Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений
Создан энергосберегающий и экологически чистый участок подготовки металла для его холодной деформации в профили простых и сложных сечений. Проведенные эксперименты показали, что разработанная технология газовоздушного патентирования металла из углеродистой стали обеспечивает сорбитную структуру ката...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наука та інновації |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28065 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений / С.М. Жучков, Е.В. Барышев, А.П. Лохматов, В.А. Луценко, К.Ю. Ключников // Наука та інновації. — 2009. — Т. 5, № 6. — С. 36-47. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859986491344683008 |
|---|---|
| author | Жучков, С.М. Барышев, Е.В. Лохматов, А.П. Луценко, В.А. Ключников, К.Ю. |
| author_facet | Жучков, С.М. Барышев, Е.В. Лохматов, А.П. Луценко, В.А. Ключников, К.Ю. |
| citation_txt | Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений / С.М. Жучков, Е.В. Барышев, А.П. Лохматов, В.А. Луценко, К.Ю. Ключников // Наука та інновації. — 2009. — Т. 5, № 6. — С. 36-47. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наука та інновації |
| description | Создан энергосберегающий и экологически чистый участок подготовки металла для его холодной деформации в профили простых и сложных сечений. Проведенные эксперименты показали, что разработанная технология газовоздушного патентирования металла из углеродистой стали обеспечивает сорбитную структуру катанки при требуемых механических свойствах.
Створено енергозберігаючу і екологічно чисту ділянку підготовки металу для його холодної деформації в профілі простих і складних перерізів. Проведені експерименти показали, що розроблена технологія газоповітряного патентування металу з вуглецевої сталі забезпечує сорбітну структуру катанки при необхідних механічних властивостях.
Energy saving and ecologically pure metal preparation site for cold deformation in the shapes of simple and complex sections. Experiments carried out have shown that the technology of gas-air metal patenting from carbon steel provides sorbitol structure of a bar at required mechanical properties.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:28:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
36
Наука та інновації. 2009. Т. 5. № 6. С. 36—47.
Создан энергосберегающий и экологически чистый участок подготовки металла для его холодной деформации
в профили простых и сложных сечений. Проведенные эксперименты показали, что разработанная технология газо-
воздушного патентирования металла из углеродистой стали обеспечивает сорбитную структуру катанки при требу-
емых механических свойствах.
К л ю ч е в ы е с л о в а: технологический участок подготовки металла, газовоздушное патентирование, холодная
деформация, профили простых и сложных сечений.
© С.М. ЖУЧКОВ , Е.В. БАРЫШЕВ, А.П. ЛОХМАТОВ,
В.А. ЛУЦЕНКО, К.Ю. КЛЮЧНИКОВ, 2009
С.М. Жучков , Е.В. Барышев, А.П. Лохматов, В.А. Луценко, К.Ю. Ключников
Институт черной металлургии им. З.И. Некрасова НАН Украины, Днепропетровск
СОЗДАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО
И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО УЧАСТКА ПОДГОТОВКИ МЕТАЛЛА
ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ПРОФИЛИ ПРОСТЫХ
И СЛОЖНЫХ СЕЧЕНИЙ
Высокая капиталоемкость и большие еди-
ничные мощности традиционных метизных
производств делают экономически нецелесо-
образным освоение новой продукции при ее
широком ассортименте, но относительно ма-
лых объемах потребления. К такому виду про-
дукции относятся, в частности, особо точные
профили простых и сложных сечений. В на-
стоящее время Украина вынуждена в основ-
ном импортировать их для потребностей ма-
шиностроения [1—5].
Авторами предложенного и выполненного в
2008 г. научно-технического проекта разрабо-
тана технология производства особо точных
профилей широкого размерного и марочного
сортамента методом прокатки–волочения (во-
лочения в роликовых волоках), которая поз-
воляет организовать их изготовление в усло-
виях неспециализированных производств, в
том числе на потребляющих машинострои-
тельных предприятиях [6, 7].
Критерием пригодности металла к холод-
ной деформации является его структура, ме-
ханические свойства и состояние поверхности
заготовки (катанки, проволоки или промежу-
точного профиля). На метизных заводах эти
задачи решаются путем термообработки заго-
товки с последующим удалением окалины
травлением в кислотах. Нагревание заготовки,
в основном, осуществляется в проходных пе-
чах непрерывного действия с использованием
природного газа. При выходе из печи нагре-
тую заготовку подвергают охлаждению в пе-
чах-ваннах с охлаждающей средой в виде рас-
плавленной селитры или свинца, где происхо-
дит переохлаждение аустенита и его распад.
Для очистки поверхности заготовки от окали-
ны традиционно используют химические ме-
тоды — травление кислотами с сопутствую-
щими процессами нейтрализации, промывки
систем регенерации и очистки сточных вод.
Из сказанного следует, что традиционные
процессы термической обработки заготовки и
очистки ее поверхности перед холодной де-
37Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
формацией связаны с использованием доро-
гих и дефицитных материалов, к тому же вред-
ных для здоровья человека и значительно за-
грязняющих окружающую среду. Это делает
их абсолютно непригодными для использова-
ния в условиях неспециализированных произ-
водств, особенно при небольших объемах из-
готовления особо точных профилей.
