Инструмент и оборудование прокатного производства. Оборудование прокатных станов

Инструментом прокатки являются валки , которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими (рис. 4, а) - для прокатки листов, лент и т. п., ступенчатыми - для прокатки полосовой стали, ручьевыми (рис. 4, б) - для получения сортового проката.

Рис. 4. Инструмент и оборудование прокатки: а - гладкий валок; б - ручьевой валок; в - открытый и закрытый калибры; г - схема прокатного стана

Ручьем называют вырез на боковой поверхности валка, а совокупность двух ручьев пары валков образует калибр . Калибры различают открытые и закрытые (рис. 4, в). У открытых калибров линия разъема валков находится в пределах калибра, а у закрытых - вне его пределов. На каждой паре ручьевых валков обычно размещают несколько калибров. Разработку системы последовательных калибров, необходимых для получения того или иного профиля, называют калибровкой . Чем больше разница в размерах поперечных сечений исходной заготовки и конечного изделия и чем сложнее профиль последнего, тем большее количество калибров требуется для его получения. Так, для получения рельсов используют систему из 9 калибров, балок - из 9-13, для получения проволоки - из 15-19.

Валки состоят из бочки 1 (рабочая часть валка), шеек 2 (цапф) и трефы 3. Шейки валков вращаются в подшипниках, устанавливаемых в стойках станины. В станине имеются механизмы для изменения расстояния между валками и взаимного расположения их осей.

Комплект валков вместе со станиной называется рабочей клетью 4 (рис. 4, г). Валки получают вращение от двигателя 8 через понижающий редуктор 7, передающий вращательное движение через шестеренную клеть 6 и шпиндели 5. Совокупность привода, шестеренной клети, одной или нескольких рабочих клетей образует прокатный стан .

Методом поперечной прокатки получают, например, зубчатые колеса и звездочки цепных передач на специальных станках с зубчатыми валками.

Поперечно-винтовая (косая) прокатка широко применяется при производстве бесшовных труб из сплошной заготовки (рис. 5, б). Валки 1 вращаются в одном направлении, а оси их расположены под некоторым углом, поэтому заготовка 2 при обработке не только вращается (vy), но также и перемещается вдоль своей оси(vx). Для получения правильной формы и гладкой поверхности отверстия трубы (гильзы) в зоне образования отверстия устанавливается оправка 3. Полученные на прошивном стане гильзы раскатываются на трубопрокатных станах. Метод поперечно-винтовой прокатки применяют также для производства шаров, осей и других изделий с использованием специально калиброванных валков. Сталь для горячей прокатки нагревают до температуры выше линии 68К (см. рис. 5); 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), ленты для пружин, листы, фольгу и прочее.

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

По назначению прокатные станы делятся на обжимные (блюминги и слябинги), заготовочные, сортовые, листовые и специальные. Вначале слиток прокатывают на обжимном стане, затем на заготовочном и, наконец, на сортовом, листовом или специальном.

По числу и расположению валков в рабочих клетях станы классифицируют на дуо-станы, трио-станы, кварто-станы, многовалковые и универсальные.

Рис. 5.

Стан дуо имеет два валка (рис. 5, а), которые имеют либо постоянное направление вращения (нереверсивные станы) , либо направление вращения, которое можно менять и таким образом пропускать обрабатываемый металл в обе стороны (реверсивные станы) .

Стан кварто (рис. 5, б) имеет два рабочих и два опорных валка, расположенных один над другим. Приводными являются рабочие валки. Многовалковые станы : 12-валковые (рис. 5, в) и 20-валковые имеют также только 2 рабочих валка, а все остальные - опорные. Рабочие валки приводятся через промежуточные опорные валки. Использование опорных валков позволяет применять рабочие валки малого диаметра, благодаря чему увеличивается вытяжка и снижается давление металла на валки.

Универсальные станы имеют не только горизонтальные, но еще и вертикальные валки (рис. 5, г).

По расположению рабочих клетей различают станы одноклетьевые и многоклетьевые с линейным или последовательным расположением клетей. У линейных станов клети расположены в одну или несколько линий (рис. 6, а); в каждой линии валки связаны между собой и вращаются с одной скоростью. Последовательное расположение клетей в непрерывных станах (рис. 6, б) позволяет значительно повысить производительность прокатки.

Рис. 6.

