20) Прокатное производство. Основные характеристики процесса прокатки. Основной инструмент и оборудование.

Прокатка — процесс пластического деформирования тел, между вращающимися приводными валками. Слова "приводными валками" означают, что энергия необходимая для осуществления деформации передается через валки, соединенные с двигателем прокатного стана. Деформируемое тело можно протягивать и через неприводные (холостые) валки, но это будет не процесс прокатки, а процесс волочения. Проката относится к числу основных способов обработки металлов давлением. Прокаткой получают изделия (прокат) разнообразной формы и размеров. Как и любой другой способ обработки металлов давлением прокатка служит не только для получения нужной формы изделия, но и для формирования у него определенной структуры и свойств.

Классификация процессов прокатки

Процессы прокатки классифицируют по следующим признакам:

• по температуре проведения процесса прокатку делят на горячую (температура металла при реализации процесса выше температуры рекристаллизации) и холодную (температура металла ниже температуры рекристаллизации). Также имеет место так называемая теплая прокатка - обработка в области промежуточных температур;

• по взаимному расположению осей валков и полосы различают продольную (ось прокатываемой полосы перпендикулярная осям валков), поперечную (ось прокатываемой полосы параллельна осям валков) и поперечно-винтовую или "косую" прокатку (оси валков находятся под некоторым углом друг к другу и к оси прокатываемой полосы;

• по характеру воздействия валков на полосу и условиям деформации прокатка бывает симметричной и несимметричной. Симметричной прокаткой называют процесс при котором воздействие каждого из валков на прокатываемую полосу является идентичным. Если это условие нарушается процесс следует отнести к несимметричному;

• по наличию или отсутствию внешних сил приложенных к концам полосы выделяют свободную и несвободную прокатку. Прокатка называется свободной если на полосу действуют только силы, приложенные со стороны валков. Несвободная прокатка осуществляется с натяжением или подпором концов полосы.

Продольная прокатка

Способ продольной прокатки является наиболее распространенным. При продольной прокатке полоса подводится к валкам, вращающимся в разные стороны, и втягивается в зазор между ними за счет сил трения на контактной поверхности. Полоса обжимается по высоте и принимает форму зазора (калибра) калибра между валками. При этом способе прокатки полоса перемещается только вперед, то есть совершает только поступательное движение. Поперечная прокатка

При поперечной прокатке обрабатываемое тело (цилиндрической формы) помещается в зазор между двумя валками вращающимися в одну сторону и получает вращательное движение за счет сил трения на контактной поверхности. Деформация тела происходит при встречном сближении валков. В продольном направлении обрабатываемое тело не перемещается (если нет специальных тянущих устройств). Поперечная прокатка используется для изготовления валов, осей, втулок и других тел вращения.

Поперечно-винтовая прокатка

Поперечно-винтовая прокатка занимает промежуточное положение между продольной и поперечной. Этот способ широко используется для получения полых трубных заготовок (гильз). Обрабатываемое тело (цилиндрической формы) проходя между валками, вращается и одновременно совершает поступательное движение, то есть каждая точка тела (за исключением расположенных на его оси) движется по винтовой траектории.

21) Листовой прокат – виды и технологии производства

Современный листовой прокат нержавеющей стали, как правило, осуществляется путём прокатки слябов – стальных заготовок в виде параллелепипедов с ребром от 5 до 12 метров, на прокатном стане. Заготовку из нержавейки несколько раз пропускают на валках до достижения необходимого типоразмера. Затем осуществляется правка раскатанного листа на роликовых агрегатах, и завершающий этап – обработка кромок и точный раскрой. Если лист изготавливался горячекатаным способом, то есть заготовки изначально подвергались нагреванию в печах, то в процесс производства входит охлаждение заготовки после правки на правильном стане.

Соответственно листовой прокат подразделяется на холоднокатаный и горячекатаный метод производства листов из нержавейки. В результате получается три типа металлопроката – нержавеющий лист определённого размера и толщины, нержавейка в виде рулонов стали и штрипс (стальная полоса), который идёт на производство сварных труб.

Холоднокатаные листы из нержавейки отличаются более качественной поверхностью и пластичностью. Нержавеющие листы, изготовленные этим методом, хорошо поддаются любой механической обработке, поэтому эти изделия востребованы в производстве штампованных и профильных деталей, посуды, пищевого и химического оборудования, а также используются для изготовления зеркального листового проката и других материалов, которые требуют наличия качественных поверхностей.

Горячекатаные листы радуют потребителя более доступными ценами и возможностью создания целого ряда строительных материалов – кровельные, защитные и оградительные элементы. Особенно высоким спросом пользуются оцинкованные нержавеющие листы с рифлёной поверхностью, которые используют в качестве напольного покрытия в пищеблоках, промышленных цехах, на морских и воздушных судах.

