книги из ГПНТБ / Хвойка И. Цветные металлы и их сплавы

DEMAG в Дуйсбурге спроектировала непрерывный про­

Два таких стана будут построены в ФРГ.

Одни пз наиболее современных проволочных прокат­ ных станов работает в Японии. Скорость прокатки на этом стане 1250 м/мин, масса заготовки 180 кг. Годовая производительность этого стана составляет ПО тыс. г [314]. В будущем предусматривается строительство про­ волочных прокатных станов годовой производитель­ ностью свыше 100 тыс. т.

Для волочильных цехов выгодно использование тя­ желых бунтов проволоки, которые можно получить сов­ мещением способов непрерывного литья и прокатки. Масса таких бунтов достигает 7 т.

Вкрупных цехах по прокатке медной проволоки ча­ сто непосредственно за цехом строят травильные отде­ ления. Целесообразно строить туннельные травильные установки, в которых, кроме травления, осуществляются процессы промывки и нейтрализации. Бунты проволоки проходят через установку со скоростью около 3 м/мин. Длина такой линии составляет около 24 м.

Внекоторых цехах медную проволоку после прокат­ ки сразу сваривают, благодаря чему иа выходе из про­

катного цеха получаются бунты массой 2—2,5 т [315].

Ц и н к и его с п л а в ы

Примером современного производства листов из цин­ ка и его сплавов (например, Zn—Cu—Ті) является за­ вод по производству цинковых катаных полуфабрикатов фирмы Enfield Rolling Mills в Бримсдауне (Англия). Полоса выпускается шириной 250—1125 мм в рулонах массой 550 кг на 100 мм ширины полосы.

Цинк расплавляют в двух отапливаемых мазутом пе­ чах емкостью по 65 т, откуда расплав переливают в раз­ ливочную печь емкостью 7 т, отапливаемую бутаном. Расплав подается иа разливочную установку типа Хазелет модель 14, где производится непрерывное литье по­ лосы толщиной до 75 мм (в основном 10—12,5 мм). Ско­ рость разливки составляет 2—11 м/мин. За разливочной установкой находится холодильник, где полоса охлажда­ ется до 180—240° С, и прокатный стан, который может

работать в непрерывном режиме. При горячей прокатке обжатие составляет 60%, а при холодной (при 80— 90° С) 50%.

Рулоны нагревают до 80—90° С в проходной печи, отапливаемой бутаном. Скорость горячей прокатки со­ ставляет 25 м/мин. Производительность завода в настоя­ щее время достигает 40 тыс. т в год [316, 317].

При производстве полос из цинка и некоторых его сплавов (Zn—Cu—Ті) был опробован способ прокатки гранул, полученных литьем в воду из поворотного тигля с отверстиями [318].

На заводе по производству цинка в Порто Маргера (Италия) цинк выплавляют в подовой печи, обогрева­ емой природным газом. Расплав переливают в индукци­ онную печь, из которой отливают плоские слитки. Эти слитки после нагрева в печах, обогреваемых природным

свалкцми 750X1500 мм.

•В цехе прокатки цинка в Даттельне (ФРГ), который

выпускает в год 40 тыс. т полуфабрикатов, полосу раз­ мером 1200X16 мм, отлитую на установке Хазелет, под­ вергают горячей прокатке на пятиклетевом стане тандем на конечную толщину 0,5 мм. После прокатки полосу сматывают в рулоны массой 4—6 т [319].

На заводе фирмы Ball Согр. в Гринвнле (Теннесси, США) построен новый цех прокатки цинка производи­ тельностью 60 тыс. т в год. Цинк плавят в трех печах, самая большая из которых емкостью 200 т. Цинковые сплавы, например для получения полиграфических плит, выплавляются в двух небольших печах емкостью 30 и 50 т. Расплав цинка подается насосами в разливочную установку Хазелет, где отливают слитки сечением 750X12,5 мм со скоростью 6 м/мин. Слитки очищают щетками и прокатывают в рулоны. Затем следуют на­ грев и чистовая прокатка на реверсивном четырехвалко­ вом стане с валками 300/620 мм. Здесь предполагают построить еще один четырехвалковый стан для получе­ ния полосы толщиной до 0,25 .шг [320].

