SU881136A1

SU881136A1 - Method of making high-strength steel-aluminium wire

Info

Publication number: SU881136A1
Application number: SU802897155A
Authority: SU
Inventors: Хасан Нуриевич Белалов; Геннадий Васильевич Баталов; Иван Куприянович Лысяный; Георгий Александрович Щеголев; Борис Сергеевич Волосастов; Валентина Евдокимовна Базарова; Виктор Андреевич Голомазов; Станислав Алексеевич Терских; Виктор Леонидович Пишванов; Валериан Николаевич Теуш
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт метизной промышленности
Priority date: 1980-03-20
Filing date: 1980-03-20
Publication date: 1981-11-15

Description

Изобретение относится к метизному производству и может быть использовано для изготовления высокопрочной биметаллической проволоки с сердечником из средне- и высокоуглеродистой стали и алюминиевой оболочки.The invention relates to hardware production and can be used for the manufacture of high-strength bimetallic wire with a core of medium and high carbon steel and aluminum sheath.

Известен способ изготовления высокопрочной сталеалюминиевой проволоки, по которому наружные слои сталь- . ного патентированного сердечника обез-’^иуглероживают, обеспечивая снижение разности напряжений, вызывающих плас'тическую деформацию приконтактных слоев твердого сердечника и мягкой оболочки. Это улучшает.адгезию контак- 15 тирующих поверхностей·· в процессе волочения стадеалюминиевой заготовки [1] . .A known method of manufacturing a high-strength steel-aluminum wire, in which the outer layers of steel. Nogo patented core obez- ^'and uglerozhivayut, providing decrease of voltage difference causing deformation plas'ticheskuyu contact layers of the solid core and a soft shell. This improves the adhesion of the contacting surfaces ·· · · during the drawing of the aluminum blank [1]. .

Недостатком этого способа является то, что он не устраняет образова- 20 ние в переходной эоне контакта стали, и алюминия хрупких интерметаллидов, которые образуются при нагреве -сталеалюминиевой заготовки, например, в процессе наложения алюминиевой обо- 25 лочки.The disadvantage of this method is that it does not eliminate the formation of brittle intermetallic compounds in the transitional aeon of contact between steel and aluminum, which are formed upon heating of a steel-aluminum billet, for example, during the application of an aluminum shell.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления сталеалюминиевой.гцэоволоки, позволяющий устранить образо- 36 вание хрупкого слоя интерметаллидов на границе сталь-алюминий, снижающих механические свойства биметаллической проволоки. Это достигается наложением алюминиевой оболочки на стальной сердечник, который после обезуглероживания, патентирования, заключающегося в нагреве до температуры’ аустенизации с последующей изотермической выдержкой для получения сорбитной структуры, подвергают, очистке, нанесению тонкого слоя цинка и последующей деформации полученной биметаллической заготовки. Так как величина пограничного слоя образующегося диффузионного соединения Ζη и А1 примерно равна 20 мкм, то слой цинка на стальном сердечнике должен быть меньшим 20 мкм. Получить такое тонкое покрытие из расплава Ζη не удается. Избыточный цинк наплывов засоряет дорн при наложении алюминиевой оболочки опрессованием и вальцы при накатке. Поэтому избыточный цинк перед наложением алюминиевой оболочки удаляют. Из-за неравномерности цинкового слоя удаление его избытка вызывает значительные технические трудности. Тонкое и равномерное цинковое покрытие на стальном сердечнике возможно по лучить электролизом либо водных растворов, либо расплава солей, содержащих ионы цинка, с последующим наложением алюминиевой оболочки (2J.Closest to the technical nature of the proposed method is the production of steel-aluminum. Gypsum fibers, which eliminates the formation of a brittle layer of intermetallic compounds at the steel-aluminum interface, which reduce the mechanical properties of the bimetallic wire. This is achieved by applying an aluminum shell to the steel core, which, after decarburization, patenting, which consists in heating to a temperature ’austenization followed by isothermal exposure to obtain a sorbitol structure, is subjected to cleaning, applying a thin layer of zinc and subsequent deformation of the obtained bimetallic billet. Since the size of the boundary layer of the formed diffusion compound Ζη and A1 is approximately equal to 20 μm, the zinc layer on the steel core should be less than 20 μm. It is not possible to obtain such a thin coating from the Ζη melt. Excess zinc of influx clogs the mandrel when applying the aluminum shell by crimping and rollers during knurling. Therefore, excess zinc is removed before application of the aluminum shell. Due to the unevenness of the zinc layer, removing its excess causes significant technical difficulties. It is possible to obtain a thin and uniform zinc coating on a steel core by electrolysis of either aqueous solutions or a molten salt containing zinc ions, followed by the application of an aluminum shell (2J.

