RU2102502C1 - Method for heat treatment of wire and device for its embodiment - Google Patents

Abstract

FIELD: steel wire patenting. SUBSTANCE: method includes heating of wire to temperature over Ac₃, holding at this temperature, intensive cooling to temperature over Mn which is effected by blowing with gas at the rate of 30-1000 C/s for time τ determined from relation τ=(0.8-4.5)d x Vg x 10V_r, where d is wire diameter, mm; Vg is gas flow velocity, m/s. In this case, after intensive cooling down to 500-620 C holding is effected at this temperature and cooled finally. The device for embodiment of the method has heater, pressure chamber with nozzle, source of cooling medium and winding mechanism. Nozzle is made in the form of longitudinal slot located along axis of technological process. The device may be provided with cooling chamber, chamber of heat holding and chamber of reconditioning holding. EFFECT: higher efficiency. 21 cl, 14 dwg, 7 tbl

Description

Изобретение предназначено преимущественно для патентирования стальной проволоки. The invention is intended primarily for patenting steel wire.

Известен способ термической обработки проволоки (патентирование), заключающийся в ее нагреве до 820-850^oC, интенсивном охлаждении путем погружения в водный раствор поверхностно-активных веществ с температурой 100^oC в течение 4-6 с, выдержки в печи при 500-600^oC в течение 20-90^oC с последующим охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды и очисткой поверхности от окалины кислотным травлением [1]
Данный способ неэкономичен, экологически не чист и не обеспечивает требуемого соотношения прочностных и пластических свойств обработанной продукции.A known method of heat treatment of wire (patenting), which consists in heating it to 820-850 ^o C, intensive cooling by immersion in an aqueous solution of surface-active substances with a temperature of 100 ^o C for 4-6 s, holding in an oven at 500-600 ^o C for 20-90 ^o C followed by cooling in air to ambient temperature and cleaning the surface of scale from acid etching [1]
This method is uneconomical, environmentally friendly and does not provide the required ratio of strength and plastic properties of processed products.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ термической обработкой проволоки (патентирования), включающий нагрев до 920-970^oC, что соответствует температуре выше Ac₃, выдержку при этой температуре для выравнивания температуры и завершения аустенитизации, интенсивное охлаждение до температуры выше Mн, т.е. до температуры выше начала мартенситного превращения аустенита, и окончательное охлаждение до температуры окружающей среды. При этом интенсивное охлаждение ведут до 400-550^oC путем погружения проволоки в ванну с расплавом свинца или селитры [2]
Этот способ обеспечивает требуемую структуру металла проволоки и необходимое соотношение ее прочностных и пластических свойств. Однако его реализация требует применения экологически грязных материалов, которыми являются свинец, селитра и кислота, необходимая для травления проволоки от окалины. При этом потери металла от окалины составляют от 5 до 14 кг на тонну обработанной проволоки. Больших затрат требует использование в способе свинца, селитры и кислоты, а поддержание постоянной температуры расплавов влечет за собой расход энергоносителей.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed is a method of heat treatment of the wire (patenting), including heating to 920-970 ^o C, which corresponds to a temperature above Ac ₃ , exposure at this temperature to equalize the temperature and complete austenitization, intensive cooling to a temperature higher than Mn, i.e. to a temperature above the onset of martensitic transformation of austenite, and final cooling to ambient temperature. In this case, intensive cooling is carried out to 400-550 ^o C by immersing the wire in a bath with molten lead or saltpeter [2]
This method provides the required metal structure of the wire and the necessary ratio of its strength and plastic properties. However, its implementation requires the use of environmentally dirty materials, which are lead, nitrate and acid, which is necessary for pickling the wire from scale. In this case, the metal loss from the scale is from 5 to 14 kg per ton of treated wire. The use of lead, saltpeter and acid in the method requires large expenses, and maintaining a constant temperature of the melts entails the consumption of energy carriers.

В связи с этим, задачей настоящего изобретения является разработка способа термической обработки стальной проволоки, который позволяет осуществлять его на экологически чистой основе без использования свинца, селитры и кислоты и одновременно без снижения соответствующих показателей известного способа, касающихся структуры обработанной проволоки, ее прочностных и пластических свойств, что влечет за собой повышение экономичности процесса. In this regard, the objective of the present invention is to develop a method of heat treatment of steel wire, which allows it to be carried out on an environmentally friendly basis without the use of lead, saltpeter and acid, and at the same time without reducing the relevant indicators of the known method regarding the structure of the treated wire, its strength and plastic properties , which entails an increase in the efficiency of the process.

Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что в способе термической обработки проволоки, включающей ее нагрев до температуры выше Ac₃, выдержку при этой температуре, интенсивное охлаждение до температуры выше Mн и окончательное охлаждение, упомянутое интенсивное охлаждение ведут продувкой газом со скоростью 30-1000^oC в секунду в течение времени, определяемом из выражения
τ = 10^-2•(0,8 - 4,5)•d•v_г,
где τ время интенсивного охлаждения, с;
d диаметр проволоки, мм;
v_г скорость газового потока, м/с;
при этом после интенсивного охлаждения до 500-620^oC производят выдержку при этой температуре. Согласно этому способу нагрев проволоки выше Ac₃ наиболее целесообразно вести до 780-815^oC, не допуская его перегрева.According to the invention, the problem is solved in that in a method of heat treatment of a wire, including heating it to a temperature above Ac ₃ , holding it at this temperature, intensive cooling to a temperature above Mn and final cooling, said intensive cooling is carried out by gas blowing at a speed of 30-1000 ^o C per second for a time determined from the expression
τ = 10 ^-2 • (0.8 - 4.5) • d • v _g ,
where τ is the time of intensive cooling, s;
d wire diameter, mm;
v _g gas flow rate, m / s;
however, after intensive cooling to 500-620 ^o C produce exposure at this temperature. According to this method, it is most advisable to heat the wire above Ac ₃ to 780-815 ^o C, preventing it from overheating.

Операцию нагрева более экономично следует вести продувкой горячим газом с температурой 900-1800^oC, при этом регулируется скорость потока этого газа в пределах 50-300 м/с.The heating operation should be carried out more economically by blowing with hot gas with a temperature of 900-1800 ^o C, while the flow rate of this gas is regulated within 50-300 m / s.

Этот нагрев возможно также вести сжиганием газообразного топлива вместе с воздухом при температуре этого воздуха 100-550^oC, а также путем сжигания газообразного топлива вместе с воздухом, обогащенным кислородом до 22-50%
Для завершения превращения аустенита выдержку после интенсивного охлаждения достаточно проводить в течение 1,5-7,0 с, что диктуется диаметром проволоки, при этом время 1,5 с относится к проволоке диаметром 0,8 мм, а 7,0 с к проволоке диаметром 6,5 мм.This heating can also be carried out by burning gaseous fuel together with air at a temperature of this air of 100-550 ^o C, as well as by burning gaseous fuel together with air enriched with oxygen up to 22-50%
To complete the transformation of austenite, exposure after intensive cooling is sufficient for 1.5-7.0 s, which is dictated by the diameter of the wire, while 1.5 s refers to a wire with a diameter of 0.8 mm, and 7.0 s to a wire with a diameter 6.5 mm.

Во всех указанных случаях выдержку при температуре нагрева проволоки целесообразно вести в восстановительной атмосфере в течение 2-30 с, после чего интенсивное охлаждение ведут продувкой защитным или восстановительным газом с последующей выдержкой в одном из этих газов, а окончательное охлаждение осуществляют водой или защитным газом. При этом обеспечивается чистая от окислов поверхность проволоки, не требующая кислотного травления. In all these cases, it is advisable to hold at a wire heating temperature in a reducing atmosphere for 2-30 s, after which intensive cooling is carried out by blowing with a protective or reducing gas, followed by soaking in one of these gases, and the final cooling is carried out with water or a protective gas. This ensures a oxide-free wire surface that does not require acid etching.

Аналогичный эффект достигается тем, что проволоку пропускают через трубчатый муфель, заполненный восстановительным газом, а ее нагрев с последующей выдержкой ведут с наружной стороны этого муфеля. A similar effect is achieved by the fact that the wire is passed through a tubular muffle filled with reducing gas, and its heating with subsequent exposure is carried out from the outside of this muffle.

Для экономии восстановительного газа его после интенсивного охлаждения проволоки целесообразно направлять в трубчатый муфель для повторного использования. Параметры способа отработаны в процессе длительных экспериментальных его проверок и исследований. To save reducing gas, after intensive cooling of the wire, it is advisable to send it to the tubular muffle for reuse. The parameters of the method worked out in the course of lengthy experimental testing and research.

Установлено, что коэффициент (0,8-4,5) при определении времени t интенсивного охлаждения зависит от скорости газового потока v_г и диаметра d охлаждаемой проволоки, при этом его нижний предел, равный 0,8, используется при охлаждении проволоки с d=6,5 мм и скорости газового потока v_г=170 м/с, а верхний предел, равный 4,5, при охлаждении проволоки с d=0,8 мм при v_г=10 м/с. При этом охвачена проволока всех основных размеров.It was found that the coefficient (0.8-4.5) in determining the intensive cooling time t depends on the gas flow rate v _g and the diameter d of the wire being cooled, while its lower limit of 0.8 is used when cooling the wire with d = 6.5 mm and a gas flow velocity v _g = 170 m / s, and an upper limit of 4.5 when cooling the wire with d = 0.8 mm at v _g = 10 m / s. At the same time, wire of all basic sizes is covered.

Нижнее значение температуры конца интенсивного охлаждения 500^oC определено для проволоки с содержанием углерода 0,45% а его верхнее значение 620^oC для проволоки с содержанием углерода 0,85% при содержании марганца 0,5-0,8%
При этом скорость интенсивного охлаждения, равного 30^oC/с, устанавливают при обработке проволоки d=6,5 мм, а скорость, равную 1000^oC/c при обработке проволоки d=0,8 мм.The lower temperature value of the end of intensive cooling of 500 ^o C is determined for a wire with a carbon content of 0.45% and its upper value of 620 ^o C for a wire with a carbon content of 0.85% with a manganese content of 0.5-0.8%
In this case, the intensive cooling rate of 30 ^o C / s is set when processing the wire d = 6.5 mm, and the speed equal to 1000 ^o C / s when processing the wire d = 0.8 mm.

При отработке параметров температуры продуваемого горячего газа и скорости его потока при нагреве проволоки установлено, что 900^oC является нижним пределом, когда газом является воздух при нагреве проволоки d=(0,8-1,5) мм и 1800^oC верхним пределом, когда нагрев ведут сжиганием газообразного топлива при обработке проволоки d=(3,0-6,5) мм. При этом скорость газового потока 50 м/с соответствует технологии обработки проволоки с d=(0,8-1,5) мм, а 300 м/с проволоки с d=(3,0-6,5) мм.When testing the parameters of the temperature of the blown hot gas and its flow rate when heating the wire, it was found that 900 ^o C is the lower limit, when the gas is air when the wire is heated d = (0.8-1.5) mm and 1800 ^o C the upper limit, when heating is carried out by burning gaseous fuel during wire processing d = (3.0-6.5) mm. In this case, the gas flow rate of 50 m / s corresponds to the technology of processing wire with d = (0.8-1.5) mm, and 300 m / s of wire with d = (3.0-6.5) mm.

