§ 11. Производство рельсов и балок

В рельсо-балочных цехах производят железнодорож­ные рельсы массой до 75 кг на метр длины, двутавровые балки высотой до 400 мм, швеллеры, угловой профиль до 230×230 мм, шпунтовой профиль и круглый прокат диаметром 120—350 мм. Заготовкой для рельсо-балочно – го стана является блюм. Масса блюма составляет 2— 4 т. Нагрев блюмов осуществляют в методических печах.

Блюмы для прокатки рельсов нагревают до 1180— 1200 0C. Через торцовое окно методической печи они вы­даются на подводящий рольганг обжимной клети. В об­жимной клети за пять проходов получают заготовку, имеющую грубую форму рельса. В следующей прокатной трехвалковой клети за 3—4 прохода производят даль­нейшее уменьшение площади поперечного сечения и приближение его к форме рельса. Четыре рабочие клети рельсо-балочного стана расположены в линию (линей­ная схема). Последняя рабочая клеть двухвалковая, в ней за один проход придают прокату окончательную форму. Из одного блюма получают два рельса длиной 25 м. В зависимости от массы метра длины рельсы про­катывают за 12—14 проходов.

На отводящем рольганге рельсы разрезаются диско­выми пилами на куски 25 м.

На поверхности ручья чистового калибра выполняют углубления (буквы и цифры), которые образуют клеймо: марка завода-изготовителя (буквенная), марка стали, год и месяц изготовления, тип рельса (Р43, Р50,… Р75), обозначение вида термической обработки (И — изотер­мическая выдержка). Кроме этого, после резки выдавли­вается на штемпельной машине номер плавки.

Рельсы, разрезанные на куски, при температуре 450—500 0C проходят замедленное охлаждение в колод­цах или изотермическую выдержку. Далее в поточной линии рельсы подвергают термической обработке. Твер­дость головки рельса должна находиться в пределах HB 320—380. В рельсоотделочном отделении рельсы правят в холодном состоянии, фрезеруют торцы, сверлят отвер­стия. Заключительной операцией является высокочастот­ная закалка концов рельсов. Годовая производите, ность рельсо-балочного стана составляет ¦—¦ 1,5 млн. т.

§ 12. Станы специального назначения

На прокатных станах специального назначения про­изводят железнодорожные колеса и бандажи, шары, те­ла вращения различной формы, шестерни, гнутые профи­ли и др.

313

Производство колес включает следующие технологи­ческие операции. Десяти—двенадцатигранные слитки нарезаются на части, отвечающие по массе колесу, и

20—398 разделяются на отдельные заготовки. Разделение надре­занных слитков производится на гидравлическом гори­зонтальном прессе усилием 3 MH. Для изготовления колес диаметром 950 и 1050 мм масса заготовки должна быть равна примерно 500 кг. Нагрев заготовок до тем­пературы 1200—1250 0C осуществляют в карусельных печах непрерывного действия. Удаление окалины осуще­ствляют с помощью вращающихся цепей и последующей осадкой на гидравлическом прессе. На этом же прессе производится калибровка заготовки по диаметру, что достигается осадкой в кольцах, и прошивка центрально­го отверстия. Перемещение заготовки осуществляется при помощи напольно-поворотной машины грузоподъем­ностью 7,5 кН. После прошивки центрального отверстия заготовка передается на гидравлический пресс усилием 70 MH, на котором выштамповывается ступица, диск и обод чернового колеса. Далее на колесопрокатном стане производится раскатка диска, обода и выкатка гребня колеса. Заключительная операция осуществляется на гидравлическом прессе усилием 25 MH. В процессе этой операции колесо получает окончательную форму. Эта операция совмещена с прошивкой двух отверстий на дис­ке и клеймением.

В дальнейшем колесо подвергается изотермической выдержке в печах колодцевого типа. Цель этой опера­ции — исключить возможность образования флокенов. После охлаждения колеса осматривают, сортируют и испытывают на твердость. В последующем производится механическая обработка колес на металлорежущих стан­ках, закалка обода и гребня, отпуск колес в колодцевых печах, испытание на твердость и сортировка. Годовая производительность цеха с колесопрокатным станом ~350 тыс. колес. Высокопроизводительная технология производства шаров разного диаметра включает следу­ющие операции.

