Контрольные вопросы

1. Что являлось первой продукцией волочения в древности?

2. В чем заключался самый примитивный способ волочения и для получения каких изделий он применялся?

3. Какие материалы применялись в хронологическом порядке для изготовления волок?

4. Основные преимущества железной волоки перед каменной.

5. Дайте определение волочения, как вида обработки металлов давлением.

6. Что называется силой волочения?

7. Как изменяются размеры заготовки в процессе волочения?

8. Какие изделия могут быть получены волочением?

9. Какие показатели деформации наиболее часто используют при волочении?

10. Что является основным инструментом для волочения?

11. Как называются машины для волочения?

12. Как зависит усилие волочения от степени деформации?

Лабораторная работа № 5 прокатка История прокатного производства

Время изобретения прокатки металлов относят к средним векам и связывают с растущей потребностью в получении металлических листов. До XVI века наиболее распространенным способом получения листов была ковка. Ковку листов называли листобойным делом и занимались им еще античные и особенно средневековые кузнецы. Однако достигнуть ковкой строго определенной толщины листа по всей его площади было невозможно. Кроме того, данный способ был трудоемок и малопроизводителен. Эту серьезную техническую проблему удалось успешно разрешить применением прокатного стана с гладкими цилиндрическими валками.

Самый ранний документ в виде рисунка с описанием устройства для прокатки олова принадлежит перу гениального ученого Леонардо да Винчи и датируется 1495 годом. Автор оставил изображение ручного прокатного стана с гладкими валками с кратким к нему пояснением. По данным ученого, прокатный стан предназначался для изготовления «тонких и равномерных оловянных листов». Леонардо да Винчи отмечал, что валки должны быть изготовлены «из колокольного металла, чтобы они были тверже, и их снабжают железными осями». Известно, что в прокатном стане Леонардо да Винчи приводным являлся один нижний валок, на оси которого было насажено червячное колесо. Передача движения прокатному валку производилась через червячную пару массивной рукояткой. До сих пор нет единого мнения о том, является ли изображенный Леонардо да Винчи прокатный стан его изобретением, или же автор дал эскиз заинтересовавшего его технического новшества, уже применявшегося на практике.

Примерно до конца XVII века привод прокатного стана оставался ручным, а в XVIII веке произошел переход на водяной привод. Примерно с этого времени началась промышленная прокатка железа. В России это производство особенно широко развивалась на Урале, где прокатные станы применялись для производства кровельного железа, плющения кричной заготовки в полосу или лист, разделения откованной полосы по длине на более мелкие профили квадратного или прямоугольного сечения, для чего использовались так называемые «резные станы».

В конце XVIII века для привода прокатных станов начали применять паровые машины, и прокатка становится одним из трёх основных звеньев производственного цикла металлургических заводов, постепенно вытесняя менее производительный способ ковки. К этому периоду относится промышленное применение прокатного стана с калиброванными валками, сконструированного в 1783 году Кортом (Великобритания), а прокатные станы постепенно специализируются и их начинают делить на обжимные, листовые и сортовые. В 30 – 40-х годах XIX века, в связи с бурным развитием железных дорог, в разных странах начинают прокатывать рельсы. В 1856–1857 годах в Сааре (Германия) был установлен первый прокатный стан, предназначенный для прокатки крупных балок. Развитие конструкций и специализация этих станов привели к появлению в США в конце XIX века первых обжимных станов: блюмингов и слябингов. В 1867 году в Англии построили непрерывный проволочный стан. В 1885 в Германии изобрели способ винтовой прокатки бесшовных труб в прокатном стане с косо расположенными валками. В 1886 году в США применили быстроходную проволочную моталку с осевой подачей. Первые летучие ножницы были установлены в 1892 году в США. В 1897 году для привода прокатного стана в Германии успешно применили электродвигатель. В 1906 году в Словакии был запущен прокатный стан с реверсивным электродвигателем. Принцип непрерывной горячей прокатки листов нашёл практическое применение в 1892 году в Чехии, где был установлен полунепрерывный стан. Первый непрерывный широкополосный листовой стан построили в США в 1923 году. Начало холодной прокатки листов относится к 80-м годам XIX века; а холодная прокатка труб была освоена в США в 1930 году.

В СССР в 1933 году на Макеевском и Днепродзержинском металлургических заводах были введены в эксплуатацию два блюминга, изготовленные Ижорским заводом. В 1940–1960 годах Всесоюзным научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом металлургического машиностроения (ВНИИМЕТМАШ) был создан ряд прокатных станов для новых технологических процессов. Это оборудование обеспечивало производство многих изделий, которые ранее получали другими, менее эффективными способами (тонкостенные безрисочные трубы, листы переменной толщины по длине, профили круглого периодического сечения, шары, втулки, винты с крупным шагом, ребристые трубы и др.). В 1959–1962 годах ВНИИМЕТМАШем и Электростальским заводом тяжёлого машиностроения создаются принципиально новые трубные станы с бесконечным редуцированием труб (как при печной сварке, так и при радиочастотной), а также станы для непрерывной прокатки бесшовных труб с производительностью около 550 тыс. тонн в год. В эти же годы были пущены разработанные ВНИИМЕТМАШем, Научно-исследовательским институтом автомобильной промышленности и Горьковским автомобильным заводом первые станы для прокатки цилиндрических и конических колёс.

В 60-е годы XX века в СССР, США, ФРГ и Италии было начато создание литейно-прокатных агрегатов, в которых совмещались процессы непрерывного литья и прокатки. В дальнейшем такие агрегаты получили широкое применение для производства катанки из алюминиевых и медных сплавов, листов из алюминиевых сплавов и заготовок из стали.

Для России имеющей многочисленные магистрали нефте- и газопроводов, гигантские заводы, многочисленные мосты, большой флот, свою атомную промышленность в большом объеме требуется широкоформатный листовой прокат. К началу 2012 года в России были введены в эксплуатацию три широкополосных стана: в городах Колпино, Магнитогорске и Выксе. Магнитогорский стан 5000 был введен в эксплуатацию в 2009 году и специализируется на получении проката для трубной промышленности. Поставка осуществляется на Челябинский трубопрокатный завод, а также на Выксунский металлургический завод. Мощность этого стана составляет свыше 1,5 млн. тонн листа в год, в том числе около 0,3 млн. термически обработанного листа. Максимальная ширина проката 4850 мм. На стане освоены технологии высокотемпературной и низкотемпературной прокатки, а также прокатки листов различной толщины и ширины. Выксунский стан 5000 введен в эксплуатацию в 2011 году и предназначен для получения проката для трубной промышленности. Мощность стана составляет 1,5 млн. тонн проката в год, а толщина листа – до 48 мм.

Таким образом, пуском этого уникального оборудования Россия подтвердила свое место среди лидеров мирового листопрокатного производства.