Агрегат для патентування сталевої дротової заготівки

1 Агрегат для патентування сталевої дротової заготівки, що містить послідовно встановлені розмотувальний пристрій, нагрівальну піч, селітрову ванну для розпаду переохолодженого аустеніту, водяну ванну і намотувальний пристрій, який відрізняється тим, що водяна ванна виконана з двох сполучуваних між собою частин, перша по ходу технологічного процесу частина водяної ванни встановлена до селітрової ванни, обидві частини водяної ванни з'єднані розгалужуваним трубопроводом одна з гілок якого виконана з можливістю нагрівання від селітрової ванни для розпаду переохолодженого аустеніту 2 Агрегат по п 1, який відрізняється тим, що гілки розгалужуваного трубопроводу оснащені регулюючими вентилями Винахід відноситься до виробництва металевих виробів, а саме до термічного обробляння катанки і протягненій заготівки, переважно діаметром 5-^8мм, призначених для виготовлення високоміцного дроту і може бути використаним в патентируючих підрозділах сталедротовоканатних, сталепрокатних і інших заводів, які виробляють високоміцний дріт Відомий агрегат для патентирування сталевої катанки і протягненої дротової заготівки, що містить послідовно встановлені розмотувальний пристрій (фігурки), нагрівальну піч для аустенітизацм, селітрову ванну для розпаду переохолодженого аустеніту, водяну ванну для промивання патентируванної заготівки і намотувальний пристрій (барабани) (Красильников Л А , Красильников С А Волочильщик проволоки - М Металлургия, 1974 - 239с) Вадою відомого агрегату є те, що при патентируванні заготівок діаметром більш ніж 5мм, які відносяться до товстих діаметрів, якість патентируванної заготівки погіршується тому, що через малу СТІЙКІСТЬ переохолодженого аустеніту в вуглецевій сталі, використаній для виготовлення високоміцного дроту, розпад його починається значно вище той температури, що має селітрова ванна, і яка необхідна для одержання однорідної структури тонкопластинчастого сорбіту (Попова Л Е , Попов А А Диаграммы превращения аусте нита в сталях и бета-растворе в сплавах титана Справочник - 3-е изд , перер и доп - М Металлургия 1991 - 503с) У результаті цього в структурі патентируванної товстої заготівки з'являються ділянки грубодисперсного перліту, а також структурновільного фериту чи цементиту При наступному ВОЛОЧІННІ на дріт патентируванна заготівка з такою структурою часто обривається, а механічні властивості готового дроту виявляються нижче рівня вимог, пред'явлених діючими стандартами Відома установка для термічного обробляння протяжних виробів, що містить послідовно розташовані розмотувальний пристрій, піч для нагрівання, камеру охолодження у вигляді чергуючихся секцій рідинного і повітряного охолодження, пристрій ізотермічної витримки з датчиками температури, ванну охолодження-промивання і намотувальний пристрій Установка постачена датчиками температури, встановленими в кожній із секцій повітряного охолодження, виконавчими механізмами для регулювання подачі рідини, зв'язаними з кожною із секцій рідинного охолодження, блоком управління, входи якого з'єднані з датчиками температури, виходи з виконавчими механізмами, а пристрій ізотермічної витримки виконано у вигляді камери з захисною атмосферою Крім того, кожна секція рідинного охолодження виконана з двох частин, одна з яких постійного охолоджування, а інша - регульованого (патент РФ №2116360, кл С21 D9/52, С21 D9/64.1998) 5 49412 Відома установка має цілий ряд недоліків - установка може працювати тільки як однониткова, у той час як агрегати для патентирування являються багатонитковими (12 - ЗО одночасно патентируваних заготівок), тому що швидкість руху заготівки у ВІДОМІЙ установці й агрегатах для патентирування однакові, то продуктивність установки набагато нижче, ніж в агрегатах, - надзвичайно складна система пристроїв переохолодження заготівки і регулювання, викликана установкою в кожній секції датчиків і виконавчих механізмів, а також блока управління, що явно не виправдано економічно, - невизначена розмірна номенклатура термічне оброблюваних заготівок, - охоплення не сумісних з погляду одержуваних структур матеріалів, тим більше, які містять кольорові сплави, - виконання пристрою ізотермічної витримки у вигляді камери із захисною атмосферою не забезпечує підтримку постійної температури заготівки, у якій фазово-структурні перетворення відбуваються екзотермічне, - довільне, нічим не обґрунтоване трактування процесів, які відбуваються при розпаді високотемпературних фаз (див наприклад, И И Новиков Теория термической обработки металлов - М металургия, 1986 -480с) Відомий агрегат для патентирування заготівки у вигляді сталевої катанки діаметром 6,5 і 8мм, що містить розмотувальний пристрій (фігурки), нагрівальну піч для аустенітизацм, дві послідовно установлені ванни з розплавами солей, причому перша з них по ходу прямування заготівки призначена для розплаву з температурою на 50-^ 100°С перевищуючою температуру мартенситної точки для даної сталі, а друга - для розплаву з