В Институте черной металлургии (ИЧМ)
им. З.И. Нек расова НАН Украины были вы-
полнены фундаментальные исследования по
созданию процесса безокислительного охлаж-
дения металла. На основе результатов этих ис-
следований сформулированы технологические
параметры процесса газовоздушного охлажде-
ния и предложен способ термообработки заго-
товки для последующего волочения с исполь-
зованием в качестве охлаждающей среды вы-
сокоскоростного газовоздушного потока, обес-
печи ваю щего скорость охлаждения заготовки
диаметром 2,5÷8,0 мм, аналогичную скорости
охлаждения в расплавах свинца или солей [8].
В результате фундаментальных исследований
по влиянию термомеханической обработки на
процессы окалино- и структурообразования
углеродистых сталей была установлена взаи-
мосвязь между удельным весом и толщиной
слоя окалины на поверхности термообработан-
ной заготовки, что позволяет выбирать способ
ее удаления (химический или механический)
с поверхности металла [9].
В работах [10, 11] были сформулирова ны
фи зические и технологические основы скоро-
стной электротермической обработки метал-
ла. В этих работах, кроме прочего, изучались
свойства холоднодеформированной углеродис-
той проволоки при скоростном электроконтак-
тном нагреве [12]. Таким образом, результаты
фундаментальных и прикладных исследований,
вы полненных раньше в ИЧМ и других институ-
тах НАН Украины, позволили пред ло жить тех-
нологию подготовки металла к холодному воло-
чению с использованием нетрадиционных про-
цессов его нагрева, охлаждения, термостатиро-
вания и очистки поверхности от окалины.
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Создание экспериментального участка для
осуществления энергоэкономного и экологи-
чески чистого процесса подготовки стальной
заготовки для холодной деформации и отра-
ботки такой технологии на нем явилось целью
научно-технического проекта «Создание энер-
госберегающего и экологически чистого участ-
ка термической обработки металла для холод-
ной деформации в профили простых и слож-
ных сечений». Была поставлена задача: на ос-
нове результатов исследований разработать
основные подходы к проектированию техноло-
гических линий обработки металла с использо-
ванием нетрадиционных энергоэкономных спо -
собов его нагрева и охлаждения в условиях не-
специализированных производств. Такие линии
могут использоваться для термической и тер-
моциклической обработки металла на автоном-
ных участках либо интегрироваться в сущест-
вующие технологические линии метизных или
машиностроительных предприятий.
Ниже приведены основные технологические
параметры и общая характеристика обору до ва-
ния экспериментального участка подготовки ме-
талла к прокатке—волочению в условиях отделе-
ния стендовых установок Отдела физико-тех-
нических проблем процессов прокатки сорто-
вого и специального проката ИЧМ НАНУ.
Проект технологического участка выполнен
Государственным предприятием «Украинский
Институт по проектированию металлургичес-
ких заводов» (ГП «Укргипромез») в соответс-
твии с технологическим заданием, разработан-
ным в ИЧМ, на базе результатов работ [6—9].
2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
И ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО УЧАСТКА
2.1. Основное технологическое оборудование
экспериментального участка
Назначение
Экспериментальный технологический учас-
ток подготовки заготовки к прокатке—воло-
чению предназначен для отработки техноло-
38 Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
гии подготовки металла к холодной деформа-
ции в профили простых и сложных сечений с
использованием нетрадиционных технических
и технологических решений.
Показатели назначения
Обрабатываемые заготовки
— катанка диаметром 8,0÷5,5 мм в мотках
наружным и внутренним диаметрами 1 250 /
850 мм и массой до 1 800 кг;
— проволока диаметром 5,0÷2,5 мм (профи-
ли-полуфабрикаты эквивалентного сечения)
в мот ках наруж ным и внутренним диаметра-
ми 900 / 450 мм и массой до 600 кг.
Марки стали
— высокоуглеродистые нелегированные ста-
ли по ГОСТ 14959;
— стали углеродистые качественные конс-
трукционные по ГОСТ 1050;
— стали легированные конструкционные по
ГОСТ 4543.
Технологические параметры процесса обработки
скорость перемещения обрабатываемого ме-
талла, м/ мин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9÷18
температура нагрева, °С . . . . . . . . . . . . . . . 950÷1050
температура термостатирования, °С . . . 600÷450
температура окончательного охлажде -
ния, °С . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . не более 100
количество окалины после роликово-
го окалиноломателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . не более 0,5 кг/т
Оборудование экспериментального
технологического участка подготовки
заготовок к прокатке—волочению
Состав оборудования экспериментального
технологического участка подготовки металла
к прокатке—волочению и его расположение
при ведены на рис. 1 и 2.
Размоточное устройство
Размоточное устройство предназначено для
размотки катанки ∅ 8,0÷5,5 мм в мотках на-
ружным и внутренним диаметрами 1 250/
850 мм и массой до 1800 кг и представляет со-
бой неподвижно установленный горизонталь-
ный дорн (с небольшим углом подъема по ходу
движения заготовки), на который навешива-
ются мотки катанки. Для размотки проволоки
∅ 5,0÷2,5 мм либо профилей-полуфабрикатов
эквивалентного сечения в мотках наружным
и внутренним диаметрами 900/450 мм и мас-
сой до 600 кг установлен разматыватель в ви-
де вертикальной неприводной фигурки с тор-
мозом для создания необходимого натяжения
ни ти заготовки.
