Устанавливают: скорость нагрева, продолжительность выдержки слитка или заготовки в печи, параметры режима нагрева для равномерного нагрева металла по всему объему. Нагревательные устройства

Нагревательные устройства классифицируются:

- по подаче энергии (пламенные и электрические)

- по назначению – кузнечные, прокатные и термичные

- по принципу действия – периодические и непрерывные (методичные).

Пламенные печи подразделяются:

- по роду используемого топлива (твердое, жидкого или газообразные).

- по способу использования тепла газов (рекуперативные и регенеративные)

Нагревательные колодцы бывают двух типов — регенератив­ные и рекуперативные. В регенеративных колодцах тепло отходящих продуктов горения использу­ется для подогрева в регенераторах газа и воздуха перед их сжиганием в колодце. Устройство и работа регене­раторов нагревательных колодцев имеют много общего с устройством и работой регенераторов мартенов­ских печей.

В рекуперативных колодцах тепло отходящих продуктов горения используется для непрерывного нагре­ва воздуха и газа в керамических или металлических рекуператорах. Продукты горения, проходят по тру­бам рекуператоров, воздух и газ - между трубами. На рис. 14 пока­зан разрез одной из ячеек рекупера­тивного колодца для нагрева слитков. Колодец отапливается газом через центральную горелку 8.

Рисунок 14. Схема рекуперативного нагревательного колодца

При посадке слитков с колодца снимают крышку 2 подъ­емным напольным краном. После загрузки слитков 3 в рабо­чее пространство 1 колодец закрывают крышкой и в цент­ральную горелку 8 вместе с подогретым в рекуператорах воз­духом, поступающим через каналы 6, подают природный газ или смесь доменного и коксового газов. Образующееся при горении газов пламя соприкасается со слитками 3 и нагревает их. Продукты горения направляются через боковые каналы 4 в рекуператоры 5. Нагретый в рекуператорах воздух посту­пает в горелку 8 через воздухосборник 9. Окалина, опадающая со слитков, удаляется в сухом виде через люк 7 в подине ко­лодца. На подину ячейки предварительно насыпают слой коксика.

Работа современных нагревательных колодцев полностью автоматизирована — автоматически подаются и отсекаются га­зообразное топливо и воздух, регулируется давление газов и температура в рабочем пространстве колодца на заданном уровне, регулируется соотношение газ - воздух и др.

Кроме пламенных применяют также электрические нагрева­тельные колодцы (рис. 15).

Рисунок 15. Схема электрических нагревательных колодцев:

1 - напольный кран; 2 - отверстие для засыпки коксика; 3 - крышки; 4 - криптоловые нагреватели; 5 - слиток; 6 - футеровка

По длине каждый колодец разде­лен поперечными стенками на отсеки, в которые устанавли­вают по одному - два слитка. Каждый отсек закрывается крышкой. Нагревательными элементами являются криптоловые нагреватели, заполненные нефтяным коксиком. При прохождении через нагреватели электрического тока напряжением 115...250 В они нагреваются, находящийся в них коксик рас­каляется и передает тепло окружающему пространству ко­лодца. Это обеспечивает нагрев слитков

Нагретые до необходимой температуры слитки подают кле­щевыми кранами на слитковозы и доставляют их на приемный рольганг прокатного стана.

Методические печи. На рис. 16 показана одна из кон­струкций методической печи с шагающими балками для нагрева заготовок перед прокаткой или ковкой.