температурою, що відповідає температурі патентирування, водяну ванну для промивання і намотувальний пристрій у вигляді барабанів (Брайнин И Е , Будинштейн Р И Производственные опыты по патентированию катаной проволоки в двух ваннах Известия вузов Черная металлургия 1961 - №6 С 139-144) Цей агрегат по технічній сутності є найбільш близьким до винаходу, що заявляється і тому прийнятий за прототип У прототипі частково усунуті недоліки аналогів Так, завдяки тому, що температура в першій по ходу прямування заготівки ванні становить 280-ь350°С, а це нижче температури патентирування, забезпечуваної розплавом у другій ванні (425-ь 475°С), удається, в основному, переохолодити заготівку без розпаду аустеніту до температури патентирування, що необхідна для одержання структури однорідного тонкопластинчастого сорбіту Однак наявність двох ванн для розплаву солей різного складу значно ускладнює конструкцію агрегату і його обслуговування, тому що заправлення заготівки через дві соляні ванни ускладнюється Крім того, з патентируванної заготівки в соляній ванні обсипається окалина, у зв'язку, з чим погіршується охолоджувальна здатність розплавленої солі, ускладнюється очищення ванн від окалини, підвищується витрата солі При короткочасних зупинках оброблюваної заготівки розпад аустеніту на и ДІЛЯНЦІ, ЩО знаходиться в першій ванні, відбувається при температурах утворення нижнього бейніту, а не тонкопластинчастого сорбіту і ця ділянка стає дефектною В основу винаходу поставлено задачу удосконалення агрегату для патентирування сталевої дротової заготівки, яке б дозволило спростити конструкцію агрегату в цілому, полегшити його обслуговування і підвищити якість патентирування за рахунок скасування першої по ходу технологічного процесу селітрової ванни й удосконалення конструкції водяної ванни Поставлена задача вирішується тим, що агрегат для патентирування сталевої дротової заготівки містить послідовно розташовані розмотувальний пристрій, нагрівальну піч, селітрову ванну для розпаду переохолодженого аустеніту, водяну ванну і намотувальний пристрій При цьому водяна ванна виконана з двох сполучуваних між собою частин, перша по ходу технологічного процесу частина водяної ванни встановлена до селітрової ванни, обидві частини водяної ванни з'єднані розгалужуванним трубопроводом, одна з гілок якого виконана із можливістю нагрівання від селітрової ванни для розпаду переохолодженого аустеніту У кращому варіанті виконання агрегату для патентирування сталевої дротової заготівки гілки розгалужуванного трубопроводу оснащені регулюючими вентилями Виконання водяної ванни з двох частин, взаємодіючих між собою по типу сполучуваних посудин і установка першої по ходу технологічного процесу частини до селітрової ванни забезпечує наступне - спрощується конструкція агрегату, тому що, скасована перша по ходу технологічного процесу селітрова ванна є більш складною і громіздкою спорудою у порівнянні з установлюваною першою частиною водяної ванни Скасована селітрова ванна досягає в довжину 2-^Зм, а встановлювана частина водяної ванни - до 0,5м, у водяній ванні не потрібні напрямні ролики, - полегшується обслуговування агрегату, тому що наявність першої частини водяної ванни, встановленій до ванни патентирування, дозволяє створити режим охолодження, що забезпечує відшарування окалини з поверхні дротової заготівки до и влучення в селітрову ванну для розпаду переохолодженого аустеніту, це дозволяє заощаджувати селітру, стабілізувати охолодну здатність селітрової ванни й усунути процес очищення ванни від окалини і шламу, крім того, відсутність першої по ходу технологічного процесу селітрової ванни спрощує процес заправлення дротової заготівки, тому що в першій частині водяної ванни відсутні напрямні ролики, - забезпечується надходження дротової заготівки в селітрову ванну для розпаду переохолодженого аустеніту з рівномірною по перерізу температурою, близькою до температури патентирування, що дозволяє одержати структуру однорідного тонкопластинчастого сорбіту і, отже, підвищити якість патентирування, - наявність трубопроводу, що розгалужується, одна з гілок якого встановлена з можливістю торкання днища селітрової ванни для розпаду переохолодженого аустеніту, забезпечує додаткове 49412 регулювання переохолодження заготівки перед надходженням у селітрову ванну Принципова конструкція агрегату для патентирування сталевої дротової заготівки і принцип його роботи пояснюється кресленням Агрегат для патентирування сталевої дротової заготівки, містить послідовно встановлені розмотувальний пристрій (фігурки) 1 , нагрівальну піч 2 для аустенітизацм, першу частину 3 водяної ванни, установлену за піччю 2, перед селітровою ванною 4 для розпаду переохолодженого аустеніту Перша частини 3 водяної ванни з'єднана з установленою після селітрової ванни 4 другою частиною 5 водяної ванни по типу сполучуваних посудин Перша частина 3 і друга частина 5 водяної ванни з'єднані між собою у вигляді сполучуваних посудин за допомогою трубопроводів 6 і 7 з вентилями 8 і 9 За