В случае нагрева проволоки сжиганием газообразного топлива в смеси с воздухом, нагретым до 100-550^oC, достигается уменьшение расхода природного газа и сокращение выбросов продуктов горения в атмосферу, при этом нагрев воздуха ниже 100^oC практически не дает эффекта, а нагрев выше 550^oC отрицательно сказывается на стойкость используемого для этого оборудования. При использовании для нагрева проволоки газообразного топлива вместе с воздухом, обогащенным кислородом, количество кислорода ограничено 50% так как его более высокое содержание теряет смысл в связи с тем, что затраты на производство кислорода становятся соизмеримы с дальнейшим сокращением расхода природного газа.In the case of heating the wire by burning gaseous fuel in a mixture with air heated to 100-550 ^o C, a reduction in the consumption of natural gas and a reduction in emissions of combustion products into the atmosphere are achieved, while heating the air below 100 ^o C has practically no effect, and heating above 550 ^o C adversely affects the durability of the equipment used for this. When using gaseous fuel for heating a wire together with oxygen-enriched air, the amount of oxygen is limited to 50% since its higher content makes no sense due to the fact that the cost of producing oxygen becomes comparable with a further reduction in the consumption of natural gas.

Если выдержку при температуре нагрева ведут в восстановительной атмосфере, то при нагреве достаточно 2 с (нижний предел) для получения чистой поверхности проволоки из высокоуглеродистых сталей, имевших окалину толщиной 0,5-1,5 мкм, путем ее восстановления, а при нагреве 900^oC достаточно выдержки в течение 30 с (верхний предел) для восстановления окалины толщиной 3,0-5,0 мкм на проволоке из легированных марок сталей.If exposure at a heating temperature is carried out in a reducing atmosphere, then during heating 2 s is enough (lower limit) to obtain a clean surface of a wire from high-carbon steels having a scale of 0.5-1.5 μm thick by reduction, and when heated, 900 ^o C enough exposure for 30 s (upper limit) to restore the scale of a thickness of 3.0-5.0 microns on a wire of alloy steel grades.

С целью восстановления окалины толщиной 5 мкм и более проволоку из легированных марок сталей в процессе ее нагрева и выдержки при температуре нагрева можно пропускать через трубчатый муфель, заполненный восстановительным либо защитным газом, а ее нагрев с последующей выдержкой вести с наружной стороны муфеля. In order to restore scale of a thickness of 5 μm or more, wire from alloyed steel grades during its heating and aging at a heating temperature can be passed through a tubular muffle filled with reducing or protective gas, and its heating with subsequent exposure to lead from the outside of the muffle.

Целесообразно также для повышения экономичности способа восстановительный газ после интенсивного охлаждения подавать в указанный трубчатый муфель. It is also advisable to increase the cost of the method of reducing gas after intensive cooling to be fed into the specified tubular muffle.

Известно устройство для термической обработки проволоки, содержащее нагреватель, охлаждающие ванны, какими могут быть ванны, содержащие расплав свинца или селитры, а также травильную ванну и сматывающий механизм [3]
Данное устройство реализует экологически нечистый и экономически невыгодный способ.A device for heat treatment of a wire, containing a heater, cooling baths, which may be baths containing molten lead or saltpeter, as well as an etching bath and a winding mechanism [3]
This device implements an environmentally unclean and economically disadvantageous method.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому для реализации предлагаемого способа термической обработки проволоки является устройство для термической обработки проволоки, содержащее нагреватель, напорную камеру с соплом, источник охлаждающей среды и сматывающий механизм [4]
Данная конструкция устройства, однако, не может обеспечить реализацию экологически чистой технологии термической обработки проволоки с достижением ею тех же свойств и структуры, что и при обработке ее в свинцовых либо селитровых ваннах, так как этим устройством нет возможности регулировать ни время, ни интенсивность термообработки.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one for the implementation of the proposed method of heat treatment of wire is a device for heat treatment of wire containing a heater, a pressure chamber with a nozzle, a source of cooling medium and a winding mechanism [4]
This design of the device, however, cannot ensure the implementation of an environmentally friendly technology of heat treatment of the wire with the achievement of the same properties and structure as when processing it in lead or nitrate baths, since this device does not have the ability to control either the time or the intensity of the heat treatment.

В связи с этим задачей данного изобретения является разработка устройства для термической обработки проволоки, которое реализует предлагаемый способ на экологически чистой основе, без использования свинца и селитры, с сохранением структуры и свойств этой проволоки путем обеспечения возможности регулирования в широких пределах обрабатывающей среды (воздух, нейтральный, восстановительный газ), интенсивности, времени и других параметров нагрева и охлаждения, благодаря чему повышается и экономичность процесса. In this regard, the objective of this invention is to develop a device for heat treatment of wire, which implements the proposed method on an environmentally friendly basis, without the use of lead and nitrate, while maintaining the structure and properties of this wire by providing the possibility of regulation over a wide range of the processing medium (air, neutral , reducing gas), intensity, time and other parameters of heating and cooling, which increases the efficiency of the process.

Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что в устройстве для термической обработки проволоки, содержащем нагреватель, напорную камеру с соплом, источник охлаждающей среды и сматывающий механизм, сопло напорной камеры выполнено в виде продольной щели, размещенной вдоль оси технологического процесса. According to the invention, the problem is solved in that in a device for heat treatment of a wire containing a heater, a pressure chamber with a nozzle, a cooling medium source and a winding mechanism, the nozzle of the pressure chamber is made in the form of a longitudinal slit placed along the axis of the technological process.

В этом устройстве нагревателем может быть любой известный источник тепла, обеспечивающий заданную температуру нагрева проволоки, однако предпочтительным является его исполнение в виде камеры горения с продольным щелевым соплом, размещенным вдоль оси технологического процесса, и с подводом газовоздушной смеси. In this device, the heater can be any known heat source that provides a predetermined temperature for heating the wire, however, it is preferable to design it in the form of a combustion chamber with a longitudinal slotted nozzle placed along the axis of the technological process and with the supply of a gas-air mixture.

Для интенсификации процесса устройство может содержать камеру охлаждения, а с целью устранения шума, создаваемого соплами, напорную камеру целесообразно устанавливать в этой камере. To intensify the process, the device may contain a cooling chamber, and in order to eliminate the noise created by the nozzles, it is advisable to install a pressure chamber in this chamber.

Опытная проверка работы устройства показала, что оптимальным вариантом является исполнение источника охлаждающей среды в виде установленных в камере охлаждения вентилятора и холодильника при нижеописываемом их соединении. An experimental verification of the operation of the device showed that the best option is the execution of the source of the cooling medium in the form of a fan and a refrigerator installed in the cooling chamber with their connection described below.

Для точной регулировки интенсивности охлаждения проволоки щелевое сопло напорной камеры должно быть снабжено подвижным вдоль него регулировочным шибером, а при выполнении напорной камеры с несколькими щелевыми соплами - таким же количеством подвижных вдоль их заправочных шиберов. For precise adjustment of the cooling intensity of the wire, the slit nozzle of the pressure chamber must be equipped with a movable adjustment gate along it, and when the pressure chamber is made with several slot nozzles, the same number of sliding gates movable along them.

Чтобы обеспечить патентированной проволоке высокую чистоту поверхности, между нагревателем и камерой охлаждения устанавливается камера восстановительной выдержки, а также камера термической выдержки на выходе из камеры охлаждения. In order to ensure a high surface purity for the patented wire, a recovery camera and a thermal camera are installed between the heater and the cooling chamber at the outlet of the cooling chamber.

Для сокращения габаритов устройства и экономики производственных площадей камеру восстановительной выдержки предпочтительно следует размещать в рабочем пространстве нагревателя. Устройство может быть снабжено узлом охлаждения на выходе камеры термической выдержки. To reduce the dimensions of the device and the economy of production areas, the recovery exposure camera should preferably be placed in the working space of the heater. The device can be equipped with a cooling unit at the outlet of the thermal exposure chamber.

Существенная экономия энергоносителей достигается тем, что устройство снабжается средством разделения воздуха, при этом его азотный патрубок соединяют с полостью камеры охлаждения, а кислородный с горелочными устройствами нагревателя. Significant energy savings are achieved by the fact that the device is equipped with air separation means, while its nitrogen pipe is connected to the cavity of the cooling chamber, and the oxygen pipe with burner heater devices.

Вторым вариантом устройства для реализации способа термической обработки проволоки является устройство, содержащее нагреватель, напорную камеру с соплом, источник охлаждающей среды и сматывающий механизм, и дополнительно снабженное камерой термической выдержки и трубчатым муфелем, размещенным в рабочем пространстве нагревателя, при этом муфель соединен с соплом напорной камеры, а выход напорной камеры с камерой термической выдержки. The second variant of the device for implementing the method of heat treatment of wire is a device containing a heater, a pressure chamber with a nozzle, a cooling medium source and a winding mechanism, and additionally equipped with a thermal exposure chamber and a tubular muffle located in the working space of the heater, while the muffle is connected to a pressure nozzle cameras, and the output of the pressure chamber with a thermal exposure chamber.

На фиг. 1 представлено устройство-прототип; на фиг. 2 предлагаемое устройство; на фиг. 3 устройство с нагревателем, снабженным щелевым соплом; на фиг. 4 устройство с камерой охлаждения; на фиг. 5 устройство с источником охлаждающей среды в виде вентилятора и холодильника; на фиг. 6 - устройство с регулировочным шибером; на фиг. 7 устройство с несколькими щелевыми соплами в напорной камере и заправочными шиберами, вид на напорную камеру по А на фиг. 6; на фиг. 8 устройство с камерой термической выдержки; на фиг. 9 устройство с камерой восстановительной выдержки; на фиг. 10 - устройство с узлом охлаждения; на фиг. 11 устройство с камерой восстановительной выдержки, установленной в рабочем пространстве нагревателя; на фиг. 12 устройство со средством разделения воздуха; на фиг. 13 - устройство с герметичным соединением нагревателя с камерой охлаждения; на фиг. 14 второй вариант исполнения устройства, с трубчатым муфелем. In FIG. 1 presents a prototype device; in FIG. 2 proposed device; in FIG. 3 device with a heater equipped with a slotted nozzle; in FIG. 4 device with a cooling chamber; in FIG. 5 device with a source of cooling medium in the form of a fan and a refrigerator; in FIG. 6 - device with an adjusting gate; in FIG. 7 a device with several slot nozzles in the pressure chamber and refueling gates, view of the pressure chamber according to A in FIG. 6; in FIG. 8 device with a thermal exposure camera; in FIG. 9 device with camera recovery exposure; in FIG. 10 - device with a cooling unit; in FIG. 11 device with a recovery camera installed in the working space of the heater; in FIG. 12 device with air separation means; in FIG. 13 - a device with a tight connection of the heater with the cooling chamber; in FIG. 14 is a second embodiment of the device, with a tubular muffle.

