ВОЛОЧИЛЬНО-ПРОКАТНЫЙ СТАН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА САМООТОЖЖЕННОЙ МЕДНОЙ ПРОВОЛОКИ ИЗ КАТАНКИ ETP ДИАМЕТРОМ 8 мм

ПРЕДИСЛОВИЕ

Производство медной проволоки из 8 мм катанки ETP было начато около 50 лет назад с применением традиционных линий грубого волочения со встроенной системой электрического отжига. За это время машины грубого волочения совершенствовались как в механической части, так и в части автоматизации. Однако, базовая концепция конструкции все-таки требует, чтобы проволока в ходе процесса охлаждалась на каждом кабестане перед входом в волоку. Для получения мягкой проволоки ее нужно вначале нагреть, а затем охладить.

Таким образом, фундаментальные ограничения данного процесса можно суммировать следующим образом:

Высокий расход электроэнергии: около 80-90 кВтч на тонну продукта необходимо для рекристаллизации меди в устройстве отжига. Ручная заправка проволоки в каждую волоку на каждом кабестане, сопровождаемая риском травматизма

Концепция нового процесса основана на использовании энергии прокатки для увеличения температуры проволоки в ходе прокатки, то есть она выходит при температуре выше температуры рекристаллизации. Таким образом, удается полностью уйти от затрат на нагрев проволоки при отжиге.

Кроме того, энергия, требуемая для операций прокатки при такой температуре, достигается гораздо меньшим расходом электроэнергии по сравнению с волочильной машиной. Система волочильно-прокатного стана для меди является революционным типом оборудования . Ниже приведены основные преимущества данного инновационного процесса.

Основные преимущества
a ) Нет необходимости в отжиге, поэтому энергопотребление ниже
b ) Менее дорогой трансформатор
c ) Нет необходимости в кабеле на 5000 А
d ) Система более экологична: экономия до 50% по сравнению с традиционной операцией грубого волочения (около 80 кВтч/т)
При загрузке в течение 250 дней в год с минимальной эффективностью системы в 90% (при производстве медной проволоки Ø 2.0 мм ) ожидаемая производительность составляет 14500 тонн в год. Это соответствует экономии электроэнергии в объеме 1.200.000 кВтч в год. Принимая во внимание стоимость электроэнергии в западноевропейских странах (включая налоги и стоимость распределения) около 0.1 Евро за кВтч, общая экономия может составить до 120.000 Евро в год.

Ежегодная экономия = 2.7 т/ч x 24 ч/день x 250 дней/год x 0.9 x 80 кВтч/т x 0.1 €/кВтч ≈120,000 €/год
e ) Отсутствие медной пыли в процессе
f ) Компактная машина - всего 5 м
g ) Больше места для последующих операций
h ) Меньшая стоимость монтажа; все вспомогательные системы включены
i ) Подача и выход на рабочую скорость менее чем за 6 с; замедление при аварийной остановке менее чем за 3 секунды

1. ОБЗОР ПРОЕКТА

Стан предназначен для переработки медной катанки диаметром 8 мм до мягкой проволоки диаметром 2 мм (удлинение в пределах 25 – 35%), как будет далее изложено далее.

1.1 ДИАМЕТР ПРОВОЛОКИ

Волочильно-прокатный стан спроектирован для переработки медной катанки с Ø 8 мм до 2 мм.
В качестве альтернативы данный стан по запросу покупателя может быть спроектирован для переработки медной катанки с Ø 8 мм до 1.8 мм либо 2.3 мм.

1.2 ОЖИДАЕМАЯ СКОРОСТЬ ПРОВОЛОКИ И ОБЪЕМ ПРОИЗВОДСТВА

Волочильно-прокатный стан спроектирован для работы в тяжелых условиях. Максимальное потребление электроэнергии каждой клети составит 35 кВтч.
Максимальная механическая скорость на выходе составит 30 м/с. Действительная скорость составит прибл. 27 м/с для проволоки диаметром 2 мм.
Ожидаемая производительность для проволоки Ø 2 мм – прибл. 2700 кг/ч.

Направление перемещения проволоки – слева направо (считая, что оператор стоит лицом к передней части линии).

2. ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ

Система оснащена следующим оборудованием:

2.1 ОТДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХ БОЛЬШИХ БУХТ

Отдающее устройство состоит из следующих компонентов:

a ) Портальная система
Портальная система выполнена из сварных стальных плит, где медная катанка свободно поднимается и поворачивается вокруг большого цилиндра перед подачей в волочильно-прокатный стан .

b ) Электромеханическое оборудование для обеспечения безопасности
Электромеханическое оборудование для обеспечения безопасности помещено непосредственно перед верхним цилиндром для обеспечения аварийного останова системы в случае запутывания катанки при размотке.

Отдающая система позволяет размещать две большие бухты медной катанки для выполнения операций стыковой сварки концов.
Максимальная скорость размотки: 1.75 м/с.

2.2 ПРАВИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАТАНКИ

Узел оснащен направляющими роликами, двумя комплектами холостых правильных колес с ручной регулировкой для прямления катанки перед входом в волочильно-прокатный стан.

2.3 ВОЛОЧИЛЬНО-ПРОКАТНЫЙ СТАН

В данной специфической конфигурации волочильно-прокатный стан оснащен восьмью (8) клетями прокатки. Стан состоит из следующих компонентов:

a ) Основная станина

Станина выполнена из толстых сварных стальных плит, полностью обработанных после отжига и прошедших пескоструйную обработку.
На фронтальной стороне смонтированы 8 прокатных клетей. На задней стороне располагаются зубчатые редукторы и один мотор переменного тока на 300 кВт с варьируемой скоростью, производства Siemens , приводящий в движение 8 клетей.

b ) Прокатные клети

Прокатные клети расположены в передней части станины волочильно-прокатный стан. Для простоты обслуживания каждая клеть выполнена в виде двух «раковин» (полукорпусов), содержащих главный вал, соединенный с редуктором посредством зубчатой пары с системой безопасности в виде срезаемой шпонки. Главный вал несет один из рабочих роликов и два зубчатых колеса. Все рабочие профили роликов выполнены из стали либо карбида вольфрама и являются быстросъемными.

Каждая клеть оснащена входными и выходными направляющими. Все компоненты клети – сменные, кроме рабочих роликов и направляющих. Для охлаждения проволоки направляющих и рабочие роликов используется эмульсия (растворимое масло + вода); соответствующая насосная система включена. Каждая клеть оснащена запорным клапаном для эмульсии и устройством аварийной остановки стана в случае серьезной проблемы с роликами. Подшипники клетей смазываются консистентной смазкой.

Установка зазора между роликами, для которых требуется радиальная и осевая настройка вспомогательных роликов, выполняется посредством системы эксцентриков. Эта операция выполняется вне линии с помощью специального оптического прибора (включенного в поставку).

c ) Звукозащитная крышка

Поставляется стальная крышка, закрывающая клети во время работы. Крышка оснащена вытяжным фланцем (и контрфланцем). Уровень шума при нормальных рабочих условиях – ниже 80дБ (при нахождении оператора на расстоянии 1 м от дверей).

d ) Специальный комплект инструментов для обслуживания

Обслуживание стана очень несложно и может выполняться любым обученным оператором. Объем поставки включает следующий специальный инструмент:

Оптический прибор для настройки клетей

Комплект специального инструмента для сборки и разборки роликов, подшипников и валов.

О последовательности прокатки

Последовательность прокатки отражает хорошо известный и испытанный принцип, когда деформация катанки выполняется в виде цепочки геометрических профилей: треугольник/круг /треугольник /круг; каждая вторая клеть может изготавливать проволоку круглого профиля.

Ниже приведены наиболее характерные особенности в олочильно-прокатного стана , используемого в данной системе:

Диаметр катанки на входе в клеть 1

Максимальная скорость на входе в клеть 1: 1.7 м/с

Диаметр проволоки на выходе из клети 8: 2.0 мм (*)

Скорость проволоки диаметром 2.0 мм: 27 м/с

(*) В качестве альтернативного решения стан может быть спроектирован для производства проволоки диаметром либо 1.8 мм либо 2.3 мм.

2.4 ТРАНЗИТНЫЙ УЗЕЛ

После выхода из последней клети прокатки проволока входит в закрытую емкость с контролируемой средой, где ряд шкивов позволяет проволоке оставаться при высокой температуре рекристаллизации в течение необходимого времени.

2.5 СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ПРОВОЛОКИ

На выходе из транзитного узла проволока входит в трубу высокоскоростного охлаждения, функция которой состоит в снижении температуры проволоки до прибл. 80÷90° C . На выходе из зоны охлаждения установлен узел сушки для удаления охладителя/жидкости. В качестве хладагента в стане используется эмульсия. Все компоненты выполнены из нержавеющей стали.

2.6 КОМПЕНСАТОР

Компенсатор расположен между волочильно-прокатным станом и бухтовщиком. Он предназначен для выравнивания разности скоростей при ускорении и замедлении, а также для синхронизации скорости при работе с сопряженным оборудованием.

2.7 АВТОМАТИЧЕСКИЙ БУХТОВЩИК

Автоматический бухтовщик портальной конструкции с вертикальным бухтовочным кабестаном для производства бухт в соответствии с размерами Покупателя.

Бухтовочный кабестан имеет твердое металлическое покрытие.

Корзины, расположенные в линию:

Одна, пустая, в ожидании

Одна в процессе заполнения

Одна, полная, в ожидании выемки

Один моторизованный цепной конвейер приводит в движение корзины, когда центральная заполнена.

При смене корзины проволока буферизуется на накопитель снизу от бухтовочного кабестана. Проволока обрезается вручную. Синхронизация бухтовщика и стана происходит посредством компенсатора с проволокой. Максимально допустимая скорость проволоки 30 м/с. Бухтовщик оснащен мотором переменного тока с переменной скоростью и системой управления. Размеры бухт согласуются с покупателем при заказе.

Одним из способов качественной обработки металлических заготовок является волочение проволоки. Это особая технология на станках, при которой цветные металлы протягивают сквозь круглое или фасонное отверстие (фильеру) специального инструмента – волоки. Результатом процесса является уменьшение заготовки и увеличение ее длины. Это актуально для производства проволоки разного профиля и другой проволочной продукции, применяемой во всех областях человеческой деятельности.

