3. Прокатное производство.

Прокатке подвергают, до 90% всей выплавляемой, стали и большую часть цветных металлов. При прокатке металл пластически деформируется вращающими валками. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными.

Три основных вида прокатки (рис. 6): (а) – продольная; (б) – поперечная; (в) – поперечно-винтовая.

Продольная прокатка – заготовка деформируется между двумя валками, вращающимися в разные стороны, и перемещается перпендикулярно к осям валков.

Поперечная прокатка – валки вращаются в одном направлении, придают вращение заготовке и деформируют её.

Поперечно-винтовая прокатка – валки расположены под углом и сообщают заготовке при деформировании вращательное и поступательное движение.

Рис. 6. Основные виды прокатки и схема действия сил в момент захвата металла валками:

а – продольная; б – поперечная; в – поперечно-винтовая

1 – валки; 2 – заготовка; 3 – оправка; N – нормальная сила; Т – сила трения.

При наиболее распространённой продольной прокатке на заготовку со стороны валков действуют нормальные силы N и сила трения Т.

Условия захвата металла валками можно записать:

N Sin α < T Cos α

Выразив Т = f N, где f – коэффициент трения, и подставив это выражение в условия захвата, получим

Sin α < f Cos α или f > tg α,

Для осуществления захвата металла валками необходимо, чтобы коэффициент трения между валками и заготовкой был больше тангенса угла захвата.

При горячей прокатке стали гладкими валками угол захвата равен 15 – 24^о, при холодной – 3 – 8^о. При установившемся процессе прокатки коэффициент трения может быть примерно вдвое меньше.

Деформацию заготовки обычно определяют относительным обжатием, %:

έ_н = (Н_о – Н₁) 100/Н_о,

где Н_о и Н₁ – высота заготовки соответственно до и после прокатки.

Если обжатие по сечению различно используют показатель, называемый вытяжкой,

µ = l/l₀ = F₀/F,

где l₀ и F₀ – первоначальные длина и площадь поперечного сечения; l и F – те же величины после прокатки.

Вытяжка при прокатке обычно составляет 1,1 – 1,6 за проход, но может быть и больше.

Продукция прокатного производства.

Форму поперечного сечения прокатной полосы называют профилем. Совокупность форм и размеров профилей, получаемых прокаткой, называют сортаментом.

В ГОСТах на сортамент проката приведены площадь поперечного сечения, размеры, масса одного метра длинны профиля и допустимые отклонения от номинальных размеров.

Сортамент прокатываемых профилей разделяется на четыре основные группы:

• сортовой прокат;

• листовой;

• трубы;

• специальные виды проката.

Сортовой прокат делят на профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник) и фасонные (швеллер, рельс, угловой и тавровый профили и т.д.) рис.7.

Цветные металлы и их сплавы прокатывают преимущественно на простые профили – круглый, квадратный, прямоугольный.

Алюминиевый профиль может быть самым разнообразным, но самым популярным из этого многообразия является швеллер. Он используется практически во всех производственных сферах, судостроении и машиностроении, но особенно востребован в строительстве – для отделки офисных помещений и при производстве конструктивных элементов в строительстве: окон и дверей (рис.8).

Алюминиевый швеллер имеет высокую пластичность, благодаря которой возможно создавать металлоконструкции даже очень сложных форм, а его коррозионная стойкость позволяет использовать его для наружного использования.

Листовой прокат из стали и цветных металлов используют в различных отраслях промышленности. Листовую сталь делят на автотракторную, трансформаторную, кровельную жесть и т.д. Кроме того, листовую сталь разделяют на толстолистовую (толщина 4 – 160 мм) и тонколистовую (толщиной менее 4 мм). Листы толщиной менее 0,2 мм называют фольгой.

Трубы разделяют на бесшовные и сварные. Трубы прокатывают из углеродистых и легированных сталей.

К специальным видам проката относят колёса, шары, периодические профили с периодически изменяющиеся формой и площадью поперечного сечения вдоль оси заготовки.

Рис. 7. Примеры профилей проката:

а) – простая геометрическая форма; б) – фасонная форма.

Рис.8. Конструктивные элементы из алюминиевых сплавов