Привод рабочих клетей непрерывных станов может быть групповым - от одного двигателя, или индивидуальным - каждая клеть имеет свой двигатель. В обоих случаях скорость прокатки в каждой последующей клети выше скорости в предыдущей. В непрерывных станах металл движется прямолинейно и деформируется одновременно в нескольких клетях.

По назначению прокатные станы разделяют на станы производства полупродукта и станы для выпуска готового проката . К первой группе относятся обжимные и заготовочные станы. Станы готового проката характеризуются видом выпускаемой продукции: рельсобалочные, сортовые, листовые, трубопрокатные, проволочные и станы для специальных видов проката.

Обжимные станы (блюминги и слябинги) предназначены для прокатки слитков (до 60 т) в крупные заготовки (блюмы и слябы). Блюм - заготовка квадратного сечения с размерами от 450 до 150 мм, после блюминга ее прокатывают на сортовых станах. Сляб имеет прямоугольное сечение толщиной 65-300 мм и шириной 600-1600 мм и представляет собой заготовку для листа. Заготовочные станы предназначены для получения полупродукта более мелкого сечения из блюмов, слябов или слитков небольшой массы.

Прокаткой называют процесс пластического формоизменения материала, последовательно увлекаемого в очаг деформации силами трения, действующими на контактной поверхности «деформируемая заготовка - движущийся инструмент».

При прокатке одновременно подвергается пластической деформации не весь объем материала, а лишь его часть, находящаяся в очаге деформации. Это позволяет обрабатывать большие массы материала при оптимальных энергозатратах и размерах оборудования, производить обработку с огромными скоростями, обеспечивать высокую точность получаемых изделий при минимальном износе инструмента.

Прокатка является одним из наиболее прогрессивных способов получения готовых металлоизделий и занимает ведущее положение среди существующих способов обработки металлов давлением.

Различают три основных способа прокатки, отличающиеся направлением обработки или характером выполнения деформации: продольная, поперечная и поперечно-продольная (винтовая). Каждый из этих способов можно производить при нагреве обрабатываемых заготовок (горячая) и без нагрева (холодная прокатка).

Продольная прокатка основана на деформации металла валками, расположенными параллельно в одной плоскости и вращающимися в разные стороны; ось прокатки металла перпендикулярна большим осям валков (рис. 3.1а).

Поперечная прокатка - это деформация металла двумя валками, вращающимися в одну сторону; ось прокатки параллельна большим осям валков (рис. 3.1б).

Рис. 3.1

Косая прокатка представляет собой деформацию металла двумя валками, расположенными под определенным углом друг к другу и вращающимися в одну сторону. При этом металл задается в валки вдоль их больших осей (рис. 3.2). Такое расположение валков придает металлу вращательное и поступательное движение.

Рис. 3.2

Последние два способа прокатки предназначены для изготовления изделий в виде тел вращения (трубы, шары и т. д.).

Технологический процесс прокатки предварительно зачищенной и нагретой стали включает в себя следующие операции:

1) резка проката на мерные длины;

2) охлаждение;

3) термообработка;

4) правка;

5) отделка;

6) контроль качества.

К технологическим параметрам прокатки относят: температуру деформируемой заготовки, частное (за один проход между валками) и общее обжатие заготовки, скорость прокатки (скорость выхода заготовки из валков может достигать до 100 м/с), диаметр валков и коэффициент контактного трения между инструментом и деформируемой заготовкой. Для характеристики деформации при прокатке используют абсолютные и относительные показатели:

Абсолютное обжатие;

Относительное обжатие;

Коэффициент вытяжки, где:

h0 - высота заготовки до деформации;

h1 - высота заготовки после деформации;

L0 - длина заготовки до деформации;

L1 - длина заготовки после деформации.

Абсолютное и относительное обжатие заготовки за один проход ограничено условием захвата металла прокатными валками, а также их прочностью. Поэтому в зависимости от условий прокатки относительное обжатие за проход обычно не превышает 0,35 - 0,45. Кроме того, определенные ограничения накладывают физико-механические свойства деформируемого материала, особенно при холодной прокатке.

Основным деформирующим инструментом для прокатки металлоизделий обычно являются прокатные валки, в редких случаях используется и плоский клиновой инструмент. При изготовлении труб используют оправки (короткие, длинные, плавающие), назначение которых - оформлять внутреннюю поверхность полых изделий.

