Прокатное производство

Проволочные станы  прокатывают проволоку (катанку) толщиной 5.. .10 мм. Современные проволочные станы строят непрерывными с блоками чистовых клетей.

Листовые станы  для горячей прокатки листовой стали  толщиной 1,2. ..60 мм и более имеют  бочки валков длиной 800... 5000 мм. Толстолистовую сталь шириной 1000. ..2500 мм прокатывают  на непрерывных и полунепрерывных широкополосных станах.

Листовые станы  для холодной прокатки листов толщиной 0,05. ..4 мм имеют бочки валков длиной 700.. .2800 мм. При холодной прокатке тонкой ленты из стали различных марок  и цветных металлов широко применяют  четырех-, двенадцати- и двадцативалковые станы, а также четырех- и пятиклетьевые непрерывные четырехвалковые станы .

Трубопрокатные  станы предназначены для производства бесшовных стальных труб. Процесс  прокатки бесшовных труб состоит из двух операций: получения из слитка или заготовки толстостенной гильзы и последующей раскатки этой гильзы в трубу заданного диаметра. Для производства сварных труб наибольшее применение получили непрерывные станы, на которых стальные трубы изготовляют электросваркой.

К станам специального назначения относят бандаже-, колесопрокатные, шаропрокатные, детали прокатные и др.

3 Основы технологии  прокатного производства

Сортамент проката

Прокат можно  разделить на пять основных групп: 1) заготовки всех видов, 2) сортовая сталь, 3) листовая сталь, 4) специальные виды проката, 5) трубы.

Заготовки всех видов или полупродукт включают блюмы, слябы, заготовки передельные, осевые, трубные, кузнечные и другие. Они являются исходным материалом для последующей прокатки сортовых, листовых профилей, специальных видов проката и бесшовных труб.

Сортовую сталь (рис. 22.1), в свою очередь, можно разделить  на профили массового потребления  и профили специального назначения. К первой группе профилей относят  круглую квадратную, .шестигранную, полосовую и угловую сталь, проволоку, швеллеры, двутавровые балки и др. Ко второй группе рельсы, профили особой формы, применяемые в строительств (шпунтовые сваи и др.), машиностроении (автообод, кольцо автообода, опорная планка направляющего ножа трактора др.) и других отраслях народного хозяйства.

Листовая сталь  в зависимости от толщины листов разделяется на две основные группы: толстолистовую — толщина 4. ..160 мм, тонколистовую — толщиной 1,2. ..4 мм.

К специальным  видам проката относят бандажи, шар цельнокатаные колеса и периодические  профили (переменно поперечное сечение  по длине полосы).

Стальные трубы  разделяют на бесшовные и сварные. Доля стальных труб в общем выпуске проката с каждым годом увеличивается, особенно быстро растет производство сварных труб.

Размеры и допуски  на прокат, требования к качеству поверхности, механическим и технологическим  свойствам определяются государственными и отраслевыми стандартами (ГОСТами, ОСТами) или техническими условиями (ТУ).

Основные технологические  операции прокатного производства

Технологический процесс прокатки представляет собой  комплекс последовательных термомеханических  операций, выполняемых на соответствующем  оборудовании и в определенной последовательности и предназначенных для получения  продукции с заданными показателями качества (точности формы и геометрических размеров, состояния поверхности  и т. д.). Наиболее общая схема технологического процесса прокатки включает операции подготовки исходного металла к  прокатке, нагрева перед обработкой давлением, собственно прокатки для  получения заданного профиля, отделку  проката и контроль его качества. В зависимости от стадии прокатки (производство заготовок или готовой  продукции из слитка или литой  заготовки) и вида проката число  технологических операций и их последовательность может изменяться. 
 
 
 
 
 
 

Рис. 5. Профили сортовой стали

1 — квадратный; 2 — круглый; 3 — шестигранный; 4 —  полосовой; 5—автообод; 6 — угловой (а — равнобокий, б — нерав-нобокий); 7 — рельс железнодорожный; 8 — рельс трамвайный; 9 — балочный; 10 — швеллерный; 11 — опорная планка направляющего колеса трактора; 12 — зетовый профиль; 13 — шпунт

Схема технологического процесса производства сортового проката  из слитков приведена следующая:1 -слиток (1 слитки), 2-нагрев слитков в  нагревательных колодцах, 3-прокатка на блюминге, 4- зачистка поверхностных  дефектов на машине огневой зачистки, 5-раскрой раската на ножницах на блюмы., 6-прокатка на непрерывном заготовочном стане, 7-раскрой раската на заготовки, 8-охлаждение на холодильнике,9- зачистка поверхностных дефектов (2-9 - получение  полупродукта), 10-нагрев заготовок в  методической печи, 11-прокатка на сортовом стане, 12-раскрой проката на заданные длины, 13-охлаждение проката (10-13 –получение готового сортового проката), 14-термическая обработка проката, 15 –правка, 116-зачистка поверхностных дефектов, 17-упаковка, маркировка, взвешивание, отгрузка готовой продукции (14-17—отделка проката) .