Особенности процедуры

Процесс волочения несложный. В качестве исходного сырья используют катаную, литую или прессованную заготовки. Работы выполняют на специальном оборудовании – волочильных станках. Форма, диаметр и сечение готового длинномерного изделия зависят от параметров фильеры. По сравнению с прокаткой металла, технологическая операция имеет много преимуществ:

• Высокая производительность за счет автоматизации процессов станков.
• Волочение проволоки направлено на получение геометрически правильной продукции, с ровной и чистой поверхностью. Это позволяет снизить объем последующей обработки.
• Изделия обладают улучшенными механическими характеристиками.
• Возможность производить разные виды металлического шнура, в том числе порошковой проволоки, а также калиброванные прутки, тонкостенные трубы диаметром до 5 мм.
• Диаметр изделий варьируется от 1 до 10 микрон.
• Низкие затраты на волочильные станки.

Этапы волочения

Технология производства проволоки разделена на пять этапов.

Этап №1

Процедура травления с целью удаления поверхностного слоя материала – окалины, которая мешает волочению:

• Подготовка поверхности: обезжиривание, шлифование, полировка, вырезание бракованных участков.
• В окалине присутствуют сложные соединения других элементов, поэтому исходное сырье подвергают химической или обработке.
• Выбор метода травления зависит от природы металла. Удаление окалины производят фосфорной, соляной, азотной, плавиковой или серной кислотой, нагретой до 50 0C.
• Обрабатываемую поверхность очищают от продуктов травления. Это промывка заготовок с помощью специального растворителя или воды.
• После процедуры металл должен приобрести матовый оттенок.
• Сушка проволоки в течение часа при температуре 75–100 0C. Для этого используют специальные станки с сушильными камерами.

Этап №2

Термическая обработка проводится для того, чтобы заготовку сделать полумягкой, с мелкозернистой структурой, свободной от внутренних напряжений. Металл нагревают до определенной температуры, некоторое время выдерживают в таких условиях, охлаждают.

Отжиг изменяет свойства материала и облегчает процесс волочения проволоки. Скорость нагрева зависит от теплопроводности металла. Быстрота охлаждения определяется твердостью, которую нужно достичь после отжига. Стальные проволоки охлаждаются медленнее, чем углеродистые соединения.

Этап №3

При помощи специального молота или ковочных валок концы заготовки сплющивают и выравнивают. Процедура позволяет закреплять металл на барабане станка и пропускать сквозь фильеру.

Этап №4

Волочение проволоки: протравленное обработанное сырье протягивают на станке с максимальной скоростью через плавно сужающийся канал. По числу одновременно протягиваемых прутов процесс бывает:

• Однониточный.
• Многониточный.

По типу конечного продукта:

• Длинномерные изделия в виде мотков или катушек.
• Калиброванные прутки.

По количеству переходов волочение проволоки имеет две разновидности:

• Однократное – при котором протягивание осуществляется через одну волоку. Процесс подходит для толстой, плохо деформируемой проволоки.
• Многократное, когда материал подвергается сжатию последовательно на нескольких волоках.

Станок для волочения формирует профиль и размеры готовой продукции.

Этап №5

Завершающий этап предполагает выполнение отжига. Это делается с целью устранить вредное напряжение после волочения. Изделие становится мягким, устойчивым к разрывам, податливым к загибам, удлинению и скручиванию. После термической обработки проводят дополнительные отделочные операции, среди которых:

• Консервационная смазка.
• Разрезание на части.
• Маркировка.

Вид готовой проволоки после всех процессов обработки

Оборудование для выполнения волочения проволоки

Волочение проволоки происходит на станке, оборудованном специальным инструментом – волоком с отверстием, которое называется «глазком». Отверстие имеет постепенно уменьшающееся сечение, через которое протягивают заготовку.

Конструкция оборудования зависит от особенностей тянущего механизма:

• Станок для волочения, в котором металл наматывают на барабан и снимают в виде мотка или катушки. Барабанные машины бывают однократными и многократными.
• Агрегат, обеспечивающий прямолинейное движение заготовки. Устройства этой группы разделяются на цепные, реечные и винтовые.

Основной рабочий инструмент станка для производства проволоки – волока. Он состоит из двух элементов: непосредственно волоки и обоймы. Такая конструкция обусловлена условиями эксплуатации и материалом, из которого сделана фильера. Ее изготавливают из качественных твердых сплавов, которые устойчивы к истиранию, расколу и механическому воздействию. Инструмент станка условно разделен на четыре рабочие зоны:

• входная;
• смазочная;
• деформирующая;
• калибрующая.

Волоки бывают монолитными и составными из нескольких сопряженных частей. Сборная конструкция экономичнее монолитного механизма по расходу электроэнергии.

Во время волочения проволоку укладывают в стальную обойму, которая служит изделию защитой от излишнего сжимания.

На многих больших предприятиях калибровочные цеха оснащены разноплановыми станками под всевозможные виды продукции.

Удаление окалины

Волочение проволоки будет успешным при условии качественной обработки поверхности заготовки. Удалить окалину с поверхности можно тремя способами.

Электрохимический

Или электролитический метод позволяет увеличить скорость снятия ржавчины и окалины с поверхности металла под воздействием электрического тока и раствора кислоты. Процессы электрохимической обработки включают в себя два варианта.

Анодный – основан на растворении металла в контакте с положительным плюсом источника тока. Выделяющийся кислород способствует механическому отрыванию оксидов. Применяется для и углеродистой стали с целью удаления тонких пленок.

Катодный – оксиды железа восстанавливаются под воздействием атомов активно образующегося водорода. Это опасный способ по сравнению с предыдущим, так как отрыв окалины плохо контролируется, и изделие обретает травильную хрупкость.

Химический способ

Незаменим, когда в качестве сырья используется кислостойкая сталь. Остатки флюсов и окислов удаляют с помощью раствора хлористых солей, щелочи или кислоты. Любое химическое вещество требует специальных знаний и осторожного обращения.

Традиционное кислотное травление предполагает последовательную обработку металла в двух ваннах – сернокислотной и азотнокислотной при определенной температуре.

Есть много вариантов этого способа. Выбор раствора и условия обработки зависят от состава и структуры окисной пленки.

Механический

Подразумевает шлифовку, галтовку, полировку и крацевание. В основе метода лежат такие процессы:

• деформация изгибом;
• скручивание, растяжение;
• прямое воздействие на поверхность изделия специальных реагентов или абразивных материалов;
• использование инструментов: щетки, иглорезы, микрорезцовые приборы.

Комбинированный

Способ основан на применении химического и электрохимического методов.

Особенности при волочении медной проволоки

Изделия, полученные путем волочения на станках, находят широкое применение в электронной и электрической областях. Как правило, используют проволоку толщиной от 20 мм до 10 мкм.

Изготавливать проволоку из следует на основе литых заготовок соответствующего профиля. Их подвергают плавлению, затем в горячем виде прокатывают. Поскольку процедура способствует появлению тонкой оксидной пленки, перед волочением проволоку обрабатывают водным раствором серной кислоты при температуре 45–50 0C.

Основной технологический процесс такой же, как и в производстве продукции из других металлов:

• Медную заготовку охлаждают воздухом, водой или специальным раствором.
• Поверхность смазывают мыльно-масляной эмульсией.
• Волочение проволоки проводят на 22-х и 18-кратных станках с применением прочной алмазной волоки.
• В процессе вытягивания заготовки используют волоки, отверстия которых четко соответствуют диаметру изделий.
• Рабочий инструмент может иметь одну или несколько матриц.
• Изделия диаметром до 0,05 мм оставляют без промежуточного отжига. К ним применяется технология погружного формования.
• Для максимально тонкого материала важно правильно подобрать смазочный состав. Это могут быть комплексные химические растворы, эмульсии или синтетические вещества.
• При необходимости медь подвергают термической обработке безокислительного типа в специальных электропечах, лишенных доступа воздуха.
• Кроме стандартного оборудования, для медных заготовок могут использоваться станки с роликами вместо отверстий для прохождения катанки.
• Благодаря такой технологии, готовые изделия имеют гладкую блестящую поверхность и соответствующий диаметр.

Многие промышленные предприятия эксплуатируют станки с совмещением операций волочения и отжига. Данный метод позволяет не только изготавливать проволоку из меди, но и производить медные трубы.

Для обработки металла посредством волочения служат станки, на которых и осуществляется сама технология волочения. С помощью данного оборудования металлические заготовки подвергаются обработке, состоящей в том, что их, как бы, протягивают через отверстия. Размеры этих отверстий значительно меньше размеров заготовок, т.е. их сечений. Заготовки обжимаются, в связи с их обжатием изменяется их форма и сечение, что ведет к увеличению их длины. См. рис. 1.

Обработка металлов таким методом для производства деталей с круглым и фасонным сечением имеет ряд положительных характеристик:

• высокую точность профиля;
• чистоту поверхности.

А при производстве методом холодного волочения имеются еще и дополнительные преимущества:

• увеличение предела текучести;
• прочности;
• твердости протягиваемой заготовки.

Многие сферы промышленности и народное хозяйство широко применяют продукцию волочильного производства.

Методы волочения используются:

• при получении проволоки минимального диаметра 5 мкм;
• при изготовлении тонких труб, труб диаметром макс. 400 мм.

Современные станы для обработки металлических деталей методом волочения достаточно совершенны. Они сегодня:

• с повышенной производительностью;
• хорошим качеством поверхности выпускаемого продукта;
• с увеличенной стойкостью волок;
• с улучшенными условиями техники безопасности.

Хорошая контрольно-измерительная техника позволяет четко выполнять процессы волочения, в значительной мере уже автоматизированные.

Волоки с высокой стойкостью обеспечивают достижение значительного увеличения скорости и волочение проволоки сверх тонкого диаметра. Очень жесткие требования предъявляются к точности размеров диаметра проволоки.

Для обработки заготовок посредством протягивания применяются устройства различной конструкции. И волочильные станы существуют двух типов.

Функциональное устройство тянущего приспособления определяет назначение волочильных станов. Есть станы, где материал протягивается по прямой линии. Это:

• цепные,
• станы, оснащенные гусеничной тягой,
• с возвратно-поступательно движущимися каретками,
• реечные,
• гидравлические.

Есть станы с барабаном, предназначенным для наматывания обрабатываемого металла.

Назначение станов с движением материала, который подвергается обработке, по прямой линии:

• для волочения прутков,
• волочения труб,
• прочих изделий, которые не сматываются в бунты.

