RU2181636C2

RU2181636C2 - Method and device for vacuum-arc cleaning of wire

Info

Publication number: RU2181636C2
Application number: RU2000106238A
Authority: RU
Inventors: Е.С. Сенокосов; А.П. Плитко; Ю.В. Киселев; А.Е. Сенокосов
Original assignee: Сенокосов Евгений Степанович; Плитко Александр Павлович; Киселев Юрий Васильевич; Сенокосов Андрей Евгеньевич
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2002-04-27

Abstract

FIELD: vacuum-arc wire treatment technology. SUBSTANCE: method includes introduction of wire into vacuum chamber through sealed entry, its continuous transport through zone of vacuum-arc discharge between wire and electrode assembly, and extraction of clean wire from chamber through sealed exit. The latter operation is made concurrently with wire deformation by drawing. Device implementing proposed method has vacuum chamber accommodating means for maintaining arc discharge between wire and electrode assembly, sealed wire entry and exit arrangements, and system for continuous transport of wire to chamber through cleaning unit and for its extraction from chamber. Sealed wire exit arrangement is made in the form of drawhole incorporating cooling and lubricating systems. EFFECT: enhanced capacity and reduced cost. 2 cl, 1 dwg

Description

Устройство относится к области металлургии, а именно к производству проволоки на стадии ее поверхностной обработки в вакууме или в контролируемой среде и может быть использовано на предприятиях черной и цветной металлургии, в машиностроении для очистки сварочной проволоки. The device relates to the field of metallurgy, namely to the production of wire at the stage of its surface treatment in vacuum or in a controlled environment and can be used at enterprises of ferrous and non-ferrous metallurgy, in mechanical engineering for cleaning welding wire.

Известна промышленная технология обработки проволоки электродными пятнами дугового разряда при атмосферном давлении с использованием магнитной крутки дуги между проволокой и одним или двумя (СССР 171056, H 05 В, 1963) кольцевыми электродами (СССР 937059, В 08 В 7/04, 1980) в атмосфере защитного газа. Качество такой обработки невысоко из-за сильно контрагированных приэлектродных привязок дуги, которые при столь высоком давлении интенсивно нагревают и оплавляют металл, оставляя поверхность грубошероховатой, а проволоку - перегретой. В результате после очистки она вновь окисляется и покрывается новым слоем окалины, кроме того, интенсивный нагрев проволоки подвергает ее неконтролируемой термообработке, что не всегда желательно. Known industrial technology for processing wire with electrode spots of an arc discharge at atmospheric pressure using magnetic twist of the arc between the wire and one or two (USSR 171056, H 05 V, 1963) ring electrodes (USSR 937059, 08 V 7/04, 1980) in the atmosphere protective gas. The quality of such processing is low due to the strongly contracted near-electrode attachment of the arc, which at such a high pressure intensely heats and melts the metal, leaving the surface rough and the wire superheated. As a result, after cleaning, it is oxidized again and covered with a new layer of scale, in addition, intense heating of the wire exposes it to uncontrolled heat treatment, which is not always desirable.

Переход к вакуумной дуге несколько улучшает ситуацию. The transition to a vacuum arc somewhat improves the situation.

Известен способ вакуумно-дуговой очистки движущейся проволоки с помощью дугового разряда, горящего на расположенный рядом стержневой электрод (СССР 1570863 A1, В 23 H 7/36, 1988). A known method of vacuum-arc cleaning of a moving wire using an arc discharge burning on a nearby rod electrode (USSR 1570863 A1, 23 H 7/36, 1988).

Такая обработка неравномерна из-за фиксированного азимутального расположения разрядного электрода, ее качество и производительность невысоки. Such processing is uneven due to the fixed azimuthal location of the discharge electrode, its quality and productivity are low.

