6.3 Сурет – Соғумен деформациялаудың пәк массалар қатынасына тәуелділігі

m₂ /m₁ қатынасын арықарай арттыру ПӘК айтарлықтай өсуіне әкелмейді, бірақ дірілдін азаюына және соғу қатаңдығынын жоғарлауына әсер етеді, бұл металдың қалып қуыстарына қарқынды ағуына, жұқа жолақты, бүйірлі және қабырғалы тетіктерді сапалы қалыптау үшін маңызды. Сондықтанда қазіргі кездегі қозғалмайтын төсі бар қалыптау тоқпақтарында m₂ /m₁ = 20ч25.

Тоқпақтардың басты өлшем параметрлері. Тоқпақтардың негізгі өлшемдері мен параметрлері мемлекеттік стандарттармен ережеленеді. Қозғалмайтын төсі бар тоқпақтардың құрылымында басты өлшем параметрлері болып қозғалмалы жұмыстық бөліктін массасы немесе суғу массасы m₁ қабылданады. Тоқпақтардың өлшем қатарлары геометриялық прогрестердің бөлімімен 1,6 (знаменателем) құрастырылған (мысалға, соғу массасы 630-25000 кг бу ауалы қалыптау тоқпақтары).

Соғу алдындағы жұмыстық бөліктермен екпіндетілетін әсерлік кинетикалық энергия Т_э қозғалмайтың төсті тоқпақтардың екінші негізгі параметрі болып табылады. Мысалға, қозғалмайтың төсі бар бу ауалық қалыптау тоқпақтарының энергиясынын шектік мәні 16–630 кДж.

Соғу алдындағы жұмыстық бөліктердің (жұмыстық массалар) жылдамдықтары тәуелді параметр болып табылады, былай анықталады:

(6.8)

Қозғалмалы төсі бар тоқпақтар үшінбасты өлшем параметрі болып әсерлік кинетикалық энергия Т_э табылады. Энергиянын шектік мәні 20–800 кДж. Екінші негізгі параметр болып соғу алдындағы әрбір жұмыстық массанын жылдамдығы болып табылады. Әдетте бұл жылдамдық =3,1ч3,3 м/с. Бұл кезде әрбір екі жұмыстық бөліктердің массалары тәуелді параметр болады:

. (6.9)

Массаның шектік шамалары (2—80) 10³ кг.

10-билет

1. Илемдеу орнақтары. Қолданылуы, классификациясы.

Илемдеу орнақтарының классификациясы мен атқаратын қызметі

Металды біліктер арасында пластикалық деформациялауға (илемдеу), оларды өңдеуге (түзету, кесу т.с.с.) және тасымалдауға арналған агрегаттар мен машиналардың жиынтығы илемдеу орнағы деп аталады [1–9].

Илемдеу орнағының жабдықтары екі топқа бөлінеді: 1) жұмыстық қапастар линиясына кіретін жабдықтар, 2) металды тасымалдау мен өңдеуге арналған жабдықтар.

Илемдеу орнақтарының түржиыны мен біліктердің мөлшерлеу пішіндері

Илемдеу орнақтарының түржиыны деп, илемдеу орнағында илемдеу кезінде алынатын пішіндер (көлденең қимасының пішіні) жиынтығын айтады. Әртүрлі орнақтарда илемделетін металдардың түржиыны үш негізгі топтан тұрады (1.1 сурет):

а) түржиынды илем (қарапайым пішіндер: круг, төртбұрыш (квадрат), жіңішке жолақ; фасонды пішіндер: бұрыштық (уголок), таврлы, балкалы, швеллер, рельс; арнайы пішіндер: доңғалақ ободы, шпунттар, трубина қалақшасы т.с.с.);

б) қаңылтыр илем (жұқа, қалың қаңылтыр, бронды тақталар, әмбебап кеңжолақты болаттар);

в) құбырлар (жапсарсыз, пісірілген, домалақ, сопақ, сатылы, конусты).

