Страница 3 из 13«12345…10…»Последняя »
В зависимости от исходного материала на металлургических заводах применяют две схемы производства проката (рис. 141). При использовании в качестве исход
Ного материала слитков 1 в технологической схеме предусматривается участок нагревательных колодцев и обжимного стана — блюминга или слябинга 2, 3. При использовании в качестве исходного материала блюмов или слябов технологический процесс начинается с заготовочных станов — непрерывного заготовочного стана 4 при сортовой прокатке или широкополосного стана горячей прокатки 5 при листовой прокатке. Последующие технологические операции получения проката одинаковы для обеих схем. При производстве сортового проката заготовка поступает на крупносортные и среднесортные 9 станы, мелкосортные, проволочные 6 и штрип — совые 7 станы. Непосредственно из блюмов производится прокатка на рельсо-балочных и крупносортных станах 8. При листовом производстве заготовка поступает на одно — и многоклетевые станы холодной прокатки 10. На толстолистовых станах в качестве исходного материала используют слитки и слябы.
Блюмом называется квадратная заготовка со скругленными углами сечением до 400×400 мм.
В зависимости от сортамента блюмов, требуемой производительности применяют одноклетьевые двухвалковые
1————————- I TTT V |
I |
-L- |
T1 J_ T T J_ — L J_ J — I I ‘.Г 1 CE ПАгП |
РУ— L^nmr |/\| |
|
П 2 11A’) |
Jr— |
I O |
1Iff — S — , V/ i „ |
||
! 1—I Ч ————— ! J[ |
Vfi |
If |
ПJ ЁГ7 |/\Л VT |
||
T T |
I |
IVd И |
Tj |
||
T i—‘ T ¦ T-L — |
Jf-IXITTIT- 1 I T T T I» I ‘J I I’I T I I |
Рис. 142. План расположения оборудования блюминга 1300
Реверсивные и многоклетьевые блюминги. Наибольшее распространение получили одноклетьевые блюминги.
Современным обжимным станом является мощный автоматизированный одноклетьевой блюминг с диаметром валков 1300—1500 мм. На рис. 142 показана схема расположения оборудования блюминга 1300. Слитки из сталеплавильного цеха подаются в пролет нагревательных колодцев 1 на платформах по железнодорожным путям. Нагретые до температуры прокатки слитки массой 10—15 т мостовым краном с клещевым захватом извлекаются из нагревательных колодцев и передаются на платформу слитковоза 2. Четыре слитковоза, непрерывно двигаясь по кольцевому пути, попеременно подходят к приемному рольгангу 3 блюминга. Очередной слит — ковоз автоматически останавливается параллельно приемному рольгангу, и слиток сталивается на ролики рольганга стационарным сталкивателем реечного типа. Подводящим и раскатным рольгангами 4 слиток транс — портируется к рабочей клети блюминга. В линии подводящего рольганга установлен поворотный стол — весы, которым слиток автоматически взвешивается и при необходимости поворачивается в горизонтальной плоскости на 180°. Роликами рабочего рольганга слиток подводит-
Рис. 143. Калибровка валков блюминга
Ся к валкам рабочей клети 5. Рабочая клеть блюминга 1300 состоит из двух массивных стальных станин массой 105 т каждая. В узле станин на текстолитовых подшипниках смонтированы валки диаметром 1300 мм и длиной бочки 2800 мм, изготовленные ковкой из хромоникелевой стали. Установка зазора между валками обеспечивается винтовым нажимным механизмом с электромеханическим приводом, уравновешивание верхнего валка с подушками осуществляется рычажно-грузовым механизмом. Каждый валок приводится во вращение электродвигателем постоянного тока МП-110—65 мощностью 6800 кВт, 0—60—90 об/мин через универсальные шпиндели с вкладышами скольжения.
