23 Прокатка металлов: сущность и схемы процесса, устройство и классификация прокатных станов, продукты прокатного производства.

Прокатка металлов

Сущность процесса прокатки металлов

Сущность процесса прокатки заключается в пропускании металла в зазор между вращающимися валками. При этом зазор между валками должен быть меньше толщины обрабатываемой заготовки (рис. 112). Валки, осуществляют деформирование, одновременно осуществляют подачу металла.

Рис. 112. Параметры валков: а — схема действия сил на заготовку со стороны валков и б — зависимость обжатия от размеров валков при прокатке.

При обычной прокатке толщина заготовки уменьшается, ширина и длина увеличивается, т. е. происходит обжатие, уширение и вытяжка.

Абсолютное обжатие равно разности толщин заготовок Н до прокатки и h после прокатки (H—h). Относительное обжатие в процентах определяется по формуле

ε = H – h / H ּ 100

При прокатке ширина заготовки увеличивается. Процесс прокатки следует вести так, чтобы уширение всегда имело место.Вытяжка характеризуется отношением полученной длины l к первоначальной длине l0, которое называется коэффициентом вытяжки и обозначается

μ = l / l₀.

Коэффициент вытяжки принимается в пределах 1,1 ÷ 1,6, а иногда равным 2 и болееУсловия захвата заготовки валками вытекают из того, что заготовка подается в валки с некоторой силой Q, которая вызывает со стороны валков нормальные реакции R и силу трения Т (рис. 112, а). Угол α называется углом захвата. При прокатке стали с помощью гладких валков величина угла захвата колеблется от 15 до 24°, а для валков с насечкой он достигает 32°. При прокатке цветных металлов его величина не превышает 24°.

При проектировании сил, действующих на металл со стороны валков, на горизонтали получается Rsin α < Тcos α. Сила Т = fR, где f—коэффициент трения. Заменяя Т и сокращая R, получаем

sin α < f cos α.

Условие захвата требует, чтобы коэффициент трения был больше тангенса угла захвата, т. е. f > tgα . Условие захвата ограничивает угол α, связанный с абсолютным обжатием заготовки (рис. 112, б), выражением

Н — h =D (1 — cos α).

На практике скорость движения прокатываемой заготовки со стороны выхода из очага деформации оказывается больше скорости точки, находящейся на цилиндрической поверхности валка, т. е. наблюдается опережение.Точное знание величины опережения необходимо при анализе технологического процесса прокатки на непрерывных станах, когда прокатываемая заготовка одновременно находится в нескользких парах валков.

Прокатка металла

Прокаткой называется процесс обжатия металла между вращающимися валками прокатного      стана. Металл при прокатке движется благодаря трению между поверхностями валков и металла. Скорость прокатки может достигать 50 м/с. После каждого пропуска заготовки толщина ее пос­тепенно уменьшается, а длина и ширина увеличиваются.

Отношение конечной длины заготовки к первоначальной  (за один пропуск)  называется коэффициентом вытяжки. Зна­чение его колеблется от 1,1 до 2 и зависит от рода металла и его толщины, температуры и степени деформации. Разность толщины заготовки до прокатки  и после нее  называется абсолютной величиной обжатия.

Прокатные станы. Прокатка металла осуществляется на прокатном стане. Электродвигатель, через систему передаточных механизмов муфт, редукто­ра, шестеренной клети  и шпинделя приводит во вращение прокатные валки, расположенные в рабочей клети. Рабочая клеть является главным узлом прокат­ного стана и состоит из двух станин, соединенных меж­ду собой поперечиной, и рабочих валков.

Рабочий валок является инструментом для прокатки металлов и представляет собой цилиндр, изготовленный из легированной стали или из чугуна с отбеленной по­верхностью.

Для прокатки, листов, полос и пластин валок имеет цилиндрическую поверхность, для получения фасонного и сортового проката применяются калибро­ванные валки, на которых, по окружности вымочены канавки той или иной формы, называемые ручьями. Площадь поперечного сечения последующего ручья меньше предыдущего на величину коэффи­циента вытяжки. Последний калибр валков имеет форму, соответствующую окончательному профилю прокатывае­мого металла.

Классификация прокатных станов. В зависимости от числа и расположения валков в рабочей клети различа­ют следующие группы станов: дуо-станы — с двумя вал­ками в клети, трио-станы — с тремя валками в клети, двойные дуо-станы  — с двумя парами валков в клети, многовалковые станы — с четырьмя, шестью и более валками, универ­сальные, имеющие не только горизонтальные, но и вер­тикальные валки.

По роду выпускаемой продукции прокатные станы делятся на следующие типы: обжимные, заготовочные, рельсо-балочные, сортовые, проволочные, листопрокат­ные, трубопрокатные и станы специального назначения.

Обжимные станы предназначены для обжатия сталь­ных слитков массой до 28 т и более в крупные заготовки. K обжимным станам относятся блю­минги, производящие заготовки квадратного профиля — блюмы (далее блюм используется для получения сорто­вого проката) и слябинги, производящие прямоугольный прокат — слябы (заготовки для листа).

Заготовочные станы предназначены для прокатки блюмов в сортовые заготовки, преимущественно квад­ратные, которые в дальнейшем, используются для про­ката на сортовых станах.

Рельсо — балочные станы служат для получения из блюмов рельсов широкой колеи, крупных балок, швеллеров и других профилей.

Сортовые станы применяются для изготовления сор­тового проката простого и фасонного профиля: круг, квадрат, шестигранник, уголок и т.

Проволочные станы предназначены     для   прокатки проволоки диаметром 5—10 мм.

Листопрокатные станы делятся на толстолистовые и тонколистовые. Толстолистовые станы предназначены для прокатки листов толщиной от 4 мм и более.

Трубопрокатные станы применяются для производст­ва бесшовных труб.