Назначение станов с наматыванием материала в бунты:

• волочение проволоки со специальным профилем,
• волочение труб с минимальным диаметром.

Они характеризуются числом барабанов, принципом их работы и делятся на:

• однократные;
• многократные, с функцией скольжения;
• многократные, без функции скольжения;
• многократные, с обратным натяжением.

Название однократных волочильных станов говорит само за себя: процесс волочения выполняется в один проход. На многократных станах -- в несколько проходов.

Современные агрегаты по производству стальной проволоки методом волочения представляют собой целые комплексные линии, в составе которых имеется оборудование, обеспечивающее исполнение операций по производству проволоки из различных материалов: низкоуглеродистых, высокоуглеродистых или легированных сортов стали. Протягиваемый материал, который будет подвергаться волочению, проходит ряд технологических подготовительных операций или тепловую обработку. Это обусловлено будущим назначением проволоки.

Проволока должна быть соответствующим образом подготовлена к волочению. Она должна быть протравлена, может быть с защитным покрытием, подвергнута горячей и холодной промывке, просушке.

После вышеназванных процедур по подготовке к волочению проволоку передают на волочильный участок производства. В зависимости от цели использования проволока после волочения или термически обрабатывается, или промасливается, увязывается или пакуется. В случае частичного использования проволоки этим же предприятием её передают в соответствующие цеха или отделения. Она передаётся на больших бабинах или катушках.

Вспомогательное оборудование

Каждый агрегат оснащен основным и вспомогательным оборудованием. Основное оборудование выполняет операцию по волочению.

Вспомогательное оборудование:

• разматыватели,
• наматыватели,
• приспособления для острения проволоки,
• смазочное оборудование,
• упаковочное оборудование для бунтов,
• для обрезки проволоки,
• для сварки проволоки и др.

Один тип волочильных станов, о которых мы упоминали выше, имеет барабан для наматывания материала. Количество проходов при процессе волочения и тип стана не меняют основной комплект оборудования волочильного стана. К нему относятся: протягивающий барабан, редуктор, электрический двигатель.

Оборудование для волочения проволоки из стали отличается от волочильного оборудования, предназначенного для проволоки из цветных металлов. Но грань между этими видами оборудования сегодня стирается. Сама технология процесса определяет специфику требований к конструкциям волочильного оборудования и его основным характеристикам.

Оборудование для волочения может быть как универсальным, так и стандартизованным. На производственных участках с большими мощностями и узким сортаментом используется, как правило, специализированное оборудование, а при производстве широкого сортамента целесообразно применять универсальное оборудование.

Цветной металл (медь, алюминий) обладает меньшей прочностью, чем сталь. Эта характеристика является самой определяющей при выборе основных параметров волочильного стана и его конструкции.

Для процесса волочения проволоки из мягких материалов, например, из цветного металла, применяются волочильные станы с функцией скольжения. Это обусловлено тем, что при скольжении проволоки из мягкого материала потери при трении меньше, чем при волочении материала из стали. Повышенная пластичность и меньшая прочность цветного металла в любом случае облегчают заправку стана. При производстве стальной проволоки реже применяются станы с функцией скольжения, в основном при производстве тонкой проволоки минимального диаметра и проволоки для специального применения.

На однократных волочильных станах производят толстую проволоку различного профиля и круглого сечения, диаметром 25-40 мм, трубы из черных и, в большей степени, из цветных металлов. При волочении труб большого диаметра используются барабаны тоже большого диаметра. Чем больше диаметр трубы, тем с большим диаметром выбирают барабан.

Заготовки укладываются на барабан только одним рядом, что уменьшает массу бунта. Волока передвигается вдоль барабана, материал наматывается без перемещения витков по барабану. Таким образом, поверхность и профиль витков предохраняются от повреждения. Рис. 2 демонстрирует стан с передвигающейся волокой.

Однократные волочильные станы рассчитаны на усилие 0,05-200 кН. Это определяется характеристиками протягиваемого материала: сечением, профилем, качеством. Скорость волочения достигает при этом 5 м/сек.

На однократных станах производительность увеличивается за счет увеличения массы бунтов. Это происходит как на стороне разматывания исходного материала, так и на стороне намотки готовой проволоки. Чем больше диаметр протягиваемой проволоки, тем больше вес бунтов, который может быть увеличен с помощью сварки.

Однократный волочильный стан со всеми вспомогательными компонентами демонстрирует рис. 3.

Редуктор 1, коробка скоростей 2, электродвигатель 3, разматывающая фигурка 4, острильное приспособление 5, подъемник 6 и стеллаж 7.

Для передачи проволоки на последующие операции служат приемные устройство. Стан делает останов только при смене приемного устройств, что происходит в момент его заполнения. Это довольно быстрая процедура. Для бунтов с большой массой до 3 тонн используются специальные приемные устройства. Подаваемые последовательно бунты передаются на волочение без остановки стана, не снижая его скорость.

Двигатели на волочильных однократных станах могут быть и постоянного, и переменного тока. Они должны обеспечивать работу стана на ползучей скорости, плавный пуск агрегата, толчковый режим работы, регулирование скорости при волочении, возможность аварийного останова.

2. Станы двукратного волочения

Двукратные волочильные станы выполняют процесс волочения в два прохода, иначе говоря, когда достаточно двух протяжек. Это необходимо для обеспечения заданного размера проволоки или, когда объемы производства небольшие. На материал при двух протяжках подается четырехкратное обжатие.

Наипростейший вариант такого стана заключается в использовании двухступенчатого барабана. На первой ступени барабан имеет меньший диаметр, здесь обеспечивается скольжение проволоки. Разный износ валков дают возможность устанавливать вытяжку на 1-2% выше, чем вытяжка, обусловленная разностью диаметров ступеней.

Скольжение происходит на нижней ступени, в противном случае может иметь место разрыв проволоки. Здесь нет возможности давать высокие обжатия.

Дифференциальные двукратные волочильные станы работают на обеих ступенях без скольжения, однако допускают высокие наряду с низкими обжатиями. Дифференциальный стан, работающий по принципу двукратного волочения, мы видим на рис. 4. Он имеет два волочильных барабана, расположенных на одной оси.

3. Многократные станы

Станы многократного волочения представляют собой оборудование, на котором заготовка протягивается через несколько волок одновременно. Делается это с целью увеличения вытяжки обрабатываемого материала. Волоки расположены одна за другой последовательно.

Для определения кратности волочения существенное значение имеют размеры обрабатываемого материала, его сечение, заданный размер конечного продукта и его механические свойства. Обычно кратность устанавливают в пределах 2 - 25, но можно установить и более.

Чем прочнее материала, тем сложнее он протягивается. За последней волокой не хватает натяжения, чтобы одновременно протянуть материал через все волоки многократной линии. Для этого используют после каждой волоки отдельный тянущий барабан. Тянущий барабан вращается, протягиваемый материал, покидая волоку, наматывается на барабан, одновременно сматываясь, и переходит к следующей волоке.

Многократные станы с функцией скольжения

Имеет место пропорция или соотношение для всех волок стана многократного волочения.

Это условие является залогом для успешного функционирования агрегата:

F1v1 = F2v2 = ... = Fnvn,

при этом F1, F2, ..., Fn— площадь сечения проволоки, когда она покидает волоку;
v1,v2, ..., vn — скорость при наматывании проволоки на барабан, когда проволока выходит из волоки.

Объем материала, который протягивается за определенное время через одну волоку, должен быть одинаков для всех волок стана, иначе проволока станет рваться, сбрасывать петли, а затем и путаться.

Линия многократного волочения, отображенная на рис. 5а, состоит из 7 волок (поз.1), последовательно расположенных друг за другом, и 7 барабанов (поз. 2 и 3). Проволока для волочения надевается на фигурку (поз.4) (не приводную). Все семь барабанов являются тянущими. Привод поз.5 и редуктор поз.6 приводят в движение каждый барабан, установленный для каждой волоки для протягивания проволоки.

На каждый барабан поз.2 наматываются по несколько витков проволоки. В режиме работы каждый оборот барабана соответствует наматыванию одного витка. При этом сверху сматывается один виток. Вот так обеспечивается постоянное число витков на барабане. Протянутая проволока в качестве готового продукта наматывается на барабан поз. 3.

В процессе функционирования стана его волоки естественным образом изнашиваются. Возможна неточность при изготовлении волок. Оба аспекта могут вызывать несоответствие между окружной скоростью барабанов и скоростью движения при протягивании проволоки между волоками.

Может оказаться, что скорость при протягивании окажется на какое-то значение больше окружной скорости промежуточного барабана. Барабан будет не в состоянии создавать тянущее усилие. В этой связи на станах данного типа, с функцией скольжения, окружную скорость внутренних барабанов выбирают на 2-4% больше скорости проволоки при выходе её из волоки. Благодаря этой разнице относительно скоростей барабанов, кроме последнего барабана, проволока проскальзывает. Это определяет название волочильного стана "стан со скольжением".

Станы с многократным волочением и функцией скольжения пригодны для производства методом волочения проволоки из мягких материалов, как медь, алюминий и мягкая сталь. Из прочной стали проволока лишь незначительно проскальзывает. Иначе, при сильном скольжении, проволока сильно нагревается, и будет иметь место значительный износ поверхности барабана. И поверхность самой проволоки станет шероховатой.

При производстве тонкой проволоки (менее 0,5—0,1 мм диаметром) используются ступенчатые станы. Пример такого стана см. на рис. 6. Конструкции таких станов включают в себя макс. четыре волочильных шпинделя и максимально 25 волок. При этом необходимо подбирать размеры волок и диаметры барабанов по ступеням. Скорости волочения проволоки на сегодняшних многократных станах мы видим в ниже следующей таблице:

Станы со сдвоенными барабанами

На станах многократного волочения, где проволока, накапливаясь, может начать скручиваться, были разработаны и применены новые идеи. Эти разработки направлены на способ намотки проволоки на барабаны и транспортировку её в следующую волоку.

Отображенный на рис. 8 стан представляет конструкцию из блоков. Число блоков равно кратности волочения. Данный тип исполнения отличен от конструкций обычных станов тем, что шпиндель оснащен двумя барабанами. Барабаны установлены друг над другом. Барабан внизу зафиксирован на шпинделе с помощью шпонки. Верхний барабан свободно вращается благодаря подшипникам качения, на которых он устанавливается на шпиндель.

