CC BY
165
собствует большей миграции ионов железа, олова, циика, свинца, поэтому кислые консервы (маринованные, фруктовые и др.) не фасуются в банки без лакового покрытия. В обычных банках из белой жести (без лака) может реализовываться только сгущённое молоко и иногда мясные консервы при условии максимальной толщины оловянного покрытия.
Список литературы
1. ГН 2.3.3.972-00. Гигиена питания. Тара, посуда, упаковка, оборудование и другие виды продукции, контактирующие с пищевыми продуктами. Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами [Текст]. Введ. 01.08.00.
2. ГОСТ 5981-88 Банки металлические для консервов. Технические условия [Текст]. М.: Изд-во стандартов, 2000.
References
1. GN 2.3.3.972-00. Food hygiene. A tare,a ware,a package,an equipment and other types of production contacting to foodstuff. Maximum permissible amounts of the chemicals which are selecting from materials, contacting to foodstuff [Text]. Introduction. 01.08.00.
2. GOST 5981-88 Metal cans for preserves. Specifications [Text]. M.: Publishing house of standarts, 2000.
УДК 621.778.1-426
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ ВОЛОЧЕНИЕМ
Харитонов В.А.
ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный техническийуниверситет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия
Стальная проволока и изделия из неё (канаты, пружины, металлическая сетка и т.п.) являются основной, как по объему, так и по значению продукцией метизного передела черной металлургии, и находят массовое применение практически во всех отраслях промышленности.
Её конкурентоспособность, определяемая принципом получения продукции с заданными свойствами при невысоких производственных расходах, обеспечивается в реализуемом для изготовления проволоки производственном процессе.
Производственный процесс, как система, включает в себя технологический процесс и операторы: основные и обобщенные. Основные, к которым относятся люди (специалисты) и технические системы (технологическое оборудование), обеспечивают реализацию процесса. Обобщенные операторы: внутренние и внешние условия, специальная информация, управления их регулирования, влияют на эффективность процесса [1].
Свойства проволоки и затраты на её изготовление определяются уровнем требований действующей нормативно-технической документации к готовой продукции, показателями качества и стоимостью катанки-заготовки. Однако решающее влияние оказывают уровень применяемого технологического процесса и характеристики оборудования, используемого для реализации технологического процесса. При этом технические возможности оборудования и реализуемые технологические режимы должны находиться в соответствии друг с другом. Поэтому для реализации новых технологических процессов необходимо проектировать новое оборудование, а при использовании оборудования с более высокими техническими характеристиками, чем применяемое, технологический процесс должен быть, как минимум, модернизирован.
Выбор варианта технологического процесса должен осуществляться, исходя из важнейших показателей его эффективности: производительности, себестоимости и качества производимой продукции. Главным же направлением перспективного технологического проектирования и создания эффективных технологических процессов в металлургии следует считать создание новых технологических систем, основанных на малооперационной, ... и безотходной технологии, и обеспечивающих многократный рост производительности труда и существенное улучшение качества продукции и других показателей производства [2].
Главной основной частью технологического процесса является рабочий ход (основная операция), который представляет собой законченную часть операции, непосредственно связанную с изменением формы, размеров, структуры свойств, состояния или положения в пространстве предмета труда (в соответствии с назначением технологического процесса) [2].
В применяемых в настоящее время в проволочном производстве технологических процессах изготовления проволоки основными операциями, обеспечивающими получение проволоки необходимых размеров с требуемыми физико-механическими свойствами, являются способы обработки металлов давлением и термическая обработка. Последняя обеспечивает получение необходимой структуры, а в сочетании с химическим составом стали - свойств заготовки и готовой проволоки, а также восстановление деформируемости передельной проволоки. Однако операции термообработки в теории технологического наследования принято считать «технологическими барьерами», которые ликвидируют полностью или частично наследственные связи, действовавшие в технологическом процессе до появления указанных барьеров, и процесс изготовления начинается как бы заново [3]. Кроме того, термическая обработка увеличивает время цикла обработки и повышает затраты на изготовление проволоки. Поэтому эффективные технологические процессы изготовления проволоки должны проектироваться с минимально необходимым количеством промежуточных термообработок, а свой-ствообразование, наряду с обязательным формообразованием, должны обеспечивать применяемые способы ОМД, определяющие также и уровень технологического процесса.