Устройство для термической обработки проволоки содержит нагреватель 1, установленную за ним по ходу технологического процесса напорную камеру 2 с соплом 3, источник охлаждающей среды 4 и сматывающий механизм 5, при этом сопло выполнено в виде продольной щели напорной камеры, расположенной вдоль оси 6 технологического процесса (фиг. 2). Предпочтительная форма исполнения нагревателя в виде камеры горения с продольным щелевым соплом 7 и подводом 8 газовоздушной смеси, в которой это сопло размещено также вдоль оси технологического процесса (фиг. 3). The device for heat treatment of the wire contains a heater 1, a pressure chamber 2 installed behind it during the technological process, 2 with a nozzle 3, a coolant source 4 and a winding mechanism 5, while the nozzle is made in the form of a longitudinal slit of the pressure chamber located along the axis 6 of the technological process ( Fig. 2). A preferred embodiment of the heater in the form of a combustion chamber with a longitudinal slotted nozzle 7 and an inlet 8 of a gas-air mixture in which this nozzle is also placed along the axis of the technological process (Fig. 3).

Для интенсификации процесса устройство снабжается камерой охлаждения 9, а напорная камера с ее соплом устанавливаются в этой камере (фиг. 4). Наиболее эффективным вариантом исполнения источника охлаждающей среды являются вентилятор 10 с холодильником 11, установленные в камере охлаждения, при этом выходной патрубок 12 вентилятора соединен с напорной камерой, холодильник с одной стороны соединен с входным патрубком 13 вентилятора, а с другой стороны со щелевым соплом напорной камеры. В то же время камера охлаждения по оси технологического процесса имеет входное 14 и выходное 15 окна (фиг. 5). Для осуществления управления интенсивным охлаждением проволоки путем изменения расхода газа на продувку щелевое сопло напорной камеры снабжено подвижным вдоль него регулировочным шибером 16 (фиг. 6). Например, в виде стержня, который может быть установлен (фиг. 7) между выходом из щелевого сопла и осью технологического процесса или на входе в щелевое сопло. To intensify the process, the device is equipped with a cooling chamber 9, and a pressure chamber with its nozzle are installed in this chamber (Fig. 4). The most effective embodiment of the source of cooling medium is a fan 10 with a refrigerator 11 installed in the cooling chamber, while the outlet pipe 12 of the fan is connected to the pressure chamber, the refrigerator is connected on one side to the inlet 13 of the fan, and on the other hand to the slotted nozzle of the pressure chamber . At the same time, the cooling chamber along the axis of the technological process has an input 14 and output 15 windows (Fig. 5). To control intensive cooling of the wire by changing the gas flow to purge, the slotted nozzle of the pressure chamber is equipped with a movable adjusting slide 16 along it (Fig. 6). For example, in the form of a rod that can be installed (Fig. 7) between the exit from the slot nozzle and the axis of the process or at the entrance to the slot nozzle.

С целью повышения производительности устройства его выполняют с несколькими щелевыми соплами в напорной камере (фиг. 7), каждое из которых снабжено общим или индивидуальным регулировочным шибером, а также подвижным вдоль каждого сопла индивидуальным заправочным шибером 17. Этот шибер может быть выполнен, например, в форме трубы или уголка. In order to increase the productivity of the device, it is performed with several slot nozzles in the pressure chamber (Fig. 7), each of which is equipped with a common or individual adjustment gate, as well as an individual filling gate 17 movable along each nozzle. This gate can be made, for example, in the shape of a pipe or corner.

Возможна замена регулировочного и заправочного шиберов одним технологическим шибером 18, подвижным вдоль щелевого сопла, в виде трубы, продольная ось которой совпадает с осью технологического процесса. It is possible to replace the adjusting and refueling gates with one technological gate 18, movable along the slotted nozzle, in the form of a pipe, the longitudinal axis of which coincides with the axis of the process.

Устройство может быть выполнено с камерой 19 термической выдержки (фиг. 8), установленной по оси технологического процесса и герметично соединенной с выходным окном камеры охлаждения. The device can be made with a camera 19 thermal exposure (Fig. 8), installed along the axis of the process and hermetically connected to the output window of the cooling chamber.

Оно может быть также снабжено камерой 20 восстановительной выдержки с подводом 21 восстановительного газа, при этом выход этой камеры примыкает к входному окну камеры охлаждения, которая, в свою очередь, должна иметь подвод газа 22 (фиг. 9). It can also be equipped with a recovery chamber 20 with a supply of reducing gas 21, while the output of this chamber is adjacent to the input window of the cooling chamber, which, in turn, must have a gas supply 22 (Fig. 9).

На выходе камеры термической выдержки установлен узел 23 водяного охлаждения (фиг. 10). Возможна установка части камеры восстановительной выдержки в рабочем пространстве 24 нагревателя (фиг. 11). Средство разделения воздуха 25, например кислородный блок, своим азотным патрубком 26 соединено с полостью камеры охлаждения через ее подвод газа, а кислородным патрубком 27 с горелками 28 нагревателя (фиг. 12). At the exit of the thermal exposure chamber, a water cooling unit 23 is installed (Fig. 10). It is possible to install part of the camera restorative exposure in the working space 24 of the heater (Fig. 11). The air separation means 25, for example the oxygen block, is connected with its nitrogen pipe 26 to the cooling chamber cavity through its gas supply, and with the oxygen pipe 27 to the burners 28 of the heater (Fig. 12).

Для термообработки проволоки из легированных сталей с трудноудаляемой окалиной на сокращенных производственных площадях рабочее пространство нагревателя герметично соединяют с камерой охлаждения и снабжают подводом 29 восстановительного или защитного газа (фиг. 13). На входе в камеру восстановительной выдержки или в рабочее пространство нагревателя целесообразна установка газовых затворов. For heat treatment of alloy steel wire with hard-to-remove scale at reduced production areas, the heater's working space is hermetically connected to the cooling chamber and provided with a supply 29 of reducing or protective gas (Fig. 13). At the entrance to the recovery chamber or into the working space of the heater, it is advisable to install gas shutters.

Второй вариант устройства для термической обработки проволоки (фиг. 14) также содержит нагреватель, напорную камеру с соплом, источник охлаждающей среды и сматывающий механизм, но он дополнительно содержит камеру термической выдержки и трубчатый муфель 30, размещенный в рабочем пространстве нагревателя, при этом выход 31 муфеля соединен с соплом напорной камеры, а выход 32 напорной камеры с камерой термической выдержки. The second variant of the device for heat treatment of wire (Fig. 14) also contains a heater, a pressure chamber with a nozzle, a cooling medium source and a winding mechanism, but it additionally contains a thermal exposure chamber and a tubular muffle 30 located in the working space of the heater, while the outlet 31 the muffle is connected to the nozzle of the pressure chamber, and the output 32 of the pressure chamber with a thermal exposure chamber.

Предлагаемый способ термической обработки проволоки и устройство для его осуществления предназначено преимущественно для обработки проволоки диаметром 0,8-6,5 мм. The proposed method of heat treatment of wire and a device for its implementation is intended primarily for processing wire with a diameter of 0.8-6.5 mm

Проволочную заготовку разматывают и нагревают нитью до температуры 780-920^oC, пропуская ее через нагреватель 1 со скоростью 50-1000 мм/с. Нагретую таким образом проволоку выдерживают в нагревателе или за его пределами в течение времени, необходимого для завершения процесса аустенитизации металла. Затем проволоку интенсивно охлаждают до температуры выше Mн, а предпочтительно до 500-620^oC со скоростью 30-1000^oC/c продувкой высокоскоростным потоком воздуха или другого газа. Продувку производят следующим образом. Проволочную заготовку перемещают над или под продольным щелевым соплом 3. В это же время на поверхность проволоки подают через щелевое сопло воздух или газ с определенной скоростью потока, создаваемой источником охлаждающей среды 4, в качестве которого может применяться, например, вентилятор 10. При этом давление газа в напорной камере 2, соответствующее необходимой скорости газового потока на выходе из щелевого сопла напорной камеры устанавливают изменением числа оборотов двигателя вентилятора. В этом случае, требуемый уровень механических свойств проволоки обеспечивают расходом газа на интенсивное охлаждение, который устанавливают регулировочным шибером 16, исходя из следующего известного соотношения:

где v_п скорость перемещения проволоки вдоль щелевого сопла, м/с;
v_г скорость газового потока, м/с;
v_охл скорость охлаждения, ^oC/с;
b ширина щелевого сопла, м;
t $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{o}}{\text{н}}$ температура нагрева проволоки, ^oC;
t $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{o}}{\text{к}}$ конечная температура охлаждения проволоки, ^oC.The wire preform is unwound and heated with a thread to a temperature of 780-920 ^o C, passing it through the heater 1 at a speed of 50-1000 mm / s. The wire thus heated is held in the heater or outside it for the time necessary to complete the process of austenitizing the metal. Then the wire is intensively cooled to a temperature above Mn, and preferably to 500-620 ^o C at a speed of 30-1000 ^o C / c by blowing a high-speed stream of air or other gas. Purge as follows. The wire preform is moved above or below the longitudinal slotted nozzle 3. At the same time, air or gas is supplied to the surface of the wire through the slotted nozzle at a certain flow rate created by the cooling medium source 4, for example, fan 10, which can be used. gas in the pressure chamber 2, corresponding to the required gas flow rate at the outlet of the slotted nozzle of the pressure chamber is set by changing the number of revolutions of the fan motor. In this case, the required level of the mechanical properties of the wire is provided by the gas flow rate for intensive cooling, which is set by the adjustment gate 16, based on the following known ratio:

where v _{p the} speed of movement of the wire along the slotted nozzle, m / s;
v _g gas flow rate, m / s;
_OHL cooling rate v, ^o C / s;
b slot nozzle width, m;
t $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{o}}{\text{n}}$ wire heating temperature, ^o C;
t $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{o}}{\text{to}}$ final temperature of wire cooling, ^o C.

При этом скорость охлаждения v_охл устанавливают для каждого диаметра проволоки и марки стали исходя из того, что время охлаждения от t $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{o}}{\text{н}}$ до t $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{o}}{\text{к}}$ должно быть равным
τ = (0,8 - 4,5)•d•v_г•10^-2,c
где
d диаметр проволоки, мм;
v_г скорость газового потока, м/с.In this case, the cooling rate v _{ochl is} set for each wire diameter and steel grade based on the fact that the cooling time from t $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{o}}{\text{n}}$ to t $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{o}}{\text{to}}$ should be equal
τ = (0.8 - 4.5) • d • v _g • 10 ^-2 , s
Where
d wire diameter, mm;
v _g gas flow rate, m / s.

