Технология изготовления металлокорда конструкции 0,20+18x0,175

ВВЕДЕНИЕ

 

Метизное  производство - подотрасль черной металлургии. Метизы – это группа металлических изделий промышленного назначения: проволока и проволочные изделия, крепежные изделия, лента холоднокатаная и плющеная, калиброванная сталь. Главными потребителями метизов являются: машиностроение и металлообработка, чёрная и цветная металлургия, промышленность строительных материалов, химическая и нефтехимическая промышленность, Также небольшая доля метизов распределяется для общественного и личного потребления.

В структуре  метизов ведущее место занимают проволока и проволочные изделия, имеющие наибольший удельный вес в общем выпуске метизов. Проволока – конструкционный материал и применяется для изготовления стальных канатов металлокорда, пружин, металлических сеток, игл, струн и металлической оплётки рукавов высокого давления.

Основным  материалом для изготовления проволоки  и проволочных изделий служит катанка и мелкий сорт, являющиеся конечным продуктом прокатного производства.

Металлокорд - изделие, свитое из латунированных проволок разного диаметра, служащих основным армирующим изделием в резинотехнической продукции: автомобильных шинах, конвейерных лентах, рукавах высокого давления, приводных ремнях и т.п.

Цель данного  проекта заключается в  разработке технологии и расчёте технических показателей изготовления проволоки для металлокорда конструкции 4x6∙0,25НE, соответствующего требованиям ТУ РБ  04778771.004–96.

 Задачами  проекта являются:

1. Разработка  технологической схемы изготовления  продукции .

2. Расчёт физико-механических параметров технологического процесса.

3. Описание  ТБ на участке, охраны окружающей  среды и правил пожарной безопасности.

4.Разработка  чертежей соответствующего оборудования.

Процесс изготовления проволоки данного диаметра происходит по следующей технологической схеме:

• травление катанки;
• грубое волочение;
• патентирование и подготовка поверхности;
• среднее волочение;
• патентирование и нанесение покрытия;
• тонкое волочение.

В качестве базового предприятия для проведения необходимых  расчетов принимаем РУП БМЗ, так как на нём применяются технологии, отвечающие современным требованиям качества готовой продукции.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Катанка, определение марки стали.

 

Для определения  исходного материала для производства готового изделия необходимо задаться начальной величиной временного сопротивления на разрыв катанки. Для этого пользуясь таблицей №53 источника [1] исходя из диаметра катанки выбираем оптимальное временное сопротивление на разрыв 1250 Н /мм или же 127,55кг с/ мм

Исходя из начального временного сопротивления  на разрыв катанки определяем содержание углерода  в марке стали по формуле:                                                

(1)

где G_B - заданный предел прочности 127,55 кг с / мм или 1250 Н /мм  

       D₀ - начальный диаметр заготовки 5,5 мм;

       D_{k -} конечный диаметр 3, 39 мм

        А-коэффициент патентирования, для условий патентирования на БМЗ и для обеспечения заданной микроструктуры принимаю 53.

Для нахождения диаметра заготовки D₀  принимаю суммарное обжатие:      

Q_{сум. г.в.} = 62 %;

             Тогда D_k находим по формуле:                                     

Dк = D

(2)

где D₀ - начальный диаметр заготовки 5,5 мм;

       Q_{сум. г.в.} – суммарное обжатие принятое на грубом переделе 62%.          

Dк=5, 5 =3, 39 мм

(3)

Определим содержание углерода в стали:

(4)

         Исходя из расчетного количества углерода С=0,53 принимаем сталь 60Г ГОСТ 7419.8-90 источник [2] стр.294

 

 

Таблица 1. Химический состав стали 60Г

С	Mn	Si	P	S	Cu	Cr	Ni
0,57-0,65	0,7-1,00
		0,17-0,37	0,035	0,035	0,20	0,25	0,25

Таблица 2 Механические свойства стали 60Г

Источники	состояние поставки	сечение, мм	σ0,2,мПа	σв, мПа	σб, мПа	Ψ, %	твёрдость не более
			не менее
ГОСТ 1495 9-79	сталь категории 3, 3а,3б, 3г, 4, 4а, Закалка с 830оС в масле, отпуск при 470оС	-	785	980	8	30	-
[84]	закалка с 790-810оС в воде; отпуск при 360-400оС; охл. на воздухе. закалка с 800-820оС в воде; отпуск при 530-600оС; охл. на воздухе	20     60	1180     640	1370     830	6     9	10     37	HRCэ 42-47   HRCэ 30-35
[87]	нормализация	80	390	780	11	35	HB 229

1.2 Технические требования, предъявляемые катанке.

