Прокатка. Прессование. Волочение

Валки прокатного стана. Типы валков. Заготовительные и сортовые прокатные станы.

Получение полупродукта. Блюмы и слябы. Последовательность прокатки. Классификация конечной продукции прокатного производства. Получение сортового проката. Понятие о сортаменте. Изготовление сортового проката, периодического и листового проката, бесшовных и сварных труб. Производство гнутых профилей. Сущность способа. Исходные заготовки и применяемое оборудование. Технологические возможности. Производство профилей прямым и обратным прессованием. Сущность способов. Применяемое оборудование. Получаемая продукция. Производство профилей волочением. Сущность способа. Исходные заготовки и применяемое оборудование. Волочение на барабанных и цепных волочильных станках. Получаемая продукция – 2 часа.

способы. 

I. Прокатка – технологический процесс получения заготовок или деталей в

результате пластической деформации холодного или нагретого металла исходной заготовки вращающимися валками

Исходная заготовка – слитки, блюмы, слябы.

Инструмент прокатки – прокатные валки.

Оборудование – прокатные станы, нагревательные печи.

Основные виды прокатки: продольная, поперечная и поперечно-винтовая

При продольной прокатке (а) поступательно перемещающаяся заготовка деформируется между двумя валками, вращающимися в разные стороны.

1 – заготовка; 2 – валок; 5 – продукция проката (лист)

заготовка;
2 – валок;
3 – оправка;
4 – стержень;
При

поперечно-винтовой прокатке (в) валки расположены под углом α друг к другу (α = 4…14о) и сообщают заготовке винтовое (т.е. вращательное и поступательное) движение.

Прокатка выполняется в холодном и в горячем состояниях

При поперечной прокатке (б) валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке и деформируют её, постепенно втягивая между собой.

бόльшую часть цветных металлов и сплавов.

Продукцией прокатки являются заготовки,

которые получают из выпускаемых стандартных профилей.

Профилем называется форма поперечного сечения полученного изделия.

Совокупность различных профилей разного размера называется сортаментом.

Сортамент выпускаемых стандартных профилей можно разделить на четыре основные группы:

сортовой прокат;
листовой прокат;
трубный прокат (бесшовные и сварные трубы);
специальный прокат: периодические и гнутые профили, детали машин (винты, зубчатые колеса, шарики для подшипников).

выпускают с диаметром или стороной 5–250 мм; полосовую (в) (прямоугольную)

– шириной 10–200 мм и толщиной 4–60 мм; шестигранную (г) – с диаметром вписанного круга 6–100 мм.

а и б – равнобокий и неравнобокий уголок; в – швеллер; г – тавр; д – двутавр; е – рельс

в – Листовой прокат; г – Трубный прокат; д – Специальный прокат

а – Сортовой простой

б – Сортовой фасонный

– круглого, квадратного, прямоугольного.

Листовой прокат:
- толстолистовой (толщиной 4–160 мм),

- тонколистовой (толщиной менее 4 мм)
- фольгу (толщиной менее 0,2 мм).

Выпускают листовую сталь со специальными защитными покрытиями из олова, цинка, хрома, алюминия, пластмасс и специальных лаков.

Сталь толщиной 0,08–0,32 мм называют жестью.

Трубный прокат:
Трубы делят на бесшовные и сварные.

Бесшовные трубы используют в наиболее ответственных случаях – в трубопроводах, работающих под давлением, в агрессивных средах.

Бесшовные трубы выпускают диаметром 30–650 мм с толщиной стенки 2–160 мм,

Сварные – диаметром 5–2500 мм с толщиной стенки 0,5–16 мм.

по длине заготовки
Гнутые профили

1. Гладкие - применяются для прокатки полос, листов

и т.п.
Если после одного перехода требуется уменьшение толщины заготовки, то гладкие валки сближают друг с другом.

2. Ступенчатые - позволяют после первого перехода уменьшить толщину заготовки на соседнем рабочем участке с меньшим зазором – увеличивают производительность.

