Способ очистки поверхности стальной проволоки

(51)723 1/14 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(72) Авторы Крымчанский Исаак Израилевич Демидов Александр Васильевич Андрианов Николай Викторович Савенок Анатолий Николаевич(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(57) 1. Способ очистки поверхности стальной проволоки, включающий ее нагрев в расплаве и охлаждение, отличающийся тем, что охлаждение проволоки осуществляют в щелочном растворе, при этом температуру проволоки на входе в раствор поддерживают выше температуры кипения этого раствора. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев проволоки осуществляют в ванне с расплавом свинца и/или щелочи, и/или солей. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что температуру расплава поддерживают 300-650 С. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что используют щелочной раствор с концентрацией 30-600 г/дм 3 и температурой 20-90 С. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что скорость движения проволоки при нагреве и охлаждении составляет 30-500 м/мин. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что после охлаждения проволоки осуществляют ее промывку и травление. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что осуществляют химическое травление проволоки в кислой среде. 8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что осуществляют электрохимическое травление проволоки в кислом или нейтральном растворе. Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к области обработки проволоки и изготовления изделий из нее, а точнее к способам очистки поверхности стальной проволоки, например, перед нанесением металлических покрытий. В качестве прототипа выбран способ очистки поверхности, включающий обезжиривание в расплаве свинца или щелочи с последующим охлаждением и промывкой в водной ванне 1. 9384 1 2007.06.30 Недостатки прототипа в том, что расплав свинца с точки зрения обезжиривания неэффективен, поэтому исходную заготовку протягивают мокрым волочением. Это ограничивает технические возможности, так как мокрое волочение приемлемо только для проволоки малых диаметров. В варианте расплава щелочи - низкая экономичность очистки вследствие большого выноса и испарение расплава с ухудшением условий труда. После нагрева стальная поверхность легко окисляется, что усложняет дальнейшую подготовку проволоки к нанесению покрытия. Задача, решаемая изобретением, состоит в расширении технических возможностей и удешевление очистки поверхности проволоки, улучшении условий труда. Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в удалении с поверхности стальной проволоки загрязнений в виде остатков волочильной смазки и окислов железа. Решение поставленной задачи достигается тем, что способ очистки поверхности стальной проволоки включает ее нагрев в расплаве и охлаждение. По изобретению охлаждение проволоки осуществляют в щелочном растворе, при этом температуру проволоки на входе в раствор поддерживают выше температуры кипения этого раствора. Нагрев проволоки осуществляют в ванне с расплавом свинца и/или щелочи, и/или солей. Температуру расплава поддерживают 300-650 С. Используют щелочной раствор с концентрацией 30-600 г/дм 3 и температурой 20-90 С. Скорость движения проволоки при нагреве и охлаждении составляет 30-500 м/мин. После охлаждения проволоки осуществляют ее промывку и травление. Осуществляют химическое травление проволоки в кислой среде. Осуществляют электрохимическое травление проволоки в кислом или нейтральном растворе. При обработке горячей стальной проволоки в щелочном растворе, с ее с поверхности кроме остатков волочильной смазки удаляются и окислы железа. Закись железа растворима в горячем щелочном растворе, однако окислы, содержащие трехвалентное железо, реагируют лишь при высокой температуре, например в момент погружения горячей проволоки в щелочной раствор. 2332 Процесс щелочной очистки сопровождается накоплением в рабочем растворе гидроксидов железа. Как следует из уравнения реакции, щелочь в процессе очистки участвует в образовании лишь промежуточных продуктов реакции и расходуется только на вынос в промывки. Сравнение с технологией, предусматривающей охлаждение проволоки водой после нагрева, проводилось при подготовке поверхности к нанесению бронзового покрытия. Последовательность технологических операций 1. Расплав свинца Т 440 С 2. Раствор щелочной очистки (концентрация 160 г/дм 3 Т 60 С), расстояние от свинцовой ванны 3 м, в контрольном варианте - вместо щелочного раствора - промывка водой 3. Промывка водой 4. Химическое сернокислое травление (длина ванны 1,4 м, концентрация 24350 г/дм 3,40 С) 5. Промывка водой 6. Бронзирование (химическое осаждение покрытия). Для сравнения щелочная очистка с предварительным охлаждением проволоки водой после свинцовой ванны. Скорость проволоки 120 м/мин. Внешний вид бронзового покры 2 9384 1 2007.06.30 тия, получаемого химическим осаждением меди и олова из раствора солей, зависит от качества предварительной очистки поверхности заготовки. Сравнение эффективности очистки проволоки при разной последовательности технологических операций приведено в табл. 1. Таблица 1 Эффективности очистки при разных способах охлаждения проволоки после нагрева в расплаве свинца Последовательность операций Цвет стальной проволоки по- Внешний вид бронзовомежду расплавом свинца и серсле ванны щелочной очистки