Файл: Физические основы электротермического упрочнения стали..pdf

Приведенные примеры свидетельствуют о технической реализуе­ мости скоростного электроотпуска с применением нагрева ТВЧ для обработки машиностроительных деталей в промышленных условиях.

УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ

Скоростной отпуск может быть использован как завершающая опе­ рация упрочняющей обработки и как средство формирования такого структурного состояния, которое позволяет применять дальнейшее упрочнение последующей пластической деформацией. Наиболее удобным объектом для проверки технологических режимов скорост­ ной электротермической обработки как способа формирования структурного состояния стали, пригодного для последующего упроч­ нения холодной пластической деформацией, оказалась проволока. Для изучения эффективности способа скоростной электротермиче­ ской обработки проволоки в условиях ее непрерывного движения была сконструирована однониточная опытно-промышленная уста­ новка [555, 556] (подобные установки впоследствии были созданы на некоторых предприятиях метизной промышленности, выпускаю­ щих стальную холоднотянутую проволоку).

Установка позволяет проводить полный цикл электротермиче­ ской обработки проволоки при ее движении по схеме закалка — ско­ ростной отпуск, а также применять некоторые другие виды терми­ ческой обработки проволоки: электротермомеханическую обработ­ ку, теплое волочение и др. Электрическая схема установки рассчитана на применение электроконтактного нагрева до температур аустенизации с последующим охлаждением в потоке масла или воды до требуемой температуры. После этих операций проводится по­ вторный электронагрев под отпуск закаленной стали. Теплая дефор­ мация в процессе электроотпуска проволоки осуществляется про­ тяжкой через волоку при помощи барабана волочильного стана, который служит приводом наматывающего устройства.

Схема установки достаточно проста: разматывающее устройство, ванна для электрозакалки, ванна для электроотпуска или теплой пластической деформации и механизм для намотки обработанной проволочной заготовки (всеэлементы расположены последовательно). Длина установки не превышает 15 м, ширина с учетом проходов

ки, в которых можно изменять температуру и скорость нагрева, напряжение на нагреваемом участке заготовки и длину этого участка,

Нагрев заготовки в каждой ванне осуществляется переменным током промышленной частоты от понижающего трансформатора ТО-75, первичная обмотка которого питается от автотрансформа-

тора АОМКТ-100, позволяющего плавно регулировать питание напряжения от нуля до 250 в. К движущейся проволочной заготовке ток подводится посредством контактов из высокоуглеродистого се­ рого чугуна или через стальные горизонтально расположенные по­ парно свободно вращающиеся ролики. В процессе эксплуатации возможно ухудшение электрического контакта, вследствие образо­ вания канавки на роликах, что может вызвать нежелательное ис­ крение, приводящее к ухудшению качества поверхности проволоки. Поэтому ролики снабжены сменными бандажами, которые меняются по мере выработки. Комплекс стальных бандажей позволяет обраба­ тывать до 16 т заготовки диаметром до 3 мм. Ролики охлаждаются водой или маслом. Ток к ним подводится при помощи герметиче­ ски закрытых ванн, наполненных смесью масла и графита. Такая подводка обеспечивает надежную работу при токе до 300 а. Корпус одного из роликов может перемещаться поворотом рукоятки. Рас­ стояние между парами контактных роликов изменяется в пределах 500—1200 мм, что позволяет изменять скорость и температуру нагре­ ва при постоянном снижении напряжения на нагреваемом участке. Охлаждающая жидкость подается насосами из водоохлаждаемых ванн в спрейеры, через которые движется проволоченная заготов­ ка. В установке предусмотрена комбинированная закалка в масло через воду. Для обеспечения непрерывности процесса электротермомеханической обработки проволоки непосредственно за участком нагрева под электроотпуск закреплена самоцентрирующаяся охла­ ждаемая фильерница с устройством для подачи смазки. Допуска­ емая скорость обработки заготовки на установке —30 м/мин.

Охлаждение при закалке осуществляется двумя спрейерами с регулируемым напором жидкости в каждом, позволяющим произво­ дить ступенчатую закалку. Для нагрева заготовки под электроот­ пуск или теплую пластическую деформацию применяется ток про­ мышленной частоты от трансформатора с плавной регулировкой выходного напряжения. Расстояние между парами контактных ро­ ликов на участке нагрева изменяется в пределах 400—1000 мм. Оба плеча нагрева включаются таким образом, что потенциал в

Результаты этих исследований позволяют получать исходные дан­ ные для проектирования промышленных установок. Технологиче­ ские параметры и расход электроэнергии в расчете на 1 т обработан­ ной заготовки из стали 70 при скоростях обработки 13,6 и30,6л/лшн соответственное I и I I режимах приведены в табл. 15. Стабиль­ ность температурного режима работы установки зависит от ко­ лебания напряжения в сети, устойчивости величины переходного

сопротивления на контактных роликах и равномерности движения проволоки.