Недостатком данного способа является его высокая стоимость. Способ нанесения цинкового покрытия электро- 5 дизом дорог сам по себе. Кроме того, Д данном способе операции обезуглероживания поверхности стального сер дечника, его патентирование и цинко-, вание проводятся на отдельных агрега- Ю тах, что дополнительно повышает стоимость алюминиевой заготовки и услож- . няет технологию ее производства.The disadvantage of this method is its high cost. The method of applying a zinc coating to electro-5 dizom is expensive on its own. In addition, for this method, the operations of decarburization of the surface of a steel core, its patenting and zincing, are carried out on separate units, which additionally increases the cost of aluminum billets and complications. nyat technology of its production.

Цель изобретения - упрощение технологии изготовления высокопрочной 15 сталеалюминиевой проволоки.The purpose of the invention is to simplify the manufacturing technology of high-strength 15 steel-aluminum wire.

Поставленная цель достигается тем, Что согласно способу изготовления высокопрочной сталеалюминиевой проволоки, включающему обезуглероживание JQ поверхностного слоя стального сердечника, нагрев до температуры аустенизации с последующей изотермической выдержкой для получения сорбитной структуры, очистку, цинкование, нало- -жение алюминиевой оболочки и деформа- ” цию заготовки, нагрев стального сердечника до температуры аустенизации производят в неокисляющей обезуглероживакщей атмосфере, а изотермическую выдержку осуществляют в расплаве 30 солей, содержащих ионы цинка.This goal is achieved by the fact that according to the method of manufacturing high-strength steel-aluminum wire, including decarburization JQ of the surface layer of the steel core, heating to austenitization temperature followed by isothermal exposure to obtain a sorbitol structure, cleaning, galvanizing, overlaying of the aluminum sheath and deformation of the billet , heating the steel core to austenitization temperature is carried out in a non-oxidizing decarburizing atmosphere, and isothermal aging is carried out in 30 lava salts containing zinc ions.

Кроме того, цинкование осуществляют электролизом расплава солей.In addition, galvanizing is carried out by electrolysis of molten salts.