На рис. 143 показана калибровка валков блюминга. Прокатка слитка производится в первом широком калибре. По мере уменьшения сечения раскат передается в ящичные калибры II, III, IV (см. рис. 143). Если на блюминге прокатывают небольшое количество слябов, то первый калибр выполняют посередине валка для равномерного распределения усилия прокатки на левый и правый подшипники. Заданную ширину (до 1000 мм) обеспечивают пропуском сляба на ребро через ящичные калибры. За 9—13 пропусков через валки слитки прокатываются в блюмы сечением 300×300—370×370 мм. Кантовка раскатов перед нечетными пропусками и установка их по длине бочки валка против нужного калибра обеспечиваются крюковым кантователем, встроенным в линейку манипулятора, и манипуляторами, установленными с обеих сторон рабочей клети. Окалина, образовавшаяся на поверхности слитка в процессе нагрева, разрушается при первых пропусках через валки с небольшим обжатием и смывается водой. Под рабочей клетью имеется канал, по которому окалина потоком воды транспортируется в отстойную яму 6 (см. рис. 142). Прокатанные блюмы поступают на машину огневой зачистки 7, установленную после рабочей клети, и транспортным рольгангом передаются на участок ножниц 8. На ножницах производится обрезь переднего и заднего концов блюма для удаления усадочной раковины и дефектных концевых участков, а также резка блюма на мерные длины. Обрезь при прокатке углеродистой кипящей стали составляет 3—5 %, при прокатке спокойной стали — до 17,5 % от массы слитка. Обрезанные части блюмов попадают на конвейер, которым загружаются железнодорожные платформы. Для исключения пересортицы производится клеймение блюмов и обрези. Зачищенные и обрезанные блюмы по рольгангу 9 поступают для дальнейшей прокатки на непрерывный заготовочный стан. На блюминге 1300 возможна прокатка слябов толщиной 100—200 мм и шириной до 1000 мм. Годовая производительность автоматизированного блюминга 1300 составляет 5,5—6 млн. т слитков. При специализированном листовом производстве в качестве обжимного стана устанавливается слябинг с диаметром валков 1150— 1250 мм. В рабочей клети слябинга предусмотрены вертикальные валки, которые обеспечивают обжатие по ширине. На слябинге прокатывают слитки массой до 30 т в слябы толщиной 150—300 мм и шириной 1000— 1550 мм. Производительность слябинга составляет 6,5 млн. т слитков в год.
§ 6. Производство заготовок
Заготовочные станы предназначены для прокатки блюмов в заготовки сортовых, проволочных и трубопрокатных станов. В зависимости от специализации заготовочные станы прокатывают из блюмов сечением ЗООх X 300—370X370 мм: крупную сортовую заготовку квадратного сечения от 125X125 до 140X140 мм и блюмы сечением 200X200 мм; сортовую квадратную заготовку сечением от 80×80 до 120×120 мм; круглую заготовку диаметром 75—300 мм для трубопрокатных станов. На рис. 144 показана схема расположения оборудования непрерывного заготовочного стана (НЗС) 900/700/500.
Блюмы без подогрева поступают на НЗС по рольгангу 1. НЗС состоит из трех групп рабочих клетей. Номи
Нальный диаметр валков по группам рабочих клетей равен: 1 — 900 мм, II —700 мм и III —500 мм. Перед II и III группами рабочих клетей установлены кантователи 2 и 6. В линии отводящего рольганга S установлены ножницы усилием 8 MH для резания заготовок сечением 120X120 мм. После третьей группы рабочих клетей заготовки сечением 60X60—80×80 мм поступают на холодильник 5. Как следует из рассмотренной схемы технологического процесса прокатки заготовки на НЗС 900/ /700/500, в каждой группе рабочих клетей прокатка осуществляется по принципу непрерывного процесса, и поэтому необходимо добиваться постоянства секундных объемов металла в группах клетей. При калибровке валков НЗС определяется постоянная калибровки: C= =FDpn(\-\-Sk), где F— площадь поперечного сечения прокатываемой полосы; Dp — рабочий диаметр валков;: п — число оборотов валков; Sh — опережение металлом валков.
Прокатка в непрерывных группах рабочих клетей без’ подпора или большого натяжения возможна только при равенстве постоянной калибровки всех клетей в каждой группе НЗС. Расстояние между группами рабочих клетей принимается несколько большим, чем длина раската, выходящего из последней клети предыдущей группы НЗС, и добиваться постоянства между группами клетей не требуется. Регулирование постоянной калибровки осуществляют изменением числа оборотов валков. Гибкая регулировка числа оборотов валков обеспечивается индивидуальным приводом каждой рабочей клети. За последней клетью НЗС установлены летучие ножницы 4, которыми заготовки режутся на мерные длины 8—12 м, Скорость выхода заготовок из третьей группы НЗС 5— 7 м/с. Разрезанные заготовки собираются в пачки на пакетирующем рольганге и передаются на холодильники стана. После остывания заготовки осматривают, производят удаление дефектов поверхности. Годовая производительность НЗС 900/700/500 составляет ~5 млн. т.