Установка
электроконтактного нагрева
Установка (рис. 3) предназначена для быст-
рого нагрева обрабатываемого изделия (катан-
ки, проволоки) до температуры 820÷1040 °С
перед блоком струйного охлаждения. Уста-
новка собрана по двухплечевой схеме с соот-
но шением длин плеч между контактами а : b =
= 1 : 1,5–2,5. Большее плечо расположено впе-
реди по ходу движения заготовки и увеличи-
вается по мере увеличения ее диаметра для
обеспечения выравнивания температуры ме-
талла по сечению. Для стабилизации контакта
металла с токоподводами и предотвращения
Рис. 1. Опытно-промышленная технологическая ли ния
тер мической обработки металла для последующего хо-
лод ного деформирования
39Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
повреждения поверхности заготовки искровы-
ми разрядами используются контактные роли-
ки специальной конструкции (рис. 4).
Обрабатываемая заготовка огибает контак-
тный диск 1 за счет прижатия ее двумя при-
жимными роликами 2, установленными на по-
перечине 3. Длина дуги касания заготовки и
диска регулируется перемещением в вертика-
льном направлении поперечины по стойкам 4
и, при необходимости, изменением расстояния
между прижимными роликами на поперечине.
Контактный диск вращается за счет движения
заготовки на консольной оси, закрепленный
на стойке 5, на которой крепится еще и щетко-
держатель 6. Ток для нагрева заготовки пода-
ется к диску через графитовые щетки 7, кон-
тактирующие с его торцевой поверхностью в
непосредственной близости от места контакта
заготовки. Стойки 4 и 5 крепятся на стенках
ванны для охлаждения диска 8. Ванна, в свою
очередь, с помощью наружных фланцев кре-
пится к электроизолирующей плите 9, а пос-
ледняя — к эстакаде с помощью болтов.
Данная конструкция контактного ролика
отличается компактностью и возможностью
производить нагрев заготовки в диапазоне
скоростей ее перемещения до требуемых тем-
ператур.
Установка (блок)
струйного охлаждения
Блок струйного охлаждения (газовоздуш-
ного патентирования — ГВП) предназна чен
для ускоренного охлаждения непрерывно дви-
жущейся заготовки в атмосфере воздуха. Воз-
можно использование защитного газа. Конст-
рукция блока струйного охлаждения, предс-
тав лена на рис. 5. Блок струйного охлаждения
представляет собой сварную конструкцию,
вы полненную из листового металла, которая
смон тирована вместе с камерой охлаждения
на эстакаде за установкой электроконтактно-
го нагрева заготовок и имеет подвод и отвод
ох лаждающей воды, а также подвод элект ро-
энер гии для питания электропривода.
Блок струйного охлаждения состоит из цир-
куляционного двухступенчатого вентилятора
1, холодильника 2, напорного коллектора 3 и
щелевого сопла 4. Циркуляционный вентиля-
тор изготовлен специально: каждая ступень
имеет свое рабочее колесо, улитку и направля-
ющий аппарат. Оба рабочих колеса насажены
на общий вал. Разделение обоих вентиляторов
Рис. 2. Состав оборудования экспериментального технологического участка подготовки металла для холодной де-
формации и его расположение: 1 — размоточное устройство; 2 — установка электроконтактного нагрева, а и б — дли-
на плеч между контактами; 3 — установка (блок) струйного охлаждения; 4 — линия термостатирования; 5 — устройс-
тво окончательного охлаждения; 6 — окалиноломатель; 7 — ванна для нанесения подсмазочного покрытия; 8 — намо-
точное устройство.
Рис. 3. Установка электроконтактного нагрева в линии
опытно-промышленного участка
40 Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
по газовому тракту осуществляется посредс-
твом внутренних перегородок. Вал вентилято-
ра установлен в блоке с помощью радиальных
подшипников на боковых съемных фланцах.
Вал через упругую муфту соединен с электро-
двигателем 5, укрепленным на корпусе блока
посредством кронштейна. Съемный холодиль-
ник выполнен из оребренных труб, изготов-
ленных из коррозионно-устойчивой стали. По
газовой стороне холодильник установлен на
входе первой ступени циркуляционного вен-
тилятора. На выхлопе второй ступени цирку-
ляционного вентилятора находится напор ный
коллектор, причем на входе установлена пе-
регородка 6, предназначенная для выравнива-
ния начальной скорости истечения газа по
длине щелевого сопла.
Камера охлаждения 7 представляет собой
плот ный короб, сваренный из листового ме-
талла и соединенный с блоком струйного ох-
лаждения посредством фланцевого соедине-
ния. В местах входа и выхода заготовки содер-
жатся уплотняющие устройства с воз мож нос-
тью ориентирования их относительно сопла в
широких пределах. Пластины с уплот няю щи-
ми отверстиями фиксируются на камере спе-
циальными болтами. Для установки калиб-
ра сопла на камере охлаждения размещены
два люка. Воздух (газ) из камеры охлаждения
к холодильнику подается через полость отсо-
са 8. Крепится блок струйного охлаждения
вместе с камерой охлаждения на лапах к эста-
каде.