Впервые общую оценку способов ОМД выполнил известный отечественный ученый Губкин С.И. в работе [4], отметив, что «Каждый процесс пластической деформации определяется следующими тремя основными факторами, а именно: механической схемой деформации; температурно-скоростным режимом и неравномерностью распределения деформаций. Эти факторы определяют: сопротивление деформации (затраты энергии на деформацию); пластичность (способность металла к необратимому изменению формы); структуру; физико-механические свойства. Механическая схема деформации зависит от выбранного процесса деформации и определяется схемами главных напряжений (СГН) и деформаций (СГД). СГН влияет на сопротивление и способность к необратимому изменению формы. СГД, а также величина ее показателей (величина главной деформации и соотношение между величинами главных деформаций) влияет на величину зерна, форму и распределение включений, на расположение и форму волокна, текстуру и механические свойства. СГН связана с вопросами, решением которых занимается механика пластических сред, СГД - с вопросами металловедения. Установление температурно-скоростного режима связано, главным образом, с вопросами металловедения, а анализ неравномерности распределений напряжений и деформаций в деформируемом теле - с вопросами механики пластических сред.
В развитии этой работы на основе анализа известных публикаций и результатов собственных исследовании нами предложена [5] технологическая классификация способов ОМД, основными признаками которой являются:
1. способ подвода энергии в очаг деформации;
2. механическая схема деформации;
3. очаг деформации, с разбивкой на подэлементы; структура очага деформации; поверхностный фактор; масштабный фактор; схема пластического течения; контактное трение;
4. температурно-скоростные условия;
5. количество и сложность вспомогательных операций, необходимых для реализации способа;
6. технологический инструмент.
7. технологическое оборудование.
Исторически сложилось так, что основным способом ОМД при изготовлении проволоки стало волочение в монолитной волоке. Причиной этого, на наш взгляд, является простота инструмента: конструкционная, технологическая, эксплуатационная. Малый объем и форма рабочего элемента монолитной волоки обеспечивают возможность использования для его изготовления дорогостоящих, но высокостойких материалов, включая естественный алмаз. В настоящее время волочение достаточно хорошо изучено теоретически, обеспечено эффективным высокопроизводительным оборудованием, спроектированным с учетом особенностей процесса волочения и способствующим устранению его недостатков. В промышленных масштабах изготавливаются волочильный инструмент и технологические смазки. Отработаны режимы и обеспечены современным оборудованием подпроцессы термической обработки, подготовки поверхности металла к волочению и т.п. Повышению эффективности процесса волочения способствовало также и улучшение качества катанки по геометрическим параметрам, химсоставу, макро- и микроструктуре, физико-механическим свойствам, составу и количеству окалины и т.п., обеспеченное модернизацией сталеплавильного и прокатного переделов черной металлургии, произошедшей в последние десятилетия. Все это позволило улучшить качество проволоки, повысить производительность процесса. Однако волочение в монолитных волоках остается многоцикличным, многооперационным, длительным по времени, а следовательно, и дорогостоящим процессом. Кроме того, «родовые» признаки волочения: способ подвода энергии, относительно короткий очаг деформации, симметрическая схема деформации, монотонность течения металла не позволяют управлять структурообра-зованием и обеспечить, тем самым, получение проволоки с высокими значениями показателей прочности и пластичности.
Следует отметить, что при производстве «тонкой» проволоки (диаметром менее 2,0 мм) альтернативного волочению в монолитной волоке промышленного способа не существует. Поэтому модернизация способа волочения в этом варианте должна идти по уже известным направлениям, однако основными её этапаии должно быть решение вопросов деформации поверхностных слоев проволоки и температурно-скоростных условий, определяющих локализацию деформации сжатия и параметры нагрева и охлаждения проволоки с ростом скорости волочения что же касается готовой проволоки больших диаметров и передельной проволоки, то для повышения качества проволоки и снижения затрат следует расширять промышленное внедрение уже имеющихся альтернативных способов и разрабатывать новые.
Причем, учитывая распространенность на метизных заводах волочения, наличие оборудования и другой инфраструктуры, а также обученного обслуживающего персонала, в качестве альтернативного решения следует рассматривать замену инструмента, а не самого способа.
Исходя из этого, известной альтернативой монолитной волоке является волока роликовая. В настоящее время вместе с импортным волочильным оборудованием на отечественных заводах появились и роликовые волоки различных конструкций, изготовленные на ведущих мировых фирмах - производителях волочильного оборудования и инструмента. Причем могут поставляться специализированные волочильные машины, оснащенные роликовыми волоками. Или же роликовые волоки могут поставляться отдельно и устанавливаться без особых технических сложностей на действующих волочильных машинах.