Илемдеумен, әртүрлі кейде күрделі пішіндерді алу үшін илемдеу орнақтары біліктерінің мөлшерлегіші сәйкесті пішінде болуы тиіс.

Илемделген пішіндерді алу, блюмингтерде (слябингтерде) үлкен массалы құймакесектерді илемдеуден басталады, олар өлшемдерімен сипатталады. Илемделгеннен кейінгі дайын пішін (рельстер, балкалар, қаңылтырлар т.б.) айтарлықтай кіші көлденең қимасымен сипатталады, сондықтан да қажетті пішін мен өлшемдер алу үшін құймакесекті біліктер арасынан бірнеше рет өткізу арқылы илемдейді, алдымен қимасы квадрат немесе тікбұрышты қаралтым дайындама алынады (1.2, а сурет). Бұл дайындама дайын пішінге илемдеу үшін бастапқы материал болып табылады.

Қаңылтыр мен қимасы тікбұрышты көптеген пішіндерді илемдеу цилиндрлі бөшке тәрәздес тегіс біліктерде жүргізіледі (1.2, б сурет). Біліктер арасынан метал әр өткеннен кейін біліктер бір-біріне жақындайды (үздіксіз орнақтарды ескермегенде) (1.2, б сурет).

Дайындама мен түржиын пішіндерді илемдеу, бочкасында ойықтар жасалған біліктерде жүргізіледі (1.2, в сурет).

Біліктерді бірінің үстіне бірін орналастырған кезде ойықтар мөлшерлегішті құрайды, олар бірте-бірте дайын пішіннің көлденең қимасына жақындай түседі.

Білік мөлшерлегішінің өлшемдері мен пішінін белгілі бір әдістермен, әр бір өту кезіндегі қарпу мүмкіндігі мен мөлшерлегішке метал толуын ескере отырып есептейді. Бастапқы дайындама мен илемделетін пішіннің көлденең қимасының өлшемдеріне байланысты білік мөлшерлегіштерінің түрі әртүрлі болып келеді: тік бұрышты, доғалы, квадратты, ромбты, фасонды және т.с.с.

Жұмыстық қапастардың классификациясы

Жұмыстық қапас деп металды илемдеуге (қарпуға, деформациялауға) арналған, илемдеу орнағының негізгі бөлігі болып табылатын құрылғыны айтады.

Құрылымы мен біліктерінің орналасуына байланысты илемдеу орнақтарының жұмыстық қапастарын алты топқа бөлуге болады (1.3 сурет): дуо қапастары, трио қапастары, кварто қапастары, көп білікті қапастар, әмбебап қапастар және арнайы құрылымды қапастар.

Дуо қапастары (екі білікті)

Дуо қапастары реверсивті және реверсивті емес болып қолданылады.

Реверсивті емес дуо қапастары – біліктері бір бағытта тұрақты айналады, және екеуі де жетекті болады. Бұл қапастар үздіксіз (дайындамаларды, сымдарды және жұқа жолақтарды илемдеуге арналған), шахматты, және кросскоунтри (түржиынды пішіндерді илемдеуге арналған) орнақтарда кең қолданыс тапты. Осы орнақтардың әр қапастарында метал бір бағытта бір-ақ рет өткізіледі.

Реверсивті дуо қапастары – біліктерінің айналыс бағыты өзгермелі, және екеуі де жетекті болады. Бұл қапастарда біліктер реверсивті болады, яғни айналыс бағытын периодты өзгертеді илемделетін метал біліктер арасынан алдыға артқа бірнеше рет өтеді. Осы типтегі қапастарды блюмингтерде, слябингтерде, қалыңқаңылтырлы орнақтарда және т.б. қолданады.

Трио қапастары (реверсивті емес)

Түрпішінді трио қапастарын кеңінен қолданады, өйткені олардың біліктерінде, дуо қапастарының біліктеріне қарағанда көп мөлшерлегіштерді орналастыруға болады. Метал ортаңғы мен төменгі біліктер арасынан бір бағытта, ал ортаңғы мен жоғарғы біліктер арасынан қарама-қарсы бағытта қозғалады. Илемделетін жолақты көтеріп оны жоғарғы және ортаңғы біліктер арасына беру үшін қапастың алдында (кейде артжағында) көтеріп-сырғанайтын столдар орнатылады.

