Прокатка цветных металлов и сплавов

Обновлено: 05.05.2024

Ни одна отрасль народного хозяйства не обходится без прокатной продукции. Она используется для строительства мостов, зданий, метрополитена и других сооружений, для изготовления различных станков, транспортных средств, машин, агрегатов, мебели, посуды и т.д.

Прокатные станы деформируют сталь, которая в зави­симости от назначения имеет различные свойства, опреде­ляемые ее химическим составом.

Сталь, подвергаемую прокатке, разделяют на сталь обыкновенного качества, качественную и высококачествен­ную. Марки этой стали выплавляют в мартеновских печах, в бессемеровских конвертерах, в основных конвертерах с продувкой стали кислородом и в электропечах.

Наибольшее распространение получила прокатная про­дукция из углеродистой стали, содержащей железо и угле­род с небольшим количеством примесей — марганца, крем­ния, фосфора и серы. В углеродистой стали элементом, оп­ределяющим ее состав, является углерод. Для придания стали специальных свойств в ее состав вводят различные элементы, которые носят название легирующих. Стали со специальными добавками называют специальными или ле­гированными.

К специальным примесям относят Ni, Cr, Mo, W, V, Со, Ti, Mn (более 1 %), Si (более 0,5%) и др.

Качественные и высококачественные стали отличаются от сталей обыкновенного свойства содержанием вредных элементов — серы и фосфора. В сталях обыкновенного ка­чества допускается содержание каждого из этих элементов не более 0,05—0,055%, в качественных сталях — не более 0,04—0,046 %, а в высококачественных — не более 0,03— 0,035%.

Качественные стали разделяют на углеродистые и леги­рованные, идущие для изготовления деталей машин и кон­струкций.

Конструкционную углеродистую сталь обыкновенного и повышенного качества в зависимости от назначения н харак­теристик подразделяют на следующие группы: группа А — сталь, поставляемая по механическим свойствам; группа Б — сталь, поставляемая по химическому составу; группа В — сталь повышенного качества, поставляемая одновре­менно по механическим свойствам и химическому составу.

К группе А относят стали марок Ст 0, Ст 1сп — Ст 3сп, Ст 3кп, Ст 4кп, Ст 5пс —Ст 7пс. Для стали этой группы га­рантийными характеристиками являются: предел текуче­сти, временное сопротивление и относительное удлинение. Сталь группы А может быть поставлена в термически об­работанном виде или термически обработанной с прокат­ного нагрева.

К группе Б относят: МСт 0, МСт 1, МСт 3—МСт 7, КСт 0—КСт7, БСт 0, БСт 3—БСт 6. Их гарантируемой характе­ристикой является химический состав. Обычно сталь этой группы заказывают в том случае, если ее подвергают горя­чей механической или термической обработке.

К группе В относят мартеновскую сталь марок ВМСт 2, ВМСт 3—ВМСт 5, ВКСт 2—ВКСт 5. Для стали этой груп­пы гарантируемыми характеристиками являются: химичес­кий состав, механические свойства, испытания на изгиб в холодном состоянии, ударная вязкость при нормальной тем­пературе.

Углеродистая сталь обыкновенная и повышенного каче­ства служит основным материалом для изготовления раз­личных деталей машин. Обыкновенная углеродистая сталь имеет различные назначения. Например, мостовая сталь служит для изготовления мостовых конструкций. Эту сталь выплавляют в мартеновских печах и поставляют с гаран­тированным химическим составом и механическими свой­ствами. Для судостроения в зависимости от назначения сталь разделяют на две группы:

1. для изготовления кор­пусов морских судов;
2. для изготовления якорных цепей.

За последнее время все больше прокатывают низколеги­рованные стали, содержащие, как правило, не более 0,25 % С и не более 3 % легирующих элементов. Эти стали широ­ко применяют для изготовления строительных конструкций в связи с повышенными требованиями к качеству, главным образом в отношении показателей прочности, пластичности, коррозионной стойкости, хладноломкости и старения.

К качественной конструкционной углеродистой стали относят стали марок 05кп, 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 с нормальным содержанием марганца и стали марок 15Г, 20Г, З0Г, 40Г, 50Г, 60Г, 70Г с повышенным со­держанием марганца.