Производство сортовой стали
На сортовых прокатных станах получают профили круглого сечения диаметром до 220 мм, квадратного сечения со стороной квадрата от 8 до 220 мм, прямоугольного сечения высотой от 4 до 60 мм и шириной от 12 до 350 мм, равнобокие и неравнобокие уголки с шириной полки от 16 до 250 мм, балки и швеллеры высотой до 300 мм, катанку диаметром 5—9 мм. Швеллеры и балки высотой до 600 мм прокатывают на рельсо-балочных станах и на специальных балочных прокатных станах высотой до 1000 мм, шириной полок до 420 мм.
Калибровкой решаются следующие задачи: установление числа пропусков; установление формы и размеров поперечного сечения полосы после каждого пропуска; последовательность чередования форм полосы. Прокаткой получают простые (круг, квадрат, полоса и др.) и сложные (рельсы, балки, уголки и др.) по форме виды проката.
Прокатка сортовой и листовой стали производится при большем или меньшем числе пропусков через валки. При каждом пропуске через валки уменьшается площадь поперечного сечения полос и при необходимости придается грубая форма конечному прокату. Прокатка листов и широкополосной стали производится на гладкой бочке валка. Калибровкой листовых валков определяется профиль образующей бочки. При горячей прокатке бочка валков выполняется вогнутой, при холодной — выпуклой. Вогнутость компенсирует тепловое расширение бочки валка, выпуклость — прогиб валка от усилия прокатки.
Для получения необходимой формы проката на бочке валков сортовых прокатных станов нарезаются на вальцетокарных станках кольцевые проточки различной формы. Кольцевая проточка на одном валке называется ручьем. Ручьи двух валков образуют калибр. Форма калибров, используемая для получения проката простой формы,— квадрата, круга, показана на рис. 140, в, е, ж.
Овальные калибры применяют в сочетании с квадратными и круглыми калибрами (рис. 140,6, в и др.), ромбические калибры — в сочетании с квадратными калибрами (рис. 140, д). Прямоугольные (ящичные) калибры {I, II) используют для вытяжки металла на блюмингах, непрерывных заготовочных станах и черновых клетях сортовых станов.
В зависимости от назначения различают четыре группы калибров: 1) вытяжные, служат для уменьшения пло-
Рис.
A S В з
140. Схема калибровки валков мелкосортного стана 250
Щади поперечного сечения; 2) подготовительные, производят дальнейшее уменьшение площади поперечного сечения и придают полосе грубую форму готового проката; 3) предчистовые, производят дальнейшее уменьшение площади поперечного сечения и подготавливают получение конечной формы проката; 4) чистовые, придают полосе окончательную форму.
Прокатка сортовой и листовой стали производится в несколько пропусков через валки. Распределение обжатий по пропускам производится с учетом усилия на валки, мощности главного электродвигателя, прочности деталей рабочей клети, условий захвата металла валками, пластичности металла. При прокатке литого металла обжатие в первых проходах принимают небольшим, так как пластичность металла низка вследствие крупнозернистого строения. С учетом изложенных факторов добиваются возможно минимального числа пропусков. На рис. 140 схематично представлена калибровка валков мелкосортного стана 250. В зависимости от площади поперечного сечения готового проката квадратная заготовка получает обжатие во всех 12 клетях (рис. 140, б, е). или только в восьми клетях при прокатке заготовки диаметром 18—19 мм (X, в). На валках первых двух клетей нарезаны ящичные калибры. На валках рабочих клетей III, IV, V, VI нарезаны ручьи калибров системы овал — квадрат. На валках предчистовых и чистовых рабочих клетей нарезаны ручьи калибров, предназначенных для подготовки и получения круглого, квадратного и углового профилей.
§ 3. Контроль технологического процесса
В процессе металлургического производства осуществляется плавочный контроль, контроль производственных процессов, а также готовой продукции. Плавочным контролем устанавливается соответствие слитков данной плавки техническим условиям: определяется качество стали, соответствие качества стали для проката определенной продукции. На основании результатов плавочного контроля назначается технология прокатки слитков данной плавки.
Контроль производственных процессов осуществляется на участках: складирования слитков, заготовок; нагрева перед прокаткой; прокатки слитков на заготовку и заготовки на готовую продукцию; резки, правки заготовок и готового проката; охлаждения после горячей прокатки и термической обработки; отделки, маркировки и сдачи готового проката. Контроль производственных процессов осуществляется на основании технологических инструкций каждого участка. Контроль готовой продукции устанавливает соответствие готового проката требованиям ГОСТа или техническим условиям: по физическим и механическим свойствам, по внутренним и поверхностным дефектам, по размерам и прямолинейности (плоскостности) проката и др.