Применение роликовых волок вместо традиционных монолитных позволяет снизить величину трения из-за перехода на активно-реактивный характер действия трения вместо реактивного при волочении в монолитной волоке, снизить усилие волочения, обеспечивая тем самым снижение уровня растягивающих напряжений, действующих в очаге деформации, повышение вытяжек и снижение энергозатрат. Деформация в роликовых волоках более равномерна, что способствует повышению физико-механических свойств проволоки. Применение роликовых волок упрощает и удешевляет подготовку поверхности проволоки к волочению, снижает разогрев проволоки и интенсифицирует её охлаждение. Однако точность геометри-
ческих размеров проволоки, протянутой в роликовой волоке, по сравнению с монолитной волоокой, ниже. Хотя этот недостаток сравнительно просто устранить, применив калибрующее волочение в монолитной волоке (или волоках).
Более серьёзной проблемой является то, что практически не меняя характер течения металла, роликовое волочение на порядок, если не больше, усложняет инструмент. Причем значительно усложняется конструкция деформирующих роликов, растет их масса, что при условии использования тех же материалов, что и при изготовлении вставок монолитных волок, значительно повышает их стоимость, а при использовании более дешевых материалов -снижает стойкость. При роликовом волочении (во всяком случае на применяемых конструкциях волок) деформацию круглой заготовки в круглую проволоку можно осуществлять только в сдвоенном калибре по системе «круг - промежуточное фасонное сечение-круг», что в два раза увеличивает количество деформирующих роликов. Соответственно, значительно усложняется и конструкция самой роликовой волоки. Практически каждый комплект валков устанавливается в отдельном корпусе, а конструкция собственно роликовой волоки образуется путем соединения двух корпусов. Значительно растет масса роликовых волок и появляется проблема «перевалки валков», которой при волочении в монолитных волоках просто нет.
Одним из перспективных направлений повышения качества конструкционных материалов, включая углеродистую сталь, является интенсивное пластическое деформирование (ИПД), в котором обеспечивается формирование УМЗ структур материалов с повышенными показателями усталостной прочности при сохранении высокой удельной прочности и технологической пластичности [6].
В то же время существующие методы ИПД характеризуются рядом конструктивно-технологических недостатков, ограничивающих возможности их широкого промышленного применения, среди которых следует отметить прерывность деформирования, высокие неравномерности распределения деформаций и механических напряжений по сечению и длине заготовок, значительные неоднородности структуры деформируемого материала, большие макроскопические ротации и углы поворота главных осей течения материала и, как результат, низкий коэффициент использования материала, неравномерность проработки и анизотропия свойств деформированных заготовок, что говорит о необходимости совершенствования существующих и разработки новых схем ИПД, конструктивно технологические особенности которых исключают некоторые, из указанных недостатков [6].
Основные (базовые) методы ИПД основаны на применении или деформации кручения
- кручение под квазигидростатическим давлением (КГД), или деформационного процесса с изменением пути деформации - равноканального углового прессования (РКУП) [7].
Степень измельчения зерна в стали определяется величиной истинной (логарифмической) деформации и ее значение при КД (кручении под давлением) выше более чем в 7 раз, чем при РКУП. Соответственно степень измельчения зерна при КД гораздо выше, чем при РКУП. Для достижения при РКУП такой же степени измельчения зерна, как при КД, необходимо осуществить прессование за семь проходов [8].
В работе [9] также отмечается: что эффективными методами накопления деформации являются кручение под давлением и стесненное кручение, поскольку всего за 0,5...1 оборот даже в близкой к центру диска области достигается значительная степень деформации -
— е =17...18. Для накопления примерно такой же деформации при РКУП требуется большое число проходов -16, а при растяжении, прокатке и волочении необходимо вытянуть образец в 10 млн. раз.
Особое положение занимает вопрос разработки процессов получения УМЗ в длинномерных изделиях, к которым относится, прежде всего, проволока, т.к. практически все известные методы ИПД дискретны и позволяют получать прутки длиной около 1,0.
