Файл: Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие.pdf

различной формы, тогда получается профильный прокат — квадрат, круг, шестигранник, рельс и др.

Процесс прокатки осуществляется следующим образом. Полоса высотой Я (рис. ПО) силами трения, возникающими между ее поверхностью и поверхностями валков, втягивается в щель между валками, высота которой меньше начальной высоты полосы, и обжи­ мается до размера h. Разность между начальным Я и конечным /і размерами полосы называется абсолютным обжатием.

Процесс прокатки возможен только в том случае, если угол а, называемый углом захвата, не превышает некоторой величины, определяемой коэффициентом трения между металлом и валками. Прокатку желательно вести с максималь­ ными углами захвата с целью увеличения разового обжатия, а следовательно, и производительности прокатного стана.

Контакт металла с валками происхо­ дит по дуге ab, называемой дугой захвата. Металл деформируется в зоне, огра­ ниченной плоскостями входа ad и выхода Ьс и дугами захвата. Этот объем металла называется очагом или зоной деформации.

Одновременно с уменьшением сече­ ния полосы и увеличением ее длины на­ блюдается некоторое увеличение ее по­ перечных размеров, называемое ушире-

нием. Величина уширения зависит от ве­ Рис. ПО. Продольная про­

личины обжатия, диаметра валков, коэф­ фициента трения и пр. Уширение вли­

катка

яет на точность и качество прокатываемых профилен, при малом сто величине калибр не будет заполняться, и возможно получение не полностью оформленного профиля. Если уширение будет значи­ тельно больше расчетного, образуется излишек металла по ширине. Он будет выдавливаться в зазор между валками и образовывать заусенцы.

Применение прокатки и сортамент изделий. Прокатка характе­ ризуется непрерывностью воздействия инструмента на металл и, как следствие этого, отличается весьма высокой производитель­ ностью. Во многих случаях она позволяет получать заготовки, при­ ближающиеся по форме и размерам к готовым изделиям, а для таких отраслей народного хозяйства, как строительство и транспорт, прокаткой получаются готовые элементы сооружений. Современное прокатное производство не только дает продукцию в виде заготовок большой длины того или иного профиля, но и позволяет получать штучные заготовки с минимальными припусками на механическую обработку.

Сортамент стального проката можно разделить на следующие основные группы: сортовой прокат, листовой прокат, трубы и про­ фили специального назначения.

Наиболее обширной является группа сортового проката (круг­

197

лая, квадратная, шестигранная, полосовая, угловая сталь, швелле­

ры, двутавры, рельсы и др.).

Листовая сталь делится на тонколистовую и толстолистовую. Трубы выпускаются бесшовные (горяче- и холоднокатаные) и

шовные (сварные). Кроме круглых, производятся трубы других сечений (шестигранные, квадратные и др.).

Для массового производства изготавливаются специальные ви­ ды проката: профили транспортного и сельскохозяйственного маши­ ностроения, бандажи, колеса, периодические профили.

Прокатные станы. Прокатный стан (рис. 111) состоит из следу­ ющих основных узлов и механизмов: одной или нескольких клетей 1 с валками 2, электродвигателя 8, моторной муфты 7, редуктора 6.

Рис. 111. Прокатный стам

коренной муфты 5, шестеренной клети 4 и шпинделей 3. Эти меха­ низмы являются элементами главной линии прокатного стана.

Рабочая клеть является основной частью прокатного стана, предназначенной для деформирования металла. Она состоит из двух станин, устанавливаемых на плитовинах и закрепляемых на фундаменте. Станины скрепляются между собой стяжными болтами и поперечиной. В рабочей клети располагаются прокатные валки, подушки с подшипниками для валков и вспомогательные механизмы для подъема и установки валков.

Прокатные валки обжимают заготовку и придают ей требуе­ мую форйу. В зависимости от назначения они изготовляются из отбеленного чугуна, литой или кованой стали.

