Как работает удаление накипи с проволоки: объяснение механических, химических методов и методов травления

Проволочный завод в Тайчжуне пропустил низкоуглеродистый стержень диаметром 5,5 мм через новую волочильную машину без какой-либо поверхностной обработки и потерял две матрицы за первый час. На конусах матрицы были видны глубокие продольные насечки, а катушка оторвалась так, будто ее протащили по наждачной бумаге. Причина была не в химическом составе стержней или стали штампов; это была горячекатаная оксидная окалина, которую так и не удалили.

Удаление накипи с проволоки Это процесс удаления слоя окалины оксида железа с горячекатаной катанки перед ее подачей в фильеру. Это обязательный этап подготовки поверхности на любом стане, где используются штампы, и его стоимость предсказуема; чистая поверхность стержня отделяет контролируемое уменьшение диаметра от списанной катушки.

Что такое удаление накипи с проволоки и почему его пропуск портит штампы

Удаление окалины с проволоки удаляет хрупкий абразивный оксидный слой, образующийся во время горячей прокатки, поэтому поверхность, контактирующая с волочильной матрицей, становится чистой и свободной от твердых частиц. Окалина, оставшаяся на стержне, раздавливается между стержнем и стенкой матрицы, а затем вытягивается на вытянутую поверхность в виде включений.

Горячая прокатка катанки происходит при температуре от 900 до 1200 °C, а обнаженная сталь вступает в реакцию с кислородом, образуя слоистую оксидную структуру. Каждый слой имеет разный состав и твердость, поэтому не для каждой марки стержня подходит один и тот же метод удаления накипи.

Общая толщина окалины на типичной катанке колеблется от 5 до 25 микрон в зависимости от температуры прокатки, метода охлаждения и марки стали. Даже тонкий слой тверже, чем основная сталь, поэтому первый контакт между окайной и матрицей решает остальную часть процесса волочения.

Как работает механическое удаление накипи с проволоки, шаг за шагом

Механическое удаление окалины с помощью проволоки осуществляется путем сгибания, чистки щеткой и ударно-струйной обработки стержня до тех пор, пока хрупкий оксидный слой не сломается и не отделится от пластичной стали под ним.

В этом методе используется механическое несоответствие: оксид железа трескается при деформации менее 0,1 процента, в то время как низкоуглеродистая сталь может сгибаться при поверхностной деформации более 10 процентов без повреждений. Устройство удаления окалины подает стержень через чередующиеся дробильные валки под контролируемым углом обхвата, разрушая оксидную пленку, в то время как стержень остается неповрежденным.

1. Отдача подает стержень в устройство удаления окалины со скоростью линии.
2. При обратном изгибе брекерных валков оксидная пленка разрушается.
3. Мощные щетки стирают отслоившуюся накипь с поверхности стержня.
4. При необходимости дробеструйная очистка удаляет прочно связанный внутренний оксидный слой.
5. Воздухоочиститель и отверстие для сбора пыли очищают остатки мусора до того, как стержень достигнет входного отверстия для вытяжки.

Каждый шаг действует на разных долях шкалы. Гибка удаляет большую часть хрупких внешних слоев, чистка щеткой удаляет пыль, а дробеструйная обработка разрушает слой вюстита на границе раздела стали.

Почему обратный изгиб не повреждает стержень

Разрывные ролики сгибают стержень по радиусу, в 15–40 раз превышающему диаметр проволоки. При таком радиусе поверхностная деформация остается ниже предела текучести базовой стали, а оксид разрушается на ранних этапах изгиба. Стержень недостаточно закален, чтобы повлиять на рисунок, и перед следующим шагом отслаивается шкала.

Дробеструйная очистка: механическая модернизация для небольших масштабов

Для стержней из высокоуглеродистых и легированных сплавов при дробеструйной очистке стальная крошка выбрасывается на поверхность стержня со скоростью от 50 до 80 м/с. Удары разбивают оставшуюся окалину до границы раздела стали и удаляют ее без кислоты. Компромиссом является немного более шероховатая поверхность, приемлемая для стержня, который будет вытягиваться и иметь холодную головку.

Как работает химическое удаление накипи с проволоки кислотным травлением

При химическом удалении окалины оксидный слой растворяется кислотой с использованием серных или соляных ванн, которые воздействуют на границу раздела окалина-сталь и снимают оксид со стержня.

На линии периодического травления рулоны погружаются в кислоту на 10–30 минут. Кислота проникает через трещины в окалине, вступает в реакцию со сталью на границе раздела и выделяет газообразный водород, который удаляет оксид; растворенные соли железа переносят удаленную накипь в раствор. Ингибиторы кислоты защищают стальную основу после исчезновения окалины.