Трио қаңылтыр қапастарын (трио Лаута) ұзындығы 10–20 м жолақ түріндегі қалың және орташа қаңылтырларды илемдеу үшін қолданады. Метал түржиынды трио қапастарындағыдай бағытта қозғалады. Ортаңғы білікті кіші диаметрмен жасайды, ол илемдеу кезінде біресе үстіңгі, біресе төменгі білікке қысылып үйкелістің әсерінен айналады. Қапастың алдына және артына көтеріп–тербелетін столды орнатады.

Кварто қапастары (төртбілікті)

Кварто жұмыстық қапасында бірінің үстіне бірі орналасқан төрт білік бар: екі кіші диаметрлі жұмыстық және екі үлкен диаметрлі тірек біліктер. Тірек біліктерінің қызметі – илемдеу кезіндегі қысымды қабылдау және жұмыстық біліктердің иілуін азайту. Кварот қапасы бар орнақтар жұқа және қалың қаңылтыр мен жолақтарды, сондай ақ бронды тақталарды илемдеуде кең қолданыс тапты.

Кварто қаңылтыр қапастары қос бағытты (реверсивные) және бір бағытты (нереверсивные) болып келеді.

Кварто қапастары, орамдықты илемдеу үшін үздіксіз суықтай илемдеу орнақтарында бір бағытты, ал бір қапасты ыссы және суықтай илемдеу орнағында қос бағытты қолданылады. Бірінші жағдайда қапастың алдыңғы жағына таратқышты (разматыватель), ал артқы жағына жолақтың тартылуын қамтамасыз етіп барабанға орайтын орағышты орнатады. Екінші жағдайда орағышты қапастың екі жағына да орналастырады, илемдеу екі бағытта кезек-кезек жүреді. Жекелеген жағдайда, осындай қапаста жолақты ыссы илемдеген кезде орағышты қапастың алдында және артында орналасқан пештердің ішіне орналастырады (мысалы, электротехникалық болаттарды илемдейтін орнақтарда).

Көп білікті қапастар

Алты білікті қапастар, екі жұмыстық төрт тірек біліктері бар. Құрылымы күрделірек болғандықтан көп қолданыс таппады (басты кезекте жінішке болат және жез жолақтарды илемдеуде қолданылады).

Онекі және жирма білікті қапастар илемдеу өндірісінде кеңінен қолданылады. Өте кіші диаметрлі (10–50 мм) жұмыстық біліктерді қолдану және жұмыстық қапас пен білік жүйесінің үлкен қатаңдығының арқасында осы қапастарда қалыңдық бойынша 1–5 мкм аралығында ауытқумен жоғары көміртекті болаттардан (қалыңдығы 5–100 мкм, ені 100–1500 мм) жұқа және аса жұқа жолақтарды орамдықпен илемдеу сәтті жүргізілуде. Бұл орнақтардағы жұмыстық біліктер жетекті емес, олар үлкен диаметрлі жетекті біліктерге жанасады, соңғысы тірек біліктеріне жанасады. Бұндай сұлба барлық біліктік жүйенің үлкен қатаңдығын және жұмыстық біліктің майысуы толық болмауын қамтамасыз етеді

Әмбебап қапастар

Біліктері бойлық және тік бағытта орналасқан қапастарды әмбебап қапастар деп атайды

Әмбебап қапастарды басты кезекте екі бағытты дуо (мысалы, слябингтер) немесе кварто (мысалы, қалың қаңылтырлы) қапастары ретінде қолданады. Бұл қапастарда металды қарпу бойлық және тік бағыттағы біліктермен жүргізіледі. Соңғысы қаңылтыр мен слябтің бүйір беттерінің тегістігін қамтамасыз етеді. Тік біліктерді негізінен жұмыстық қапастың бір жағына орналастырады (алдына не артына).

