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 Катанка для производства проволоки

1.1Исходное сырье

Марку стали катанки и проката выбирают в зависимости от вида готовой продукции.

В СПЦ-1 используется катанка из низкоуглеродистых марок сталей: по ТУ 14-1-5383-94 марок Ст0, Ст0М, Бст1, Бст2 и Бст3 всех степеней раскисления, по ТУ 14-1-5284-94 марки Т, прокат горячекатаный по ГОСТ 1050-88 марок 05кп, 08кп, 10кп, по ТУ 14-1-4670-89 из стали марок Св-08, Св-08А, ASTMA 510 из стали марки SAE1006, ТС 178-250-2003 из стали марки 1сп, ТУ 14-1-2203-77 из стали Св08Г2С и др.

В СПЦ-2 используется прокат и катанка из средне-, высокоуглеродистых и легированных марок сталей: катанка стальная канатная и конструкционная ТУ 14-1-5317-95; сталь рессорно-пружинная углеродистая и легированная ГОСТ 14959-79; сталь углеродистая качественная конструкционная ГОСТ 1050-88; сталь инструментальная углеродистая ГОСТ 1435-90; катанка из легированной и высоколегированной стали для сварочной проволоки по ТУ 14-1-666-73, ТУ 14-1-2203-77, ТУ 14-1-582-73, ТС 105-114-2001, ТС 105-115-2001, ТУ 14-105-596-96.

В ЦСФП используется прокат из углеродистой качественной конструкционной стали по ГОСТ 1050-88; прокат из легированной конструкционной стали по ГОСТ 4543-71; прокат горячекатаный фасонного сечения из рессорно-пружинной углеродистой стали по ТУ 14-105-608-97 и по ТУ 14-105-608-97; сталь подшипниковая марки ШХ15 по ТУ 14-105-502-89; для производства 2-х витковых пружинных шайб используется сталь марки 40С2.

В калибровочном цехе используется сталь качественная конструкционная углеродистая для холодной высадки марки 08кп, 10кп, 20кп по ГОСТ 10702-78; сталь легированная конструкционная марок 20Х, 30Х, 35Х, 40Х, 45Х, 18ХГТ; 30ХГСН2А по ГОСТ 4543-71; сталь углеродистая качественная конструкционная марок 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 по ГОСТ 1050-88 и ТУ 14-1-1525-76; сталь рессорно-пружинная легированная марки 65Г, 70Г, 60С2Г, 60С2А по ГОСТ 14959-79 и по ТУ 14-105-613-98; сталь конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резанием марки А12 по ГОСТ 1414-75; сталь подшипниковая марки ШХ15 по ГОСТ 801-78 и по ТУ 14-105-571-94; прутки горячекатаные из стали марки 15ФЮА по ТУ 14-105-470-87; сталь горячекатаная углеродистая качественная конструкционная для холодного выдавливания и высадки марки 35 (селект) по ТУ 14-1-3991-85; сталь круглая калиброванная и обточенная марки 12ХН по ТУ 14-1-3260-81.

1.2. Способы производства катанки и подката

Материалом для производства стальной проволоки является катанка, для производства прутков и калиброванной стали - подкат, получаемые горячей прокаткой на проволочных и сортовых станах металлургического производства. Для изготовления катанки и подката используют стали, выплавленные в мартеновских и электросталеплавильных печах, в конверторах. Известно, что качество проволоки из мартеновской стали, выплавленной с применением металлолома хуже, чем проволоки, изготовленной из стали с добавлением руды. Высокое качество скрапа уменьшает окисление металла и загрязненность его неметаллическими включениями. Нерационально раскисление стали в ковше алюминием, т.к. образующиеся неметаллические включения типа корунда при волочении не деформируются, прочность металла повышается, а пластичность снижается. В мартеновской стали находится большое количество газов, что также снижает пластичность. Проволока, полученная из мартеновской стали способом непрерывной разливки, имеет более однородные механические свойства, чем из обычной.

Сталь, выплавленную в конверторах (бессемеровских и томасовских), но не продутую кислородом, применяют для производства проволоки неответственного назначения, т.к. загрязненность стали неметаллическими включениями и газами снижает ее пластичность. При ее использовании наблюдается сильная обрывность, механические свойства проволоки низкие.

Конверторная сталь, получаемая продувкой чугуна кислородом, по пластическим свойствам и усталости значительно превосходит бессемеровскую сталь, а в некоторых случаях и мартеновскую.

В электропечах можно получить металл заданного состава с примесями в более узких допусках. Высокая температура в зоне горения дуги обеспечивает получение металла с низким содержанием серы и фосфора.

Поперечное сечение катанки может быть различным по форме и размерам, а на практике чаще используют катанку круглого сечения диаметром от 5,0 до 15,0 мм в бунтах массой 300-550 кг.

Качество катанки определяется требованиями к готовой продукции, получаемой из нее и условиями проведения основных технологических операций (травления, волочения, термической обработки). Поперечное сечение катанки должно быть максимально точным по форме и размерам. Отклонения по диаметру на катанку ± 0,5 мм, овальность не должна превышать половины поля допуска на диаметр, т.е. 0,5 мм.

Катанка и подкат должны иметь постоянный химический состав по всему объему (длине) и однородную мелкозернистую структуру. Изменение структуры на некоторых участках по длине бунта приводит к нестабильности процесса волочения, а наличие неметаллических включений в катанке (подкате) является дефектом стали. Неметаллические включения, образующиеся при раскислении стали, ухудшают механические свойства готовой продукции. Наибольший вред приносят крупные неметаллические включения, попадающие в жидкую сталь из шлака, футеровки печи, материала желоба и ковша.

На катанке можно обнаружить дефекты металлургического производства: заусенцы и закаты, образующиеся из-за неправильной калибровки прокатных валков. Заусенец (ус) имеет вид выпуклости, тянущейся по длине заготовки, и образуется в результате выдавливания в зазор между валками избытка металла. Если заусенец возник на последней клети стана, то он полностью сохранится на поверхности катанки, а если на промежуточном калибре, то он закатывается и получается закат. Катанка с заусенцами и закатами непригодна для производства ответственных метизных изделий. Волосовины – незаварившиеся газовые пузыри, значит6ельно снижающие механические свойства катанки.

Поверхностные дефекты (заусенцы, риски, трещины, закаты) могут быть устранены предварительным окислительным отжигом, что является невыгодным изготовителю из-за больших потерь металла. Механические способы устранения дефектов с поверхности сводятся к удалению их шлифованием или срезанию на машинах для обточки поверхности в бунтах. Наиболее целесообразно для получения качественной поверхности проволоки и прутков зачищать дефекты на заготовке, при этом значительно уменьшается число и протяженность дефектов на катанке и подкате.

Катанка, поступающая на завод для переработки, сопровождается документом о качестве – сертификатом, в котором указаны химический состав и механические свойства. Поступающая на завод катанка проходит обязательный входной контроль, т.е. определяется ее соответствие сертификату.

В организации производства большую роль играет правильный прием, складирование и передача катанки в производство. Нарушение установленного регламента может привести к перепутыванию плавок и марок, что неизбежно приводит к нарушению технологического процесса и требует больших затрат на ликвидацию последствий.