Реферат: Прокатное производство
Реферат: Прокатное производство
металл
листовой прокатка сортовой
Тема: "Прокатное
производство"
Проверил(а): Шахова С.С
Выполнил: Сагатов О. М.
Группа: МШ-902
Прокатка металлов, способ
обработки металлов и металлических сплавов давлением, состоящий в обжатии их
между вращающимися валками прокатных станов. Валки имеют большей частью форму
цилиндров, гладких или с нарезанными на них углублениями (ручьями), которые при
совмещении двух валков образуют т. н. калибры (см. Валки прокатные, Калибровка
прокатных валков, Профилировка валков).
Дрессировка (от франц.
dresser — выправлять) в технике, операция отделки в производстве тонких полос
из стали и цветных металлов, состоящая в холодной их прокатке с очень малыми
обжатиями (не более 3%). Как правило, металл подвергается Д. после термической
обработки. В результате Д. предел текучести повышается на 30—50 Мн/м2 (3—5
кгс/мм2), благодаря чему снижается возможность образования на металле при
холодной штамповке линий сдвига, портящих поверхность изделий. Д. необходима
для листового металла, подвергаемого холодной штамповке с глубокой вытяжкой,
например стальных листов, предназначенных для изготовления деталей кузовов
автомобилей (так называемых автолистов), жести и т.п. При Д. в зависимости от
назначения листового металла его поверхность подвергают различной степени
обработки; при этом происходит его частичное выравнивание. Д. производят на
дрессировочных станах (см. Прокатный стан), в основном в один, реже в несколько
проходов.
Сортамент проката,
перечень всех прокатных профилей (с размерами), выпускаемых в стране, на
металлургическом заводе (или группе заводов), на данном прокатном стане.
Различают профильные С. п. (перечень профилей одного назначения) и размерные С.
п. (перечень размеров одного профиля). Часто С. п. даётся одновременно по
признаку и профилей, и размеров. Весь С. п. можно разделить на 3 основных
группы: сортовой прокат (в т. ч. специальные профили), листовой прокат и трубы.
Плакирование (от франц.
plaquer — накладывать, покрывать), нанесение на поверхность металлических листов,
плит, проволоки, труб тонкого слоя др. металла или сплава термомеханическим
способом. Осуществляется в процессе горячей прокатки (например, П. листов и
плит) или прессования (П. труб). П. может быть одно- и двусторонним.
Применяется для получения биметалла и триметалла, для создания антикоррозийного
слоя алюминия на листах, плитах, трубах из алюминиевых сплавов, нанесения
латунного покрытия на листы стали (вместо электролитического покрытия) и т.д.
Катанка, горячекатаная
проволока обычно круглого сечения диаметром от 5 до 10 мм. К. получают на специальных проволочных или комбинированных проволочно-сортовых станах (см.
Прокатный стан) и с помощью моталок сматывают в бунты. Основная масса К. идёт
на производство холоднотянутой проволоки диаметром до 0,01 мм. Из стальной К. изготовляют также пружины и арматуру для железобетона.
Благодаря свойственной
Прокатка непрерывности рабочего процесса она является наиболее производительным
методом придания изделиям требуемой формы. При Прокатка металл, как правило,
подвергается значительной пластической деформации сжатия, в связи с чем
разрушается его первичная литая структура и вместо неё образуется структура,
более плотная и мелкозернистая, что обусловливает повышение качества металла.
Т. о., Прокатка служит не только для изменения формы обрабатываемого металла,
но и для улучшения его структуры и свойств.
Прокатное производство,
получение путём прокатки из стали и других металлов различных изделий и
полуфабрикатов, а также дополнительная обработка их с целью повышения качества
(термическая обработка, травление, нанесение покрытий). В промышленных странах
прокатке подвергается больше 4/5 выплавляемой стали. Прокатное производство
обычно организуется на металлургических заводах (реже на машиностроительных);
как правило, особенно в чёрной металлургии, является завершающим звеном цикла
производства (см. Металлургия; о Прокатное производство как отрасли
металлургической промышленности см. в статьях Чёрная металлургия, Цветная
металлургия).