Это соотношение предназначено в основном для определения времени интенсивного охлаждения проволоки диаметром 0,8-6,5 мм. Коэффициент 0,8-4,5 в этом выражении определяется в зависимости от диаметра проволоки, скорости газового потока и учитывает совместное их влияние на скорость интенсивного охлаждения проволоки. This ratio is intended mainly for determining the time of intensive cooling of a wire with a diameter of 0.8-6.5 mm. The coefficient of 0.8-4.5 in this expression is determined depending on the diameter of the wire, the gas flow rate and takes into account their combined effect on the rate of intensive cooling of the wire.

После интенсивного охлаждения, при 500-620^oC производят выдержку проволоки в зависимости от ее диаметра в течение 1,5-7,0 с. За это время происходит окончательное формирование требуемой структуры металла и механических свойств, после чего проволоку можно окончательно охлаждать до цеховой температуры любым способом и сматывать ее в мотки.After intensive cooling, at 500-620 ^o C produce exposure of the wire depending on its diameter for 1.5-7.0 s. During this time, the final formation of the required metal structure and mechanical properties takes place, after which the wire can be finally cooled to the workshop temperature in any way and wound into coils.

Нагрев проволоки до 780-920^oC можно вести средствами интенсифицированного конвективного теплообмена. В этом случае нагрев ведут следующим образом. Проволочную заготовку перемещают над или под продольным щелевым соплом 7, из которого на поверхность проволоки подают высокоскоростной поток газа, нагретого до 900-1800^oC. Высокоскоростной поток горячего газа можно, например, получать путем сжигания газовоздушной смеси, подаваемой через подвод 8, в камере горения нагревателя. Образовавшиеся в результате этого продукты сгорания разогреваются до 1600-1800^oC и создают в камере горения давление 500-10000 Па, при котором скорость потока продуктов сгорания на выходе и щелевого сопла достигает 100-300 м/с. Существенное повышение эффективности работы нагревателей, применяющих природный газ, достигается подогревом воздушного дутья до 100-550^oC и обогащением его кислородом до уровня 22-50%
Применение реализующего способ устройства сопровождается шумовым эффектом. В связи с этим, более предпочтительным является реализация способа с устройством, предусматривающим размещение напорный камеры 2 и ее щелевого сопла 3 в камере охлаждения 9, выполненный со стенками из звукоизоляционного материала, что значительно снижает уровень шума.The heating of the wire to 780-920 ^o C can be carried out by means of intensified convective heat transfer. In this case, heating is carried out as follows. The wire billet is moved above or below the longitudinal slotted nozzle 7, from which a high-speed stream of gas heated to 900-1800 ^° C is fed onto the surface of the wire. A high-speed stream of hot gas can, for example, be obtained by burning a gas-air mixture supplied through inlet 8 in a chamber burning heater. The resulting combustion products are heated to 1600-1800 ^o C and create in the combustion chamber a pressure of 500-10000 Pa, at which the flow rate of the combustion products at the outlet and slot nozzle reaches 100-300 m / s. A significant increase in the efficiency of heaters using natural gas is achieved by heating the air blast to 100-550 ^o C and enriching it with oxygen to the level of 22-50%
The use of a device implementing the method is accompanied by a noise effect. In this regard, it is more preferable to implement the method with a device providing for the placement of the pressure chamber 2 and its slotted nozzle 3 in the cooling chamber 9, made with walls of soundproofing material, which significantly reduces the noise level.

Еще больший шумопоглощающий эффект достигается в случае применения устройства, в котором газовый поток замыкается в камере охлаждения 9 через холодильник 11, соединенный с одной стороны с входным патрубком 13 вентилятора, а с другой стороны со щелевым соплом 3. При это звукоизолированные стенки камеры 9 гасят не только шум высокоскоростного потока, но также и шум вентилятора. В самой камере 9 происходит цикл теплообмена между газом и проволокой, проходящей через входное 14 и выходное 15 окна камеры охлаждения 9. An even greater sound-absorbing effect is achieved in the case of a device in which the gas flow is closed in the cooling chamber 9 through a refrigerator 11 connected to the inlet 13 of the fan on one side and to the slotted nozzle 3 on the other hand. In this case, the soundproof walls of the chamber 9 are not suppressed only high-speed flow noise, but also fan noise. In the chamber 9 itself, a heat exchange cycle takes place between the gas and the wire passing through the inlet 14 and outlet 15 of the window of the cooling chamber 9.

Управление процессом интенсивного охлаждения с помощью регулировочного шибера 16 ведут следующим образом. Перемещая стержень регулировочного шибера вдоль щелевого сопла напорной камеры изменяют площадь сечения открытой его части таким образом, чтобы при определенной скорости газового потока установить такой расход газа, который при заданных условиях охлаждения - скорости охлаждения, скорости движения проволоки, температурного интервала охлаждения и др. обеспечивал бы получение необходимой структуры металла и механических свойств проволоки. The intensive cooling process control using the adjustment gate 16 is as follows. Moving the rod of the adjustment gate along the slotted nozzle of the pressure chamber, the cross-sectional area of its open part is changed so that, at a certain gas flow rate, a gas flow rate is established that, under given cooling conditions — cooling rate, wire speed, cooling temperature interval, etc., would provide obtaining the necessary metal structure and mechanical properties of the wire.

Повышение производительности устройства для термической обработки проволоки достигается в результате одновременной обработки нескольких проволочных нитей, при этом определенные технологические сложности, возникающие при подготовке агрегата к работе, устраняются заправочным шибером 17. При этом могут быть следующие варианты установки заправочного шибера: между осью технологического процесса и регулировочным шибером; между выходом щелевого сопла и регулировочным шибером в напорной камере на входе в щелевое сопло и в случае расположения регулировочного шибера на входе в щелевое сопло между осью технологического процесса и выходом щелевого сопла. Заправку устройства в период подготовки его к работе и в установившемся режиме работы в случае обрыва некоторых проволочных нитей, с помощью заправочного шибера 17 ведут без снижения производительности агрегата следующим образом. Вначале, исходя из заданных условий охлаждения, во всех щелевых соплах 3 соответствующими регулировочными шиберами 16 устанавливают требуемую длину их открытой части, обеспечивающую расход газа на интенсивное охлаждение, после чего включают вентилятор 13 и начинают поочередную заправку устройства проволочными нитями. Для этого заправочный шибер 17, например, первого щелевого сопла 3, установленный между регулировочным шибером 16 и осью технологического процесса 6 (фиг. 7), перемещают в продольном направлении до тех пор, пока он полностью не перекроет открытую часть щелевого сопла 3 и таким образом не отсечет газовый поток. После этого конец первой проволочной нити пропускают через нагреватель 1, камеру охлаждения 9 над или под закрытым щелевым соплом 3 и закрепляют его в сматывающем механизме 5. После того как скорость проволоки достигнет заданной величины, заправочный шибер 17 первого щелевого сопла 3 перемещают в противоположном направлении, открывая щелевое сопло, при этом начинается интенсивное охлаждение проволоки по заданному режиму. В указанной последовательности производят заправку остальных проволочных нитей, не нарушая процесс охлаждения ранее заправленных нитей. Improving the performance of the device for heat treatment of wire is achieved as a result of simultaneous processing of several wire threads, while certain technological difficulties that arise when preparing the unit for operation are eliminated by the filling gate 17. There may be the following options for installing the filling gate: between the axis of the process and the adjustment gate; between the exit of the slot nozzle and the adjustment gate in the pressure chamber at the entrance to the slot nozzle and in the case of the location of the adjustment gate at the entrance to the slot nozzle between the axis of the process and the exit of the slot nozzle. Refueling the device during preparation for operation and in the steady state mode of operation in case of breakage of some wire strands, using the refueling gate 17, is carried out without reducing the performance of the unit as follows. Initially, based on the specified cooling conditions, in all slotted nozzles 3, the required length of their open part, which ensures gas flow for intensive cooling, is set by the corresponding adjusting slides 16, after which the fan 13 is turned on and the device is started to alternately refuel with wire threads. For this, the filling gate 17, for example, of the first slotted nozzle 3, mounted between the adjustment gate 16 and the axis of the technological process 6 (Fig. 7), is moved in the longitudinal direction until it completely blocks the open part of the slotted nozzle 3 and thus will not cut off the gas stream. After that, the end of the first wire thread is passed through the heater 1, the cooling chamber 9 above or below the closed slotted nozzle 3 and fixed in the winding mechanism 5. After the wire speed reaches a predetermined value, the filling gate 17 of the first slotted nozzle 3 is moved in the opposite direction, opening the slotted nozzle, this begins intensive cooling of the wire in a given mode. In the indicated sequence, the remaining wire threads are refueled without disrupting the cooling process of previously threaded threads.

Предлагаемое многощелевое устройство может быть снабжено технологическим шибером 18, который выполняет одновременно функцию регулировочного 16 и заправочного 17 шиберов. Это значительно упрощает конструкцию устройства и его эксплуатацию. В частном случае в качестве технологического шибера можно применять подвижную в продольном направлении трубу, при этом ось технологического процесса должна проходить через ее полость. Такая конструкция устройства значительно упрощает заправку устройства с закрытой камерой охлаждения 9. В этом случае технологический стержень выполняет дополнительную функцию направляющего элемента. При этом заправка устройства производится следующим образом. Перед заправкой передний конец полого технологического шибера устанавливают вплотную к входному окну 15 камеры охлаждения 9, после чего передний конец проволочной нити пропускают через нагреватель 1 и полость технологического шибера, расположенного в камере охлаждения 9. После выхода переднего конца проволоки из камеры охлаждения 9 его закрепляют в сматывающем механизме 5 и после достижения требуемой скорости перемещения проволоки технологический шибер перемещают в продольном направлении, открывая на необходимую величину щелевое сопло 3, и фиксируют в этом рабочем положении. Аналогичным образом производят заправку проволочных нитей и управление интенсивным охлаждением с помощью технологического шибера остальных проволочных нитей при заданной производительности устройства. The proposed multi-slit device can be equipped with a technological gate 18, which simultaneously performs the function of adjusting 16 and refueling 17 gates. This greatly simplifies the design of the device and its operation. In a particular case, a pipe moving in the longitudinal direction can be used as a process gate, while the axis of the process must pass through its cavity. This design of the device greatly simplifies the filling of the device with a closed cooling chamber 9. In this case, the process rod performs the additional function of a guide element. In this case, the refueling device is as follows. Before refueling, the front end of the hollow process gate is installed close to the input window 15 of the cooling chamber 9, after which the front end of the wire thread is passed through the heater 1 and the cavity of the process gate located in the cooling chamber 9. After the front end of the wire exits the cooling chamber 9, it is fixed in winding mechanism 5 and after reaching the required wire speed, the technological gate is moved in the longitudinal direction, opening the slotted nozzles to the required size 3, and fixed in this working position. Similarly, wire threads are refilled and intensive cooling is controlled using the technological gate of the remaining wire threads for a given device performance.

В случае необходимости регулирования структуры металла и механических свойств проволоки, как это предусмотрено способом термической обработки с термической выдержкой после интенсивного охлаждения задний конец полого технологического шибера, выходящий наружу из камеры охлаждения, может также выполнить функцию камеры термической выдержки 19, предусмотренной в устройство. If it is necessary to regulate the metal structure and mechanical properties of the wire, as provided for by the heat treatment method with heat exposure after intensive cooling, the rear end of the hollow process gate that exits out of the cooling chamber can also perform the function of the thermal exposure chamber 19 provided in the device.

