Методика проектирования сквозной технологии изготовления проволоки из низкоуглеродистых марок стали
В условиях метизного производства анализ качества катанки и готовой проволоки по совокупности ее свойств способствует нахождению оптимального сочетания между ее техническим уровнем и экономическими возможностями использования, с целью выбора эффективных производственных мероприятий, призванных с наименьшими затратами ресурсов обеспечить контроль процессов образования качественных характеристик на всем протяжении технологического процесса.
Таким образом, на предварительном этапе формирования технологических процессов производства проволоки различного назначения из углеродистых, легированных, низкоуглеродистых марок стали в первую очередь необходимо иметь количественные зависимости, описывающие влияние комплекса металлургических факторов на свойства исходной металлозаготовки . Результатом анализа данного комплекса является выбор назначения катанки, и предварительное проектирование технологии изготовления из нее проволоки.
Применение моделей механических свойств в виде уравнений регрессии на стадии анализа свойств исходного металла значительно сокращает объем механических испытаний в процессе входного контроля, причем, если изготовление готовой проволоки сопряжено с выбором оптимальной технологических линий из нескольких действующих, то на данном этапе проектирования технологии возможно осуществление предварительного прогнозирования конечных свойств.
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования способов производства и соответствующих им процессов формирования свойств холоднотянутой проволоки послужили основой для разработки алгоритма выбора гибких технологических схем производства. Основываясь на прогнозе уровня качества катанки от характеристик процесса её производства , для каждого вида продукции индивидуально планируется последовательность и состав технологических операций с целью гарантированного обеспечения всех показателей качества, также принимается во внимание экономическая целесообразность каждого процесса, выбираемого в качестве технологического этапа.
К регулируемым процессам холодной деформации относятся как непосредственно процессы волочения проволоки, так и различные процессы деформационной обработки, проводимые с целью повышения пластических характеристик проволоки и выравнивания напряжений по сечению металла. Рассмотрим отдельное влияние основных операций холодного деформирования на конечные свойства передельной и готовой проволоки.
Известно, что протяжка катанки в роликах окалиноломателя, представляющая циклическую деформацию металла изгибом с растяжением, способствует равномерному распределению напряжений в поверхностном слое, снижает прочностные свойства и увеличивает пластичность металла. Данная операция является первой в технологической цепочке, и от её эффективности зависит не только напряженное состояние металла, но также условия трения в первой волоке, энергосиловые параметры всего процесса волочения и качество поверхности готовой проволоки.
Технологическая операция волочения проволоки из различных марок стали осуществляется с использованием в основном монолитных волок, также применяется роликовый волочильный инструмент. Проведенный анализ характеристик проволоки, изготовленной с применением различного инструмента, показал незначительное влияние его конструкции на уровень механических свойств проволоки. Особое влияние оказывают геометрические параметры очага деформаций и условия трения, различные для роликовых и монолитных волок, а также маршрут волочения. Таким образом, определение вида волочильного инструмента должно осуществляться исходя из расчета параметра формы очага деформации, характеризующего степень деформационной проработки проволоки по сечению в очаге деформации, а также из расчета экономической целесообразности использования определенного вида волок. Необходимо отметить, что высокая стоимость и сложность настройки роликовых волок определяют их ограниченное применение. При использовании монолитных волок возможна корректировка геометрических параметров очага деформации, где необходимо учитывать, что применение единичных обжатия от 25 до 36% и угла рабочего канала волоки в пределах 8-10° формирует благоприятную схему напряженно-деформированного состояния металла.
Особое значение имеет вид применяемой волочильной смазки. С целью уменьшения интенсивности процессов нагрева проволоки и деформационного старения при волочении, волочильная смазка должна обладать повышенной стойкостью к высоким температурам деформации. Данным условиям отвечают новейшие смазочные материалы, дифференцирующиеся по применению для различных видов готовой продукции и по существующим условиям волочения.
К регулируемым процессам холодной деформации относятся также как непосредственно параметры волочения проволоки, так и различные процессы деформационной обработки, внедряемые с целью повышения различных, в зависимости от требований потребителя, характеристик проволоки.
Общая схема управления качеством проволоки из низкоуглеродистых марок стали, представленная на рис. 1, имеет вид схемы выбора технологических решений по итогам прогнозирования свойств передельной заготовки и предполагаемого влияния процессов холодной пластической деформации. При этом одновременно проводится оценка экономической эффективности применения каждой из технологических операций.
На современном этапе развития техники и технологии метизного производства прогнозирование свойств готовой продукции без объема количественных испытаний становится основным направлением в развитии систем управления качеством. Установление количественных связей между химическим составом стали, исходной структурой и уровнем механических свойств, наряду с проектированием технологических процессов холодной деформации, включающим анализ влияния различных способов пластической деформации, позволяет в достаточной степени вести прогнозирование свойств готовой проволоки.
Носов А.Д., Соколов А.А., Зайцева М.В.
(ОАО Метизно-калибровочный завод ММК-МЕТИЗ)