Из всех предложенных в настоящее время непрерывных способов наноструктурирова-ния проволоки, наиболее близкими к практическому применению являются способы равно-канальной угловой протяжки и кручения - волочения: [10, 11]. Они основаны на принципе
обработки проволоки и канатов в рихтовальных и торсионных устройствах, привязаны к действующему волочильному оборудованию и используют промышленно изготавливаемый инструмент.
Однако они позволяют обрабатывать только поверхностный слой проволоки, требуют применения дополнительных устройств, устанавливаемых в линии волочильной машины после чистового барабана или между промежуточными барабанами, многоцикличны и, что самое главное, не обеспечивают возможности обработки с наложением высокого гидростатического давления. Это не позволяет получить высокую степень накопленной деформации без разрушения металла, а следовательно делает сложным, а часто и невозможным получение равномерной УМЗ по всему сечению проволоки. В первую очередь, это относится к процессу кручения [12].
На наш взгляд, устранить эти недостатки и тем самым, повысить эффективность способа волочения, позволяет применение нового вида инструмента - роликовой волоки, обеспечивающей реализацию радиально-сдвиговой деформации. Или другими словами, по аналогии с прототипом предлагаемого способа: - радиально-сдвиговой прокатки - радиально-сдвиговой протяжки РСПр [13-16]. Конструктивно роликовая волока радиально-сдвиговой деформации состоит из трех неприводных деформирующих роликов, расположенных под углом 120° друг к другу и повернутых, на угол подачи В > 16° к оси протягиваемой проволоки. Каждый ролик имеет рабочий конус и калибрующий поясок. Ролики размещаются во вращающемся от специального привода корпусе. Протяжка проволоки осуществляется путем приложения переднего тянущего усилия. При этом за счет контактных сил трения деформирующие ролики вращаются вокруг оси проволоки, деформируя последнюю. Проволока при этом не вращается, благодаря чему и появляется возможность обрабатывать этим способом длинномерные изделия. При радиально-сдвиговой протяжке, как и в её аналоге, обеспечивается геликоидальное истечение металла, что приводит к образованию в металле спиральной микроструктуры. Деформированное состояние при этом описывается тензором диеторели
/ч ^
Р, представляющим собой сумму тензора деформации е , определяющего линейные и угловые деформации, и тензора поворота бУ, определяющего деформацию кручения [17]. Для случая обработки круглой проволоки степень накопленной деформации определится по выражению [18]:
е = 21п
V J
+ 1п
90
кГу
где е - степень накопленной (логарифмической) деформации; Л0 - диаметр исходной проволоки; Л1 = диаметр готовой проволоки; у - угол подъема винтовой линии.
Т.о. при радиально-сдвиговой протяжке реализуется одновременно два механизма течения металла: продольное течение (вытяжка с увеличением длины и уменьшением диаметра проволоки, т.е. происходит обычное волочение) и вращательное течение металла, обеспечивающее прирост накопленной степени деформации и тем самым дополнительное измельчение микроструктуры.
При этом РСПр, обладая всеми преимуществами классического варианта роликового волочения, позволяет производить деформацию в один проход по системе калибров «круг-круг», что устраняет неравномерность деформации по ширине калибра, упрощает конструкцию роликовой волоки и значительно уменьшает количество деформирующих роликов. Ролики при этом проще по конструкции и меньше по объему, чем ролики «классических» волок. Уменьшение конусности ролика обеспечивает большее проникновение деформации сжатия по сечению проволоки, что способствует повышению её деформируемости. Варьирование степенью деформации и углом конусности ролика позволят менять глубину проникновения деформации сжатия в очаге деформации, а изменение угла подачи позволят управлять
86
степенью скручивания. Волока радиально-сдвиговой протяжки может быть, как и обычная роликовая, установлена на волочильную машину.
Повышение степени накопленной деформации и возможность получения УМЗ структуры позволяют либо повысить физико-механические свойства проволоки, либо снизить затраты на её производство.
Таким образом, применение волок радиально-сдвиговой деформации, обеспечивающих управляемое немонотонное течение металла в очаге деформации, позволяет без значительных капитальных затрат, сохранив в давно и широко применяемый способ ОМД, повысить конкурентоспособность проволоки и тем самым эффективность производственного процесса её изготовления.
Список литературы
1. Хубка В. Теория технических систем. М.: Мир, 1987. 205 с.
2. Васильева И.Н. Экономические основы технологического развития: Учебное пособие для вузов. М.: Банки и биржи, ЮНИТИ. 1995. 160 с.