Валок состоит из рабочей части, или бочки, двух опор, или шеек, и хвостовика для передачи крутящего момента вращающемуся валку. Валки бывают цельные и составные, ручьевые и безручьевые (с гладкой цилиндрической или конической поверхностью, например, для прокатки листов или сортового профиля). Прокатные валки являются деформирующим инструментом, воспринимающим высокие удельные и суммарные давления и работающим в тяжелых условиях (температура, трение скольжения). Валки изготавливают из чугуна, стали и твердых сплавов. Обычно рабочая поверхность валков должна иметь высокую твердость, особенно при холодной прокатке, которая характеризуется большими удельными нагрузками. Диаметр рабочей поверхности валка в зависимости от назначения прокатного оборудования может лежать в широких пределах - от 1 мм до 1800 мм.

Малые диаметры применяют при холодной прокатке высокопрочных сплавов. В этом случае для обеспечения их нормальной эксплуатации применяют так называемые опорные валки, которые устанавливаются в специальных многовалковых клетях.

Прокатку осуществляют на специальном оборудовании, которое принято называть прокатным станом. Он включает комплекс технологических машин и устройств. Основное оборудование прокатного стана предназначено для выполнения главной операции в технологическом процессе - прокатки, т.е. для осуществления вращения валков и непосредственной пластической деформации заготовки для придания ей необходимой формы, размеров и свойств. Это оборудование принято называть главной линией прокатного стана. Различают станы: одновалковые, двухвалковые, многовалковые, линейные, непрерывные, полунепрерывные, заготовочные, листовые, сортовые, балочные, специальные и т.д.

Помимо пластической деформации, на прокатном стане выполняют другие разнообразные операции, включающие в себя как рассмотренную выше подготовку к прокатке, так и транспортировку, отделку и контроль качества готовой продукции.

Транспортные устройства перемещают заготовки вдоль и поперек стана, поднимают и опускают, поворачивают вокруг горизонтальной и вертикальной оси. К ним относят: рольганги, манипуляторы, кантователи и поворотные механизмы, подъемно-качающие столы, опрокидыватели, слитковозы и т.д. Оборудование для отделки и контроля проката включает: устройства для резки металла, машины для правки проката, устройства для термообработки проката, агрегаты для металлических и полимерных покрытий, устройства и приборы для контроля качества проката, машины для увязки и пакетирования проката.

ПРОДУКЦИЯ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Форму поперечного сечения прокатанной полосы называют профилем. Совокупность форм и размеров профилей, получаемых прокаткой, называют сортаментом . В ДСТУ на сортамент проката приведены площадь поперечного сечения, размеры, масса 1 м длины профиля и допустимые отклонения от номинальных размеров. Сортамент прокатываемых профилей разделяется на четыре основные группы: сортовой прокат, листовой, трубы и специальные виды проката .

Сортовой прокат делят на профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник) и фасонные (швеллер, рельс, угловой и тавровый профили и круглую и квадратную сталь прокатывают соответственно диаметром или стороной квадрата 5-250 мм; шестигранную - диаметром вписанного круга 6-100 мм; полосовую - шириной -200 мм и толщиной 4-60 мм. Цветные металлы и их сплавы прокатывают преимущественно на простые профили - круглый, квадратный, прямоугольный. Листовую сталь делят по назначению на автотракторную, трансформаторную, кровельную жесть и т. д. По виду покрытия листовая сталь делится на покрытую цинком, алюминием, пластмассовым покрытием и др.. Кроме того, листовую сталь разделяют на толстолистовую толщиной 4-160 мм) и тонколистовую (толщиной менее 4 мм), толщиной менее 0,2 мм называют фольгой. Трубы разделяют на бесшовные и сварные. Бесшовные трубы прокатывают диаметром 30-650 мм с толщиной стенки 2-160 мм из углеродистых и легированных сталей, а сварные - диаметром до 2500 мм с толщиной стенки 0,5-16 мм из углеродистых и низколегированных сталей. К специальным видам проката относят колеса, шары, периодические профили с периодически изменяющейся формой и площадью поперечного сечения вдоль оси заготовки.