Исходная цилиндрическая заготовка, нагретая до температуры 1000°С, задается в двухвалковый прокат­ный стан с винтовыми калибрами. Заготовка задается вдоль осей валков, вращающихся в одном направлении, и, вращаясь, перемещается поступательно. Заготовка разрезается гребнями винтовых калибров, отрезанные части обжимаются и получают форму шара. Производи­тельность стана достигает 150 шаров в минуту. Круглые профили переменного диаметра по длине прутка прока­тывают на трехвалковом стане поперечно-винтовой про­катки. Оси валков, вращающихся в одном направлении, развернуты по отношению к оси прокатки на 3—6°. На­гретая до температуры IOOO0C заготовка задается в вал­ки. Вращаясь вокруг своей оси, заготовка совершает поступательное перемещение вдоль оси прокатки. По заданной программе валки приближают к оси заготовки или отводят от нее. Сближение и отведение валков от оси заготовки осуществляют гидравлическим нажимным механизмом. Поперечно-винтовой прокаткой получают полуоси автомобилей, заготовки втулок велосипедов и др. В принципе можно получить почти все тела враще­ния. Точность изготовления деталей высокая, что позво­ляет свести к минимуму отходы металла в стружку при дальнейшей механической обработке.

Шестерни и зубчатые колеса получают горячей про­каткой на прокатном стане с валками, на бочке которых выполнены зубья требуемого профиля и модуля. При обкатке заготовки, нагретой до IOOO0C, зубья валков внедряются в тело заготовки, образуя впадины, а вытес­ненный объем металла заполняет впадины в валках, образуя головки зубьев. При изготовлении прокаткой шестерен и зубчатых колес достигается большая эконо­мия металла при чистовой механической обработке. Оте­чественной промышленностью освоено производство и выпускаются прокатные станы для накатки резьбы, про­изводства труб с ребрами на внешней поверхности.

Широкое применение в машиностроении и строитель­стве нашли тонкостенные гнутые профили. Тонкостенные профили сложного поперечного сечения экономически нецелесообразно производить прокаткой из сплошной за­готовки, а в ряде случаев и невозможно.

Производство тонкостенных профилей осуществляют на многоклетьевых профилегибочных станах. Получе­ние профиля сложного сечения добиваются постепенной гибкой листового материала в двухвалковых рабочих клетях. На бочке валков нарезаются калибры, в которых осуществляется последовательный изгиб листа до полу­чения готового профиля. Скорость выхода профиля из по­следней клети составляет до 3 м/с. Толщина листового материала в процессе профилирования не меняется.

20*

315

Технологический процесс включает следующие опера­ции. Рулон полосы устанавливается на разматыватель и после отгибки конца задается в правильную машину. Для изготовления профилей используют полосу толщи­ной от 0,5 до 20 мм. Следующая операция включает об­резку переднего конца полосы и сварку ее с концом полосы предыдущего рулона. Таким образом, процесс осуществляется непрерывно. Между участками сварки концов полосы и непрерывным профилегибочным станом предусматривают петлевой накопитель полосы, из кото­рого полоса поступает на формовку во время сварки. Не­прерывный профилегибочный стан состоит из 20 и более рабочих клетей, в которых за счет постепенного упруго- пластического изгиба формуется нужный профиль. При смене формы профиля производится замена формующих валков. Профили разрезаются летучими ножницами (пи­лой) на мерные длины и получают окончательную форму в правильно-калибровочном стане. Перед формовкой на полосу наносится смазка с целью улучшения качества поверхности профиля, готовый профиль промасливается перед укладкой в стопы с целью консервации.

§ 13. Технико-экономические показатели работы сортовых прокатных станов

1,05—1,06 1,1

1,075—1,087

1,075 1,033—1,034

Расход металла. Процесс прокатки сопровождается потерями металла в виде окалины, обрези, стружки, об­разующейся при зачистке, фрезеровании, сверлении и т. д. Расход металла для производства готового проката для данного прокатного стана оценивается расходным коэффициентом. Определим расходный коэффициент при прокатке блюмов и слябов. Обрезь от головной и хвосто­вой частей блюмов и слябов достигает 17,5 %, потери металла в виде окалины равны 3 %. Следовательно, мас­са готовых слябов на 20,5 % меньше массы слитков, по­ступивших для прокатки, и составляет 79,5 %; расход­ный коэффициент при производстве блюмов (слябов) равен 100:79,5=1,26. Коэффициенты расхода металла яри производстве сортового проката приведены ниже:

Прокатный стан:

Рельсо-балочный

Крупносортный среднесортный мелкосортный проволочный

Расход электроэнергииНа сортовых прокатных ста­нах расход электроэнергии зависит от степени уменьше­ния площади поперечного сечения (вытяжки) заготовки, химического состава стали, конструкции линии привода и рабочей клети. Ниже приведены средние значения рас­хода электроэнергии на 1 т проката, МДж/т:

Прокатный стан:

Рельсо-балочный

Крупносортный среднесортный мелкосортный проволочный.

