книги из ГПНТБ / Производство сортового проката в широком сортаменте

Развитие прокатных станов в нашей стране длительный пери­ од было подчинено задаче максимального увеличения их произ­ водительности, что было крайне необходимо для обеспечения ме­ таллом всех развивающихся отраслей народного хозяйства. Воп­ росам повышения точности размеров выпускаемого проката, улуч­ шения качества его поверхности, а также расширения сортамента прокатной продукции уделялось меньше внимания. Увеличение производительности сортовых станов достигалось повышением скоростей прокатки, разделением производственного процесса на промежуточные стадии, увеличением сечения и массы исходных слитков и заготовок, усовершенствованием калибровок валков, механизацией и автоматизацией технологических операций.

Для повышения точности прокатки улучшали конструкции ра­ бочих клетей, повышали их жесткость, улучшали материалы вал­

ков, конструкции подшипников, применяли валки с короткой бочкой.

устанавливали преимущественно новейшие непрерывные и полу­ непрерывные сортовые станы, а также станы с последователь­ ным расположением, клетей. В этот период построены современные рельсо-балочные и крупносортные станы 650 е расположением кле­ тей в линию, крупносортный стая 600 с последовательным распо­ ложением клетей, полунепрерывные и непрерывные среднесорт­ ные станы 300 и 350, непрерывные мелкосортные и проволочные станы 250. Все эти станы рассчитаны на относительно узкий сорта­ мент выпускаемого проката, в котором преобладают простые сор­ товые профили общего назначения. Только в сортаменте рельсо­ балочных и крупносортных станов наряду с круглыми, квадрат­ ными и другими простыми сортовыми профилями имеется много сложных профилей отраслевого назначения.

Новый рельсо-балочный стан 800, установленный на одном из отечественных заводов, предназначен для прокатки железнодо­ рожных рельсов с массой одного метра 50, 65 и 75 кг, двутавро­ вых балок высотой до 600 мм, швеллеров высотой до 300 мм. и др.

Построенные в послевоенный период крупносортные станы 650 предназначены для прокатки рельсов легкого типа, двутавровых балок и швеллеров высотой до 200 мм, угловой стали, крупных размеров и многих других фасонных профилей. Эта станы по своей конструкции и расположению оборудования аналогичны

рельсо-балочным станам линейного типа.

Сортамент действующих рельсо-балочных и крупносортных ста­ нов достаточно широк, но технологически разнороден. Кроме того,

!тельио небольшой годовой потребностыо (автоободы, рельровые под-

На действующих крупносортно-среднесортных станах 500 до­ военной постройки с последовательным расположением рабочих клетей в “грех параллельных линиях, так же как и на рассмотрен­ ном выше новом стане 600, выпускается широкий сортамент сор­ тового проката, включающий круглую, квадратную, полосовую, угловую равнобокую и неравнобокую сталь, двутавры, швелле­ ры, рельсы, а также ряд различных профилей отраслевого на­ значения.

Аналопичный широкий и технологически разнородный сорта­ мент характерен для среднесортных станов 350 и 300 с шахмат­ ным и зигзагообразным расположением рабочих клетей. Сортамент этих станов включает такие разнородные в технологическом от­ ношении профили, как круглая сталь и швеллеры, полосы и дву­ тавры мелких размеров. Более однородный, но весьма узкий сор­ тамент имеют построенные в послевоенный период среднесортные станы 300 и 350 непрерывного типа. Прокатка круглой стали и периодических профилей для армирования железобетонных кон­ струкций ведется на них с хорошими технико-экономическими показателями. Однако производство на этих станах сложных сор­ товых профилей, тем более в широком сортаменте технически трудноосуществимо, так как отсутствуют надежные системы ре­ гулирования натяжения металла между клетями, и экономичес­ ки неоправданно, так как значительное количество рабочего вре­ мени теряется на замену валков в стане, не имеющем дублирую­ щих групп клетей.

Для производства среднесортного проката в широком сорта­ менте более пригодны новые станы 350, построенные в последние годы. Сортамент этих станов включает круглую сталь диаметром 28—6'5 мм, угловую сталь № 5; 6,3 и 7,5, а также ряд профилей эквивалентных размеров. Схема расположения оборудования на станах этого типа приведена на рис. 80.