Инструментом для прокатки являются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими, применяемыми для прокатки листов, лент и т.п., ступенчатыми, для прокатки полосовой стали, и ручьевыми, для получения сортового проката. Ручьем называют вырез на боковой поверхности валка, а совокупность двух ручьев образует калибр. Каждая пара ручьевых валков обычно образует несколько калибров. Комплект прокатных валков со станиной называют рабочей клетью; последняя вместе со шпинделем для привода валков, редуктором, муфтами и электродвигателем образуют рабочуюлинию стана.Рабочие клети по числу и расположению валков могут быть двухвалковые четырехвалковые, у которых 2 валка рабочих и два опорных; многовалковые, у которых также два валка рабочих, а остальные - опорные. Прокатные станы могут быть одноклетьевыми (с одной рабочей клетью) и многоклетьевыми.Наиболее совершенные многоклетьевые станы - непрерывные, у которых рабочие клети располагают последовательно одну за другой. Прокатываемая полоса через каждую клеть проходит только один раз, т.е. число рабочих клетей этих станов равно требуемому числу проходов полосы. Максимальная скорость прокатки на непрерывных станах составляет 50-60 м/с.По назначению прокатные станы подразделяют на станы для производства полупродукта и станы для выпуска готового проката. К первой группе относят обжимные станы для прокатки слитков в полупродукт крупного сечения (блюминги, дающие заготовку для сортового проката, и слябинги, дающие заготовку для листового проката) и заготовочные для получения полупродукта более мелкого сечения.К станам для производства готового проката относят сортовые, листовые, трубные и специальные. Размер блюмингов, слябингов, заготовочных и сортовых станов характеризуется диаметром бочки валков (например: блюминг 1500; сортовой стан 350); размер листовых станов - длиной бочки (например: стан 3600), а размер трубопрокатных станов - наружным диаметром прокатываемых труб.

1.5. Прокатка
Прокатка - способ обработки металлов давлением, заключающийся в обжатии заготовки между вращающимися валками.

Прокатное производство имеет огромное значение в народном хозяйстве, так как около 90% всей выплавляемой стали и большая часть цветных металлов подвергаются прокатке.

Ввиду непрерывности процесса прокатка является самым производительным способом обработки металлов давлением.

В зависимости от расположения валков и заготовки различают три основных вида прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую.
При продольной прокатке (рис.5,а) заготовка деформируется между двумя валками и перемещается перпендикулярно осям валков. Это наиболее распространенный способ прокатки.

При поперечной прокатке (рис.5,б) валки, вращающиеся в одном направлении, придают вращение заготовке, которая, перемещаясь вдоль оси валков, деформируется.

При поперечно-винтовой прокатке (рис. 5,в) оси валков расположены под углом друг к другу и сообщают при деформации заготовке вращательное и поступательное движения.
Инструмент и оборудование для прокатки

Инструментом прокатки являются валки. В зависимости от прокатываемою профиля они могут быть гладкими (рис.6,а) и калиброванными (ручьевыми) (рис.6,б).
Валок состоит из средней рабочей части - бочки 1, осуществляющей прокатку, шеек 2 , которые устанавливаются в подшипники и треф 3 , через которые осуществляется вращение валка.

Гладкие валки применяются для прокатки листовой стали и обжиге слитков на квадратную заготовку (блюм) или прямоугольную (сляб).

Калиброванные валки имеют на рабочей поверхности бочки вырезы. Профиль, образованный поверхностью выреза и образующей валка, называется ручьем, а фигура, образованная совокупностью двух ручьев пары валков, - калибром. Комплект валков, установленных в специальной станине, называется клетью.

Совокупность привода вращения валков, одной или нескольких рабочих клетей, подающих рольгангов образует прокатный стан.

Прокатные станы по назначению подразделяют на станы, производящие полупродукт, и станы для выпуска готового проката.

К первым относятся обжимные станы (блюминги и слябинги) для прокатки слитков в заготовки крупного сечения, которые в дальнейшем идут на прокатку сортового и листового проката.

Ко вторым относятся станы для прокатки листов, фасонных профилей, рельсов, труб и т.п.

Продукция прокатного производства

Продукция прокатного производства применяется в металлических конструкциях (мостах, зданиях, железобетонных конструкциях, железнодорожных путях, станинах машин и т.п.) в качестве заготовок для изготовления деталей резанием в механических цехах и заготовок для последующих ковки и штамповки.

Форма поперечного сечения прокатанного изделия называется профилем. Совокупность профилей различных размеров называется сортаментом. Сортамент прокатываемых изделий разделяют на четыре основные группы: сортовой, листовой, трубы и специальные виды проката.

Сортовой прокат, получаемый продольной прокаткой, подразделяют на прокат простой геометрической формы - квадрат, круг, шестигранник, полосу (рис.7,а); фасонный прокат общего назначения - двутавр, швеллер, уголок, тавр, рельс (рис.7.б) и прокат специального назначения (рис.7,в).