Н и к е л ь и его с п л а в ы

Для прокатки никеля используют слитки, получа­ емые различными способами литья, например разливкой

сифоном в чугунные изложницы, разливкой из вакуум­ ных печей, дуговых вакуумных печей и др. Иногда при прокатке никеля н особенно его сплавов используют прессованную или кованую заготовку. При нагреве заго­

и его сплавов не строят специальных заводов, а полу­ фабрикаты производят вместе с легированными сталями. Тем не менее имеется несколько хорошо оснащенных за­ водов, предназначенных только для производства полу­ фабрикатов из никеля и его сплавов.

К таким заводам относится завод фирмы H. Wiggin Со Ltd. в Герефорде (Англия). Для подготовки слитков к прокатке здесь имеются гидравлические и механичес­ кие прессы и молоты (до 1500 г). Листы прокатывают на стане дуо горячей прокатки с валками диаметром 810іыгпна стане трио Лаута с валками 660/305/1320мм. Нагрев материала осуществляется в печах, обогревае­ мых бутаном. Горячая прокатка полосы производится на планетарном стане Sendzimir — W. Н.А. Robertson Loewy с опорными валками диаметром 457 мм и рабочими валками диаметром 76 мм. Нагрев материала перед про­ каткой на этом стане осуществляется в передвижной пе­ чи, которая перед началом прокатки подъезжает к кле­ ти. В планетарный стан задается' заготовка толщиной 45 мм со скоростью 3 м/мин, на выходе из стаиа толщи­ на проката составляет 1,8—4,8 мм, скорость 28—

75м/мин.

ВСША была разработана технология производства гладкой или перфорированной никелевой полосы гальва­ ническим путем. По этой технологии получают полосу шириной до 500 мм, толщиной 0,15 мм в рулонах массой более 2000 кг [321].

Для горячей прокатки никелевых сплавов была испы­ тана маятниковая прокатная клеть. Непрнводные рабо­ чие валки малого диаметра этой клети движутся на ма­ ятнике вперед и назад, совершая примерно 500—2600 хо­ дов в минуту. Полоса задается при помощи двух валков

сгидроприводом; скорость подачи 3,5 м/мин. Этот про­ цесс близок к процессу ковки и будет, по-видимому, при­ меняться для черновой прокатки.

и его сплавов зависит от программы производства, т. е. видов обрабатываемых сплавов, размеров проката и тре­ бований к прокату.

Прокатные цехи в зависимости от производственных мощностей могут быть оснащены следующим оборудо­ ванием:

а) прокатные цехи производительностью 25—50 тыс. г в год — реверсивным станом кварто горячей прокатки и двумя реверсивными станами кварто холодной про­ катки;

б) прокатные цехи производительностью 75— 100 тыс. г в год — двумя клетями горячей прокатки и че­ тырьмя клетями кварто холодной прокатки;

тями, 3—5-клетевым станом тандем для горячей докаткп, а для холодной — одним непрерывным станом с дву­ мя клетями кварто и двумя-тремя самостоятельными станами кварто.

Перед горячей прокаткой необходимо фрезерование плоских слитков. В настоящее время уже много изгото­ вителей во всем мире выпускают для этой цели спе­ циальное оборудование высокой производительности. Кроме американской фирмы Ingersoll, эти фрезероваль­ ные установки выпускает фирма A. Knoevenagel в Ган­ новере (вертикальные и горизонтальные станки). Они предназначены для фрезерования слитков размером до 2300X600X4500 мм (16,5 г), диаметр головки 2400 мм при окружной скорости до 3000 м/мин. Аналогичные станки выпускает и фирма А. Wirth, Erkelenz.

В качестве примера нового цеха прокатки алюминия производительностью 60—70 тыс. т в год можно приве­ сти цех завода по производству полуфабрикатов из алю­ миния и его сплавов в Секешфехерваре (Венгрия). Тех­ нологическое оборудование прокатного цеха поставлено

СССР.