К основным видам проката
относятся: полупродукт, или заготовка, листовой и сортовой прокат, катаные
трубы, заготовки деталей машин (особые виды проката) - колёса, кольца, оси,
свёрла, шары, профили переменного сечения и др. Перечень прокатываемых изделий
с указанием размеров называемым сортаментом проката, большая часть которого в
СССР стандартизована. Основное количество проката изготовляется из
низкоуглеродистой стали, некоторая часть - из легированной стали и стали с
повышенным (больше 0,4%) содержанием углерода. Прокат цветных металлов
производится главным образом в виде листов, ленты и проволоки; трубы и сортовые
профили из цветных металлов изготовляются преимущественно прессованием (см.
Прессование металлов).
Прокатка стали. производство
стального проката на современном металлургическом заводе осуществляется двумя
способами. При первом исходным материалом служат слитки (отлитые в изложницы),
которые перерабатываются в готовый прокат обычно в 2 стадии. Сначала слитки
нагревают и прокатывают на обжимных станах в заготовку. После осмотра заготовки
и удаления поверхностных дефектов (закатов, трещин и т.п.) производят повторный
нагрев и прокатку готовой продукции на специализированных станах. Размеры и
форма сечения заготовки зависят от её назначения: для прокатки листового и
полосового металла применяют заготовки прямоугольного сечения шириной 400-2500 мм и толщиной 75- 600 мм, называемые слябами; для сортового металла - заготовки квадратного
сечения размером примерно от 60´60 см до 400´400 мм, а для
цельнокатаных труб - круглого сечения диаметром 80-350 мм.
При втором способе,
применяемом с середины 20 в., прокатка исходной заготовки заменяется непрерывным
литьём (разливкой) на специальных машинах. После осмотра и удаления дефектов
заготовка, как и при первом способе, поступает на станы для прокатки готовой
продукции. Благодаря применению непрерывно-литой заготовки упраздняются
слябинги и блюминги, повышается качество проката, устраняются потери на обрезку
головной части слитка, доходящие у слитков спокойной стали до 15-20%.
Преимущества применения
непрерывно-литой заготовки в производстве проката становятся ещё более
значительными при совмещении процессов непрерывного литья и прокатки в одном
неразрывном потоке. Для этой цели созданы литейно-прокатные агрегаты, в которых
слиток на выходе из кристаллизатора не подвергается разрезке, проходит печь,
где выравнивается температура по сечению, и затем поступает в валки прокатного
стана. Т. о. осуществляется процесс кристаллизации и прокатки бесконечного
слитка, т. е. пепрерывное производство проката из жидкого металла. Процесс
получил широкое распространение при прокатке цветных металлов; он применяется также
для производства стальной заготовки небольших сечений (примерно менее чем 150´150
мм) повышенного качества. Основная трудность в развитии этого процесса состоит
в относительно низкой скорости выхода слитка из кристаллизатора (1-6 м/мин),
что не позволяет в полной мере использовать производственные возможности
непрерывного прокатного стана.
Прокатка листового
металла производится из катаных или непрерывно-литых слябов и только листов
толщиной свыше 50-100 мм - непосредственно из слитков или кованых слябов. В
технологический процесс входят следующие основные операции: подача слябов со
склада к нагревательным печам; нагрев; подача по рольгангу к рабочей клети
стана и прокатка в несколько проходов (пропусков между валками), причём в
первые проходы для получения листов требуемой ширины сляб иногда подаётся в
валки поперёк или под углом; правка на роликовых правильных машинах; охлаждение
на холодильниках; контроль и разметка; обрезка продольных кромок; обрезка
концов, разрезка на листы определённой длины; иногда термическая обработка и
покраска; отправка на склад готовой продукции.
Листы толщиной от 4 до 50 мм и плиты толщиной до 350 мм прокатываются на толстолистовых или броневых станах, состоящих из
одной или двух рабочих клетей, а листы толщиной от 1,2 до 20 мм - на значительно более производительных непрерывных станах, на которых листы получаются в виде
длинных (более 500 м) полос; при выходе из последней клети стана полосы
сматываются в рулон. Листы толщиной менее 1,5-3 мм выгоднее прокатывать в холодном состоянии, поэтому дальнейшее уменьшение толщины листа
осуществляется обычно на станах холодной прокатки. Для этого рулоны после их
получения на непрерывных станах горячей прокатки транспортируются в цех
холодной прокатки, где с поверхности металла удаляется окалина (в линии
непрерывного травления), затем обрезаются концы и производится стыковка
(электрическая контактная сварка) для полной непрерывности дальнейшего
процесса. Травленые рулоны разматываются и в несколько проходов обжимаются до
требуемой толщины (общее обжатие для низкоуглеродистой стали доходит до
75-90%). Прокатка осуществляется на непрерывных станах, состоящих из 4 или 6
четырёхвалковых клетей, или на одноклетевых реверсивных станах. После холодной
прокатки полосу отжигают для устранения наклёпа, затем подвергают дрессировке,
правке, резке на листы и упаковке (рис. 1).
