Спосіб термічної обробки довгомірних виробів перед нанесенням покриття

1 Спосіб термічної обробки довгомірних виробів перед нанесенням покриття, який включає окислювання поверхні шляхом безперервного подавання виробу в камеру печі з окислювальною атмосферою і наступне відновлення оксидів шляхом безперервного подавання виробу в камеру печі з відновною атмосферою, який відрізняється тим, що температуру окислювальної атмосфери, отриманої шляхом спалювання палива в пальниках з відкритим полум'ям, змінюють від 590 - 610°С до 920 - 940°С по ходу подавання виробу, а температуру відновної атмосфери змінюють від 920 940°С до 850 - 870°С по ходу подавання виробу, при цьому подавання виробу ведуть зі швидкістю, рівною V = К / DKp, де К - критерій фактора печі, мм2/с , DKp - діаметр виробу, мм 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що як паливо використовують природний газ 3 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що як відновну атмосферу використовують ендогаз 4 Спосіб по пп 1, 2, 3, який відрізняється тим, що співвідношення продуктів спалювання палива і ендогазу підтримують рівним 16 1 Винахід відноситься до підготовки поверхні сталевих довгомірних виробів перед нанесенням покриття і може бути використаний в металургійній і металообробній промисловості Відомий спосіб цинкування довгомірних сталевих виробів, який включає одночасне проведення процесів первинного цинкування, нагрівання виробів шляхом перепускання через нього змінного струму до температури термообробки і наступного охолоджування під час обробки виробу в розплаві хлоридів цинку і калію з додатковим введенням в нього розплавленого цинку, і повторне цинкування в розплаві цинку (А с СРСР №1468961, кл С 23 С 2/06,2/36, опубл 30 03 89) В зв'язку з тим, що нагрівання довгомірного виробу ведуть прямим перепусканням через нього змінного струму (електроконтактне нагрівання) при великих швидкостях проходження його через контактні групи, в місцях іскрення із-за ерозії поверхні металу погіршується якість поверхні, а на тонких виробах відбувається обривання стрічки або дроту Буферний шар флюса товщиною 2 - Змкм, який являє собою розплав хлоридів цинку і калію за наявності в цьому розплаві металевого цинку вимагає додаткового охолоджування разом з виробом в тому ж розплаві і не забезпечує високу швидкість дифузії цинка в поверхні шари виробу Це викликане тим, що швидкість проходження виробу через розплав для визначеного розміру є постійною, а виріб не вступає в прямий контакт з металевим цинком Крім того, за наявності на виробі мастила або масел відбувається забруднення ними розплаву, що зумовлює нерівномірну його товщину, і, як наслідок, нерівномірність покриття при повторному цинкуванні і вимагає додаткового знежирювання виробу Найбільш близьким аналогом до пропонованого винаходу є спосіб термічної обробки сталевої штаби перед цинкуванням (книга "Керівництво по гарячому цинкуванню", Москва, Металургія, 1975, с 94) Спосіб включає окиснювання поверхні безперервним подаванням штаби в камеру печі з окислювальною атмосферою при температурі 450°С і наступне відновлення оксидів безперервним подаванням штаби в наступні камери печі шляхом нагрівання штаби в азотоводневій атмосфері, отриманой розкладом газоподібного аміаку, де водень є відновлювачем, а азот - захисним газом Суттєві ознаки, що співпадають з ознаками найближчого аналогу 1 Окиснювання поверхні шляхом безперервного подавання виробу в камеру печі з окислювальною атмосферою 2 Наступне відновлення оксидів шляхом без 1 СО о Ю перервного подавання виробу в камеру печі з відновною атмосферою Відомий спосіб не забезпечує отримання необхідного технічного результату по наступним причинам Температура окислювальної атмосфери 450°С недостатня для повного вигоряння жирових і масляних забруднень з поверхні виробу, що призводить до додаткового знежирювання перед цинкуванням При наступному відновленні отриманої окисної плівки утвориться щільний поверхневий шар відновлених оксидів з низькою адгезійною спроможністю із-за наявності в них залишків вуглецю в мікропорах, що при подальшому гарячому цинкуванні виявляє істотний вплив на розчинення заліза рідким цинком, що призводить