Удаление окалины с проволоки или травление: выбор правильного метода удаления окалины при волочении проволоки

Установки волочения проволоки, перерабатывающие высокоуглеродистый стержень диаметром 12 мм при производительности 8 тонн в час, не переносят окалину на входной поверхности. Оксид на стане горячей прокатки истирает карбид-вольфрамовые матрицы, повышает шероховатость тянутой проволоки и создает скольжение, которое дестабилизирует режим прохода. Промышленная практика предлагает два устоявшихся ответа: химическое травление, при котором оксид растворяется в горячей кислоте, и механическое удаление окалины с проволоки, при котором он откалывается при изгибе. В этой статье сравниваются оба метода по затратам на тонну, качеству поверхности, отходам и интеграции линий, чтобы инженер завода мог выбрать наиболее подходящий вариант для конкретной производственной программы.

Почему удаление окалины определяет срок службы матрицы и качество проволоки

Удаление накипи Это удаление слоя оксида железа, который образуется на горячекатаном стержне, и оно необходимо перед волочением проволоки, поскольку оксид абразивен, хрупкий и более твердый, чем исходная сталь. Входящий стержень имеет трехслойную оксидную структуру: внешний гематит (Fe2O3), средний слой магнетита (Fe3O4) и толстый слой вюстита (FeO) на границе раздела стали. Общая толщина колеблется от 10 до 30 микрометров в зависимости от температуры прокатки, скорости охлаждения и времени хранения.

Этот слой может сократить срок службы твердосплавной матрицы на 40-50 процентов, когда он попадает в коробку матрицы, и он внедряет фрагменты в вытянутую поверхность, где они проявляются в виде царапин, отслаивания или плохой адгезии покрытия. Выбор метода начинается с состояния стержня: насколько ржавой является катушка и насколько чистым должен быть конечный провод?

Механическое удаление накипи с помощью проволоки: снятие накипи

Механическое удаление окалины удаляет оксид путем сгибания стержня над вращающимися в противоположных направлениях роликами до тех пор, пока хрупкая окалина не треснет и не отделится, а затем смахивает остатки щеткой. В стандартных агрегатах используется от трех до шести роликовых групп с переменными углами обхвата. Каждый изгиб создает напряжение, которое оксидная пленка не может выдержать, в то время как пластичная сталь под ней просто деформируется.

1. Откатная катушка подает стержень под контролируемым натяжением.
2. Гибочные ролики раскалывают окалину при многократном намотке.
3. Проволочные щетки удаляют с поверхности остатки пыли.
4. В волочильные матрицы поступает механически чистый, сухой стержень.

Установки работают со скоростью от 1,5 до 3 м/с и соединяются напрямую с волочильными машинами без промежуточного обслуживания. Эксплуатационные расходы составляют от 8 до 14 долларов США за тонну, в основном за электроэнергию и щетки.

Химическое травление: стандарт кислотной ванны

Травление растворяет оксидный слой и тонкий слой основной стали в горячей серной или соляной кислоте, в результате чего поверхность становится химически чистой и блестящей. Ванны с серной кислотой обычно работают при температуре 15–25 процентов и температуре 60–80 градусов Цельсия; соляная кислота работает при 10–20 процентах и ​​температуре 30–50 градусов по Цельсию, обеспечивая более быструю реакцию и более чистые результаты, но более строгий контроль дыма.

Ингибиторы ограничивают воздействие на основной металл, в то время как содержание железа в ванне постоянно возрастает и требует контроля, регенерации или утилизации. После ванны стержень ополаскивают и часто нейтрализуют. Полная стоимость, включая кислоту, обработку отходов, энергию, очистку дыма и оплату труда, составляет от 22 до 35 долларов за тонну.

Удаление окалины с проволоки и травление: параллельное сравнение

Эти два метода больше различаются по эксплуатационным затратам и отходам, чем по окончательным результатам вытяжки. В таблице ниже сравниваются эксплуатационные факторы, влияющие на конструкцию линии.

На рисунках предполагается стержень из углеродистой стали; нержавеющие и специальные сплавы обычно требуют кислотной обработки.

Стоимость за тонну: где накапливается экономия

Механическое удаление окалины обходится примерно на 60 процентов дешевле на тонну, чем кислотное травление при полной загрузке. Линия производительностью 30 000 тонн в год по цене 28 долларов США за тонну травления и 11 долларов США за тонну механического удаления окалины приводит к разрыву в эксплуатационных расходах в размере 510 000 долларов США в год.

Самая большая экономия — это химия: кислота, нейтрализация и сточные воды. Во-вторых, это рабочая сила: установка для удаления накипи работает с регулярным осмотром щеток, а линия травления требует управления ваннами, ополаскиваниями и утилизацией отходов каждую смену.

Ширина сегментов пропорциональна стоимости в долларах США за тонну. Кислота и отходы преобладают при травлении; энергия и изнашиваемые детали доминируют при механическом удалении накипи.