В процессе разливки стали в изложницы, нагрева и прокатки слитков и заготовок образуются поверхностные дефекты, которые должны быть удалены. Основными поверхностными дефектами слитков являются плены, образующиеся в результате разбрызгивания стали при разливке, трещины. Поверхностные дефекты удаляют до (первый вариант) или после (второй вариант) прокатки. Слитки, охлажденные перед посадкой в нагревательные колодцы, осматривают, и обнаруженные поверхностные дефекты удаляются. С поверхности слитков, поступающих горячими для посадки в нагревательные колодцы, дефекты не удаляют перед прокаткой. В зависимости от требований, предъявляемых к качеству поверхности готового проката, принимают первый или второй вариант. Глубина поверхностных дефектов на заготовках составляет 2—3 мм, и дефектный слой подлежит выборочному или сплошному удалению. Применяют следующие способы удаления поверхностных дефектов: сжигание на определенную глубину дефектного поверхностного слоя; строжку, обдирку на токарных станках; вырубку пневматическими зубилами и специальными машинами; зачистку наждаками. Для сжигания дефектного поверхностного слоя применяют автогенные резаки при выборочном удалении дефектов и машины огневой зачистки при сплошном удалении дефектной поверхности.
19*
299
Как указывалось выше, основная масса слитков поступает в нагревательные колодцы в горячем состоянии, и, следовательно, перед прокаткой поверхностные дефекты удалить невозможно. В связи с этим современные обжимные прокатные станы оборудуют машинами огневой зачистки для сплошного удаления дефектов в потоке. После окончания прокатки заготовки в горячем состоянии подаются в машины огневой зачистки, в которых одновременно со всех сторон газорежущими блоками сжигается слой металла толщиной 1,5—2,5 мм. Подготовка широкополосной заготовки перед холодной прокаткой заключается в удалении окалины, образовавшейся на поверхности металла. Удаление окалины с поверхности полос углеродистых сталей осуществляется в растворе серной кислоты. Активный процесс растворения окалины происходит при содержании серной кислоты 26 % и температуре раствора ~95°С. Травление горячекатаной широкополосной стали производят в непрерывных травильных агрегатах. Катанку и сортовой металл, предназначенный для дальнейшего волочения, травят в специальных баках.
Технология прокатки включает: подготовку слитков и заготовок к прокатке; определение режима нагрева в зависимости от химического состава стали и сечения заготовки; определение режима деформации (калибровка); вопросы охлаждения стали после прокатки; пооперационный и конечный контроль качества проката.
В современном прокатном цехе основные и вспомогательные операции механизированы и в большинстве случаев автоматизированы. Транспортировка металла обеспечивается рольгангами, цепными и канатными транспортерами, кранами со специальными захватами. Для резания металла устанавливают летучие (режущие металл в процессе движения) и стационарные ножницы; прямолинейность сортового и плоскостность листового проката обеспечивается роликовыми и растяжными правильными машинами; для сворачивания длинномерного проката в рулоны служат моталки и свертывающие машины.
Рольганги. Транспортировку слитков и заготовок от нагревательных печей, задачу в валки и прием выходящей из валков полосы, передачу готового проката к вспомогательному оборудованию осуществляют рольгангами. Различают рабочие, обеспечивающие подачу металла в валки и прием его из валков, и транспортные рольганги. По конструктивному исполнению рольганги разделяют на двухопорные и консольные. Привод рольгангов выполняют групповым и индивидуальным. В некоторых случаях привод не предусматривается и прокат по наклонному рольгангу перемещается под действием силы тяжести. Ролики рольгангов выполняют коваными, сварными, литыми. В качестве опор роликов применяют цилиндрические, сферические и конические роликовые подшипники. Расстояние между осями соседних роликов называется шагом рольганга. Шаг роликов t для обжимных станов можно определить из соотношения t^l/2, где I — длина слитка (раскатка).
Наряду с рольгангами, являющимися основными транспортными средствами в прокатных цехах, применяют другие средства перемещения проката: ценные и канатные шлепперы, роликовые и реечные холодильники, мостовые краны.