Проволока направляется с помощью ролика снизу вверх. Намотка её на барабаны осуществляется в противоположных направлениях. См. рис.9. Проволока, накапливаясь на обоих барабанах, верхнем и нижнем, спускается по роликам (2 направляющих ролика) к волоке следующего блока. Процесс повторяется таким же образом, что и в 1-ом блоке.

Конечники, смонтированные на барабанах, фиксируют максимальный и минимальный запасы проволоки на барабанах. При достижении максимального запаса конечник срабатывает и останавливает барабан. Как только запас проволоки снова станет минимальным, другой конечник дает сигнал на запуск барабана.

Если верхний барабан пребывает в состоянии покоя, направляющий ролик вращается медленнее, в сравнении с нижним барабаном (вдвое). Это способствует одинаковому накапливанию проволоки на обоих барабанах при их одинаковых диаметрах.

При более медленном сматывании проволоки с верхнего барабана в сравнении с намоткой на барабане снизу накопление проволоки на обоих барабанах растет, и направляющий ролик делает вращение вокруг оси шпинделя медленнее, чем разница скоростей двух барабанов, ровно вдвое.

Если количество проволоки, снятое с верхнего барабана, равно количеству проволоки, которое образовалось вследствие намотки на нижнем барабане, то направляющий ролик не делает вращений вокруг оси шпинделя. Когда количество смотанной с верхнего барабана проволоки превышает образовавшееся вследствие намотки на нижнем барабане количество, то проволока накапливается медленнее. Ролик начинает крутиться по отношению к вращению нижнего барабана в обратном направлении, а скорость вращения ролика ниже, чем разница между скоростями вращения верхнего и нижнего барабанов (ровно вдвое).

Барабаны данных станов оснащены индивидуальными приводами. Конструкция данных станов имеет наряду с рядом преимуществ (проволока не скручивается, готовую проволоку можно снять с барабана и заменить шпули без остановки агрегата, можно остановить любой барабан отдельно, можно использовать привод переменного тока) свои недостатки, которые заключаются в многочисленных изгибах проволоки. Вследствие этого трудно заправлять стан при наличии проволоки с большим сечением, которая предназначена для процесса волочения.

На этом же принципе функционирования работают станы с другой конструкцией барабанов, когда их располагают один в другом. Усовершенствованными считаются станы, в которых заложена функция противонатяжения.

Многократные станы с функцией противонатяжения или петлевые станы.

Противонатяжение способствует уменьшению износа волок, проволока становится более равномерной по своей толщине. Это дает возможность выполнять процесс волочения на высоких скоростях.

Противонатяжение создается посредством регулирования скорости вращения барабанов, исключив при этом скольжение проволоки по барабану. Подобные станы укомплектованы так же, как и иные многократные волочильные станы: несколько расположенных друг за другом барабанов и установленные между барабанами волоки.

См. рис. 10. Конструкции барабанов на таких станах аналогичны конструкциям барабанов новых станов, оснащенных функцией скольжения. Двигатели регулируются по частоте. Регулирование скорости барабанов способствует непрерывному волочению проволоки без проскальзывания.

Проволока огибает барабан, направляясь к натяжному ролику, следом огибает холостой ролик, который неподвижен, продвигаясь к волоке. Выйдя из волоки, проволока поступает на следующий барабан, и процесс повторяется. Направление проволоки мы видим на рис. 10. Оно обозначено стрелками.

1 — блок чистового барабана; 2 — блок промежуточного барабана; 3 — буфер; 4 — натяжной ролик; 5 — регулятор скорости; 6, 8, 10 — мыльницы; 7 — блок ступенчатого барабана; 9 —направляющий ролик; 11 — вентилятор; 12, 13 — подмоторные плиты; 14 — зубчатая муфта; 15 — электроблокировка щита; 16 — измеритель скорости волочения: 17 — плита под блоками; 18 — электродвигатель; 19 — щит; 20 — маслоотвод; 21 — ножной барьер; 22 — ручной барьер

На рис. 12 отображен промежуточный барабан.

Барабан поз.1 насажен на шпиндель поз.2. Привод двигателя с помощью зубчатой муфты, многозаходного червяка поз. 4 и червячного колеса поз.3 приводит барабан в движение. Отдельный блок состоит из барабана поз. 1, шпинделя поз. 2, корпуса редуктора, представленного верхней поз. 6 и нижней поз. 5 его частями. Количеством проходов в процессе волочения определяется число блоков, впоследствии монтируемых на станине. В связи с тем, что подобные волочильные станы являются высокоскоростными, на барабанах намотано всего несколько витков, происходит нагрев барабана и проволоки, то их нужно охлаждать. На охлаждение барабанов подается вода. Проволоку охлаждают воздухом. Волоки монтируются в так называемой мыльнице и охлаждаются водой. Устройство мельницы отображено на рис. 13.

Аварийный выключатель отключает агрегат в случае запутывания проволоки. Станы, снабженные функцией противонатяжения, имеют ряд преимуществ:

• при транспортировке проволоки между барабанами она не скручивается;
• противонатяжение создается посредством регулирования скорости барабанов в автоматическом режиме;
• функция противонатяжения способствует снижению износа волок и уменьшению нагревания проволоки; это повышает качество проволоки и обеспечивать высокоскоростной режим волочения;
• нет необходимости снимать проволоку сверху, что исключает травматизм рабочего персонала.

Данная конструкция петлевых волочильных станов обладает рядом недостатков:

• при производстве проволоки из высокопрочных сортов стали затруднена заправка стана;
• большое количество роликов (натяжных, направляющих) создает дополнительные изгибы для проволоки;
• противонатяжение регулируется в небольшом диапазоне;
• вынужденное использование постоянного тока ведет к удорожанию и усложнению данной конструкции.

Эти недостатки не присущи прямоточным станам с функцией противонатяжения.

Беспетлевые станы (прямоточные)

На рис. 14 см. другую конструкцию стана с функцией противонатяжения.

На этом агрегате на барабаны также наматывается всего несколько витков (от 6 до 10 проволочных витков на каждый барабан). Этих витков вполне хватает для создания необходимого усилия трения, сосредоточенного между барабаном и проволокой. Полоса протягивается через волоки без проскальзывания. Проволока транспортируется без роликов, что предотвращает полосу в момент перехода от скручивания.

Противонатяжение на беспетлевых станах создают электродвигатели. Это позволяет применять более высокие противонатяжения и регулировать их в более широких диапазонах. Тот факт, что на данных станах нет такого множества различных роликов, облегчает заправку стана при волочении толстой проволоки из высокопрочных материалов. Не все виды проволоки допускают больших обжатий. Именно для них важно и эффективно применение противонатяжения. Фасонная проволока производится при использовании небольших обжатий. Это снижает степень износа волок.

При производстве проволоки из мало- и высокоуглеродистой стали используемое противонатяжение составляет макс. 10—15% от общего усилия волочения. На рис. 14 показан стан для производства проволоки из высокоуглеродистых сортов стали методом волочения. Барабаны стана оснащены индивидуальным приводом постоянного тока. Барабаны соединяются последовательно.

Момент настраивается так, что его избыток определяет величину противонатяжения. Скорость настраивается только на барабане для готовой проволоки, остальные барабаны настраиваются автоматически, исходя из частоты вращения барабана готовой проволоки и обжатий, используемых в каждой волоке.

При заправке стана регулировка двигателя продолжается, пока его момента не будет достаточно для протяжки проволоки через волоку и создания натяжения для разворота барабана (заднего натяжения). Оно уменьшает давление на стенки, и тем самым, уменьшает трение и нагрев.

При меньшем нагреве можно устанавливать высокую скорость при процессе волочения. Чрезмерный нагрев разрушает смазку и снижает качество проволоки, её поверхности. На таких агрегатах для барабанов и волок подается в целях охлаждения вода, а на проволоку подается охлаждающий воздух.

Охлаждение способствует снижению температуры нагрева проволоки и повышает предел её прочности.

Станам данного типа присущи следующие положительные моменты:

• при волочении проволока не скручивается,
• обеспечивается протяжка проволок различных профилей и некруглого сечения,
• широкий диапазон регулирования противонатяжения,
• не возникает сложности в заправке стана,
• нет роликов - нет лишних изгибов проволоки,
• нет регулятора скорости,
• упрощенная схема агрегата (механическая и электрическая).

Пожалуй, применение электродвигателей постоянного тока низкого напряжения (менее 110 В) относится к существенным недостаткам данной конструкции подобных станов.

На рис. 16,б продемонстрирован следующий тип привода, который создает дифференциальная передача. Она расположена между электрическим двигателем и зубчатой передачей. Настройка скорости барабанов непосредственно зависит от смены режима обжатий. Скорость регулируется автоматически.

При смене режима обжатия необходимо поменять передаточное число редуктора на всех барабанах. На всех прямоточных станах так делается, которые оснащены приводами переменного тока. А привода могут быть и индивидуальными, и групповыми. Индивидуальные - это каждый блок имеет отдельный привод, а групповой - это, когда один общий привод устанавливается сразу на все блоки.

Быстрая смена режимов при эксплуатации таких станов является показателем его производительности. Да и тем быстрее операторы стана начинают приобретать навыки управления и обслуживания агрегата. Повернув ручку всего одного выключателя на стане, оснащенном приводом постоянного тока, оператор переключает все барабаны на другую скорость. Привода переменного тока более сложны для такого простого переключения скоростей волочения, здесь это связано и с переключением зубчатых передач по всем редукторам, и в коробках скоростей, или предпринимаются переключения в обоих блоках управления сразу.

А главное, на приводах переменного тока сложно включить плавный запуск или плавное ускорение, что очень важно при переключениях скорости, особенно в сторону её увеличения.

Улучшить данную проблему можно посредством использования гидродинамических муфт, ибо они и способствуют значительному снижению динамических нагрузок на зубчатые передачи при смене режимов, при запуске или останове агрегата, а также снижает вероятность обрыва проволоки вследствие переключения одного режима работы стана на другой.

Станы с приводом переменного тока стоят в денежном соотношении меньше, чем станы с приводом постоянного тока. Но последние, т.е. приводы постоянного тока, более удобны и в обслуживании, и в управлении. У них диапазон регулирования скорости значительно больше на всех барабанах, а при смене режима обжатий скорость регулируется в автоматическом режиме.

4. Поточные линии для волочения проволоки

Многократные волочильные станы это, как известно, поточные линии. Это означает, процесс на линии идет непрерывно, начиная с доставки заготовок до получения готовой проволоки, не останавливая линию. Такие станы обрабатывают проволоку, максимально её деформируя, протягивая её между термическими обработками или сразу обжимая до заданного размера.

