Сортопрокатные станы

Теоритические вопросы:

1. Основные виды обработки металлов давлением. Привести особенности, отличительные признаки и схематическое изображение очага деформации каждого вида процесса.
Некоторые виды обработки металлов давлением уже многим известны, однако есть еще масса разновидностей металлообработки, которые получили не такое массовое распространение.
Поговорим сначала обо всех видах обработки давлением металла, а после подробнее остановимся на каждом из них.
Выделяют следующие виды обработки металлов давлением
Прокатка;
Ковка;
Прессование;
Волочение;
Объемная штамповка;
Листовая штамповка;
Комбинированная обработка металла давлением.
Прокатка металлов давлением
Прокатка необходима для того, чтобы уменьшить поперечное сечение изделия и придать ему заданный чертежом профиль. Изделие при этом зажимается валками, которые вращаются с определенным усилием.
Существует три вида прокатки:
Продольная – деталь пропускают между вращающимися в разные стороны валками, тем самым изделие обжимается до толщины расстояния между этими валками.
Поперечная – метод, призванный обрабатывать изделия в форме шара, конуса, цилиндра и прочих тел вращения.
Поперечно-винтовая – в основном применяется данный способ для создания и обработки полых деталей.
Ковка металлов. Ковка часто используется для обработки металла и относится к высокотемпературным процессам. Изделие нагревается до высокой температуры, зависящей от качества и вида металла, а затем подвергается деформации с помощью молотов, гидравлических, паровых или пневматических систем.
К ковке относится и штамповка – это способ металлообработки, при котором нагретый металл ограничен матрицей и может принимать лишь ее форму. Ковка распространена в качестве мелкосерийного производства.
Прессование металлов. Хрупкие металлы можно обработать с помощью прессования. Этот метод заключается в том, что металл пропускается через матрицу в специальную полость.
Благодаря прессованию в промышленности получают детали на автомобили, для сфер авиа-, судостроения и многих других отраслей.
Матрицы для этого способа обработки давлением изготовлены из жаропрочных штамповых деталей.
Волочение металлов. При волочении используется, как правило, круглое металлическое изделие, которое проводится через специальный пресс, называемый волокой. Хорошим примером волочения является изготовление проволоки.
Волочение бывает:
горячим и холодным,
однократным и многократным,
сухим и мокрым (с использованием мыльного порошка или эмульсии соответственно),
черновым и чистовым.
Объемная штамповка металлов. В данном методе обработки металла ключевым объектом является штамп, через который проходит металл. Он ограничен со всех сторон полостями, поэтому без труда принимает нужную форму. Штампы бывают открытые и закрытые.
Открытые штампы имеют специальный зазор для выдавливания избыточного металла. Закрытые типы штампов такого зазора не имеют.
Листовая штамповка металлов
Последним из всех видов обработки металла давлением является листовая штамповка. Она представляет собой процесс создания формы металла в виде листа, полоски или ленты после прокатки.
Листовая штамповка может проводиться двумя способами:
разделительным;
формообразующим.
Разделительный способ представляет собой нарезку, пробивку или вырубку изделия, а формообразующий – чеканку, вытяжку, раздачу и прочее.
Для листовой штамповки необходим гидравлический или кривошипный пресс. Основное усилие в этих прессах создает штамп, в составе которого есть пуансоны и матрицы, воздействующие на металлическую деталь.
Чаще всего механическая обработка металла после проведения подобных работ по штамповке не требуется. Это обусловлено тем, что матрицы и пуансоны имеют четкие параметры и строго рассчитаны.
Листовая штамповка – это один из самых точных методов обработки металлов давлением. Именно поэтому она применяется во всех отраслях промышленности и металлургии – начиная авиа-, судо- и автомобилестроением, заканчивая микроэлектроникой.
2. Классификация сортопрокатных станов по назначению, расположению и конструкции клетей.
Все прокатные станы, работающие на металлургических пред­приятиях, несмотря на многообразие конструкций классифи­цируются по назначению, количеству и расположению рабочих клетей и валков в рабочих клетях. Прокатные станы в зави­симости от назначения, т.е. от вида выпускаемой продукции, можно разделить на следующие три группы.
Станы горячей прокатки, к которым относятся обжимные, заготовочные, рельсобалочные, сортовые, проволочные, штрипсовые, листовые, широкополосные.
Станы холодной прокатки, к которым относятся листовые, жестепрокатные и станы для прокатки тонкой и тончайшей ленты.
Станы специального назначения — колесопрокатные, бандажепрокатные, для прокатки полос и профилей переменного сечения, шаров, шестерен, винтов, гнутых профилей и т.п.
Основным параметром обжимных, заготовочных и сортовых станов является диаметр валков или шестерен шестеренной клети в мм. При наличии в стане нескольких рабочих клетей параметром стана является диаметр валков чистовой клети. Так, название "мелкосортный стан 250" означает, что диаметр рабочих валков или шестерен чистовой клети равен 250 мм, а назначение его — производство мелкосортного проката.
Основным параметром листовых станов является длина бочки валка, мм, которая определяет наибольшую ширину прокатываемых на стане листов или полос. В этом случае название «толстолистовой стан 3000» означает, что длина бочки валков равна 3000 мм, при этом на стане прокатывают толстый лист шириной до 2700—2800 мм.
По количеству и расположению рабочих клетей прокатные станы разделяют на следующие пять групп: одноклетевые, линейные многоклетевые, последовательные, полунепрерывные и непрерывные (рис. 1).
Одноклетевые станы являются простейшим типом прокатного стана. В состав оборудования стана входят одна рабочая клеть и линия привода рабочих валков, которая состоит из шпинделей, шестеренной клети, редуктора, муфт и главного электродвигателя. Входящее в линию привода валков оборудование в основном повторяется на прокатных станах с более сложным расположением рабочих клетей. К станам этой группы относятся станы для производства полупродукта (блюминги, слябинги, заготовочные) и готового проката (станы горячей и холодной прокатки).
Наиболее простыми являются линейные многоклетевые прокатные станы, на которых рабочие клети расположены в одну или более линий. При этом каждая линия приводится от одного электродвигателя. Одноклетевые станы могут быть реверсивными, когда рабочие валки могут попеременно вращаться в одну и другую сторону, или нереверсивными — рабочие валки вращаются только в одну сторону. Линейные многоклетевые станы используют главным образец как заготовочные, сортовые, рельсобалочные, проволочные и листовые.