Шестеренная клеть служит для разделения крутящего момента но отдельным валкам, если привод осуществляется от одного обще­ го двигателя.

Помимо перечисленных механизмов, входящих в главную линию прокатного стана, имеется ряд вспомогательных механизмов, предназначенных для транспортировки исходного материала к ра­ бочей клети, кантовки, уборки после прокатки, резки, правки, свер­ тывания в рулон и т. д.

Прокатные станы разделяются по количеству и расположению валков в рабочей клети, по назначению и расположению рабочих клетей. По первому признаку различают клети дуо (рис. 112, а),

198

имеющие два горизонтальных валка, клети трио (рис. 112, б), имею­ щие три валка, клети кварто (рис. 112, в), имеющие два опорных валка / и два рабочих валка меньшего диаметра 2, клети многовал­ ковые (рис. 112, г), имеющие два рабочих валка небольшого диамет­ ра и большое количество опорных валков, и клети универсальные (рис. 112,6), в которых одновременно имеются и горизонтальные и вертикальные валки.

Клети дуо могут быть нереверсивными и реверсивными (с ме­ няющимся направлением вращения валков после каждого пропуска металла между ними). Нереверсивные клети используются при про­ катке тонких листов и лент, реверсивные — при прокатке профилей крупных размеров, в блюмингах, слябингах, а также у.толстолисто­ вых, рельсобалочных и других станов.

В клети трио прокатка производится в обе стороны без ревер­ сирования валков. В одну сторону прокатка идет между нижним и средним валком, в другую — между средним и верхним. Эти клети требуют установки дорогостоящих подъемных столов.

Клети кварто широко применяются для горячей прокатки тол­ стых и тонких листов, а также для холодной прокатки тонких листов и лент. Они позволяют получить большую точность листа по толщи­ не из-за отсутствия прогиба валков (усилие деформации — воспри­ нимается опорными валками большого диаметра).

Многовалковые клети применяются для холодной прокатки тон­ чайшей ленты.

По назначению станы разделяются на два основных типа: I) станы для прокатки полупродукта, являющегося исходной заго­ товкой для сортового проката и частично для кузнечного производ­ ства; 2) станы для выпуска готового проката.

К первому типу относятся блюминги и слябинги (диаметр вал­ ков 800—1400 мм) для прокатки слитков весом 2—25 т в полупро­ дукт крупного сечения и заготовочные станы (диаметр валков 450— 800 мм) для получения полупродукта меньшего сечения. На блю­ мингах получаются блюмы — полупродукт для производства сорто­ вого проката, на слябингах — слябы (полупродукт для производ­ ства листового проката). Блюмы имеют сечение 200X200 и 350Х Х350 мм, слябы — толщину 65—300 мм и ширину 600—1600 мм.

199

Ко второму.типу относятся: рельсобалочные станы для произ­ водства рельсов и тяжелых балок; крупно-, средне- и мелкосортные станы для сортового проката различных размеров; проволочные станы для прокатки проволоки диаметром 5—10 мм; листовые и трубные станы, станы для специальных видов проката.

Станы одного и того же назначения могут различаться как по конструкции, так и по расположению рабочих клетей. Они могут быть одноклетевыми и многоклетевыми. В последнем случае клети могут располагаться в одну или в несколько линий, а также после­ довательно. Наиболее совершенными станами подобного типа явля­

Технологические операции прокатного производства. Техноло­ гическая схема современного прокатного производства содержит следующие обязательные элементы: подготовка исходного материа­ ла, нагрев его, прокатка и отделка.

Слитки, поступающие в прокатный цех, проходят операцию зачистки — удаления поверхностных дефектов (плены, трещины, волосовины): вырубания их пневматическими'зубилами, выжигания кислородно-ацетиленовым пламенем, зачистки абразивным кругом, а в отдельных случаях обработкой на металлорежущих станках.

Весьма ответственной операцией является нагрев слитков в ко­ лодце, блюмов, слябов и заготовок — в методических печах. Поэто­ му контроль режима нагрева производится автоматически.

