продольная прокатка. Сущность процесса прокатки и его классификация

• Название: Сущность процесса прокатки и его классификация
• Дата: 29.05.2018
• Размер: 124.76 Kb.
• Имя файла: продольная прокатка.docx
• Тип: Документы; #45312

Введение
Производство металла имеет большое значение для развития народного хозяйства и роста благосостояния людей. От успешного развития металлургии в значительной мере зависит обеспечение металлом машиностроения, машиностроительства, транспорта, сельского хозяйства и других областей народного хозяйства. Технологический процесс получения готового проката является завершающей стадией металлургического производства. Через прокатные цеха проходит почти вся сталь, выплавляемая в сталеплавильных цехах, поэтому наряду с увеличением производства проката существует проблема повышения эффективности прокатного производства и качества готового продукта. Особенностью развития прокатного производства является переход к непрерывным процессам прокатки. Это позволяет существенно увеличить производительность прокатных станов и качество их продукции. Обеспечение непрерывной схемы прокатки требует существенного повышения уровня автоматизации технологических процессов и обеспечения оптимальности управления. Управление технологическим процессом, проблема выбора оптимальной технологии связаны с выбором критерия оценки качества. Задачу выбора таких критериев можно определить как задачу определения качества технологического процесса. Актуальность темы реферата состоит в том, что с увеличением производства проката существует проблема повышения эффективности прокатного производства и качества готового продукта. Таким образом, процесс прокатки является.

1. 
   Сущность процесса прокатки и его классификация
   

Прокатка — процесс пластического деформирования тел на прокатном стане между вращающимися приводными валками(часть валков может быть неприводными). Слова "приводными валками" означают, что энергия, необходимая для осуществления деформации, передается через валки, соединённые с двигателем прокатного стана. Деформируемое тело можно протягивать и через неприводные (холостые) валки, но это будет не процесс прокатки, а процесс волочения.
Прокатка относится к числу основных способов обработки металлов давлением. Прокаткой получают изделия (прокат)разнообразной формы и размеров. Как и любой другой способ обработки металлов давлением прокатка служит не только для получения нужной формы изделия, но и для формирования у него определенной структуры и свойств.

Классификация процессов прокатки

Процессы прокатки классифицируют по следующим признакам:

• 
  по температуре проведения процесса прокатку делят на горячую (температура металла при реализации процесса выше температуры рекристаллизации) и холодную (температура металла ниже температуры рекристаллизации). Также имеет место так называемая теплая прокатка - обработка в области промежуточных температур;
  
• 
  по взаимному расположению осей валков и полосы различают продольную (ось прокатываемой полосы перпендикулярная осям валков), поперечную (ось прокатываемой полосы параллельна осям валков) и поперечно-винтовую или "косую" прокатку (оси валков находятся под некоторым углом друг к другу и к оси прокатываемой полосы;
  
• 
  по характеру воздействия валков на полосу и условиям деформации прокатка бывает симметричной и несимметричной. Симметричной прокаткой называют процесс при котором воздействие каждого из валков на прокатываемую полосу является идентичным. Если это условие нарушается процесс следует отнести к несимметричному;
  
• 
  по наличию или отсутствию внешних сил приложенных к концам полосы выделяют свободную и несвободную прокатку. Прокатка называется свободной если на полосу действуют только силы, приложенные со стороны валков. Несвободная прокатка осуществляется с натяжением или подпором концов полосы.
  

2. 
   Продольная прокатка
   

Способ продольной прокатки является наиболее распространенным. При продольной прокатке полоса подводится к валкам, вращающимся в разные стороны, и втягивается в зазор между ними за счет сил трения на контактной поверхности. Полоса обжимается по высоте и принимает форму зазора (калибра) между валками. При этом способе прокатки полоса перемещается только вперед, то есть совершает только поступательное движение. В зависимости от калибровки валков форма поперечного и продольного сечения проката может быть разной. Таким способом получают листы, плиты, ленту, фольгу, сортовой прокат, периодические профили, гнутые профили  и  др.
Продольная прокатка — прокатка, при которой деформация обрабатываемого изделия происходит между валками, вращающимися в противоположных направлениях и расположенными в большинстве случаев параллельно один другому.
Силы трения, возникающие между поверхностью валков и прокатываемым металлом, втягивают металл в межвалковое пространство. При этом металл подвергается пластической деформации:

• 
  высота его сечения уменьшается
  
• 
  длина и ширина увеличиваются
  

Прокатку производят на металлургических заводах и машиностроительных заводах, при этом получают прокат - готовые изделия или заготовки для последующей обработки ковкой, штамповкой прессованием, волочением или резанием. В прокат перерабатывается около 80% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов.