до утворення штангових зон в покритті і, як наслідок, до неоднорідності механічних властивостей виробу В зв'язку з низькою температурою окислювальної атмосфери необхідно мати велику довжину камери, або низьку швидкість подавання штаби, що призводить до неможливості використання способу в потоці прокатного або волочильного станів і вимагає значних виробничих площ Створення окислювальної атмосфери, необхідної для створення заданої плівки оксидів на поверхні виробу при низьких температурах зумовлює необхідність уведення в камеру печі додаткової КІЛЬКОСТІ кисня для інтенсифікації процесу, підвищуючи енергетичні витрати Оскільки окиснювання відбувається на повітрі і температура процесу не перевищує 570°С, в складі окалини знаходяться тільки два оксиди магнетит (РегСч) і гематит (РегОз), які являють собою крихкі сполучення, ХІМІЧНО інертні, погано розчинні в кислотах і утворюють захисну плівку на поверхні виробу, через яку іони заліза проникають в 2-3 рази повільніше, ніж через плівку вюститу (FeO) При русі довгомірного виробу в камерах окиснювання і відновлення можливе порушення суцільності окисленого поверхневого шару і утворення пітингових зон, що призводить при наступному процесі цинкування до нерівномірності покриття виробу Відновлення оксидів ведуть в камері печі, в якій створюють тиск вище атмосферного, оскільки попадання кисня в відновну камеру призводить до зниження безпеки проведення процесу Це викликане тим, що дисоційований аміак в межах від 3 до 74% з киснем повітря утворює вибухонебезпечну суміш, що вимагає перед нагріванням попереднього продування камери дисоційованим аміаком і безперервного подавання аміаку під надлишковим тиском, що призводить до збільшення видатку газу Використання в виробництві і виділення з печі шкідливих речовин, таких як аміак і оксиди азоту, а також утворення на поверхні виробу сполучень азоту погіршує пластичні властивості сталі При збільшенні часу витримування виробу в атмосфері з аміаком, навіть при мінімальному подаванні аміаку, поверхневий шар стає дуже крихкий, що призводить до появи мікротріщин і до зниження механічних властивостей виробу, а також до відшарування нанесеного покриття В основу винаходу поставлено задачу вдоско 50137 налення способу термічної обробки довгомірних виробів перед нанесенням покриття, в якому за рахунок створення на поверхні рівномірного шару відновленого вюстита забезпечується висока якість і рівномірність нанесеного покриття при знижуванні енергетичних витрат Поставлена задача вирішується тим, що в способі термічної обробки довгомірних виробів перед нанесенням покриття, який включає окиснювання поверхні шляхом безперервного подавання виробу в камеру печі з окислювальною атмосферою і наступне відновлення оксидів шляхом безперервного подавання виробу в камеру печі з відновною атмосферою, згідно винаходу, температуру окислювальної атмосфери, отриманої шляхом спалювання палива в пальниках з відкритим полум'ям, змінюють від 590 - 610°С до 920 - 940°С по ходу подавання виробу, а температуру відновної атмосфери змінюють від 920 - 940°С до 850 870°С по ходу подавання виробу, при цьому подавання виробу ведуть зі швидкістю, рівної V = К / DKP, де К - критерій фактора печі, мм2/с, DKP - діаметр виробу, мм Доцільно ЯК паливо використати природний газ, а як відновної атмосфери використати ендогаз Доцільно співвідношення продуктів спалювання палива до ендогазу підтримувати рівним 16 1 В камері печі з окислювальною атмосферою, температуру якої змінюють від 590 - 610°С до 920 940°С по ходу безперервного подавання виробу, відбувається швидке нагрівання і мікроокиснювання поверхні, повне вилучення масляних залишків на виробі, створення щільної плівки вюстита (FeO) Шар вюститу дуже пластичний, має високу адгезійну спроможність Мінімально можлива КІЛЬКІСТЬ кисня у вюститі практично не змінюється при ЗМІНІ температури, а максимальна його КІЛЬКІСТЬ може збільшуватися при зростанні температури Вюстит швидко утворюється при високих температурах 920 - 940°С в результаті дифузії катіонів заліза Утворення цього оксидного шару сприяє різкому збільшенню швидкості окиснювання, що сприяє створенню необхідної товщини окисненого поверхнього