Әмбебап арқалықты қапастар (балочные). Әмбебап қапастардан ерекшелігі әмбебап арқалықты қапастарда тік біліктер жетекті болмайды (босжүрісті, холостыми) және бойлық біліктердің мойынтірек тіректерінің арасында болады. Бұл орнақтарды сондай-ақ жалпақ (300–400 мм) параллель болатындай полкалары бар үлкен (600–1000 мм) қос таврлы арқалықтарды илемдеу үшін де қолданады; бұндай арқалықтар ғимараттарды, көпірлерді және т.б. құрылыстарда қолданылады. Биіктігі 600 мм дейінгі жалпақ полкалы арқалықтарды рельсарқалықты орнақтарда илемдеуге болады – ол үшін онда ауыспалы әмбебап жұмыстық қапас қарастырылған.

Арнайы жұмыстарға арналған қапастар. Бұл топқа кіретін қапастардың қолдану аясы тар. Осы қапастар мынандай орнақтарда қолданылады (сурет 1.4.а – 1.4.д): дөңгелек илемдейтін, құрсау және балдақ илемдейтін, шар илемдейтін және қималары айнымалы пішінді илемді илемдейтін. Құбырды өндіруге пайдаланатын және пісіру жіктері тік, шиыршықты құбырларды қорамалау мен пісіруге қолданылатын орнақтардың қапастары ерекше топты құрайды.

Илемдік орнақтардың жіктелуі. Жұмыс қапастарының орналасуы бойынша. Жұмыс қапастарының орналасуына байланысты илемдік орнақтар бес топқа бөлінеді: бір қапасты, тізбекті көп қапасты, бір ізді, жартылай үздіксіз және үздіксіз (сурет 1.5).

Бір қапасты орнақтардың (сурет 1.5, а.) құрамына бір жұмысшы қапас және пішінбіліктер жетегінің тізбегі, ал жетек құрамына айналдырықтар, тістегеріштік қапас, бәсендеткіш, жалғастырғыш және бас электрқозғалтқыш кіреді. Бір қапасты орнақтардың құрылымы қарапайым. Пішінбілік жетегінің тізбегіне кіретін жабдықтар жұмысшы қапастары күрделі болып орналасқан орнақтардың жабдықтарын қайталайды. Бұл орнақтар тобына блюмингтер мен слябингтер, үш және төрт пішінбілікті қалың табақты және әмбебапты орнақтар кіреді.

Тізбекті орнақтар (сурет 1.5, б, в). Бұл орнақтардың жұмысшы қапастары бір, екі, үш және одан да көп тізбектер бойымен орналасқан және де әрбір тізбек өзінше жеке электрқозғалтқыштан немесе бірнеше тізбек бір электрқозғалтқыштан қозғалысты алады. Мұндай типті орнақтар кері қимылсыз. Оларды сымтарту, сортты, рельс-арқалықты және қалың табақты орнақтар түрінде қолданады.

Жүйелі орнақтар. Илемденетін жолақ орнақтың әрбір қапасынан бір рет қана өтеді. Сондықтан мұндай орнақтардың қапастарының саны ең көп өтпе санына тең болуы қажет. Цех ұзындығын қысқарту мақсатында қапастарды бірнеше қатарға орналастырады, мысалға үш немесе одан да көп қатарға (сурет 1.5, г), жүйелі кросс-контрлі қатарға, жүйелі шахматты орналасқан қатарға. Әрбір қапаста илемдеуден өткен соң жолақтың ұзындығы өсетіндіктен, қапастар аралығының ара қашықтығы да біріншісінен соңғысына қарай өсіп отырады. Сонымен қатар жолақтың ұзындығының өсуіне сәйкес пішінбіліктердің айналу жылдамдықтары да өседі. Мұндай орнақтарды орташа өлшемдері бар сортты пішіндерді илемдеуге қолданады (өнімділігі 300–900 т/сағ).

