Лекция 10. Оборудование прокатного производства.

Конечным этапом металлургического производства является получение промежуточной продукции в виде металлических заготовок или готовых изделий. Основным способом обработки металлов на металлургических заводах является прокатка.

Прокатным станом называется комплекс машин для деформа­ции металла во вращающихся валках и выполнения вспомогатель­ных операций: транспортировки заготовки к валкам, уборки после прокатки, резки, охлаждения, правки, штабелирования или свертывания в рулоны, бунты и т, д. Оборудование для де­формации металла (рабочая клеть и привод валков) называют основным, оно расположено на главной линии прокатного стана.

Прокатные станы.

В зависимости от вида прокатываемой продукции, т. е. назна­чения, прокатные станы подразделяют на обжимные и заготовоч­ные (прокатка заготовок для других станов из слитков), сортовые (прокатка сортовых профилей), листовые (прокатка толстых и тонких листов) и трубопрокатные.

Количество и взаимное расположение прокатных клетей опре­деляется назначением стана, заданной производительностью и технологией прокатки. По этому признаку станы делят на линей­ные с последовательным расположением клетей, непрерывные и полунепрерывные.

В настоящее время для выпуска массовой продукции исполь­зуют непрерывные станы. В непрерывном стане клети установлены непосредственно одна за другой (группами), так что полоса прокатывается одновременно в нескольких, а в некоторых случаях во всех клетях стана.

В современных прокатных цехах производство проката разделено на два этапа или передела. На первом этапе слитки прокатывают в полупродукт - блюмы, слябы, предельную заготовку, а на втором из полученного полу­продукта прокатывают готовую продукцию - листы, сортовые профили, трубы.

Такое разделение вызвано двумя причинами, первая из ко­торых - необходимость организации массового производства на заводах с непрерывным металлургическим циклом. При эксплуа­тации крупных сталеплавильных агрегатов такой цикл может быть обеспечен только разливкой в слитки большой массы и орга­низацией горячего всада. После прокатки на обжимных станах, работающих часто в сочетании с заготовочными станами, полу­продукт разрезают на заготовки, предназначенные для производ­ства готовой продукции. Вторая причина разделения прокатки на два передела - необходимость производства продукции высо­кого качества, которое обеспечивается промежуточным контролем и удалением дефектов на полупродукте.

Производство труб из штрипсов, гнутых профилей из листа, калиброванного металла (волочением) можно рассматривать как третий передел.

Производство сортовых профилей.

В зависимости от размеров сортовые профили разделяют на не­сколько групп: крупный, средний, мелкий сорт и проволока (ка­танка). Современные прокатные станы специализированы на про­изводстве определенных профилей, что позволяет достигнуть вы­сокой производительности и обеспечить требуемое стандартами качество. Это обстоятельство в большинстве случаев определяет размеры станов, их конструкцию и расположение оборудования. Различают крупно-, средне- и мелкосортные (проволочные) станы. Кроме того, существуют станы специального назначения - рельсо-балочные, штрипсовые, полосовые.

Большинство сортовых станов механизировано и имеет при­мерно одинаковый технологический цикл: нагрев, прокатка, охла­ждение, резка на мерные длины, маркировка и уборка.

Горячая прокатка толстых листов.

Толстые листы (толщина 4-200 мм, ширина 600-5000 мм) прокатывают на специализированных одно- и двуклетевых станах. Толстые листы прокатывают из слябов толщиной от 100 мм до 600 мм (для особо толстых листов), шириной 1200-2350 мм и массой от 13 т до 40 т. На некоторых станах особо толстые листы прокатывают из плоских слитков массой до 40 т. Использование в качестве заготовки слябов позволяет улучшить качество поверх­ности листов по сравнению с прокатанными из слитков, так как поверхность слябов предварительно зачищают. Механические свойства листов также улучшаются (в результате увеличения суммарного обжатия от слитка до готового листа).

Современный толстолистовой стан состоит из двух реверсив­ных четырехвалковых клетей, установленных последовательно. Сляб прокатывают вначале в первой клети (несколько проходов), а затем во второй (до конечной толщины). Использо­вание двух четырехвалковых клетей позволяет уменьшить разнотолщинность по ширине листа. Для получения ровных боковых кромок чистовую клеть делают универсальной, т. е. с горизон­тальными и вертикальными валками.

Горячая прокатка тонких листов.

Листы шириной до 2300 мм и толщиной 1,2-16 мм - основ­ная продукция листовых станов горячей прокатки. Для их массо­вого производства используют непрерывные широкополосовые станы (длина бочки валков 2000-2500 мм, скорость прокатки до 19-30 м/с). Исходной заготовкой служат слябы толщиной до 300 мм, шириной, равной ширине листа, и массой до 20-45 т, поступающие со слябинга.

Значительную часть горячекатаных листов производят из низко- и среднеуглеродистых конструкционных сталей для штамповки деталей в автомобильной и других отраслях промышлен­ности. Для обеспечения высокой пластичности и хорошей штампуемости горячекатаные листы должны иметь минимальную разнотолщинность по ширине и длине, а также определенные меха­нические свойства и микроструктуру. Поскольку в ходе технологиче­ского процесса горячей прокатки могут протекать процессы рекри­сталлизации, то получение требуемых механических свойств и микроструктуры обеспечивается правильным выбором необхо­димой температуры конца прокаткии обжатия в последней клети.