Для реализации способа с выдержкой после нагрева в восстановительной атмосфере, с целью значительного повышения экологической чистоты производства, применяют устройство, снабженное камерой восстановительной выдержки. При этом подготовку его к работе и нагрев проволочной заготовки ведут ранее описанным путем. После чего проволоку, нагретую до 780-970^oC с окисленной поверхностью направляют в камеру восстановительной выдержки 20, рабочее пространство которой разогрето до 780-970^oC и заполнено через подвод 21 восстановительным газом. Здесь проволоку перемещают с заданной скоростью и выдерживают, при определенной длине камеры восстановительной выдержки, в течение 2-30 с до полного восстановления окислов на ее поверхности, а затем направляют через входное окно 14 в камеру охлаждения 9, где ведут интенсивное охлаждение продувкой защитным или восстановительным газом. По выходе из камеры охлаждения проволоку с температурой 500-620^oC направляют в камеру термической выдержки 12, заполненную защитным или восстановительным газом, где сначала производят выдержку при 500-620^oC в течение 1,5-7,0 с, а затем ведут окончательное охлаждение до 20-100^oC.To implement the method with exposure after heating in a reducing atmosphere, in order to significantly increase the environmental cleanliness of production, a device equipped with a recovery aging camera is used. At the same time, its preparation for work and heating of the wire billet are carried out as previously described. After that, a wire heated to 780-970 ^o C with an oxidized surface is sent to the recovery chamber 20, the working space of which is heated to 780-970 ^o C and filled through the inlet 21 with reducing gas. Here, the wire is moved at a given speed and held, for a certain length of the recovery holding chamber, for 2-30 seconds until the oxides are completely reduced on its surface, and then sent through the inlet window 14 to the cooling chamber 9, where intensive cooling is carried out by blowing with a protective or reducing gas. Upon exiting the cooling chamber, a wire with a temperature of 500-620 ^o C is sent to a thermal holding chamber 12 filled with a protective or reducing gas, where it is first held at 500-620 ^o C for 1.5-7.0 s, and then lead final cooling to 20-100 ^o C.

Способ и устройство с термической выдержкой обеспечивают получение требуемой структуры и механических свойств проволоки, а также чистоту поверхности, не требующую кислотного травления перед волочением. Однако окончательное охлаждение проволоки от 500-620^oC до 200-100^oC в защитной или восстановительной атмосфере, с целью сохранения высокой чистоты поверхности проволоки после интенсивного охлаждения в защитно-восстановительных газах, значительно увеличивает габариты устройства и капитальные затраты на его установку. С целью сокращения продольного габарита устройства и соответствующих затрат на установку этого оборудования при реконструкции устаревших агрегатов целесообразно применять устройство, характеризующееся тем, что между камерой термической выдержки 19 и сматывающим механизмом 5 установлен узел охлаждения 23, например, водяного. В этом случае предоставляется возможность практически мгновенного окончательного охлаждения проволоки, после завершения структурных превращений, до температуры окружающей среды без какого-либо ущерба для механических свойств и чистоты поверхности проволоки, и за счет этого сокращения продольного габарита устройства.The method and device with thermal exposure provide the desired structure and mechanical properties of the wire, as well as a surface finish that does not require acid etching before drawing. However, the final cooling of the wire from 500-620 ^o C to 200-100 ^o C in a protective or reducing atmosphere, in order to maintain high purity of the wire surface after intensive cooling in protective and reducing gases, significantly increases the dimensions of the device and the capital cost of installing it. In order to reduce the longitudinal dimension of the device and the associated costs of installing this equipment during the reconstruction of obsolete units, it is advisable to use a device characterized in that a cooling unit 23, for example, water, is installed between the thermal holding chamber 19 and the winding mechanism 5. In this case, it is possible to almost immediately finish cooling the wire, after completion of structural transformations, to ambient temperature without any damage to the mechanical properties and cleanliness of the wire surface, and due to this reduction in the longitudinal dimension of the device.

Для экономии рабочей площади за счет сокращения длины технологической линии целесообразна реализация способа и устройства, в которых камеру восстановительной выдержки устанавливают в рабочем пространстве 24 нагревателя 1. В этом случае нагреватель выполняют в виде пламенной печи, а в качестве камеры восстановительной выдержки применяют ряд жаропрочных труб, которые укладывают на под печи. To save the working area by reducing the length of the production line, it is advisable to implement a method and device in which the recovery exposure chamber is installed in the working space 24 of the heater 1. In this case, the heater is made in the form of a flame furnace, and a number of heat-resistant pipes are used as the recovery aging chamber, which are laid on under the stove.

В качестве источника защитного газа, для реализации этого способа, можно применять, например, воздухоразделительный агрегат типа "КА-0,2" НПО "Кислородмаш" (г. Одесса), обеспечивающий производство особо чистого азота с содержанием кислорода не более 0,005% Для утилизации полученного в результате разделения воздуха кислорода с содержанием азота 0,5-1,0% целесообразно применять устройство, содержащее средство разделения воздуха 25, азотный патрубок 26 которого соединен с полостью камеры охлаждения 9, а кислородный патрубок 27 с горелочными устройствами 28 нагревателя 1, например пламенной печи. Такая компановка основных узлов устройства позволяет реализовать энергосберегающий способ термической обработки и, тем самым, повысить экономическую и экологическую эффективность производства за счет сокращения расхода природного газа. As a source of shielding gas, for the implementation of this method, it is possible to use, for example, an air separation unit of the KA-0.2 type, NPO Kislorodmash (Odessa), which ensures the production of very pure nitrogen with an oxygen content of not more than 0.005% Obtained as a result of the separation of oxygen air with a nitrogen content of 0.5-1.0%, it is advisable to use a device containing air separation means 25, the nitrogen pipe 26 of which is connected to the cavity of the cooling chamber 9, and the oxygen pipe 27 with burner devices 28 mi heater 1, for example a combustion furnace. This arrangement of the main components of the device allows you to implement an energy-saving method of heat treatment and, thereby, increase the economic and environmental efficiency of production by reducing the consumption of natural gas.

В тех случаях, когда термообработке должна подвергаться проволока из легированных сталей с трудноудаляемой окалиной, целесообразно использовать способ согласно которому нагрев до 780-970^oC и выдержку при этой температуре ведут в единой камере, заполненной восстановительной атмосферой. После этого интенсивное охлаждение ведут восстановительным газом, что существенно снижает расход электроэнергии на эту операцию. При этом часть восстановительного газа после интенсивного охлаждения направляют в печь, где его используют для нагрева проволоки и выдержки ее при температуре нагрева. Этот способ реализуется устройством, согласно которому рабочее пространство 24 нагревателя соединено непосредственно с входным окном 14 камеры охлаждения 9, при этом рабочее пространство камеры охлаждения снабжено подводом газа 22. Подготовку к работе этого устройства ведут следующим образом. Вначале рабочее пространство нагревателя и камеру охлаждения продувают защитным газом, например азотом, и вытесняют из них таким образом воздух. Затем это пространство нагревателя и камеру охлаждения заполняют восстановительным газом, например водородом, до тех пор, пока его концентрация не достигнет 20-40% и смесь газов не приобретет восстановительные свойства. После этого начинают заправку устройства и обработку проволоки ранее описанными способами.In those cases where the wire should be subjected to heat treatment from alloy steels with difficult to remove scale, it is advisable to use a method according to which heating to 780-970 ^o C and holding at this temperature are carried out in a single chamber filled with a reducing atmosphere. After that, intensive cooling is carried out by reducing gas, which significantly reduces the energy consumption for this operation. In this case, part of the reducing gas after intensive cooling is sent to the furnace, where it is used to heat the wire and hold it at the heating temperature. This method is implemented by the device, according to which the working space 24 of the heater is connected directly to the input window 14 of the cooling chamber 9, while the working space of the cooling chamber is provided with a gas supply 22. Preparation for operation of this device is carried out as follows. First, the working space of the heater and the cooling chamber are purged with shielding gas, for example nitrogen, and air is thus forced out of them. Then this space of the heater and the cooling chamber are filled with a reducing gas, for example hydrogen, until its concentration reaches 20-40% and the mixture of gases acquires reducing properties. After that, the device starts refueling and wire processing by the previously described methods.

Таким образом, реализация предлагаемых способов и устройств, исключая необходимость очистки поверхности проволоки от окалины травлением и необходимость применения расплава селитры и свинца, позволяет повысить экологическую чистоту и экономичность производства при сохранении требуемой структуры металла и механических свойств проволоки. Thus, the implementation of the proposed methods and devices, eliminating the need to clean the surface of the wire from scale by etching and the need to use molten saltpeter and lead, improves the environmental cleanliness and economy of production while maintaining the required metal structure and mechanical properties of the wire.

Примеры конкретной реализации. Examples of specific implementation.

Предлагаемые способы термической обработки проволоки устройства для их осуществления реализованы в опытных, опытно-промышленных и промышленных условиях после их отработки в широких масштабах на лабораторных установках. The proposed methods of heat treatment of the wire of the device for their implementation are implemented in experimental, pilot and industrial conditions after they are worked out on a large scale in laboratory facilities.

Пример 1. Реализация способа и устройств на 24-ниточном опытно-промышленном агрегате Харцызского сталепроволочно-канатного завода. Example 1. The implementation of the method and devices at the 24-thread experimental industrial unit of the Khartsyzsk steel-wire-rope plant.

На этом агрегате, состоящем из двух 12-ниточных блоков, каждый из которых имел в качестве средства подачи газа вентилятор типа В-Ц6-28-10, термически упрочняли проволоку диаметром 2,5 мм с содержанием углерода 0,68% и марганца 0,65%
Проволоку перемещали со скоростью v_п=0,4 м/с и нагревали до t_п=890^oC. Интенсивное охлаждение вели со скоростью v_охл=103^oC/с до t_к=520^oC продувкой воздухом при скорости вазового потока v_г=100 м/с. При коэффициенте K=1,44 время интенсивного охлаждения было равно
τ = 1,44•2,5•100•10^-2 = 3,6 с,
а суммарный расход воздуха на охлаждение 12 ниток в одном блоке при ширине щелевого сопла b=2,8 мм составлял

Этот расход воздуха достигался при открытии щелевого сопла, перемещением регулировочного шибера на длину l= v_n•τ0,4•3,6=1,44 м. При этом получили механические свойства проволоки, которые в сравнении с прототипом представлены в табл. 1.This unit, consisting of two 12-thread blocks, each of which had a B-Ts6-28-10 fan as a means of gas supply, thermally hardened a wire with a diameter of 2.5 mm with a carbon content of 0.68% and manganese 0, 65%
The wire is moved with the velocity v _p = 0,4 m / s and heated to t _n = 890 ^o C. Intensive cooling conducted at a speed v _OHL = 103 ^o C / s to t _k = 520 ^o C by blowing air at a flow rate v VAZOV _g = 100 m / s. With the coefficient K = 1.44, the time of intensive cooling was equal to
τ = 1.44 • 2.5 • 100 • 10 ^-2 = 3.6 s,
and the total airflow for cooling 12 threads in one block with a slot nozzle width b = 2.8 mm was

This air flow rate was achieved when opening the slotted nozzle by moving the adjustment gate to the length l = v _n • τ0.4 • 3.6 = 1.44 m. In this case, the mechanical properties of the wire were obtained, which are presented in table 1 in comparison with the prototype. 1.