Рисунок 16. Методическая нагревательная печь с шагающими балками (стрелками показано направление движения про­дуктов горения)

В методических печах нагреваемый металл и продукты горения движутся на­встречу друг другу. Заготовки загружают в печь через посадочное окно с помощью загрузочного рольганга, перемеще­ние их по длине печи, осуществляется с помощью шагающих балок 2 от привода передвижения балок 10. Холодные заготовки поступают в методи­ческую зону 4 печи, имеющую в начале зоны температуру 500...600°С и в конце - 900... 1000°С. После прохождения этой зоны заготовки поступают в сварочную зону 6 с темпера­турой 1250... 1350 °С. Далее металл поступает в томильную зону 7 для равномерного прогрева по сечению и длине заго­товки

Окончательно нагре­тые заготовки выгружают на рольганг 8 с помощью механизма 9 поштучной выдачи заготовок и подают к прокатному стану или молоту. Раскаленные продукты горения движутся от верх­них и нижних горелок 5 печи навстречу заготовкам и, отдавая часть своего тепла металлу, уходят через вертикальные каналы в рекуператоры 3, а затем в боров и дымовую трубу

Камерные печи. В кузнечных цехах для нагрева заготовок применяют камерные рекуперативные печи с излучающим сво­дом для малоокислительного нагрева металла (рис. 17).

Рисунок 17. Камерная печь для малоокислительного нагрева

В рабочей камере газообразное топливо с помощью го­релки 3 сжигается с избытком топлива, благодаря чему в камере создается вос­становительная атмосфера, что способствует сокращению по­терь металла в окалину с 2,0...2,5 % до 0,5...0,7 %. Для сго­рания газа с таким большим недостатком воздуха последний, поступая по трубопроводу 5 от вентилятора, подогревается в рекуператоре 6 до 600...800°С и подается к горелке по ка­налам 4. Продукты неполного сгорания топлива направляются в верхнюю камеру 2 для дожигания со вторичным воздухом, по­ступающим в верхнюю камеру через каналы 7. Образующееся тепло расходуется на дополнительный подогрев камеры / через ее излучающий карборундовый свод и на подогрев воздуха в рекуператоре. Заготовки, загружаемые в камеру /, нагрева­ются в основном излучением свода, а от окисления предохра­няют их продукты неполного сгорания.

Для нагрева металла перед обработкой давлением приме­няют также камерные печи с выдвижным подом, карусельные с вращающимся подом, конвейерные с шагающим подом, не­прерывные с роликовым подом, колпаковые и электрические печи.

Работа современных нагревательных методических и камер­ных печей механизирована и автоматизирована.

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Сущность процессов прокатки и прокатные станы

Прокатка — процесс, при котором слиток или заготовка под дей­ствием сил трения втягивается в зазор между вращающимися валками прокатного стана и пластически деформируется ими с уменьшением сечения. Основные виды прокатки следующие: продольная, попереч­ная и поперечно-винтовая (рис. 18).

Рисунок 18. Основные виды прокатки:

а - продольная; б - поперечная; в - поперечно-винтовая;

1 - валки; 2 - заготовка; 3 - прошивень на неподвижной оправке

При продольной прокатке (рис. 18, а) валки 1 вращаются в раз­ные стороны, а заготовка 2 перемещается перпендикулярно осям вал­ков, обжимается с уменьшением площади поперечного сечения и уве­личением длины.

При поперечной прокатке (рис. 18, б) валки 1 с параллельными осями враща­ются в одну сторону, приводя во вращательное движение заготов­ку 2, которая пластически де­формируется вдоль валков.

При поперечно-винтовой прокатке (рис. 18, с) валки 1 расположе­ны под углом и, вращаясь в од­ну сторону, придают заготовке 2 одновременно вращательное и поступательное движения, вслед­ствие чего заготовка втягивается в зазор между валками.

Для того чтобы начался процесс прокатки, необходимо выполнить условие захвата заготовки валками.

Инструментом для прокатки служат валки, которые состоят из бочки, являющейся рабочей частью, шеек и трефы.

Листовую сталь и ленту прокатывают в гладких цилиндрических валках; полосовую – в ступенчатых и сортовую сталь – в ручьевых валках.

В случае прокатки в гладких валках уменьшение толщины прокатываемого металла в каждом проходе достигается соответствующим сближением валков.