В зависимости от вида проката его делят на: сортовой, листовой, трубный и специальный.

Сортовой прокат общего назначения сортовой прокат специального назначения и листовой прокат имеют одинаковое сечение по всей длине.

Трубы в зависимости от технологии изготовления делят на бесшовные и сварные. К специальным видам проката относят: цельнокатаные колеса, бандажи, валы, шары, зубчатые колеса, сверла и др.



Рис. Виды профилей сортового проката

При прокатке нагретые или холодные заготовки - слитки, блюмы, слябы пропускают между вращающимися валками прокатных станов. Существуют три основных вида прокатки, продольная (для сортовых и фасонных профилей), поперечная и поперечно-винтовая (для тел вращения).

При продольной прокатке (рис.) валки вращаются в разные стороны, деформируя заготовку: толщина её уменьшается, а длина и ширина увеличиваются. Важнейшим технологическим показателем при прокатке является обжатие.



Рис. Схема продольной прокатки

Абсолютное обжатие h=h0-h1; относительное обжатие вычисляют по формуле



Относительное обжатие за один проход зависит от угла захвата и составляет 10 - 60%.

Можно найти, что h = D(1-cos), т.е. абсолютное обжатие увеличивается с увеличением диаметра валков D и угла захвата

Во время деформации заготовка находится под действием двух основных сил: силы трения Т между валком и заготовкой и силы реакции R:

Для увеличения коэффициента трения при прокатке производят насечку валков. Угол захвата в насеченных валках 27 - 340, при прокатке сортового материала - 22 - 240, при горячей прокатке листов - 15 - 220, при холодной - 3 - 80.

Для горячей прокатки сталь нагревают до температуры выше линии GSK (диаграмма Fe-C); медь, алюминий и их сплавы также прокатывают в горячем состоянии. Из горячекатаной заготовки (лист толщиной 1,25 мм) холодной прокаткой получают тонкие изделия до 0,1 мм и меньше.



Рис. Калибровка валков для прокатки тавровой балки

Валки для прокатки отливают из закаленного чугуна или выковывают из углеродистой и легированной стали. Их делают гладкими или калиброванными, с канавками (ручьями) по окружности. Первые применяют при прокатке листов, вторые - для сортового и фасонного проката. Профиль, составляемый смежными ручьями двух валков, называют калибром.

Прокатные станы различают по назначению, количеству валков и схеме их расположения.

По назначению прокатные станы делятся на обжимные, заготовительные, сортовые, листовые и специальные. В начале слиток или прессованную заготовку обрабатывают на обжимном стане, затем на заготовительном и, наконец, на сортовом, листовом или специальном.

По количеству валков и их расположению станы делятся на двух-, трех-, четырех-, многовалковые и универсальные.

Универсальные станы имеют горизонтальные и вертикальные валки и обеспечивают обжатие с четырех сторон.

Существуют также следующие виды станов.

Блюминг является двухвалковым реверсивным станом. На блюминге стальные слитки весом 5 - 15 т прокатываются на блумы (квадратные заготовки) сечением от 150х150 мм до 450х450 мм.

На слябинге слитки весом 7 - 25 т прокатываются на слябы (листовые заготовки) толщиной от 125 до 225 мм и длиной до 5000 мм. Средняя годовая производительность блюминга или слябинга около 1.5 млн. т.

Сортовые станы предназначены для прокатки сортовых и фасонных профилей. В соответствии с размерами проката сортовые станы делят крупносортовые, среднесортовые и мелкосортовые. У сортовых станов в отличие от блюминга не одна, а несколько рабочих клетей с валками.