Качество поверхности: яркая, чистая или достаточно чистая.

Травление дает самую чистую и яркую поверхность, тогда как механическое удаление окалины оставляет матовый оксидный остаток, который подходит для многих, но не для всех, задач рисования. Химически очищенные поверхности впитывают смазку более равномерно, что важно для проволоки холодной высадки, пружинной проволоки, а также марок нержавеющей стали или сплавов.

Механически очищенный от окалины стержень имеет тонкую остаточную оксидную пленку, которая является сухой, стабильной и однородной и подходит для армирующей сетки, проволоки для ограждений, гвоздевой проволоки и обычной блестящей проволоки. На заводах со смешанными программами имеется небольшой травильный бак для работ премиум-класса или повторного ржавления, в то время как на основной линии выполняется механическое удаление окалины.

Затраты на охрану окружающей среды, безопасность и соблюдение требований

Линия механического удаления накипи устраняет нормативное бремя, связанное с хранением кислоты, удалением дыма, получением разрешений на сточные воды и утилизацией опасных отходов. Линия кислотного травления производит отработанную кислоту, которую необходимо классифицировать, хранить и вывозить; промывная вода требует нейтрализации pH перед сбросом в канализацию; а ванна выделяет кислотный туман, который требует использования скрубберов или подавителей тумана.

Все это требует разрешений, проверок и эксплуатационных расходов. При механическом удалении накипи образуется только сухая пыль, собираемая простым фильтром и утилизируемая как металлолом. При утверждениях новых установок в регионах с ограниченным водоснабжением эта разница часто определяет выбор процесса.

Гибридные линии: сначала очистка от накипи, маринование только при необходимости

Гибридная конфигурация использует механическое удаление окалины в качестве основной системы и ограничивает кислотное травление коротким проходом с небольшим объемом для заказов, которым требуется блестящая поверхность. Растения, использующие такой подход, сокращают расход кислоты на 70-90 процентов по сравнению с полным травлением.

Короткий проход маринования выполняется на отдельном цикле или встроенном резервуаре, который используется только тогда, когда программа требует блестящего завершения. Поскольку механическое удаление накипи уже удалило накипь, кислотная ванна остается чище и образует меньше осадка.

Как выбрать правильный метод удаления окалины для вашего проволочного стана

Правильный метод зависит от состояния поступающего стержня, требуемой конечной поверхности, скорости лески и местных экологических ограничений, а не от традиций. Прежде чем переходить к проектированию линии, выполните следующие проверки.

1. Измерьте состояние окалины входящего стержня: свежая прокатная окалина, ржавчина при хранении или загрязненная катушка.
2. Определите окончательный вид проволоки: матовый серый, чисто тянутый или яркий отожженный.
3. Оцените общую стоимость тонны с учетом местных цен на кислоту, отходы, рабочую силу и энергию.
4. Проверьте разрешения на сброс воды, хранение кислоты и выбросы дыма.
5. Сравните занимаемую площадь и усилия по интеграции с существующей линией чертежа.

Часто задаваемые вопросы об удалении окалины и травлении проволоки

Может ли механическое удаление окалины полностью заменить травление?

Для большинства проволок из углеродистой стали, изготовленных из свежего стержня с низким уровнем ржавчины, да. Механическое удаление накипи обеспечивает чистую и сухую поверхность, которая хорошо притягивается к арматуре, ограждениям, гвоздям и общей блестящей проволоке. Он не заменяет травление нержавеющей стали, сильно ржавых рулонов или изделий, которым требуется химически чистая поверхность перед нанесением покрытия или отжигом.

Какой метод лучше для проволоки из высокоуглеродистой стали?

Оба работают на сортах с высоким содержанием углерода, когда стержень свежий. Выбор зависит от требуемой отделки. Производители пружинной проволоки и прядей ПК часто предпочитают травление или гибридную линию, поскольку конечная проволока требует безупречной целостности поверхности; Одно только механическое удаление накипи оставляет тонкую остаточную пленку, которая может иметь значение при значительном общем сокращении.

Повреждает ли механическое удаление окалины поверхность протянутой проволоки?

Нет, если прибор правильно отрегулирован. Гибочные валки и щетки воздействуют на оксидный слой, в то время как сталь под ним деформируется в пределах предела упругости. Неправильные углы охвата или чрезмерное давление щетки могут оставить следы на стержне, поэтому регулируемые ролики и регулятор скорости щетки делают машину более безопасной.

Какова типичная разница в стоимости очистки проволоки от окалины и травления?

Механическое удаление окалины обычно стоит от 8 до 14 долларов за тонну стержня из углеродистой стали; кислотное травление стоит от 22 до 35 долларов за тонну, если включить кислоту, переработку отходов, энергию и рабочую силу. Разрыв увеличивается по мере роста цен на утилизацию отходов.