Технология производства основных видов проката

Исходной заготовкой при прокатке служат слитки: стальные массой до 60 т, из цветных металлов и их сплавов обычно массой до 10 т. При производстве сортовых профилей стальной слиток массой до 15т в горячем состоянии прокатывают на блюминге, получая заготовки квадратного (или близкого к нему) сечения (от 140´140 до 450´450 мм), называемые блюмами. Затем блюмы поступают на заготовочные станы для прокатки заготовок требуемых размеров или сразу на крупносортные станы для прокатки крупных профилей сортовой стали. На заготовочных н сортовых станах заготовка последовательно проходит через ряд калибров.

Рис. 11. Калибры для прокатки рельсов

Разработку системы последовательных калибров, необходимых получения того или иного профиля, называют калибровкой. Калибровка является сложным и ответственным процессом. Неправильная калибровка может привести не только к снижению производительности, но и к браку изделий. Чем больше разность в размерах поперечных сечений исходной заготовки и конечного изделия, чем сложнее профиль последнего, тем больше число калибров требуется для его получения. В качестве примера на рис. 11 показана схема из девяти калибров для получения рельсов. Число калибров может быть различным; например, при прокатке проволоки диаметром 6,5 мм их число достигает 21. После прокатки полосы режут нужной длины, охлаждают, правят в холодном состоянии, термически обрабатывают, удаляют поверхностные дефекты. При производстве листового прокат стальной слиток массой до 50 т в горячем состоянии прокатывают на блюминге, получая заготовку прямоугольного сечения (наибольшей толщиной – 350 и шириной – 2300 мм), называемую слябом. В настоящее время вместо прокатанных заготовок широко применяют заготовки в виде слябов, полученные непрерывной разливкой. Слябы прокатывают большей частью на непрерывных станах горячей прокатки, состоящих из двух групп рабочих клетей – черновой и чистовой, расположенных друг за другом. Перед каждой группой клетей сбивают окалину в окалиноломателях. После прокатки полосу толщиной 1,2 – 16 мм сматывают в рулон. К отделочным операциям производства горячекатаного листа относятся резка, термическая обработка и др.

При прокатке бесшовных труб первой операцией является прошивка – образование отверстия в слитке или круглой заготовке. Эту операцию выполняют в горячем состоянии на прошивных станах. Наибольшее применение получили прошивные станы с двумя бочкообразными валками, оси которых расположены под небольшим углом (5—15°) друг к другу (см. рис. 7, в). Оба валка 1 вращаются в одном и том же направлении, т. е. в данном случае используется принцип поперечно-винтовой прокатки. Благодаря такому расположению валков заготовка 2 получает одновременно вращательное и поступательное движения. При этом в металле возникают радиальные растягивающие напряжения, которые вызывают течение металла от центра в радиальном направления, образуя внутреннюю полость, и облегчают прошивку отверстия оправкой 3, устанавливаемой на пути движения заготовки.

Последующую прокатку прошитой заготовки в трубу требуемых диаметра и толщины стенки производят на раскатных станах. Например, при наиболее распространенном методе трубу прокатывают на короткой оправке 2 в так называемом автоматическом двухвалковом стане (рис. 12). Валки 1 образуют последовательно расположенные круглые калибры, зазор между закрепленной на длинном стержне оправкой 2 и ручьями валков определяет толщину стенки трубы. Для устранения неравномерности толщины стенки по сечению и рисок после раскатки производят обкатку труб в обкатных станах, рабочая клеть которых по конструкции аналогична клети прошивного стана. Затем для получения заданного диаметра трубы прокатывают в калибровочном многоклетьевом стане продольной прокатки без оправки; а при необходимости получения труб диаметром менее 80 мм – еще и в редукционных непрерывных станах с рабочими клетями аналогичной конструкции.

Рис. 12. Схема прокатки труб на автоматическом стане

Сварные трубы изготовляют из плоской заготовки – ленты (называемой штрипсом) или из листов, ширина которых соответствует длине (или половине длины) окружности трубы. Процесс изготовления сварной трубы включает следующие основные операции: формовка плоской заготовки в трубу, сварка кромок, уменьшение (редуцирование) диаметра полученной трубы. Для сварки чаще применяют следующие способы: печную сварку, сварку сопротивлением, дуговую под слоем флюса. При производстве труб печной сваркой ленту, размотанную с рулона, правят, нагревают в узкой длинной 40 м газовой печи до температуры 1300—1350 °С и формируют трубу в непрерывном прокатном стане (рис. 13). Стан состоит из -12 рабочих клетей, в которых валки образуют круглые калибры. При прокатке в калибрах прижимаемые одна к другой кромки, нагретые до высокой температуры свариваются. Выходящую из стана трубу разрезают специальной пилой на куски требуемой длины и далее калибруют на калибровочном стане. Этим способом изготовляют трубы самой низкой стоимости из низкоуглеродйстой стали (Ст2кп) диаметром 10—114 мм.

Рис. 13. Последовательность процесса свертывания полосы в трубу в шести клетях непрерывного стана

Процессы получения специальных видов проката отличаются большим разнообразием. Причем некоторые из них осуществляют на металлургических предприятиях, а другие – на машиностроительных. Особенно большое значение имеет прокатка периодических профилей, которые применяют как фасонную заготовку для последующей штамповки и как заготовку под окончательную механическую обработку. Периодические профили в основном изговляют поперечной и поперечно-винтовой прокаткой. На станах поперечно-винтовой прокатки получают не только периодические профили, но и заготовки шаров и сферических роликов подшипников качения (рис. 14). Валки 2 и.4 вращаются в одну и ту же сторону. Ручьи валков соответствующей формы сделаны по винтовой линии. Заготовка 1 при прокатке получает вращательное и поступательное движения; от вылета из валков она предохраняется центрирующими упорами 3.

Рис. 14. Схема прокатки шаров в стане поперечно-винтовой прокатки

КОВКА

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА

Ковка – вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется с помощью универсального инструмента. Нагретую заготовку (см. рис. 16, д) укладывают на нижний боек 3 и верхним бойком 2 последовательно деформируют отдельные её участки. Металл свободно течет в стороны, не ограниченные рабочими поверхностями инструмента, в качестве которого применяют плоские или фигурные (вырезные) бойки, а также различный подкладной инструмент.

Ковкой получают заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки называют коваными поковками, или просто поковками.

Ковка является единственно возможным способом изготовления тяжелых поковок (до 250 т) типа валов гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов судовых двигателей, валков прокатных станов и т. д. Поковки меньшей массы (десятки и сотни килограммов) можно изготовлять и ковкой, и штамповкой. Хотя штамповка имеет ряд преимуществ перед ковкой, в единичном и мелкосерийном производствах ковка обычно экономически более целесообразна. Объясняется это тем, что при ковке используют универсальный (годный для изготовления различных поковок) инструмент, а изготовление специального инструмента (штампа) при небольшой партии одинаковых поковок экономически невыгодно. Исходными заготовками для ковки тяжелых крупных поковок служат слитки массой до 320 т. Поковки средней и малой массы изготовляют из блюмов и сортового проката квадратного, круглого или прямоугольного сечений.