Известен аналогичный способ, предполагающий использование свободно горящей дуги (СССР 476041, В 08 В 1/00, 1971) или дуги, стабилизированной посредством диафрагмы, механически перемещаемой над обрабатываемой поверхностью (СССР 1695704 А1, С 23 С 14/02, 1987). A similar method is known, involving the use of a freely burning arc (USSR 476041, 08 V 1/00, 1971) or an arc stabilized by means of a diaphragm mechanically moved over the work surface (USSR 1695704 A1, C 23 C 14/02, 1987).

В первом случае качество обработки страдает от нестабильности дугового разряда. Во втором изобретении предпринята попытка поднять качество очистки введением сложного механического перемещения стабилизирующей разряд диафрагмы. In the first case, the processing quality suffers from instability of the arc discharge. In the second invention, an attempt is made to improve the quality of cleaning by introducing a complex mechanical movement of the discharge stabilizing diaphragm.

Однако из-за увеличения сил трения в вакууме производительность и стабильность этой технологии возросли незначительно. However, due to an increase in the friction forces in vacuum, the productivity and stability of this technology increased slightly.

Более высокие производственные показатели обеспечивает способ вакуумно-дуговой очистки проволоки путем ее ввода в вакуумную камеру через гермоввод, непрерывной транспортировки через зону вакуумно-дугового разряда между проволокой и электродным узлом и вывода очищенной проволоки из камеры через выходное уплотнение, а также и устройство, содержащее вакуумную камеру, размещенные в ней средства поддержания дугового разряда между проволокой и электродным узлом, устройства герметичного ввода и вывода проволоки и систему ее непрерывного транспорта через узел очистки (СССР 1700843 А1, В 08 В 7/00, 10.12.1986). A higher performance is provided by a method of vacuum-arc cleaning of a wire by introducing it into a vacuum chamber through a pressure seal, continuously transporting a vacuum-arc discharge zone between the wire and the electrode assembly and withdrawing the cleaned wire from the chamber through an outlet seal, as well as a device containing a vacuum a chamber, means for maintaining an arc discharge between the wire and the electrode assembly, sealed input and output devices of the wire, and its continuous system ransporta through purification unit (USSR 1700843 A1, B 08 B 7/00, 10.12.1986).

Общую производительность данной технологии ограничивает относительно быстрый износ выходного уплотнения, требующий частых остановок процесса на замену изношенного узла. Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному, избрано в качестве прототипа. The overall performance of this technology is limited by the relatively rapid wear of the output seal, which requires frequent process stops to replace a worn assembly. This technical solution, as the closest to the declared one, was selected as a prototype.

Целью предлагаемого изобретения является повышение общей производительности процесса вакуумно-дуговой очистки проволоки и снижение себестоимости выпускаемой продукции. The aim of the invention is to increase the overall performance of the process of vacuum-arc wire cleaning and reducing the cost of production.

Поставленная цель достигается тем, что в способе вакуумно-дуговой очистки проволоки путем ее ввода в вакуумную камеру через гермоввод, непрерывной транспортировки через зону вакуумно-дугового разряда между проволокой и электродным узлом и вывода очищенной проволоки из камеры через выходное уплотнение последнюю операцию совмещают с процессом деформации проволоки, например волочения. При этом в устройстве для вакуумно-дуговой очистки проволоки, содержащем вакуумную камеру, размещенные в ней средства поддержания дугового разряда между проволокой и электродным узлом, устройства герметичного ввода и вывода проволоки и систему ее непрерывного транспорта через узел очистки, узел герметичного вывода проволоки из камеры выполнен в виде волочильного инструмента - волоки, снабженной системой охлаждения и смазки, герметизированными относительно вакуумного объема. This goal is achieved by the fact that in the method of vacuum-arc cleaning of the wire by introducing it into the vacuum chamber through the pressure seal, continuously transporting the vacuum-arc discharge between the wire and the electrode assembly and withdrawing the cleaned wire from the chamber through the outlet seal, the last operation is combined with the deformation process wire, such as drawing. At the same time, in a device for vacuum-arc wire cleaning containing a vacuum chamber, means for maintaining an arc discharge between the wire and the electrode assembly, sealed wire input and output devices and its continuous transport system through the cleaning unit, and a sealed wire removal unit from the chamber are arranged in the form of a drawing tool - dies, equipped with a cooling and lubrication system, sealed with respect to the vacuum volume.

