книги / Технология металлов
..pdfНа трио-станах прокатка ведется в одну сторону между ниж ним и средним валком, а в другую — между средним и верхним (рис. 136). На таких станах производится прокатка блюмов, рельсов, балок и сортового металла. Для прокатки листов тол щиной до 3 мм применяются трио-станы с плавающим сред ним валком (рис. 137), который вращается в результате трения
Рис. 135. Схема |
Рис. 136. Схема трио-стана |
дуо-стана |
|
валка и прокатываемой заготовки. Плавающий валок может пе ремещаться вверх или вниз, т. е. в процессе пропуска заготовки, он прижимается к нижнему или верхнему приводному валку.
В двойных дуо-станах валки вращаются попарно в противо-
Рис. 137. Схема трио-стана |
Рис. 138. Схема стана двой |
с плавающим валком |
ное — дуо |
положном направлении (рис. 138). Прокатка на этих станах ве дется в обе стороны. Особенность их заключается в возможности независимой настройки каждой пары валков. Это позволяет по лучать продукцию более точных размеров, чем на трио-станах. Недостатком их является громоздкость и сложность конструк ции. На таких станах производят прокат средних и мелких про филей.
Н. А. Баринов и Др,
Многовалковые станы, к которым относятся кварто-станы (рис. 139), имеют два рабочих валка, остальные валки являются опорными. На многовалковых станах производится горячий и хо лодный прокат листа, полос и лент. На шести-, двенадцати- и двадцативалковых станах производится только холодный прокат тонкого листа и ленты.
Универсальные станы, кроме горизонтальных валков, имеют валки вертикальные (рис. 140). На таких станах производят про кат двутавровых балок высотой 300—1800 мм и широких листо вых полос.
Проволочные станы, полунепрерывные и непрерывные, приме няются для проката проволоки диаметром 5—9 мм. Проволоку меньшего диаметра получают путем волочения.
Листопрокатные станы делят ся на толстолистовые и тонколи стовые. Листы толщиной свыше
Рис. 139. Схема кварто-стана |
Рис. 140. Схема универ |
|
сального стана |
4 мм (толстые) прокатывают из слябов на трио-станах и на ре версивных дуо-станах. Тонкие горячекатаные листы получают из легких слябов на дуо-станах, имеющих до трех клетей, а также на непрерывных листопрокатных станах производительностью 750—800 тыс. тметалла в год.
Холодную прокатку листа и ленты производят из горячеката ного материала на реверсивных кварто-станах, имеющих одну клеть, или непрерывных станах, имеющих несколько клетей.
Прокатку труб по способу производства подразделяют на прокатку бесшовных и сварных труб.
Процесс получения бесшовных труб имеет две стадии. В пер вую стадию из слитка или прокатанной заготовки путем прошивки получают пустотелую гильзу, во вторую — методом раскатки гильзы получают готовую трубу. Пустотелые гильзы получают при помощи двух валков, расположенных в прошивной клети стана под некоторым углом друг к другу (рис. 141). Во время прокатки валки вращаются в одном направлении. При этом по даваемый слиток или заготовка для прокатки получает враща тельное и поступательное движение вдоль оси валков. Заготовка
сначала проходит зону прошивки, затем зону раскатки, где вал ки имеют обратный конус. В зоне раскатки толщина стенок про шитой заготовки уменьшается в результате обжатия наружного диаметра гильзы вокруг пробки, находящейся внутри ее. В окон чательном виде трубы из гильз получают в чистовых, обкатных и калибровочных клетях стана. Для этой цели в гильзу вставля ют оправу и производят раскатку гильзы в трубу. При прокатке в чистовых, обкатных и калибровочных клетях получают трубы заданного диаметра, а также устраняют разностенность, мест ные утолщения и сглаживают внутренние и наружные поверх ности.
Рис. 141. Схема прокатки бесшовных труб:
1 — валки; 2 — пробка |
на |
стержне; |
3 — заготовка; 4 — |
конус выпуска; 5 — конус |
раскатки; |
6 — калибровочный |
|
пояс; |
7 — конус прошивки |
Прокатку бесшовных труб производят на специальных трубо прокатных станах, которые подразделяются на автоматические, непрерывные, пилигримовые и реечные. Автоматический тру бопрокатный стан состоит из нескольких клетей: прошивных, чистовых, обкатных и калибровочных. Прокатка бесшовных труб на автоматических станах (рис. 142) получила наибольшее рас пространение. На таких станах прокатывают трубы диаметром 57—426 мм и толщиной стенки 3—30 мм.
