Современное прокатное производство


( Голосов: 1 ) 
Современное прокатное производство

Важной операцией перед непосредственно прокаткой является нагрев металла. Он осуществляется в нагревательных печах, куда помещается металл с целью повышения его пластичности и уменьшения сопротивления деформации.

Прокатные станы классифицируются по назначению, количеству и расположению рабочих клетей и валков в рабочих клетях. В зависимости от назначения, т.е. от вида выпускаемой продукции, их можно разделить на следующие три группы:

  • станы горячей прокатки (обжимные, заготовочные, рельсобалочные, сортовые, проволочные, штрипсовые, листовые, широкополосные);
  • станы холодной прокатки (листовые, жестепрокатные и станы для прокатки тонкой и тончайшей ленты);
  • станы специального назначения (колёсопрокатные, бандажепрокатные, вилопрокатные, для прокатки полос и профилей переменного сечения, шаров, шестерен, винтов, гнутых профилей и т.п.).

Рис. 1. Листопрокатный стан

Напомним, что обжимные и заготовочные станы используются для предварительной прокатки слитков, разливаемых в изложницы, и при работе с непрерывнолитой заготовкой не используются.

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 (последней) 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 (рабочей поверхности) валка (в 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.

Рис. 2. Прокатные валки: с гладкой бочкой (а) и калиброванный (б):
1 – бочка; 2 – шейка; 3 – приводные или перевалочные концы

По количеству и расположению рабочих клетей прокатные станы разделяют на следующие пять групп: одноклетевые, линейные многоклетевые, последовательные, полунепрерывные и непрерывные.

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.

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, когда рабочие валки вращаются только в одну сторону. Линейные многоклетевые станы используют, в основном, как заготовочные, сортовые, рельсобалочные, проволочные и листовые.

а

б

в

Рис. 3. Калибровка – порядок прокатки последовательного ряда
переходных сечений прокатываемых профилей

(а – прокатка рельсов; б – различные варианты прокатки швелелров;
в – различные варианты прокатки уголков)

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, чтобы сократить длину цеха и лучше использовать его площади. Причём на таких станах расстояние от клети к клети в направлении прокатки увеличивается из-за увеличения длины прокатываемой полосы (поскольку сечение уменьшается, прокатываемый металл вытягивается в длину). Соответственно увеличивается и частота вращения валков. Последовательные станы используют в основном как сортовые.

Рис. 4. Простые (а) и фасонные (б) калибры

Полунепрерывные станы состоят из двух групп рабочих клетей: непрерывной и линейной, или последовательной. В непрерывной группе клетей прокатываемая полоса может находиться одновременно в двух, трёх 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 (следовательно и производительностью). При этом привод валков рабочих клетей может быть как индивидуальным, так и групповым. Эти станы используют в качестве заготовочных, широкополосных, средне- и мелкосортных, проволочных и др.

Валки являются основным рабочим инструментом прокатного стана, в них непосредственно осуществляется деформация металла. Затраты, связанные с эксплуатацией валков, составляют 5-15 % всех расходов по прокатному стану.

{youtube}gb5ofEl__Sc&list=PLAEe6a6oMFf2oGqeIOgxBbyClQVKrhjau|100%|480|0{/youtube}

Прокатные валки классифицируют по назначению, форме бочки валка, конструкции, материалу. По назначению валки бывают сортовые и листовые, кантующие, разрезные, правѝльные и т.д., валки для горячей и холодной прокатки, валки обжимные, черновые, предчистовые и чистовые.

По форме бочки валки бывают гладкие или цилиндрические и с калибрами. По конструкции различают валки цельнолитые, цельнокованые и составные. По материалу валки бывают стальные, чугунные и из твёрдых сплавов. Рабочий диаметр валков выбирают так, чтобы они захватывали металл без принудительного заталкивания, а также исходя из условий прочности и жёсткости, особенно для тонколистовых станов.

Рис.5. Варианты расположения валков в рабочих клетях:

а – двухвалковая клеть; б – трёхвалковая сортовая и листовая; в – четырех-валковая клеть; г – шестивалковая клеть; д – двенадцативалковая клеть; е – двадцативалковая клеть; ж – универсальная балочная клеть; з – универсальная клеть слябинга

По расположению и количеству валков в рабочих клетях и их конструкции прокатные станы делятся на несколько групп: двух-, трёх-, четырёх- и многовалковые, универсальные специальной конструкции (рис. 5).

Двухвалковые клети (дуо-) наиболее распространены, и бывают реверсивные и нереверсивные. В реверсивных клетях валки имеют переменное направление вращения. Прокатываемый металл проходит между валками вперёд 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 трёхвалковых клетях оси валков расположены в одной вертикальной плоскости и имеют постоянное направление вращения. Трёхвалковые 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 подъёма металла на верхний уровень и его задачи между верхним и средним валками перед клетью или позади её устанавливают подъёмно-качающиеся столы.

При производстве листа также применяют трёхвалковые 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 неё устанавливают подъёмно-качающиеся столы. Поскольку трёхвалковые клети обладают небольшой производительностью и малой жёсткостью валковой системы, в последнее время они практически не применяются.

В четырёхвалковых клетях, как и в трёхвалковых, валки также расположены в одной вертикальной плоскости один над другим. В этих клетях два валка являются рабочими, а два других – 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 жёсткости валковой системы. Приводными валками в клетях кварто- (четырёхвалковых) являются рабочие валки. Станы с четырёхвалковыми клетями получили широкое распространение для горячей и холодной прокатки толстых и тонких листов, широких полос и лент.

