Прокатное производство

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

1 Сущность процесса  прокатки…………………………………………………..3

2 Устройство  и классификация прокатных станов……………………………..7

2.1 Классификация  станов по типу рабочих клетей……………………………8

2.2 Классификация  станов по назначению……………………………………..10

3 Основы технологии  прокатного производства………………………………11

4 Технология  производства отдельных видов  проката……………………….14

Заключение………………………………………………………………………16

Литература……………………………………………………………………….18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Производство  металла имеет большое значение для развития народного хозяйства  и роста благосостояния людей. От успешного развития металлургии  в значительной мере зависит обеспечение  металлом машиностроения, машиностроительства, транспорта, сельского хозяйства и других областей народного хозяйства. Технологический процесс получения готового проката является завершающей стадией металлургического производства. Через прокатные цеха проходит почти вся сталь, выплавляемая в сталеплавильных цехах, поэтому наряду с увеличением производства проката существует проблема повышения эффективности прокатного производства и качества готового продукта. Особенностью развития прокатного производства является переход к непрерывным процессам прокатки. Это позволяет существенно увеличить производительность прокатных станов и качество их продукции. Обеспечение непрерывной схемы прокатки требует существенного повышения уровня автоматизации технологических процессов и обеспечения оптимальности управления. 
 Управление технологическим процессом, проблема выбора оптимальной технологии связаны с выбором критерия оценки качества. Задачу выбора таких критериев можно определить как задачу определения качества технологического процесса.

Актуальность  темы реферата состоит в том, что  с увеличением производства проката  существует проблема повышения эффективности  прокатного производства и качества готового продукта. Таким образом, процесс прокатки является.

Целью данной работы является изучение и обобщение теоретической  литературы по данной теме.

1. Сущность процесса прокатки

Прокатный стан - это совокупность привода, шестеренной  клети, одной или нескольких рабочих  клетей. Прокатные станы классифицируют по трем основным признакам: по числу  и расположению валков; по числу  и расположению рабочих клетей; по их назначению.

Прокатка металла  осуществляется при прохождении  его между валками, вращающимися в разных направлениях (рис. 21.1). При  прокатке металл обжимается, в результате чего толщина полосы уменьшается, а  ее длина и ширина увеличиваются. Разность между исходной h0. и конечной h1, толщинами полосы называют абсолютным обжатием: 

∆h= h0 - h1                                          

Разность между  конечной b1 и исходной b0 ширинами полосы называют абсолютным уширением 

∆b = bt— b0. 

Величину деформации полосы при прокатке характеризуют  следующие показатели (коэффициенты):

относительное обжатие — отношение абсолютного  обжатия к исходной толщине полосы; 

ε = ∆h/h0, или ε = (∆h/h0)100 %; 

коэффициент обжатия  — отношение исходной толщины  к конечной 

ε = h0 / h1

коэффициент вытяжки  — отношение длины полосы после  прокатки l1 к исходной длине l0: 

μ = l1 / l0 

Поскольку объем  металла в процессе прокатки не изменяется, то

h0b0l0 = h1b1l1, отсюда

μ = l1 / l0 = h0b0/ h1 bt = F0 / F1 

Таким образом, длина полосы при прокатке увеличивается  пропорционально уменьшению ее поперечного  сечения. Коэффициенты обжатия, вытяжки  и уширения характеризуют высотную, продольную и поперечную деформацию металла.

Металл соприкасается  с каждым из валков по дуге АВ (рис. 1.), которую называют дугой захвата. Угол а, соответствующий этой дуге, называют углом захвата. 

Рис.1. Схема  прокатки металла 

Объем металла, ограниченный дугами захвата АВ, боковыми гранями полосы и плоскостями  входа АА металла в валки и  выхода ВВ металла из них, называют очагом деформации металла. Длина этого очага

l= √R∆h

Угол захвата  определяют по формуле

h0 -- h1 ∆h 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 2 Очаг деформации и угол захвата при прокатке 

Эта формула  выражает зависимость между углом  захвата а, обжатием Ah и диаметром валков D.