Нагрев металла осуществляется в методических печах. Клети

станины повышенной жесткости открытого типа. Валки всех кле­ тей установлены на подшипниках жидкостного трения и приво­ дятся от индивидуальных двигателей. Скорость прокатки в чис­ товой клети достигает 17 ж/се/с. Передача металла между линия­ ми осуществляется шлѳпперами. При прокатке профилей простой формы для передачи металла между линиями предусмотрены об­ водные аппараты. Между клетями чистовой группы натяжение

металла регулируется автоматически.

Недостатком этих станов является отсутствие выхода металла

Сортаментом стана предусмотрено производство круглой ста­ ли диаметром 15—150 мм, квадратной стали сечением 15ХГ5-1- -т- 200X200 мм, полосовой стали шириной от 20 до 200 мм и тол-

шиной 8—40 мм, а также многих фасонных профилей отраслевого назначения. Готовый прокат выпускается длиной 2,5—6,0 м.

Для прокатки осо-бо крупных профилей используют слитки массой 2,5 и 3,5 т, из которых в обжимной группе также получа­ ют заготовки сечением 100ХЮ0 -т- 150X150 мм для сортового стана.

Слитки нагреваются в двух методических печах производи­ тельностью 50 тіч. Прокатку слитков осуществляют в обжимной клети 900, оборудованной манипуляторами и кантователями. По­ сле обрезки концов раската на ножницах усилием 850 Т и раскроя его на необходимые длины металл поступает на склад или про­ катывается в крупные сортовые профили диаметром 100—-150 мм или в заготовку в клети 680. Для порезки проката после этой.клети установлены ножницы усилием 250 Т и пила горячей резки. После одного нагрева на стане 350 могут быть прокатаны профили, экви­ валентные круглой стали диаметром 80—120 мм. Остальные заго­ товки после раскроя поступают на склад для осмотра и зачист­ ки, а затем в методические печи с шагающим подом производи­ тельностью до 35 т/ч каждая.

Нагретые заготовки прокатывают в реверсивной клети 530, за­ тем в двух непрерывных группах клетей, отдельно стоящих кле­ тях 480 и 370 и чистовой трехклетевой непрерывной группе кле­

стовой линии заменяют вместе с валками во время прокатки ме­ талла на первой линии. Арматура этих клетей смонтирована на пе­ редвижных столах, которые во время перевалок или смен калиб­ ров выдвигаются из клети; для этого служат гидроцилиндры.

Кантователи стана оборудованы роликовыми втулками с ме­ ханизмами, обеспечивающими изменение размеров проходных от­ верстий втулок при переходе с одного прокатываемого профиля на другой.

Рассмотренный стан по техническому уровню представляет со­ бой один из лучших среднесортных станов широкого сортамента для производства проката в среднетоннажных партиях. Замена

действующих станов старой постройки такими агрегатами позво­ лит значительно расширить сортамент сортового проката отрас­ левого назначения при одновременном резком улучшении его ка­ чества.

За последние годы в нашей стране построен ряд мелкосортных станов непрерывного типа, станы насчитывают в своем составе 23 клети с общей черновой и двумя дублирующими чистовыми груп­ пами. Профиль простой формы прокатывают в две нитки, что обес­ печивает высокую производительность станов. Скорость прокатки в чистовой клети достигает 20 м/сек.

На рис. 8'2 дана схема мелкосортного стана 250, установлен­ ного на одном из отечественных металлургических заводов. На стане размещено 23 рабочие клети, объединенные в три непрерыв­ ные группы. В каждой из чистовых групп имеется по четыре кле­ ти с вертикальными валками и по четыре с горизонтальными. Прокатка ведется в два потока. Между клетями чистовой группы установлены автоматические регуляторы величины петли. Мелко­ сортные станы этого типа специализированы на прокатку круг­ лой стали, периодического проката для армирования железобетон­ ных конструкций и угловой стали небольших размеров.

Основное количество мелкосортных профилей сложной формы отраслевого назначения получают на станах линейного типа.

2. Станы для производства специальных профилей проката и изделий

Для производства ряда специальных профилей и изделий кат основе приципиально новых технологических процессов в нашей стране созданы особые станы. Эксплуатация этих станов показа­ ла, что прокаткой можно получать не только традиционные сор­ товые профили, но и ряд изделий, близких по размерам я конфи­ гурации к готовым деталям (колеса, бандажи, шары, круглые пе­ риодические профили, винты, зубчатые колеса, сверла, и т. д.).