С использованием четырёхвалковых клетей прокатка осуществляется на непрерывных многоклетевых и одноклетевых станах. Четырёхвалковые нереверсивные клети используют на непрерывных станах. Реверсивные четырёхвалковые клети используют в одноклетевых станах горячей и холодной прокатки.

К многовалковым клетям относятся шести-, двенадцати- и двадцативалковые клети.

Шестивалковые клети имеют два рабочих приводных валка и четыре опорных. Эти клети отличаются повышенной жёсткостью самой клети и меньшим прогибом опорных валков. Благодаря этому клети используют для холодной прокатки тонких полос и узких лент в рулонах с точными допусками по толщине. Однако поскольку преимущества этих клетей по сравнению с четырёхвалковыми клетями невелики, а конструкция их сложнее, то значительного распространения они не получили.

Широко применяются в прокатном производстве двенадцати- и двадцативалковые клети. Такое усложнение конструкций рабочих клетей оправдывается рядом преимуществ, которые выражаются в жесткой конструкции валковой системы и всей рабочей клети. Это позволяет применять их для производства тонкой и тончайшей ленты. Диаметры рабочих валков в таких многовалковых клетях лежат в пределах от 3 до 50 мм. Они являются неприводными и опираются на ряд приводных валков с большим диаметром, а последние, в свою очередь, на ряд опорных валков.

Универсальные клети имеют горизонтальные и вертикальные валки, расположенные в одной вертикальной плоскости. Обжатие металла осуществляется горизонтальными и вертикальными валками одновременно.

Такие клети применяются в универсальных балочных клетях, где вертикальные валки неприводные. Эти клети применяют только для прокатки широполочных двутавровых балок (высота балок до 1000 мм, ширина полок до 400 мм), а также для прокатки других профилей (рельсов, универсальных листов и др.).

Кроме того, универсальные (обычные) клети применяют как реверсивные двухвалковые (в слябингах) или четырёхвалковые (в черновых широкополосных станах) клети. В этих клетях вертикальные плоскости, в которых размещены или горизонтальные, или вертикальные валки, находятся на некотором близком расстоянии друг от друга.

В этих клетях обжатие прокатываемого металла осуществляется и горизонтальными и вертикальными валками. При этом вертикальные валки располагают с передней или задней стороны рабочей клети, в задачу которых входит получение ровных и гладких боковых граней прокатываемого металла.

Клети специальной конструкции имеют самое различное расположение валков. К этой группе относятся колёсопрокатные, бандажепрокатные, вилопрокатные, кольцепрокатные, шаропрокатные станы, а также станы для прокатки профилей переменного и периодического сечения, шестерен и других изделий.

Кроме собственно прокатного стана в состав технологических линий для прокатки входит большое количество вспомогательного оборудования, которое подразделяют на две основные группы: транспортную, выполняющую операции по перемещению металла, подаче его к рабочим клетям и его кантовку, и обрабатывающую, работа которой связана с операциями по отделке проката.

К транспортной группе агрегатов и механизмов относятся рольганги, холодильники, манипуляторы, кантователи, поворотные и подъёмные механизмы. К обрабатывающей группе агрегатов и механизмов относятся ножницы, пилы, правѝльные механизмы и прессы, моталки, разматыватели и др.

Важную роль играют рольганги – системы роликов, установленных на раму. Привод роликов осуществляется от электродвигателей, а при их вращении металл, уложенный на рольганг, получает продольное перемещение за счёт сил трения. Рольганги обеспечивают подачу металла к прокатному стану, задачу его в валки, приёма из валков и передвижение к ножницам, пилам, правѝльным и другим устройствам и механизмам.

Холодильники являются связующим звеном между прокатным станом и агрегатами для отделки проката. На холодильнике осуществляется приём прокатанного металла, его охлаждение, передача на отводящий рольганг, транспортирование металла к отделочным агрегатам.

Наиболее распространённые реечные холодильники обеспечивают охлаждение полос с помощью подвижных зубчатых реек, совершающих качательно-поступательное движение. Важным достоинством этих холодильников является возможность правки прокатанного металла в процессе охлаждения. При перемещении по холодильнику металл охлаждается до 80-120 °С, передаётся на отводящий рольганг, ведущий к ножницам для холодной резки на мерные длины.

Подготовленный таким образом прокат, как правило, поступает в агрегаты для термической обработки для улучшения его свойств: закалки с целью придания твёрдости, либо наоборот – в агрегат отжига для смягчения (например, для последующего переката листа в тонкий холоднокатаный лист), а затем в агрегаты для отделки поверхности – механическим либо химическим (травление) способом.

Рис.6 . Машина для закалки головок рельсов

Тонколистовому прокату в дальнейшем также могут на специальных агрегатах придаваться специальные свойства. Преимущественно он подвергается цинкованию для защиты от коррозии путём пропускания через ванну с расплавленным цинком а агрегатах непрерывного горячего цинкования (АНГЦ), а также ему придаются дополнительные защитные и эстетические свойства путём нанесения полимерных покрытий либо путём окраски.



При этом важно отметить, что на всех стадиях производства важную роль играет контроль качества, осуществляемый как путём вырезания образцов из металла для последующей оценки его свойств стандартными методами, так и с использованием способов неразрушающего контроля – ультразвукового, электроиндуктивного, рентгено- и гамма-дефектоскопии.

 

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

MetalSpace

Опубликовано MetalSpace

Адрес электронной почты: info@metalspace.ru
Предлагаем сотрудничество
  • Опубликуй свои произведения в электронной форме.
  • Размести научную статью или пресс-релизы на страницах нашего портала.

Оставь комментарий