Непрерывный стан для прокатки труб, как и автоматический, состоит из нескольких клетей. Схема расположения оборудова ния непрерывного трубопрокатного стана приведена на рис. 143. На непрерывных станах прокатывают трубы диаметром 51— 108 мм с толщиной стенки 2—15 мм. Трубы меньшего диаметра получают на этих станах путем редуцирования, т. е. уменьшения диаметра трубы на 10—60.% и соответственного увеличения ее длины. Толщина стенки трубы при редуцировании может увели чиваться, уменьшаться или оставаться неизменной. Для прокат ки труб на непрерывных станах исходным материалом также
служат катаные круглые заготовки, нагреваемые до заданной температуры в нагревательных печах. Непрерывные станы по сравнению с автоматическими имеют большую производитель ность и более экономичны в эксплуатации.
Рис. 142. Схема расположения оборудования автоматического стана:
/ — нагревательная печь с |
вращающимся кольцевым подом; 2 — загрузочная машина; |
|||
3 — разгрузочная машина; |
4 — зацентровщик заготовок; |
5 — первая прошивная клеть; |
||
6 — вторая прошивная клеть; |
7 — нагревательная печь |
перед чистовой клетью; 8 — |
||
чистовая клеть; 9 — обкатные |
клети; /0 — калибровочные клети; |
// — охладительный |
||
стол; 12 — станки для внутреннего ремонта труб; 13 — станок для |
нарезания стержней; |
|||
14 — эксцентриковый пресс для |
правки стержней |
Трехвалковые трубопрокатные станы обеспечивают получе ние труб с более точными размерами. Например, точность труб по толщине стенки получается в 2—2,5 раза больше точности труб, получаемых на автоматических станах. На таких станах
Рис. 143. Схема расположения оборудования непрерывного трубопрокат ного стана:
/ — загрузочная машина; 2 — нагревательная печь; 3 — машина, подающая заготовку
на приемный рольганг; |
4 — рольганг; 5 — прошивная |
клеть; |
6 — приемный Желоб; |
||
7 — непрерывная группа |
клетей; 8 — оправкоизвлекатель; ,9 — рольганг; 10 — охлажда |
||||
ющее устройство; 11 и |
12 — рольганги; 13 — подогревательная |
печь; |
14 — калибровоч |
||
ный стан; 15 — редукционный |
стан с растяжением; |
16 — рольганг; |
17 — холодильник; |
||
|
18 |
и 19 — пилы для резки |
труб |
|
|
получают трубы диаметром 38—200 мм с толщиной стенки 3— 25 мм -и больше. Исходным материалом для прокатки труб яв ляются катаные круглые заготовки, нагреваемые в печах. Во время прокатки нагретая заготовка сначала поступает в прошив ную клеть для получения гильзы, затем гильза с введенной в нее длинной оправкой задается в трехвалковую чистовую раскатан
ную клеть. Прошивные клети трехвалковых станов не отлича ются от клетей автоматических станов. Трехвалковая клеть имеет три валка, расположенных в станине соответственно вершинам разностороннего треугольника. Валки вращаются в одну сторо нуПри захвате валками гильза получает вращательное и посту пательное движение, во время которого происходит формирова ние трубы. Полученная труба таким образом поступает р калиб ровочную клеть, а затем охлаждается и подвергается правке и последующей обработке (отжигу,нарезке, промасливанию и др.).
На пилигримовых станах прокатывают трубы диаметром 48— 650 мм с толщиной стенки 2,25—50 мм и более. Исходным мате риалом для прокатки труб служат круглые и граненые слитки, а также катаная заготовка. Слитки и заготовки перед прокаткой подвергают нагреву в нагревательных печах. Пилигримовые ста ны, как и автоматические и непрерывные трубопрокатные станы, имеют несколько клетей: прошивные, раскатные и калибровоч ные. Пилигримовые станы главным образом применяют для про катки труб большого диаметра.
На реечных станах изготовляют трубы диаметром 57— 219 мм с толщиной стенки 2,5—15 мм. В качестве исходного ма
териала служат катаные квадратные заготовки, |
нагретые до |
1260—1300° С. Для прокатки нагретую заготовку |
прошивают |
в гильзу с донышком (стаканом) на вертикальном |
гидравличе |
ском прессе. В полученную гильзу вводят длинную оправку, за тем гильзу проталкивают через ряд роликовых обойм в реечном стане и получают трубу. Трубу вместе с оправкой пропускают через обкатную клеть стана, после чего из нее извлекают оправ ку на цепном оправкоизвлекателе, отрезают конец с донышком и передают на отделку.
Сварные трубы получают двумя способами: печной сваркой и электросваркой.