Низкоуглеродистая сталь марок 08 и 10 хорошо штам­пуется в холодном состоянии; ее широко применяют в автотракторной промышленности. Сталь марок 40, 45, 50, 55 и 60 применяют в тех же отраслях для изготовления дета­лей повышенной и высокой прочности.

Качественную конструкционную углеродистую сталь с повышенным содержанием марганца применяют в авиастро­ении и автотракторостроении (для заклепок, шестерен, рес­сор, осей, пружин) и в других отраслях промышленности. К качественной конструкционной стали относят также ав­томатную сталь, имеющую повышенное содержание серы. Она предназначена для обработки на быстроходных авто­матах и ее применяют для изготовления винтов, болтов и гаек и сложных тонкостенных и особенно трудных для обработки частей автомобилей, текстильных, счетных и пи­шущих машин, для точного машиностроения и приборо­строения.

К конструкционным легированным сталям относят хро­мистую (в том числе шарикоподшипниковую), хромомолибденовую, хромованадиевую, хромоникелевую, хромомолибденованадиевую и др. Эту сталь применяют в различных отраслях промышленности.

К прокатываемым инструментальным сталям относят углеродистую сталь марок У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13, У7А÷У13А, а также легированную сталь.

Хромистая сталь имеет очень широкое применение. Хром оказывает положительное влияние и является сравнитель­но недорогой примесью. Сталь марок 15Х, 15ХА, 20Х, 30Х, 38ХА, 30ХП применяют для деталей машин в автотрактор­ной и автомобильной промышленности. Широкое примене­ние получила хромистая борсодержащая сталь марок 15ХР, 15ХРА, а также сталь, содержащая цирконий, например сталь марки 45ХЦ. Эта сталь прокаливается гораздо глуб­же, чем 45Х; она находит широкое применение для деталей крупных сечений. Хромистые стали с высоким содержани­ем углерода (0,9—1,1 %) и хрома (0,8—1,65%) идут для изготовления колец, шариков, роликов подшипников. Это сталь марок ШХ6, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ. Твердость зака­ленной шарикоподшипниковой стали HRC 59—62.

Марганцовистая сталь после соответствующей термо­обработки приобретает высокую твердость, не снижая пла­стичности, и обрабатывается лучше, чем углеродистая. В производстве широко применяют сталь следующих ма­рок: 15Г, 20Г, 30Г и др. Из марганцовистой стали следует выделить высокомарганцовистую сталь марки Г13. В ней содержится 1,0—1,3 % C и 11—14 % Mn. Она обладает вы­соким сопротивлением износу и в то же время пластична, и потому идет для изготовления стрелок трамвайных и же­лезнодорожных путей, гусениц тракторов, щек дробилок и т. д.

Хромоникелевая сталь является самой распространен­ной конструкционной сталью, так как после термообработ­ки приобретает высокую твердость, прочность, упругость и сопротивление ударным нагрузкам: ее марки 20ХН. 12Х2Н4А, 30ХН3А. Временное сопротивление ее колеблется от 750 до 1700 МПа, относительное удлинение —от 7 до 22%, ударная вязкость 50—300 кДж/м 2 .

Хромокремнистая сталь обладает высокой твердостью и упругостью после термической обработки и ее широко при­меняют для изготовления рессор и пружин. Марки этой стали следующие: 33ХС, 38ХС, 60С2ХА, 50ХСА, 70С2ХА.

Хромомарганцовистую сталь частично применяют как заменитель стали хромоникелевой (в целях экономии нике­ля). Широко применяют сталь марок 20ХГ, 20ХГР, 40ХГР, 30ХГТ, 18ХГТ; последняя идет для изготовления автомо­бильных деталей.

Хромованадиевая сталь обладает высокой прочностью, пластичностью, твердостью, упругостью. Сталь марки 50ХФА идет для изготовления ответственных пружин, сталь марки 15ХФ —для валов, шестерен, муфт.