Процесс прокатки металла обеспечивается трением, возникающим  по контактным поверхностям валков с  прокатываемой полосой. В момент захвата со стороны каждого валка  на металл действуют две силы (рис. 21.3): нормальная (радиальная) сила N и  касательная (тангенциальная) сила Т. Из механики известно, что при относительном  движении двух тел сила трения равна  нормальной силе, умноженной на коэффициент  трения 

T = Nf. 

Отношение силы трения к нормальной силе равно тангенсу угла трения β 

T/N=tg β =f 

Для осуществления  захвата металла валками необходимо, чтобы соблюдалось условие: f>tga, tg β >tga, β >a.

Максимально допустимый угол захвата при прокатке зависит  от материала валков и прокатываемой  полосы, состояния их поверхности, температуры  и скорости прокатки. Обычно при  прокатке блюмов и крупных заготовок  максимальный угол захвата составляет 24.. .32°, при горячей прокатке листов и полос— 15. ..20°, при холодной прокатке листов и лент со смазкой—2. ..10°.

При расчете  на прочность валков и других деталей  рабочей клети прокатного стана  и при определении мощности двигателя  стана необходимо знать усилие прокатки, которое определяют по формуле 

P=pcPF, 

Где pcP — среднее давление прокатки; F — горизонтальная проекция контактной площади металла с валком.

При прокатке простых  профилей (листов, полос и заготовок  прямоугольного и квадратного сечений) контактная площадь определяется произведением  средней ширины полосы в очаге  деформации на длину очага деформации. При прокатке сложных профилей (уголков, швеллеров, балок, рельсов и т. п.) контактную площадь определяют графически или по приближенным формулам. Среднее  давление прокатки рассчитывают по формулам или находят опытным путем.

2. Устройство и классификация прокатных станов

Главная линия  прокатного стана состоит из следующих  основных узлов: рабочей клети 1, шпинделей 2, шестеренной клети 3, коренной муфты 4, редуктора 5, моторной стеренной клети 3, коренной муфты 4, редуктора 5, моторной муфты 6, электродвигателя 7. В рабочей клети осуществляется прокатка металла. Она состоит (рис.21.5) из двух станин 1, предназначенных для установки в них валков 2 и для восприятия усилия прокатки, передаваемого через опоры шеек. Станины в верхней части соединяются траверсой 3. Прокатные валки 2 укреплены в подушках с подшипниками качения 5. Механизм 4 для установки верхнего валка расположен в верхней части станин. Прокатные валки обжимают металл и придают ему требуемую форму. Прокатный валок (рис. 21.6) состоит из бочки 3 (гладкой или с ручьями 4), шеек 2, расположенных с обеих сторон бочки и опирающихся на подшипник валка, трефов 1, предназначенных для соединения валка со шпинделем. Валки изготовляют из чугуна и стали. Мягкие чугунные валки применяют при черновой горячей прокатке стали. На блюмингах, слябингах, обжимных клетях сортовых станов и на станах холодной прокатки листов применяют литые или кованые стальные валки. Кованые валки несколько прочнее литых, но дороже в 1,5. ..2 раза, поэтому их применяют реже. Для листовых станов применяют валки из легированной стали (хромоникелевой и хромомолибденовой). 

 
 

Рис. 3 Прокатный валок и его элементы

Для прокатных  станов применяют двигатели постоянно  или переменного тока (асинхронные  и синхронные). Так как частота  вращения быстроходных двигателей обычно не соответствует частоте вращения валков в прокатных клетях, между  двигателями и клетями устанавливают  редукторы. В прокатим клетях вращающий момент двигателя необходимо распредели между несколькими валками. Для этого применяют шестеренные клети. Крутящий момент от двигателя к валкам передается при помощи шпинделей и муфт.

2.1 Классификация  станов по типу рабочих клетей

В зависимости  от числа и расположения валков в  клети стан разделяют на двухвалковые, трехвалковые, четырехвалковые многовалковые, универсальные.