3. Ручьевые - применяются для получения сортового проката.
Ручьём называется вырез на рабочей поверхности валка.

а – гладкие валки;
б – ступенчатые валки;
в – ручьевые валки:
1 – бочка (рабочая часть);
2 – шейка (устанавливается в подшипник);
3 – трефа (через неё шпиндель прокатного стана передаёт крутящий момент на валок)

(б) соответствующих друг другу прокатных валков.

Если линия разъёма валков находится

в пределах очертания калибра, калибр называется открытым (а), а если проходит вне калибра – закрытым (б).

станина; 3 –шпиндель; 4 –муфта; 5 – рабочая клеть;
6

– шестеренная клеть; 7 – муфта; 8 – механический редуктор; 9 – электродвигатель;
10 – механизм для регулировки зазора между валками

Комплект прокатных валков 1 со станиной 2, в которой они закреплены, называется рабочей клетью прокатного стана 5, в ней может находится два и более валков.

Эл. двигатель - (муфта) – редуктор - (муфта) - шестеренная клеть - (шпиндель)- прокатные валки рабочей клети

рабочих клетей станов
1 - рабочие клети; 2 - шестеренные клети;

3 – двигатели; 4 – механические редукторы.

прокатка полупродукта в готовый прокат.

Поэтому, по назначению прокатные станы

разделяют на станы производства полупродукта и станы для выпуска готового проката.


К станам производства полупродукта относятся обжимные и заготовочные станы.

Обжимные станы (блюминги и слябинги) предназначены для прокатки в горячем состоянии слитков (до 60 т – стальные, до 10 т - ЦМС) в крупные заготовки (блюмы и слябы).

Заготовочные станы предназначены для получения полупродукта более мелкого сечения из блюмов, слябов или слитков небольшой массы.

Станы готового проката характеризуются видом выпускаемой продукции: сортовые, листовые, трубопрокатные и станы для специальных видов проката.

прямоугольного получают на машинах непрерывной разливки стали.

Прокатное производство блюмов

и слябов осталось только в Украине и России.

Блюм - заготовки квадратного поперечного сечения, предназначенная для последующего изготовления сортовых профилей,

Сляб – заготовка прямоугольного поперечного сечения, предназначенная для последующего изготовления листового проката.

(толщиной 4–160 мм) – получают из толстолистового в холодном состоянии

(холоднокатаные листы); тонколистовой (толщиной менее 4 мм) – получают в горячем состоянии (горячекатаные листы).

2.2. Получение сортового проката – получение швеллера ведется в горячем состоянии.

2.3. Получение труб
2.3.1. Получение бесшовных труб поперечно-винтовой прокаткой (на слайде 2) в горячем состоянии
2.3.2. Получение сварных труб

листового материала на профилегибочных станах.
а- периодические профили
получают

в горячем и холодном состояниях

2 – нижний валок; 3 – заготовка;
в – детали

машин

прокатка винтов
1 – прокатываемый винт; 2 – валки. Выполняется в горячем состоянии.

металла исходной заготовки через отверстие матрицы, конфигурация которого соответствует профилю

получаемого изделия.



Исходная заготовка – слиток или прокат

Инструмент прессования – пуансон, оправка, матрица.

Оборудование – гидравлические прессы.



Технология прессования

Различают прямое (а) и обратное (б) прессование - выполняется как в холодном, так и в горячем состояниях. Получают профили сплошного сечения и полые профили.

которому приходится преодолевать дополнительно силу контактного трения Т1.

Недостатки: Для

снижения сил трения применяется смазка стенок контейнера и поверхности исходной заготовки (графит).

1 – заготовка;
2 – контейнер;
3 – матрица;
4 – пуансон;
6 – продукция прессования;

Р – усилие прессования;
S - направление выдавливания;
Т1 – контактная сила трения.