шару в заданому тимчасовому інтервалі Температуру відновної атмосфери змінюють в інтервалі від 920 - 940°С до 850 - 870°С по ходу подавання виробу Як відновну атмосферу використають продукти спалювання природного газу і ендогаз при співвідношенні, рівному 16 1 Відновлення вюститу воднем відновної атмосфери протікає інтенсивно за рахунок його високої адгезійної спроможності зі створенням на поверхні довгомірного виробу рівномірного пластичного губчастого шару відновленого вюститу який забезпечує мінімальний час занурення виробу в розплав при подальшому нанесенні покриття за рахунок забезпечення вилучення газів з поверхнього шару і всебічного контакту з розплавом Зниження температури з 920 - 940°С до 850 870°С сприяє отриманню рівномірно відновленого шару оксидів за рахунок зниження вмісу кисню у вюститі Це дозволяє при наступному нанесенні покриття отримати дифузійні і промочувані на задану глибину шари покриття, відвернути зростання 50137 оксилювальною атмосферою складає 10 секунд крихких шарів, гарантувати його якість і виключити Рентгеноструктурними дослідженнями визначали додаткове повторне нанесення покриття на поверсклад отриманого окисненого шару, що складався хню довгомірного виробу, знижуючи енергетичні здебільшого з вюститу Металографічними дослівитрати дженнями, проведеними на шліфах, приготованих Подавання довгомірного виробу ведуть зі перпендикулярно до поверхні дроту по його довшвидкістю, рівною V = К / DKP, де К - критерій фа2 жині, визначали товщину окисленого шару Товктора печі, мм /с, DKP - діаметр виробу, мм, що щина шару коливалася в межах 3 - 4мкм, що свідзабезпечує швидкість нагрівання виробу для чить про його рівномірність отримання рівномірного пластичного губчастого шару відновленого вюститу для наступного нанеДалі дріт безперервно подавали в камеру печі сення покриття високої якості з відновною атмосферою Як відновну атмосферу використали ендогаз вологістю 3,2 - 10,5г/м наДля відвертання насичення поверхневих шаступного ХІМІЧНОГО складу, мас % CO - 18 - 20, Н2 рів довгомірного виробу азотом, який утворюється 3 8 - 4 1 , N 2 - 40 - 44, СО2 > 1, СО2 > 1 Співвіднопри розпаленні ендогазу, що негативно відобрашення продуктів спалювання природного газу до жається на якості поверхні, співвідношення продуендогазу підтримували рівним 16 1 Відновлення ктів спалювання палива до ендогазу підтримують оксидів вели зі зміною температури відновної атрівним 16 1, що забезпечує відновлення вюститу і мосфери від 920 - 940°С до 850 - 870°С по ходу відвертає насичення поверхні азотом подавання дроту для отримання шару відновленоПриклад го вюститу і відвертання насичення поверхні азоНизьковуглецевий дріт марки СтЮ діаметром том Металографічними дослідженнями визначали DKP = 2,5мм після волочіння безперервно подаваступінь відновлення вюститу, що складав 95% і ли в піч зі швидкістю 0,5м/с, визначеною з виразу товщину отриманого шару, що склала 3 - 4мкм V = К / DKP, де К - критерій фактора печі, рівний 1250мм2/с Для вилучення залишків мастила і Після ЦЬОГО дріт подавали до настанови цинотримання на поверхні дроту мікроплівки оксидів кування з індукційним нагрівом при температурі заліза у вигляді вюстита (FeO), окиснювання прованни, рівної 440°С водили шляхом спалювання природного газу в Отриманий на поверхні дроту рівномірний шар пальниках з відкритим полум'ям і підвищенням відновленого вюститу рахунок всебічного контакту температури окислювальної атмосфери від 590 з цинком дозволив за мінімальний час занурення 610°С до 920 - 940°С по ходу подавання дроту дроту в розплав отримати рівномірний шар цинкоОкислювальний потенціал атмосфери в камері вого покриття товщиною біля 8,5мкм Відсутність окиснювання замірювали по вмісту вільного кисню пітингових зон на поверхні покриття і рівномірність нанесеного покриття свідчать про високу його Температура закінчення випалювання мастиякість і виключають додаткове повторне нанесенла і окиснювання в діапазоні 590 - 940°С забезпеня покриття на поверхню довгомірного виробу, чують ЯКІСНІ умови для наступної дифузійної обрознижуючи енергетичні витрати бки Час знаходження дроту в камері печі з ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71