Файл: Юхвец И.А. Производство высокопрочной проволочной арматуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 273
Скачиваний: 2
3. Скорость прохождения |
проволоки |
диаметром |
5 мм при электроконтактном |
нагреве на |
опытно-про |
мышленном агрегате составляет 2,2 м/с, в то время как при применяемом в сталепроволочных цехах отпуске в расплаве соли скорость движения проволоки равна 0,20—0,27 м/с.
/ |
10 |
100 |
/ООО 10000 |
|
|
Время, ч |
|
Рис. 36. Релаксация напряженно образцов самовыпрямляющейся арматурной проволоки диаметром 5 мм ХСПКЗ ii фирмы Фельтен и Гильом (ФРГ) при длитель ности испытаний 10000 ч:
; — Х С П К З , |
отпуск в соли |
при c ° e j ] =70% с^; 2 — ХСПКЗ, |
|||||
отпуск |
электроконтактным |
нагревом при Cfpe J J |
=70%ств ; |
||||
3 — ХСПКЗ, |
отпуск |
электроконтактным |
нагревом |
при |
|||
% е л = 8 |
; > % а |
в : ' ' — Ф е л ь т е н |
и Гнльом, отпуск при а р е |
1 = |
|||
=70% О" ; 5—Фельтен |
и Гнльом, отпуск при |
о ° |
= 8 5 % о |
||||
™ в |
|
|
рел |
в |
|
4. В конструкции и работе опытно-промышленного агрегата имеются и некоторые недостатки — наиболее существенными из них являются: а) неудовлетворитель ная самовыпрямляемость проволоки после ее обработ ки (см. табл. 54); б) невозможность регулирования и фиксации натяжения проволоки при движении ее на аг регате; в) отсутствие измерения температуры проволо ки; г) неравномерность нагрева проволоки из-за коле баний напряжения в сети электрического тока; д) отсут ствие автоматического регулирования силы и напря жения тока в процессе работы; е) искрение, которое может вызвать язвенные поражения поверхности и образование участков мартенсита, приводящих к резко-
111
му локальному снижению относительного сужения и вы носливости проволоки.
5. Для внедрения в производство установок электро контактного нагрева проволоки требуется в первую оче
редь обеспечить надежность работы контактов |
(пол |
|||
ностью предотвратить искрение) и непрерывный |
автома |
|||
тический |
контроль процесса |
термической |
обработки и |
|
качества |
проволоки. |
|
|
|
Результаты работ по отпуску |
арматурной |
проволоки |
Отпуск арматурной проволоки может быть успешно осуществлен в разнообразных средах различными спо собами нагрева в широком диапазоне температур нагре вающей среды при соответствующем правильном выбо ре температуры, скорости и длительности нагрева, а также интенсивности охлаждения. Совокупность этих технологических факторов должна обеспечить эквива лентное сочетание механических свойств.
Правку арматурной проволоки для обеспечения ее самовыпрямляемостн необходимо осуществлять перед отпуском. Правка отпущенной проволоки, нередко при меняемая на предприятиях железобетонных конструк ций, недопустима, так как она резко снижает высокие показатели упругих характеристик, достигаемые при от пуске на сталепроволочных предприятиях, а также рео логическую стойкость проволоки.
Хорошая самовыпрямляемость арматурной проволо ки обеспечивается лишь при применении правящего ус тройства рациональной конструкции и выборе рацио нального внутреннего диаметра мотка.
Наиболее целесообразным вариантом отпуска ар матурной проволоки, исходя из реальных возможностей современных сталепроволочных предприятий, следует считать многониточный поточный отпуск в среднегемпературной среде—соли (в частности, нитрите натрия) при температуре расплава 380° С.
На основе работ ЦНИИЧМ, сталепроволочных пред приятий, в первую очередь ХСПКЗ, БМК, Алма-Атин ского завода тяжелого машиностроения, а также инсти тута «Гипрометиз» эта технология и оборудование для осуществления отпуска успешно внедрены при производ стве всей арматурной проволоки, поставляемой по ГОСТ 7348—63 и 8480—63.
112
Распространенное мнение, что обычный отпуск повы шает релаксационную стойкость холоднотянутой стали, верно лишь при начальных напряжениях проволоки ме нее 70%- При более высоких напряжениях рост релак сации напряжений отпущенной проволоки опережает увеличение релаксации холоднодеформированной.
Исходя из этого, в ближайшем будущем необходимо радикально усовершенствовать существующий метод от
пуска, широко применив вместо обычного отпуск, |
сов |
мещенный с деформацией — механико-термическую |
об |
работку (МТО), обеспечивающую значительное повыше ние релаксационной стойкости арматурной проволоки и высокие технико-экономические показатели ее исполь зования.