Хромомолибденовая сталь обладает высокой пластич­ностью и хорошей свариваемостью, многие из этих сталей теплоустойчивы при температурах 400—600 °С. Сталь ма­рок 30ХМА служит для изготовления роторов, осей, зубча­тых колес.

Хромоникельвольфрамовая и хромоникелемолибденовая стали предназначаются для нагруженных деталей машин, зубчатых колес, коленчатых валов, высоконагруженных ша­тунов. Марки этой стали: 30ХНВА, 40ХНМА, 18Х2Н4ВА и др.

Прогресс в технике создания сложнейших агрегатов, ма­шин, конструкций, турбин и т.д. требует большого количе­ства марок конструкционной легированной стали, облада­ющей исключительно высокими физико-механическими свойствами. Такими являются сталь хромоникелевольфрамованадиевая марок 30Х4ФВФА, 28ХН3ВФА и др., хромоникелемолибденованадиевая марок 20ХН4ФА, 38ХН3МФА и др.

В прокатных цехах все больше прокатывают сталь с осо­быми физическими свойствами. К такой стали относят: коррозионно-стойкую, кислотостойкую, жаропрочную и дру­гие марки, обладающие какими-либо специальными свой­ствами.

Стали присваивают определенную марку, имеющую свое условное обозначение. Для марки стали по ГОСТу приня­та буквенно-цифровая система: X — хром, Н — никель, А — азот, Е — селен, В — вольфрам, Г —марганец, Т — титан, Д — медь, Б — ниобий, П — фосфор, Р — бор, Ф — ванадий, Ю — алюминий, С — кремний, Ц — цирконий, М — молиб­ден. Эти буквы сочетаются с цифрами, которые могут сто­ять либо впереди букв, либо за ними, например 12Х, 12Х2Н4А, ХВ5, 9ХС, Г13. Указанная система маркировки охватывает почти всю легированную сталь. Исключение со­ставляют отдельные группы стали, которые дополнительно обозначают определенной буквой: Р — быстрорежущие, Е — магнитные, Ш — шарикоподшипниковые, Э — электротехни­ческие. Сочетания букв и цифр дают характеристику легированной стали. Если впереди марки стоят две цифры, они указывают среднее содержание углерода в сотых долях про­цента. Если впереди марки нет цифры, это значит, что уг­лерода в ней либо 1 %, либо выше 1 %. Цифры, стоящие за буквами, указывают среднее содержание данного элемен­та в процентах; если за буквой отсутствует цифра — зна­чит, содержание данного элемента около 1 %. Буква А в конце марки, как и в углеродистой, обозначает высокока­чественную сталь, т.е. сталь, содержащую меньше серы и фосфора.

Расшифруем некоторые марки. Например, сталь 12Х2Н4А — хромоникелевая высококачественная сталь с содержанием 0,12 % C, 2 % Cr, 4 % Ni. Сталь ХВ5 — хромо­вольфрамовая сталь с содержанием углерода 1 % или вы­ше, около 1 % Cr и 5 % W. Сталь 30ГС — конструкционная сталь с содержанием 0,3 % C, около 1 % Cr, 1 % Mn и 1 % Si Сталь X12М—инструментальная сталь, содержа­щая около 12 % Cr и 0,4—0,6 % Mo.

В небольшом количестве в некоторых марках присутст­вует никель, медь и фосфор как специальные примеси. При­ведем некоторые марки этих сталей: 15ГС, 25Г2С, 10Г2СД, 14ХГСН, 10ХСНД (СХЛ4), 15ХСНД (СХЛ1, НЛ1, НЛ2), 12ХС (БНЛ2), 24Г, 14Г2, 10ХГ2Н, 10ГНД, 10ХНДП и ряд других. В этой стали содержится около 0,30 % Cu, за ис­ключенном марок, в которых имеется буква Д; в этом слу­чае содержание меди 0,50 %—0,8 %. В стали, где в марках нет букв X и Н, содержание никеля и хрома (каждого в от­дельности) не превышает 0,3 %. Содержание серы и фосфо­ра не превышает 0,055 %; если в марке есть буква П, то допускается 0,08—0,15 % P.