Техническая характеристика блока
Производительность вентилятора, м3/ч . . . 2000
Максимальное давление воздуха в коллек-
торе сопла при нормальных условиях, Па . . . 7000
Максимальная скорость истечения газа
из сопла, м/с . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Рабочая длина сопла, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . 1000
Мощность электродвигателя, кВт . . . . . . . . 7,5
Частота вращения электродвигателя,
об./мин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3000
Рабочая среда блока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . воздух (газ)
Площадь поверхности холодильника, м2 . . . 2
Расход воды на охлаждение, м3/ч . . . . . . . . 1,0
Линия термостатирования
Линия термостатирования (рис. 6) предс-
тав ляет собой семь муфельных электропечей
СУОЛ-0,4.4/12-М2, расположенных друг за дру-
гом. Камера нагрева печи СУОЛ-0,4.4/12-М2
состоит из нагревателя, защитной трубы и
двух керамических фланцев. Нагреватель вы-
Рис. 4. Схема конструкции контактного ролика установки электроконтактного нагрева
41Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
полнен в виде керамической трубы, на кото-
рой с помощью глиноземистой обмазки зак-
реплена проволока из сплава сопротивления.
Внутренняя поверхность трубы нагревателя
об разует рабочее пространство электропечи.
Печь снабжена блоком управления для авто-
матического поддержания заданной темпера-
туры с точностью, указанной в технической
характеристике.
Технические характеристики муфельной
электропечи СУОЛ-0,4.4/12-М2
Мощность потребления, при разогреве (номи-
нальная), кВт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,5
Мощность потребления, для поддержания ра-
бочей температуры (номинальная), кВт . . . . . . 1,2
Рабочий диапазон температур, °С . . . . . . . . . . . . 450÷600
Неравномерность температуры в рабочем про-
странстве электропечи, °С . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±9
Точность автоматического регулирования тем-
пературы, °С . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±9
Рабочая среда . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . воздух
Напряжение питающей сети, В . . . . . . . . . . . . . . . 220
Устройство окончательного охлаждения
Устройство окончательного охлаждения пред-
назначено для ускоренного охлаждения дви-
жущейся нагретой заготовки от температуры
500÷550 °С до температуры не выше 100 °С.
Устройство окончательного охлаждения
(рис. 7) состоит из форсунки 1, водоприемной
воронки 2 и компрессора. Форсунка закрепле-
на на основании, конструкция которого позво-
ляет регулировать ее положение в вертикаль-
ной и горизонтальной плоскостях. К форсунке
с помощью резьбового соединения прикреп-
лена рабочая камера, длина и внутренний диа-
метр которой определяются опытным путем в
зависимости от сечения, скорости перемеще-
ния и температуры проволочной заготовки,
подвергаемой охлаждению. Кроме того, нали-
чие на подводящих к форсунке патрубках по-
дачи воды и сжатого воздуха вентилей поз-
воляет регулировать состав водо-воздушной
сме си. Приемная воронка закреплена на осно-
а
Рис. 5. Внешний вид (а) и схема конструкции (б) блока струйного охлаждения
12
8
5
7
6
3
4
б
Провол.
заготовка
42 Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
вании, функции которого такие же, как и у ос-
нования форсунки. Отличие состоит в том, что
крепление воронки к основанию обеспечивает
угол наклона ее для слива отработанной воды
Рис. 6. Линия термостатирования опытно-промышлен-
ного участка
Рис. 7. Внешний вид (а) и схема (б) устройства окончательного охлаждения
а
в патрубок, приваренный к нижней части во-
ронки, а проволочная заготовка выходит через
отверстие в верхней части.
Технические характеристики
Рабочая среда . . . . . . . . . . . . . . . . . водо-воздушная смесь
Питание водой . . . . . . . . . . . . . . . . от магистрали
Питание сжатым воздухом от
компрессора:
давление воздуха, атм . . . . . . . 2÷6
напряжение питающей се-
ти, В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220÷380
Длина рабочей трубы, мм . . . . . . 300÷2 000
Температура начала охлажде-
ния, °С . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450÷500
Температура конца охлажде-
ния, °С . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20÷100
Устройство для удаления окалины
(окалиноломатель)
Окалиноломатель предназначен для меха-
нического удаления окалины с проволочной
заготовки после ее термической обработки.
Окалиноломатель (рис. 8) состоит из станины
1, рабочего колеса 2, роликов 3, редуктора и
механизма фиксации положения рабочего ко-
леса 4. Вал рабочего колеса закреплен в под-
шипниковом узле, расположенном в станине
окалиноломателя. Четыре ролика закреплены
на станине и два — на рабочем колесе. Ролики
установлены на подшипниках и приводятся
б
Провол.
заготовка
43Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
во вращение проходящей через них проволоч-
ной заготовкой. Степень удаления окалины
зависит от изгиба проволочной заготовки от-
носительно роликов, установленных на рабо-
чем колесе, и определяется поворотом рабоче-
го колеса относительно оси вращения. С це-
лью снижения усилия поворота рабочего ко-
леса окалиноломатель снабжен редуктором,
первичный вал которого проворачивается га-
ечным ключом. Фиксация положения рабоче-
го колеса производится с помощью механизма,
представляющего собой подпружиненный па-
лец, жестко установленный на станине и в
нужном положении входящий в отверстия 5
рабочего колеса.