По данной технологии можно объединять в одной линии несколько станов однократного волочения. Объединив таким образом агрегаты, раньше располагавшиеся в разных участках цеха, экономится время на затраты по операциям и транспортировке заготовок.

Поточные линии собираются из аналогичного оборудования по мощностным данным, иначе может падать общая производительность заново укомплектованной поточной линии.

Комбинация из операций удаления окалины механическим путем и волочения

Сегодня известно множество комбинированных линий. Также как совмещены агрегаты удаления окалины с продукции механическим путем с линиями травления, сегодня совмещают устройства удаления окалины (механическим путем) с волочильными станами (однократного и многократного волочения).

При таком комбинировании двух агрегатов мы имеем следующие положительные момента:

• нет необходимости подавать катанку со склада в линию травления,
• там же потом протравливать, делать промывку, известкование или наносить защитные покрытия,
• впоследствии транспортировать катанку в волочильное производство.

Линию травления, занимающую большие площади в цехах, трудно совместить с волочильным станом.

Однако новое механическое оборудование для удаления окалины, не уступающее по производительности современному стану волочения, позволяет создавать комбинацию из этих двух агрегатов.

Объединение этих предполагает следующие преимущества:

• сокращение персонала,
• сокращение связанных с этим расходов,
• механическое оборудование удаления окалины значительно меньше стоит, чем химическое,
• агрегат удаления окалины не занимает так много места в цехе, как полноценная линия травления,
• не будет отходов с травильного агрегата и будет чистым окружение.

Комбинация из операций по волочению и отжигу

Все более известными на сегодня и приобретающими широкое распространение становятся комбинированные линии по непрерывным процессам отжига и волочения. Подобный агрегат на рис. 17. Наибольшую ценность эти комбинации имеют для обработки на волочильных производствах проволоки из меди (0,1—4,0 мм диаметром). Скорость при отжиге варьирует зависимо от толщины проволоки (её диаметра). Если она диаметром 0,15— 0,4 мм, то её отжигают со скоростью волочения 22—25 м/сек., проволоку от 0,4 до 1,0 мм диаметром отжигают с максимальной скоростью 20 м/сек. Проволока большого диаметра (1—4 мм) отжигается медленно (до 6,5 м/сек.).

Имеется ряд комбинированных линий, в составе которых имеется ряд агрегатов, например, для процессов волочения, отжига, лужения и нанесения изоляционного покрытия на проволоку. Все эти процессы являются непрерывными и высокоскоростными, поэтому в начале и в конце линии стоят, соответственно, разматыватели и моталки, гарантирующие непрерывную подачу заготовок и снятие готовой проволоки, не останавливая линию.

Преимущества таких комбинированных линий:

• большой экономический эффект,
• уменьшается потребность во вспомогательном оборудовании,
• значительное сокращение производственных площадей,
• значительное снижение стоимости производства,
• нет транспортировки исходного материала для передачи с одного технологического отделения к другому.

Многониточное волочение

С понятием "многониточное волочение" мы сталкиваемся при волочении особо тонких проволок из цветных металлов. Многониточные станы функционируют в режиме непрерывного производства, для заправки каждого бунта и для съема готовой проволоки остановки агрегата не требуется. Волочение проволоки на подобных установках совмещается с процессом отжига и нанесения покрытий на продукт. При комбинациях такого рода приоритет имеет скорость более медленной технологической обработки. Есть 18-ниточные волочильные станы, где скорость обработки не выше 5 м/сек. В сумме скорость достигает 90 м/сек.

Преимущества низкой скорости на аналогичном стане:

• упрощается обслуживание стана,
• уменьшается вероятность обрывов проволоки,
• стабильность в получении качества эмалированной проволоки.

Если операции не совмещаются, станы оснащаются системами для двух- и десятиниточного волочения, здесь идет обработка со скоростью 10—15 м/сек.

Чем больше ниток на стане, тем меньше скорость обработки, а соответственно, ниже производительность. Но объясняется это тем, что ликвидация последствий при обрыве проволоки на многониточном стане связана с огромной потерей времени в сравнении с однониточным станом. Для повышения производительности на многониточном стане следует тщательно относиться к подготовке материала к процессу (волочению), подбирать технологическую смазку и средства охлаждения для проволоки.

0

Волочением называют процесс деформации металла при протягивании его через отверстие, выходной размер которого меньше первоначального поперечного сечения обрабатываемой заготовки.

Посредством волочения изготовляют главным образом тонкие сорта проволоки диаметром до 0,065 мм, а также прутки и тонкостенные трубы точного размера. В некоторых случаях посредством волочения производят отделку профильного сортамента.

Прокаткой изготовляют проволоку диаметром не менее 5 мм; для изготовления более тонких сортов прибегают к волочению. Прокаткой тонкие сорта не изготовляют вследствие быстрого остывания металла.

Процесс волочения схематически представлен на фиг. 311, а.

На фиг. 311, б представлены три типа отверстий, которые могут быть сделаны в волочильной доске. Наилучшей является форма А; она дает возможность протягиваемому металлу постепенно уменьшать свое сечение, а также снижает до минимума возникающую при волочении силу трения.

Волочильные отверстия, называемые глазками, волоками, фильерами, могут быть сделаны или в самой волочильной доске, или в отдельных деталях, вставляемых в доску; в последнем случае доска может быть сделана из мягкой стали.

Если глазки делают в самых досках, в качестве материала для них применяется высокоуглеродистая сталь, хромистая или хромовольфрамовая, специальный хромистый чугун.

В качестве материала для вставных глазков применяют специальную сталь, твердые сплавы, алмаз, агат.

Коэфициент утонения. Отношение диаметра проволоки после пропускания через волочильное отверстие к диаметру ее до пропуска называется коэфициентом утонения

здесь d1 - диаметр проволоки после волочения;

d - диаметр проволоки до волочения;

К - коэфициент утонения.

Чем меньше величина К, тем при меньшем количестве пропусков через волочильные отверстия может быть получена проволока заданного диаметра из одного и того же исходного материала. Но коэфициент утонения не может быть уменьшаем произвольно, так как в случае перехода его величины за определенный минимум проволока разорвется.

Для определения минимальной величины коэфициента утонения нужно ясно представить себе характер деформаций, испытываемых металлом, проходящим через волочильное отверстие.

Часть проволоки, находящаяся в волочильном отверстии, подвергается сжатию со стороны конуса отверстия; это давление должно быть больше предела упругости материала проволоки; часть же проволоки, находящаяся между волочильной доской и тянущим механизмом, испытывает растяжения; величина растягивающего усилия не должна превосходить предел упругости материала проволоки.

Обозначим через d диаметр проволоки до прохождения через волочильное отверстие и d 1 после прохождения через него (фиг. 312), z - напряжение, испытываемое проволокой в растягиваемой части, р - давление, испытываемое проволокой со стороны конуса, y- коэфидиент трения между материалами проволоки и волочильной доски; тогда получим следующее равенство:

Так как E ,Fd представляет собой боковую поверхность соприкасающейся с проволокой части конуса, то

При волочении проволоки из мягкой стали можно принять z = 20, р = 40 и y = 0,1; тогда при а = 15°

Для более жесткого материала величина К возрастает до 0,95.

Определение числа пропусков через волочильные отверстия. Приняв величину К постоянной при волочении определенного сорта проволоки, можно, исходя из первоначального и конечного диаметров проволоки и величины K, определить число пропусков проволоки через волочильные отверстия для получения заданного конечного диаметра.

Обозначая диаметры глазков, через которые проволока будет последовательно пропускаться, буквами d 1 , d 2 ...,d n , имеем

Усилие, потребное для волочения, возрастает с уменьшением коэфициента утонения. Чем больше изменяется сечение проволоки в процессе волочения, тем больше потребное для волочения усилие; оно может быть определено по формуле

здесь k - сопротивление материала деформации, принимаемое равным среднему арифметическому из прочности его до и после волочения (механические свойства материала после волочения несколько изменяются вследствие наклепа);

F 1 - площадь сечения проволоки после волочения;

F 0 - площадь сечения проволоки до волочения;

y - коэфициент трения;

а - угол волочильного глазка (см. фиг. 312).

Мощность, потребная для волочения , может быть найдена из равенства

Волочильные станки. Станки для волочения разделяются на станки с прямолинейным движением, или клещевые, и станки с наматыванием обрабатываемого материала, или блочные (барабанные).

Клещевые станки служат для волочения толстых коротких прутков или труб, блочные - для волочения тонкой проволоки произвольной длины.

Устройство клещевого волочильного станка представлено на фиг. 313, Движение роликовой цепи и связанных с ней клещей происходит по направлению, указанному стрелкой. Клещи захватывают заостренный пропущенный через волочильное отверстие конец прутка или трубы и проволакивают его через доску. Когда клещи доходят до крайнего правого положения, крючок, которым клещи зацепляются за цепь, соскакивает с цепи, и волочение прекращается. Если нужно получить пруток более длинный, чем станок, клещи перемещаются в левый конец станка, и пруток захватывается в новом месте.

Работа на таком станке идет медленно, с перерывами, поэтому клещевые станки при производстве проволоки не применяются, их применяют для волочения так называемого калиброванного железа и труб.

Устройство блочного стайка представлено на фиг. 314, а, б, в. Барабан 1, на который наматывается протягиваемая через волочильную доску 2 проволока, насажен на вертикальный вал 3, вращение которому передается через конические зубчатые колеса 4 и 5; рычаг 6 служит для подъема барабана.

К барабану прикреплена цепь с клещами, захватывающими заостренный пропущенный через волочильную доску конец проволоки. Перед волочильной доской помещается чашка со смазочным материалом, через который пропускают проволоку для облегчения протягивания.

При волочении проволоки большого диаметра ее пропускают через раствор серной кислоты и медного купороса в воде (2-15 кг серной кислоты, 1-4 кг медного купороса на 70 кг воды). Этим, с одной стороны, облегчается работа волочения, так как серная кислота несколько разъедает поверхность проволоки, а с другой, вследствие того что при этом медь заполняет получающиеся неровности, проволока получает красивую гладкую поверхность.

Существуют также станки, на которых проволока протягивается сразу через несколько отверстий. Такой способ волочения называется непрерывным.

На фиг, 315 представлено устройство непрерывного волочильного станка, имеющего восемь желобчатых блоков и столько же волочильных досок.