Следует отметить, что существует много исключений, которые не всегда дают возможность даже примерно поль­зоваться маркой для расшифровки химического состава стали. Поэтому правильность расшифровки следует прове­рять по соответствующим справочникам.

Особенности прокатки цветных металлов и сплавов

К качеству поверхности плит, листов и лент из цветных металлов и сплавов предъявляют повышенные требования. Для их обеспечения дефекты поверхностей слитков и заготовок после их прокатки удаляют механической обработкой на токарных и фрезерных станках. В случае малой пластичности металла в литом состоянии для разрушения литой структуры и улучшения пластических свойств слитков после прохождения высокотемпературного отжига их подвергают ковке.

Прокатку листов и плит из алюминиевых сплавов выполняют на прокатных станах при температуре 400—500 °С. Горячей прокаткой изготовляют листы толщиной более 5 и плиты толщиной свыше 10 мм. Технологический процесс прокатки листов осуществляется карточным или рулонным способом. При карточном способе прокат разрезают на карточки — листы определенного размера, при рулонном способе листы и ленты сворачивают в рулон. Рулонный способ обеспечивает более высокую производительность и увеличивает выход годного проката.

При прокатке выполняют нагрев слитков в методической печи до 500—550 °С, прокатку их за несколько проходов на трехвалковом стане в заготовку толщиной 10 мм, ее обрезку и свертывание в рулон на сверточной машине. Затем производятся холодная прокатка рулона на четырехвалковом стане до ширины и толщины готового листа, резка на листы нужной длины, правка готовых листов на механизированной линии, их отжиг в электрической печи, окончательная правка на многовалковой правильной машине (правильных вальцах) и отбраковка. При изготовлении твердых (наклепанных) листов операция отжига исключается. Холодную прокатку ведут со смазкой и охлаждением валков, так как в результате трения происходит нагрев валков, который может повлиять на толщину листа. Листы из деформируемых алюминиевых сплавов изготовляют толщиной 0,3—10, шириной 400—2000 и длиной 2000— 4000 мм, ленту — толщиной 0,3—2 и шириной до 300 мм. Профили, прутки, трубы, панели изготовляют горячим прессованием при 350—450 °С через отверстия, соответствующие сечению прессуемого полуфабриката.

Для повышения механических свойств проката, поковок и отливок из алюминиевых сплавов их подвергают различным видам термической обработки (отжигу, старению, закалке, отпуску). Так, закалка дюралюминия при температуре 480—500 и старение при 150—175 °С повышают его предел прочности в 2,5 раза (до 390 МПа).

Прокатка листов и лент из титана и его сплавов имеет ряд специфических особенностей, обусловленных высокой химической активностью и технологическими свойствами этого металла. Круглые титановые слитки, изготовленные из менее пластичных сплавов, перед прокаткой подвергают ковке с целью разрушения крупнозернистой структуры. Металл перед ковкой нагревают до 850—1000 °С в газовых или электрических печах с защитной или восстановительной газовой средой. Ковку ведут на прессах при малых скоростях и степени деформации, с промежуточными подогревами. Ковкой получают прямоугольные заготовки (сутунки), которые направляют на прокатку.

Плоские слитки из пластичных сплавов подвергают непосредственно прокатке. Титановые слитки и сутунки перед прокаткой нагревают до 850—1050 °С. Толстые листы прокатывают на четырехвалковых станах (два рабочих и два опорных валка) без покрытия, а тонкие — в пакетах, покрытых листами из никеля или нержавеющей стали. Покрытие препятствует налипанию титана на валки, что характерно для этого металла, и предохраняет его от насыщения газами. При первых проходах, когда металл имеет высокую температуру, предусматривается повышенное обжатие (30—40 % за проход). Температура в конце прокатки должна быть не ниже 700—800 °С, в противном случае делается повторный нагрев.

Для улучшения качества поверхности листов из титана и его сплавов и получения заданных механических свойств горячая прокатка дополняется холодной или теплой при 200— 400 °С, а для снятия наклепа предусматривают промежуточные отжиги при 600—815°С. Перед отжигом листы подвергают обезжириванию трихлорэтиленом. Прокатанные листы получают толщиной от 0,3 мм и выше при ширине до 1220 мм, их обрезают до нужных размеров и травят в смеси азотной и фтористоводородной кислот. Листы и ленты в зависимости от требования заказчика поставляют в горячекатаном состоянии без термообработки, в нагартованном и закаленном состоянии.