Прокатка сортового
металла включает следубющие основные операции: нагрев до 1100-1250 °С; подачу
нагретой заготовки к рабочим клетям и прокатку в несколько проходов в калибрах,
постепенно приближающих сечение исходной заготовки к сечению готового профиля; резку
проката на пилах или ножницах на части требуемой длины или сматывание в бунты;
охлаждение на холодильниках; правку на роликовых правильных машинах; контроль и
отправку на склад готовой продукции.
Число проходов выбирается
в зависимости от размеров и формы сечения исходной заготовки и готового профиля
и составляет: для рельсов обычно 9, балок 9-13, угловых и других сортовых
профилей, например зетообразного (рис. 2), 5-12, проволоки 15-21. Выполнение
указанных технологических операций производится на специализированных сортовых
прокатных станах, представляющих собой поточную автоматическую систему
различных машин.
Прокатка (горячая) труб
состоит из 3 основных и нескольких вспомогательных операций. Первая операция
(прошивка) - образование отверстия в заготовке или слитке; в результате
получается толстостенная труба, называемая гильзой. Вторая операция (раскатка)
- удлинение прошитой заготовки и уменьшение толщины её стенки примерно до
требуемых в готовой трубе размеров. Обе операции осуществляются с одного нагрева,
но на различных прокатных станах, установленных рядом и входящих в общую
систему машин трубопрокатного агрегата. Первая операция выполняется на
прошивных станах винтовой прокатки между бочкообразными или дисковыми валками
на короткой оправке, вторая - на различных прокатных станах: непрерывных,
пилигримовых, автоматических и трёх-валковых станах винтовой прокатки. Третья
операция - калибровка (или редуцирование) труб после раскатки. Калибровка
осуществляется на калибровочных станах, затем трубы охлаждаются, правятся,
контролируются и разрезаются на куски определённой длины. Трубы диаметром менее
65-70 мм подвергаются дополнительной горячей прокатке на редукционных станах. С
целью уменьшения толщины стенки и диаметра, получения более высоких
механических свойств, гладкой поверхности и точных размеров трубы после горячей
прокатки подвергаются холодной прокатке на специальных станах, а также
волочению.
Прокатка заготовок
деталей машин (штучных изделий) находит широкое применение главным образом в
производстве различных тел вращения и профилей переменного сечения: вагонных
колёс, осей, бандажей, колец для подшипников качения, шаров, зубчатых колёс,
винтов, свёрл и т.д. При этом иногда прокатка используется для выполнения лишь
одной операции в комбинации с ковкой или штамповкой.
Прокатка цветных
металлов. Наибольшее применение получила прокатка листов, ленты, фольги и
проволоки из алюминия, меди, магния, цинка и их сплавов.
В технологический процесс
прокатки листов из алюминиевых сплавов входят следующие основные операции:
предварительная прокатка плоских непрерывно-литых слитков массой 0,5-5 т с
обжатием около 10% для выравнивания их поверхности; правка на роликовых
правильных машинах; фрезерование для получения чистой и гладкой поверхности;
накладывание с обеих сторон слитка алюминиевых листов; нагрев; горячая прокатка
с плакированием до толщины 4-12 мм с последующим свёртыванием в рулоны; отжиг и
холодная прокатка. После холодной прокатки рулоны разматываются и режутся на
листы, которые затем закаливают, травят, прокатывают вторично в холодном
состоянии для прогладки или получения наклёпа, травят, разрезают и упаковывают.
В начале 60-х гг. 20 в.
был разработан новый процесс прокатки листов из алюминия и его сплавов.
Особенность этого процесса состоит в совмещении непрерывного литья с прокаткой.
Исходным материалом служит жидкий алюминий, который поступает через
распределительную проводку в межвалковое пространство, образованное между двумя
горизонтальными валками (рис. 3). Алюминий, соприкасаясь с валками,
кристаллизуется, а образующаяся полоса непрерывно выходит из валков стана.
Валки могут быть расположены как в вертикальной плоскости, так и в
горизонтальной. В первом случае алюминий подводится сбоку, а во втором - снизу.