Различный состав легированного сплава, из которого изготавливается листовой нержавеющий прокат, предполагает наличие широкого выбора листов из нержавейки с теми или иными физико-химическими свойствами. Листы, изготовленные из мартенситных и мартенситно-ферритных видов стали, из-за высокой коррозийной стойкости широко применяют в пищевой и химической промышленности. Листовой прокат из аустенитных сплавов, благодаря пластичности и износостойкости, находит применение в производстве деталей для станкостроения и машиностроения. Аустенитно-мартенситные листы отличаются отличной свариваемостью, поэтому этот вид нержавейки часто используется в судостроении и авиационной промышленности. Различные толщины и типоразмеры листового проката позволяют делать выбор в точном соответствии с технологической необходимостью.

Сегодня листовой прокат из нержавейки становится важнейшей составляющей металлургической отрасли, а высокий спрос на этот сортамент позволяет составлять самые оптимистические прогнозы о рыночных перспективах листа из нержавейки.

Сортамент стального проката

Исходной заготовкой при прокатке стали являются слитки весом до 25 т. Форма поперечного сечения прокатанной продукции называется ее профилем. Перечень различных профилей всевозможных размеров принято называть сортаментом.

Продукция стального проката делится на следующие основные группы: сортовой, листовой, трубный, специальный и периодический прокат.

Профили сортового проката делятся на 2 группы:

простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, восьмигранник, полоса, треугольник и др.), часть которых помещена на рис. 113, 1—10;

фасонные профили, которые в свою очередь делятся на профили общего назначения (рис. 113, 11—18) и профили специального назначения (рис. 113, 19—35).

Специальные профили изготовляются для сельхозмашиностроения, автотракторостроения, вагоностроения, судостроения, строительства, швейных машин и др.

Листовой прокат делится на толстолистовой — с толщиной листа 4 ÷ 60 мм, а в особых случаях до 500 мм и выше и тонколистовой — с толщиной листа менее 4 мм.

Трубный стальной прокат делится на бесшовные трубы с наружным диаметром от 5 до 426 мм при толщине стенок 0,5—40 мм и трубы сварные с наружным диаметром до 1420 мм при толщине стенок до 14 мм. Трубы еще разделяются по их назначению: общего назначения, котельные, паро- и газопроводные, бурильные, крекинговые и многие другие.

Специальный стальной прокат включает в себя продукцию законченной формы, например, венцы зубчатых колес, бандажи железнодорожных колес, железнодорожные колеса, зубчатые колеса, шарики для шарикоподшипниковой промышленности и многое другое.

Периодический прокат — прокат, поперечное сечение которого по длине периодически меняется, например, заготовка вагонной оси, полуоси машины «Москвич» и шатуны мотора машины «Москвич» (рис. 113, 36—38). Этот вид проката широко используется в виде фасонной заготовки при штамповке, что увеличивает производительность штамповки и снижает отходы производства. Периодический прокат также находит широкое применение в виде заготовок под окончательную механическую обработку.

 Кроме этого, на сортовых станах прокатывают также арматурную сталь периодического профиля, применяемого при производстве железобетона. Арматурная сталь представляет собой круглые стержни с двумя продольными ребрами и выступами по трехзаходной линии (рис. 113, 35).

Помимо приведенных профилей, производятся гнутые профили сложной фасонной формы (рис. 114) из стального листа или ленты. Гибка осуществляется на роликогибочных машинах периодического и непрерывного действия, представляющие собой ряд последовательно попарно расположенных роликов, осуществляющих постепенное формообразование заданного профиля. Гнутые профили применяются в автомобильной и авиационной промышленности, в строительстве и т. п.

Продукция проката составляет более 75% всей выплавляемой стали. Большое количество цветных металлов и сплавов также подвергается прокатке. Продукция проката используется непосредственно в конструкциях (мосты, фермы, клепаные и сварные детали, станины машин, разная арматура и др.), она же является заготовкой для изготовления деталей в механических цехах и в кузнечно-штамповочном производстве.

Брак при прокатке происходит вследствие некачественного материала: глубоких усадочных раковин, рыхлости, высокоразвитой ликвации, трещин, газовых пузырей, неметаллических включений и т. п. Причинами брака могут быть технологические дефекты: образование заусенцев (рис. 115, а, б, в), закаты, представляющие собой смятые заусенцы (рис. 115, г), смещение одной части профиля относительно другой (рис.  115, д и е), неправильный профиль (овальность в круглом прокате) незаполнение углов (квадрат, прямоугольник и т. д.), разная толщина полок в угловой стали, риски от заусенцев и насечек на валках и др.