Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Сортамент прокату

Тема 8. Прокатне виробництво

8.1. Суть процесу прокатування

Прокатування називають такий вид обробки металів тис­ком, коли заготовка 1 (рис. 8.1.) силами тертя втягується у проміжок між обертальними валками 2 і 3, які її пластично деформують, зменшуючи площу поперечного перерізу й збіль­шуючи довжину. Прокатування належить до найпродуктивні­ших видів обробки завдяки безперервному процесу й великій швидкості руху заготовки між валками. Цим способом оброб­ляють близько 90 % виплавленої на металургійних заводах сталі та понад половину кольорових металів і їх сплавів.

Рис. 8.1. Схема прокатування металу:

1 — заготовка; 2, З — валок;

h₀ — початкова і h₁ — кінцева висота заготовки;

а — кут захоплювання

Поздовжнє прокатування є одним з найпоширеніших видів прокатування, під час якого заготовка деформується між двома валками, що обертаються в різних напрямках, й рухається пер­пендикулярно до осей валків (рис. 8.1). Метал деформується валками на невеликій ділянці — у зоні деформування, яка пе­ребуває між площинами АА₁ і ВВ₁, валками та бічними граня­ми заготовки (штаби). Центральний кут а, що відповідає дузі контакту АВ валка зі заготовкою, називається кутом захоплю­вання. Фронт заштрихованої на рис.8.1 зони деформування поступово переміщається вздовж заготовки справа наліво, вна­слідок чого зменшується її висота від h ₀ до h₁, збільшується довжина від l₀ до l₁ і дещо зростає ширина від b₀ до b₁.

Сортамент прокату

Сортамент прокату — це сукупність їх профілів і розмі­рів. Профілем називають форму поперечного перерізу прокату. Профіль може бути сталим по довжині прокату або пері­одично змінним. Прокат поділяють на чотири групи: сорто­вий, листовий, труби, спеціальні види.

Сортовий прокат (рис. 8.2., а-г, е-и) має профілі про­стої геометричної форми (квадрат, круг, шестикутник, овал, прямокутник, і профілі складної форми (швелер, двотавр, рей­ка, кутник та ін.).

Рис. 8.2. Основні типи профілів:

а – круг, б – квадрат, в – шестигранник, г — штаба; д — труба; е — двотавр; є — тавр;

ж — кутник, з – швелер, и – рейка.

Листовий прокат, наприклад зі сталі, розрізняють за призначенням (електротехнічні, суднобудівні, котельні, автомобільні, для харчової промисловості). За товщиною листо­ву сталь поділяють на тонколистову (товщиною від 0,2 до 4 мм) і груболистову (товщиною понад 4 мм). Листи товщиною менше 0,2 мм є фольгою.

Труби (рис. 8.2.д) зі сталі бувають безшовні діаметром 10...425 мм і зварені діаметром 5...2500 мм, виготовлені з вуглецевих й низьколегованих сталей.

Спеціальний прокат — колеса, кільця, кулі, періодично змінні профілі.

8.3. Валки та прокатні стани

Валки є інструментом для прокатування. їх виготовляють з чавуну або сталі і поділяють на гладкі, калібровані та спеціальні.

Гладкі валки (рис. 8.3, а) призначені для прокатування листів, стрічок або широких штаб. Елементами валка є робоча частина — бочка 1, дві шийки 2 і два трефи 3. Шийки викори­стовують як опори для підшипників ковзання або кочення. Тре­фи мають переважно хрестовинну форму і служать для з’єднан­ня валка з муфтою або шпинделем.

Рис.8.3. Гладкий (а) і калібрований (б) валки:

1 — бочка; 2 — шийка; З — треф; 4 — рівчак

Рис. 8.3. Заготовка (а) і калібри (б-и) для двотаврової балки

Калібровані валки (рис. 8.3, б) використовують для прокатування сортового металу. На бочці валків виточені кільцеві заглибини спеціального профілю — рівчаки. Контур, утворе­ний сукупністю двох рівчаків пари валків, називають каліб­ром. Контур калібру геометрично подібний до поперечного пере­різу вальцьованого металу, що виходить з калібра. Пара валків здебільш має декілька калібрів. Щоб перейти від форми заготов­ки до кінцевої форми вальцівки, необхідно послідовно пропус­тити заготовку через низку спеціально підібраних калібрів, які поступово змінюють форму її поперечного перерізу від квадра­та або прямокутника до форми готової вальцівки.

На рис. 8.3. зображено заготовку (а) прямокутного перері­зу, яка внаслідок прокатування між каліброваними валками поступово перетворюється (6-й) у двотаврову балку (и).

Спеціальні валки застосовують, наприклад, для прокатування труб. Виготовлення труб ми не розглядаємо.

Прокатний стан, на якому деформують метал, склада­ється з однієї або кількох робочих клітей А (рис. 8.4.), шесте­ренної кліті Б, редуктора В і електродвигуна Д.

Робоча кліть має станину 3, валки 1,2 з підшипниками та механізм для зміни відстані між валками. Її можна регулюва­ти, переміщаючи у вертикальному напрямку верхній валок, а іноді — обидва валки.

Шестеренна кліть має один вхідний вал і стільки вихідних валів, скільки валків у робочій кліті.