Печной сваркой изготовляют трубы диаметром 10—114 мм с толщиной стенки 2—5 мм преимущественно для газопроводов. Исходной заготовкой для производства труб служат горячека таные штрипсы (ленты) из низкоуглеродистой стали. Ширина и толщина ленты определяется диаметром и толщиной стенки трубы. Наиболее распространен метод получения труб на не прерывных прокатных станах (рис. 144). При производстве на этих станах лента в рулонах подается на разматыватель, а затем проходит через правильную машину, ножницы и через сварочный стыковой аппарат до печи. В правильной машине производится правка ленты, на ножницах — обрезка начального и конечного торцов ленты; в сварочном аппарате — сварка конца ленты пре дыдущего рулона с началом последующего. Между сварочным аппаратом и печью установлен петлеобразователь, от которого лента поступает в печь и нагревается до 1350° С. Длина печи
определяется скоростью прокатки и сварки трубы и бывает более
40 м.
По выходе из печи лента поступает в формовочно-сварочный стан, который имеет шесть пар валков с калибрами. В валках стана происходит свертывание ленты в трубу, прижимание друг к другу кромок, нагретых до сварочного жара, и их сваривание.
Выходящую из стана трубу разрезают на заданную длину. Полученные таким образом трубы заданной длины калибруют в калибровочных клетях. Трубосварочный прокатный агрегат печной сварки позволяет работать на больших скоростях (120— 150 м/мин) и выпускает водопроводные трубы и трубы другого назначения.
Рис. 144. Схема расположения оборудования установки для непрерывной печной сварки труб:
1 — консольный кран; |
2 — разматыватель; |
3 — правильная |
машина: |
4 — ножницы; |
||||||||
5 — электросварочная |
машина; |
6 — тянущие |
ролики; |
7 — магнитные |
ролики; |
8 — тя |
||||||
нущие ролики; |
9 — регулятор |
петли; |
10 — машина |
для |
формовки |
штрнпса; |
11 — |
|||||
печь |
для нагрева штрипса; |
12 — формовочно-сварочный |
стан; |
13 — пила |
горячей |
|||||||
резки; |
14 — рольганг; |
15 — охладительный |
стан; 16 — рольганг; |
17 — калибровочные |
||||||||
|
клети; |
18 — охладительный |
стол; |
19 — станы для правки |
труб |
|
|
|||||
Производство труб электросваркой осуществляют нескольки |
||||||||||||
ми методами — электродуговой сваркой |
под слоем флюса, |
кон |
тактной, атомноводородной, дуговой сваркой с защитой инерт ными газами и индукционной сваркой.
Особенностью^ получения труб электросваркой по сравнению с печной сваркой является то, что при электросварке имеется возможность получать трубы от малых (6 мм) до больших (1420 мм) диаметров с толщиной стенки 1—20 мм и больше. Тру бы получают из углеродистых и легированных сталей.
Электродуговой сваркой под слоем флюса в основном произ водят трубы большого диаметра с прямым и спиральным швом, предназначенные для магистральных трубопроводов газа, нефти и нефтепродуктов. Трубы с прямым швом изготовляют диамет ром 425 1420 мм с толщиной стенки 6—13 мм, длиной 6—12 м;
со спиральным швом производят трубы диаметром 426—720 мм с толщиной стенки 5—10 мм -и длиной 12—18 м. В качестве исход ного материала для сварки труб с прямым швом применяют мерные горячекатаные листы, для труб со спиральным швом — горячекатаную листовую сталь в рулонах.
При получении труб с прямым швом основные операции сле дующие: 1) формовка заготовки в трубу; 2) сварка наружного шва и 3) сварка внутреннего шва трубы. Технологическое обо рудование для изготовления труб располагают в такой последо вательности, чтобы обеспечивалась поточность процесса произ водства (рис. 145).
Последобательност операций
Рис. 145. Схема технологического |
процесса |
производства |
сварных |
труб |
|||
|
под слоем флюса: |
|
|
|
|||
1 — правильная машина; 2 — кромкострогальный |
станок; 3 — ножницы: |
4 — дробеметная |
|||||
машина; 5 — стан для |
загиба кромок листа; |
6 — пресс |
предварительной формовки; 7 — |
||||
пресс окончательной формовки; <5— непрерывный стан |
для наружной |
сварки; 9 — про |
|||||
ходной стан; 10 — стан |
для внутренней |
сварки; |
/ / — труборезный станок (обрезка |
тор |
|||
цов); 12 — станок для |
снятия валика шва; |
13 — |
пресс |
(калибровка, раздача и испыта |
|||
ние); 14 — труборезный |
станок (снятие фасок) |
|
|
Процесс производства труб дуговой сваркой со спиральным швом состоит из следующих основных операций: формовки за готовки, сварки спирального шва и резки труб по ходу процесса. Данный метод позволяет применять относительно узкие по ши рине листы для производства труб большого диаметра. С фор мированием сварного спирального шва повышаются механиче ские свойства трубы, что позволяет получать трубы с относитель® но меньшей толщиной стенки для тех же эксплуатационных
условий (рис. 146).