 

-    марка  стали 60Г;

• диаметр 5,5 0,2мм;
• овальность проволоки не более 0,3 мм;
• временное сопротивление разрыву 1050-80 Н/мм,;
• относительное удлинение, %, не менее 11%;
• относительное сужение, %, не менее 35%;

:

Содержание  водорода: не более 2 см³ /100г.

Допускается неоднородность в плавке менее 0,03%.

Содержание недеформируемых  включений в катанке не должно превышать следующих норм:

• недеформируемые (оксиды, силикаты), максимальный размер-15 микрон;
• деформируемые (сульфиды, силикаты пластичные), максимальный размер-30 микрон;
• нитриды титана, размер менее 5 микрон.

Подусадочная неоднородность в катанке не должна превышать 1 балла.

Микроструктура должна состоять из тонкопластинчатого перлита. Сорбит отпуска в поверхностном слое, трооститные и троостомартенситные участки в микроструктуре не допускаются.

На поверхности катанки  не должно быть раковин, прокатных пленок, раскатанных трещин и пузырей, закатов. Допускаются отдельные риски, царапины, отпечатки и рябизна глубиной менее 0,15 мм.

Максимальная глубина обезуглероженного  слоя не должна превышать 0,1 мм.

Количество окалины  на поверхности катанки не более 6 кг/т.

Катанка должна поставляться в мотках массой 1500кг состоящих из одного отрезка. Допускается наличие в одной партии 5% мотков состоящих из 2 отрезков: величина минимального отрезка в мотке не должна превышать 1/4 части мотка.

 Витки катанки в  мотках должны быть уложены  без перепутывания и замаркированы биркой.

Катанка должна выдержать испытания на осадку в холодном состоя- 
нии до 1/3 первоначальной высоты.

 

2 Травление

2.1 Подготовка катанки к загрузке в установку вибрационного травления.

 

Впервые в отечественной  практике удаление окалины с катанки  и дальнейшие операции по подготовке ее поверхности к волочению на предельную проволоку-заготовку на автоматизированной туннельной установке вибрационного травления австрийской фирмы «Voest-Alpine». Установка состоит из автоматической транспортирующей системы и химико-технологического оборудования. Химический состав установки включает в себя:

1.Линия предварительной  обработки (ванны травления и промывки).

2.Линия дополнительной  обработки (ванна бурирования и сушильная печь).

3.Вспомогательные устройства, необходимые для работы всей  установки.

Автоматическая транспортная линия состоит:

1.Кольцевой подкрановый  путь с переводным стрелочным переводом.

2.Опорная конструкция  с пешеходным мостиком.

3.Бронзовые крюки с узлами транспортировки.

4.Загрузочный цепной  транспортёр.

Управление установкой травления (подъём, опускание, перемешивание и вибрация) осуществляется автоматически с пульта управления. Технологический процесс травления и подготовки поверхности катанки к волочению заключается в: подготовке мотков катанки, загрузка мотков в установку вибрационного травления, механическое удаление окалины с поверхности катанки, химическое травление катанки, промывка, подготовка поверхности катанки к волочению, сушка.

Мотки катанки укладываются на транспортёр и подаются в зону загрузки, где одеваются на травильный крюк и выводятся в стартовую зону.

2.2 Механическое удаление окалины.

 

Механическое удаление окалины осуществляется: травильный крюк с мотком катанки поступает в камеру вибрационного встряхивания, где происходит частичное удаление окалины. Окалина осыпается в приёмную ёмкость, которая по мере накопления осыпается и очищается. Частота вибрации до 25 Гц, время нахождения крюка в камере – 1 минута.

