Глава 3. Прокатное производство

§ 8. Сущность процесса прокатки

1. Характеристика процесса. Прокатка — вид обработки дав­лением, при котором заготовка обжимается двумя вращающимися валками прокатного стана.

Деформация металла при прокатке происходит на небольшом участке АВВ₁А₁ (рис. IV.5,a), который называется зоной дефор-

мации. По мере вращения валков, и перемещения заготовки вперед она передвигается по прокатываемому металлу. Дуга АВ называет­ся дугой захвата, а центральный угол а, отвечающий этой дуге, углом захвата.

При прокатке увеличиваются длина и ширина заготовки и умень­шается ее толщина. Относительное уменьшение толщины заготовки

в процессе прокатки ь = называется относительным об­

жатием или степенью деформации (в %). Максимальное значение относительного обжатия в зависимости от типа изделия составляет

0. 2...0,5. Уширение заготовки в процессе прокатки составляет

5. .10 % от обжатия.

Отношение длины заготовки после прокатки /1 к исходной /₀, равное, если пренебречь уширением, отношению площадей попе­речного сечения первоначального F₀ к полученному F*, называ­ется коэффициентом вытяжки ц:

(х — Ii/Iq = F₀IF_V

Это одна из основных характеристик процесса прокатки. Зна­чение it за один проход заготовки составляет обычно 1,1,..1,6, а иногда достигает 2...2,5.

2. Условия захвата заготовки валками. При прокатке металл втягивается в зазор между валками силами трения между заго­товкой и валками. В точках А и А_г действуют силы давления вал­ков на металл N и силы трения Т, проекции которых на ось х соответственно N_X = N sin а, Т_х—Т cos а (рис. IV.5, а). Валки за­хватят металл тогда, когда втягивающее усилие будет больше, чем выталкивающее: T_X>N_X.

Учитывая, что сила трения T=fN, где f — коэффициент тре­ния, который зависит от состояния поверхности валков и заго­товки и уменьшается с ростом температуры, условие захвата за­готовки примет вид sin a<.f cos а, или tg а<f.

Угол, тангенс которого равен коэффициенту трения, назы­вается углом трения. Таким образом, условие захвата соблю­дается, если угол захвата меньше угла трения.

При горячей прокатке на гладких валках угол захвата со­ставляет 15...24°, а на валках с вырезами (ручьями) —32...33°. При холодной прокатке листов а=3...10°.

При прокатке скорость выхода металла из валков больше, а скорость металла на входе меньше скорости вращения валков. Это необходимо учитывать при установлении скорости последова­тельной прокатки на нескольких валках, чтобы избежать петлеобра­зования и чрезмерного натяжения заготовки между парами валков.

2. Основные виды прокатки. Различают три основных вида прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую.

При продольной прокатке (рис. IV.5,a) заготовка перемеща­ется перпендикулярно к осям валков, которые вращаются в про­тивоположных направлениях. До 90 % всего проката изготов­ляют продольной прокаткой (листы, полосы, прутки). '

• д

Рис. IV.6. Основные профили проката

При поперечной прокатке (рис. IV.5,б) валки с параллельными осями вращаются в одном направлении и вращают заготовку, ко­торая деформируется, перемещаясь вдоль оси валков.

Поперечно-винтовая прокатка (рис. IV.5,e) осуществляется вра­щающимися в одном направлении и расположенными под углом один к другому валками. Такое расположение валков обеспечивает возникновение осевого усилия, перемещающего заготовку.

Поперечная и поперечно-винтовая прокатки применяются при изготовлении изделий с переменным по длине сечением. Принцип поперечно-винтовой прокатки используется также при прошивке трубных заготовок.

2. Сортамент проката определяется совокупностью профилей и размеров прокатанного металла. Профилем прокатанного изделия называется форма его поперечного сечения.

По сортаменту продукцию прокатного производства можно разделить на следующие группы: 1) сортовой прокат; 2) листовой прокат; 3) трубы; 4) специальный и периодический прокат.

Сортовая сталь делится на профили общего назначения — круг­лая, полосовая, квадратная, угловая, швеллеры, двутавровые балки и др. (рис. IV.6,а) и профили специального назначения— рельсы и профили для автотракторостроения, судостроения, транс­портного машиностроения и других отраслей промышленности (рис. IV.6,6).

Листовая сталь делится на тонколистовую (толщиной менее

4. мм) и толстолистовую. Некоторые сорта листовой стали предна­значены для определенных отраслей промышленности, среди них выделяют сталь: котельную, автотракторную, электротехническую и др.

Трубы разделяют на две группы: бесшовные и сварные. Кроме того, выпускают трубы фасонные и переменного сечения,

К специальным видам проката относятся вагонные колеса (рис. IV.6,в), зубчатые колеса, шары, периодический прокат (рис. IV.6,e), а также гнутый профиль (рис. IV.6,d).

Заготовками для сортового проката являются блюмы (сечением от 150 X 150 до 450 X 450 мм), а для листового проката — слябы (толстые плиты толщиной до 350 мм).