Для этого в муфель патентировочной печи противотоком подают обезуглеро- 35 живающий (увлажненный) защитный газ, содержащий азот с добавками восстановителей Н 2 и СО. Температура в войнах печи соответствует температуре нагрева под аустенизацию для марки 4Q стали сердечника. При движении проволоки-сердечника через муфель печи окислы поверхностного слоя восстанавливаются, а сам поверхностный слой обезуглероживается вследствие взаимо- . действия углерода поверхностного слоя сердечника главным образом с Н^О. Стальной сердечник с чистой и обезуглероженной поверхностью поступает сразу в ванну изотермической выдержки, заполненную расплавом солей, со- . держащим ионы цинка, например соль ZnCI^· На поверхности сердечника осаждается слой контактного цинка, толщина которого составляет 0,5-1,0 мкм, ecjfiH условия процесса примерно равны 55 условиям обычного патентирования (размеры ванны, скорость прохождения проволоки). Подготовленный таким образом сердечник из средне-» и высокоуглеродистых сталей покрывают до алюминиевой оболочкой.. Если в процессе наложения алюминиевой оболочки стальной сердечник нагревают, то для предотвращения окисления цинкового слоя нагрев производят в защитной £$ среде, например, подачей защитного газа на участке нагревательное устройство - инструмент для наложения алюминиевой оболочки. Толщину осаждаемого в ванне изотермической выдержки цинкового слоя можно увеличить, применяя электролиз расплава солей. Для этого в ванну с расплавом погружают цинковые аноды и создают разность потенциалов между анодами И стальной проволокой-сердечником, который служит катодом.To this end, a decarburizing (moistened) protective gas containing nitrogen with the addition of reducing agents H 2 and CO is fed countercurrently into the muffle of the patenting furnace. The temperature in the furnace wars corresponds to the heating temperature under austenization for grade 4Q steel core. When the core wire moves through the furnace muffle, the oxides of the surface layer are reduced, and the surface layer itself is decarburized due to the mutual interaction. the action of carbon on the surface layer of the core mainly with H ^ O. The steel core with a clean and decarburized surface enters immediately into an isothermal bath filled with molten salts, co. containing zinc ions, for example, ZnCI ^ salt. · A layer of contact zinc is deposited on the core surface, whose thickness is 0.5-1.0 μm, ecjfiH process conditions are approximately equal to 55 conditions of conventional patenting (bath size, wire speed). The core thus prepared from medium- and high-carbon steels is coated with an aluminum shell. If the steel core is heated during the application of the aluminum shell, then in order to prevent the zinc layer from oxidizing, the heating is carried out in a protective £ $ medium, for example, by supplying a protective gas to the section of the heating device - a tool for applying an aluminum shell. The thickness of the isothermal exposure of the zinc layer deposited in the bath can be increased by using electrolysis of molten salts. To do this, zinc anodes are immersed in the molten bath and a potential difference is created between the anodes AND the steel core wire that serves as the cathode.

Пример. Проволоку из стали диаметром 3,0 мм патентируют подавая противотоком в муфель печи защитный газ, содержащий 2% Н^2% СО и остальное - азот, увлажненный до температуры точки росы +15°C. Температура нагрева сердечника в 1-ой зоне бВО^С, в остальных - 900°С. Температура ванны изотермической выдержки с расплавом солей , вес.% : Zn С 1 q 50 +. NaC 1 25 + + КС 1 25 - 470^tfC. При скорости прохождения проволоки 10 м/мин и длине ванны изотермической выдержки 5 м полу-? чен патентированный стальной сердечник с цинковым покрытием 0,8 мкм и следующими механическими свойствами:Example. A steel wire with a diameter of 3.0 mm is patented by supplying a protective gas containing 2% Н ^ 2% СО and counterflow into the furnace muffle, and the rest is nitrogen moistened to a dew point temperature of + 15 ° C. The core heating temperature in the first zone of the BVO ^ C, in the rest - 900 ° C. The temperature of the bath isothermal exposure with molten salts, wt.%: Zn With 1 q 50 +. NaC 1 25 + + КС 1 25 - 470 ^tf C. At a wire speed of 10 m / min and a bath length of isothermal exposure of 5 m, half-? Chen patented 0.8 µm zinc coated steel core with the following mechanical properties:

временное сопротивление разрыву 96101 кг/мм²·, относительное удлинение 9-10%, число гибов 12-16, число скручиваний 36-46. Стальной сердечник с контактным слоем цинка в количестве т опрессовывают алюминиевой оболочкой в цехе биметалла Магнитогорского метизно-металлургического, завода. Холодным волочением из заготовки диаметром 4,3 мм получена сталеалюминиевая проволока диаметром 2,6 мм, свойства которой соответствуют .требованиям к высокопрочной сталеалюминиевой проволоке.temporary tensile strength 96101 kg / mm ² ·, elongation of 9-10%, the number of bends 12-16, the number of twists 36-46. A steel core with a contact layer of zinc in the amount of t is pressed with an aluminum shell in the bimetal workshop of the Magnitogorsk hardware and metallurgical plant. Cold drawing from a billet with a diameter of 4.3 mm yielded a steel-aluminum wire with a diameter of 2.6 mm, the properties of which correspond to the requirements for high-strength steel-aluminum wire.