Как видно из этой таблицы, предлагаемый способ термообработки дает, по сравнению с прототипом, более высокую прочность проволокли и одновременно повышает пластические ее свойства, что весьма благоприятно влияет на процесс дальнейшей ее переработки волочением. As can be seen from this table, the proposed method of heat treatment gives, in comparison with the prototype, higher wire strength and at the same time increases its plastic properties, which very favorably affects the process of its further processing by drawing.

Пример 2. Example 2

На 24-ниточном агрегате Харцызского канатного завода при реализации способа в отличие от высокотемпературного нагрева по традиционной технологии, нагрев проволоки диаметром 2,5 мм вели до 790^oC, при этом с целью сохранения производительности печи и агрегата температуру печного пространства нагревателя снизили с 1050^oC до 1000^oC. Время нагрева в этом случае как и при высокотемпературном нагреве составляло 32 с при скорости перемещения проволоки v_п=0,4 м/с. Интенсивное охлаждение вели примерно с такой же скоростью, как и в предыдущем случае (v_охл105^oC/с), до 510^oC продувкой воздухом при скорости газового потока v_г=95 м/с. При этих условиях время интенсивного охлаждения составляло 2,8 с, а суммарный расход воздуха на охлаждение в одном блоке достигал 12914 м³/час при открытой длине щелевого сопла 1,12 м. Сравнение механических свойств проволоки и основных технологических параметров работы устройства при высокотемпературном режиме патентирования согласно примеру 1 и при низкотемпературном патентировании согласно примеру 2 приведено в табл. 2.In the 24-thread unit of the Khartsyzsk rope plant, when implementing the method, in contrast to high-temperature heating by traditional technology, the wire with a diameter of 2.5 mm was heated to 790 ^o C, while in order to maintain the productivity of the furnace and the unit, the temperature of the heater space was reduced from 1050 ^o c to 1000 ^o C. the heating time in this case as in the high temperature heating was 32 to move the wire at a speed v _n = 0.4 m / s. Intensive cooling was carried out at about the same speed as in the previous case (v _cool 105 ^o C / s), up to 510 ^o C by air blowing at a gas flow velocity v _g = 95 m / s. Under these conditions, the intensive cooling time was 2.8 s, and the total cooling air flow in one block reached 12914 m ³ / h with an open slot nozzle length of 1.12 m. Comparison of the mechanical properties of the wire and the main technological parameters of the device at high temperature patenting according to example 1 and for low-temperature patenting according to example 2 are given in table. 2.

Из сравнения результатов, представленных в табл. 1 и 2, видно, что понижение температуры начала интенсивного охлаждения с 890 до 790^oC, обеспечивая высокий уровень прочностных и пластических свойств проволоки, позволяет снизить расход природного газа примерно на 15% и за счет этого повысить экологическую чистоту и экономическую эффективность производства.From a comparison of the results presented in table. 1 and 2, it is seen that lowering the temperature of the onset of intensive cooling from 890 to 790 ^o C, providing a high level of strength and plastic properties of the wire, can reduce the consumption of natural gas by about 15% and thereby increase the environmental cleanliness and economic efficiency of production.

Пример 3. Реализация способа термической обработки проволоки на 24-ниточном агрегате Харцызского сталепроволочно-канатного завода с использованием нагревателя, снабженного двухпроводными плоскопламенными горелками с подводом кислорода для обогащения воздушного дутья и радиационными рекуператорами для его подогрева. Example 3. The implementation of the method of heat treatment of wire at a 24-thread unit of the Khartsyzsk steel-wire rope plant using a heater equipped with two-wire plane-flame burners with oxygen supply for enriching air blast and radiation recuperators for heating it.

Техническая характеристика нагревателя приведена в табл. 3. The technical characteristics of the heater are given in table. 3.

Расход природного газа и количество продуктов горения при реализации способа определены по результатам теплотехнических расчетов и показаны в табл. 4, из которой видно, что способ термической обработки позволяет экономить 10-30% природного газа и снизить количество вредных выбросов в атмосферу в 1,4-3,0 раза. Эти же расчеты показывают, что в случае подогрева воздушного дутья до 300-560^oC можно получить экономию природного газа в размере 15-25% и соответственно снизить количество вредных выбросов в атмосферу.The consumption of natural gas and the amount of combustion products during the implementation of the method are determined by the results of thermotechnical calculations and are shown in table. 4, which shows that the heat treatment method saves 10-30% of natural gas and reduces the amount of harmful emissions into the atmosphere by 1.4-3.0 times. The same calculations show that if the air blast is heated to 300-560 ^o C, natural gas savings of 15-25% can be obtained and, accordingly, the amount of harmful emissions into the atmosphere can be reduced.

Пример 4. Опытная проверка способа и устройства на лабораторной установке фирмы "ЭКОМЕТ Лтд". Example 4. Experimental verification of the method and device in a laboratory installation of the company "ECOMET Ltd."

Образцами служила проволочная заготовка диаметром 0,8-6,5 мм из стали 70. Образцы длиной 200 мм нагревали в электрической печи до температуры 900^oC. Общее время нагрева образцов с выдержкой при этой температуре составляло 4 мин. Нагретые таким образом образцы перемещали из печи в камеру охлаждения, где производили струйное интенсивное их охлаждение до 500-620^oC продувкой воздухом с различными скоростями газового потока. После этого проволоку перемещали в камеру термической выдержки, где при 550±15^oC выдерживали ее в течение 0,5-8,0 с, а затем быстро погружали ее в ванну с водой. Из охлажденных таким образом образцов готовили шлифы, оценку структуры металла производили по результатам их осмотра на металлографическом микроскопе типа "Неофот-2" при увеличении х 800. Результаты оценки структуры металла приведены в табл. 5, в которой представлены условные обозначения структур металла: M мартенсит; Б бейнит; Т тростит; С сорбит.The samples were a wire billet with a diameter of 0.8-6.5 mm from steel 70. The samples 200 mm long were heated in an electric furnace to a temperature of 900 ^o C. The total heating time of the samples with holding at this temperature was 4 minutes. The samples heated in this way were transferred from the furnace to the cooling chamber, where they were intensively jet cooled to 500-620 ^° C by air blowing at different gas flow rates. After that, the wire was transferred to a thermal holding chamber, where it was held at 550 ± 15 ^° C for 0.5-8.0 s, and then quickly immersed in a bath of water. Sections were prepared from the samples thus cooled; the metal structure was evaluated according to the results of their examination on a Neofot-2 type metallographic microscope at a magnification of x 800. The results of the metal structure assessment are given in Table. 5, which presents the conventions of metal structures: M martensite; B beinite; T is reed; With sorbitol.

Кроме этого, охлажденные таким образом образцы испытывали на прочность и пластичность. Результаты механических испытаний этих образцов приведены в табл. 6. In addition, samples thus cooled were tested for strength and ductility. The results of mechanical tests of these samples are given in table. 6.

Таким образом, как видно из табл. 5 и 6, проволоку диаметром 0,8-6,5 мм после интенсивного охлаждения продувкой газом и последующей выдержки в течение 1,5-7,0 с, можно окончательно охлаждать до цеховой температуры водой и, получая требуемую структуру и свойства, сократить длину технологической линии. Thus, as can be seen from the table. 5 and 6, the wire with a diameter of 0.8-6.5 mm after intensive cooling by gas purging and subsequent exposure for 1.5-7.0 s, can be finally cooled to the workshop temperature with water and, having the desired structure and properties, reduce the length technological line.

Пример 5. Промышленная проверка способа и устройства на 6-ниточном опытно-промышленном агрегате Магнитогорского калибровочного завода. Example 5. Industrial verification of the method and device at the 6-thread experimental industrial unit of the Magnitogorsk calibration plant.

В состав этого устройства входит нагреватель печь пламенного нагерва, камера восстановительной выдержки, камера охлаждения, напорная камера с холодильником и вентилятором, камера термической выдержки и узел водяного охлаждения. The structure of this device includes a heater, a flame flame furnace, a recovery chamber, a cooling chamber, a pressure chamber with a refrigerator and a fan, a thermal holding chamber and a water cooling unit.

Камера восстановительной выдержки выполнена в виде электрического термостата с расположенными в его рабочем пространстве муфелями. The camera for restoring exposure is made in the form of an electric thermostat with muffles located in its working space.

Вентилятор, установленный в камере охлаждения, развивал производительность 13000 м³/час. Статическое давление на выхлопе составило 7000 Па при 1500 об/мин, при этом мощность двигателя была равна 40 кВт. Камера охлаждения была оснащена полым технологическим шибером, наружная часть которого выполняла функцию камеры термической выдержки.A fan installed in the cooling chamber developed a capacity of 13,000 m ³ / h. The static pressure at the exhaust was 7,000 Pa at 1,500 rpm, while the engine power was 40 kW. The cooling chamber was equipped with a hollow technological gate, the outer part of which served as a thermal exposure chamber.

На этом агрегате обрабатывали проволоку диаметром 4,0 мм из стали 70. Проволоку перемещали со скоростью 0,3 м/с и нагревали до 925^oC в малоокислительной атмосфере. При таком нагреве проволока окислялась на глубину 3,0-5,0 мкм. Затем проволоку направляли в камеру восстановительной выдержки, рабочее пространство которой было разогрето до 910^oC и заполнено азотоводородной смесью с содержанием водорода 40% где производили выдержку в течение 15 с. Длительность этой выдержки обеспечивала полное восстановление окисленного слоя поверхности проволоки до чистого железа. Очищенная таким образом от окалины проволока направлялась в камеру охлаждения. Интенсивное охлаждение в этой камере вели со скоростью 85^oC/с до 500^oC продувкой азотным защитным газом при скорости газового потока 120 м/с. При этом суммарный расход защитного газа на охлаждение составлял 12650 м³/час. Этот расход газа достигался при открытии щелевого сопла, перемещением технологического шибера на длину 950 мм. После интенсивного охлаждения проволоку перемещали в камеру термической выдержки, полость которой была заполнена азотным защитным газом, где производили выдержку при 500^oC в течение 4 с. Обработанную таким образом проволоку охлаждали водой до цеховой температуры, после чего сматывали в моток и отбирали образцы для механических испытаний и контроля полноты восстановления окислов на поверхности проволоки после ее нагрева и охлаждения.A wire with a diameter of 4.0 mm from steel 70 was processed on this unit. The wire was moved at a speed of 0.3 m / s and heated to 925 ^° C in a low-oxidizing atmosphere. With this heating, the wire was oxidized to a depth of 3.0-5.0 microns. Then the wire was sent to a recovery holding chamber, the working space of which was heated to 910 ^o C and filled with a nitrogen-hydrogen mixture with a hydrogen content of 40% where exposure was carried out for 15 s. The duration of this exposure provided a complete reduction of the oxidized layer of the wire surface to pure iron. The wire thus cleared of scale was sent to the cooling chamber. Intensive cooling in this chamber was carried out at a speed of 85 ^o C / s to 500 ^o C by blowing with nitrogen protective gas at a gas flow rate of 120 m / s. In this case, the total consumption of shielding gas for cooling was 12,650 m ³ / h. This gas flow rate was achieved when opening the slotted nozzle by moving the process gate to a length of 950 mm. After intensive cooling, the wire was transferred to a thermal holding chamber, the cavity of which was filled with nitrogen protective gas, where it was held at 500 ^° C for 4 s. The wire thus treated was cooled with water to a workshop temperature, then it was wound into a coil and samples were taken for mechanical testing and to control the completeness of the reduction of oxides on the surface of the wire after heating and cooling.