процессе прессования Рв ≥ Р);
S - направление выдавливания
1 –

заготовка;
2 – контейнер;
3 – матрица;
4 – пуансон;
5 – выталкиватель;
6 – продукция прессования;

При обратном прессовании – S противоположно направлению движ. пуансона.

Преимущества: меньшие силы трения и, как следствие, экономия энергии.

Недостатки:
а – длина получаемого профиля ограничена длиной трубчатого пуансона;
б – прочность трубчатого пуансона меньше прочности сплошного пуансона.

– прошивка заготовки;
в – завершение прессования:

1 – контейнер;

2 – матрица;
3 –оправка
служит для предварительной пробивки отверстия (прошивка) и формирования внутренней полости получаемого изделия в процессе прессования;

4 – пуансон;
5 – исходная заготовка;
6 – выдра (отход при операции прошивка).


Отверстие получают на том же прессе, совмещая прошивку и прессование
(реже – сверлением или на другом прессе).

- сплошные профили получают прямым и обратным прессованием;
- полые

– прямым прессованием.

производительность

4. Быстрота перехода с одного типоразмера изделия на другой
(достаточно

заменить матрицу или оправку).

Недостатки:

1. Большие силы деформации (интенсивный износ инструмента).

2. Ограниченная длина заготовки.

3. Повышенный отход металла (наличие пресс-остатка).


Пресс-остаток – часть исходной заготовки, остающаяся в контейнере после завершения процесса прессования (отрезается от профиля после окончания прессования)

Образуется вследствие того, что весь металл не может быть полностью выдавлен из контейнера из-за резкого повышения силы сопротивления в конце прессования.

протягивания исходной заготовки через отверстие матрицы, конфигурация которого соответствует получаемому

профилю.

Исходная заготовка – прокатанные или прессованные прутки и трубы.

Инструмент – матрица, через которую протягивается исходная заготовка.

При волочении матрицу называют
волокой или фильерой..

I – заходная зона (заходный конус)

II – деформирующая зона

III – калибрующая зона (формирует окончательный размер изделия)

IV – выходная зона

4 – редуктор.

Барабанные станы служат для волочения проволоки и

труб небольшого диаметра

1 – заготовка; 2 - отверстие волоки; 3 – клещи; 4 – каретка; 5 – тяговый крюк; 6 – цепь;
7 – звездочка; 8 – редуктор; 9 – электродвигатель.

Каретка 4 протягивает исходную заготовку 1 через волоки (фильеры) 2.

Оборудование – барабанный и цепной волочильные станы

через волоку называется переходом.

Если необходима большая деформация, то – несколько

переходов
(несколько уменьшающихся отверстий в волоке).

Для снятия наклепа после каждого перехода металл подвергается отжигу.

Для уменьшения силы трения отверстие в волоке полируется,
также применяются смазки - минеральные масла, олифа, графит, тальк, мыло.

диаметра трубы.

1 – исходная заготовка; 2 – волока (фильера);

3 – готовое изделие (труба).

Волочение на короткой оправке – для труб с качественной внутр. поверхностью, имеющих регламентированную толщину стенки.

Получают трубы малой длины, ограниченные длиной оправки
1 – заготовка; 2 – волока (фильера); 4 – изделие (труба);
3 – короткая оправка.

Волочение на плавающей оправке – для получения труб большой длины.
1 – заготовка; 2 – волока (фильера); 3 – изделие (труба);
4 –плавающая оправка.

прутки диаметром до 150 мм.

Калибровка – операция получения поверхности

высокой точности


Проволока для ламп и других устройств накаливания диаметром 0,002мм.

Трубы различного профиля от капиллярных (диаметром 0,1) мм до больших (диаметром 480мм) с толщиной стенки от 0,01 до 40 мм.
Длина труб – до 300 м.


Преимущества:
высокая точность размеров
(позволяет исключить или снизить объем последующей мех. обработки)

Недостатки:
многопроходность – часто требуется пять и более переходов через волоки с постепенно уменьшающимися отверстиями.