close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9384

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9384
(13) C1
(19)
(46) 2007.06.30
(12)
(51)7 C 23G 1/14
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ
BY 9384 C1 2007.06.30
(21) Номер заявки: a 20040192
(22) 2004.03.09
(43) 2005.09.30
(71) Заявитель: Республиканское унитарное предприятие "Белорусский металлургический завод" (BY)
(72) Авторы: Крымчанский Исаак Израилевич; Демидов Александр Васильевич; Андрианов Николай Викторович; Савенок Анатолий Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское
унитарное предприятие "Белорусский
металлургический завод" (BY)
(56) Красильников Л.А. Цинкование, лужение и латунирование стальной проволоки. - М.: Металлургия, 1967. - С. 9697.
SU 1650763 A1, 1991.
RU 2102502 C1, 1998.
JP 07292486 A, 1995.
(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/дм3 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].
BY 9384 C1 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/дм3 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.
Fe2O3 + 3H2O
NaOH,t
2Fe(OH)3 .
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 NaOH = 160 г/дм3 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 H2SO4 =
350 г/дм3, T = 40 °С);
5. Промывка водой PW;
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 покры2
BY 9384 C1 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
Fe2O3 и Fe3O4. 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
NaOH,
ванны, °С
лочной очистки
щелочной очистки
проволоки
г/дм3
Светлый металлиСветлое, неравно100
Серо-коричневый
ческий
мерное
Светлый металли430-440
160
Серый
Светлое
ческий
Светлый металли220
Серый
Светлое
ческий
220
570-580
Коричневый
Черный
Темное с пятнами
3
BY 9384 C1 2007.06.30
Увеличение концентрации NaOH со 100 до 160-220 г/дм3 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 NaOH 120-300 г/дм3.
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
BY 9384 C1 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
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
90 Кб
Теги
патент, by9384
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа