RU2502573C1 - Способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля - Google Patents
Способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502573C1 RU2502573C1 RU2012146886/02A RU2012146886A RU2502573C1 RU 2502573 C1 RU2502573 C1 RU 2502573C1 RU 2012146886/02 A RU2012146886/02 A RU 2012146886/02A RU 2012146886 A RU2012146886 A RU 2012146886A RU 2502573 C1 RU2502573 C1 RU 2502573C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wire
- deformation
- opposite directions
- strength
- cementite
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для повышения физико-механических свойств арматурной высокопрочной проволоки преимущественно 9 группы диаметров (более 8,0 мм) при одновременном снижении затрат на ее производство. Способ включает волочение заготовки из высокоуглеродистой стали с сорбитизированной структурой и последующее ее профилирование. Исключение разрушения цементитных пластин структуры стали при сокращении количества протяжек, повышение значения временного сопротивления разрыву и условного предела текучести, относительного удлинения, релаксационной и коррозионной стойкости готовой проволоки обеспечивается за счет того, что перед профилированием заготовку подвергают двухпроходной радиальной деформации с равными вытяжками и одновременным приложением сдвиговой деформации знакопеременным пластическим кручением в противоположных направлениях в каждом проходе на регламентированную глубину распространения по сечению. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для изготовления преимущественно арматурной высокопрочной проволоки 9 группы диаметров (более 8,0 мм).
Известно что, высокими конструкционными, функциональными и технологичными свойствами обладают металлы с размером зерен менее 100 нм. (Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные материалы: получение, структура и свойства. - М.: ИКЦ: «Академкнига», 2007. - 398 с.).
Известно также, что изготовление проволоки из высокоуглеродистой стали волочением в монолитной волоке производят из катанки, имеющей мелкопластинчатую феррито-цементитного структуру (сорбит). В процессе пластической деформации расстояние между пластинами цементита, характеризующее размер зерна, непрерывно уменьшается при увеличении накопленной степени деформации. С учетом квазимонотонного характера течения металла при волочении в монолитной волоке межпластинчатое расстояние пропорционально отношению диаметров проволоки до и после волочения.
Известный способ волочения проволоки в монолитной волоке характеризуется постоянным действием на проволоку в очаге деформации и на выходе из него растягивающих напряжений и неравномерностью деформации по сечению проволоки определяемой локализацией деформации сжатия у поверхности проволоки. Степень локализации зависит от значения рабочего угла волоки и степени единичной деформации (Битков В.В. Технология и машины для производства проволоки. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. - 343 с).
Недостатком известных способов является то, что с ростом суммарного обжатия при волочении высокоуглеродистой проволоки в монолитной волоке изменяется состояние цементита. Если в патентированной структуре пластины цементита являются монокристаллами, то после суммарного обжатия 80% они, хотя еще и непрерывные, но состоят из множества дезориентированных субкристаллов. С ростом суммарного обжатия на цементитных пластинах, ориентированных в исходном состоянии вдоль оси проволоки, появляются характерные следы сильной пластической деформации в виде вытяжек и утолщений, а так же наблюдаются разрывы пластин цементита. Кроме того, уже при 45% деформации волочением отмечается начало расщепления цементитных пластин (Фетисов В.П. Пластичность высокопрочной проволоки. - М.: Интермет Инжиниринг, 2011. - 128 с.).
Металл этого слоя теряет способность к деформации и склонен к разрушению. При профилировании, которое производится путем нанесения на поверхность проволоки периодически равномерных по длине проволоки двух или многосторонних впадин, явления разрушения структуры продолжают развиваться.
Снижение уровня остаточных растягивающих напряжений можно получить путем выполнения операции отпуска проволоки, а механико-термической обработкой можно стабилизировать дислокационную структуру. Однако получить проволоку с высокими физико-механическими свойствами при использовании известных способов обработки не возможно.
Известен способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля, включающий обезуглероживающий отжиг заготовки, профилирование, закалку, и отпуск, причем с целью упрощения технологии изготовления и повышения эксплуатационной стойкости, после обезуглероживающего отжига заготовку сначала подвергают закалке и отпуску, а затем профилируют. (: А.С. СССР №635145: МПК C21D 9/52 «Способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля»).