Сущность и способы обработки металлов давлением

Обработка металлов давлением благодаря пластичности металла позволяет под действием внешних сил изменять его первоначальную форму и сохранять вновь полученную после снятия нагрузки. При обработке давлением из заготовки получают изделия сложной формы, улучшают кристаллическую структуру металла и его механические свойства.

Получение изделий при обработке металлов давлением осуществляется без снятия стружки путем пластического деформирования исходной заготовки под давлением рабочего инструмента: валков, бойков, штампов и др. При этом объем металла и плотность его практически не изменяются. В качестве исходной заготовки при обработке давлением обычно используют слитки черных и цветных металлов.

Обработка давлением является малоотходным экономичным технологическим процессом. Отходы металла при этом процессе не превышают 25%, а при холодной штамповке составляют всего 5—10%. При получении изделий обработкой резанием отходы металла в виде стружки составляют свыше 50 % массы готовой детали, причем удаляется наиболее прочный внешний слой. Обработка металлов давлением обеспечивает очень высокую производительность труда по сравнению с другими методами обработки. Например, при прокатке скорость выхода изделий достигает 30 м/с, при холодной штамповке на одном агрегате производится до 1500 деталей в минуту. Обработкой давлением можно получать не только крупные заготовки, но и мелкие изделия с высокой точностью — фольгу и проволоку толщиной несколько микрон и с допусками, составляющими десятые доли микрона. Основными способами обработки металлов давлением являются прокатка, ковка, объемная и листовая штамповка, прессование и волочение.

Прокатка — процесс обжатия материала между вращающимися валками прокатного стана. Прокаткой получают листы, прутки, трубы и различные профили.

Свободной ковкой называется процесс последовательного деформирования металла молотом или прессом, когда течение его в стороны не ограничено. Свободной ковкой получают различные детали в мелкосерийном и единичном производстве.

Объемная штамповка — ковка в штампах, полости которых определяют конфигурацию изделия. Этим способом заменяют ковку при крупносерийном и массовом производстве.

Листовой штамповкой называют процесс деформации листовой заготовки для придания ей нужной формы и размеров. Способ применяется для изготовления тонкостенных деталей в массовом производстве.

Прессование — процесс выдавливания материала на гидравлическом прессе через отверстие в матрице. Прессованием в основном получают прутки, трубы и различные профили из цветных металлов.

Волочение — процесс протягивание прутка через отверстие в матрице, размер которого меньше размера поперечного сечения заготовки. Волочением получают тонкую проволоку, трубы и прутки.

В машиностроении и других отраслях промышленности давлением обрабатывают около 90 % выплавляемой стали и до 55 % цветных металлов и сплавов.

Деформация бывает упругой, когда тело после снятия прилагаемых к нему сил восстанавливает свои первоначальные форму и размеры, и пластической, когда после снятия нагрузки восстановления не происходит и тело сохраняет полученную форму. Упругая деформация предшествует пластической, так как она возникает при меньшей величине деформирующих сил и напряжений. Поэтому полная деформация тела в момент действия нагрузки равна сумме упругой и пластической (остаточной) деформаций.

Прокатка цветных металлов и сплавов

Основными потребителями цветных металлов являются автотракторная промышленность и электропромышленность Прокатная продукция их цветных металлов и сплавов имеет широкое применение в машиностроении и других отраслях промышленности.

Для прокатки применяют слитки прямоугольного и круглого сечений. Масса слитков некоторых цветных металлов доходит до 2,5—5,0 т.

Для повышения выхода годного при прокатке цветных металлов и сплавов практикуется предварительная отрезка прибыльной части слитков многих цветных металлов (томпака, латуни, мельхиора, бронзы и др.). Отрезают прибыльную часть слитков в холодном состоянии на дисковых пилах. Слитки подвергают зачистке. Круглые слитки часто обтачивают на токарных станках. Плоские слитки шабруют на специальных станках, позволяющих удалять как местные дефекты, так и весь поверхностный слой. При работе на этих станках осуществляется комбинированное движение слитка и резца, что обеспечивает довольно высокую производительность.