го покрытия нокислым травлением Щелочной раствор, промывка Светлый металлический Светлое Ванна охлаждения водой, щелочТемно-коричневый Темное с пятнами ной раствор - промывка Ванна охлаждения водой Темно-коричневый Темное с пятнами Следовательно, эффективность щелочной очистки существенно возрастает при высокой температуре входящей в ванну проволоки. Замена раствора щелочной очистки охлаждением проволоки водой ухудшает качество очистки проволоки, так как остатки волочильной смазки образуют с серной кислотой раствора травления нерастворимые соединения, в дальнейшем препятствующие осаждению качественного бронзового покрытия. Скорость очистки поверхности горячей проволоки максимальна на ее входе в щелочной раствор, и быстро снижается в процессе охлаждения. Эффективность зависит, главным образом, от температуры ее поверхности на входе в раствор и, в меньшей степени от продолжительности обработки (длины погружения), предлагаемый способ позволяет изменять скорость проволоки в широких пределах без ухудшения качества очистки поверхности. При недостаточной эффективности щелочной очистки на поверхности проволоки в виде шлама остается разрыхленная окалина, включающая труднорастворимые в кислоте 23 и 34. Следовательно, технологические режимы (температура проволоки, щелочного раствора и концентрация щелочи), должны обеспечивать удаление окислов с минимальным количеством шлама на заготовке после ванны щелочной очистки. Полная очистка поверхности проволоки от окислов и шлама при щелочной очистке без предварительного охлаждения горячей проволоки достигается при определенных технологических режимах. Показатели качества очистки при разных технологических режимах представлены в табл. 2. Таблица 2 Влияние технологических режимов обработки на качество щелочной очистки. Технологические Показатели качества очистки поверхности заготовки параметры КонценТемпература Цвет проволоки Шлам на поверхности Внешний вид бронтрация свинцовой после ванны ще- проволоки после ванны зового покрытия,ванны, С лочной очистки щелочной очистки проволоки г/дм 3 Светлый металлиСветлое, неравно 100 Серо-коричневый ческий мерное Светлый металли 430-440 160 Серый Светлое ческий Светлый металли 220 Серый Светлое ческий 220 570-580 Коричневый Черный Темное с пятнами 3 9384 1 2007.06.30 Увеличение концентрациисо 100 до 160-220 г/дм 3 улучшает качество щелочной очистки проволоки. С повышением температуры свинца до 570-580 С последующая щелочная очистка не удаляет возросшее количество окислов железа с поверхности проволоки. Примером использования технологии является подготовка поверхности холоднотянутой заготовки к нанесению бронзового покрытия при изготовлении проволоки для бортовых колец шин. Ряд промышленных агрегатов по производству бронзированной проволоки для бортовых колец шин включают в себя следующие основные технологические операции подготовки поверхности проволоки к нанесению покрытия размотка расплав свинца охлаждение проволоки водой ванна электрохимического щелочного обезжиривания промывка ванна химического кислотного травления или электрохимического травления в кислом или нейтральном растворе. промывка бронзирование (нанесение покрытия). При замене охлаждения проволоки водой после термического отпуска химической щелочной очисткой отпадает необходимость в электрохимическом обезжиривании. Последовательность технологических операций размотка расплав свинца химическая щелочная очистка с охлаждением проволоки промывка ванна химического кислотного травления или электрохимического травления в кислом или нейтральном растворе промывка бронзирование (нанесение покрытия). В предлагаемой технологии снижается нагрузка на ванны травления, так как окислы железа, образующиеся после обработки проволоки в расплаве свинца, удаляются в процессе ее охлаждения в растворе щелочной очистки. Снижение нагрузки на ванны травления увеличивает продолжительность работы травильного раствора, снижает затраты на его регенерацию. В варианте с электрохимическим травлением - уменьшение токовых нагрузок, для химического - сокращение продолжительности травления. Щелочной раствор нагревается в процессе работы за счет тепла проволоки, следовательно, для его охлаждения необходимы теплообменники. Оптимальные технологические параметры щелочной очистки при производстве бортовой бронзированной проволоки 1. Температура расплава свинца 400-500 С. При большей температуре значительно возрастает количество окислов на проволоке и, как следствие, снижается качество щелочной очистки. 2. Концентрация 120-300 г/дм 3. 3. Скорости обработки проволоки от 40 до 200 м/мин и более при длине погружения проволоки в щелочной раствор 0,7-2 м. 4. Для повышения эффективности очистки расстояние между выходом проволоки из расплава свинца до входа в раствор щелочи должно быть минимальным, и зависимости от скорости проволоки составлять 0,5-7 м. 5. Технико-экономическая эффективность изобретения расширение технических возможностей очистки, например возможность очистки стальной проволоки большего диаметра после сухого волочения 4 9384 1 2007.06.30 удешевление технологии очистки проволоки перед нанесением покрытия очистка поверхности проволоки от окислов железа улучшение условий труда. Источники информации 1. Красильников Л.А. Цинкование, лужение и латунирование стальной проволоки. М. Металлургия, 1967. - С. 96-97 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5