15.2. Технология прокатки металлов

Прокатка – это процесс обжатия заготовки между вращающимися валками прокатного стана с целью придания ей требуемой формы и размеров (рис.50,а).

Продукцией прокатного производства является металлопрокат различных профилей, размеров и назначения.

Форму поперечного сечения проката называют профилем. Профиль по длине изделия может быть либо постоянным, либо переменным (периодическим). Перечень наименований профилей, содержащих сведения об основных их размерах и технических характеристиках называют сортаментом. Наличие сортамента позволяет использовать металл непосредственно в том состоянии, в котором он поставлен предприятию металлургическим заводом. При этом затраты на последующую механическую обработку будут минимальными. Поэтому более широкое применение проката является одним из важнейших путей более эффективного использования металла.

Сортамент проката делится на следующие основные группы: сортовой прокат, листовой прокат, трубы и профили специального назначения. Исходной заготовкой для проката служат стальные слитки массой до 25 т. Из слитков на обжимных прокатных станах получают заготовки квадратного профиля – блюмы, используемые для изготовления сортового проката и слябы – заготовки прямоугольного профиля, из которых получают лист и полосы.

Сортовой прокат подразделяют на простой и фасонный (сложного профиля). К простому прокату относят профили с простой геометрической формой сечения – круг, квадрат, шестигранник и др. К прокату фасонного профиля относятся сталь угловая, тавр, швеллер и др. Некоторые виды сортового проката общего назначения показаны на рис.51.

Листовой прокат разделяется на тонколистовую и толстолистовую сталь. Листовой прокат толщиной менее 4 мм называют тонколистовым, а свыше 4 мм – толстолистовым. Ширина листов тонколистовой стали от 600 до 2200 мм. К этому виду продукции относится, например, сталь оцинкованная, жесть белая (покрытая оловом), трансформаторная сталь, стальная лента и др.

Трубы в зависимости от технологии их производства делят на бесшовные и сварные. Трубы стальные бесшовные прокатываются с наружным диаметром от 30 до 650 мм и толщиной стенок от 2,5 до 55 мм. Трубы сварные изготавливают из полосы с наружным диаметром до 1420 мм и толщиной стенок до 20 мм. В настоящее время для магистральных газопроводов осваивается производство сварных труб диаметром до 2200 мм.

К специальным видам проката относятся, например, заготовка вагонной оси, цельнокатаные колеса для вагонов, зубчатые колеса и др. Этот вид проката чаще всего применяется как фасонная заготовка для последующей штамповки или как заготовка под механическую обработку.

Все геометрические параметры стального проката регламентированы соответствующими стандартами.

Технологический процесс прокатного производства содержит такие обязательные операции, как подготовка исходного материала, его нагрев, прокатка и отделка.

Нагрев металла перед прокаткой повышает его пластичность и улучшает физико-механические свойства. Однако в обычных пламенных печах на поверхности многих металлов и сплавов образуется окалина, которая в процессе прокатки вдавливается в поверхность металла, что существенно ухудшает качественные характеристики проката. Поэтому удаление окалины перед прокаткой является одной из основных операций прокатного производства. Наилучшим способом является гидроочистка. С этой целью на клетях устанавливаются сопла для подачи воды на заготовку под давлением до 10 МПа. Для снижения окалинообразования нагрев ведут в электрических печах.

Прокатка листов, полос и фольги производится в валках с гладкой рабочей поверхностью. Для прокатки фасонного проката используют калиброванные валки с ручьями (канавками) по окружности. Совмещенные ручьи одной пары валков образуют калибры. Пример калибровки валков для прокатки балок двутаврового сечения показан на рис.52. Путем пропускания прокатываемой заготовки через серию калибров постепенно достигается превращение ее в необходимый профиль. Валки монтируются на опорах станин и образуют так называемую рабочую клеть прокатного стана. Скорость прокатки последовательно увеличивается после каждого обжатия заготовки в клетях и постепенной ее вытяжки.

Горячекатаный стальной лист скатывается в рулоны и поступает на дальнейшую прокатку в холодном состоянии для получения тонкого листа и ленты, либо подвергается различным отделочным операциям. Перед холодной прокаткой исходный горячекатаный лист очищают от окалины травлением в кислотных ваннах с последующей промывкой и сушкой горячим воздухом. Холодная прокатка по сравнению с прокаткой в горячем состоянии обеспечивает более высокую точность и чистоту поверхности готовых изделий. Холоднокатаный лист используют в автомобильной, тракторной, консервной и других отраслях промышленности.

К отделочным операциям относятся резка на мерные куски, правка, удаление поверхностных дефектов, контроль качества и маркировка. Иногда прокатную продукцию подвергают различным операциям термической обработки.

Акулич Н.В. Процессы производства черных и цветных металлов и их сплавов, Гомель 2008