Этим методом успешно изготовляются полосы толщиной 8-12 мм, шириной 1000-1600 мм, которые затем сматывают в рулоны. Применение такой технологии вместо
прокатки полосы из крупных слитков даёт большой экономический эффект.
Исходной заготовкой при
прокатке листов и лепты из меди и латуни служат плоские слитки массой около
0,5-1 т, толщиной 100-150 мм, которые прокатываются в горячем состоянии до толщины
10-15 мм. Прокатанные листы фрезеруют для удаления поверхностных дефектов и
затем подвергают холодной прокатке с промежуточными отжигами при 450-800 °С.
Для производства катанки
из алюминиевых и медных сплавов наиболее эффективен способ непрерывного литья,
совмещенный с прокаткой на непрерывном стане.
Технический прогресс в
области Прокатное производство характеризуется в первую очередь повышением
качества прокатываемых изделий, которое обеспечивало бы наиболее эффективное использование
металла потребителем. С этой целью прокатываемому изделию придаётся возможно
более рациональная форма, способствующая снижению его массы, расширяется
производство экономичных профилей проката, повышается точность его размеров,
улучшаются прочностные и др. свойства металла, на его поверхность наносятся
эффективные защитные покрытия. Одновременно снижается стоимость
производственных затрат путём внедрения непрерывных процессов (от жидкого
металла до готового проката), повышения скорости прокатки и автоматизации всех
технологических процессов.
Прокатный стан — комплекс
оборудования, в котором происходит пластическая деформация металла между
вращающимися валками.
Считается, что первый
прокатный стан (с деревянными валками) был сконструирован еще Леонардо да
Винчи. Первые прокатные станы для производства полосового железа и мелкого
сорта были изготовлены еще в XVIII в. Они приводились во вращение от водяных
колес. С развитием железнодорожного транспорта значительно увеличилась
потребность в прокатной продукции. Первые рельсы были чугунными, однако в
начале XIX века в Англии перешли на производство железных рельсов. В 1828 году
появился первый прокатный стан для прокатки рельсов из пудлингового железа, а с
1825 года начали прокатывать рельсы из бессемеровской стали. Рельсы были
главным продуктом прокатного производства. Помимо рельсов надо было производить
различные детали паровозов, броня требовалась и для развития флота, в котором
деревянные корабли заменялись металлическими бронированными. Первый броневой
прокатный стан был сконструирован в 1859 году русским механиком В.С. Пятовым.
Все эти станы были довольно примитивными: валки станок приводились во вращение
от водяного колеса, а позднее- паровой машины. Перемещение горячего металла к
стану и от него осуществлялось вручную. В одном из музеев старого уральского
завода имеется картина: по железному горячему настилу с помощью крючков бригада
рабочих передает раскаленную болванку к стану. Труд прокатчика был самым
тяжелым на заводе.[1]
В зависимости от профиля
прокат делится на четыре основные группы: листовой, сортовой, трубный и
специальный. В зависимости от того нагретая или холодная заготовка поступает в
прокатные валки – горячий и холодный.
Листовой прокат
Листовой прокат из стали
и цветных металлов подразделяется на толстолистовой (4…60 мм), тонколистовой
(0,2…4мм) и жесть (менее 0,2 мм). Толстолистовой прокат получают в горячем
состоянии, другие виды листового проката – в холодном состоянии.
Прокатку листов и полос
проводят в гладких валках.
Сортовой прокат
Среди сортового проката
различают:
1. Заготовки круглого,
квадратного и прямоугольного сечения для ковки и прокатки;
2. Простые сортовые
профили (круг, квадрат, шестигранник, полоса, лента);
3. Фасонные сортовые
профили:
профили общего назначения
(уголок, швеллер, тавр, двутавр);
профили отраслевого
назначения (железнодорожные рельсы, автомобильный обод);
профили специального
назначения (профиль для рессор, напильников).
Трубный прокат
Трубный прокат получают
на специальных трубопрокатных станах. Различают бесшовные горячекатаные трубы
диаметром 25…550 мм и сварные диаметром 5…2500 мм. Трубы являются продуктом
вторичного передела круглой и плоской заготовки.
Общая схема процесса
производства бесшовных труб предусматривает две операции: 1– получение
толстостенной гильзы (прошивка); 2 – получение из гильзы готовой трубы
(раскатка).
Первая операция
выполняется на специальных прошивочных станах в результате поперечно-винтовой
прокатки. Вторую операцию выполняют на трубопрокатных раскатных станах
различных конструкций: пилигримовых, автоматических и др.
|