После кислотной стадии стержень промывают, нейтрализуют и пропускают через ванну с известковым или бурным покрытием. Это покрытие переносит смазку для волочения в матрицу, поэтому травление также создает смазочный слой, который контролирует трение в течение всей вытяжки.

Линии периодического травления и непрерывные линии травления

Пакетные линии обрабатывают целые рулоны с низкими капитальными затратами и гибким графиком. Линии непрерывного травления разматывают, травят, ополаскивают, наносят покрытие и перематывают на скорость линии, что подходит для крупносерийного производства и позволяет держать концентрацию кислоты под строгим контролем.

Краткий обзор механического и химического удаления накипи с проволоки

Механическое удаление накипи выигрывает по скорости, эксплуатационным расходам и нагрузке на окружающую среду; Химическое удаление накипи выигрывает по полноте удаления и качеству поверхности. Вот почему многие заводы работают поочередно.

Комбинированные системы удаления накипи: механическое плюс кратковременное кислотное погружение

Комбинированная линия удаления окалины сочетает в себе механическое разрушение и дробеструйную очистку с кратковременной обработкой кислотой, поэтому на механическом этапе удаляется от 90 до 95 процентов окалины, а на коротком этапе травления удаляются только остатки.

В случае пружинной стали, шинного корда и несущей проволоки окалина скатывается по поверхности и не поддается удалению всухую. Один только механический проход может оставить островки встроенного оксида, которые позже проявятся в виде насечек на матрице и поверхностных швов. Комбинированная система сокращает расход кислоты на 70–80 процентов по сравнению с полным травлением, сохраняя при этом качество поверхности, близкое к травлению.

Производители оборудования, такие как CHENG-I Premium Wire Equipment, объединяют процессы удаления окалины, отдачи, волочения и приемки в одну непрерывную линию. С 1970 года компания CHENG-I производит оборудование для обработки проволоки для предприятий по производству крепежных изделий и изделий из проволоки; Размеры модулей удаления окалины соответствуют диаметру входного стержня и скорости линии, поэтому стержень достигает первой матрицы с контролируемым, повторяемым состоянием поверхности.

• Использование кислоты сокращается до доли полного травления, что снижает затраты на регенерацию.
• Скорость линии остается высокой, поскольку большая часть окалины удаляется механическим способом.
• Улучшается однородность поверхности в бухтах стержней и в партиях отгрузки.
• Изменение сорта происходит быстрее, чем перезаливка бака для рассола.
• Существующие волочильные машины могут быть оснащены встроенным модулем удаления окалины.

Как выбрать правильный процесс удаления накипи с проволоки

Выберите процесс удаления окалины, сопоставив его с маркой проволоки, конечными требованиями к поверхности, скоростью линии и ситуацией с экологическими разрешениями на заводе (в указанном порядке).

• Низкоуглеродистый стержень для сетки и общей вытяжки: обычно достаточно механического изгиба и чистки щеткой.
• Качественная проволока холодной высадки для крепежа: механическая плюс дробеструйная обработка, с этапом нанесения покрытия после удаления окалины.
• Высокоуглеродистый или легированный стержень для пружин и подшипников: комбинированное механическое и мгновенное травление.
• Яркотянутая или плакированная проволока: полное травление или комбинированная линия с контролируемыми этапами промывки и нанесения покрытия.

Часто задаваемые вопросы по удалению накипи с проволоки

Удаляет ли механическая проволока всю накипь?

Нет. Обратное сгибание и очистка щеткой удаляют от 60 до 88 процентов окалины на типичном низкоуглеродистом стержне, а добавление дробеструйной обработки увеличивает механическое удаление до 92-98 процентов. Только кислотное травление или комбинированная линия механического и кислотного травления надежно обеспечивают удаление 99 процентов, что является практическим порогом для гладкотянутой проволоки.

Является ли чистка проволоки щеткой тем же самым, что и удаление накипи с помощью проволоки?

Чистка щеткой — это один из этапов механического устройства для удаления накипи, а не отдельный метод. Механическая щетка стирает со стержня фрагменты окалины после того, как отбойные валки разрушили оксидный слой; без этапа изгиба щетка не может отделить прочно связанный внутренний оксид.

Можно ли тянуть проволоку без удаления окалины?

Технически да, но стоимость сразу же проявляется в износе матрицы, задиров на поверхности и расходе смазки. Проволочные станы обычно сообщают о сокращении срока службы матрицы на 30–50 процентов, когда окалинованный стержень вытягивается без подготовки поверхности.

Почему перед волочением необходимо удалять окалину с проволоки?

Потому что оксид является абразивным только тогда, когда он зажат между стержнем и стенкой матрицы. Когда окалина проникает в вытянутую поверхность, она образует линии надрезов и вкрапленные частицы, и эти дефекты сохраняются при холодной высадке в виде трещин по краям и бракованных крепежных деталей.