54. Прокатный стан. Классификация прокатных станов.

Прокатный стан – комплекс машин для деформирования металла во вращающихся валках и выполнения вспомогательных операций (транспортирование, нагрев, термическая обработка, контроль и т.д.).

Оборудование для деформирования металла называется основным и располагается на главной линии прокатного стана (линии рабочих клетей).

Рисунок 1 – Схема прокатного стана

1 – прокатные валки; 2 – плита; 3 – трефовый шпиндель; 4 – универсальный шпиндель; 5 – рабочая клеть; 6 – шестеренная клеть; 7 – муфта; 8 – редуктор; 9 – двигатель

Главная линия прокатного стана состоит из рабочей клети и линии привода, включающей двигатель, редуктор, шестеренную клеть, муфты, шпиндели.

Классификация и типы прокатных станов

Все прокатные станы, работающие на металлургических предприятиях, несмотря на многообразие конструкций классифицируются по назначению, количеству и расположению рабочих клетей и валков в рабочих клетях. Прокатные станы в зависимости от назначения, т.е. от вида выпускаемой продукции можно разделить на следующие три группы.

Станы горячей прокатки, к которым относятся обжимные, заготовочные, рельсобалочные, сортовые, проволочные, штрипсовые, листовые, широкополосные.

Станы холодной прокатки, к которым относятся листовые, жестепрокатные и станы для прокатки тонкой и тончайшей ленты.

Станы специального назначения - колесопрокатные, бандажепрокатные, для прокатки полос и профилей переменного сечения, шаров, шестерен, винтов, гнутых профилей и т.п.

Основным параметром обжимных, заготовочных и сортовых станов является диаметр валков или шестерен шестеренной клети в мм. При наличии в стане нескольких рабочих клетей параметром стана является диаметр валков чистовой клети.

Основным параметром листовых станов является длина бочки валка, мм, которая определяет наибольшую ширину прокатываемых на стане листов или полос. В этом случае название "толстолистовой стан 3000" означает, что длина бочки валков равна 3000 мм, при этом на стане прокатывают толстый лист шириной до 2700-2800 мм.

По количеству и расположению рабочих клетей прокатные станы разделяют на следующие пять групп:

- одноклетевые;

- линейные многоклетевые;

- последовательные;

- полунепрерывные;

- непрерывные.

На рисунках приведены схемы расположения рабочих клетей прокатных станов, где 1 - двигатель, 2 - шестеренная клеть, 3 - рабочие клети, 4 - непрерывная черновая группа, 5 - непрерывная чистовая группа.

Одноклетевые станы являются простейшим типом прокатного стана. В состав оборудования стана входят одна рабочая клеть и линия привода рабочих валков, которая состоит из шпинделей, шестеренной клети, редуктора, муфт и главного электродвигателя. Входящее в линию привода валков оборудование в основном повторяется на прокатных станах с более сложным расположением рабочих клетей. К станам этой группы относятся станы для производства полупродукта (блюминги, слябинги, заготовочные) и готового проката (станы горячей и холодной прокатки).

Н аиболее простыми являются линейные многоклетевые прокатные станы, на которых рабочие клети расположены в одну или более линий. При этом каждая линия приводится от одного электродвигателя. Одноклетевые станы могут быть реверсивными, когда рабочие валки могут попеременно вращаться в одну и другую сторону, или нереверсивными - рабочие валки вращаются только в одну сторону. Линейные многоклетевые станы используют главным образам как заготовочные, сортовые, рельсобалочные, проволочные и листовые.

П оследовательные станы характеризуются расположением рабочих клетей, стоящих друг за другом таким образом, что прокатываемая полоса проходит в каждой клети один раз. Поэтому число клетей такого стана должно быть равно максимальному числу проходов, необходимых для получения готового профиля. На последовательных станах рабочие клети обычно размещают в несколько параллельных рядов, с тем чтобы сократить длину цеха и лучше использовать его площади. Причем на таких станах расстояние от клети к клети в направлении прокатки увеличивается соответственно увеличению длины прокатываемой полосы. Увеличивается и частота вращения валков. К последовательным станам относятся станы с рабочими клетями, расположенными в шахматном порядке. Последовательные станы используют в основном как сортовые.

П олунепрерывные станы состоят из двух групп рабочих клетей: непрерывной и линейной, или последовательной. В непрерывной группе клетей прокатываемая полоса может находиться одновременно в двух, трех и более клетях, т.е. прокатываться непрерывно. А во второй группе полоса прокатывается или на линейном, или на последовательном стане.

Полунепрерывные станы используются как сортовые, проволочные и полосовые.

Наиболее современными станами являются непрерывные станы. П о сравнению с другими типами станов непрерывные характеризуются более высокими скоростями прокатки. При этом привод валков рабочих клетей может быть как индивидуальный, так и групповой. Непрерывные станы характеризуются наибольшей производительностью по сравнению с другими типами станов. Эти станы используют в качестве заготовочных, широкополосных, средне- и мелкосортных, проволочных и др.