Листовой прокат в зависимости от назначения подразделяют на электротехнический, судостроительный, котельный, автомобильный, жесть для консервной промышленности. Кроме того, листовую сталь разделяют на толстолистовую (толщиной 4...160 мы) и тонколистовую (толщиной 4...0,2 мм). В зависимости от технологии производства тонколистовой металл может быть горячекатаным и холоднокатаным.

Трубы стальные разделяют на бесшовные диаметром 30...650 мм и сварные диаметром 10...1420 мм.

К специальным видам проката относятся колеса железнодорожных вагонов, зубчатые колеса, шары шарикоподшипников, периодические профили, которые представляют собой заготовку, форма и поперечное сечение которой периодически изменяются вдоль оси.

Особой разновидностью специальных видов проката являются холодногнутые профили (рис.8), изготавливаемые на гибочных роликовых станах из полосы. Применение таких профилей за счет повышения жесткости конструкций в строительстве и машиностроении взамен горячекатаных позволяет экономить до 40% металла.
1.6. Волочение
Волочение заключается в протягивании заготовки через сужающееся отверстие матрицы. При этом площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и приобретает форму поперечного сечения отверстия матрицы.

Схемы процесса волочения сплошного круглого или фасонного профиля даны на рис.9,а, а круглой трубы на оправке - на рис.9,б.

Волочильный инструмент - волоку (матрицу) изготавливают из закаленной стали, твердых сплавов, а для особо тонких изделий делают алмазные вставки. Усилия волочения в значительной мере влияют на силы трения на поверхности металл заготовки - матрица, которые стремятся снизить применением смазок (минеральные масла, тальк, графит, мыло).

Процесс волочения проводят обычно в несколько заходов. В большинстве случаев волочение проводят без нагрева, т.е. в холодном состоянии. В процессе волочения металл упрочняется. Поэтому перед каждым последующим проходом проводят отжиг (нагрев с медленным охлаждением) для снятия наклепа.

Методом волочения из стали и цветных металлов получают проволоку, которая находит широкое применение в технике (тросы, пружины, электропровода, электроды для сварки и т.п.), прутки и профили сложного сечения, трубы диаметром от 0,3 до 220 мм с толщиной стенки от 0,05 до 6 мм.

1.7. Прессование

Прессование заключается в выдавливании металла из замкнутой полости через отверстие, соответствующее сечению прессуемого профиля.

Принципиальная схема прессования приведена на рис.10. В процессе прессования прессуемый металл I выдавливается через матрицу 2 из контейнера 3 при движении пуансона 4.

Прессование может осуществляться прямым методом, при котором готовое изделие движется в том же направлении, что и пуансон (рис.10,а) и обратным, при котором готовое изделие движется навстречу пуансону (рис.10,б). Метод прямого прессования на практике применяется значительно чаще.
Исходной заготовкой при прессовании служит слиток или прокат.

Прессованием изготовляют изделия разнообразного сортамента из конструкционных, нержавеющих и других сталей и из цветных металлов. Таким методом получают прутки разнообразного сечения диаметром от 3 до 250 мм, трубы диаметром 20...400 мм с толщиной стенки 1,5...12 мм, полые профили сложного сечения и т.п.

При прессовании металл деформируется в условиях всестороннего сжатия, в результате чего показывает максимальную пластичность. Поэтому прессованием можно обрабатывать такие металлы, которые ввиду их низкой пластичности невозможно или затруднительно подвергать другим видам обработки давлением.

К недостаткам прессования надо отнести большие отходы металла, так как весь металл не может быть выдавлен из контейнера и в нем остается пресс-остаток (до 40% от массы исходной заготовки). В связи с большими усилиями прессования и высокой температурой инструмент для прессования быстро изнашивается. Для уменьшения износа его изготавливают из дорогих высоколегированных жаропрочных сталей, применяют специальные смазки (например, жидкое стекло).

Основным оборудованием для прессования являются вертикальные или горизонтальные гидравлические прессы.

7.1. Типы прокатных станов

Комплекс машин и механизмов для получения изделий методом прокатки и их обработки в потоке называется прокатным станом.

Из этого определения следует, что помимо основной операции – пластического формообразования раската, на стане выполняют и ряд других.