7. ПРОИЗВОДСТВО АРМАТУРНОЙ ПРОВОЛОКИ МЕТОДОМ МЕХАНИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Общие сведения о процессе МТО проволочной арматуры
Как показали описанные выше исследования, отпуск резко увеличивает величины бюо н oo.oi, н 0 оказывает сравнительно небольшое влияние на релаксацию и пол зучесть холоднодеформированной проволочной армату ры (см.табл.49, рис.19 и 20) в пределах напряжений 65—70% О в , применяемых в расчетах при изготовлении проволоки и эксплуатации ее в соответствующих желе зобетонных конструкциях, а также при обычных режи мах и средах отпуска.
Механическое нагруженпе несколько повышает пре делы текучести и упругости стали и ее реологическую стойкость, но не увеличивает относительного удлинения. Одновременно же применение соответствующего нагружения с отпуском обеспечивает получение высоких упругих и реологических свойств в сочетании с высоки ми пластическими характеристиками, в частности бюоРелаксационная стойкость арматуры повышается при этом в три-четыре раза и очень мало падает с течением времени. Все это позволяет условно называть изготов ленную таким способом проволоку стабилизированной, а процесс получения ее — стабилизацией.
По данным НИИЖБ, для большинства предвари тельно напряженных железобетонных конструкций рас ход напрягаемой проволочной арматуры определяется не
8—217 |
113 |
их прочностью, а трещиностойкостыо. В свою очередь трещнностойкость конструкции зависит от величины об жатия бетона, т. е. от предварительного напряжения ар матуры и площади ее поперечного сечения.
В процессе изготовления и эксплуатации железобе тонных конструкций уменьшается предварительное нап ряжение арматуры и это в связи с требованиями проч ности приводит к перерасходу ее. Значительное сниже ние предварительного напряжения происходит в резуль тате релаксации напряжений. Так, для канатов и прово локи отечественного производства оно достигает 10% от начальной интенсивности напряжения.
Повысить трещнностойкость конструкции и тем са мым сократить расход арматуры можно было бы путем увеличения степени предварительного напряжения. Од нако при этом резко возрастает релаксация и напряжение уменьшается почти до такого же уровня, как и при а °ел = = 65—70% стц. Таким образом, этот путь экономии арма туры не может быть использован для арматурной прово локи и канатов обычного производства.
Фирмой «Сомерсет» (Англия) освоен массовый вы пуск методом МТО стабилизированной проволоки п канатов для предварительно напряженных железобе тонных конструкций с повышенными условными преде лами упругости и текучести (оо.оь о"о,г). Фирма гаранти рует величины ao.oi и ао,о соответственно не ниже 80 и 90% от браковочного минимума временного сопротив ления. При этом арматура сохраняет достаточно высо кие предельные удлинения б перед разрывом (не менее 4%). Релаксация напряжений в стабилизированной ар матуре резко снижается и не превышает 2% за 1000 ч при 20° С и а ; е л = 75%ап .
Стабилизация также существенно уменьшает склон
ность к релаксации напряжений |
проволоки |
и канатов |
при повышенных температурах [7; 8; 102]. |
|
|
Выпуск стабилизированной |
арматурной |
проволоки |
и арматурных канатов фирма «Сомерсет» проводит пу тем электрокоитактного нагрева арматуры нитью под
нагрузкой |
с последующим |
интенсивным охлаждением |
||
проволоки |
перед |
намоткой. |
|
|
По данным некоторых патентов, оптимальной являет |
||||
ся температура |
МТО 250—380° С. По другим материа |
|||
лам, наилучший |
результат |
дает |
нагрев при 200° С. По |
|
сообщению |
фирмы «Сомерсет», |
в Париже в 1966 г. во |
114
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
J |
|
? |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
л |
|
S |
4 |
6 J |
|
|
? I |
|
_^ S |
|
« |
|
6 |
|
г J Г |
|
|
|
|||||
Рис. |
37. |
Схемы |
вариантов |
технологических |
|
процессов |
МТО |
проволочной |
арма |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
туры: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а — растяжение |
при |
перегибе |
с одновременным нагревом изделия на шкивах |
|||||||||||||||||||||||
разных |
диаметров: |
1 — размоточное |
устройство: |
2—подающий |
|
|
шкив |
меньшего |
||||||||||||||||||
диаметра; 3 — промежуточный |
шкив; 4— о х л а ж д а ю щ е е |
устройство; 5 — намо |
||||||||||||||||||||||||
точное |
устройство; 5 — изделие |
(проволока |
или |
канат); |
7 — электрические |
кон |
||||||||||||||||||||
такты; |
8 — трансформатор: |
9 — приемный |
шкив |
большего |
диаметра; |
б — сту |