По расположению и количеству валков в рабочих клетях и их конструкции прокатные станы делятся на несколько групп: двух-, трех-, четырех- и многовалковые, универсальные специальной конструкции. Двухвалковые клети наиболее распространены, и бывают реверсивные и нереверсивные. В реверсивных клетях валки имеют переменное направление вращения. Прокатываемый металл проходит между валками вперед и назад нужное количество раз, а валки соответственно изменяют направление вращения, реверсируются. Реверсивные двухвалковые клети применяют в обжимных, толстолистовых, сортовых и листовых станах. В нереверсивных двухвалковых клетях валки имеют постоянное вращение в одну сторону. Прокатываемый металл проходит между валками такой клети только один раз и в одном направлении. Нереверсивные клети применяют в линейных многоклетевых, последовательных, полунепрерывных и непрерывных прокатных станах при производстве заготовок, сортового проката, катанки, листа. В трехвалковых клетях оси валков расположены в одной вертикальной плоскости и имеют постоянное направление вращения. Т рехвалковые клети нашли широкое применение при производстве сортового проката. Прокатываемый металл движется в одну сторону между нижним и средним валками и в обратную сторону - между средним и верхним. Для подъема металла на верхний уровень и его задачи между верхним и средним валками перед клетью или позади ее устанавливают подъемно-качающиеся столы. При производстве листа также применяют трехвалковые клети, но со средним валком меньшего диаметра, чем нижний и верхний. Средний валок является неприводным и в процессе прокатки прижимается то к верхнему, то к нижнему валку.

Так же как и при производстве сортового проката, перед клетью и позади нее устанавливают подъемно-качающиеся столы. Поскольку трехвалковые клети обладают небольшой производительностью и малой жесткостью валковой системы, в последнее время их применяют все реже. В четырехвалковых клетях, как и в трехвалковых, валки также расположены в одной вертикальной плоскости один над другим. В этих клетях два валка 1 являются рабочими, а два других 2 - опорными. Рабочие валки имеют меньший диаметр и размещены в середине клети, опорные валки имеют больший диаметр и расположены сверху и снизу. Опорные валки предназначены для уменьшения прогиба рабочих валков и для увеличения жесткости валковой системы. Приводными валками в клетях кварто являются рабочие валки. Станы с четырехвалковыми клетями получили широкое распространение для горячей и холодной прокатки толстых и тонких листов, широких полос и лент.

С использованием четырехвалковых клетей прокатка осуществляется на непрерывных многоклетевых и одноклетевых станах. Четырехвалковые нереверсивные клети используют на непрерывных станах. Реверсивные четырехвалковые клети используют в одноклетевых станах горячей и холодной прокатки.

К многовалковым клетям относятся шести-, двенадцати- и двадцативалковые клети.

Шестивалковые клети имеют два рабочих приводных валка 1 и четыре опорных 2. Эти клети отличаются повышенной жесткостью самой клети и меньшим прогибом опорных валков. Благодаря этому клети используют для холодной прокатки тонких полос и узких лент в рулонах с точными допусками по толщине. Однако поскольку преимущества этих клетей по сравнению с четырехвалковыми клетями невелики, а конструкция их сложнее, то значительного распространения они не получили.

Ш ироко применяются в прокатном производстве двенадцативалковые и двадцативалковые клети. Такое усложнение конструкций рабочих клетей оправдывается рядом преимуществ, которые выражаются в жесткой конструкции валковой системы и всей рабочей клети. Это позволяет применять их для производства тонкой и тончайшей ленты. Диаметры рабочих валков 1 в таких многовалковых клетях незначительны и лежат в пределах от 3 до 50 мм. Они являются неприводными и опираются на ряд приводных валков 2 с большим диаметром, а последние, в свою очередь, на ряд опорных валков.

Универсальные клети имеют горизонтальные 3 и вертикальные 4 валки, расположенные в одной вертикальной плоскости. О бжатие металла осуществляется горизонтальными и вертикальными валками одновременно. Такие клети применяются в универсальных балочных клетях (рисунок справа), где вертикальные валки неприводные. Э ти клети применяют только для прокатки широполочных двутавровых балок (высота балок до 1000 мм, ширина полок до 400 мм). Но последнее время их начинают использовать и для прокатки других профилей (рельсов, универсальных листов и др.). Кроме того, универсальные (обычные) клети применяют как реверсивные двухвалковые (в слябингах) или четырехвалковые (в черновых широкополосных станах) клети. В этих клетях вертикальные плоскости, в которых размещены или горизонтальные, или вертикальные валки, находятся на некотором близком расстоянии друг от друга.

В этих клетях обжатие прокатываемого металла осуществляется и горизонтальными и вертикальными валками. При этом вертикальные валки располагают с передней или задней стороны рабочей клети, и задачу которых входит получение ровных и гладких боковых граней прокатываемого металла.

Клети специальной конструкции имеют самое различное расположение валков. К этой группе относятся колесопрокатные, бандажепрокатные, кольцепрокатные, шаропрокатные станы, а также станы для прокатки профилей переменного и периодического сечения, шестерен и других изделий.