Оскільки частота обертання вала електродвигуна звичайно більша за потрібну частоту обертання валків, то між електро­двигуном і шестеренною кліттю ставлять редуктор, вихідний вал якого має меншу частоту обертання, ніж вхідний. У валь­цювальних станах застосовують електродвигуни змінного, а також постійного струму. Останні використовують, коли необ­хідно регулювати частоту обертання валків.

Рис. 8.4. Схема будови прокатного стану: А — робоча кліть; Б — шестеренна кліть; В — редуктор; Д — електродвигун; 1,2 — валок; З — станина; 4 — трефова муфта; 5 — трефовий шпиндель

Обертальний рух передається до валків від електродвигуна через редуктор, шестеренну кліть, трефові шпинделі 5 і трефо­ві муфти 4. Трефові шпинделі та трефові муфти застосовують тоді, коли осі робочих валків і відповідних валів шестеренної кліті не співпадають. Шпинделі з’єднують вали шестеренної кліті з робочими валками.

У деяких станах відсутні редуктор і шестеренна кліть, а кожен валок приводиться в рух від окремого електродвигуна постійного струму.

8.4. Класифікація прокатних станів

Прокатні стани класифікують за такими основними ознаками: за кількістю і розташуванням валків у робочій клі­ті, за призначенням.

За кількістю і розташуванням валків у робочій кліті прокатні стани поділяють на двовалкові (рис. 8.5., а), три­валкові (рис. 8.5, б), багатовалкові (рис. 8.5, в) і універса­льні (рис. 8.5, г).

Двовалкові стани (дуостани) є нереверсивні (мають сталий напрямок обертання валків) і реверсивні (можуть змінювати напрямок обертання). У кожній кліті нереверсивних станів заго­товку для сортових профілів, штаби або дроту пропускають між валками лише в одному напрямку. В реверсивних станах на прямок обертання валків після кожного пропускання заготов­ки (блюма, сляба, грубого листа) і подальшого зменшення від­стані між валками змінюється на протилежний, внаслідок чого заготовка також змінює свій напрямок руху.

Рис. 8.5. Прокатні стани:

а — двовалкові; б — тривалкові; в — багатовалкові; г — універсальні;

1 — робочий валок; 2 — опорний валок; 3 — тяговий валок

На тривалкових станах (тріостанах) заготовка рухається в одному напрямку між нижнім і середнім валками, а в протилежно­му напрямку — між середнім і верхнім валками. Так вальцю­ють сортовий метал і листи. Тріостани сьогодні не перспектив­ні з огляду на низьку продуктивність і недостатню жорсткість.

Багатовалкові стани (шести-, дванадцяти- і двадцятивалкові) мають два робочі валки 1 (рис. 8.5., в) малого діаметра (10...50 мм), які опираються на тягові валки З, а останні — на опорні валки 2. Така конструктивна схема забезпечує дуже ви­соку жорсткість системи й точність виробів. Обертальний рух на робочі валки передається від тягових валків завдяки силам тертя. Застосування робочих валків малого діаметра дає змогу істотно зменшити зусилля деформування. Багатовалкові стани використовують для прокатування тонких листів і фольги в хо­лодному стані.

Універсальні стани обтискають заготовку горизонтальними та вертикальними валками з чотирьох боків. Завдяки вертикаль­ним валкам заготовка отримує гладкі бічні грані. Універсальні стани використовують для прокатування слябів, грубих листів, а також двотаврових балок великої висоти.

За призначенням прокатні стани поділяють на об­тискні, заготівельні, сортові, листові, трубопрокатні та спеціальні.

До обтискних станів належать блюмінги та слябінги. Блю­мінг — великий обтискний реверсивний дуостан, на якому в гарячому стані зі зливків отримують напівфабрикати, найчасті­ше квадратного перерізу розміром від 150x150 мм до 450x450 мм, які називають блюмами.

Слябінг — великий обтискний універсальний стан, призна­чений для прокатування зі зливків у гарячому стані напівфаб­риката — сляба, який має прямокутний переріз шириною до 2300 мм і висотою в межах 75...300 мм. Зі слябів у подальшому виготовляють листові вальцівки. На відміну від блюмінга сля­бінг, крім двох горизонтальних валків, має ще два вертикальні валки, що ними обтикаються бічні поверхні зливка.

На заготівельних станах із блюмів вальцюють заготовки квадратного перерізу розміром від 60x60 мм до 150x150 мм, з яких згодом отримують сортові вироби та дріт.

На сортових станах заготовки почергово проходять крізь низку калібрів, що поступово формують заданий профіль. Сортові стани працюють найпродуктивніше тоді, коли їх робо­чі кліті розташовані послідовно одна за одною. Відстань між клітя­ми менша, ніж довжина виробу, отже, він вальцюється одночас­но в кількох клітях. Швидкість прокатування зі збільшенням довжини матеріалу зростає і сягає в останній кліті 40 м/с і більше.

Грубі листи завтовшки понад 4 мм вальцюють зі слябів піс­ля їх нагрівання до температури гарячої обробки тиском.

Тонкі листи виробляють і в гарячому, і в холодному станах із гарячекатаних листів, що надходять у рулонах. Листи з кінцевою товщиною меншою за 2 мм вальцювати в гарячому стані складно. Після холодного прокатування листи відпалю­ють, щоб зняти наклеп.