Проволока с катушки 1 проходит через глазок волочильной доски и наматывается на нижнюю ступеньку волочильного барабана; сделав вокруг ступеньки несколько оборотов, она переходит на следующую (левую), несколько большую ступень барабана, а с нее поступает в следующий меньшего размера глазок и т. д. Пройдя через последнее наименьшее волочильное отверстие, проволока поступает на приемный барабан 2. Диаметры отдельных барабанов согласованы со скоростями постепенно утоняющейся проволоки.

В процессе волочения проволока наклепывается и делается хрупкой; для восстановления мягкости ее подвергают отжигу.

В случае, если проволока приобретает чрезмерную хрупкость в процессе волочения, отжиг ее производят между последовательными припусками через волочильные отверстия.

Волочение труб можно производить: 1) на неподвижной оправке; 2) на оправке, движущейся вместе с трубой; 3) без оправки.

Волочение на неподвижной оправке схематически показано на фиг. 316, а; схема устройства станка для волочения труб на подвижной оправке представлена на фиг. 316, б; 1 - головка с коническим отверстием, в которое вставляются различного размера плашки 2 (размером плашек определяется размер внешнего диаметра приготовляемой трубы); в волочильной головке 3 закрепляется конец трубы, а в головке 4 - оправка 5. Головка оправки 6 укреплена на оправке 5. Перед началом работы оправку отодвигают влево, трубу с несколько обжатым концом продевают через волочильное отверстие и закрепляют в волочильной головке; после этого оправку вдвигают в трубу. Когда механизм станка будет приведен в движение, трубу проволакивают через волочильное отверстие, и она получает размеры, определяемые плашками и головкой оправки.

На фиг. 316, в представлена оправка, движущаяся вместе с трубой 1, и закрепление трубы на такой оправке 2. Для извлечения оправки из трубы после обжатия ее иногда применяют специальные устройства.

Волочение без оправки применяют при изготовлении небольших диаметров, предварительно обработанных на станках с оправкой. В этом случае предварительной протяжкой изготовляют трубы несколько большего диаметра, чем заданный, и с несколько меньшей толщиной стенок; пропуском через волочильные отверстия достигают уменьшения диаметра и увеличения толщины стенок трубы.

Волочение биметаллической проволоки не отличается от волочения обыкновенной.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

Введение

Производство метизов является самостоятельной областью металлообработки. Метизами условно принято называть группу широко применяемых в народном хозяйстве металлических изделий промышленного назначения, для изготовления которых используют катанку, мелкосортный прокат, калиброванный металл, проволоку и катаные полосы. К этой группе изделий, относящейся к продукции четвертого передела черной металлургии (считая первым - производство чугуна, вторым – стали, третьим – проката), относятся: проволока, канатные изделия, металлокорд, витая арматура, металлические сетки, крепежные изделия и др.

Обработка металла волочением, т.е. протягивание заготовки через отверстие, выходные размеры которого меньше, чем исходное сечение заготовки, находит самое широкое применение в различных отраслях промышленности. Изделия, получаемые волочением, обладают высоким качеством поверхности и высокой точностью размеров поперечного сечения.

Волочение выгодно отличается от механической обработки металла резанием (строганием), фрезерованием, обточкой и пр., так как при этом отсутствуют отходы металла в виде стружки, а сам процесс заметно производительнее и менее трудоемок.

Волочение представляет собой один из древнейших способов обработки металла давлением. Впервые волочение начали применять 3-3,5 тыс. лет до нашей эры. В начале XYIII века на заводах Урала работало 16 волочильных станов от водяного привода, выпускавших около 45 тонн железной проволоки в год. В 1838 году впервые было применено многократное волочение на больших скоростях 30-60 м/мин. В 1922 году на Белорецком сталепроволочно-канатном заводе был внедрен специальный вид термической обработки катанки - патентирование, с помощью которого была получена прочная стальная проволока. Переход от волочения на однократных машинах к волочению на многократных станах позволил значительно поднять производительность. Скорость волочения возросла более чем в 15 раз.

Сталепроволочное производство технически постоянно совершенствуется. Изменена структура производства: увеличена доля выпуска проволоки ответственного назначения, более тонкой и прочной. Освоены высокие скорости волочения.

Проволоку основного сортамента производят по современным, достаточно эффективным технологическим схемам на высокопроизводительном оборудовании. Сталепроволочное производство оснащено поточными агрегатами, на которых совмещены операции термической обработки и подготовки поверхности, включая нанесение металлических покрытий.

Метизная промышленность обеспечивает переработку 90-95% производимой катанки в проволоку. Наряду с повышением прочности проволоки и снижением величины ее плюсовых допусков на диаметр значительно экономится металл. Этому же способствует увеличение доли выпуска проволоки с защитными покрытиями и с фасонным поперечным сечением вместо круглой, что позволяет снизить массу самого изделия и всей потребляемой проволоки.

ОАО «ЧСПЗ» является крупным предприятием метизной промышленности, в номенклатуре изделий которого представлена широкая гамма метизов. В настоящее время доля «ЧСПЗ» в отгрузке товарной продукции среди предприятий ассоциации «Промметиз» составляет 38%.

30 декабря 1967 года был издан приказ Министерства черной металлургии СССР о создании Череповецкого сталепрокатного завода на базе выведенного из состава металлургического завода метизного производства.

В настоящее время ОАО «ЧСПЗ» разделено на три больших производства:

метизное производство в составе сталепроволочного цеха № 1 мощностью 450 тыс. тонн проволоки в год; гвоздильного цеха мощностью 70 тыс. тонн гвоздей в год; цеха металлических сеток мощностью 30 тыс. тонн сетки и сетчатых конструкций в год; электродного цеха мощностью 66 тыс. тонн электродов и порошковой проволоки в год;

калибровочное производство в составе калибровочного цеха мощностью 500 тыс. тонн калиброванного металла в год; крепежного цеха мощностью 15 тыс. тонн крепежа в год; цеха стальных фасонных профилей мощностью 20 тыс. тонн фасонных профилей в год;

сталепроволочно-канатное производство в составе сталепроволочного цеха № 2 мощностью 120 тыс. тонн проволоки в год и канатного цеха мощностью 75 тыс. тонн стальных и арматурных канатов в год.

В структуру завода включен ряд служб и вспомогательных цехов: энергоцех, инструментальный, ремонтно-механический, тарный, строительный, транспортно-грузовой, и др. Обеспечение производства сырьем и материалами осуществляет дирекция по обеспечению материально-техническими ресурсами, дирекция по маркетингу и сбыту осуществляет работу с клиентами, планирование продаж и изучение рынка сбыта.

Использована информация из “Пособия волочильщика”.

1. Классификация волочильных станов

Волочильный стан - это машина, служащая для обработки метал­ла волочением, .т.е.протягиванием металлических заготовок в холод­ном состоянии через волочильный инструмент для получения меньших размеров поперечного сечения готового изделия - проволоки. Воло­чением обрабатывается проволока круглых и фасонных сечений и обес­печивается высокая точность профиля и чистая гладкая поверхность. При холодном волочении значительно повышается предел текучести и прочности, а также твердость протягиваемого металла.

В зависимости от конструктивных особенностей и назначения волочильные станы делятся на две группы: станы с круговым движе­нием проволоки при намотке на барабан и с прямолинейным движением готового изделия при помощи тянущих тележек. По принципу работы волочильные станы классифицируются на волочильные станы без скольжения проволоки на тяговых барабанах и станы со скольжением проволоки на барабанах, кроме последнего, чистового.

Первые, в свою очередь, подразделяются на станы с накопле­нием проволоки на промежуточных барабанах и на станы с автомати­ческим регулированием частоты вращения промежуточных барабанов на прямоточных станах.

По кратности волочения волочильные станы подразделяются на

однократные и многократные. По кинематическому принципу - станы с индивидуальным приводом каждого барабана и станы с групповым при­водом всех барабанов. В зависимости от диаметра протягиваемой проволоки станы подразделяются: для особо толстого волочения (при диаметре проволоки более 6.0 мм), грубого волочения (3.0-6.0 мм), среднего волочения (1.8-3.0 мм), тонкого волочения (0.8-1.8 мм), тончайшего волочения (0.5-0.8 мм), наитончайшего волочения (0.1-0.5 мм) и волочения проволоки диаметром менее 0.1 мм.

По термическим условиям деформации волочение проволоки под­разделяется на:

горячее волочение - волочение в условиях зарекристаллизационных температур (до 900°С), применяемое для таких металлов, как вольфрам, молибден, сплавы титана и алюминия, так как они обладают при обычных температурах недостаточной пластичностью и проявляют хрупкость; теплое волочение - волочение в условиях до или около рекристаллизационного порядка (до 500°С,) используещееся для во­лочения проволоки из быстрорежущих марок сталей типа Р-9, Р-18; низкотемпературное волочение - волочение в интервале тем­ператур от 60°С до 180°С, применяющееся при производстве проволоки из высоколегированных сталей с аустенитной и аустенитно-ферритной структурой.

Кроме этого, процесс волочения может проводиться с противона-тяжением, как это происходит на прямоточных волочильных станах -перед соответствующей волокон протягиваемой проволоке создается предварительное натяжение от предыдущего барабана.

Вибрационное волочение - волочение с наложением вибраций на проволоку или волоку с частотой от 200 до 1000 Гц, что приво­дит к уменьшению силы волочения на 35-45%.

Волочение черев вращающуюся волоку также уменьшает силу волочения, но для вращения волоки необходим специальный привод.

Волочение проволоки через неприводные роликовые волоки, при­меняющиеся для высокопрочных сталей, аналогично обработке давле­нием методом прокатки с неприводными валками.

Появление в 1927-28 гг. твердосплавного волочильного инстру­мента произвело своего рода революцию в волочильном производстве.

1.1 Волочильные станы для однократного волочения проволоки

Однократные волочильные станы предназначены для волочения проволоки из заготовок толстых размеров - от 8.0 до 20.0 мм. Диаметр тянущих барабанов составляет 550-750 мм.

Схема работы однократного волочильного стана показана на рис.1.1. Протягиваемая заготовка 2 сматывается с размоточного устройства 1. После прохождения через волочильный инструмент (во­локу) 3, протянутая на необходимый размер (диаметр) проволока 4 наматывается на тянущий барабан б, который приводится во вращение от электродвигателя 7 через редуктор или коробку скоростей 6.