Этот способ путем термических операций позволяет получить закаленно-отпущенную поверхность с повышенной твердостью, но профилирование закаленно-отпущенной поверхности, имеющей повышенную твердость, приводит к дефектности структуры в поверхности проволоки, разрушению и появлению высокого уровня растягивающих напряжений, в результате чего качество профилированной проволоки снижается.
Кроме того, необходимость проведения трех термических обработок приведет к значительному увеличению затрат и к увеличению времени обработки проволоки,
Наиболее близким техническим решением является широко применяемый у нас в стране и за рубежом способ изготовления высокопрочной арматурной проволоки периодического профиля, при котором катанка из высокоуглеродистой стали, имеющей межпластинчатую феррито-цементитную структуру (сорбит) подвергается многократному волочению в монолитных волоках, затем на поверхность проволоки наносится периодический профиль, после чего проволока отпускается при температуре ~400°C или обрабатывается методом механико-термической обработки (стабилизации) (Юхвец И.А. Производство высокопрочной проволочной арматуры. - М.: Металлургия, 1973. - 264 с.).
Однако, волочение проволоки в монолитной волоке характеризуется высокой степенью локализации деформации в поверхностных слоях проволоки, определяемой значением рабочего угла волоки, степенью единичной деформации и коэффициентом трения. Такой характер деформации также приводит к появлению рабочих и остаточных растягивающих напряжений в поверхности проволоки, ее разрушению. Дислокационная структура поверхностного слоя проволоки обладает большой плотностью дислокации, но при этом она характеризуется высокой метастабильностью. При волочении проволоки больших диаметров по сравнению с процессом волочения проволоки малых диаметров, добиться равномерности деформации технически значительно сложнее, а экономически дороже.
С ростом суммарной степени деформации происходит накапливание разрушения и рост растягивающих напряжений. Усугубляется это тем, что при волочении, как в очаге деформации, так и после выхода из него на проволоку постоянно действуют растягивающие напряжения. Это приводит к тому, что в поверхностном слое проволоки-заготовки под профилирование действуют большие по значению растягивающие остаточные напряжения, микроструктура сильно вытянута, дислокационная структура имеет высокую плотность и не стабильна. Металл этого слоя теряет способность к деформации и склонен к разрушению. На цементитных пластинах, ориентированных вдоль оси проволоки, появляются следы сильной пластической деформации и могут наблюдаться разрывы пластин цементита. При профилировании, которое производится путем нанесения на поверхность проволоки периодически равномерных по длине проволоки двух или многосторонних впадин, эти явления продолжают развиваться.
Снижение уровня остаточных растягивающих напряжений можно получить путем выполнения операции отпуска проволоки, а механико-термической обработкой можно стабилизировать дислокационную структуру. Однако получить проволоку с высокими физико-механическими свойствами при использовании известных способов обработки не возможно.
Технической задачей заявляемого способа является обеспечение возможности получения проволоки с высокими физико-механическими свойствами при одновременном снижении затрат на ее производство.
Поставленная задача решается тем что в известном способе изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля, включающем операции получения сорбитизированной структуры заготовки, волочение с последующим ее профилированием, перед профилированием заготовку подвергают двукратной радиальной деформации с равными вытяжками и одновременным приложением сдвиговой деформации знакопеременным пластическим кручением в каждом проходе на глубину распространения по сечению, определяемую по формуле:
где h - глубина распространения сдвиговой деформации по сечению проволоки, мм.; 3,5 и 3,0 эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем;
µ - коэффициент вытяжки.
Экспериментальным путем установлено, что в результате такой обработки на поверхности проволоки формируется мелкодисперсная равноосная линейная структура без разрушений, со сжимающими остаточными напряжениями. Максимально пластичный периферийный слой металла и спиралезованное в жгут строение с переменным по сечению углом подъема структурных волокон придают заготовкам чрезвычайно высокую устойчивость к зарождению трещин, разрывов, расслоений и др.