Техническая характеристика
Количество роликов, шт.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Диаметр роликов, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Максимальный угол поворота рабочего колеса,
град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Устройство для нанесения
подсмазочного покрытия
Устройство предназначено для нанесения
подсмазочного слоя на поверхность обрабаты-
ваемого изделия.
Техническая характеристика
Обрабатываемый сортамент:
проволока ∅, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,5÷5,0
катанка ∅, мм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,5÷8,0
Скорость движения проволоки (катанки),
м/мин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8,0÷18,0
Объем ванны, л. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Намоточное устройство
В качестве намоточного устройства исполь-
зуется модернизированное намоточное уст-
ройство волочильного стана UDZSA 2500/6.
Намоточное устройство (рис. 9) предназ-
начено для протягивания обрабатываемой
заготовки через все агрегаты технологичес-
кой линии экспериментального участка и для
намотки ее на катушку или в мотки. Данное
устройство обеспечивает намотку катанки
∅ 8,0÷5,5 мм, проволоки ∅ 5,0÷2,5 мм ли бо
профилей-полуфабрикатов эквивалентного
сечения.
Рис. 8. Внешний вид (а) и схема конструкции (б) окали-
ноломателя (вид сбоку)
а
Рис. 9. Намоточное устройство в линии созданного
участка
1 253 34
б
44 Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Техническая характеристика
Скорость намотки проволочной заготовки,
м/мин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0÷18
Напряжение питающей сети, В. . . . . . . . . . . . 220
Привод намотки:
электродвигатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ток
постоянный
номинальная мощность, кВт . . . . . . . . . . . 3,3
частота вращения электродвигателя, 1/с . . . 1500
передаточное отношение редуктора . . . . 25
Привод укладки:
электродвигатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ток
постоянный
номинальная мощность, кВт . . . . . . . . . . . 0,3
частота вращения электродвигателя, 1/с . . . 1 450
передаточное отношение редуктора . . . . 15
2.2. Разработка режимов воздушного патентирования
и опробование технологического оборудования
экспериментального участка
Опробование экспериментального техноло-
гического участка подготовки заготовок к пос-
ледующей холодной деформации осуществля-
лось после настройки всех агрегатов, образую-
щих единую технологическую линию.
Для предварительного определения рацио-
нального режима воздушного патентирова-
ния, обеспечивающего сорбитную структуру
проволоки ∅ 3,6 мм из стали марки 70, было
ис по льзовано лабораторное оборудование, раз-
ме щенное в отделении стендовых установок
(рис. 10). В состав лабораторной установки вхо-
дят: трайбаппарат 1 с тянущими роликами и
прижимным устройством, трубчатая электри-
ческая печь СУОЛ 0,4.4/12-М2 2, в которой
размещена кварцевая камера с защитным га-
зом 3. К торцу печи примыкает камера струй-
ного охлаждения с системой подвода охлади-
теля 4. В качестве охладителя может быть
при менен защитный газ или воздух. Печь обо-
рудована блоком управления для поддержа-
ния заданной температуры с точностью ±2,5
°С. Температура в печи контролируется пла-
тиновой термопарой с милливольтметром. Ка-
мера струйного охлаждения представляет со-
бой ще левое сопло с напорным коробом и сме-
сителем. Давление охлаждающего газа или
воздуха контролируется стандартным U-образ-
ным манометром.
Для определения скорости газового пото-
ка, при котором обеспечиваются необходимые
струк тура и механические свойства металла,
снимали кривые охлаждения. Во время экспе-
римента образцы проволоки ∅ 3,6 мм из стали
70 длиной 300÷400 мм помещали в камеру на-
грева. Для защиты от окисления при нагреве
в камеру подавали защитный газ (азот). Для
сня тия кривых охлаждения в центр образца
зачеканивалась хромель-алюмелевая тер мо-
па ра ХА длиной 1,5 м и диаметром 0,2 мм. За-
пись температуры во время охлаждения осу-
ществлялась с помощью светолучевого осцил-
лографа. После нагрева до температуры аус-
тенитизации образцы помещали в камеру
струйного охлаждения и охлаждали потоком
газа-охладителя с заданной скоростью. Ско-
рость газового потока устанавливали от 20 до
100 м/с через каждые 20 м/с. С помощью ос-
циллографа записывали кривые охлаждения,
по которым в дальнейшем определяли факти-
ческую скорость охлаждения. Скорость газо-
вого потока (м/c) рассчитывали по стандарт-
ной методике:
где Н — скоростной напор (давление газа) в
ядре струи дутья, истекающей из сопла, мм
вод. ст.; ρ — плотность воздуха на срезе соп-
ла, кг/м3.
Скоростной напор в ядре струи дутья, исте-
кающей из сопла, замеряли стандартным при-
емником полного давления (трубкой Пито) на
срезе сопла. По каждому из выбранных режи-
мов было определено время окончания струк-
турных превращений и обработано по пять
контрольных образцов для определения меха-
нических свойств.
Исследования показали, что при скоро-
стях газового потока 60 м/с и более дости-
гаются механические свойства проволоки
согласно ТИ 285-НТ-ПР-42-89 (σВ = 1150÷
,
ρ
H
V 4,4287=
45Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
÷1250 МПа). После этого охлаждение про-
волоки осуществляли при скоростях газо-
вого потока 60, 80 и 100 м/с. Для исследо-
ваний механических свойств и микростру-
ктуры от каждого режима были отобраны
образцы. Результаты исследований приве-
дены в таблице.