Жартылай үздіксіз орнақтар екі топтан құралған қапастардан тұрады: үздіксіз және тізбекті (сурет 1.5, а,б). Мұндай орнақтардың қапастарының бір тобында жолақ үздіксіз илемденеді, ал екінші тобында жолақ ілмек қалыптастырып илемденеді. Өңдеген кезде жолақ екі немесе одан да көп қапастарда бір мезгілде болатын болса, онда мұндай илемдеуді үздіксіз илемдеу деп айтады (сурет 1.5, д және 1.6, в). Жартылай үздіксіз орнақтар майда сортты және сымды илемдеу үшін қолданылады. Мұндай орнақтардың өнімділігі 100 - 400 мың. т/жыл.

Үздіксіз орнақтар (сурет 1.5, д және 1.6, в). Үздіксіз орнақта илемдеу барысында металл бір мезгілде бірнеше қапаста болады. Сондықтан пішінбіліктердің айналу жылдамдығын секундтық көлем тұрақты болатын шартты сақтай отырып таңдайды, яғни F₁V = F₂V₂ = F₃V₃ = const, мұндағы F₁, F₂, F₃ – тиісті қапастың илем шығатын жағындағы металдың көлденең қимасының ауданы; V₁, V₂, V₃ – осы қапастардың пішінбіліктерінен жолақ шыққан кездегі оның жылдамдығы.

Секундтық көлем тұрақты болатын шарт орындалмайтын болса, онда қапастардың арасында керіліс немесе тіреліс пайда болады. Керілісті реттеу үшін әр түрлі ілмекұстағыштар және айналу жылдамдықтарын автоматты реттейтін тұрақты ток қозғалтқыштары қолданылады. Күрделі сортты пішіндерді илемдеген кезде керіліске жол беруге болмайды, ал керісінше табақты металды илемдеген кезде алдыңғы және артқы керіліске көбірек мән береді.

Үздіксіз орнақтардың өнімділігі өте жоғары болып келеді (6 – 7 млн. т/жыл). Сортты орнақтарда жетек топты болуы мүмкін, ал табақты орнақтарда жеке жетекті қолданады.

Белгілеу бойынша орнақтарды жіктеу. Белгілеуіне қарай илемдеу орнақтарын мынандай топтарға бөлуге болады:

- ыстықтай илемдейтін орнақтар: жаншығыш, дайындама жасаушы, рельс-арқалық жасаушы, ірі сортты, орта сортты, майда сортты, қалыңтабақты, орташа табақты, жұқа табақты, кең жолақты, штрипсті (штрипс- құбырға арналған дайындама) орнақтар;

- суықтай илемдеу орнақтары: табақты, жұқақаңылтырды, жұқа және өте жұқа таспаны илемдеуге арналған орнақтар;

- қолдану аясы тар орнақтар: дөңгелекті, құрсауды, көлденең қимасы айнымалы және периодты пішіндер мен жолақтарды илемдеуге арналған орнақтар.

Құбырды және әр түрлі периодты пішіні бар илемді өңдіруге арналған орнақтар ерекше топты құрайды. (тескіш орнақтар, автоматты орнақтар, шар илемдейтін орнақтар және т.б.)

Ең үлкен илемдеу жылдамдығымен (50 м/с дейін) сымтарту, ширықтыру және т.б. орнақтар жұмыс істейді. Ең кіші илемдеу жылдамдығына (1- 3 м/с) жаншығыш орнақтар иемденген.

Сортты илемдеу орнақтарының өлшемдерін сипаттайтын негізгі параметрі ретінде тазалай өңдейтін қапастың пішінбілігінің немесе тістегерішінің диаметрін қолданады (мысалы, 250, 300, 550, 700/900, 650/750, 900, 1150, 1300 орнағы және т.б.).