Расход тепла при нагреве заготовок на рельсо-балоч- ных, крупно – и среднесортных станах составляет в сред­нем 210 000 МДж на 1 т заготовок. При нагреве загото­вок в печах мелкосортных и проволочных станов расхо­дуется до 1510 МДж на 1 т заготовок.

Расход валков. В процессе прокатки происходит ин­тенсивный износ поверхности валков. Для восстановле­ния формы калибров валки подвергаются переточке, в процессе которой снимается определенный слой по­верхности валка и уменьшается диаметр бочки. Допусти­мое уменьшение диаметра валков следующее: для блю­мингов и слябингов 12—16 °/о, для сортовых станов 8—

После допустимого числа переточек валки отправля­ют для переплава. Отношение массы валков, использо­ванных в определенный промежуток времени, к массе прокатанного за тот же период металла называют удельным расходом валков. Для рельсо-балочных и крупносортных станов удельный расход валков состав­ляет около 2—3,5 кг/т, для мелкосортных и проволоч­ных станов 0,3—0,4 кг/т. Расход воды на охлаждение валков и подшипников с текстолитовыми вкладышами на сортовых станах составляет 600—700 м3/ч.

§ 14. Производство толстолистовой стали

Горячекатаная сталь делится на три группы: толсто­листовую толщиной 4—160 мм, тонколистовую <4 мм, универсальную до 60 мм. Универсальная сталь отлича­ется тем, что кромки листа обрабатываются вертикаль­но расположенными валками.

234 108—198 126—162 180 252

В качестве исходного материала при прокатке из тол­стых листов используются слитки массой до 40 т, ката­ные и литые слябы массой 8—30 т. Чаще в качестве исходного материала используются слябы толщиной 125—250 мм, шириной 700—1600 мм и массой до 12 т. Слябы после осмотра и удаления поверхностных дефек­тов мостовым краном подают на загрузочные устройства нагревательных печей. Нагрев слябов до температуры прокатки производится в методических печах. Нагретые слябы по одному выталкиваются из печей на подводя­щий рольганг стана и транспортируются к первой рабо­чей клети. Первая рабочая клеть с вертикальным рас­положением валков диаметром 1000 мм и длиной бочки 700 мм обеспечивает получение требуемой ширины перед прокаткой в клети с горизонтальным расположением валков. При обжатии по ширине в первой клети окалина на поверхности сляба разрушается и смывается водой под давлением 10 МПа. Привод валков первой клетн осуществляется от электродвигателя мощностью 850 кВт.

Вторая рабочая клеть с горизонтальным расположе­нием валков диаметром 1150 мм и длиной бочки 2800 мм обеспечивает черновую прокатку. Прокатка осуществля­ется в реверсивном режиме. Каждый валок приводится во вращение от отдельного электродвигателя мощностью – 2950 кВт. Максимальное обжатие за проход составляет 40—45 мм. Толщина подката после черновой клети опре­деляется толщиной готового листа. Правильная задача металла в валки обеспечивается манипуляторами, уста­новленными с передней и задней сторон черновой клети. После прокатки в нечетное число проходов в черновой клети подкат по рольгангу поступает для окончательной прокатки в чистовую клеть. Четырехвалковая чистовая клеть выполнена универсальной, с передней стороны клети предусмотрены валки диаметром 700 и с длиной бочки 150 мм с вертикальным расположением, которыми формируются боковые кромки листа. Рабочие горизон­тальные валки диаметром 800 и с длиной бочки 2800 мм передают усилие на опорные валки диаметром 1400 и с длиной бочки 2800 мм. Привод рабочих валков чистовой клети осуществляется от электродвигателя 7360 кВт. Чистовая универсальная клеть также оборудована мани­пуляторами с передней и задней сторон. Готовые листы рольгангом транспортируются к пролету отделки. В от­водящем рольганге стана и транспортном рольганге хо­лодильника встроены роликовые правильные машины. После правки и охлаждения листы осматриваются. Для кантовки листов на 180° предусмотрен кантователь ви­лочного типа. В потоке производится резка листов на мерные длины (до 18 м) на ножницах с наклонными но­жами, производится обрезка кромок на дисковых нож­ницах или ножницах с наклонными ножами (при тол­щине >25 мм), далее следуют операции клеймения, на­несения трафарета и упаковки. Годовая производитель­ность толстолистового стана составляет 0,7—1,2 млн. т.