Технология и машины для производства проволоки

Битков В.В.

Екатеринбург: УрО РАН, 2004 г.

ОСОБЕННОСТИ  ВОЛОЧЕНИЯ  ПРОВОЛОКИ  ИЗ  ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОЙ  СТАЛИ

Высокоуглеродистая стальная проволока среди материалов, получаемых с помощью холодной обработки металлов давлением, является одной из самых прочнейших. Сталь приближенно эвтектоидной структуры после термической обработки (патентирования) приобретает микроструктуру троостита и это позволяет деформировать ее волочением в виде проволоки до очень больших деформаций, и получать проволоку с пределом прочности более 5000 МПа. Такой материал широко используется в виде металлокорда, предварительно напряженной арматуры для железобетона, подвесных канатов и пружин.

Проволока обычно производится из патентированной катанки на непрерывном оборудовании многократного волочения с конечными скоростями несколько метров в секунду. Важными механическими свойствами высокоуглеродистой стальной проволоки являются условный предел текучести, предел прочности при растяжении, релаксационная стойкость и пластичность; последняя обычно характеризуется числом скручиваний и знакопеременных изгибов до разрушения. Данные свойства зависят от химического состава стали, способа ее производства и методов горячей прокатки, используемых для производства катанки и, кроме того, от особенностей процесса патентирования и большого количества параметров самого процесса волочения.

Постоянно предпринимаются попытки связать механические свойства проволоки конечного размера с параметрами технологического маршрута производства, обычно на эмпирической или полуэмпирической базе, поскольку любое общее решение задачи предсказания свойств проволоки требует детального рассмотрения большого числа взаимодействующих факторов всего технологического процесса. Со временем стало ясно, что проволока из высокоуглеродистой стали восприимчива к эффекту низкотемпературного старения и поэтому при проектировании технологии волочения проволоки необходимо учитывать, что теплота, выделяемая во время деформации проволоки, может играть роль в формировании механических свойств проволоки. Вместе с тем, изготовители проволоки для повышения производительности постоянно стремятся увеличить скорости волочения проволоки и применять более высокие обжатия сечения проволоки в волоке, а это увеличивает незащищенность материала от воздействия тепла, выделяемого при волочении, так что необходимо учитывать зависимость между параметрами процесса и тепловыделением и влиянием последнего на механических свойствах проволоки. Со стороны многих исследователей постоянное внимание уделяется изучению влияния старения при низких температурах на механические свойства и микроструктуру проволоки из высокоуглеродистой стали. Важность таких исследований состоит в необходимости получения математической модели волочения проволоки, использование которой позволит предсказывать термодинамические (тепловые) циклы, которым проволока подвергается в процессе производства.

Несмотря на то что изменения структуры при деформировании патентированной стали наблюдались достаточно давно, все же к пониманию природы упрочнения стали приблизились лишь после того, как был применен метод электронной микроскопии при просвечивании тонких фольг холоднотянутой проволоки.