1. Плавильные и литейные цехи завода оснащены плавильными печами емкостью по 30 г, отапливаемыми природным газом; электрическими миксерами сопротив­ ления подводимой мощностью 470 кет. Из этих миксеров

можно отливать плоские слитки размером от 290—ЗООХ Х1240 до 1800X6500 мм, массой 6,5—10 т.

2.Гомогенизация слитков осуществляется в печах емкостью 60 т.

3.Слитки подвергаются резке на пиле с диском диа­ метром 1500 мм со скоростью 3000 м/мин при величине хода 150—1200 мм!мин.

4.Фрезерование слитков производится па фрезерных станках WBF-21-V (боковые поверхности) и WBSF-32

(кромки) фрезой диаметром 2100 мм со скоростью 3500 мм/мин.

5.Слябы перед прокаткой нагревают в печах произ­ водительностью 6,8 т/ч с радиационными трубами, отап­ ливаемыми природным газом.

6.Слябы прокатывают на толщину 7—9 мм на стане горячей прокатки кварто с валками 800/1500X1800 мм. Усилие прокатки 2300 т при скоростях 0,4—3,5 м/сек. Мощность привода стана 4600 кет, привода эджерных клетей 445 кет. Мягкие сплавы прокатывают на указан­

ную толщину за 13 проходов, твердые сплавы — за 17—19 проходов.

Во многих цехах прокатки алюминия строятся станы горячей прокатки большой ширины, чтобы можно было прокатывать очень широкие листы для конструкций. Так, например, в прокатных цехах небольшой произво­ дительности в качестве клетей горячей прокатки строят

5500 мм, как это сделано в прокатном цехе фирмы Alcoa в Дэвенпорте (Айова, США). Реверсивные станы кварто горячей прокатки Schloemann в прокатном цехе фирмы Keiser Aluminium в Кобленце (ФРГ) имеют валки раз­ мером 920/1525X3800 мм, усилие прокатки составляет 3500 т. В этом цехе для горячей дрессировки построен реверсивный стан дуо Achenbach с валками 920Х Х2100 мм, с обеих сторон которого установлены разматыватель и моталка. На этом стане подвергают горячей прокатке полосу толщиной 2,5—5 мм. Схема этой клети показана на рис. 106.

В крупных прокатных цехах за черновыми клетями кварто, в которых слябы прокатываются на толщину 15—25 мм, строятся непрерывные чистовые линии, где материал докатывается на толщину 2—8 мм. Это — трех­

minium в Фалькнрке (Англия) имеет следующее обору­ дование для прокатки слябов толщиной до 500 мм:

а) черновую реверсивную клеть дуо горячей прокат­ ки с валками 1140X2450 мм, в которой слябы прокаты­

ваются на полосу толщиной 18—25 мм или на лист тол­ щиной 7,5 мм\

б) некоторые сплавы в процессе черновой прокатки дополнительно нагревают (например, при достижении толщины 125 мм) в электрических печах сопротивления; в) горячая докатка осуществляется на трехклетевом стане тандем для полосы шириной 2300 мм, где она про­ катывается на толщину 1,6—9,5 мм со скоростью в кон­

це прокатки 300 м/мин.

Стан оснащен клетями с валками размером 685/1370Х Х2500 мм\ клети — предварительно напряженной кон­ струкции, изготовленные фирмой Robertson-Loewy. Га­ рантируемая точность по толщине составляет ±0,0125 мм. Регулировка нажимных винтов электрогидравлическая. Усилие прокатки составляет 2000 г. Моталки имеют гид­ ропривод. Масса получаемых рулонов достигает 11 г. Станины клетей предварительно напряжены с помощью гидроприжима; поэтому усилия, создаваемые предвари­ тельным напряжением, больше усилий, вызывающих при

прокатке увеличение зазора между валками. Усилия, создаваемые предварительным напряжением и прижи­ мающие валки к подшипникам, алгебраически склады­ ваются с усилиями прокатки и противодействующими усилиями, создаваемыми или регулировочными винта­ ми, или клиньями между подшипниками. При этом при­ меняется либо грубая настройка (регулировка), либо электрогпдравлнческая. Клети такого типа применяют­ ся как в цехах горячей прокатки, так и в цехах холод­ ной прокатки, включая черновые клети в цехах по про­ изводству фольги [322—326].