Волочильный стан (рис.1.2) представляет собой самостоятель­ный блок, состоящий из литого корпуса 11, на котором смонтирован тяговый волочильный барабан 5.Барабан получает вращение от элект­ропривода, состоящего из электродвигателя 3, клиноременной переда­чи, четырехскоростной коробки передач 4, конической и цилиндричес­кой пар зубчатых колес.

Бунт заготовки, подлежащей волочению, надевается на консоль 1 или фигурку 2. Конец проволоки после заострения на острильном станке пропускают через отверстие волоки 9, после чего захватыва­ют вытяжными клещами. Клещи при помощи пластинчатой цепи с крюком на другом конце соединяются с барабаном 5.На заправочной (медлен­ной) скорости на барабан наматывается несколько витков проволо­ки, после чего клещи снимаются, а свободный конец проволоки зак­репляется за спицу 6 барабана. После этого стан включается на ра­бочую скорость.

После накопления на барабане определенного количества витков проволоки, стан останавливается, полученный моток проволоки (или передельной заготовки) снимается и укладывается на увязочную фи­гурку 8.

Все операции по укладке бунта заготовки на размоточное уст­ройство и съем мотка проволоки механизированы.

Волочильный барабан обслуживается подъемниками, а укладка бунта осуществляется тельфером 7. Масса бунтов с проволочных про катных станов составляет 1.0-1.5 т, для их укрупнения применяется стыковая сварка с помощью специальных сварочных аппаратов 10, ко­торыми оборудован каждый стан.

Намотка проволоки может производиться не только в бунты, но и на катушки вместимостью до 2.0 т при помощи специальных намо­точных устройств, которые могут быть установлены в одной линии с волочильными станами. Это позволяет повысить производительность волочильного стана за счет снижения времени на ручные операции (съем мотка проволоки с барабана и др.) и увеличения машинного времени. При этом улучшается качество готовой продукции, уменьша­ются отходы, исключается перепутывание проволоки и т.д.

Привод в станах однократного волочения может осуществляться от электродвигателей как переменного, так и постоянного тока.

Привод должен обеспечивать:

запуск стана при заправке на медленной, ползучей скорости и плавный разгон, исключающий обрыв проволоки;

быстрый разгон для обеспечения максимальной производитель­ ности;

широкий диапазон регулирования скорости волочения в зави­ симости от величины поперечного сечения и марки протя­ гиваемого материала;

быструю остановку стана в аварийных случаях.

Несмотря на то, что современные однократные станы проектиру­ют для работы с повышенными скоростями волочения, они имеют сле­дующие недостатки:

за одну, а иногда за две протяжки (при ступенчатом, сдвоен­ ном барабане) нельзя получать высокие обжатия;

ограниченная скорость волочения всецело определяется допустимой скоростью схода заготовки с фигурки;

Ввиду того, что диаметр заготовки довольно велик, а машин­ ное время на один бунт заготовки мало, стан часто приходится ос­ танавливать для замены бунта, а также съема мотка проволоки, если последняя накапливается на барабане.

Однократные волочильные станы находят широкое применение для производства проволоки фасонных профилей (сечений), при волочении труднодеформируемых марок сталей, при калибровке толстой проволо­ки, а также при теплом волочении с предварительным подогревом ме­талла (заготовки).

В табл.2.1 приведена техническая характеристика наиболее распространенных типов волочильных станов как для однократного, так и для многократного волочения конструкции ВНИИМЕТМАШа.

Кинематические схемы приводов станов ВСМ 1/650, ВСМ 1/550 и ВСМ 1/750 приведены на рис. 1.3-1.5.

Рис.1.1. Схема работы однократного волочильного стана:

1 - размоточное устройство; 2 - проволока - заготовка; 3 - волочильный инструмент; 4 - протянутая проволока; 5 - тянущий барабан; 6 - редуктор; 7 - электродвигатель

Рис.1.2. Общий вид волочильного стана ВСМ 1/650:

1-консоль для заготовки в мотках; 2-вращающиеся фигурки для мотков;3-электродвигатель привода; 4-коробка передач; 5-волочильный,тянущий барабан;6-спицы для накопления проволоки; 7-колонна съемника: 8-фигурка для увязки мотка; 9-фильеродержатель; 10-сварочный аппарат; 11-корпус блока стана; 12-электрошкаф; 13-наждак

. 1.2 Волочильные станы для многократного волочения

проволоки

На многократных волочильных станах проволока - заготовка про­ходит последовательно через несколько волок, изменяя после каждой

Волочильный стан типа UDZSA 5000/6

Шестикратный волочильный стан блочного типа модели UDZSA 5000/6 с максимальным усилием волочения на первом черновом блоке равным 50 кН (5000 кг), предназначен для волочения стальной угле­родистой проволоки при диаметре заготовки до 12 мм. При волочении медной или алюминиевой проволоки диаметр заготовки может быть больше. Общий вид волочильного стана UDZSA 5000/6 приведен на рис.3.1.

Все блоки данного стана имеют одинаковую конструкцию. Отли­чительную особенность имеет чистовой барабан, снабженный специ­альными спицами для сбора витков готовой проволоки в моток. Если волочильный стан снабжен намоточным аппаратом, то готовая прово­лока наматывается на катушки вместимостью до 1000 кг.

Каждый блок устанавливается на собственном железобетонном фундаменте, прочно прикрепляется к нему анкерными болтами. К бло­кам подводятся необходимые коммуникации: трубопроводы для водяно­го охлаждения барабанов и волокодержателей, электропитание, сис­темы управления и т.д.

В зависимости от технологических особенностей изготовления проволоки и получения необходимых механических свойств на готовом размере волочильные станы могут комплектоваться в одной линии с различным числом блоков (от одного до шести).Основные технические характеристики волочильных станов UDZSA 5000/1-6, 2500/1-6, 1250/1-10 и 630/1-10 приведены в табл.3.2.

Блоки волочильного стана UDZSA 5000/6 имеют в своем составе привод от электродвигателя переменного тока, клиноременную пере­дачу, четырехступенчатую коробку передач, две цилиндрические и одну коническую зубчатую передачу, приведенные на рис.3.2. Все механизмы установлены в литом стальном корпусе, обеспечи­вающем достаточную прочность и жесткость. Валы зубчатых колес имеют опоры на подшипниках качения. Смазка зубчатых колес и подшипниковых узлов - картерная, окунанием и разбрызгиванием. Зубья колес для увеличения стойкости подвергаются закалке и шли­фованию либо притирке. Упрочнению закалкой подвергаются и роли­ки дифференциала, работающие в условиях тяжелого нагружения.

Каждый волочильный стан оснащается заправочной цангой для протягивания конца проволоки через волочильный инструмент и нама­тывания на барабан нескольких витков проволоки для дальнейшего волочения. Другой конец цанги имеет крючок, который зацепляется за специальные отверстия в барабане. После наматывания нескольких витков проволоки (около 10) цанга снимается и стан включается с заправочной скорости на нормальную рабочую. Во время заправки нужно быть очень внимательным и предохранять руки от возможного затягивания их витками наматываемой проволоки.

Общий вид промежуточного барабана волочильного стана UDZSA 5000/п показан на рис.3.2.

Заготовка или проволока промежуточного размера, проходя через волочильный инструмент, установленный в волокодержателе 10, нама­тывается на тяговый барабан и после накопления некоторого объема пропускается через ролик 13 тормозного дифференциала и далее че­рез направляющий блок 14, установленный на вертикальной стойке, к волокодержателю следующего блока волочильного стана.

Включение блока волочильного стана производится кнопкой 9.. "Пуск", а остановка кнопкой 8 "Стоп". Управление системой охлаж­дения волочильного инструмента осуществляется перепускным клапа­ном 7, а охлаждение барабана - клапаном 6.

Во время заправки проволоки на барабане и настойке стана ножной выключатель "ползучей" медленной скорости привода блока -конечный выключатель 1. Частота вращения барабана контролируется тахогенератором 2.

Переключение ступеней зубчатых передач коробки скоростей на блоке осуществляется рычагами 16 и 17, причем одновременно одна и таже скорость (передача) устанавливается на всех блоках. Увели­чение линейной скорости волочения или окружной скорости барабанов от первого до последнего чистового осуществляется за счет различ­ного числа зубьев Za и Zb в кинематической схеме в каждом блоке.

Блокирующий контакт 15 отключает главный приводной электрод­вигатель при открытой дверце защиты. Все механизмы смонтированы на литом корпусе 18.

На рис. 3.3 представлена кинематическая схема одного блока волочильного стана UDZSA 5000/6, а в табл. 3.3 - данные чисел

Рис. 3.2. Общий вид блока волочильного стана UDZSA 5000/п: 1 - ножная кнопка"Стоп"; 2 - тахогенератор; 3 - электродвигатель; 4 - главный приводной электродвигатель; 5 - коробка электроклемм; 6 - перепускной клапан для охлаждения барабана; 7 - перепускной клапан для охлаждения инструмента; 8 - кнопка "Стоп"; 9 - кнопка "Пуск"; 10 - направляющий ролик перед фильеродержателем; 11 -крышка бака с охлаждающей жидкостью; 12 - тянущий барабан; 13 -тормоз дифференциала; 14 - верхний направляющий ролик; 15 - бло­кирующий контакт при открывании защитного ограждения; 16 - рычаг для включения 2-й и 4-й передачи; 17 - рычаг для включения 1-й и 3-й передач; 18 - корпус блока

1.3 Волочильные станы разделяют на два типа: барабанные и цепные.

Рис. 1.3.1. Продольный разрез волоки (а) и схемы барабанного (б) и цепного (в) волочильных станов

Барабанные станы (рис. 1.3.1, б) служат для волочения проволоки и труб небольшого диаметра, наматываемых на вертушку 1. Предварительно заостренный конец проволоки пропускается через отверстие волоки 2 и закрепляется на барабане 3, который приводится во вращение от электродвигателя через редуктор и зубчатую передачу 4. Существуют также станы многократного волочения, имеющие до 20 барабанов с установленными перед каждым из них волоками.

Цепные станы с прямолинейным движением тянущего устройства (рис. 1.3.1, в) применяют для волочения прутков и труб, которые не могут наматываться в бунты. На этом стане конец прутка пропускают через отверстие волоки 2 и захватывают клещами 5, которые закреплены на каретке 6. Каретка через тяговый крюк 7 перемещается пластинчатой цепью 8, приводимой в движение от звездочки 9, которая вращается от электродвигателя 11 через редуктор 10.