Рисунок 1. Схема расположения рабочих клетей прокатных станов: а — одноклетевой; б — линейный многоклетевой в две линии; в— последова­тельный; г — полунепрерывный; д — непрерывный: 1 — двигатель; 2 — шестеренная клеть; 3 — рабочие клети; 4 — непрерывная черновая группа; 5 — непрерывная чистовая группа

Последовательные станы характеризуются расположением рабочих клетей, стоящих друг за другом таким образом, что прокатываемая полоса проходит в каждой клети один раз. Поэтому число клетей такого стана должно быть равно максимальному числу проходов, необходимых для получения готового профиля. На последовательных станах рабочие клети обычно размещают в несколько параллельных рядов» с тем, чтобы сократить длину цеха и лучше использовать его площади. Причем на таких станах расстояние от клети к клети в направлении прокатки увеличивается соответственно увеличению длины прокатываемой полосы. Увеличивается и частота вращения валков.
К последовательным станам относятся станы с рабочими клетями, расположенными в шахматном порядке.
Последовательные станы используют в основном как сортовые. Полунепрерывные станы состоят из двух групп рабочих клетей: непрерывной и линейной, или последовательной. В непрерывной группе клетей прокатываемая полоса может нахолиться одновременно в двух, трех и более клетях, т.е. прокатываться непрерывно. А во второй группе полоса прокатывается или на линейном, или на последовательном стане.
Полунепрерывные станы используются как сортовые, проволочные и полосовые. Наиболее современными станами являются непрерывные станы. По сравнению с другими типами станов непрерывные характеризуются более высокими скоростями прокатки. При этом привод валков рабочих клетей может быть как индивидуальный, так и групповой.
Непрерывные станы характеризуются наибольшей производительностью по сравнению с другими типами станов. Эти станы используют в качестве заготовочных, широкополосных, средне- и мелкосортных, проволочных и др.
По расположению и количеству валков в рабочих клетях и их конструкции прокатные станы делятся на несколько групп: двух-, трех-, четырех- и многовалковые, универсальные специальной конструкции (рис.2).
Двухвалковые клети наиболее распространены, и бывают реверсивные и нереверсивные. В реверсивных клетях валки имеют переменное направление вращения.

Рисунок 2. Схема расположения валков в рабочих клетях: а — двухвалковая клеть; б — трехвалковая сортовая и листовая; в — четырехвалковая клеть; г — шестивалковая клеть; д — двенадцативалковая клеть; е — двадцативалковая клеть; ж — универсальная балочная клеть; з — универсальная клеть слябинга

Прокатываемый металл проходит между валками вперед и назад нужное количество раз, а валки соответственно изменяют направление вращения, реверсируются. Реверсивные двухвалковые клети применяют в обжимных, толстолистовых, сортовых и листовых станах.
В нереверсивных двухвалковых клетях валки имеют постоянное вращение в одну сторону. Прокатываемый металл проходит между валками такой клети только один раз и в одном направлении. Нереверсивные клети применяют в линей­ных многоклетевых, последовательных, полунепрерывных и непрерывных прокатных станах при производстве заготовок, сортового проката, катанки, листа.
В трехвалковых клетях оси валков расположены в одной вертикальной плоскости и имеют постоянное направление вращения. Трехвалковые клети нашли широкое применение при производстве сортового проката. Прокатываемый металл дви­жется в одну сторону между нижним и средним валками и в обратную сторону — между средним и верхним. Для подъема металла на верхний уровень и его задачи между верхним и средним валками перед клетью или позади ее устанавливают подъемно-качающиеся столы.
При производстве листа также применяют трехвалковые клети, но со средним валком меньшего диаметра, чем нижний и верхний. Средний валок является неприводным и в процессе прокатки прижимается то к верхнему, то к нижнему валку.
Так же как и при производстве сортового проката, перед клетью и позади нее устанавливают подъемно-качающиеся столы. Поскольку трехвалковые клети обладают небольшой производительностью и малой жесткостью валковой системы, в последнее время их применяют все реже.
В четырехвалковых клетях, как и в трехвалковых, валки также расположены в одной вертикальной плоскости один над другим. В этих клетях два валка 1 являются рабочими, а два других 2 — опорными. Рабочие валки имеют меньший диаметр и размещены в середине клети, опорные валки имеют больший диаметр и расположены сверху и снизу. Опорные валки предназначены для уменьшения прогиба рабочих валков и для увеличения жесткости валковой системы. Приводными валками в клетях кварто являются рабочие валки. Станы с четырехвалковыми клетями получили широкое распространение для горячей и холодной прокатки толстых и тонких листов, широких полос и лент.
С использованием четырехвалковых клетей прокатка осуществляется на непрерывных многоклетевых и одноклетевых станах. Четырехвалковые нереверсивные клети используют на непрерывных станах. Реверсивные четырехвалковые клети ис­пользуют в одноклетевых станах горячей и холодной прокатки.