Прокатный цех производительностью 200 тыс. т в год фирмы Aluminium-Norf в Штютгене (ФРГ) выпускает полосу шириной до 2800 мм в рулонах массой до 15 т. Черновая прокатка осуществляется на реверсивном ста­ не кварто шириной 3300 мм, а докатка — на трехклете­ вом стане тандем с получением полосы толщиной 2,5 мм (валки размером 760/1525X3050 мм). Скорость прокат­ ки на выходе составляет 330 м/мин. Прокатываются слябы толщиной до 600 мм.

В эксплуатации уже находятся непрерывные станы, работой которых управляют ЭВМ [326—329]. Цех в на­ стоящее время имеет производительность 150—180 тыс. т в год. В результате установки перед черновой клетью дополнительной клети ширимой 4300 мм и перевода не­ прерывной прокатки на пятпклетевой стан тандем про­ изводительность цеха возрастет до 250—300 тыс. тв год.

Наиболее производительные цехи горячей прокатки алюминия оснащены шестиклетевыми станами тандем, например прокатный цех фирмы Alcoa в Уоррике (США) [330].

Европейским конкурентом самых крупных американ­ ских прокатных цехов будет по окончании строительства прокатный цех фирмы Rhénalu в Неф Брисаже (Фран­ ция), производительность которого составит 420 тыс. г катаных полуфабрикатов в год. В цехе горячей прокат­ ки установлен стан кварто с валками 860/1525X2840 ж/ж, работающий со скоростью 160 м/мин при усилии про­ катки 3000 т. Клеть имеет вертикальные обжимные вал­ ки (эджеры) диаметром 950 мм (600 г). Прокатывают­ ся слябы толщиной 510мм. Регулировка нажимных вин­ тов гидромеханическая (механическая 550—1500 мм/мищ гидравлическая 5—15 мм/мин).

В прокатном цехе фирмы Keiser Aluminium в Равепсвуде (США) имеется следующее оборудование го­ рячей прокатки:

а) реверсивный стан кварто шириной 4100 мм, про­ катывающий полосы толщиной 75 мм и управляемый с помощью ЭВМ;

б) реверсивный стаи кварто 2750 мм\ в) пятиклетевой стан тандем для прокатки на тол­

щину 2,5 мм при скорости на выходе 375 м/мин.

В производстве алюминиевой проволоки все более широкое применение как в Европе, так и за ее пределами находит способ непрерывного литья и прокатки. Во многих странах, однако, уже действуют или строят­ ся новые прокатные станы для производства алюминие­ вой проволоки, на которых обрабатываются отлитые полунепрерывным способом вайербарсы массой ПО кг. Производительность этих станов составляет 8 т/ч. Не­ прерывный проволочный стан такой производительности работает на заводе фирмы Aluminium Wire and Cable Со в Порт Теннэит (США). В состав стана входят следую­ щие агрегаты: черновая линия трио с валками диамет­ ром 525 мм, мощностью привода 370 кет, две клети дуо с валками 400 мм; семь клетей тандем с валками диа­ метром 375—275 мм. Скорость проволоки на выходе 975 м/мин.

Для прокатки проволоки .диаметром 9,5 мм из алю­ миниевых сплавов фирмой Reynolds Metals Со была внедрена следующая технология: отливка плоских заго­ товок массой 6—7 г, горячая прокатка на полосу тол­ щиной 5,3 мм на непрерывном четырехклетевом стане, продольная резка полосы на дисковых ножницах на ленты шириной 25 мм, прокатка ленты 25X5,3 мм на калибровочном стане холодной прокатки за четыре про­ хода до диаметра 9,5 мм. Производительность этого стана при двухсменной работе составляет 20 тыс, т в год.