Слитки большинства цветных металлов прокатывают в горячем состоянии. Некоторые цветные сплавы в горячем состоянии не деформируются (при прокатке они разрушаются). Эти сплавы подвергают холодной прокатке. К числу таких сплавов относят, например, свинцовистую латунь и бронзу. Нагрев подавляющего большинства цветных металлов и сплавов производят до 1000°С. Только отдельные цветные металлы нагревают до более высоких температур; так, температура нагрева никеля перед прокаткой должна быть не ниже 1200 °С.

Алюминий и алюминиевые сплавы характеризуются узким интервалом температур горячей прокатки. Температуры нагрева и конца прокатки их лежат в пределах 450— 350 °С. При более высокой и более низкой температурах пластичность алюминия и его сплавов снижается, и при прокатке образуются трещины.

Медноцинковые сплавы (томпак, полутомпак, латуни) необходимо нагревать в окислительной атмосфере. При нагреве в этих условиях на поверхности слитков образуется пленка оксида цинка, которая предохраняет металл от улетучивания цинка. При нагреве в восстановительной атмосфере такой защитной пленки не образуется, и поэтому происходит значительное улетучивание цинка (происходит потеря массы).

Температура конца прокатки медноцинковых сплавов не должна быть ниже 650 °С, так как в противном случае пластические свойства снижаются.

Латунь — сплав меди с цинком; имеются также легированные латуни, содержащие, помимо меди и цинка, такие элементы, как железо, алюминий, свинец и марганец. Прибавление к меди цинка улучшает ее механические свойства и изменяет ее цвет. С повышением содержания цинка (до 45 %) увеличивается предел прочности латуни. При содержании свыше 30 % Zn относительное удлинение постепенно снижается и доходит почти до нуля при содержании 50% Zn.

Свинцовые латуни (ЛС59-1, ЛС64-2) содержат до 2 % Pb. Из них изготавливают ленты и полосы с различными механическими свойствами путем нагартовки. Применяют эти сплавы в часовом производстве. Прокатку свинцовых бронз, начиная от слитков, производят только в холодном состоянии.

Чистый по примесям никель обладает очень высокими пластическими свойствами. При 1200 °С предел пластичности не достигается даже при обжатии в 80 %, несмотря на то, что в литом состоянии у никеля резко выраженная транскристаллическая структура. Температура нагрева перед прокаткой должна быть около 1230 °С. С понижением температуры пластичность никеля снижается, хотя все же остается весьма высокой. Никель для прокатки отливают в слитки с прибыльной надставкой.

Цинк в зависимости от способа получения содержит разное количество примесей свинца, железа и кадмия. В электролитическом цинке содержится 0,04—0,06 % примесей, в дистиляционном 1,5—3,7 %. Литой цинк обладает низкими механическими свойствами, которые после горячей прокатки значительно улучшаются. Электролитический цинк при холодной прокатке практически не наклепывается, что объясняют низкой температурой рекристаллизации, лежащей около 20 °C. На пластичность цинка сильно влияют примеси, железо и олово снижают его пластичность. В цинке должно быть не более 0,02 % Fe и не более 0,05 % Sn. Цинк отливают в плоские слитки, которые прокатывают в горячем состоянии. Температура нагрева слитков перед горячей прокаткой не должна превышать 150— 180 °С; при 250 °С пластичность цинка резко снижается.

Алюминий в чистом виде обладает очень высокими пластическими свойствами: в холодном состоянии он допускает обжатия, превышающие 70 % за проход. Алюминий очень мало наклепывается, и поэтому холодную прокатку можно производить с суммарным обжатием, доходящим до 97 %. На пластичность алюминия в холодном состоянии влияют примеси: железо и кремний снижают пластичность алюминия, в частности, железо делает его хрупким. При горячей прокатке алюминий нагревают до 480 °С.