При подготовке исходного металла к прокатке с него удаляют различные поверхностные  дефекты, что увеличивает выход  готового проката. Эта операция особенно необходима при прокатке качественной углеродистой и легированной стали. При прокатке контролируют начальную  и конечную температуру, заданный режим  обжатия. Для контроля за состоянием

перекатываемого металла, называют вытяжными. К вытяжным калибрам относят прямоугольные (ящичные), ромбические, квадратные, овальные и др.

Для постепенного приближения поперечного сечения  прокатываемой заготовки к готовому профилю применяют подготовительные или предчистовые калибры. Форма чистового калибра точно соответствует форме готового проката, но размеры калибра приняты с учетом коэффициента температурного расширения металла и минусового допуска.

Важнейшая задача калибровки — расчет режима обжатий  при прокатке. Устанавливая режим  обжатия, учитывают пластичность металла  и его сопротивление деформации, допустимый угол захвата, прочность  валков и деталей стана, мощность двигателя, величину уширения.

4 Технология  производства отдельных видов  проката

Производство  блюмов и слябов. На блюмингах и  слябингах прокатывают слитки в  крупные заготовки — блюмы  и слябы, имеющие соответственно квадратное и прямоугольное сечение. Масса и форма слитков зависят  от диаметра валков, мощности двигателя  стана, марки стали и вида получаемой заготовки.

Масса слитка должна быть такой, чтобы обеспечить максимальную производительность стана, требуемое  число блюмов и слябов, наибольший выход годного проката. Для прокатки слябов нужны, например, слитки массой 16. ..28 т, а для прокатки блюмов — 3,0. ..12 т.

Из указанных  слитков прокатывают слябы в  соответствии с ГОСТ 25715—89 сечением 100.. .350X300.. .2200 мм и длиной 1,2. ..11 м, блюмы  по отраслевому стандарту ОСТ 14-13—75 сечением 140 X 140.. .450 X 450 мм, длиной 1...6 м.

Для нагрева  слитков при прокатке блюмов и  слябов применяют нагревательные колодцы (см. рис. 20.5). В нагревательные колодцы блюмингов и слябингов поступает свыше 90 % всех слитков непосредственно из сталеплавильного цеха в горячем состоянии при температуре 800.. .850 °С. При горячем всаде слитков расход топлива составляет 1050... 1250 кДж/кг. Нагревательные колодцы, как правило,

располагают в  отдельном здании, примыкающем к  основному зданию блюминга или слябинга. На рис. 22.7 показана схема расположения оборудования современного двухвалкового  реверсивного блюминга с диаметром  валков 1300 мм. Слитки, нагретые в колодцах до температуры 1200.. .1250 °С, транспортируют к стану, где они подвергаются деформации в валках блюминга сначала на гладкой бочке, а затем в системе ящичных калибров.

Обжатие слитка за отдельный проход при производстве блюмов из углеродистой и низколегированной  стали составляет в среднем 65.. .80 мм, а максимальное обжатие — 90... 120 мм. При таких обжатиях слиток углеродистой стали массой 7,5 т прокатывают  на блюминге 1300 в блюм сечением 350Х  Х350 мм за 13 проходов, а слиток легированной стали I2X18H10T массой 3,3 т на блюминге 1000 в блюм сечением 180X180 мм —за 19 проходов. Выход годных блюмов из слит-ков кипящей стали составляет 91...92,5%, из слитков спокойной стали — 80. ..82%. На многих блюмингах основные операции технологического процесса прокатки (подача слитков, работа рольгангов, главный привод валков, нажимное устройство и т. д.) автоматизированы.

Производительность  блюмингов составляет 3,5.. .6,0 млн. т  и более слитков в год. Продолжительность  прокатки одного слитка составляет при  этом 50.. .60 с.

