Усенко Ю.І., Іванов В.І., Червоний І.Ф., Лукошніков І.Є.

Моісейко Ю.В., Болюк С.В.

Національна металургійна академія України

Запорізька державна інженерна академія

РАЦІОНАЛЬНА ТЕХНОЛОГІЯ ПІДГОТОВКИ ПОВЕРХНІ СТАЛЕВОЇ ОСНОВИ БІМЕТАЛІЧНОГО ДРОТУ ПІД ЗАХИСНЕ ПОКРИТТЯ

Відомо, що технологічні властивості біметалевого дроту визначає міцність зчеплення захисної алюмінієвої оболонки з поверхнею сталевого осердя.

За умов ВАТ «Запорізький сталепрокатний завод» біметалевий дріт марки БСА виготовляють методом накатування алюмінієвого порошку марки А7 на поверхню осердя із відпаленої сталі марки 50 після її знежирення, травлення, флюсування та цинкування. Проте дана технологія не гарантує міцного зчеплення компонентів дроту, що одержують.

Останнім часом для обробки поверхні металів успішно застосовують метод, заснований на використанні електролітно-розрядного ефекту, який виникає під час пропускання струму значної щільності через електрохімічну комірку, що знаходиться під підвищеною напругою [1,2].

Під час проведення експериментів, спрямованих на визначення можливості застосування даного методу для підготовки поверхні сталевого осердя біметалевого дроту під захисне покриття, автори використовували спеціальний експериментальний стенд, описаний у роботі [3].

Сталеве осердя діаметром 0,5…3,5 мм пропускали із швидкістю 6 ×10^-2 м/с через комірку з електролітом, що знаходиться під напругою, значення якої варіювали у межах 4…190 В. У процесі досліджень використовували лужні (Na₂CO₃), кислі (Н₃ро₄) та нейтральні (N₂SO₄) електроліти різної концентрації та щільності.

Під час аналізу процесів, що відбуваються на активному електроді-катоді (сталевому осерді), встановлено наявність комплексної електрохімічної (виділення водню), теплової (випаровування перемичок електроліту), кавітації (відкриття та закриття парогазового шару) та електроерозійної (виникнення імпульсних електричних розрядів) дій на його поверхню.

Під час використання як електролітного електроду 12…15 %-го водного розчину карбонату натрію в інтервалі змінювання напруги від 140 до 170 В спостерігається практично повне (до 98 %) видалення з поверхні осердя механічних і жирових забруднень типу оксидної плівки і мастила, що пригоріло, та активація самої поверхні, які є важливими для подальшого процесу нанесення покриттів. При цьому встановлено, що раціональна щільність робочої рідини складає 1,10…1,15 г/см³, а оптимальна температура процесу – 60 ± 5° С.

Розроблено та випробувано за дослідно-виробничих умов ВАТ «Запорізький сталепрокатний завод» технологію підготовки поверхні сталевого осердя перед нанесенням захисного алюмінієвого покриття, до якої входять наступні операції: розмотування сталевого осердя, електрохімічна обробка його поверхні за імпульсним режимом і водоструминне промивання.

Агрегат для її реалізації за виробничих умов містить сталеві зварні ємкості для відстоювання електроліту, робочі ванни з електродами, насоси для подавання електроліту з ємкостей до ванн, систему направляючих роликів і розташовується між розмотуючим пристроєм сталевого осердя та чорновою кліттю прокатного стану. Під час проходження осердя через даний агрегат його піддають дії коротких могутніх активуючих імпульсних електричних розрядів, сприяючих досягненню, як високої швидкості, так і максимального ступеню видалення всіх видів забруднень. Після електроімпульсної обробки на подальшому переділі спостерігається рівномірне покриття поверхні сталевої основи біметалічного дроту захисною алюмінієвою оболонкою, яка має достатню адгезійну міцність і високі функціональні властивості.

Результати подальших випробувань експлуатаційної надійності біметалевого дроту марки БСА із зовнішнім діаметром 4,3 ± 0,08 мм, одержаного після традиційної та пропонованої технологій, показали, що після обробки в електролітній плазмі кількість циклів знакозмінного вигину біметалевого дроту до руйнування збільшується у 1,75 разів, а кількість перегинів – у 1,64 разів.

Під час випробувань на вигин дріт, одержаний із застосуванням електророзрядної обробки її основи, був монолітом, тобто оболонка й осердя руйнувалися одночасно, тоді, як для оцинкованого дроту спостерігали спочатку руйнування алюмінієвої оболонки, а потім через 2…3 перегини – сталевого осердя.

Література

1. Ясногорский И.З. Электролитный нагрев металлов / Элктрохимическая и электромеханическая обработка металлов. – 1981. – С.117-168.

2. Железнов Ю.Д., Анагорский Л.А., Гахов П.Ф. и др. Разработка электролитного метода очистки и обезжиривания холоднокатаных полос / Тонколистовая прокатка. – Воронеж: ВПИ, 1977. – С.38-42.

3. Усенко Ю.И., Иванов В.И., Михеев М.В. и др. Моделирование процесса импульсной электрохимической обработки поверхности металла перед покрытием / Моделирование физико-химических систем и технологических процессов в металлургии. – Новокузнецк: Наука, 1991. – С.251-252.