другою частиною 5 водяної ванни встановлений намотувальний пристрій 10 у вигляді барабанів Трубопровід 7 покладений таким чином, що він торкається днища або стінки селітрової ванни для розпаду переохолодженого аустеніту 4 (виконаний з можливістю нагрівання від селітрової ванни для розпаду переохолодженого аустеніту) Вентилі 8 і 9 призначені для регулювання КІЛЬКОСТІ води, що протікає по трубопроводах 6 і 7 Це дозволяє регулювати температуру води в першій частині 3 водяної ванни Так, наприклад, відкриваючи вентиль 9 і прикриваючи вентиль 8, можна підвищити температуру води першої частини З водяної ванни, тому що температура води в трубопроводі 7 підвищується за рахунок температури селітрової ванни 4 Навпаки, щоб знизити температуру води в першій частині 3 водяної ванни, необхідно прикрити вентиль 9 і відкрити вентиль 8 Агрегат для патентирування сталевої дротової заготівки, переважно діаметром 5-^8мм, працює так На розмотувальний пристрій (фігурки) 1 укладають моток дротової заготівки діаметром 5-ь 8мм, яку необхідно патентирувати Користаючись одним з відомих методів заправлення патентировочного агрегату, передній кінець сталевої дротової заготівки 11 послідовно протягують через нагрівальну піч 2, першу по ходу технологічного процесу частину 3 водяні ванни, селітрову ванну 4, другу частину 5 водяної ванни, і закріплюють на намотувальному пристрої (барабані) 10 Нагрівальну піч 2 і селітрову ванну 4 попередньо нагрівають до заданих температур, обумовлених по технологічних картах для дротової заготівки цієї марки сталі Швидкість руху дротової заготівки 11 призначають виходячи з кінетики розпаду переохолодженого аустеніту даної марки стали (Попова Л Е , Попов Л А Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-растворах в сплавах титана Справочник - 3-е изд , перер и доп - М .Металлургия, 1991 - 503с) В другу частину 5 водяної ванни на дротову заготівку 11 подають воду Потім включають приводи намотувального пристрою 10 (на кресленні приводи не показані) При прямуванні дротової заготівки через нагріва льну піч 2 вона піддається аустенітизацм і до моменту виходу и з печі 2 вона здобуває цілком аустенітну структуру 3 такою структурою заготівка 11 попадає в першу по ходу технологічного процесу частину 3 водяні ванни У цю же частину водяної ванни по трубопроводах 6 і 7 надходить із другої частини 5 водяної ванни, по суті, водяний розчин солі, що утворився в наслідок того, що вода, подавана в другу частину 5 водяної ванни, змиває з поверхні заготівки 11 сіль Температура розчину солі у воді в першій частині 3 водяної ванни регулюється завдяки наявності вентилів 8 і 9 на трубопроводах 6 і 7 Вода і водяні розчини солей є різкими охолоджувачами і тому заготівка 11 в першій частині 3 водяної ванни різко прохолоджується із поверхні Довжину цієї ванни вибирають таким чином, щоб за час руху заготівки через неї температура поверхні заготівки не опустилася нижче мартенситної точки Мн При цьому по перерізу заготівки спостерігається значний градієнт температур Однак, унаслідок різкого охолодження, виділення надлишкових фаз придушується, крім того, відшаровується й обсипається окалина, що утворилася в нагрівальній печі, а нова окалина не утворюється через низьку температуру поверхні При подальшому прямуванні заготівки 11 між першою частиною 3 водяної ванни і селітровою ванною 4 відбувається вирівнювання температури по перерізу заготівки Таким чином, у селітрову ванну 4 заготівка 11 надходить із однорідною по перерізу температурою, близькою до температури патентирування При прямуванні заготівки 11 через ванну 4 переохолоджений аустеніт розпадається в сорбітну структуру однакової дисперсності, завдяки чому якість патентирування підвищується При подальшому русі заготівка 11 переміщується через другу частину 5 водяної ванни де, завдяки подаваній на неї воді, змиваються залишки солі з її поверхні, а одержуваний розчин солі у воді по трубопроводах 6 і 7 подається в першу частину 3 водяної ванни Патентируванна і промита дротова заготівка 11 намотується на намотувальний пристрій 10 Для безупинної роботи агрегату до заднього кінця патентируванного мотка заготівки приварюється передній кінець кожного наступного патентируванного мотка При переході на інший діаметр заготівки або іншу марку сталі, порядок операцій здійснюють в описаній ПОСЛІДОВНОСТІ Агрегат для патентирування сталевої дротової заготівки дозволяє в порівнянні з прототипом спростити конструкцію агрегату в цілому, тому що скасовується перша по ходу руху сталевої заготівки селітрова ванна При використанні цього агрегату підвищується якість патентирування в порівнянні з базовим варіантом, тому що підвищується ізотермічність процесу розпаду переохолодженого аустеніту Крім того, полегшується обслуговування агрегату для патентирування сталевої заготівки за рахунок спрощення заправлення у водяну ванну в порівнянні із селітровою, а також за рахунок усунення операції очищення селітрової ванни від окалини 49412 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