Схема устройства, выполненного согласно данному предложению, представлена на чертеже, где 1 - вакуумная камера, 2 - проволока, 3 - кольцевой электрод, 4 - гермоввод, 5 - узел герметичного вывода проволоки в виде охлаждаемой волоки, 6 - подающий барабан, 7 - приемный барабан, 8 - система дозированной подачи волочильной смазки, 9 - патрубок откачки вакуумной камеры, 10 - охлаждаемые панели конденсации продуктов эрозии проволоки, 11 - охлаждаемые роликовые контакты, 12 - блок питания дугового разряда, 13 - уплотнение, 14 - соленоид магнитной крутки дуги, 15 - прижатые к проволоке охлаждаемые ролики. A diagram of a device made in accordance with this proposal is shown in the drawing, where 1 is a vacuum chamber, 2 is a wire, 3 is a ring electrode, 4 is a pressure lead, 5 is a sealed wire outlet unit in the form of a cooled wire, 6 is a feed drum, 7 is a receiving drum a drum, 8 — a dosed lubrication lubricant supply system, 9 — a vacuum chamber evacuation pipe, 10 —cooling panels for condensing wire erosion products, 11 — cooled roller contacts, 12 — an arc discharge power supply, 13 — a seal, 14 — a magnetic twist solenoid, 15 - pressed wire-cooled cooled rollers.

Данная установка работает следующим образом. После заправки проволоки 2 включают откачку камеры 1. По достижении рабочего давления (10¹-10^-3 мм рт. ст. ) включают охлаждение панелей 10 и роликов 15, подачу проволоки 2 (включением барабана 7) и волочильной смазки в систему 8, с помощью блока 12 возбуждают дуги между электродами 3 и проволокой 2 и выводят параметры разряда на заданный уровень.This installation works as follows. After refueling wire 2, pump chamber 1 is turned on. Upon reaching operating pressure (10 ¹ -10 ^-3 mm Hg), the panels 10 and rollers 15 are cooled, wire 2 is fed (by turning on drum 7) and drawing grease is supplied to system 8, s using block 12, the arcs between the electrodes 3 and wire 2 are excited and the discharge parameters are output to a predetermined level.

При выработке проволоки 2 с барабана 6 последний заменяют другим, а новую проволоку сваривают с предыдущей с помощью стыкосварочной машины (не показана). Таким образом обеспечивают непрерывность процесса очистки. Герметичность камеры 1 в узле вывода проволоки 2 обеспечивается тем, что в волоке 5 происходит обжатие проволоки 2, т.е. ее пластическая деформация. Известно, что подобного рода уплотнения работоспособны в любых вакуумных системах вплоть до высокого вакуума. When producing wire 2 from the drum 6, the latter is replaced by another, and a new wire is welded from the previous one using a butt welding machine (not shown). Thus ensure the continuity of the cleaning process. The tightness of the chamber 1 in the output node of the wire 2 is ensured by the fact that the wire 2 is crimped in the die 5, i.e. its plastic deformation. It is known that seals of this kind are efficient in any vacuum systems up to high vacuum.