Прокатку сортового и фасонного металла, например квадрата, круга, рельса или швеллера, осуществляют в калиброванных или ручьевых валках, т.е. в валках, на рабочей поверхности которых сделаны углубления, называемые ручьями, соответственно требуемой форме прокатываемого изделия, Просвет, образованный между двумя этими углублениями, сделанными на обоих валках, совместно с зазором между валками называется калибром. Пара валков обычно имеет несколько калибров.

Калибровкой профиля называется система последо­вательно расположенных калибров, обеспечивающая получение готового профиля заданных размеров.

Все виды калибров, применяемые при прокатке, мож­но разделить на следующие основные четыре типа:

1) обжимные или вытяжные калибры, предназначенные для уменьшения площади сечения прокатываемого метал­ла;

2) черновые или подготовительные калибры, в кото­рых наряду с дальнейшим уменьшением площади сечения полосы осуществляется грубая обработка профиля с по­степенным приближением его размеров и формы к конеч­ному сечению;

3) предотделочные или предчистовые ка­либры, предшествующие чистовым;

4) отделочные или чистовые калибры, придающие профилю окончатель­ный вид.

Форма и размеры этих калибров обычно почти пол­ностью совпадают с формой и размерами конечного продукта.

По способам вреза в валки калибры подразделяют на открытые и закрытые. В тех случаях, когда линии разъ­ема валков находятся вне пределов калибра, он называ­ется закрытым, в противоположном случае калибр назы­вается открытым. Для получения одного и того же про­филя могут применяться как открытые, так и закрытые калибры. Примеры такого применения калибров показа­ны на рис. 19.

Рис. 19. Типовые схемы прокатки балок (1.. 8 - номер калибра,

про­хода)

Прокатный стан (рис. 20) состоит из одной или нескольких рабочих клетей, передаточного механизма и электродвигателя.

Рис. 20. Устройство прокатного стана:

1 - рабочая клеть: 2 - станина рабочей клети; 3 - прокатные валки; 4 - поперечина; 5 - шарнирное соединение; 6 и 7 - шпиндели; 8 - шестеренчатая клеть; 9 и 11 - соедини­тельные муфты; 10 - редуктор; 12 - главный электродвигатель

В рабочей клети располагают валки 3. Шейки валков вращаются в подшипниках, устанав­ливаемых в станине рабочей клети. Для изменения расстояния между валками и регулирования взаимного положения их осей в верней части станины имеется нажимное устройст­во с приводом от индивидуального электродвигателя, регулирующее положение верхнего валка. Крутя­щий момент от главного электродвигателя 12 стана через понижающий число оборотов редуктор 10 передается шестеренной клети 8, валы глав­ных шестерен которой соединены с концами валков при помощи шпинделей 6 и 7 и соединительных муфт 9 и 11.

Прокатные станы классифицируют по трем важнейшим признакам:

-по числу и расположению валков в рабочих клетях;

-по числу и рас­положению рабочих клетей;

- по назначению.

По первому признаку рабочие клети станов подразделяют на дуо, трио, кварто, многовалковые и универсальные, .

Рис. 21. Типы рабочих клетей станов

Клеть дуо (рис. 21, а) имеет два валка. Если валки имеют по­стоянное направление вращения, то клеть называют нереверсивной и прокатка в ней осуществляется только в одну сторону. Такие клети используют для прокатки заготовок, сортового металла и проволоки, а также при горячей и холодной прокатке тонких листов и лент. Если направление вращения валков после каждого прохода заго­товки изменяется, то клеть называют реверсивной. В этом случае заготовка прокатывается между валками несколько раз, поочередно то в одну, то в другую сторону. Дуореверсивные клети применяют в блюмингах и слябингах, предназначенных для прокатки крупных слитков, а также в толстолистовых и некоторых других станах.