Цельнокатаные колеса прокатывают на специальном стане с четырьмя неприводными и тремя приводными валками. В неприводных валках обрабатывается поверхность катания и реборда колеса, а в наклонных валках выкатывается его ступица. При про­ катке диаметр колеса вследствие вытяжки металла увеличивается, поэтому все валки, кроме одного приводного, раздвигаются спе- Ц'Иальными гидравлическими уетро-йствами.

Бандажи и кольца прокатывают на бандажепрокатном стане в два приема. Стаи состоит из пяти неприводных и трех привод­ ных валков, в том числе двух наклонных.. По мере увеличения ди­ аметра бандажа при прокатке все валки стана раздвигаются по отношению к одному неподвижному.

Производство шаров осуществляется :в результате непрерыв­ ного формообразования прокаткой круглых заготовок между вал­ ками, на поверхности которых сделаны ручьи по винтовой линии.. В отечественной промышленности работает около 17 шаропрокагных станов [29]. Применение их дает возможность сократить рас­ ход металла более чем на 50 тыс. г в год. ВНИИметмашем раз­ работаны и освоены в лабораторных условиях процессы прокатки конических изделий, гладких и бочкообразных роликов и др. [30].

Производство круглых профилей переменного сечения (сту­ пенчатых валов, осей) в нашей стране осуществляется на трехвал­ ковых станах конструкции ВНИИметмаша.

Станы этого типа успешно эксплуатируются при прокатке пе­ риодических профилей диаметром до 120 мм. Ведутся работы по установке станов для прокатки профилей диаметром до 220 мм. Внедрение поперечно-винтовой прокатки обеспечивает сокращение

не изменяется. В начале прокатки заготовка приводится во вра­ щение делительной шестерней, находящейся в зацеплении с вал­ ком. После выхода из зацепления с делительной шестерней заго­ товка получает вращение от валков. Перед прокаткой заготовка нагревается в кольцевом индукторе токами высокой частоты.

При прокатке зубчатых колес с радиальной подачей валков заготовку устанавливают в специальные зажимы, расположенные между рабочими валками. Для ограничения течения металла за­ готовки валки снабжены но торцам ограничивающими дисками. После нагрева заготовки на стане секторным индуктором валки, сближаясь, формуют на поверхности заготовки зубья заданного профиля.

На четырехвалковых станах специальной конструкции освоена продольно-винтовая прокатка сверл. Валки в этом стане распо­ ложены относительно друг друга под углом 90° и повернуты к оси круглой заготовки на угол, соответствующий углу подъема вин­ товых канавок сверла. Одна пара валков, выполненных в виде сек­ торов, прокатывает профиль канавок, другая — внешний про­ филь сверла. Прокатка осуществляется за один проход. Этот ме­ тод прокатки дает хорошие результаты при производстве сверл диаметром от 1,5 до 40 мм. Прокатка их обеспечивает сокраще­ ние расхода быстрорежущей стали на 25—30% и повышение про­ изводительности труда в 10—15 раз по сравнению с этими пока­ зателями при получении сверл способом фрезерования.

Большой экономический эффект дает организация специали­ зированного производства турбинных лопаток на станах специ­ альных типов широкого сортамента [31].

Разработка ряда новых технологических процессов изготовле­ ния специальных профилей и изделий методом прокатки показа­ ла, что возможности этого способа обработки металлов давлени­ ем еще далеко не исчерпаны. Вместе с тем приведенные примеры показывают, что для успешного решения зачастую очень слож­ ной технической задачи производства нового экономичного про­

водства в целом.. Опыт создания специальных станов для выпус­ ка профилей и изделий новых типов показывает, что специали­ зация станов и прокатного оборудования на производстве техно­ логически однородных профилей является наиболее правильным направлением при получении сортового проката.отраслевого назна­ чения, особенно в условиях ограниченной его потребности в на­ родном хозяйстве.

3. Направления развития сортовых станов широкого сортамента

Наиболее высоким техническим уровнем характеризуются по­ строенные в последние годы полунепрерывные и непрерывные сортовые станы. Вместе с тем станы этого типа производят еще весьма ограниченный сортамент сортовых профилей и в первую очередь фасонных.