Волочение, как правило, осуществляют в холодном состоянии, а потому оно сопровождается упрочнением (наклепом) металла. Исходными заготовками служат прокатанные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов. Величина деформации за один проход ограничена: = 1,25-1,45. Если для получения необходимых профилей требуется большая деформация, то применяют волочение за несколько переходов протягиванием через ряд постепенно уменьшающихся по величине отверстий. Для снятия наклепа после каждого перехода металл подвергают промежуточному отжигу. Для уменьшения силы трения металла об инструмент полируют отверстие в волоке и применяют различные смазки - минеральные масла, олифу, графит, тальк, мыла, фосфатные и металлические покрытия и др.

1.4 Продукция, получаемая волочением

Сортамент изделий, изготовленных волочением, очень разнообразен: проволока 0,002-10 мм и фасонные профили (рис. 1.3.1, б), трубы диаметром от 0,3 до 500 мм с толщиной стенки от 0,05 до 5-6 мм.

Рис. 3.47. Схема волочения трубы (а) и примеры профилей, получаемых волочением (б)

Волочение труб можно выполнять без оправки, для уменьшения только внешнего диаметра (редуцирование) , и с оправкой (для уменьшения внешнего диаметра и толщины стенки). На рис. 3.47, а, показана схема волочения трубы 1 на длинной закрепленной оправке 3. В этом случае профиль полученной трубы определяется зазором между волокой 2 и оправкой 3. Волочение обеспечивает высокую точность размеров (стальная проволока диаметром 1,0-1,6 мм имеет допуск 0,02 мм), высокое качество поверхности, получение очень тонких профилей. Метод дает возможность широко варьировать (за счет наклепа, а также термической обработки) диапазон прочностных и пластических свойств металла готового изделия, резко сокращает отходы и увеличивает производительность. Отличительной чертой процесса волочения является его универсальность (простота и быстрота замены инструмента), что делает его очень распространенным.

2. Характеристика вспомогательного оборудования волочильных станов.

2.1 Размоточные устройства

Размоточные устройства предназначены для разматывания про­волоки-заготовки перед волочильным станом с целью ее последую­щего волочения. В зависимости от того, в каком виде поступает проволока для дальнейшей переработки: в мотках (бунтах) или на ка­тушках большой вместимости (до 1000 кг и более), конструктивно разматывающие устройства разделяются на три типа:

размотка с вращающихся фигурок;

размотка со стационарно установленных кронштейнов, консо­ лей;

размотка с устройства пинольного типа для установки кату­ шек.

К размоточным устройствам предъявляются требования:

обеспечение равномерного схода проволоки-заготовки без за­ путывания и под определенным углом;

возможность регулирования силы натяжения в зависимости от диаметра проволоки;

возможность сваривания концов проволоки без остановки во­ лочильного стана;

обеспечение безопасной работы обслуживающего персонала;

механизация загрузки разматывающих устройств;

возможность использования больших скоростей схода проволо­ ки с разматывающих устройств для обеспечения скоростного и высокоскоростного волочения проволоки.

При размотке проволоки из мотков, уложенных на вращающуюся фигурку, положительным преимуществом является то, что проволока., сматываясь с фигурки, не закручивается вокруг своей оси, что важ­но при волочении проволоки фасонного профиля по сечению. Но при больших массах мотка и большой частоте вращения фигурки из-за не­точной балансировки мотка относительно оси вращения возникают большие центробежные силы инерции, которые вызывают быстрый износ подшипниковых опор, а следовательно, и частый их ремонт. На вра­щающихся устройствах можно разматывать проволоку толстых и сред них размеров. Сварка же концов проволоки без остановки фигурки, а следовательно, и волочильного стана невозможна, поэтому увели­чивается время, затрачиваемое на ручные операции.

При установке мотков проволоки на кронштейнах имеется возмож­ность сваривания концов проволоки при работающем стане. Но при этом способе разматывания проволока, сходя с кронштейна, получает осевое закручивание за каждый виток на один полный оборот, т.е. на 360°. Проволока подходит к первому волокодержателю стана вол­нистой. Чтобы уменьшить степень волнистости, кронштейны устанав­ливаются на значительно большем расстоянии, чем вращающиеся фи­гурки, от волочильного стана, что увеличивает производственные площади.

Для предохранения самопроизвольного схода витков и их запу­тывания на кронштейне устанавливается специальный рычаг, задер­живающий витки силой собственной массы. Нижний рычаг также пре­пятствует виткам произвольного схода. Каждый снимаемый виток при­поднимает рычаги и они, ударяясь о свои опоры, издают стук-хло пок. Несколько таких работающих разматывателей создают в цехе до­полнительный шум в виде периодических ударов.

Разматыватель в виде подвески для двух бунтов одновременно транспортируется краном или кран-балкой из отделения для подго­товки поверхности проволоки к волочению в волочильное отделение. Общая грузоподъемность подвески до 1.5 т. Пока с одной подвески идет разматывание, на второй подготавливается конец бунта для сварки с задним концом первого бунта.

Размотка проволоки с катушки в настоящее время имеет самое большое распространение и, где это возможно, заменяет размотку из бунтов. Так как масса проволоки на катушках большой вместимости в несколько раз больше массы мотка, значительно сокращается ручное время на замену заготовки. Улучшаются условия транспортировки и хранения проволоки, уменьшается возможность запутывания витков, а следовательно, снижаются отходы металла. Практически возможна любая скорость сматывания, необходимая при волочении, работа раз­моточного устройства бесшумная.

Размоточное устройство имеет две самостоятельные стойки с вращающимися пинолями. Одна из пинолей должна иметь перемещение

вдоль своей оси для обеспечения установки катушек различных по своей ширине. Так, например, на одном разматывающем устройстве могут применяться катушки размером 630, 800 и 1000 мм по диаметру диска. Для большегрузных катушек предусматриваются грузоподъемные устройства, обычно гидравлического типа. Для обеспечения торможе­ния катушек, для создания натяжения сходящей проволоки имеется тормозное устройство колодочного или ленточного типа, позволяющее регулировать силу натяжения проволоки в зависимости от ее диамет­ра.

В некоторых случаях фрикционные тормозные системы работают недостаточно плавно и устойчиво. Поэтому в этих случаях в качест­ве тормоза устанавливают электродвигатель, работающий в генера­торном режиме и создающий плавное торможение. Величиной нагрузки на электродвигатель-генератор можно в широких пределах регулиро­вать силу натяжения проволоки, сматывающейся с катушки.

Важным элементом разматывающих устройств, особенно с мотков, является наличие конечных выключателей, предназначенных для отк­лючения волочильного стана в случае запутывания витков проволоки и ее затяжки, а также при окончании мотка проволоки. Они устанав­ливаются между размоточным устройством и волочильным станом.

Управление конечным выключателем осуществляется поворотным рычагом-скобой, через которую пропускается проволока. На некото­рых волочильных станах устанавливаются петлевые компенсаторы, ко­торые за счет удлинения или укорочения петли проволоки согласуют работу размоточного устройства с волочильным станом, также пре­дохраняя обрывность проволоки.

На рабочей площадке размоточных устройств устанавливаются ножницы для обрезки концов перед сваркой. Проволока тонких и средних диаметров может быть обрезана механическими ножницами, устанавливаемыми на острильных аппаратах. Для более толстого диа­метра от 0.8 мм и более широко зарекомендовали себя в работе нож­ницы с гидроприводом с силой резания до 150 кН (15 тс), имеющие автономную станцию со всем необходимым оборудованием. Рабочее дав­ление в гидросистеме достигает 16 МПа (160 кгс/см 2).

Размоточные устройства с катушек AVS 630T и AVS 800T

Размоточные устройства указанных типов предназначены для разматывания проволоки-заготовки перед волочильным станом с кату­шек диаметром 315-630 мм на AVS 630T и диаметром 500-800 мм для AVS 800T. Максимально допустимая масса проволоки для первого уст­ройства до 700 кг, а для второго - до 1200 кг.

В сварном корпусе1 (рис.2.1) расположены две рычажные опоры 5 и 7. Опоры перемещаются поступательно по оси 4 при помощи ходового винта 6 с левой и правой резьбой, вращающегося вручную от штурвала 3. Зажимные конусы 9 имеют специальную форму, учитывающую размеры отверстий катушек различных диаметров. Для подъема катушек со станины, после зажатия их конусами, служит эксцентриковый механизм 2 с приводом от рукоятки-рычага 8. Опуская рычаг до горизонтального положения, катушка устанавливается в рабочее положение. На одном из конусов установлен тормозной шкив 10, работающий по принципу ленточного тормоза, и регулирование натяжения сходящей заготовки производится винтом Т-образной формы.

Рис.2.1. Размоточное устройство AVS 630T и AVS 800T

Намоточные аппараты для волочильных станов

Намоточные аппараты, устанавливаемые в одной линии с волочильными станами, предназначены для наматывания проволоки готового размера на катушки большой вместимости: 250, 500 и 1000 кг, а иногда и более. Благодаря большой вместимости катушки по сравнению с массой мотка на чистовом барабане волочильного стана, обычно не превышающей 70-80 кг, увеличивается производительность стана за счет сокращения числа его остановок для съема готовой проволоки, т.е. увеличивается доля машинного времени и сокращается время на ручные операции.

Намотанная проволока на катушках легко разматывается без запутывания при последующих технологических процессах, например, при перемотке проволоки на зарядные катушки в канатных цехах. В результате уменьшается количество отходов при перемотке.

На станах блочного типа намоточные аппараты являются самостоятельными агрегатами, работа которых должна быть строго согласованной с работой волочильного стана, точнее скорость намотки проволоки на катушку должна быть синхронизирована со скоростью ее движения с чистового барабана.

Намоточные аппараты, как самостоятельные агрегаты, имеют индивидуальные приводы, которые должны обеспечивать широкий диапазон скоростей намотки в соответствии со скоростями волочения проволоки на волочильном стане. Привод намоточного аппарата должен обеспечивать постоянное и равномерное натяжение проволоки при ее намотке на катушку и по мере увеличения диаметра намотки. Во время пуска волочильного стана не должно быть слабины проволоки, иначе произойдет проскальзывание витков проволоки на чистовом барабане волочильного стана и, как следствие, обрыв проволоки. Аналогично, при останове стана, торможении не должно быть чрезмерного натяжения проволоки между катушкой и чистовым барабаном.