Для производства горячекатаных листов широкого сортамента из высоколегированных и труднодеформируемых сталей исполь­зуют полунепрерывные листовые станы, у которых вместо черно­вой группы установлены двухвалковая реверсивная черновая клеть и универсальная четырехвалковая клеть. Наличие ревер­сивной клети позволяет выбирать обжатия и число проходов в за­висимости от физико-механических свойств прокатываемой стали. Производительность таких станов ограничивается 1,5-2 млн. тонн в год.

Холодная прокатка листов.

На станах холодной прокатки производят листовую сталь толщиной 2,5-0,5 мм. Холодная прокатка позволяет значительно повысить точность размеров, а также получить определенные физико-механические свойства листа и высокое качество его поверхности.

Тонколистовая качественная конструкционная сталь, предназ­наченная для штамповки сложных и особо сложных деталей (крыша и детали кузова легковых автомобилей и т. п.), после холодной прокатки имеет механические свойства, обеспечиваю­щие высокую штампуемость. Электротехническая сталь толщи­ной 0,1-0,5 мм, предназначенная для изготовления трансформа­торов, электродвигателей и других электротехнических приборов, после холодной прокатки имеет высокую магнитную индукцию и низкие потери на гистерезис. Холодной прокаткой производят также жесть (0,10-0,35 мм), кровельные листы (0,3-0,6 мм), листы и ленты из легированных сталей и сплавов со специальными свойствами.

Кроме непрерывных станов, для холодной прокатки листа применяют одноклетевые реверсивные станы (для прокатки руло­нов разнообразного сортамента - по толщине, ширине, маркам и т. д.), причем тонкие полосы (толщиной 0,1-0,3 мм) и особо тонкие (толщиной до 2 мкм) прокатывают на двадцативалковых станах. На реверсивных станах прокатку ведут в несколько проходов, поэтому с обеих сторон клети устанавливают барабанные мо­талки.

Следующая технологическая операция - дрессировка, т. е. холодная прокатка без смазки с обжатием 0,5-3%. Цель дресси­ровки - правка, проглаживание и поверхностное упрочнение листа для предотвращения образования грубых полос скольже­ния при холодной штамповке. Для дрессировки устанавливают специализированные станы с рабочими валками диаметром около 500 мм. Для полос толщиной 0,1- 0,5 мм применяют непрерыв­ные двуклетевые станы; для полос большей толщины - одноклетевые станы. Дрессировку осуществляют за один или несколько проходов после отжига.

Производство труб.

Металлические трубы изготовляют бесшовными или сварными (с прямым или спиральным швом). Бесшовные трубы применяют для работы в условиях повышенных давлений и температур (тепло­энергетика, бурение, добыча нефти и газа), сварные - для строи­тельства нефте-, газо- и водопроводов, в химической промышлен­ности и т. д.

Наиболее эффективный и прогрессивный метод изготовления труб - получение толстостенной заготовки (гильзы) на прошивном стане и дальнейшая прокатка ее на непрерывных станах. Эти станы состоят из нескольких клетей, расположенных друг за другом, причем труба обжимается в калибрах и направления обжатия в соседних клетях меняются на 90°. Регулируя с помощью электродвигателей и специального дифференциального редуктора скорости прокатки по клетям, можно вести прокатку с натяжением, что позволяет увеличить вытяжку за проход и при необходимости утонять стенку трубы.

В качестве раскатных станов часто используют автоматиче­ские станы, на которых изготовляют трубы диаметром 57-530 мм с толщиной стенки 3-30 мм. На валках двухвалковой клети авто­матического стана нарезаны круглые калибры. В калибре на длинном неподвижном стержне установлена оправка. Гильзу задают в каждый калибр два раза с кантовкой на 90°, в результате чего уменьшаются толщина стенки и диаметр трубы. Если нужно изготовить трубы диаметром менее 57 мм, то проводят дополнительную прокатку на непрерывном редукционном стане. Прокатку ведут без оправки, направления обжатия в каждой клети меняются на 90°. При редуцировании диаметр трубы уменьшается на 10-60%, а толщина стенки в зависимости от усло­вий прокатки может увеличи­ваться, уменьшаться или оста­ваться неизменной.

В трубных цехах имеется разнообразное оборудование для отделки труб: калибровочные станы, станки для шлифовки и поли­ровки наружной и внутренней поверхности, нарезания резьбы на концах труб, оцинковочные агрегаты, роликовые правильные машины и т. п.

Литература: 6 осн. [149-275], 7 [37-302].

Контрольные вопросы.

1. Какие виды прокатки Вам известны?

2. Для чего проводят горячую прокатку?

3. Что входит в линию прокатного стана?

4. Чем отличаются листовая, сортовая и трубная виды прокатки?

5. Сколько прокатных валков может быть в одной прокатной клети?

6. Для чего применяют правильные машины?

7. Какие особенности у прокатного производства?

8. Что получают путем прокатки металла?