В процессе прокатки необходимо контролировать размер и форму получаемого профиля. Наиболее распространенными профи­

и тонкого (до 4 мм) листа или ленты. В качестве исходного мате­ риала при прокатке толстых листов используют слябы, а для изго­ товления листов толще 50 мм и весом более-8—10 т— тяжелые слитки. Прокатка ведется на двухклетевых последовательных ста­ нах, у которых одна клеть черновая, вторая — чистовая. '

В процессе прокатки особое внимание уделяется удалению ока­ лины, иначе она может вдавиться в поверхность листа и ухудшить его качество. Наилучшим способом является гидроочистка. С этой целью на. клетях устанавливаются сопла для подачи воды на лист под давлением до 100 ати.

После прокатки и контроля листы режутся на нужный размер. Тонкие листы изготавливаются прокаткой в горячем и холодном состоянии. Горячекатаные тонкие листы прокатываются из слябов на непрерывных, полностью автоматизированных станах, произво­ дительность которых достигает 250 т/ч. Эти станы имеют черновые и чистовые группы рабочих клетей кварто и самостоятельные клети с вертикальными валками для обжатия боковых кромок. Прокат­

ный металл сматывается в рулоны.

200

Горячекатаный металл в рулонах либо поступает на дальней­ шую прокатку в холодном состоянии, либо подвергается отделоч­ ным операциям — резке на требуемый размер, нормализации и отжигу для снятия наклепа, травлению для удаления окалины. Отожженный и протравленный листовой материал называется

декапированным.

Прокаткой в холодном состоянии получают тонкий лист для автомобильной, тракторной, консервной промышленности и др.

Прокатка труб и специальных профилей. При производстве

бесшовных труб первой и основной операцией является прошивка слитка или заготовки с образованием гильзы. Прошивка выполня­

в валки, расположенные под .углом 8—10° друг к другу и вращаю­ щиеся в одну сторону. При такой схеме в осевой части заготовки создаются радиальные растягивающие напряжения, разрыхляющие металл и облегчающие прошивку отверстия оправкой, устанавли­ ваемой на пути движения заготовки.

Прошитая гильза поступает либо на непрерывный трубопрокат­ ный стан, либо на стан пилигримовой прокатки.

В первом случае гильза прокатывается на длинной оправке

встане, имеющем 7—9 рабочих клетей с круглыми калибрами. Пос­ ле прокатки и извлечения оправки труба может обрабатываться на калибровочном или редукционном стане.

Во втором случае гильза надевается на оправку и прокатыва­ ется между валками, имеющими ручей переменной ширины и высо­ ты по окружности (рис. 113,6). Валки вращаются в разные сторо­ ны навстречу движению заготовки. При вращении размер калибра

всвету все время меняется. При максимальном размере образуется

холостой калибр, размеры которого больше диаметра гильзы. В этот момент происходит подача гильзы на шаг (20—30 мм). При повороте валков размер калибра постепенно уменьшается и проис­ ходит обжатие гильзы до необходимого диаметра. На части окруж­ ности размеры постоянны. Это полирующая часть калибра, обеспе­ чивающая выравнивание диаметра и толщины стенки трубы. После полного оборота происходит раскрытие холостого калибра и оче­ редная подача гильзы на шаг. При прокатке на пилигримовом стане остается недокатанный участок гильзы, который отрезается на пиле.

Сварные трубы изготавливаются печной, газовой, электриче­ ской и электрогазовой сваркой из мерной полосы — штрипса, длина которой равна длине трубы, ширина — длине окружности трубы с припуском на сварку и толщина — толщине стенки трубы. Наибо­ лее широко применяется печная и электрическая сварка.

При печной сварке нагретый до 1300—1350° штрипс протягива­ ется через сварочную воронку. В воронке происходит полное сверты­ вание штрипса в трубу и сваривание кромок под действием высоко­ го давления. В качестве оборудования применяются цепные и не­ прерывные валковые станы.

201