Полученные на блюминге раскаты после удаления поверхностных дефектов на машинах  огневой зачистки (см. рис. 22.7) подвергают раскрою на блюмы. В ряде случаев на блюмингах прокатывают также и слябы. Кроме того, слябы прокатывают на специальных обжимных станах — слябингах (см. рис. 21.7,5), которые имеют горизонтальные и вертикальные валки с гладкой бочкой. Для сортовых станов требуются заготовки меньшего сечения, чем блюмы. Поэтому блюмы без промежуточного подогрева направляют для дальнейшей прокатки на заготовочных станах, которые обычно располагают в непосредственной близости от блюмингов. Такое расположение станов позволяет прокатывать заготовки из крупных слитков с одного нагрева, что экономически выгодно. В качестве заготовочных станов применяют непрерывные, а также одно клетьевые двухвалковые реверсивные станы , реже трехвалковые одно-, двухклетьевые станы продольной прокатки. Весьма высокопроизводительным является современный заготовочный стан радиально-сдвиговой прокатки, позволяющий подвергать деформации круглые или многогранные слитки и литые заготовки с вытяжкой за один проход 3.. .6 и более и обеспечивающий интенсивную проработку литой структуры. Станы радиально-сдвиговой прокатки могут быть использованы как заготовочные или взамен черновых групп клетей сортовых станов.

Производство  фасонных профилей проката на рельсобалочных станах. На этих станах прокатывают  железнодорожные и трамвайные рельсы, балки, швеллеры, шпунты, а также угловую, круглую и квадратную сталь большого сечения.

Рельсы железнодорожные  широкой колеи производят трех типов: Р50 по ГОСТ 7174—87, Р65 по ГОСТ 8161—86 и Р75 по ГОСТ 16210—88. Тип рельса указывает  на массу 1 м длины. Балки нормального  типа в соответствии с ГОСТ 8239—85 имеют высоту 100...600 м. На универсальном  балочном стане освоили производство широкополочных двутавровых балок  высотой до 1000 мм. Швеллеры по ГОСТ 8240—85 производят высотой от 50 до 400 мм и  шириной полок от 32 до 115 мм..

Рельсы производят из высокоуглеродистых сталей марок  М76, М74 по ГОСТ 24182—86 и НБ67 по ГОСТ 16852—85 (с содержанием 0,67...0,76% С), а балки, швеллеры и шпунты изготовляют преимущественно  из кипящей стали марок СтО, СтЗ, Ст4 и Ст5 по ГОСТ 380—88.

Современные рельсобалочные станы располагают обычно в две (рис. 22.9) и более линии. Первую линию  рельсобалочных станов составляет двухвалковая реверсивная черновая, или обжимная, клеть 1. Конструкция этой клети аналогична конструкции клети блюминга; диаметр  ее валков 900.. .950 мм, длина бочки 2300 мм. В качестве привода черновой клети 950 служит реверсивный двигатель  мощностью 5000 кВт. Во второй линии стана  обычно имеются две черновые трехвалковые клети 2 с диаметром валков 850 мм, приводом для которых является реверсивный двигатель мощностью 8100 кВт. Чистовая двухвалковая клеть 3 с диаметром валков 850 мм. Приводом чистовой клети является электродвигатель постоянного тока мощностью 2100 кВт.

Заключение

Итак изучив теоретическую литературу по данной теме, можно сделать следующие выводы:

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.

Стан дуо имеет  два валка, которые вращаются  либо в одном направлении (нереверсивные  станы), либо в разных направлениях (реверсивные станы). Последнее позволяет  пропускать обрабатываемый материал в  обе стороны.

Стан кватро имеет два рабочих и два опорных валка, расположенных один над другим. Приводными являются рабочие валки.

Много валковые станы: двенадцативалковые и двадцативалковые имеют также только два рабочих валка, а все остальные являются опорными. Валки приводятся через промежуточные опорные валки. Такие конструкции станов позволяют применять рабочие валки малого диаметра, благодаря чему увеличивается вытяжка и снижается давление металла на валки.

Универсальные станы, кроме горизонтальных валков, имеют также и вертикальные, расположенные  с одной и обеих сторон горизонтальных валков.

По расположению рабочих клетей станы могут быть одноклетьевыми и многоклетьевыми  с линейным и последовательным расположением  клетей. У линейных станов клети  расположены в одну или несколько  линий; в каждой линии все валки  связаны между собой и вращаются  с одной скоростью. Последнее  является существенным недостатком  этих станов, так как препятствует значительному увеличению скорости прокатки по мере увеличения длины прикатываемой полосы. Поэтому в некоторых случаях для повышения производительности станов клети располагают в несколько линий с разной скоростью прокатки.