Табақты орнақтардың негізгі параметрі қылып пішінбілік бөшкесінің ұзындығын алады. Өз кезегінде осы параметр илемделетін табақтың ең үлкен енін анықтайды (1200, 1700, 2800/1700, 3600, 5000 орнағы және т.б.) Әдетте осы орнақтарда илемделетін табақтың ені пішінбілік бөшкесінің ұзындығынан 200 – 250 мм кіші болып келеді, яғни В_табақ = L_{пішінбілік} - (200 ÷ 250) мм, мысалы 2500 мм орнағында ең үлкен ені 2300 мм болатын табақ илемденеді.

Қазіргі заманның үздіксіз кең жолақты өңдейтін орнағының (ҮКЖӨО) даму бағытының бірі болып орнақтың өнімділігін жоғарылату саналады. Осы орнақтардың өнімділігіне әсер ететін басты технологиялық факторлар болып слябтың массасы және илемдеу жылдамдығы есептеледі. Слябтың, демек ыстықтай илемделген жолақ орамының массасын үлкейту суықтай илемдейтін орнақтың жұмыс жағдайын жақсартады. Өйткені осы орнақта илемдеудің орташа жылдамдығын, демек өнімділігін үлкейтуге мүмкіндік береді. Ыстықтай илемделген орамның массасын үлкейту суықтай илемдеуге түсетін орамдағы пісірілген жіктердің санын азайтуға мүмкіндік жасайды. Осындай орамның массасы 45 т дейін жетеді. Слябтың массасын үлкейткен жағдайда ыстықтай илемдейтін үздіксіз орнақтың техника-экономикалық көрсеткіштері жақсарып өнімділігі жоғарлайды, ал тағы да барлық технологиялық процестерді автоматтандыруға жақсы жағдай жасалады. Слябтың массасы өскен сайын жолақтың ұзындығы үлкейеді. Осы илемдеу жылдамдығын жоғарлатуға және орнақтың өнімділін үлкейтуге мүмкіндік жасайды. Үздіксіз және жартылай үздіксіз кең жолақты орнақтарда қолданылатын слябтардың ең үлкен өлшемдері мынандай: қалыңдығы 300 мм, ені 1850 мм, ұзндығы 10500 мм; слябтың массасы 36 т дейін.

Ені 1500 – 1600 мм үлкен болатын илемделген слябты қазіргі заманғы ең үлкен жаншитын орнақта алу қиын. Сондықтан пішінбілігінің бөшкесінің ұзындығы 2000 – 2500 мм болатын орнақ үшін үздіксіз құйылған слябты қолдану қажет.

Бірақ та слябтың сызықтық өлшемдерінің өзгеруінің белгілі бір шегі бар. Сөйтіп слябтың қалыңдығы келесі факторлармен шектеледі: - қаралай өңдейтін қапастар пішінбілігінің металды сенімді қарпу шартымен; - илемдеу орнағын ең үлкен өнімділікпен жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін берілген қалыңдықты слябты белгілі бір уақытта қыздырудың мүмкіндігімен; - керекті қалыңдықты және сапалы жолақты алу үшін қажетті жаншу режимін берілген илемдеу орнағында іске асыру мүмкіндігімен.

Қазіргі заманғы үздіксіз өңдейтін орнақта илемдеген кезде әдетте слябтың енін дайын жолақтың еніне тең қылып немесе 10 – 30 мм үлкен қылып алады. Слябтың ұзындығын үлкейту мынандай факторлармен шектеледі: - қыздыру пешінің енімен; - қаралай өңдейтін қапастардың арасындағы ара қашықтықпен; - илемдеудің аяғында температураның рұқсат етілетін мөлшерімен; - жолақтың алдыңғы және артқы жағының температурасының айырмасымен; аралық рольгангтың ұзындығымен; - металды ыстықтай және суықтай илемдейтін цехтағы жүк көтергіш механизмдердің қуатымен. Сляб пештің түбінің енімен салыстырғанда 400 – 600 мм-ге қысқа болуы қажет. Қаңылтыр илемдейтін цехта қолданылатын слябтар стандартқа және зауыттардың техникалық шартарына сәйкес келуі қажет.