Получение машиностроительных профилей

Прокатное производство

Прокатка — вид обработки давлением, при котором исходная заготовка (слиток или отливка) иод действием сил трения непрерывно втягивается между вращающимися валками и пластически деформируется с уменьшением толщины и увеличением длины, а иногда ширины. Прокатке подвергаются почти 90% всей выплавляемой стали и значительная часть цветных металлов. В зависимости от формы и расположения валков и заготовок по отношению к ним различают следующие основные виды прокатки: продольная, поперечная и поперечно-винтовая.

При продольной прокатке (рис. 19.1, а) заготовка 1 деформируется между двумя валками 2, вращающимися в разные стороны, и перемещается в направлении, перпендикулярном осям валков.

При поперечной прокатке (рис. 19.1, б) валки 2 вращаются в одном направлении, а заготовка У, имеющая форму тела вращения, перемещается параллельно осям валков и обжимается по образующей с увеличением длины и уменьшением площади поперечного сечения.

При поперечно-винтовой прокатке (рис. 19.1, в) валки 2 расположены под углом друг к другу, вращаются в одну сторону и при.

Рис. 19.1. Схема основных видов прокатки:

а — продольная; 6— поперечная; в — поперечно-винтовая; 1 — заготовка; 2 — валки;

3 — прошвень обжатии заготовки 1 сообщают ей вращательное и поступательное движения. В процессе прокатки во всех случаях перемещение заготовки между валками обеспечивается наличием контактного трения между обрабатываемой заготовкой и рабочей поверхностью валков.

Для нормального протекания процесса, особенно для его начала в период захвата, необходима определенная величина сил трения (см. рис. 19.1, а). Со стороны валков на заготовку действуют нормальная сила N и сила трения Т. Для соблюдения условий захвата и перемещения заготовки в направлении прокатки необходимо, чтобы iVsina < Тcos а. Угол а, при котором это условие выполняется, называется углом захвата. Выразив силу трения как Т = JN, где / — коэффициент трения, и подставив в формулу условия захвата, получим sin a tga, т. е. для обеспечения захвата заготовки валками необходимо, чтобы тангенс угла захвата был меньше коэффициента трения.

При горячей прокатке стали гладкими валками угол захвата равен 15—24°, при холодной — 5—8°.

Контактное трение оказывает сильное влияние на давление металла на валки, расход энергии при прокатке, перемещение металла при его деформировании, качество поверхности и однородность структуры прокатываемой заготовки.

Коэффициент трения при прокатке зависит от многих факторов, и в первую очередь от состояния контактных поверхностей и условий соприкосновения: качества и вида обрабатываемого материала, температуры прокатки, наличия на поверхности оксидов, рода смазки, удельного давления на металл и скорости прокатки.

В зависимости от рода материала коэффициент трения при захвате может быть определен по табл. 19.1.

Коэффициенты трения при установившемся процессе прокатки существенно меньше, чем при захвате валками заготовки.

Именно поэтому, при большой степени обжатия возникает опасность пробуксовывания валков относительно прокатываемой заготовки. Например, при прокатке стали, нагретой до 1000—1200°С, Узах/f5укс — U5−2A.

Таблица 19.1

Определение коэффициента трения при захвате.

Разброс значений объясняется состоянием поверхности валков и прокатываемой заготовки.

в г.

Рис. 19.2. Прокатные валки и калибры:

Таким образом, степень обжатия заготовки при прокатке в значительной степени определяется углом захвата или коэффициентом трения между валками и заготовкой. Для сто увеличения часто на поверхность валков наносят риски, рифления, специальные наплавочные валики, повышая тем самым допустимую величину абсолютного обжатия.

а — гладкий; б — с фигурными вырезами; в — калибр открытый; г — калибр закрытый Инструментом прокатки являются валки, которые могут быть гладкими (рис. 19.2, а) для проката листов, полос и т. д. либо с фигурными вырезами (рис. 19.2, б) — ручьями. Совокупность соответствующих вырезов в верхнем и нижнем валках образует калибр. Пара валков обычно имеет несколько калибров. Калибры могут быть открытыми или закрытыми (рис. 19.2, в, г).

Валки вращаются в подшипниках, которые у одного из валков могут перемещаться специальным механизмом. Вследствие этого изменяется расстояние между осями деформирующей пары валков и соответственно изменяется абсолютная величина обжатия.

Комплект прокатных валков со станиной называется рабочей клетыо. Прокатные станы подразделяют по числу и расположению валков в клетях на дуо, трио, кварто, многовалковые и универсальные.

Клеть дуо имеет два валка (рис. 19.3, а). Если они могут вращаться только в одну сторону, клеть называется нереверсивной. Такие клети применяются для прокатки сортового металла, проволоки тонких листов. У реверсивных клетей дуо валки могут изменять направление вращения; они применяются для прокатки крупных слитков, толстых листов, массивных профилей. Клеть трио (рис. 19.3, б) имеет три валка, расположенных в одной вертикальной плоскости. Направление вращения валков всегда постоянно. Прокатываемая заготовка после каждого прохода смещается в новое положение, постоянно работает средний валок. Этим обеспечи;

Рис. 193. Рабочие клети прокатных станов:

а — дуо; б — трио; в — кварто; г — многовалковый; д — универсальные вается реверс направления заготовки. Клеть трио используется для прокатки сортового металла. В связи с развитием непрерывной прокатки они применяются все реже.

В клетях кварто (рис. 19.3, в) четыре валка расположены в одной плоскости, два средних малого калибра имеют привод и являются рабочими. Два других валка большого диаметра отдельного привода не имеют и выполняют функции опорных, уменьшая деформации рабочих. Этим обеспечивается большая точность поперечного сечения проката толстых и тонких листов. Нереверсивные клети кварто используются в непрерывных многоклетьевых, а реверсивные — в одноклетьевых станах.

Многовалковые клети имеют от шести до двадцати валков и более. Обычно рабочие валки малого диаметра не имеют привода; их вращение обеспечивается за счет трения от промежуточных приводных валков, которые, в свою очередь, опираются на опорные (рис. 19.3, г).

Многовалковые клети применяются для прокатки широких листов большой точности, а также тонких лент и фольги толщиной менее 0,2 мм.

Универсальные станы имеют парные горизонтально и вертикально расположенные валки, ограничивающие течение металла в ширину. Расстояние между валками может изменяться, поэтому они позволяют получать как лист, так и любой прямоугольный профиль с ровными боковыми стенками. Их применяют для прокатки толстых листов, высоких двутавровых балок с широкой полкой (рис. 19.3, д).

Форму поперечного сечения продукции, получаемой при прокатке, называют профилем. Совокупность форм и размеров профи ;

Рис. 19.4. Разновидности профилей проката:

1—10 — простые; 11—17— фасонные; 18—34 — сложные специальные лей, получаемых прокаткой, называют сортаментом. Сортамент проката подразделяется на группы: сортовой прокат, листовой, трубы и профили специального назначения.

В свою очередь, сортовой прокат по форме сечения разделяют на простой — геометрической формы — круг, квадрат, шестигранник и др.; фасонный — уголки, тавры и двутавры, рельсы, швеллеры и др. (рис. 19.4). Цветные металлы прокатывают обычно на простые профили.

Листовой прокат условно подразделяется на толстолистовой (от 4 мм и больше) и тонколистовой (менее 4 мм). Поскольку листовая сталь находит наиболее широкое применение, ее подразделяют на автотракторную, трансформаторную, кровельное железо, жесть, листовую сталь со специальными покрытиями, биметаллический лист и т. д.