В теории организации производства отдельные операции, необходимые для осуществления технологического процесса, подразделяют на основные сопутствующие и вспомогательные. В соответствии с этим различают основное, сопутствующее и вспомогательное оборудование.

Применительно к прокатке к основным относятся операции по осуществлению пластической деформации металла, т.е. собственно прокатку, и соответственно к основному оборудованию относят прокатную клеть, электропривод и передаточные устройства.

К сопутствующим относят операции, в процессе которых может изменяться физическое состояние и/или размеры раската, но без изменения формы и площади поперечного сечения. Это нагрев, охлаждение, порезка на мерные длины, правка, зачистка проката и пр. И соответственно оборудование: нагревательные устройства, холодильники, правильные машины, средства порезки, отделки и пр.

К вспомогательным относятся операции, при которых не изменяется ни форма, ни размеры, ни физическое состояние прокатываемого металла. Это операции и соответствующее оборудование для продольного и поперечного перемещения раскатов, (рольганги, шлепперы, грузоподъемные механизмы), их кантовки и клеймения, смотки в бунты и рулоны, обвязки проката, перевалки валков и пр. В обиходе, однако, сопутствующие и вспомогательные операции и оборудование обычно именуют вспомогательными.

Линия, на которой расположено основное оборудование, называется главной (рабочей) линией прокатного стана (рис.7.1). Основными ее элементами являются: рабочая клеть с валками (1), шпиндели с муфтами (2), шестеренная клеть (3), коренная муфта (4), редуктор (6), главная (моторная) муфта (7) и двигатель (5).

Валки (рис.7.2) состоят из бочки (1) диаметром d и длиной l, двух опорных шеек (2) и хвостовиков (3). Размеры и количество валков в клети определяют тип клети и прокатного стана. Сортовые станы характеризуются номинальным диаметром бочки валка (например, стан 280), а листовые - ее длиной (например, стан 3600). Если сортовой стан состоит из нескольких клетей с разными диаметрами валков, тип стана обычно определяют по валкам чистовой клети.

Прокатные станы классифицируют по следующим признакам: по режиму работы, по назначению, по количеству и расположению валков в клети, по количеству и расположению клетей.

По режиму работы прокатные станы делятся на нереверсивные (частота и направление вращения валков постоянные) и реверсивные (прокатку осуществляют в прямом и обратном направлении за счет изменения направления вращения валков). Ко вторым относят блюминги, слябинги, заготовочные и толстолистовые станы.

По назначению станы подразделяются на станы для производства полупродукта и станы для производства готового проката. К первым относят блюминги, слябинги, заготовочные станы. Ко вторым относят:

Рельсобалочные станы (диаметр валков 750-900 мм);

Крупносортные станы (500-700 мм);

Среднесортные станы (350-500 мм);

Мелкосортные станы (250-330 мм);

Проволочные станы (150-280 мм);

Штрипсовые станы (300-400 мм);

Толстолистовые станы (длина бочки валков до 5500 мм);

Широкополосные станы горячей прокатки (до 2500 мм);

Широкополосные станы холодной прокатки (до 2800 мм);

Универсальные полосовые станы (до 2000 мм);

Трубные станы разных типов;

Прочие станы (колесо-бандажные, осепрокатные, шаропрокатные и др.)

По количеству и расположению валков в клети различают:

Двухвалковые (дуо) клети (см. рис.1.1). Широко используют в реверсивном и нереверсивном режимах.

Трехвалковые (трио) клети, сортовые (7.3 а) и листовые (рис. 7.3 б). Используют для прокатки заготовок, сорта и листов.

Двойные двухвалковые клети (двойное дуо). Редко используют, в основном для прокатки мелкого сорта из легированных сталей (рис.7.4).

Четырехвалковые клети (кварто). Используют в основном в листовом производстве (рис.7.5). Рабочие валки (2) меньшего диаметра, опорные (1) – большего для повышения жесткости системы.

Шестивалковые клети (рис. 7.6) используются редко. Вариант расположения валков – в одной вертикальной осевой плоскости. Приводные валки рабочие.

Многовалковые клети – 12 –ти и 20-ти валковые. Используют для прокатки тончайших полос (до 2 мкм) в рулонах (рис. 7.7.- 7.8). Диаметр рабочих валков до 50 мм. Приводными являются опорные валки.

Универсальные клети – для прокатки листов кроме горизонтальных оснащают двумя вертикальными приводными валками; для прокатки широкополочных балок холостые вертикальные валки располагают в одной вертикальной плоскости с горизонтальными (рис.7.9).