Экспериментальная проверка устойчивости температурных ре­ жимов электроконтактного нагрева на установке проведена на

Одесском канатном заводе [557]. Обрабатывалась заготовка из ста­

ваний— 30—41. Такой разброс значений предела прочности подли­ не мотка вполне удовлетворяет существующим нормам неоднород­ ности свойств. Полученные данные свидетельствуют о том, что электроконтактный нагрев обеспечивает достаточную устойчивость температурного режима обработки.

ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДА СЭТО

Опытно-промышленная проверка нового способа изготовления хо­ лоднотянутой проволоки, основанного на применении СЭТО для ее упрочнения, проводилась на Одесском сталепроволочно-канатном заводе. Скоростная электротермическая обработка проволоки осу­ ществлялась на однониточной установке, аналогичной рассмотрен­ ной выше. Для проверки были взяты мотки нормального развеса (100—150 кг), что дало возможность выполнить все последующие операции изготовления проволоки по стандартным технологическим схемам, применяемым на заводе, а также изготовить опытные пар­ тии канатов и провести сравнительные эксплуатационные испыта­ ния их. Накопленный при проверке опыт эксплуатации установки для электроконтактного нагрева проволоки позволил найти надеж­ ные технические решения отдельных узлов агрегата, в том числе наиболее важного из них — электроконтактных устройств.

В ходе проверки были отработаны технологические параметры СЭТО (температуры аустенизации и электроотпуска, скорости на­ грева, условия закалки для сталей с различным содержанием угле­ рода), а также параметры технологии волочения проволоки (ско­ рости волочения, величины единичных и суммарных обжатий). Про­ ведены массовые испытания электротермообработанной заготовки и готовой проволоки различного диаметра — от 0,4 до 2,6 мм.

Промышленные партии канатной проволоки были изготовлены из сталей 25, 30 и 40, по нескольку тонн каждой марки. Предел прочности проволоки из сталей 25 и 30 составлял 160—180 кГ/мм2,

из стали 40— 170—190 кГ/мм2. При патентировании такая проч­ ность обычно достигается в сталях 50 и 60. Из стали 60 методом СЭТО были изготовлены промышленные партии проволоки с повы­ шенной прочностью —200—220 кГ/мм2 (более 10 т). По показа­ телям пластичности вся проволока удовлетворяла требованиям стан­ дартов для высшей и первой марок.

Из опытных партий проволоки были свиты канаты диаметром 17 и 23,5 мм, длиной около 1000 м каждый. Все канаты проходили промышленные испытания для определения их работоспособности.

Канаты из сталей 30 и 60 эксплуатировались на портальных кранах морского порта, где производился строгий учет фактически про­ работанного времени и количества переработанного груза. Для сравнения были взяты аналогичные показатели серийных канатов, изготовленных из патентированной проволоки (сталь 60). Сопостав­ лялась работоспособность серийных канатов с обычным, пеньковым сердечником и канатов с сердечником из сизаля, обладающих повы­ шенным ресурсом долговечности. Опытные канаты были изготовле­ ны только с пеньковым сердечником.

Результаты промышленных испытаний показали [558] (рис. 198), что работоспособность опытных канатов из стали 30 на 20—25% выше работоспособности серийных канатов из стали 60 с пеньковым сердечником, а работоспособность канатов, изготовленных по про­ грессивной технологии свивки с применением сизаля, и опытных ка­ натов примерно одинакова. Работоспособность опытных канатов повышенной прочности (из стали 60) составляла 580 000 т перера­ ботанного груза на 1 навеску, т. е. на 25—45% превышала среднее значение работоспособности серийных канатов — 400 000 т.

Любопытные данные получены при эксплуатации опытного ка­ ната из стали 25 диаметром 17 мм на сталеразливочном кране литей­ ного цеха (где он использовался для транспортировки ковша с рас­ плавленной сталью, т. е. в условиях периодического теплового воздействия). Все три опытные навески каната, свитого из электро-