Анализ полученных результатов показал, что
требуемые механические свойства и необхо-
димую микроструктуру проволоки диаметром
3,6 мм из стали 70 обеспечивает скорость газо-
вого потока 100 м/с.
Этот режим газового патентирования испо-
льзовался при опробовании эксперименталь-
ного технологического участка подготовки за-
готовок для холодной деформации.
2.3. Технологический регламент работы
оборудования опытно-промышленного
участка подготовки заготовки
к последующей холодной деформации
После размотки заготовка через направляю-
щую проводку попадает в роликовое прави' льное
устройство. Выправленная заготовка поступа-
ет в установку электроконтактного нагрева,
где в зависимости от марки стали нагревается
до температуры 950÷1 050 °С. Первый этап ох-
лаждения металла после нагрева произво-
дится в струе воздуха до температуры 450÷
÷600 °С в блоке струйного охлаждения. Далее
для создания благоприятных условий распада
переохлажденного аустенита путем сохране-
ния постоянной температуры окружающей
среды металл проходит участок термостатиро-
вания. Процесс термостатирования протекает
при температуре 500÷550 °С, после определен-
ной выдержки металл поступает в установку
окончательного охлаждения. Охлаждение про-
изводится в водо-воздушной смеси до темпе-
ратуры ~100 °С. Термообработанный и очи-
щенный от окалины на окалиноломателе ме-
талл выравнивается в правильном устройстве
и перед намоткой на катушку на его поверх-
ность при необходимости наносится подсма-
зочный слой.
Для проверки режима газового патентирова-
ния на опытном агрегате при электроконтакт-
ном нагреве использовался моток проволочной
заготовки диаметром 3,6 мм из стали 70 с со-
держанием углерода 0,67÷0,69 % и марган ца
0,57÷0,58 %. Нагрев катанки осуществ ля лся
до температуры 930 °С, охлаждение ее в бло-
ке газового патентирования производилось до
Рис. 10. Схема лабораторной установки газового патен-
тирования
Результаты исследования на лабораторной установке режимов термообработки
образцов проволоки ∅ 3,6 мм из стали 70
Скорость
газового
потока, м/с
Предел прочности
σВ, МПа
Относительное
удлинение δ, %
Относительное
сужение Ψ, %
Структура
60 1 120—1 180 16,8÷18,0 27,5÷30,8 Сорбит, феррит в виде разорванной
сетки, 22 %
80 1 140—1 190 17,0÷18,3 28÷31 Сорбит, феррит в виде разорванной
сетки, 10 %
100 1 180—1 210 16,5÷17,2 29÷33 Сорбит, феррит, до 5 %
46 Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
500 °С, при этом линейная скорость переме-
щения катанки составляла 12 м/мин.
Исследование свойств обработанного метал-
ла показало, что предел прочности находится
в пределах 1 190÷1 220 МПа, относительное
удлинение составило 17,0÷19,0 % и сужение —
28,0÷32,0 %. В результате обработки металла
на участке в проволоке образуется сорбитооб-
разная микроструктура.
ВЫВОДЫ
Таким образом, в результате выполненных
экспериментов показано, что разработанная
технология газо-воздушного патентирования
металла из углеродистой стали для экспери-
ментального, энергосберегающего и экологи-
чески чистого участка подготовки металла к
прокатке—волочению обеспечивает сорбитную
структуру катанки при требуемых механичес-
ких свойствах. Оборудование эксперимента-
ль ного технологического участка, установлен-
ное согласно проекту, разработанному в ГП
«Укр гипромез», обеспечивает стабильное вы-
полнение заданных технологических режимов
подготовки металла для последующей холод-
ной деформации.
Подтверждено, что применение электрокон-
тактного нагрева, газо-воздушного струйно го
ох лаждения, термостатирования и водо-воз-
душного охлаждения с механическим удале-
ни ем ока лины позволяет решить следующие
социа льно-экономические и экологические
за дачи:
экономия материальных ресурсов за счет
исключения из технологического процесса
газового нагрева заготовки, расплавов свин-
ца, селитры и кислотного травления и соот-
ветствующего сокращения расхода металла,
свинца, селитры, кислоты, извести, энерго-
ресурсов, трудовых и других затрат;
оздоровление экологической обстановки в
районе метизных предприятий за счет лик-
видации сернокислых стоков, выбросов сер-
ной кислоты в стоках на нейтрализацию су-
хого шлака, идущего в отвалы на захороне-
ние, капитальных затрат на строительство
очистных сооружений и купоросных уста-
новок, испарений кислоты, селитры, свинца
в атмосферу цехов и др.;
ликвидация тяжелого ручного труда во вред-
ных условиях и улучшение санитарных ус-
ловий в производственных помещениях;
создание новых рабочих мест на предприя-
тиях.