Манипуляторы и кантователи. При прокатке на обжимных и сортовых прокатных станах центрирование полосы против рабочей части бочки валка обеспечивается манипуляторами различной конструкции. Наиболее сложными по конструкции являются манипуляторы блюмингов и слябингов, которые выполняют следующие операции: перемещение полосы вдоль образующей бочки валка и фиксирование ее в определенном положении, кантовку ее на 90° относительно продольной оси, выпрямление изогнутых в результате неравномерной деформации полос. На рис. 134 показана схема расположения манипулятора обжимного стана. С передней и задней стороны рабочей клети 1 установлены два манипулятора. Каждый манипулятор состоит из двух массивных линеек 2, на одной из которых выполнены пазы для установки крюков кантователя. На длине линейки устанавливается несколько крюков (на схеме не показаны). Линейки перемещаются зубчатыми рейками 3 и 4, привод которых осуществляется тихоходными двигателями 5. Кантовка слитка (заготовки) производится следующим образом (условный разрез правой линейки). При перемещении планетарным механизмом рейки 6 влево происходит поворот оси 7, на которой жестко закреплены двуплечие— рычаги 8 (условно показан один). Одно плечо рычага шарнирно соединено с рейкой 6, а второе — через серьгу
С крюком кантователя 9. При повороте оси 7 по часовой стрелке все крюки кантователя 9, одновременно поднимаясь в пазах линейки вверх, повернут слиток против часовой стрелки, в это время вторая линейка манипулятора поддерживает слиток при кантовке.
На заготовочных и сортовых прокатных станах для кантовки заготовок применяют кантующие втулки, привод которых осуществляется от электродвигателей. Кантующая втулка имеет отверстие, соответствующее по форме сечению прокатываемой полосы. При входе заготовки в отверстие кантующая втулка поворачивается, а заготовка, повернутая вокруг продольной оси на 45 или 90°, продолжает движение к следующей прокатной клети. 4
Ножницы и пилы. В прокатных цехах в линии производства и отделки проката устанавливают ножницы различного типа. После прокатки слитка на блюминге или слябинге отрезают дефектную прибыльную часть, затем блюмы и слябы режут на мерные длины. При листовой и сортовой прокатке устанавливают летучие ножницы, которыми на ходу отрезают передний конец полосы, разрезают на мерные длины. Большое число ножниц различных типов устанавливают в линиях продольной и поперечной резки готового проката. По конструкции режущего механизма различают следующие типы ножниц (рис. 135). Ножницы с параллельными ножами, ножницы с одной (гильотинные) и двумя (шевронные) наклон-
Рис. 135. Схемы резания металла иа ножницах с параллельными режущими кромками (а), с наклонными режущими кромками (б, в) и дисковых (г)
Rh
Ными режущими кромками, дисковые ножницы. В некоторых случаях нож выполняется по форме поперечного сечения проката.
По режиму резания различают ножницы стационарного резания и летучие, разрезающие движущийся металл. Ножницы с параллельными режущими кромками применяют для горячего резания сортового проката и резания в холодном состоянии мелкосортных профилей. Ножницы с гильотинным и шевронным режущим механизмом используют для резания листов в горячем и холодном состоянии. Дисковые ножницы применяют для удаления дефектных кромок полосового и ленточного проката и резания его на более узкие полосы.
По конструктивному исполнению режущий механизм выполняют движущимся поступательно в вертикальной плоскости или вращающимся. Резание металла осуществляется при поступательном движении ножей в вертикальной плоскости или вращающимися по круговой (эллиптической) траектории ножами. Ножницы с поступательным движением режущего механизма состоят из следующих основных узлов (рис. 136, а): эксцентрикового приводного вала 1, нижнего 2 и верхнего 3 суппортов, в которых установлены ножи 4, двух шатунов 5, смонти-
Рис. 136. Схемы ножниц с поступательным движением режущего механизма (а) и барабанных (б)
Рованных на эксцентриковом валу 1 и соединенных с нижним суппортом 2 при помощи вала 6. При повороте эксцентрикового вала 1 по часовой стрелке опускается верхний суппорт 3 до упора с разрезаемым металлом, лежащим на роликах рольганга. При дальнейшем вращении эксцентрикового вала верхний суппорт 3 останавливается, поднимается нижний суппорт 2 и разрезает металл ножами.