Дуралюмин содержит медь, магний, марганец, которые придают ему сравнительно высокие механические свойства. Это дает возможность широко его использовать как конструкционный материал. Дуралюмин отливают в плоские слитки. Горячую прокатку производят при 450 °С и ниже. При горячей прокатке слитки дуралюмина склонны к разваливанию, причем дуралюмин обладает склонностью прилипать к поверхности валков. Холодная прокатка дуралюмина идет без затруднений.

Схемы технологического процесса прокатки

Современное прокатное производство подразделяется на две стадии: слиток — заготовка и заготовка — готовый продукт.

Одни из вариантов общей схемы производства в совре­менном прокатном цехе представлен на рис. 58. Первое производственное звено этого цеха — заготовочное отделе­ние— состоит из одного реверсивного блюминга с валками диаметром 1150 мм. Второе производственное звено состоит из трех станов окончательной прокатки, предназначенных для выпуска сортового и листового металла. Непрерывный заготовочный стан отсутствует, так как станы окончатель­ной прокатки не требуют мелкой заготовки. Исходным материалом для этих станов служат крупные заготовки —блюмы и слябы, поступающие с блюминга.

На рис. 59 представлен второй вариант схемы производ­ства в современном прокатном цехе. В отличие от варианта 1 заготовочное отделение этого цеха содержит непрерыв­ный заготовочный стан, прокатывающий мелкие заготовки до сечения 50×50 мм, которые идут на мелкосортные станы.

На рис. 60 представлен третий вариант схемы производства в современ­ном прокатном цехе, заготовочное отделение ко­торого состоит из одного реверсивного слябинга с палками диаметром 1100 мм, снабжающего крупными заготовками (слябами) два листопро­катных стана. Прокатка из заготовки повышает производительность ста­нов, способствует боль­шой точности прокатки и повышает качество гото­вого проката.

Главным фактором увеличения производи­тельности станов являет­ся повышение скорости прокатки. Одновременно с этим должна решаться задача осуществления максимальных обжатии на прокатных станах при повышенных скоростях и точно­сти прокатки.

Весьма важным фактором, способствующим повышению производительности прокатных станов, является дифференциация производственного процесса, которая наибольшей степени достигает на непрерывных станах. Непрерывная прокатка начала развиваться в последние 25—30 лет и является по существу современным этапом развития прокат­ной техники, а полная реализация огромных возможностей ее — задача будущего.

Производительность прокатных станов можно значи­тельно повысить и вследствие увеличения массы исходных материалов. Размеры и масса исходных блюмов, слябов и заготовок за последнее время постепенно увеличились с од­новременным повышением скорости прокатки. Дальнейшее повышение скоростей прокатки позволит также увеличить и массу исходных материалов.

Необходимо отметить и такой важный фактор повыше­ния производительности прокатных станов, как механиза­ция и автоматизация производственного процесса.

Развитие прокатного производства сопровождается по­вышением качества выпускаемых изделий, что достигается улучшением конструкции рабочих клетей, материала и кон­струкции вкладышей для обеспечения качественной смазки, использованием валков с короткой бочкой при прокатке сортового металла, применением многовалковых станов при прокатке листов и ленты, развитием холодной прокатки, введением современных методов зачистки полупродуктов, термической обработки, автоматического контроля, регули­рования режима производственных процессов и ир. Разви­тие непрерывной прокатки и полная механизация производ­ственных процессов в прокатных цехах обеспечивают высо­кое качество продукции, резкое сокращение брака, эконо­мичное использование металла и повышение производитель­ности прокатных станов и труда.

За последние годы на отечественных металлургических заводах начали широко применять способ непрерывной раз­ливки стали, осуществляемый с помощью специальной уста­новки. Жидкую сталь из ковша большой емкости непрерыв­но подают в медные водоохлаждающие кристаллизаторы с квадратным или прямоугольным отверстием. При выходе из кристаллизаторов литые заготовки охлаждают водой, раз­резают на мерные длины и направляют на склад или без дополнительного подогрева на станы для дальнейшей про­катки.