Реализация проекта в условиях интегри-
рованных металлургических предприятий поз-
воляет уменьшить выход некондиционной про-
дукции по структуре и свойствам, а в ус лови-
ях неспециализированных производств (в том
чис ле на потребляющих машиностроитель-
ных предприятиях) организовать производс-
т во но вых видов продукции при ее широком
ассортименте, но относительно малых объе-
мах потребления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мазур В.Л., Деркач Д.А., Иванов А.А. Состояние и пер-
с пективы прокатного производства Украины // Теоре-
тические проблемы прокатного производства: Труды
IV международной научно-технической конферен-
ции. — Днепропетровск: Изд. НМетАУ, Металлур-
гическая и горнорудная промышленность. — 2000. —
№ 8, 9. — С. 87—11.
2. Жучков С.М. Проблемы сортопрокатного и метизно-
го переделов в научных исследованиях и разработ-
ках Института черной металлургии им. З.И. Нек-
расова НАН Украины // Удосканалення процесiв та
об ладнання обробки тиском в металургії та маши но-
буду ван нi. — Краматорск: Изд. ДДМА, 2002. — С. 40—
47.
3 Коновалов Ю.В. Черная металлургия Донбасса: ретро-
спектива — перспектива // Удосканалення процесiв та
обладнання обробки тиском в металургії та маши но-
будуваннi. — Краматорск: Изд. ДДМА, 2002. — С. 66—
73.
4. Гулько В.И., Войцеховский В.А., Григорьев А.К. Про-
изводство профилей и проволоки в роликовых воло-
ках. — Ижевск: Удмуртия, 1989. — 132 с.
5. Аргунов В.Н., Ерманюк М.З., Петров А.И., Харитоно-
вич М.В. Калибрование фасонных профилей. — М.:
Металлургия, 1989. — 208 с.
6. Комплексная технология производства высокоточ-
ных профилей для изготовления высокостойких пор-
шневых колец двигателей внутреннего сгорания /
С.М. Жучков, Ю.Н. Голованов, Е.В. Барышев, К.Ю. Го-
47Наука та інновації. № 6, 2009
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
лованов, К.Ю. Ключников // з-к «Металургійна нау-
ка — підприємствам Придніпров’я», другий випуск,
Дніп ропетровськ, «Системні технології». — 2005. —
С. 30—37.
7. Анализ напряженно-деформированного состояния ме-
талла металла при волочении круглой заготовки в
свободно вращающихся валках с гладкой бочкой /
С.М. Жучков, А.П. Лохматов, Ключников, Ю.В. Кар-
мазина // Науковий журнал «Нові матеріали і техно-
логії в металургії та машинобудуванні», № 1, Запоріж-
жя. — 2008. — С. 106—111.
8. Формирование структуры и свойств катанки при ох-
лаж дении высокоскоростным воздушным потоком /
Марцинив Б.Ф., Горбанев А.А., Борисенко А.Ю. и др //
Металлургическая и горнорудная промышленность. —
2001. — № 6. — С. 66—70.
9. Современные научные и технологические аспекты про-
изводства высокоэффективных видов катанки раз лич-
ного назначения / Луценко В.А., Парусов Э.В., Тищен-
ко В.А, Кекух В.А, Сычков А.Б., Костенко Ю.Д. //
Ме таллургическая и горнорудная промышленность.
Дн-ск. — 2005. — № 1. — С. 58—73.
10. Гриднев В.Н., Мешков Ю.Я., Ошкадеров С.П. и др. Фи-
зические основы электротермического упрочнения
стали. — К.: Наук. думка, 1973. — 335 с.
11. Гриднев В.Н., Мешков Ю.Я., Ошкадеров С.П. и др. Тех-
нологические основы электротермической обработки
стали. — К.: Наук. думка, 1977. — 205 с.
12. Гриднев В.Н., Мешков Ю.Я., Черненко Н.Ф. Изменение
свойств холоднотянутой стальной проволоки после
кратковременной электротермической обработки //
Стальные канаты (с-к статей). Вып. 3. — К.: Техника,
1966. — С. 391—395.
С.М. Жучков , Е.В. Баришев,
О.П. Лохматов, В.О. Луценко, К.Ю. Ключніков
СТВОРЕННЯ ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧОЇ
Й ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТОЇ ДІЛЯНКИ
ПІДГОТОВКИ МЕТАЛУ ДЛЯ ХОЛОДНОЇ
ДЕФОРМАЦІЇ В ПРОФІЛІ ПРОСТИХ
І СКЛАДНИХ ПЕРЕРІЗІВ
Створено енергозберігаючу і екологічно чисту ділянку
підготовки металу для його холодної деформації в про філі
простих і складних перерізів. Проведені експеримен ти по-
казали, що розроблена технологія газо-по віт ряного патенту-
вання металу з вуглецевої сталі забезпечує сорбітну структу-
ру катанки при необхідних механічних влас тивостях.
К л ю ч о в і с л о в а: технологічна ділянка підготовки ме-
талу, газоповітряне патентування, холодна деформація,
профілі простих і складних перерізів.
S. Zuchkov , Е. Baryshev,
A. Lokhmatov, V. Lucenko, К. Klyuchnikov
CREATION OF ENERGY SAVING
AND ECOLOGICALLY PURE METAL PREPARATION
SITE FOR COLD DEFORMATION IN THE SHAPES
OF SIMPLE AND COMPLEX SECTIONS
Energy saving and ecologically pure metal preparation site
for cold deformation in the shapes of simple and complex sec-
tions. Experiments carried out have shown that the technol-
ogy of gas-air metal patenting from carbon steel provides
sorbitol structure of a bar at required mechanical properties.