3. Кондаков А.И., Васильев A.C., Цыганов B.C. Эффективность взаимодействия технологических методов разной физической природы при направленном формировании качества деталей машин // Изв. вузов. Машиностроение. 2002. № 1. С. 39-45.
4. Губкин С.И. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургиздат, 1947. 532 с.
5. Харитонов В.А. Классификация способов ОМД по технологическим признакам при производстве проволоки // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: междунар. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Салганика. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. С. 49-59.
6. Амтухов A.B., Тарасов А.Ф., Периг A.B. Систематизация процессов интенсивного пластического деформирования для формирования ультрамелкозернистых и нанокристалли-чесих структур в объемных заготовках // Письма о материалах. Т 2. 2012. С. 54-59.
7. Мулюков P.P., Назаров A.A., Имаев P.M. Деформационные методы получения, многоуровневая структура и свойства наноструктурных материалов // Вопросы материаловедения. 2008. №2 (54). С. 20-32.
8. Онищенко А.К. Интенсивная, мегапластическая и псевдопластическая (мезо) деформации // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2013. № 2. С. 16-21.
9. Утяшев Ф.З. Связь между деформированным и структурным состояниями металла при интенсивной пластической деформации // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением, 2011. № 5. С. 33-39.
10. Чукин М.В., Полякова М.А., Емалеева Д.Г. Деформационное наноструктурирование проволоки: учеб. пособие / Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. 57 с.
11. Полякова М.А., Гулин А.Е. Критериальная оценка эффективности непрерывного метода деформационного наноструктурирования проволоки // Технология металлов. 2013. № 4. С. 19-25.
12. Утяшев Ф.З. Современные методы интенсивной пластической деформации. Уфа: РИК, УГАТУ, 2008. 313 с.
13. Совершенствование режимов деформации и инструмента при волочении круглой проволоки: монография / В.А. Харитонов, А.Ю. Манякин, М.В. Чукин и др. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. 174 с.
14. Харитонов В.А., Корчунов А.Г., Андреев В.В. Применение радиально-сдвиговой протяжки при производстве бунтового калиброванного металла // Заготовительные производства в машиностроении. 2006. № 11. С. 34-36.
15. Харитонов В.А., Усанов М.Ю. Применение радиально-сдвиговой протяжки при производстве круглой проволоки // Инновационные технологии в металлургии и машиностроении: сб. науч. трудов. Екатеринбург. унив. тип. «Альфа-Принт». 2013. С. 430-435.
16. Харитонов В.А., Усанов М.Ю. Состояние и направление развития непрерывных способов наноструктурирования круглой проволоки // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. № 3 (43). С. 69-73.
17. Утяшев Ф.З. Связь между деформированным и структурным состояниями металла при интенсивной пластической деформации // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением (продолжение). 2011. № 6. С. 25-32.
18. Теплая поперечно-винтовая прокатка в валках конической формы как метод интенсивной пластической деформации. Иванов М.Б. и др. // Деформация и разрушение материалов. 2010. № 9. С. 13-18.
References
1. Hubka V. Theory of technical systems. M.: Mir, 1987. 205 p.
2. Vasileva I.N. Economic bases of technological development: Study letter for HPE. M.: Banks and exchange, ЮНИТИ. 1995. 160 p.
3. Kondakov A.I., Vasilev A.S., Tcyjganov V.S. Efficiency of interaction of technological methods of the different physical nature in case of directional quality formation of machinery parts // News of HPE. Engineering. 2002. № 1. P. 39-45.
4. Gubkin S.I. Theory of pressure metal treatment. M.: Metallurgizdat, 1947. 532 p.
5. Haritonov V.A. Classification of methods of pressure metal treatment based on technological criterion in case of a wire production // Modeling and development of pressure metal treatment processes: international collection of scientific works / under edit. V.M. Salganik. Magnitogorsk: Publishing house of Magnitogorsk state technical university named after G.I. Nosov, 2012. P. 4959.
6. Amtuhov A.V., Tarasov A.F., Perig A.V. Systematization of intensive plastic deforming processes for formation ultra-fine grain and nanocrystalline structures in volume billets // Letters about materials. T 2. 2012. P. 54-59.
7. Mulyukov R.R., NazarovB A.A., Imaev R.M. Deformation methods of receiving, layered structure and properties of nanostructural materials // Questions of material science. 2008. №2 (54). P. 20-32.