Результаты этих испытаний показали, что способ термической обработки полностью обеспечивает получение требуемых для патентированной проволоки механических свойств и более высокую, по сравнению с кислотным травлением, чистоту ее поверхности. The results of these tests showed that the heat treatment method fully ensures the mechanical properties required for the patented wire and a higher surface finish compared to acid etching.

Пример 6. Example 6

На опытной установке фирмы "ЭКОМЕТ Лтд" использовали в качестве нагревателя устройство скоростного конвективного нагрева. В этом устройстве применена горелка типа ГВ60 с металлической воздухоохлаждаемой камерой горения, изготовленной из стали Х23Н18, выход из которой выполнен в виде продольного щелевого сопла. Охлаждающий воздух при работе устройства нагревался до 300-500^oC и использовался для сжигания газа в этой горелке. Максимальная скорость истечения продуктов горения из щелевого сопла достигала 100 м/с.At the experimental installation of the company "ECOMET Ltd", a high-speed convective heating device was used as a heater. In this device, a type GV60 burner with a metal air-cooled combustion chamber made of X23H18 steel, the outlet of which is made in the form of a longitudinal slotted nozzle, is used. The cooling air during operation of the device was heated to 300-500 ^o C and was used to burn gas in this burner. The maximum velocity of the discharge of combustion products from the slot nozzle reached 100 m / s.

На опытной установке последовательно за устройством скоростного конвективного нагрева была установлена камера интенсивного охлаждения, характеристика которой приведена в табл. 7. At the pilot plant, an intensive cooling chamber was installed sequentially behind the high-speed convective heating device, the characteristic of which is given in Table. 7.

Проволоку диаметром 2,5 мм обрабатывали следующим образом. При движении проволоки над щелевым соплом камеры горения со скоростью 0,3 м/с время скоростного ее нагрева до 900^oC продувкой потоком продуктов горения 1400-1480^oC и скоростью их истечения из щелевого сопла камеры горения 100 м/с, составляло 3,2 с вместо 25 с, требуемых при радиационном нагреве в пламенных печах с температурой печного пространства 1100^oC. Интенсивное охлаждение проволоки вели по такому же режиму, как и в примере 1. После интенсивного охлаждения проволоку выдерживали при 520^oC в течение 5 с, а затем интенсивно охлаждали водой до цеховой температуры. Полученные таким образом образцы подвергали механическим испытаниям и металлографическим исследованиями. Результаты этих испытаний показали, что способ и устройство обеспечивают получение таких же механических свойств, как и при традиционном патентировании, а в результате металлографических исследований было установлено, что предлагаемые способы уменьшают толщину окисленного слоя проволоки с 3,0-5,0 мкм до 0,4-0,3 мкм. Это приводит к сокращению расхода кислоты на травление такой поверхности и соответствующему повышению экологической чистоты процесса.A wire with a diameter of 2.5 mm was processed as follows. When the wire moved over the slotted nozzle of the combustion chamber at a speed of 0.3 m / s, the time of its rapid heating to 900 ^o C by blowing a stream of combustion products 1400-1480 ^o C and the speed of their expiration from the slotted nozzle of the combustion chamber 100 m / s was 3, 2 s instead of 25 s, required for radiation heating in flame furnaces with a furnace space temperature of 1100 ^o C. Intensive cooling of the wire was carried out in the same mode as in example 1. After intensive cooling, the wire was kept at 520 ^o C for 5 s, and then intensively cooled with water to the shop floor temperatures. The samples thus obtained were subjected to mechanical tests and metallographic studies. The results of these tests showed that the method and device provide the same mechanical properties as with traditional patenting, and as a result of metallographic studies, it was found that the proposed methods reduce the thickness of the oxidized wire layer from 3.0-5.0 μm to 0, 4-0.3 microns. This leads to a reduction in acid consumption for etching such a surface and a corresponding increase in the environmental cleanliness of the process.

Пример 7. Example 7

В отличие от примера 6, в данном случае применяли нагреватель, рабочее пространство которого выполнено в виде камеры, футерованной огнеупорным кирпичом, с каналами в подине, в которых располагались электрические спирали для ее обогрева. Эта камера герметично примыкала к выходному окну камеры охлаждения и была заполнена восстановительным газом. In contrast to Example 6, in this case, a heater was used, the working space of which is made in the form of a chamber lined with refractory bricks, with channels in the bottom, in which there were electric spirals for heating it. This chamber was hermetically adjacent to the exit window of the cooling chamber and was filled with reducing gas.

Подготовку к работе устройства вели следующим образом. Preparation for operation of the device was as follows.

В начале через подвод газа 22 и входное окно 14 подавали азот в рабочее пространство камеры охлаждения и нагревателя и таким образом из указанных объемов полностью вытесняли воздух. Затем, перекрывая азот, в указанные полости подводили водород, доводя его концентрацию в азото-водородной смеси до 20-40% Вход в рабочее пространство нагревателя уплотнялся газовым затвором. В газовый затвор типа форсунки с кольцевым зазором подводили защитный газ под давлением 150-200 Па и таким образом герметизировали вход в рабочее пространство нагревателя. Обработке подвергали проволоку различных диаметров с трудно удаляемыми кислотным травлением окислами железа Fe₂O₃ и Fe₃O₄. Интенсивное охлаждение, также как нагрев и выдержку при температуре нагрева, вели продувкой азото-водородной смеси с содержанием водорода 20-40% При этом часть этой смеси через входное окно камеры охлаждения направляли в рабочее пространство нагревателя. Интенсивное охлаждение проволоки диаметром 2,5 мм вели, как в примерах 1 и 2, до 510-520^oC продувкой газом при скорости газового потока 95-100 м/с. При этом, в результате меньшей плотности азото-водородной смеси по сравнению с воздухом, нагрузка на двигатель вентилятора снизилась на 20-30% Выдержку проволоки после интенсивного охлаждения производили в течение 3,5 с в восстановительной атмосфере, после чего ее охлаждали водой. Проволоку, обработанную таким образом, подвергали механическим испытаниям и металлографическим исследованиям. Как показали эти испытания, описанный способ и устройство для его осуществления позволяет получить такую же структуру металла и механические свойства проволоки, как и в примерах 1 и 2, но с абсолютно чистой поверхностью, не содержащей каких-либо следов окалины и поэтому не требующей кислотного ее травления перед дальнейшей ее переработкой волочением в готовые изделия.At first, nitrogen was supplied through the gas supply 22 and the inlet 14 to the working space of the cooling chamber and the heater, and thus the air was completely expelled from the indicated volumes. Then, blocking the nitrogen, hydrogen was introduced into the indicated cavities, bringing its concentration in the nitrogen-hydrogen mixture to 20–40%. The entrance to the working space of the heater was sealed with a gas shutter. Shielding gas was supplied into the gas shutter of the nozzle type with an annular gap at a pressure of 150-200 Pa and thus the entrance to the heater working space was sealed. The wire was subjected to treatment of various diameters with difficult to remove acid etching with iron oxides Fe ₂ O ₃ and Fe ₃ O ₄ . Intensive cooling, as well as heating and holding at the heating temperature, was carried out by blowing a nitrogen-hydrogen mixture with a hydrogen content of 20–40%. At the same time, part of this mixture was directed through the inlet window of the cooling chamber into the working space of the heater. Intensive cooling of the wire with a diameter of 2.5 mm was carried out, as in examples 1 and 2, to 510-520 ^o C by gas purging at a gas flow rate of 95-100 m / s. In this case, as a result of a lower density of the nitrogen-hydrogen mixture compared to air, the load on the fan motor decreased by 20-30%. The wire was held after intensive cooling for 3.5 s in a reducing atmosphere, after which it was cooled with water. The wire treated in this way was subjected to mechanical tests and metallographic studies. As these tests showed, the described method and device for its implementation allows to obtain the same metal structure and mechanical properties of the wire as in examples 1 and 2, but with an absolutely clean surface that does not contain any trace of scale and therefore does not require acid etching before further processing by drawing into finished products.

Второй вариант устройства работает следующим образом. The second version of the device works as follows.

Пример 8. Реализация способа и устройства на 24-ниточном опытно-промышленном агрегате ЦМК Харцызского канатного завода. Example 8. The implementation of the method and device on a 24-thread experimental industrial unit CMK Khartsyzsk rope plant.

На каждой нитке этого агрегата было установлено устройство, изображенное на фиг. 14. On each thread of this unit, the device shown in FIG. 14.

В качестве источника охлаждающей среды 4 применяли установку для получения эндотермического газа ЭН-125-И4 Чадырлунгского завода электротермического оборудования (Молдавия). As a source of cooling medium 4, an installation for producing endothermic gas EN-125-I4 of the Chadyrlung plant of electrothermal equipment (Moldova) was used.