2.3 Химическое травление.

Процесс химического травления  оптимально проводить в растворе соляной кислоты.

Применение соляной кислоты обусловлено её высокой эффективностью.

 Она активно взаимодействует  с оксидами уже при комнатной  температуре в отличие от серной  кислоты.         С увеличением концентрации соляной кислоты возрастает скорость травления, а следовательно и производительность. Также раствор соляной кислоты при комнатной температуре слабо взаимодействует с основным металлом, уменьшая возможность перетрава. Ещё одним преимуществом использования соляной кислоты при травлении является то, что степень наводораживания металла в  3-8 раз ниже, чем в растворах серной кислоты. Во время травления при температуре выше 50⁰С начинают выделяться вредные хлороводородные соединения, которые ухудшают санитарное состояние.

При травлении протекают  реакции:

Fe₂O₃ + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O;

Fe₃O₄ + 8HCl = FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O;

FeO + 2HCl = FeCl₂ + H₂O;

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂;

2FeCl₃ + H₂ = 2FeCl₂ + 2HCl.

Параметры процесса травления  приведены в таблицах 3 и 4.

 

Таблица 3. Концентрация компонентов

Номер ванны травления	Массовая концентрация компонента, г/дм3		Температура раствора трав- ления,0С
	НCI	Fe
1	50 10	120 10	Без подогрева
2	Не регламентируется		35 5
3	180 15	36 10	35 5

 

Таблица 4. Время травления  стали

Ванны травления	Количество окалины, %	Время травления, мин
1	3-4; 5-6	5-6; 6-7
2	3-4; 5-6	3-4; 5-6
3	3-4; 5-6	3-4; 3-4

   

Концентрация соляной кислоты  поддерживается в заданном интервале  путем автоматической подачи регенерата соляной кислоты в ванну травления при загрузке травильного крюка с мотком. 

Использование вибрации приводит к частичному удалению окалины сухим путём, сокращению времени травления, уменьшению потерь кислотного раствора, равномерному травлению внутренних и внешних витков.

2.4 Промывка.

 

На выходе из ванн травления  мотки катанки подвергаются промывке в трёх последовательно расположенных ваннах посредством погружения в них мотков. Первая и вторая ванны работают в каскадном режиме. Промывная вода из второй ванны переливается в первую, а затем попадает на установку нейтрализации. Для подпитки первой и второй ванны используется вода после ионообменной установки. Расход воды составляет 3-3,5 м³/ч. Третья ванна заполнена раствором тринатрийфосфата Na₃PO₄. После травления и промывки катанка должна иметь матовый металлический цвет. Не допускается наличие на её поверхности остатков окалины и следов соляной кислоты.После травления и промывки катанка должна иметь матовый металлический цвет. Не допускается недотрав, при котором поверхность катанки шероховатая, что обнаруживается визуально при проведении рукой по ее поверхности. Перетрав фиксируют по темносажистому налету на хлопчатобумажной ткани, образующемуся при проведении ее по поверхности катанки.

 2.5 Подготовка поверхности катанки к волочению.

 

Следующей операцией в  подготовке поверхности проволоки  к волочению является нанесение подсмазочного слоя – буры (Na₂B₄O₇·10H₂O).  Бурирование имеет ряд преимуществ перед другими операциями нанесения подсмазочных слоёв, что определяет эффективность её применения: отсутствует возможность загрязнения рабочих мест; слой буры облегчает последующий процесс волочения; плёнка буры негигроскопична, что даёт возможность долгого хранения проволоки перед волочением; бура является хорошим флюсом и позволяет без предварительной очистки сваривать концы проволоки.

 

Таблица 5. Параметры процесса бурирования

Параметры процесса	Требования
Массовая концентрация буры, г/дм3	190 20
Массовая концентрация Na3PO4	5 2
Массовая концентрация Fe, г/дм3	0,1
Массовая концентрация хлоридов, г/дм3	0,2
Температура,0С	92 6
Время погружения, мин	5-7