Волоки выполняются из высококачественных износостойких сталей или металлокерамики, обеспечивающих этим устройствам значительный ресурс, что существенно снижает потери времени на замену узлов герметичного вывода проволоки из вакуумной камеры. В итоге общая производительность процесса очистки проволоки увеличивается весьма заметно. Кроме того, в данном изобретении вакуумно-дуговая очистка проволоки интегрирована с процессом ее калибровки, что устраняет непроизводительные перемотки проволоки и ликвидируют обычно применяемое жидкостное химическое (кислотное) травление проволоки перед ее калибровкой. В итоге общая производительность оборудования по выпуску проволоки возрастает весьма существенно. Себестоимость проволоки при этом снижается как за счет роста производительности оборудования, так и за счет уменьшения производственных затрат на закупку, применение и утилизацию вредных химикатов для травления проволоки, снижения потребности в производительных площадях, отсутствия необходимости в дорогостоящих вентиляционных и фильтрующих системах, дорогих очистных сооружениях, сокращения численности обслуживающего персонала. Одновременно резко улучшается экология производства. The dies are made of high-quality wear-resistant steels or cermets, providing these devices with a significant resource, which significantly reduces the time loss for replacing the nodes of the hermetic wire outlet from the vacuum chamber. As a result, the overall performance of the wire cleaning process increases quite noticeably. In addition, in this invention, the vacuum-arc wire cleaning is integrated with its calibration process, which eliminates unproductive wire rewindings and eliminates commonly used liquid chemical (acid) etching of the wire before calibration. As a result, the overall performance of the equipment for the production of wire increases very significantly. At the same time, the cost of wire decreases both due to an increase in the productivity of equipment, and due to a decrease in production costs for the purchase, use and disposal of harmful chemicals for pickling wire, reducing the need for production facilities, the absence of the need for expensive ventilation and filter systems, expensive treatment facilities, reduction in the number of staff. At the same time, the ecology of production is sharply improving.

Экономическую эффективность данного изобретения можно проиллюстрировать на примере производства стальной проволоки (катанки) диаметром 5,5 мм в поточной линии сталепрокатного завода АО "Стандарт - 2", г. Санкт-Петербург. Базовым образцом для сравнения эффективности предложения избрана ранее применявшаяся технология производства проволоки указанного типа с использованием кислотного травления перед волочением. Общая производительность этой технологии составляла 3-5 км/ч. С применением заявленного предложения она возросла до 4-х раз, т.е. до 20 км/ч. В узле очистки использовались четыре водоохлаждаемых электрода в виде медных колец толщиной 20 мм. Суммарный тон разряда составил около 1400 А, соленоиды магнитной крутки дуг создавали в разрядных промежутках магнитное поле напряженности около 0,01 Тл. Переход к "сухой" плазменной очистке, интегрированной с процессом волочения, привел к сокращению производственных площадей до 4-х раз, снижению расхода электроэнергии до 10-ти раз и снижению себестоимости калиброванной проволоки до 9-ти раз. The economic efficiency of this invention can be illustrated by the example of the production of steel wire (wire rod) with a diameter of 5.5 mm in the production line of the steel rolling plant Standard - 2, St. Petersburg. The previously used technology for the production of wire of the specified type using acid etching before drawing was selected as the basic model for comparing the effectiveness of the proposal. The total productivity of this technology was 3-5 km / h. With the application of the proposed proposal, it increased to 4 times, i.e. up to 20 km / h. Four water-cooled electrodes in the form of 20 mm thick copper rings were used in the cleaning unit. The total discharge tone was about 1400 A, the magnetic twisting solenoids of the arcs created a magnetic field of about 0.01 T in the discharge gaps. The transition to "dry" plasma cleaning, integrated with the drawing process, has led to a reduction in production space by up to 4 times, a reduction in energy consumption by up to 10 times, and a reduction in the cost of calibrated wire by up to 9 times.

Claims

1. The method of vacuum-arc cleaning of the wire by introducing it into the vacuum chamber through a pressure seal, continuous transportation through the zone of the vacuum-arc discharge between the electrode assembly and the wire and tightly withdrawing the cleaned wire from the chamber, characterized in that the hermetic withdrawal of the wire from the chamber is carried out by combining wire output with the process of its deformation by drawing.

2. A device for vacuum-arc wire cleaning, containing a vacuum chamber, means for maintaining an arc discharge between the wire and the electrode assembly, hermetic input and output nodes of the wire, and a system for continuously transporting it to the chamber through the cleaning unit and from the chamber, characterized in that its site of hermetic withdrawal of wire from the chamber is made in the form of a die equipped with cooling and lubrication systems.