Основными задачами прн производстве того или друго­го прокатного изделия являются: а) получение готового продукта заданных размеров и формы в максимально воз­можном количестве; б) получение готового продукта высо­кого качества, которое характеризуется не только физико- механическими свойствами этого продукта, но и состоянием поверхности. Эти задачи выполнимы при соблюдении режи­ма всех технологических процессов, подготовки исходного материала и проката; нагрева металла перед прокаткой; прокатки; охлаждения металла после прокатки; отделки го­товового проката, включающей резку, правку, удаление по­верхностных дефектов и др.

Качество исходного продукта влияет на готовое изделие. При этом большое значение имеет качество исходного ме­талла (слитков). Требования к качеству поверхности слитков должны быть высокими. Доказано, что пороки на по­верхности слитков, своевременно не удаленные, переходят в готовую продукцию, переводя ее в ряде случаев в брак. Поэтому удаление пороков с поверхности слитков и заго­товки является важной операцией, обеспечивающей высо­кий выход годного и надлежащее качество продукции.

Нагрев металла перед прокаткой не только обеспечива­ет возможность осуществления самого процесса деформа­ции, но и в ряде случаев предопределяет качество готовой продукции. Температуру и скорость нагрева устанавливают для стали каждой марки в отдельности. Строгое соблюде­ние установленных и проверенных режимов нагрева — важ­ное условие для получения готового проката нужного каче­ства.

Процесс прокатки заключается в деформации исходного продукта (слитков, заготовок), его формоизменении. Это осуществляют в калиброванных валках по различным режи­мам обжатия. Последние, особенно при прокатке слитков, связаны с пластическими свойствами металла, т. е. со спо­собностью к деформации без разрушения. Помимо режима обжатия, устанавливают также и температурные условия прокатки: температуры начала и конца прокатки. Темпера­туру начала прокатки устанавливают, исходя из необходи­мости обеспечить нужные пластические свойства металла и наименьшее для данных условий сопротивление деформа­ции. Температуру конца прокатки выбирают, исходя из этих же факторов, а также учитывая ее влияние на качество го­товой продукции. Это влияние в ряде случаев (например, при прокатке однофазных сплавов, шарикоподшипниковой стали, высокоуглероднстых сталей) имеет решающее зна­чение.

Охлаждение металла после прокатки для многих метал­лов и сплавов является ответственной операцией. Несоблю­дение условий правильного охлаждения в очень многих случаях может оказаться причиной брака готовой продук­ции. Основным показателем этого элемента технологии про­катки является скорость охлаждения металла, которая оп­ределяется продолжительностью охлаждения, а в ряде случаев и определенным температурным интервалом. Не­правильный режим охлаждения может привести к получению готового проката с пороками в виде флокенов и тре­щин или с неудовлетворительными свойствами.

После охлаждения проката производят его отделку: правку; удаление поверхностных пороков; некоторые специ­альные операции, например фрезеровку торцов, сверление дыр рельсов; окончательную термическую обработку, от­делку поверхности и др. После охлаждения осуществляют окончательный контроль готовой продукции. Отделка гото­вой продукции перед ее сдачей обеспечивает нужное каче­ство готовой продукции.

На рис. 61 представлена основная схема производства от слитка до готовой продукции в современных прокатных цехах (характерным для этой схемы является горячий всад, т. е. слитки поступают в нагревательные колодцы еще горячими). Если блюмы и слябы служат для получения го­тового продукта, то их режут на части, которые отправля­ют в нагревательные печи или на склад для осмотра и за­чистки. Если блюмы предназначены для получения заго­товки, то после прокатки на заготовочных станах металл отправляют на склад для осмотра, зачистки и лишь в от­дельных случаях в нагревательные печи станов окончатель­ной прокатки. При производстве легированной и высоколегированной стали, когда к качеству поверхности предъявляются особен­но высокие требования, слитки после разливки могут пол­ностью охлаждаться, подвергаться зачистке и вновь посту­пать на нагрев в холодном виде.

Читайте также:

  
• Бас гитара в блэк металле
  
• Крепление воздуховодов к металлическим фермам
  
• Норма расхода гф 021 на 1м2 по металлу
  
• Металлические стеллажи в находке
  
• Анкерный болт в металл