Технология сталепроволочного производства

Коковихин Ю.И.

Киев, 1995 г.

Проволока из низкоуглеродистой стали различных наименований изготавливается в одинаковой последовательности типовых технологических процессов  с одинаковыми технологическими режимами обработки по операциям и переходам.

Низкое содержание углерода и высокая пластичность исходного материала позволяют интенсифицировать процесс волочения высокими суммарными (до 95%) и частными (до 40%) обжатиями, повышенными скоростями волочения (до 20 м/с и выше). Ускоренное     охлаждение катанки с прокатного нагрева создает предпосылки к использованию механического удаления окалины в потоке с волочением. Основной вид термической обработки — отжиг. Интенсивное ведение процесса на всех стадиях обработки проволоки требует применения исходного металла с повышенной чистотой по неметаллическим включениям и однородного по химическому составу. Для практической реализации всех преимуществ механических способов удаления окалины в потоке с волочением предпочтительна катанка диаметром 5,0—5,5 мм с точными размерами по геометрии поперечного сечения и диаметру, имеющая минимальное количество окалины и однородную структуру в бунтах с повышенной массой (до 2 т).

В общем выпуске проволоки доля низкоуглеродистой составляет свыше 70%. Применение больших единичных и суммарных обжатий, высоких скоростей волочения, сравнительно несложной термообработки и достаточно развитой поточности производства делает процесс изготовления проволоки из низкоуглеродистых сталей достаточно экономичным.

Проволока из средне - и высокоуглеродистой  стали.

Как и для проволоки из низкоуглеродистой стали, для производственного процесса изготовления проволоки из средне- и высокоуглеродистых сталей также характерно применение единого технологического метода с использованием типовых технологических процессов.

Из этих сталей изготавливается проволока ответственного назначения, изделия из которой работают при высоких удельных нагрузках. По всем схемам изготовления проволоки предпочтительно иметь на исходной катанке структуру сорбита или сорбитообразного перлита, которая обеспечивает применение больших суммарных деформаций на первом переделе или гарантированное получение заданных свойств, если готовая проволока изготавливается в один передел.  В противном случае при структуре грубопластинчатого перлита при обычном охлаждении катанки с прокатного нагрева требуется исходная дополнительная термообработка, особенно для высокоуглеродистых марок стали. Основные операции термообработки — патентирование и отжиг на зернистый перлит. Для некоторых наименований проволоки проводят заключительную термообработку после волочения на готовый размер. Для всех технологических схем характерно применение поточных многооперационных термотравильных и термоцинковальных агрегатов.

При подготовке поверхности катанки наиболее распространена схема 2 с химической подготовкой поверхности. По схеме 3 большая часть окалины удаляется механическими способами с применением механизмов тонкой очистки. После промывки на свежезачищенную поверхность наносят подсмазочный слой в виде извести, буры или фосфатов. Основное преимущество такой технологической схемы — полное отсутствие кислотного хозяйства.

Схему 4 используют при изготовлении латунированной проволоки под металлокорд. Катанку сначала подвергают грубой очистке в роликовом окалиноломателе, остаточную окалину удаляют игло-фрезерованием, протягивают в одну-две протяжки и патентируют с подготовкой поверхности на многониточных поточных агрегатах. Преимущество схемы состоит в полной замене химической подготовки поверхности катанки механическим способом, а одно-, двукратная калибрующая протяжка создает благоприятные условия для последующего многократного волочения и улучшает качество продукции.

Основные виды готовой продукции следующие:

1. Проволока стальная канатная (ГОСТ 7372—79), применяемая для изготовления стальных канатов, диаметром 0,2—5,5 мм с пределом прочности 1080—2350 Н/мм² (110—240 кгс/мм²). По виду поверхности ее изготавливают светлой и оцинкованной.

2. Проволока стальная оцинкованная для сердечников проводов (ГОСТ 9850—72) диаметром 1,5—4,5 мм с пределом прочности 1180—1450 Н/мм² (120—148 кгс/мм²). Используют для изготовления сердечников неизолированных сталеалюминиевых и сталебронзовых проводов.