K e y w o r d s: technological site for metal preparation, gas-
air patenting, cold deformation, shapes of simple and com-
plex sections.
Надійшла до редакції 26.02.09.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-28065 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1815-2066 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:28:53Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Жучков, С.М. Барышев, Е.В. Лохматов, А.П. Луценко, В.А. Ключников, К.Ю. 2011-10-27T12:45:10Z 2011-10-27T12:45:10Z 2009 Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений / С.М. Жучков, Е.В. Барышев, А.П. Лохматов, В.А. Луценко, К.Ю. Ключников // Наука та інновації. — 2009. — Т. 5, № 6. — С. 36-47. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1815-2066 DOI: doi.org/10.15407/scin5.06.036 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28065 Создан энергосберегающий и экологически чистый участок подготовки металла для его холодной деформации в профили простых и сложных сечений. Проведенные эксперименты показали, что разработанная технология газовоздушного патентирования металла из углеродистой стали обеспечивает сорбитную структуру катанки при требуемых механических свойствах. Створено енергозберігаючу і екологічно чисту ділянку підготовки металу для його холодної деформації в профілі простих і складних перерізів. Проведені експерименти показали, що розроблена технологія газоповітряного патентування металу з вуглецевої сталі забезпечує сорбітну структуру катанки при необхідних механічних властивостях. Energy saving and ecologically pure metal preparation site for cold deformation in the shapes of simple and complex sections. Experiments carried out have shown that the technology of gas-air metal patenting from carbon steel provides sorbitol structure of a bar at required mechanical properties. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Наука та інновації Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений Створення енергозберігаючої й екологічно чистої ділянки підготовки металу для холодної деформації в профілі простих і складних перерізів Creation of energy saving and ecologically pure metal preparation site for cold deformation in the shapes of simple and complex sections Article published earlier |
| spellingShingle | Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений Жучков, С.М. Барышев, Е.В. Лохматов, А.П. Луценко, В.А. Ключников, К.Ю. Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| title | Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений |
| title_alt | Створення енергозберігаючої й екологічно чистої ділянки підготовки металу для холодної деформації в профілі простих і складних перерізів Creation of energy saving and ecologically pure metal preparation site for cold deformation in the shapes of simple and complex sections |
| title_full | Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений |
| title_fullStr | Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений |
| title_full_unstemmed | Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений |
| title_short | Создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений |
| title_sort | создание энергосберегающего и экологически чистого участка подготовки металла для холодной деформации в профили простых и сложных сечений |
| topic | Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| topic_facet | Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28065 |
| work_keys_str_mv | AT žučkovsm sozdanieénergosberegaûŝegoiékologičeskičistogoučastkapodgotovkimetalladlâholodnoideformaciivprofiliprostyhisložnyhsečenii AT baryševev sozdanieénergosberegaûŝegoiékologičeskičistogoučastkapodgotovkimetalladlâholodnoideformaciivprofiliprostyhisložnyhsečenii AT lohmatovap sozdanieénergosberegaûŝegoiékologičeskičistogoučastkapodgotovkimetalladlâholodnoideformaciivprofiliprostyhisložnyhsečenii AT lucenkova sozdanieénergosberegaûŝegoiékologičeskičistogoučastkapodgotovkimetalladlâholodnoideformaciivprofiliprostyhisložnyhsečenii AT klûčnikovkû sozdanieénergosberegaûŝegoiékologičeskičistogoučastkapodgotovkimetalladlâholodnoideformaciivprofiliprostyhisložnyhsečenii AT žučkovsm stvorennâenergozberígaûčoíiekologíčnočistoídílânkipídgotovkimetaludlâholodnoídeformacíívprofílíprostihískladnihpererízív AT baryševev stvorennâenergozberígaûčoíiekologíčnočistoídílânkipídgotovkimetaludlâholodnoídeformacíívprofílíprostihískladnihpererízív AT lohmatovap stvorennâenergozberígaûčoíiekologíčnočistoídílânkipídgotovkimetaludlâholodnoídeformacíívprofílíprostihískladnihpererízív AT lucenkova stvorennâenergozberígaûčoíiekologíčnočistoídílânkipídgotovkimetaludlâholodnoídeformacíívprofílíprostihískladnihpererízív AT klûčnikovkû stvorennâenergozberígaûčoíiekologíčnočistoídílânkipídgotovkimetaludlâholodnoídeformacíívprofílíprostihískladnihpererízív AT žučkovsm creationofenergysavingandecologicallypuremetalpreparationsiteforcolddeformationintheshapesofsimpleandcomplexsections AT baryševev creationofenergysavingandecologicallypuremetalpreparationsiteforcolddeformationintheshapesofsimpleandcomplexsections AT lohmatovap creationofenergysavingandecologicallypuremetalpreparationsiteforcolddeformationintheshapesofsimpleandcomplexsections AT lucenkova creationofenergysavingandecologicallypuremetalpreparationsiteforcolddeformationintheshapesofsimpleandcomplexsections AT klûčnikovkû creationofenergysavingandecologicallypuremetalpreparationsiteforcolddeformationintheshapesofsimpleandcomplexsections |