Проволоку диаметром 0,8 мм из стали 70 пропускали через трубчатый муфель 30, заполненный эндогазом, содержащим: окиси углерода 20% водорода 40% и остальное азот. Разогрев муфеля производили снаружи электрическими спиралями. Проволоку нагревали до 910^oC и при этой температуре выдерживали 1,5 с. Затем проволоку пропускали через трубчатое сопло 3 напорной камеры, герметично состыкованное с выходом 31 трубчатого муфеля, где вели интенсивное охлаждение со скоростью 980^oC/с до 550^oC продувкой эндогазом, подаваемым в трубчатое сопло через кольцевой его зазор, расположенный в напорной камере 2. При этом отработанный эндогаз направляли в трубчатый муфель. Интенсивность охлаждения проволоки регулировали величиной кольцевого зазора 33 трубчатого сопла. После интенсивного охлаждения проволоку пропускали через выход 32 напорной камеры в камеру 19 термической выдержки, заполненную тем же эндогазом. В этой камере проволоку, охлажденную до 550^oC, сначала выдерживали при этой температуре в течение 2 с, а затем охлаждали до температуры окружающей среды. Полученная таким образом проволока обладала такой же структурой металла и механическими свойствами, как и при патентировании в расплаве свинца, а также чистой металлической поверхностью, на которую наносили цинковое покрытие, без предварительного ее кислотного травления и других подготовительных операций.A wire with a diameter of 0.8 mm from steel 70 was passed through a tubular muffle 30 filled with endogas containing: carbon monoxide 20% hydrogen 40% and the rest nitrogen. The muffle was heated from the outside by electric spirals. The wire was heated to 910 ^° C. and held at this temperature for 1.5 seconds. Then the wire was passed through the tubular nozzle 3 of the pressure chamber, hermetically connected to the outlet 31 of the tubular muffle, where it was intensively cooled at a rate of 980 ^° C / s to 550 ^° C by blowing with endogas supplied to the tubular nozzle through its annular gap located in the pressure chamber 2 In this case, the spent endogas was sent to a tubular muffle. The cooling rate of the wire was regulated by the annular gap 33 of the tubular nozzle. After intensive cooling, the wire was passed through the outlet 32 of the pressure chamber into the thermal holding chamber 19 filled with the same endogas. In this chamber, a wire cooled to 550 ^° C. was first kept at this temperature for 2 seconds and then cooled to ambient temperature. The wire thus obtained had the same metal structure and mechanical properties as when patenting lead in a melt, as well as a clean metal surface on which a zinc coating was applied, without preliminary acid etching and other preparatory operations.

Таким образом, реализация предлагаемых способов и устройств для их осуществления по сравнению с прототипом [2] гарантирует получение такой же структуры металла и механических свойств проволоки, как и при патентировании ее в расплавах свинца или селитры, но без использования этих материалов, и получение такой чистоты поверхности проволоки, которая не требует кислотного ее травления перед нанесением подсмазочных покрытий и волочением, что, таким образом, существенно повышает экологическую частоту и экономическую эффективность производства патентированной проволоки. Thus, the implementation of the proposed methods and devices for their implementation compared to the prototype [2] guarantees the same metal structure and mechanical properties of the wire as when patenting it in lead or nitrate melts, but without using these materials, and obtaining such purity the surface of the wire, which does not require acid etching before applying lubricant coatings and drawing, which, thus, significantly increases the environmental frequency and economic efficiency of production va patented wire.

Предлагаемые способы устройства для термической обработки проволоки в настоящее время готовятся к широкому внедрению в сталепроволочных цехах Харцызского государственного сталепроволочно-канатного, Магнитогорского калибровочного заводов и на сталепрокатном заводе, г. С.-Петербург. The proposed methods of a device for heat treatment of wire are currently being prepared for widespread use in the steel-wire workshops of the Khartsyzsk state steel-wire-rope, Magnitogorsk calibration plants and in the steel-rolling plant, St. Petersburg.

Claims (20)

1. Способ термической обработки проволоки, включающий нагрев до температуры выше Ac₃, выдержку, интенсивное охлаждение до заданной температуры и окончательное охлаждение, отличающийся тем, что интенсивное охлаждение ведут продувкой газом до 500 620^oС со скоростью охлаждения 30 1000^oС/с, при этом длительность интенсивного охлаждения выбирают из соотношения
τ = (0,8 - 4,5)•d•V_г•10^-2,
где τ - время охлаждения, с;
d диаметр проволоки, мм;
V_г скорость газового потока, м/с.1. The method of heat treatment of the wire, including heating to a temperature above Ac ₃ , exposure, intensive cooling to a predetermined temperature and final cooling, characterized in that the intensive cooling is carried out by blowing gas to 500 620 ^o With a cooling rate of 30 1000 ^o C / s, while the duration of intensive cooling is selected from the ratio
τ = (0.8 - 4.5) • d • V _g • 10 ^-2 ,
where τ is the cooling time, s;
d wire diameter, mm;
V _g gas flow rate, m / s. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев проволоки ведут до 780 - 815^oС.2. The method according to claim 1, characterized in that the wire is heated to 780 - 815 ^o C. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что нагрев проволоки ведут продувкой горячим газом с температурой 900 1800^oС со скоростью газового потока 50 300 м/с.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the wire is heated by blowing hot gas with a temperature of 900 1800 ^o With a gas flow rate of 50 300 m / s. 4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что нагрев проволоки ведут путем сжигания газообразного топлива в смеси с воздухом, имеющим температуру 100 550^oС.4. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the wire is heated by burning gaseous fuel in a mixture with air having a temperature of 100 550 ^o C. 5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что нагрев проволоки ведут путем сжигания газообразного топлива в смеси с воздухом, обогащенным кислородом до 22 50%
6. Способ по любому из пп.1 6, отличающийся тем, что выдержку после интенсивного охлаждения проводят в течение 1,5 7,0 с.5. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the wire is heated by burning gaseous fuel in a mixture with oxygen enriched air up to 22 50%
6. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the shutter speed after intensive cooling is carried out for 1.5 to 7.0 s. 7. Способ по любому из пп.1 6, отличающийся тем, что выдержку при температуре нагрева до температуры выше Ac₃ ведут 2 30 с, интенсивное охлаждение производят продувкой защитным или восстановительным газом с последующей выдержкой в одном из этих газов.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the exposure at a temperature of heating to a temperature above Ac _{3 is} carried out for 2 30 s, intensive cooling is carried out by purging with a protective or reducing gas, followed by exposure to one of these gases. 8. Способ по любому из пп.1 7, отличающийся тем, что нагрев и выдержку проволоки осуществляют в трубчатом муфеле с внешним обогревом, заполненным восстановительным газом путем пропускания проволоки внутри муфеля. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the heating and aging of the wire is carried out in a tubular muffle with external heating, filled with reducing gas by passing the wire inside the muffle. 9. Способ по любому из пп.1 8, отличающийся тем, что восстановительный газ после интенсивного охлаждения подают в трубчатый муфель. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the reducing gas after intensive cooling is fed into a tubular muffle. 10. Устройство для термической обработки проволоки, содержащее нагреватель, напорную камеру с соплом, источник охлаждающей среды и сматывающий механизм, отличающееся тем, что сопло выполнено щелевым, продольная ось которого размещена вдоль продольной оси устройства. 10. A device for heat treatment of a wire containing a heater, a pressure chamber with a nozzle, a cooling medium source and a winding mechanism, characterized in that the nozzle is slotted, the longitudinal axis of which is placed along the longitudinal axis of the device. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что нагреватель выполнен в виде камеры сжигания с продольным щелевым соплом, размещенным вдоль продольной оси устройства, и подводом газовоздушной смеси. 11. The device according to p. 10, characterized in that the heater is made in the form of a combustion chamber with a longitudinal slotted nozzle placed along the longitudinal axis of the device and the supply of gas-air mixture. 12. Устройство по пп.10 и 11, отличающееся тем, что оно снабжено камерой охлаждения, в которой размещена напорная камера с соплом. 12. The device according to PP.10 and 11, characterized in that it is equipped with a cooling chamber, in which a pressure chamber with a nozzle is located. 13. Устройство по любому из пп.10 12, отличающееся тем, что источник охлаждающей среды выполнен в виде установленных в камере охлаждения холодильника и вентилятора, выходной патрубок которого соединен с напорной камерой, при этом холодильник соединен с одной стороны с выходным патрубком вентилятора, а с другой с щелевым соплом напорной камеры, а камера охлаждения выполнена с входным и выходным окнами, размещенными вдоль продольной оси устройства. 13. The device according to any one of paragraphs.10 to 12, characterized in that the source of the cooling medium is made in the form of a refrigerator and a fan installed in the cooling chamber, the outlet pipe of which is connected to the pressure chamber, while the refrigerator is connected on one side to the fan outlet pipe, and with the other with a slit nozzle of the pressure chamber, and the cooling chamber is made with inlet and outlet windows placed along the longitudinal axis of the device. 14. Устройство по любому из пп.10 13, отличающееся тем, что щелевое сопло напорной камеры выполнено с имеющим возможность продольного перемещения регулировочным шибером. 14. The device according to any one of paragraphs.10 to 13, characterized in that the slotted nozzle of the pressure chamber is made with the possibility of longitudinal movement of the adjustment gate. 15. Устройство по любому из пп.10 14, отличающееся тем, что напорная камера выполнена с дополнительными щелевыми соплами с индивидуальными шиберами в виде труб, имеющими возможность продольного перемещения и расположенными между осью устройства и щелевыми соплом. 15. The device according to any one of paragraphs.10 to 14, characterized in that the pressure chamber is made with additional slotted nozzles with individual gates in the form of pipes having longitudinal movement and located between the axis of the device and the slotted nozzle. 16. Устройство по любому из пп.10 15, отличающееся тем, что оно снабжено камерой термической выдержки, установленной по оси устройства за камерой охлаждения. 16. The device according to any one of paragraphs.10-15, characterized in that it is equipped with a thermal exposure chamber installed along the axis of the device behind the cooling chamber. 17. Устройство по любому из пп.10 16, отличающееся тем, что оно снабжено установленной между нагревателем и камерой охлаждения камерой восстановительной выдержки с подводом восстановительного газа, входное окно которой примыкает к входному окну камеры охлаждения, имеющей подвод газа. 17. The device according to any one of paragraphs.10-16, characterized in that it is equipped with a recovery chamber installed between the heater and the cooling chamber with a supply of reducing gas, the input window of which is adjacent to the input window of the cooling chamber having a gas supply. 18. Устройство по любому из пп.10 17, отличающееся тем, что оно снабжено узлом охлаждения, установленным на выходе камеры термической выдержки. 18. The device according to any one of paragraphs.10-17, characterized in that it is equipped with a cooling unit installed at the output of the thermal exposure chamber. 19. Устройство по любому из пп.10, 12 18, отличающееся тем, что камера восстановительной выдержки размещена в рабочем объеме нагревателя. 19. The device according to any one of paragraphs.10, 12 to 18, characterized in that the camera restorative exposure is located in the working volume of the heater. 20. Устройство по любому из пп.10, 12 19, отличающееся тем, что оно снабжено средством разделения воздуха, соединенным с патрубком подвода газа камеры охлаждения посредством патрубка подвода азота и с горелками нагревателя посредством патрубка подвода кислорода. 20. The device according to any one of paragraphs.10, 12 19, characterized in that it is equipped with air separation means connected to the gas supply pipe of the cooling chamber by means of a nitrogen supply pipe and to the burners of the heater by an oxygen supply pipe. 21. Устройство для термической обработки проволоки, содержащее нагреватель, напорную камеру с соплом, источник охлаждающей среды и сматывающий механизм, отличающееся тем, что оно снабжено соединенной с выходом напорной камеры камерой термической выдержки и трубчатым муфелем, размещенным в рабочем объеме нагревателя, а выход муфеля соединен с соплом напорной камеры. 21. A device for heat treatment of a wire, comprising a heater, a pressure chamber with a nozzle, a cooling medium source and a winding mechanism, characterized in that it is equipped with a heat holding chamber and a tubular muffle connected to the outlet of the pressure chamber, and the muffle outlet connected to the nozzle of the pressure chamber.

Images