книги / Термическая обработка и волочение высокопрочной проволоки

ранстве отдельно для первой, второй и третьей зон, во время пагентирования проволоки диам. 4,4 мм по температурному ре­ жиму напрева (распределение тем1пературы газов надмуфельного пространства), принятому на заводе, и при скорости патен­ тарования 4,47 м/мин было 'произведено измерение температуры газов в муфеле при помощи гибкой скользящей термопары по длине -первой и второй зон через каждый метр.

рис. 13.

газовIв муфеле .печи. Результаты этого измерения и температу­ ра газов надмуфельного пространства во всех трех зонах указа­ ны на'рис. 13 пунктирными линиями.

В этом случае проволока по выходе из печи имела темпера­ туру 940 °С.

Повышение температуры газов в надмуфельном пространст­ ве первой зоны от 1000 до 1120 °С позволило поднять твхмлературу в различных точках муфеля печи на 35—105 °С.

Для того чтобы выяснить влияние температуры газов в надмуфельном пространстве второй зоны на изменение температу­ ры газов в муфеле печи по длине первой и второй зон, электрон­ ный потенциометр, регулирующий температуру второй зоны, был

1250 ]---

тт

Расстояние от бхода пробопокибпечь,м

Рис. 13. Распределение температуры в муфеле печи при патентировании проволоки диам. 4,4 мм со ско­ ростью 4,47 м/мин при различной температуре газов в надмуфельном пространстве (температура в надмуфелыюм пространстве по длине каждой зоны печи условно принята неизменной, фактически же она фик­

сировалась только в одной точке зоны):

Т — расположение термопар по длине печи

также установлен на 1200 °С. Через два часа температура газов второй зоны достигла заданной температуры. Лишь после этого произошло повышение температуры нагрева проволоки по выхо­ де из печи. Затем для сохранения температуры нагрева металла на уровне 940 °С было произведено снижение заданной темпе­ ратуры третьей зоны (штрих-пунктирные линии).

В результате повышения температуры газов в надмуфельном пространстве второй зоны с 1150 до 1200 °С температура газов в муфеле печи повысилась по длине первой зоны иа 5-т-10 °С, а по длине второй зоны — на 10—70 °С.

На рис. 14 графически показано распределение температуры газов в муфеле патентировочной печи, измеренное при помощи гибкой термопары через каждый метр длины, в трех точках надмуфельного 'пространства (ino показанию приборов, подающих импульс исполнительным механизмам, регулирующим темпера­ туру всех зон) при патентировании проволоки диам. 6,0 мм со скоростью 3,0 м/мин .по режиму нагрева, принятому на заводе (оплошная линия), и опытному режиму (.пунктирная линия).

1.0 гО 3.0 LÛ-5.0 6.0 70 60 9.0 tOOUOiZOmtU 16.0

Расстояние от Плода пробоша 6печь.*

Рис. 14. Распределение температуры в муфеле печи при патентировании проволоки диам. 6,0 мм со ско­ ростью 3,0 м/мин при различной температуре газов надмуфельного пространства (температура надмуфельного пространства по длине каждой зоны печи условно принята неизменной, фактически же она

фиксировалась в одной точке каждой зоны):

Т — расположение термопар по длине печи

Повышение температуры газов надмуфельного пространства первой зоны с 1000 до 1120 °С, т. е. на 120 °С (большого повыше­ ния температуры газов надмуфельного пространства этой зоны достичь не удалось), и второй зоны с 1150 до 1240°С, т. е. на

диам. 6,0 мм стали марки 50 при температуре газов 525, 650, 750, 845, 940, 980 и 1087 °С.

Образец помещали в печь с различной температурой, термо­ пары укрепляли в центре проволоки (на ее глубине в 20 мм) и присоединяли к быстродействующему электронному потенцио­ метру. Электронный потенциометр записал изменение темпера­ туры в зависимости от в*ремейи (рис. 15). Пунктирные кривые получены интерполяцией.

Анализ кривых нагрева пока13ыв<ает, что .продолжительность нагрева до определенной заданной температуры резко сокраща­

ется при повышении температуры печи. Так, например, для на­

пературы при температурах печи 750, 800, 845, 940, 980 и 1087 °С требуется соответственно 110, 90, 70, 40, 30 и 20 сек.