3. Проволока стальная спицевая (ГОСТ 3110—74) для изготовления спиц мотоциклов и велосипедов диаметром 1,8—4,5 мм с пределом прочности 980—1270 Н/мм² (100—130 кгс/мм²).

11. Проволока стальная струнная (ГОСТ 15598—70) диаметром 0,2—1,6 мм с пределом прочности 2300—2550 Н/мм² (235— 260 кгс/мм²). Используют для изготовления струн музыкальных инструментов. Проволока не должна расслаиваться при навивании на стержень, диаметр которого равен диаметру испытуемой проволоки.

12. Проволока игольная (ГОСТ 5468—60) диаметром 0,25— 5,0 мм с пределом прочности 640—1080 Н/мм² (65—110 кгс/мм²). Проволоку поставляют отожженной, калиброванной или нагартованной; микроструктура должна состоять из равномерно распределенного зернистого перлита. Используют для изготовления игл, применяемых в текстильной, легкой промышленности и для технических игл.

13. Проволока стальная круглая для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций (ГОСТ 7348—81) диаметром 3,0—8,0 мм с разрывным усилием 12600—74000 Η (1285— 7540 кгс). Проволоку изготавливают круглой и периодического профиля, испытывают на прямолинейность.

14. Проволока стальная для бортовых колец, шин, велосипедов и автомотопокрышек (ТУ). Изготавливают диаметром 1,0—1,8 мм с пределом прочности 1570—1960 Н/мм² (160—200 кгс/мм²) с медным или латунным покрытием.

15. Проволока для металлокорда (ГОСТ 14311—77) диаметром 0,15—0,27 мм с пределом прочности 2450—3040 Н/мм². Проволоку поставляют с латунным покрытием.

Проволока и проволочные изделия, изготавливаемые из средне-и высокоуглеродистых марок стали, подвергаются большим удельным нагрузкам в неблагоприятных условиях эксплуатации. Эти особенности определяют характер технологических процессов. Заготовка изготовляется из инструментальной углеродистой стали и углеродистой качественной конструкционной стали по ГОСТ 1050—74, ГОСТ 1435—74 и ГОСТ 14959—79. Ужесточаются требования к качеству катанки по содержанию и величине неметаллических включений, по точности геометрических размеров и качеству поверхности, особенностям макро- и микроструктуры. Предпочтительная структура после горячей прокатки — сорбит или сорбитообразный мелкопластинчатый перлит. Диапазон частных и суммарных обжатий (75— 96% и выше) достаточно широк и обусловлен потребительскими свойствами готовой продукции. Например, канатная и пружинная проволока в изделиях подвергается высоким удельным нагрузкам. Но канатная проволока работает в условиях переменного изгиба с растяжением со значительными контактными напряжениями, а пружин-

0,4 мм. Проволоку поставляют в отожженном состоянии светлой и окисленной. Контролируются электрическое сопротивление 1 м проволоки, температурный коэффициент электрического сопротивления, относительное удлинение.

На участках цехов легированной и нержавеющей проволоки изготавливают проволоку с особыми физическими и физико-механическими свойствами из прецизионных сплавов, которые отличаются от специальных сталей более точным соотношением элементов и низким содержанием углерода — вредной примеси для подавляющего большинства сплавов. Физические и физико-механические свойства прецизионных сплавов достигаются специальной технологией выплавки, обработки давлением и термической обработки.

Металлургическая промышленность выпускает более 200 марок прецизионных сплавов в виде проволоки, точных профилей, прутков, ленты  толщиной до 0,0015 мм  и тонкостенных труб.

По основным техническим характеристикам, физическим свойствам и областям применения прецизионные сплавы делятся на следующие группы: магнитомягкие, магнитотвердые, с заданным коэффициентом теплового расширения, с особыми упругими свойствами, термомагнитные, с высокой прочностью в специальных средах, магнитострикционные.