Клети с горизонтальной и вертикальной парой валков (рис. 21, б) называют универсальными и применяются главным образом в слябингах или толстолистовых станах (вертикальные валки формируют ровные и гладкие боковые стенки слябов и листов).

Клеть трио (рис. 21, в) имеет три валка с постоянным направ­лением вращения каждого. Все валки такой клети расположены в одной вертикальной плоскости. После прокатки между нижним и средним валками заготовка поднимается подъемно - качающимся сто­лом для прокатки между средним и верхним валками в противопо­ложном направлении. В клетях такого типа прокатывают сортовой металл и листы. В связи с развитием процессов непрерывной прокатки станы с клетями трио все более теряют свое значение.

Клеть кварто (рис. 21, г) имеет четыре валка, два из которых меньшего диаметра являются рабочими - приводными, а два других - onopными. При прокатке опорные валки воспринимают давление рабочих валков, препятствуя их прогибу, благодаря чему обеспечи­вается большая точность проката без искажения формы поперечного сечения. Эти клети применяют для горячей прокатки толстых и тон­ких листов, а также броневых плит. Нереверсивные клети кварто используют в непрерывных станах, а реверсивные в одноклетьевых станах горячей и холодной прокатки.

Шестивалковые клети (рис. 21, д) с двумя рабочими и четырьмя опорными палками ввиду большой жесткости станины и меньшего прогиба опорных валков служат для холодной прокати тонких и узких полос в рулонах с жесткими допусками по толщине.

Двенадцати- и двадцативалковые клети (рис. 21, е) имеют дна рабочих валка, остальные валки - опорные. Многовалковые станы весьма жестки. Давление прокат­ки в них невелико из-за малого диаметра рабочих валков.

Привод валков осуществляется через промежуточные опорные валки при холостых рабочих и главных опор­ных валках.

Универсальные балочные клети (рис. 21, ж) в отли­чие от обычных универсальных клетей имеют неприводные вертикальные валки, которые находятся между опорами подшипников горизонтальных валков и в одной плоскости с последними. Эти станы применяют также для прокатки высоких двутавровых балок с широкими, почти параллельными полками.

Клети с косорасположенными валками применяют для винтовой прокатки и главным образом при произ­водстве труб. Трубопрокатные прошивные станы при­меняют для прошивки отверстий в сплошных заготовках или слитках круглого сечения (рис. 21, з - к), для удли­нения прошитых трубных заготовок (рис. 21, л) за счет уменьшения толщины стенки.

В станах с косорасположенными валками прокаты­ваемый металл вращается относительно своей оси и одновременно движется поступательно. Между валками прошивных станов на стержне устанавливают оправку, на которой прошивается сплошная заготовка при своем поступательном движении. Тенденция к образованию по­лости в заготовке сильно облегчает процесс прошивки.

Кроме рассмотренных конструктивных схем прокатных станов, применяют группу станов специальной кон­струкции узкого назначения: колесопрокатные, бандажепрокатные, кольцепрокатные, шаропрокатные, для про­катки профилей переменного и периодического сечения и т. д.

Существует классификация прокатных станов по чис­лу рабочих клетей и их расположению (рис. 22).

Рисунок. 22. Классификация прокатных станов по числу рабочих клетей и их расположению:

а - одноклетевые; б - многоклетевые с расположенными на одной линии клетями (линейные станы); в – с последовательно распложенными клетями (тандем); г - ступенчатые; д – непрерывные с групповым приводом; е - непрерывные с индивидуальным приводом; ж - полунепрерывные; з - последовательновозвратные (кросс-коунтри); и - шахматные

По расположению валков различают рабочие клети, в которых валки расположены горизонтально, вертикально, горизонтально и вертикально, косо. По числу рабочих клетей прокатные станы под­разделяются на одно- и многоклетьевые. Наиболее совершенные многоклетьевые станы - станы непрерывной и полунепрерывной про­катки. Металл в них движется прямолинейно и прокатывается одно­временно во всех или нескольких клетях.