||||||||||||||||||||
пенчатое |
волочение |
через |
две |
волоки, являющиеся одновременно электрически |
||||||||||||||||||||||
ми |
контактами, |
нагревающими |
волоку; волочение |
|
в |
первой |
волоке |
холодное, |
||||||||||||||||||
во |
второй — теплое: |
/ — размоточное |
устройство; |
2 |
|
и |
3 — волоки; |
4г-6 |
— |
то |
ж е , |
|||||||||||||||
что |
и |
на |
а; |
в — холодное |
волочение |
через |
одну |
волоку |
(2) |
и |
последующий |
на |
||||||||||||||
грев |
изделия |
под натяжением |
волочения: |
/ — размоточное |
устройство; |
2 — во |
||||||||||||||||||||
лока; 3 — нагревательная |
печь; |
4—6 — то ж е , |
что |
и |
на |
а; г — холодное |
натяже |
|||||||||||||||||||
ние |
тормозным |
барабаном |
и |
последующий |
нагрев |
изделия |
под |
натяжением: |
||||||||||||||||||
/ — размоточное |
устройство; |
2 — тормозной |
|
барабан; |
3 — нагревательная |
печь; |
||||||||||||||||||||
4—6— то |
ж е , |
что |
и на о; д — индукционный |
нагрев |
|
и последующая теплая |
про |
|||||||||||||||||||
катка: |
/ — размоточное |
устройство; |
2 — индуктор; |
3—валки; |
|
4—6 |
— то |
ж е , |
что |
|||||||||||||||||
и |
на |
а; |
с — холодная |
прокатка и последующий |
индукционный |
нагрев |
изделия |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
под |
натяжением прокатки: 1—6 |
— то |
ж е , |
что и |
па |
д |
|
|
|
|
|||||||||||
время |
V конгресса |
|
Федерации |
|
по |
предварительно |
нап |
ряженному железобетону (ФИП) нагрев стабилизиро
ванной |
арматуры |
осуществляют |
до |
350—400° С |
[103]. |
||||
Оптимальное напряжение |
при стабилизации |
составляет |
|||||||
50% |
ов . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Наряду со способом, применяемым фирмой «Сомер |
|||||||||
сет», известны и другие варианты |
МТО |
для проволоки |
|||||||
(рис.37) |
[104]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Стабилизацию |
проволочной |
арматуры |
можно |
рас |
|||||
сматривать в качестве разновидности |
механико-термиче |
||||||||
ской |
обработки. |
Согласно |
работам |
[76 |
и |
83], |
МТО |
сводится к небольшому (до 10%) деформированию ме талла при температуре ниже температуры рекристалли зации с последующей выдержкой. В основе МТО лежат процессы, связанные с образованием заданной дислока ционной структуры.
8* |
115 |
Получаемая обычной холодной пластической дефор мацией (например, волочением) дислокационная струк тура обладает большой плотностью дислокации, но при этом она характеризуется высокой метастабильносгыо вследствие неупорядоченного и неравномерного рас пределения дислокаций по объему. Если же деформиро ванный металл (с определенной степенью деформации) нагреть до соответствующей температуры, то перерас пределение созданных дислокаций может привести к образованию так называемой полигональной структуры. Процесс полигонизацин заключается в образовании в теле зерна большого количества мелких субзерен, сла бо разориентпрованных одно относительно другого.
МТО сравнительно мало влияет на характеристику кратковременной прочности ап, но резко повышает ре лаксационную стойкость металлов и сплавов, причем наибольшей релаксационной стойкости соответствует оп ределенная степень деформации (в ряде случаев 5%).
Предел текучести наиболее чувствителен к структур ным изменениям в процессе МТО. Максимальное зна чение прочностных характеристик соответствует опти мальной степени деформации, т. е. отмечается в той об ласти, где в металле начинается и развивается процесс полигонизацин, перераспределение образующихся дис локаций в вертикальные ряды и образование развитой субструктуры с упорядоченным расположением дисло каций по границам полигонов, охватывающим практиче ски весь упрочняемый объем.
После создания в металле такой упорядоченной дис локационной структуры интенсивность изменения проч ностных характеристик, прежде всего предела текуче сти, резко изменяется. Тенденция к некоторому увеличе нию сгв и оо,2 (и к уменьшению б и л\>) при дальнейшем росте деформации свыше оптимальной связана, по-види мому, с явлением обычного механического наклепа. В этом случае продолжающийся процесс накопления ис кажений в кристаллической решетке, т. е. увеличение плотности дислокаций, без их перераспределения в по лигональные стенки приводит к известному повышению прочности и снижению пластичности.
Удовлетворительное сочетание прочности и пластич ности железа достигается при МТО с предварительным удлинением 5%. При более высоких степенях деформа ции характеристики пластичности начинают снижаться,
Мб