Следовательно, знакопеременная деформация повышает деформируемость поверхностного слоя проволоки и уменьшает вероятность ее разрушения. Кроме того, знакопеременное деформирование значительно снижает вероятность разрушения чрезвычайно хрупкой структурной составляющей проволоки цементита. При одинаковых степенях вытяжки пластины цементита получают после первого обжатия спиралеобразную форму, после второго обжатия они раскручиваются в противоположном направлении и приобретают исходную пластинчатую форму с меньшим межпластинчатым расстоянием. Уменьшение межпластинчатого расстояния при этом пропорционально степени пластического кручения и вытяжки.
В результате эксперимента установлено, что после такой обработки на поверхности проволоки-заготовки под профилирование образуется мелкодисперсная равновесная феррито-цементитная структура. Причем толщина этого слоя зависит от глубины проникновения сдвиговой деформации, которая в свою очередь пропорциональна значению вытяжки и эти величины связаны между собой соотношением:
где h - глубина распространения сдвиговой деформации по сечению проволоки, мм.; 3,5 и 3,0 эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем;
µ - коэффициент вытяжки.
На фиг.1 схематично изображена глубина распространения сдвиговой деформации по сечению проволоки - h.
На ОАО «ММК-МЕТИЗ» были проведены промышленные испытания предлагаемого способа.
По известному способу заготовку из катанки диаметром 16,0 мм, имеющей сорбитную структуру с размером зерна 200 нм, обрабатывали по маршруту: 16,00→14,25→12,85→11,73→10,80→10,00. Была получена готовая проволока с размером зерна 125 нм, при этом степень накопленной деформации составила 0,94. Затем проволоку подвергали профилированию и механико-термической обработке.
Такую же катанку, на том же оборудовании, используя те же операции, переработали в высокопрочную арматурную проволоку периодического профиля по предлагаемому способу. В отличие от известной технологии волочение катанки вели в четыре прохода по маршруту: 16,00→14,25→12,69→11,30→10,00, т.е. была исключена одна протяжка.
При этом степень накопленной деформации составила 1,58. Размер зерна в поверхностном слое проволоки был равен 91 нм. Проведенным металлографическим анализом разрушение пластин цементита не обнаружено. В технологическом процессе было использовано два волочильных барабана вместо 5 на первом варианте.
Сравнительный анализ полученных результатов испытаний заявляемого способа и способа получения проволоки по известному способу приведены в таблице.
Показатели | Известный способ | Предлагаемый | |
1. | Временное сопротивление разрыву, Н/мм2 | 1580 | 1680 |
2. | Условный предел текучести, Н/мм2 | 1420 | 1530 |
3. | Относительное удлинение δ100, % | 5,2 | 6,5 |
4. | Потери от релаксации напряжений Δрел., % | 2,1 | 1,1 |
5. | Время разрушения в нитратном растворе, ч | 200 | 600 |
Таким образом, показано, что предлагаемый способ позволяет получить проволоку из высокоуглеродистой стали 9 группы диаметров без разрушения цементитных пластин. При этом снижается трудоемкость и энергоемкость процесса при волочении за счет сокращения количества протяжек. Кроме того, испытания готовой проволоки периодического профиля показали, что применение круглой заготовки под профилирование, полученной предлагаемым способом повысило значение временного сопротивления разрыву и условного предела текучести. Повысились так же относительное удлинение, релаксационная и коррозионная стойкости готовой проволоки.