По данным Магнитогорского метизно металлургического завода стоимость операций очистки и цинкования стального сердечника, проводимых отдельно от процесса патентирования, составляет 18 руб. на 1 т проволоки диаметром 3 мм. В данном способе в результате упрощения технологии изготовления оцинкование осуществляют в процес се патентирования и расходы на проведение указанных операций полностью ликвидируются, т.е. экономия от применения 1 т стального сердечника в Сталеалюминиевой заготовке составляет 18 руб. на 1 т проволоки. Годовая потребность завода в стальном оцинкованном сердечнике для сталеалюминиевых проводов составляет 700 т. Эффективность предлагаемого способа без учета эффекта обезуглероживания при патентировании только на Магнитогорском метизно-металлургическом заводе равна 700>18 = 12600 р,в год.According to the Magnitogorsk Hardware and Metallurgical Plant, the cost of cleaning and galvanizing a steel core, carried out separately from the patenting process, is 18 rubles. per 1 ton of wire with a diameter of 3 mm. In this method, as a result of simplification of the manufacturing technology, galvanizing is carried out during the patenting process and the costs of these operations are completely eliminated, i.e. the savings from the use of 1 ton of the steel core in the steel-aluminum billet is 18 rubles. per 1 ton of wire. The annual demand of the plant in a steel galvanized core for steel-aluminum wires is 700 tons. The effectiveness of the proposed method without taking into account the decarburization effect when patenting only at the Magnitogorsk Hardware and Metallurgical Plant is 700> 18 = 12600 r, per year.