Во время производства труб полоса (лист) с разматывателем /, проходя через правильную машину 2, ножницы 5, свароч ное устройство 4, дисковые ножницы 5, дробеметную машину 5, кромкострогальное устройство 7 и подающую машину 5, посту
6—630 мм с толщиной стенки 0,5—20 мм, используемых в качест ве конструкционных и нефтегазопро!водных труб. Сваркой оплав лением изготовляют трубы диаметром 168—815 мм с толщиной стенки 7—15 мм, длиной до 12 м. Трубы используют в основном для магистральных трубопроводов газа, нефти и нефтепродуктов. Исходным материалом для получения труб является стальная холоднокатаная и горячекатаная лента в рулонах и стальной горячекатаный лист.
Процесс производства труб сваркой складывается из опера ций формовки заготовок в трубу, сварки кромок заготовки, калибровки трубы и получения трубы заданной длины резкой.
Атомноводородной сваркой получают трубы диаметром 6— 160 мм с.толщиной стенки 1—10 мм из высоколегированных (не ржавеющих, жаропрочных и др.) сталей, не содержащих титана.
Для формовки заготовки применяют непрерывные формовоч ные станы. Сварку ведут вольфрамовыми электродами в среде водорода.
Электросваркой в защитной среде инертных газов (аргоном или гелием) получают трубы из высоколегированной стали аустенитного класса, из сплавов на основе никеля и на основе алюминия и магния. Трубы получают с прямым и спиральным швом. С прямым швом получают трубы диаметром 15—426 мм с толщиной стенки 0,2—5 мм, со спиральным швом диаметром 13—152 мм и с толщиной стенки 0,1—2,5 мм. Этим способом сва ривают трубы также из стали, содержащий титан. Источником тепла при сварке в инертном газе является дуга, образующаяся между вольфрамовым электродом и металлом трубы. В качестве исходной заготовки для получения труб применяется лента в ру лонах. Процесс сварки состоит из подготовки ленты, формовки заготовки, сварки трубы и калибровки.
В последние годы начинает получать распространение индук ционная сварка труб. Этим способом производят трубы диамет ром 20—425 мм главным образом предназначенные для газопро водов. В качестве исходной заготовки используют горячекатаную лцстовую сталь в рулонах. После формовки заготовки сварка труб производится по схеме, приведенной на рис. 147. Как пока зано на схеме, при индукционной сварке применяются плоские индукторы. При наличии одного индуктора скорость сварки со ставляет 15—20 м/мин, а при двух индукторах она повышается до 35—40 м/мин. Зазор между индуктором и трубной заготовкой принимают 1,5—2 мм, мощность индуктора 200—300 ква.
Для прокатки колес, бандажей и периодического проката при меняются специальные прокатные станы. Производство колес для железнодорожного транспорта представляет собой комбини рованный процесс обработки металла давлением, состоящий из
ковки и прокатки. Применяемые колеса подразделяются на две группы: 1) цельные колеса, когда бандаж и центр колеса состав ляют одно целое (рис. 148, а); 2) составные колеса, когда бан даж и центр колеса изготовляют отдельно (рис. 148, б), центр колес этой группы изготовляют прокаткой или в виде отливки.
В настоящее время наибольшее распространение получают цельнокатаные колеса. Составные колеса в изготовлении более сложны, требуют большого расхода металла, но имеют большую надежность работы бандажа.
Рис. 147. Схема индукционной сварки труб
Цельнотянутые колеса изготовляют диаметром 800, 900, 950 и 1050 мм из углеродистой стали, содержащей 0,5—0,8% С, 0,6—0,9% Мп, 0,15—0,35% Si, до 0,05% Р и до 0,005% S. Исход ными заготовками для изготовления цельнокатаных колес слу
|
жат |
|
многогранные |
|||
|
слитки весом 3—5 т. Из |
|||||
|
одного |
слитка изготов |
||||
|
ляют несколько |
колес. |
||||
|
|
Последовательность |
||||
|
операций |
изготовления |
||||
|
цельнокатаных |
колес |
||||
|
в колесопрокатных це |
|||||
|
хах |
следующая: |
1) рез |
|||
|
ка |
слитков на |
заготов |
|||
|
ки; |
2) |
нагрев |
заготов |
||
|
ки; |
3) |
осадка |
|
и про |
|
Рис. 148. Виды колес: |
шивка |
ее |
и формовка |
|||
колесной |
заготовки на |
|||||
а — цельное; б — составное |
прессах; |
4) |
прокатка |
|||
|
на стане; 5) выгибка и калибровка колес на прессе и 6) тер
мическая обработка колес. |
колесопрокатных станах |
|
Прокатку |
колес производят на |
|
(рис. 149). Стан имеет семь валков, |
из которых валок 1 являет |
|
ся коренным |
(приводным), валки 2 и 3 — нажимными. Эти вал |
ки служат для обработки рабочей поверхности колеса. Обработ