2. Получение машиностроительных профилей

Прокатка – это обработка давлением, при которой исходная заготовка (слиток или отливка) под действием сил трения непрерывно втягивается между вращающимися валками и пластически деформируется с уменьшением толщины и увеличением длины, а иногда и ширины. Почти 90 % всей выплавляемой стали и значительная часть цветных металлов подвергается прокатке. В зависимости от формы и расположения валков и заготовок по отношению к ним различают продольную, поперечную и поперечно-винтовую прокатки.

При продольной прокатке (рис. 58) заготовка 1 деформируется между двумя валками 2, вращающимися в разные стороны, и перемещается в направлении, перпендикулярном осям валков.

При поперечно-винтовой прокатке валки 2 расположены под углом друг к другу, вращаются в одну сторону и при обжатии заготовки 1 сообщают ей вращательное и поступательное движения.

Если обозначить через h_o, b_o и l_o соответственно толщину, ширину и длину исходной полосы, а через h₁, b₁ и l₁– конечной, то абсолютное обжатие:

Δh = h₀ - h₁;

соответственно абсолютное уширение

Δb = b₁ - b₀.

Величину деформации полосы при прокатке характеризуют следующие показатели (коэффициенты):

коэффициент обжатия 

коэффициент вытяжки 

Так как объём металла в процессе прокатки не меняется, то h_ob_ol_o=h₁b₁l₁ и 

Объём металла, ограниченный дугами захвата АВ, боковыми гранями полосы и плоскостями входа АА металла в валки и выхода ВВ металла из них, называют очагом деформации металла.

Процесс прокатки обеспечивается трением по контактным поверхностям валков с прокатываемой полосой. В момент захвата со стороны каждого валка на металл действуют две силы: нормальная N и тангециальная Т (сила трения). Известно, что

T = Nf,

где f – коэффициент трения.

Для осуществления захвата металла валками необходимо, чтобы соблюдалось условие f >tg?, т. е. тангенс угла захвата должен быть меньше коэффициента трения.

При горячей прокатке стали гладкими валками угол захвата равен 20–26^о, при холодной 5–8^о. Усилие прокатки P определяют по формуле:

P=P_срF,

где P_ср - среднее давление прокатки, F - горизонтальная проекция контактной площади металла с валком.

По числу и расположению валков в клетях, прокатные станы подразделяют на дуо-, трио-, кварто-, многовалковые и универсальные (рис. 61).

В свою очередь, сортовой прокат по форме сечения разделяют на простой (круг, квадрат, шестигранник и др.) и фасонный (уголки, тавры и двутавры, рельсы, швеллеры и др.) Листовой прокат подразделяют на толстолистовой (4 мм и более) и тонколистовой (менее 4 мм).

Наиболее распространёнными видами проката являются блюмы, слябы и сортовой прокат.

Блюмы – заготовки квадратного сечения от 450 ? 450 до 150 ? 150 мм², получаемые на блюминге в результате прокатки слитков, предварительно подогретых до 1 300 ^оС.

Слябы – заготовки прямоугольного сечения максимальной толщины до 350 мм и шириной до 2 300 мм, идущие для прокатки на толстый лист.

После прокатки на слябинге часть проката направляется на заготовочные станы. Полученные полосы режут на мерные куски необходимой длины – сутунки. Последующая обработка включает отделочные операции: зачистку, травление, удаление поверхностных дефектов. Полученные заготовки направляются на сортовые и листопрокатные станы. На сортовых станах заготовка после нагрева в печах последовательно проходит прокатку  в 7–15 калибрах, в последнем из которых получают требуемый профиль (рис. 63).