8. Onischenko A.K. Intensive, megaplastic and pseudo-plastic (meso) deformations // Press forging. Pressure metal treatment. 2013. № 2. P. 16-21.
9. Utyashev F.Z. Communication between deformed and structural metal conditions in case of intensive plastic deformation // Press forging. Pressure metal treatment, 2011. № 5. P. 33-39.
10. Chukin M.V., Polyakovaa M.A., Emaleeva D.G. Deformation nanostructuring of a wire: study letter / Magnitogorsk: Publishing house of Magnitogorsk state technical university named after G.I. Nosov, 2012. 57p.
11. Polyakova M.A., Gulin A.E. Criteria score of efficiency of the continuous method of deformation nanostructuring of a wire // Technology of metals. 2013. № 4. P. 19-25.
12. Utyashev F.Z. The modern methods of intensive plastic deformation. Ufa: РИК, УГАТУ, 2008. 313 p.
13. Improvement of deformation modes and the tool in case of a round wire drawing: monograph / V.A. Haritonov, A.Yu. Manyakin, M.V. Chukin and etc. Magnitogorsk: Publishing house of Magnitogorsk state technical university named after G.I. Nosov, 2011. 174 p.
14. Haritonov V.A., Korchunov A.G., Andreev V.V. Application of radial and shift broach in case of the bunch calibrated metal production // Blank productions in mechanical engineering. 2006. № 11. P. 34-36.
15. Haritonov V.A., Usanov M.Yu. Application of radial and shift broach in case of a round wire production // Innovative technologies in metallurgy and mechanical engineering: collection of scientific works. Yekaterinburg. univers. tip. «Alfa-Print». 2013. P. 430-435.
16. Haritonov V.A., Usanov M.Yu. Status and development direction of the nanostructuring continuous methods of a round wire // Vestnik of Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov. 2013. № 3 (43). P. 69-73.
17. Utyashev F.Z. Communication between deformed and structural metal conditions in case of intensive plastic deformation // Press forging. Pressure metal treatment (continuous). 2011. № 6. P. 25-32.
18. Warm cross rolling in rolls of the conical shape as a method of intensive plastic deformation. Ivanov M.B. and etc. // Deformation and rupture of materials. 2010. № 9. P. 13-18.
УДК 621.778
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КАТАНКИ В СОВМЕЩЕННОМ ПРОЦЕССЕ С ВОЗДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКОМ
Бахматов Ю.Ф., Пащенко К.Г., Абдулин Э.М., Ежов О.В., Смирнов Н.В.
ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный техническийуниверситет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия
Производство стальной проволоки начинается с подготовки поверхности катанки, покрытой прокатной окалиной. Существует достаточно широкий набор таких технологий: это способы, основанные на эффектах удаления окалины с помощью теплового удара, электрической дуги, кавитации в жидкостях, ультразвуковых полей и различные механические способы.
Наиболее распространенным способом удаления прокатной окалины являются процесс взлома окалины изгибом на роликовых окалиноломателях, травление в растворах серной или соляной кислот или совместное воздействие тем или иным способом. Химический способ удаления окалины полностью очищает поверхность металла, но требует использование и утилизацию агрессивных химикатов, особых условий обеспечения безопасности при работе с химикатами. Способ удаления на окалиноломателях уменьшает ресурс пластичности катанки.
Разрабатывается технология механического удаления окалины в совмещенном процессе пластическая деформация-взлом окалины при волочении в порошковых средах [1, 2, 3, 4].
Весьма эффективным механическим способом удаления окалины является деформация поверхности металла в устройствах бесфильерного волочения. Из-за разных механических свойств окислов и металла, в том числе разной пластичности, при деформации поверхности происходит отслоение окислов.
Авторами статьи предложен способ очистки катанки от окалины, реализованный на устройстве [5], при котором поверхность металла испытывает растяжение-сжатие, аналогично протяжке в роликовых окалиноломателях, но при значительном растяжении катанки, вплоть до достигаемых в фильерах вытяжек. Внешний вид предложенного устройства бесфильерного волочения показан на рис. 1. Экспериментально определены компоновка элементов и соотношение размеров элементов для конструкции установки. Для снижения сопротивления металла деформации и снижения сил трения, увеличения пластической деформации, приводящих к улучшению очистки поверхности катанки, деформация происходит с наложением силового ультразвука, подводимого в зону деформации через волновод.