По данным распределения температуры в муфеле печи при

3.0м/мин (рис. 14), построены кривые нагрева металла диам.

6.0мм (рис. 16). Кривая 2 соответствует заводскому режиму на­ грева, кривая — опытному. Обе эти кривые построены из пред­ положения, что на расстоянии 0,5 м от входа в печь проволока не нагревается. Так как в этой части печи температура очень

низка, а -пребывание проволоки здесь кратковременно, такое допущение не вносит существенной ошибки. На рис. 16 нанесе­ на также экспериментальная кривая 1 нагрева проволоки диам. 6,0 м , соответствующая температуре лечи 940 °С (ом. рис. 15).

0 1,0 2,0 ?,0 4.0 5,0 6,0 7,0 6,0 9,0 10,011J012,013,014,015,0

^t Расстояние от бхода пробота бпечь,м

время,сек.

Рис. 16. Экспериментальная кривая нагрева проволоки диам. 6,0 мм в сравнении с кривы­ ми нагрева при различном распределении тем­ пературы в муфеле патентировочнон печи

Эта кривая может быть получена практически в процессе патентирования проволоки указанного диаметра со скоростью 3,0 м/мин при условии наличия такой температуры в муфеле пе­ чи по длине всех трех зон.

Анализ кривых показывает, что при опытном режиме нагре­ ва возможно повышение скорости патентирования, так как про­ должительность нагрева сокращается. Так, при опытном режи­

ровочные печи еще не отвечают указанным требованиям даже при сравнительно невысоких скоростях патентирования, так как тепловая мощность первой зоны недостаточна.

Для повышения производительности патентировочных печей при .применяемом материале муфелей — шамоте — необходимо перераспределить тепловую мощность зон, усилив ее в -первой зоне с таким расчетом, чтобы при патентировании с максималь­ ной скоростью температура в муфеле печи по длине последней была не ниже температуры нагрев-а проволоки на выходе. Та­ кой способ ведения температурного режима нагрева соответст­ вует варианту 2 (рис. 10). Температурные режимы нагрева, со­ ответствующие вариантам 3, 4 и 5 (рис. 10), могут быть приме­ нимы -на существующих и вновь проектируемых печах при ус­ ловии еще большего усиления тепловой мощности первой зоны и замены материала муфеля (шамота) более теплопроводным, в частности жароупорным, сплавом. Деление надмуфельного про­ странства печей на зоны должно позволять сосредоточить в первой зоне печи значительно большее количество тепла, чем в последующих зонах, т. е. выполнять роль, противоположную той, которую оно играет на существующих методических печах.

Сопоставление скоростей патентирования, применяемых фак­ тически и рассчитанных по разработанной методике (см., напри­ мер, рис. 17), свидетельствует о больших резервах .производи­ тельности патентировочных агрегатов [49].

Формулы (2), (3), (7), (22) и (23) .применимы для существу­ ющих патентировочных агрегатов при условии полного исполь­ зования тепловой мощности первой зоны печи. При изменении способа обогрева или конструкции печи эти формулы изменятся, но рекомендуемая методика расчета максимальной скорости па­ тентирования останется прежней, так как формулы (11), (19), (20), (21) выведены в общем виде.

Из приведенного анализа процесса патентирования следует, что для увеличения -производительности патентировочных агре­ гатов необходимы печи, обеспечивающие высокие температуры

нагрева.

На заводе Джон энд Робин Соне Ко (США) работает 12-ни­ точный п-атентировочный агрегат для углеродистой (0,40— 0,90% С) стальной проволоки средних размеров, выполняющий патентирование и подготовку -поверхности к волочению [52].

Напревательная печь этого агрегата длиной 18,2 м обогрева­ ется 45 карборундовыми радиационными трубами, расположен­ ными перпендикулярно к направлению движения проволоки. Отопительная газовая -смесь теплотворной способностью 4900 кал/нм3 с 2,5% избыточного кислорода поступает из смеси­ теля в горелки, расположенные внутри труб. Металл нагрева­ ется в защитной атмосфере, что уменьшает окалинообразование. Печь автоматизирована. Применение радиационных нагре­ вательных труб обеспечивает в рабочем пространстве печи по