В цехах холодной прокатки рулоны горячекатаной листовой стали сначала разматывают для травления (обычно серной кислотой), чтобы снять окалину. После холодной прокатки листы отжигают для устранения наклепа, затем дрессируют и разрезают. Дрессировкой на

Специальные методы прокатки Рис. 6 Специальные методы прокатки Прокатка - процесс обжатия заготовки между вращающимися валками с целью придания ей требуемой формы и размеров. Различают три способа прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую (косую). Основным способом, при помощи которого производится до 90% всего проката в стране, является продольная прокатка (рис. 7), в процессе которой металл подвергается обжатию между вращающимися в разные стороны параллельными валками. При этом уменьшается высота сечения, увеличивается длина и в некоторой степени ширина прокатываемой полосы. Продольная прокатка Рис. 7 Продольная прокатка Валки могут быть цилиндрическими гладкими, тогда прокат получается в виде полос и листов, либо с канавками (ручьями) различной формы, тогда получается профильный прокат - квадрат, круг, шестигранник, рельс и другие. Сам процесс прокатки осуществляется следующим образом. Полоса высотой Н (рис.6) силами трения, возникающими между ее поверхностью и поверхностями вращающихся валков, втягивается в щель между валками, высота которой меньше начальной высоты полосы, и обжимается до размера h. Разность между начальным Н и конечным h размерами полосы называется абсолютным обжатием. Процесс прокатки возможен только в том случае, если угол , называемый углом захвата, не превышает некоторой величины, определяемой коэффициентом трения между металлом и валками, диаметром валков и толщиной прокатываемой полосы. Контакт металла с валками происходит по дуге аb, называемой дугой захвата. Металл деформируется в зоне, ограниченной плоскостями входа ad и выхода bс и дугами захвата. Этот объем металла называется очагом или зоной деформации. Одновременно с уменьшением сечения полосы при прокатке и увеличением ее длины наблюдается некоторое увеличение ее поперечных размеров, называемое уширением. Величина уширения зависит от величины обжатия, диаметра валков, коэффициента трения и других параметров. Прокатка характеризуется непрерывностью воздействия инструмента на металл и, как следствие этого, отличается весьма высокой производительностью. Во многих случаях она позволяет получать заготовки, приближающиеся по форме и размерам к готовым изделиям, а для таких отраслей народного хозяйства, как строительство и транспорт, прокаткой получаются готовые элементы сооружений. Современное прокатное производство не только дает продукцию в виде заготовок большой длины того или иного профиля, но и позволяет получать штучные заготовки с минимальными припусками на механическую обработку. Наиболее обширной является группа сортового проката (круглая, квадратная, шестигранная, полосовая, угловая сталь, швеллеры, двутавры, рельсы и другие).

Станы для производства сварных труб - трубосварочные станы представляют систему машин для формовки заготовки в трубу и последующей сварки (электродуговой или электроконтактной)[4].

Заключение
Прокатка — один из самых распространённых видов обработки металлов давлением. Заключается в обжатии металла между двумя, реже тремя, вращающимися в разные стороны валками. Силами трения заготовка затягивается в зазор между валками и обжимается по высоте. Тангенс угла захвата равен коэффициенту трения. После прокатки отношение площади сечения заготовки к площади сечения готового профиля равно отношению длины готового профиля к длине исходной заготовки ( то есть объем при прокатке не изменяется) без учёта потерь по переделу и называется коэффициентом вытяжки.

Прокаткой получают прокат различного назначения.

Если температура прокатки выше температуры рекристаллизации, то прокатку называют горячей. Если температура прокатки ниже температуры рекристаллизации, то прокатку, в зависимости от температуры, называют тёплой, либо холодной.

Список использованной литературы
1. Геллер Ю.А. Рахштадт А.Г. Материаловедение. Методы аʜализа, лабораторные работы и задачи. М.: Металлургия, 1984г.

2. Бернштейн М.Л.. Металловедение и термическая обработка ϲҭали.М.: Металлургия, 1983

3.Богодухова С.И., Бондаренко В.А. Технологические процессы машиностроительного производства. Оренбург, ОГУ, 1996

4.Жадаʜ В.Т., Полухин П.И. Материаловедение и технология материалов. М.: Металлургия, 1994

5. Лахтин Ю.М, В.П. Леонтьева. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990