Claims

The invention relates to hardware manufacturing and can be used for the manufacture of high-strength bimetallic wire with a core of medium and high carbon. that steel and aluminum shell. A known method of manufacturing high-strength alloyed wire, by which the outer layers of steel of a patented core are both carbonized, reducing the difference in stresses causing the plastic deformation of the contacting layers of the hard core and soft sheath. This improves the adhesion of the contacting surfaces - in the process of drawing it became an aluminum billet 1. . The disadvantage of this method is that it does not eliminate the formation of brittle intermetallics in the transitional zone of contact of steel and aluminum, which are formed during heating of more than aluminum billet, for example, in the process of drying aluminum-aluminum cladding. The closest in technical essence to the present invention is the production of steel-line liners, which allow to eliminate the formation of a brittle intermetallic layer at the steel-aluminum interface, which reduce the mechanical properties of the bimetallic wire. This is achieved by overlaying the aluminum shell on the steel core, which, after decarburization, patenting, concludes heating to the austenization temperature, followed by isothermal aging to obtain a sorbitol structure, subjected to cleaning, applying a thin layer of zinc and subsequent deformation of the resulting bimetallic billet. Since the size of the boundary layer of the formed diffusion compound Zn and A1 is approximately 20 µm, the zinc layer on the core should be less than 20 µm. It is not possible to obtain such a thin coating from the Zn melt. Excess zinc sags clog the mandrel and overlay the aluminum sheath by crimping and rolls during knurling. Therefore, excess zinc before the imposition of aluminum. Shell removed. Due to the unevenness of the zinc layer, the removal of its excess causes considerable technical difficulties. A thin and uniform zinc coating on the steel core can be obtained by electrolysis of either aqueous solutions or molten salts containing zinc ions, followed by the deposition of the C23 aluminum sheath. The disadvantage of this method is its high cost. The method of applying zinc electro-isome is expensive by itself. In addition, this method of decoupling the surface of the steel core, its patenting and galvanizing are carried out on separate units, which further increases the cost of the aluminum billet and complicates the technology of its production. The purpose of the invention is to simplify the manufacturing technology of high-strength steel-aluminum wire. This goal is achieved by the fact that according to the method of manufacturing high-strength steel-aluminum wire, including decarburization of the surface layer of the steel core, heating to austenization temperature followed by isothermal exposure to obtain, sorbitol structure, cleaning. Galvanizing, aluminum cladding and deformation of the workpiece, heating the core to austenization temperature is done in neo-acid to the effects of the decarburized atmosphere, and isothermal aging is carried out in a melt of salts containing zinc ions. In addition, galvanizing is carried out by electrolysis of molten salts. For this purpose, a decarburizing (moistened) protective gas containing nitrogen with the addition of reducing agents H 2 and CO is fed into the muffle of the patenting oven with countercurrent. The temperature in the furnace furnaces corresponds to the heating temperature under austenization for the steel grade of the core. When the core wire moves through the furnace muffle, the oxides of the surface layer are reduced, and the surface layer itself is decarburized due to the interaction of the carbon of the surface layer of the core, mainly with H ,. A steel core with a clean and decarburized surface enters immediately into an isothermal holding bath filled with molten salts containing zinc ions, for example, salt 2Le. A layer of contact zinc is deposited on the surface of the core, the thickness of which is 0.5-1.0 µm. Conditions are approximately equal to the conditions: Conventional patenting (bath dimensions, wire passing speed). A core of medium and high carbon steels prepared in this way is covered with an aluminum sheath. If the steel core is heated during the application of the aluminum sheath, to prevent the zinc layer from oxidizing, the heating is performed in a protective environment, for example, by supplying a protective gas to the heating device-tool section. for the application of an aluminum shell. The thickness of the zinc layer that is deposited in the bath isothermally aged can be increased by the use of molten salt electrolysis. To do this, a melted vvannu immerses the zinc anodes and creates a potential difference between the anodes and the steel core wire that serves as the cathode. Example. Steel wire with a diameter of 3.0 mm is patented by supplying a protective gas in the furnace muffle containing 2% H 2% CO and the rest is nitrogen, moistened to a dew point temperature of 4-15s. The heating temperature of the core in the 1st zone, in the rest - 900 ° C. Isothermal bath temperature with molten salt, weight%: ZnCJ 50 +. NaC 25 + + - KCl 25 -, With a wire speed of 10 m / min and an isothermal bath length of 5 m, a patented sting core with a zinc coating of 0.8 µm and the following mechanical properties is semiginified: temporary tensile strength is 96101 kg / mm, relative elongation 9-10%, number of bends 12-16, number of twists 36-46, Steel core with a contact layer of zinc in an amount of 3 tons pressed aluminum shell in the bimetal shop of the Magnitogorsk hardware-metallurgical plant, Cold drawing from a billet with a diameter of 4.3 mm the floor Yen steel wire with a diameter of 2.6 mm, the properties of which correspond to the requirements for high-strength steel-aluminum wire. According to Magnitogorsk metal-smelting plant, the cost of cleaning and galvanizing the steel core, carried out separately from the patenting process, is 18 rubles per 1 ton of wire with a diameter of 3 mm. In this method, as a result of the simplification of the manufacturing technology, galvanizing is carried out in the process of patenting and the costs of carrying out these operations are completely eliminated. Ru, t, e, the economy from the use of 1 ton of steel core in aluminum-aluminum billet is 18 rubles per ton of wire. The annual plant requirement for a galvanized steel core for steel-aluminum wires is 700 tons. The effectiveness of the proposed method without taking into account the effect of decarburization when pating only at the Magnitogorsk hardware-metallurgical plant is equal to 700 x 18 12600 rubles per year, Invention 1, The method of manufacturing high-strength steel-aluminum wire .sub 583 which decarburize the surface layer of the steel core, heating to austenization temperature followed by isothermal exposure bit structure, cleaning, galvanizing, imposing aluminum sheath and deformation of the workpiece, different from that, in order to simplify the manufacturing technology, the steel-core is heated to a temperature of acoustamization in a non-oxidizing, decarburizing atmosphere, and isothermal aging is carried out in molten salts containing zinc ions. 66 2. The method according to claim 1, distinguished by the fact that galvanizing is carried out by the electrolysis of molten salts. Sources of information taken into account in the examination 1. Japanese patent 26479, cl. 12 C 224, 1970.

2. Theory and practice of hardware production. Collector of scientific papers of the Magnitogorsk Institute of Mining and Metallurgy. Magnitogorsk, vol. 11, 1975, p. 150-152.