По количеству и расположению клетей прокатные станы подразделяются на одно- и многоклетьевые. Одноклетьевые – блюминги, слябинги, листопрокатные, обжимо-заготовочные и пр. станы (рис.7.10).

Многоклетьевые станы – линейного типа, непрерывные, полунепрерывные и с последовательным расположением клетей.

Станы линейного типа (рис.7.11) используют для прокатки заготовок, мелко-, средне- и крупносортных профилей. Недостатком таких станов являются большие затраты ручного труда, низкие скорости прокатки и производительность. Частично этих недостатков можно избежать размещением клетей в несколько линий (рис.7.12.).

Более совершенными являются непрерывные станы с клетями, расположенными друг за другом (рис.7.13). Такие станы работают по принципу: «в каждой клети – один проход». Раскат одновременно может находиться в нескольких клетях. Поэтому необходимо соблюдать правило так называемых секундных объемов, т.е. через каждую клеть в единицу времени должно проходить одинаковое количество металла: , где V и F – скорости и площади поперечного сечения раската по клетям, соответственно. При нарушении этого условия между клетями могут возникнуть растяжение раската или петля. Поэтому в непрерывном режиме катают преимущественно простые профили.

Принцип непрерывной прокатки используют на непрерывно-заготовочных станах, средне- и мелкосортных, проволочных, штрипсовых станах, широкополосных станах горячей и холодной прокатки листов и пр.

Для прокатки более сложных профилей применяют полунепрерывные станы и станы с последовательным расположением клетей. Полунепрерывные станы используют для прокатки мелкого сорта. Они сочетают непрерывную черновую и линейную чистовую группы клетей (рис.7.14).

У станов с последовательным расположением клетей (рис.7.15) черновая группа может быть непрерывной, а последующие клети расположены друг за другом на расстоянии, превышающим длину раската. Для сокращения общей длины стана клети располагают в нескольких параллельных линиях. В этих клетях отпадает необходимость соблюдать правило секундных объемов. Такие станы используют в основном для прокатки среднего и крупного сорта.

Разновидностью таких станов является стан с шахматным расположением клетей (рис.7.16)

7.2 Основное и вспомогательное оборудование прокатных станов.

Рабочая клеть состоит из двух станин, валков с подшипниками, механизмов для установки и фиксирования положения валков в вертикальной и горизонтальной плоскостях, валковой арматуры, устройств для смазки и охлаждения валков.

Станины открытого или закрытого типов (рис.7.17) отливают из стали марки 30…35Л двутаврового или прямоугольного сечения.

Станины закрытого типа в виде цельной рамы, выдерживают большие усилия прокатки, но менее удобны в эксплуатации: затруднена перевалка валков, диаметр их ограничен шириной окна.

Прокатные валки – основной деформирующий инструмент - работают в жестких условиях: резкие теплосмены, большие давления, абразивное трение и пр. Поэтому они должны быть не только высокопрочными, но и термо- и износостойкими.

По материалу валки подразделяются на стальные (литые, кованые) и чугунные. Стальные валки обладают достаточно высокой прочностью и пластичностью, поэтому их используют в клетях, испытывающих большие усилия прокатки. Чугунные валки менее прочные, но более износостойкие, чем стальные. Поэтому чаще их используют в предчистовых и чистовых клетях.

Материалом валков служат углеродистые, низколегированные и легированные стали (Ст. 50…55, 50…60ХН, 9ХФ и др.), легированные и нелегированные чугуны (СШХН-60, ЛПХН-60 и др.). Буквы С, Л обозначают сортовые и листовые валки; Ш, П – чугун с шаровидным или пластинчатым графитом; Х, Н – легированные хромом и никелем, соответственно; 60 – твердость, единиц по Шору.

При завалке в клеть и в процессе эксплуатации положение валков необходимо регулировать. Для этого служат механизмы установки валков.

К ним относятся нажимное устройство, уравновешивающее устройство и устройство для регулирования положения валков в осевом направлении.

Нажимное устройство служит для регулирования положения валков в вертикальной плоскости. Оно состоит из гайки (фосфористая бронза), укрепленной в верхней поперечине станины, и нажимного винта (кованая сталь 40…45 ХН).

Привод нажимного винта – ручной на станах с небольшим перемещением верхнего валка (50-100 мм), электромеханический – на станах с частыми и большими