Основной причиной, тормозящей осуществление непрерывной прокатки фасонных сортовых профилей, является отсутствие достаточно надежных в эксплуатации и проверенных практикой способов автоматического регулирования скорости прокатай в клетях в зависимости от величины натяжения металла между ни­ ми. В решении этой сложной в техническом отношении пробле­ мы достигнуты определенные успехи, которые дают основание считать, что внедрение новых автоматических регуляторов натя­ жения в ближайшем будущем позволит прокатывать на непре­ рывных станах тонкие и сложные по конфигурации профили.

Станы непрерывного типа наиболее пригодны для прокатки сортовых профилей общего и отраслевого назначения, необходи­ мых народному хозяйству в больших количествах. Для повыше­ ния производительности и некоторого расширения сортамента и конструкции этих станов необходимо предусматривать дублирую­ щие группы чистовых и промежуточных клетей. При двухниточ­ ной прокатке металла на непрерывном стане может быть органи­ зована одновременная прокатка разных профилей по каждой нитке с выдачей на соответствующую сторону холодильника.

Такую прокатку можно осуществить даже в том случае, если стан имеет общую для обеих .ниток черновую группу клетей, но для профилей применяют одну заготовку и примерно одно сечш ние полосы, выходящей из этой группы.

Опыт работы действующих непрерывных станов показывает, что, несмотря на современные способы замены валков вместе с клетями, эти станы не выгодно использовать для производства широкого сортамента сортовых фасонных профилей отраслевого назначения, особенно профилей средней и малой тоннажности. Включение в сортамент непрерывных станов таких профилей при­ водит к заметному снижению их производительности, так как те­ ряется значительное количество .времени на дополнительные пере­ валки валков и настройки стана.

Для производства сортовых профилей отраслевого назначения партиями средней тоннажіности более эффективно можно исполь­ зовать сортовые станы полунепрерывного, шахматного и линейно­ го типов. Однако для этого многие из них должны быть реконстру­ ированы. Для таких станов необходимо предусматривать дополни­ тельные площади для хранения и обработки большого парка вал­ ков, достаточное количество запасных клетей и валковой армату­ ры, более широкую регулировку скоростей прокатки.

Особую сложность представляет решение вопросов, связанных •с механизацией и автоматизацией станов по производству сорто­ вого проката в широком сортаменте. При получении профилей с резко отличающейся конфитурацией большие трудности возника­ ют в процессе создания универсальных кантователей, шлепперов, валковой арматуры, оборудования для резки и правки проката. Чтобы обеспечивать быстрый переход на новый профиль на станах с широким сортаментом, необходимо применять устройства, все­ мерно ускоряющие замену валков, калибров и валковой арма­ туры.

Для получения тонкостенных и особо сложных по конфигу­ рации профилей на ряде станов желательно предусмотреть сред­ ства промежуточного нагрева металла. Последние две-три клети чистовой группы необходимо располагать последовательно с тем, чтобы обеспечить свободный выпуск фасонных раскатов между клетями, что значительно облегчает настройку стана. Для произ­ водства многих новых профилей чистовые клети сортовых станов должны быть нескольких модификаций: жесткие, четырехвалковые универсальные, для периодической прокатки и т. д.

Технико-экономические показатели стана для производства ши­ рокого, но технологически неоднородного сортамента сортового проката всегда будут хуже технико-экономических показателей специализированного стана. Поэтому при реконструкции станов необходимо предусматривать по возможности специализацию по отдельным технологически однородным видам проката. Особенно желательна целенаправленная реконструкция устаревших линей­ ных станов, многие из которых при сравнительно небольших ка­ питальных вложениях можно переоборудовать в узкоспециализи­ рованные станы, способные обеспечить народное хозяйство высо­ кокачественным сортовым прокатом отраслевого назначения в среднетоннажных коліичествах.

Для производства сортовых профилей в малотоннажных пар­ тиях, необходимых потребителям для создания головных, опыт­ ных машин и сооружений, в нашей стране отсутствуют необходи­ мые современные станы. В отечественной практике известны по­ пытки создания на сортовых станах специальных участков для производства профилей в малотоннажных партиях [32, 33].

Один из таких участков создан на Омутнинском металлурги­ ческом заводе. В состав его входит электрическая камерная печь с подом размерами 650X3500 мм и двухклетевой линейный стан трио 180. Скорость прокатки на стане составляет 0,59 м/сек. Дли­