Claims (1)
- Способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля, включающий волочение заготовки из высокоуглеродистой стали с сорбитизированной структурой и последующее ее профилирование, отличающийся тем, что перед профилированием заготовку подвергают двухпроходной радиальной деформации с равными вытяжками и одновременным приложением сдвиговой деформации знакопеременным пластическим кручением в противоположных направлениях в каждом проходе на глубину распространения по сечению, определяемую по формуле: h=3,5-3,0/µ, мм, где µ - коэффициент вытяжки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012146886/02A RU2502573C1 (ru) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | Способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012146886/02A RU2502573C1 (ru) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | Способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2502573C1 true RU2502573C1 (ru) | 2013-12-27 |
Family
ID=49817626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012146886/02A RU2502573C1 (ru) | 2012-11-01 | 2012-11-01 | Способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2502573C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764045C1 (ru) * | 2020-12-14 | 2022-01-13 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский метизно-калибровочный завод "ММК-МЕТИЗ" | Способ производства стальной высокопрочной арматуры |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU635145A1 (ru) * | 1976-09-27 | 1978-11-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности | Способ изготовлени высокопрочной проволочной арматуры периодического профил |
SU1616750A1 (ru) * | 1988-07-22 | 1990-12-30 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Способ производства арматурной стали |
JPH07300945A (ja) * | 1994-05-02 | 1995-11-14 | High Frequency Heattreat Co Ltd | 高付着・高強度異形棒鋼、及びその製造方法 |
RU2319559C1 (ru) * | 2006-07-03 | 2008-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Способ изготовления проволоки |
-
2012
- 2012-11-01 RU RU2012146886/02A patent/RU2502573C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU635145A1 (ru) * | 1976-09-27 | 1978-11-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности | Способ изготовлени высокопрочной проволочной арматуры периодического профил |
SU1616750A1 (ru) * | 1988-07-22 | 1990-12-30 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Способ производства арматурной стали |
JPH07300945A (ja) * | 1994-05-02 | 1995-11-14 | High Frequency Heattreat Co Ltd | 高付着・高強度異形棒鋼、及びその製造方法 |
RU2319559C1 (ru) * | 2006-07-03 | 2008-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" | Способ изготовления проволоки |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764045C1 (ru) * | 2020-12-14 | 2022-01-13 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский метизно-калибровочный завод "ММК-МЕТИЗ" | Способ производства стальной высокопрочной арматуры |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5679632B2 (ja) | 冷間成形された精密鋼管を製造するための方法 | |
JP2007130661A (ja) | 多段前方押出し加工方法 | |
KR102202758B1 (ko) | 냉간 압연, 용접된 강 시트의 제조 방법, 및 따라서 제조된 시트들 | |
KR20110127241A (ko) | 특히 스프링 요소용의 조직 압연 스트립 강으로서의 마이크로 합금 탄소강 | |
KR102504963B1 (ko) | 높은 인장 강도의 강철 와이어 | |
Lee et al. | The effect of the multi-pass non-circular drawing sequence on mechanical properties and microstructure evolution of low-carbon steel | |
RU2553321C1 (ru) | Способ подготовки калиброванного проката для изготовления метизных крепежных изделий | |
Liang et al. | Experimental study on surface integrity and fatigue life of an ultra-high strength steel by the composite strengthening process of pre-torsion and ultrasonic rolling | |
RU2502573C1 (ru) | Способ изготовления высокопрочной проволочной арматуры периодического профиля | |
Altenberger et al. | Improvement of fatigue lifetime of mechanically surface treated materials in the low cycle fatigue regime | |
JP4915763B2 (ja) | 冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼、高強度成形品並びにそれらの製造方法 | |
Rocha et al. | Changes in the axial residual stresses in AISI 1045 steel bars resulting from a combined drawing process chain | |
Thangapandian et al. | On the role of experimental variables in the repetitive corrugation and straightening of an Al-Mg alloy | |
RU2709554C1 (ru) | Способ упрочнения пластической деформацией проволоки | |
RU2532600C1 (ru) | Способ упрочнения крепежных изделий из низкоуглеродистой стали | |
RU2732331C1 (ru) | Способ производства многогранной калиброванной стали | |
RU2310534C1 (ru) | Способ изготовления низкоуглеродистой арматурной проволоки | |
US20230311452A1 (en) | Cladding and method for manufacturing the same | |
KR890002619B1 (ko) | 고장력선재의 제조방법 | |
Potecaşu et al. | The influence of the deformation degree on the mechanical properties and microstructures of the blanks obtained by tube and wire drawing | |
KR920010159B1 (ko) | 고강도 나선 철근용 선재의 제조방법 및 고강도나선철근 | |
RU2580263C2 (ru) | Способ многократного пластического деформирования осесимметричных прутковых и проволочных металлоизделий | |
Pilarczyk et al. | FEM analysis of effect of die angle on strain and stress state in process of drawing of steel for prestressed concrete | |
RU2498870C1 (ru) | Способ получения из высокоуглеродистой стали проволоки с наноструктурой | |
Määttä et al. | Influence of predetermined surface defect to the bendability of ultra-high-strength Steel |