Станы двухвалковые имеют рабочие клети (рис. 21.7, а) с  двумя валками с постоянным направлением вращения. Полоса между валками проходит один раз. Реверсивные двухвалковые станы имеют переменное направление  вращения валков для прохождения  металла между валками несколько  раз (блюминги, слябинги). Станы трехвалковые имеют в рабочей клети три прокатных палка с постоянным направлением вращения, расположенных и одной вертикальной плоскости (рис. 21.7,6). Для задачи прокатываемой полосы между верхним и средним валками служат подъемно-качающиеся столы, установленные с одной или обеих сторон клети. К этому типу станов относят сортовые линейные станы.

Станы четырехвалковые (рис 21.7 в) имеют в рабочей клети четыре валка в одной вертикальной плоскости. Два валка меньшего диаметра являются рабочими, два валка большего диаметра являются –опорными. Эти станы применяют при горячей и холодной прокатке листовой и полосовой стали

Многовалковые станы (шести-, двенадцати- и двадцативалковые) (рис 21.7 г) широко применяют в последние годы. Благодаря малому диаметру валков (10…30 мм) и большой жесткости рабочей клети позволяют катать тончайшую ленту. Рабочие валки этих станов бесприводные, они опираются на ряд приводных валков, которые в свою очередь опираются на ряд опорных валков. Такая схема обеспечивает практически полное отсутствие прогиба рабочих валков.

Универсальные станы (рис. 4) применяют при прокатке широкополосовой стали, листов и слябов. Металл в универсальных станах обжимается горизонтальными и вертикальными валками; последние обеспечивают получение ровных и гладких кромок проката. Универсальные балочные станы применяют при прокатке балок высотой до 1000 мм (рис. 21.7, е). Вертикальные валки рабочих клетей этих станов являются неприводными и располагаются между опорами подшипников горизонтальных валков в одной плоскости с ними. 

2.2 Классификация  станов по назначению

Станы разделяют  на обжимные, заготовочные, сортовые, полосовые, листовые, трубопрокатные и станы  специального назначения.

К обжимным станам относят блюминги и слябинги —  крупные станы с валками диаметром 800. ..1500 мм для прокатки слитков массой 3. . .28 т и более в заготовки  крупных размеров (блюмы и слябы). Эти заготовки являются исходным материалом для заготовочных крупносортных и листовых станов.

Заготовочные  станы имеют валки диаметром 450.. .850 м На этих станах прокатывают блюмы в заготовки меньших размеров (60x60.. .150Х150 мм) для получения затем сортовой стали и проволоки. Наиболее совершенными станами являются непрерывные заготовочные станы, устанавливаемы непосредственно за блюмингами, и станы радиально-сдвиговой деформации. Применяют также заготовочные станы линейного типа.

Сортовые станы  в зависимости от размеров сортовой стал и назначения изделий разделяют  на рельсобалочные с валкам диаметром 750.. .900 мм для прокатки железнодорожных рель сов, балок, швеллеров и других крупных профилей; крупно сортные с валками диаметром 500.. .750 мм; среднесортные с валками диаметром 350.. .450 мм; мелкосортные с валкам диаметром 250.. .325 мм и проволочные с диаметром валко 150. ..250 мм.

Расположение  рабочих клетей сортовых станов может  быт различным. В сортовом стане линейного типа все клети расположены в одну или несколько линий. Существенным недостатком этих станов является одинаковая частота вращения вал ков во всех клетях данной линии, вследствие этого на ни нельзя прокатывать металл со скоростью, возрастающей по мере увеличения длины прокатываемой полосы.

Весьма совершенны непрерывные сортовые станы. Рабочие клети в этих станах располагаются последовательно одна за другой. Полоса одновременно прокатывается во всех ил нескольких клетях. Скорость прокатки полосы по мере уменьшения ее сечения увеличивается. На непрерывных станах можно достичь очень высокой производительности при полном исключении ручного труда. Благодаря автоматизации на этих станах можно применять скорость прокатки 60. ..80 м/с и более. В современных непрерывных сортовых станах каждая рабочая клеть имеет индивидуальный привод, что позволяет устанавливать скорость прокатки для каждой клети. У этих станов имеются клети с вертикальными валками, что исключает кантовку полосы в кантующих проводках. Полосовые станы с диаметром валков около 300 мм являются непрерывными, они предназначены для прокатки лент, полос и штрипсовых заготовок для сварных труб.