М а г н и й H е г о с п л а в ы

При производстве катаных полуфабрикатов из маг­ ния и его сплавов применяются следующие способы: по­ лунепрерывное литье плит массой до 450 кг; прокатка, например, с толщины 250 мм на толщину 5 мм при од­ ном нагреве на скоростных прокатных станах, а в круп­

ных цехах — и на непрерывных станах (например, до конечной толщины 1,3—1,9 мм).

Т и т а н и его с п л а в ы

В качестве примера технологии производства ката­ ных полуфабрикатов из титана и его сплавов можно привести применяемую на заводе фирмы Imperial Metal

ляет в количестве 2000 тзавод той же фирмы в Виттоне. Слитки нагревают и подвергают предварительной ковке на круглую заготовку для получения прутка или на плоскую заготовку для производства листа. Предва­ рительно откованные круглые заготовки диаметром 150 мм или квадратные сечением 125X125 мм после по­ верхностной отделки нагревают и прокатывают на ка­

либровочном стане на готовые полуфабрикаты.

В цехе по прокатке листа и полосы установлено сле­ дующее оборудование для производства листа шириной до 900 мм, а в будущем — до 1200 мм:

стан для получения катаной заготовки толщиной до 5 мм из плоской кованой заготовки;

стан трио Лаута с валками 400/725X1700 мм, уси­ лие прокатки составляет 650 т, скорость 68 м/мин-,

стан кварто Saek с валками 395/1060 мм, усилие про­ катки 1500 т, скорость 66 м/мин.

За рубежом полуфабрикаты из титана широко ис­ пользуются в химическом аппаратостроеиин. Поэтому выпускаются листы больших размеров, например шири­ ной'до 2300 мм при толщине 6 мм (Contimet в Крефельде), а в США — шириной до 3000 мм.

В США уже начали прокатывать полосу из титана на непрерывных станах, а в Англии в опытном поряд­ ке опробована прокатка титана в маятниковых клетях шириной до 250 мм.

Была также опробована прокатка титана с защит­ ными покрытиями из стекла, что позволяет повысить' обжатие и снизить усилие прокатки. Защитная стеклян­ ная пленка предохраняет от налипания материала на

поверхность валков. Стекло наносится на заготовки из пистолета в виде порошка перед задачей ее в валки. Применение стекла особенно целесообразно при прокат­ ке полосы малой толщины. Было установлено, что при применении стекла усилие прокатки снижается в 2— 2,5 раза.

Б е р и л л и й , у р а н п их с п л а в ы

Бериллий прокатывается при температурах 800— 1100° С. Как нагрев плит, так и прокатку целесообразно осуществлять с защитным покрытием из меди, никеля, нержавеющих сталей п др. Для производства листов ис­ пользуют литые или спеченные заготовки. Более целесо­ образно применение прессованной или катаной заготовок.

Уран хорошо деформируется в области а-фазы (400—600°С). При прокатке урана целесообразно использоватышкелевое покрытие, позволяющее применять графитовые смазки, с целью предупреждения приварки металла к валкам. Нагрев слитков целесообразно про­ изводить в соляной ванне.

Ме т а л л ы , с к л о и и ы е к о к и с л е и и ю

За рубежом для прокатки металлов, склонных к окис­ лению, используют систему In—Fab или Vak—Fab. Сущность этих систем заключается в том, что установки для деформации располагают в пространстве, заполнен­ ном инертной атмосферой, например аргоном, требуе­ мой чистоты п с минимальным содержанием кислорода. Обслуживающий персонал работает в специальных кос­ тюмах, снабженных приборами, обеспечивающими пода­ чу воздуха для дыхания. На некоторых предприятиях установки для деформации монтируют в вакуум-камерах.

В производстве плакированного материала начинают внедрять и новые технологические процессы, например способ взрывного соединения двух металлов или спла­ вов, плакирование которых с помощью прокатки было бы трудно осуществить. При плакировании алюминием других металлов используют, например, взрывчатое ве­ щество нитрогвамидин в количестве 0,7—1,7 а/слі2.

Уже разработаны способы плакирования такими ме-