CC BY
23
The developments of high-capacity machine-tool for production of steel fiber and grid are given.
Н. В. ШИРОКИЙ, В. Ф. ХРЛМЦОВ, РУП «БМЗ»
РАЗРАБОТКА ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО СТАНКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНОГО ВОЛОКНА И ДРОБИ
Волокнистые материалы представляют интерес для различных отраслей народного хозяйства: энергетики (в качестве пористых фильтрующих материалов), строительства (использование в фиб-робетонах), машиностроения (для фрикционных, вибро- и шумопоглощающих изделий).
Способы получения стальных волокон подразделяют на механические и физико-химические [1]. Для предприятий черной металлургии и машиностроения наибольший интерес представляют механические способы: экструдирование волокон из расплава металла и измельчение стальной проволоки. Наиболее экологически чистым способом получения волокна является способ измельчения стальной проволоки. При этом в последние годы получены новые порошковые инструментальные материалы [2], позволяющие значительно уменьшить износ и вести обработку с повышенными скоростями резания.
В зависимости от требований к материалам, в которых используют волокна, они могут быть мерной и немерной длины. Для волокон немерной длины, получаемых измельчением, характерен пространственный криволинейный профиль продольного сечения. Такие волокна получены в струж-кодробильном агрегате (рис. 1) и при переработке утилизируемых автомобильных шин механическим дроблением (рис. 2).
Наиболее распространенным представителем мерного волокна является фибра. Этот материал используется для объемного армирования бетонов и позволяет существенно улучшать его характеристики. Первая опытная партия волновой фибры из отходов высокоуглеродистой латунированной проволоки (рис. 3) была получена в ремонтно-механическом цеху. Работы проводили на опытном приспособлении, установленном на токарном станке. Частота вращения шпинделя составляла 2000 об/мин. Всего было получено более 100 кг фибры.
УДК 669.
Рис.2
ГШ:С: [г ГТ'П
- 1 (41). 2007
/65
Рис.3
После этого специалистами метизных цехов и исследовательского центра метизного производства разработан и внедрен станок для производства анкерной фибры. В настоящее время на этом станке получают анкерную фибру различной длины в опытно-промышленных объемах.
Полученная на РУП «БМЗ» опытная партия волновой фибры диаметром 0,5-0,7 мм была опробована для изготовления фибробетона. Работы по внесению фибры в бетон проводили с использованием бетоносмесителя марки С750М. В состав исходных материалов входили щебень (1095 кг/м3), песок (750 кг/м3), цемент (462 кг/м3), вода (220 кг/м3). В указанный исходный состав была внесена фибра стальная волнообразная диаметром 0,5—0,7 мм, объемы опытных засыпок были выбраны исходя из среднего объема засыпки импортной фибры (48 кг/м3).
Во время проведения работ установлено следующее:
• фибра длиной 22 мм за время перемешивания 1 мин распределилась равномерно по всему объему смесителя;
• фибра длиной 43 мм склонна к сбиванию в комки, несмотря на то что время перемешивания бетона достигало 10 мин.
Это позволило определить, что более короткая длина волокна предпочтительна с точки зрения технологии приготовления бетонов.
Кроме рассмотренных типов фибры, для фибробетонов используются волокно с прямым профилем, а также микрофибра — более тонкое и короткое волокно по сравнению с традиционными размерами фибры. Микрофибру производят путем порубки стальных канатов.
Стальное волокно производят на многих предприятиях Украины и России,
причем некоторые компании предлагают промышленное оборудование для производства фибры [3]. Например, на ОАО «Хмельницкий КПО «Пригма-Пресс»» выпускают автомат для изготовления металлической фибры (рис. 4). При мощности двигателя 3 кВт такой автомат имеет максимальную производительность 70 кг/ч анкерной фибры.
Конструкторами управления проектирования и реконструкции РУП «БМЗ» была отмечена низкая энергоэффективность такого оборудования. Поэтому было предложено решение по проектированию универсального станка по производству мерного волокна, микрофибры и дроби производительностью до 890 кг/ч. Схема предлагаемого станка приведена на рис. 5. Характерным является простота конструкции и возможность работы с высокими скоростями резания. При этом шпиндель с режущей головкой станка специальной конструкции позволяет избежать относительно высокой точности балансировки инструмента. На раме 1 установлены приводы главного движения 2 и подачи 3, а также тянуще-формирующее устройство 6 и неподвижный нож 7. На шпинделе с режущей головкой специальной конструкции 4 находятся ножи 5. Исполнительные органы станка с приводами связаны с помощью ременных передач. Катушки с проволокой устанавливают на размоточном устройстве 11. Готовое волокно по лотку 8 перемещается в тару 10. Под размоточным устройством расположен шкаф управления станком 9.
На предлагаемом оборудовании возможно получение не только волокна, но и рубленой стальной дроби. Стальная дробь из высокоуглеродистой проволоки будет иметь значительно больший срок эксплуатации в сравнении с низкоуглеродистой дробью и может использоваться в
Рис.4
м//;ггттн?гг rs(WF<f<rsrßrrfß
ОН/1 (an. 2007 -
Рис.5
установке линии очистки заготовок стана 850, а также в дробеструйных установках, имеющихся на других предприятиях.
Производительность оборудования Р определяли по формуле:
P=SnR2p,
где 5 — подача проволоки или каната, м/мин; Л — радиус проволоки или каната, м; р -плотность материала, кг/дм3.
Производительность станка при числе оборотов на шпинделе 5700 мин-1 приведена в таблице.
Волокно (фибра) DxL, мм Дробь, мм Обороты электродвигателя подачи п, мин"1 Подача проволоки S, м/с Производительность Р, кг/ч
0,2 х 20 - 3800 10 80
0,2 х 10 - 1900 5 40
0,3 х 20 - 3800 10 160
0,3 х 10 - 1900 5 80
0,4x20 - 3800 10 280
0,4 х 10 - 1900 5 140
0,5 х 20 - 3800 10 430
0,5 х 10 - 1900 5 215
0,6 х 20 - 3800 10 470
0,6x10 - 1900 5 230
0,7x20 - 3800 10 640
0,7 х 10 - 1900 5 320
0,8 х 30 - 2800 7,5 640
0,8 х 20 - 3800 10 860
- 0,8 х 1,3 200 0,5 40
1x40 - 3800 10 890
1x30 - 2800 7,5 660
- 1 х 1,5 230 0,6 50
Стоимость такого станка, включая систему управления, составит около 8 тыс. евро. Следует отметить, что при определении источника финансирования и изготовлении станка его окупаемость не превысит одного года. Такая высокая окупаемость обусловлена возможностью получения годной продукции из некондиционной высокоуглеродистой проволоки.
Литература
1. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справ. / И.М. Федорченко, И.Н. Францевич, И.Д. Радомысельский и др. Киев: Наукова думка, 1995.
2. Мигранов М.Ш., Шустер Л.Ш. Интенсификация процесса металлообработки на основе использования эффекта самоорганизации при трении. М.: Машиностроение, 2005.
3. http://prigma.km/ua.