Привод эксцентрикового вала 1 осуществляется от электродвигателя через универсальный шпиндель и редуктор. Ножницы для резания блюмов и слябов развивают усилия резания до 25 MH. Схема барабанных летучих ножниц, применяемых для горячей и холодной резки стальных полос и горячей резки мелкосортных профилей, показана на рис. 136, б. Ножницы состоят из двух барабанов 1, по образующим которых закреплены ножи 2. Режущие кромки ножей движутся по круговым траекториям и при встрече в зоне резания разрезают полосу. При непрерывном вращении барабанов ножи при каждом обороте будут отрезать полосы длиной
L = 2nRH (v0/vH); где R„ — радиус траектории режущих кромок ножей.
Полосы указанной длины будут получаться при равенстве скорости движения полосы у0 и линейной скорости режущей кромки ножей Vn. Устанавливая по окружности каждого барабана два ножа и более, можно получать различные длины полос. Изменения длин отрезаемых полос можно достичь также изменением соотношения скоростей полосы и ножей, установкой барабанов разных диаметров.
Процесс резания. Резание металла происходит в результате сдвига одной части полосы относительно другой. Началу сдвиговой деформации предшествует внедрение (вмятие) в металл режущих кромок ножей. Процесс резания завершается хрупким отрывом частей разрезаемой полосы. На плоскости резания видны зоны внедрения ножей в металл высотой hB, сдвиговой деформации высотой hc и хрупкого отрыва высотой fi0. Отношение высоты внедрения ножей в металл к исходной толщине разрезаемой полосы h называется коэффициентом внедрения sB = hB/h. Отношение высоты, соответствующей разрезанному сечению, к исходной толщине называется коэффициентом относительно надреза eH = hQ/h.
Экспериментальное измерений усилия резания на ножницах с параллельными ножами показывает, что к моменту окончания внедрения ножей в металл усилие достигает наибольшего значения. При дальнейшем сближении ножей начинает действовать сдвиговый механизм резания, и усилие резания снижается пропорционально уменьшению площади сечения полосы в плоскости. Наибольшее значение усилия резания определяется формулой, MH:
Где k — коэффициент, учитывающий повышение усилия резания вследствие притупления ножей и увеличения бокового зазора между ними; т — удельное сопротивление сдвигу, МПа; Fc = h( 1—ев)й — площадь сдвига, м2; b— ширина разрезаемой полосы.
При резании на гильотинных ножницах усилие резания определяется по формуле А. А. Кальменева:
P =kx О —eB)eH/t26 Г ен H + B tg а
При а = 0 усилие резания наибольшее и равно усилию при резании на ножницах с параллельными режущими кромками. По мере увеличения угла наклона режущей кромки усилие резания уменьшается. Угол наклона режущей кромки в зависимости от толщины разрезаемого листа принимается равным 0°30′—6°. Большей толщине листа соответствует больший угол.
Правильные машины. После прокатки металл обычно получается с некоторой кривизной или коробовато-
При упруго-пластическом изгибе (б)
Стью (непланшетностью). Кривизна или коробоватость проката появляется также в процессе охлаждения горячего металла и термической обработки металла. Для устранения кривизны и коробоватости прокат подвергают правке на правильных машинах. Применяют роликовые и растяжные правильные машины, а также правильные прессы. По назначению различают сорто — и лис — топравильные машины. Процесс правки металла сопровождается пластической деформацией — знакопеременным пластическим изгибом или пластическим растяжением. Основная масса проката подвергается правке на роликовых машинах, которые имеют высокую производительность благодаря механизации процесса и его непрерывности.
Роликовую правильную машину выполняют в виде двух рядов роликов (рис. 137, а). Оси верхнего ряда роликов смещены по отношению к осям роликов нижнего ряда на половину шага (t/2). Образующие поверхности верхних роликов перекрывают по вертикали образующие роликов нижнего ряда. Основными параметрами ли — стоправильных машин считают диаметр роликов, длину бочки роликов L, шаг роликов t, толщину листов, подвергаемых правке. Для сортоправильных машин наряду с высотой указывается момент сопротивления изгибу сечения проката. Диаметр роликов d правильных машин принимается в зависимости от толщины выправляемого листа. Большей толщине листов соответствуют большие диаметры роликов правильных машин. На практике принимают диаметр роликов листоправильных машин в пределах от 70 до 500 мм. Шаг роликов в одном ряду определяют по отношению t= 1,1 d.
Число роликов в правильной машине также зависит от толщины выправляемого листа. Для правки тонких листов (0,25—4 мм) применяют семнадцатироликовые машины, при правке толстых листов (4—50 мм) пяти-, де- вятироликовые.
Процесс правки. В основе процесса правки на роликовых правильных машинах лежит знакопеременный изгиб выправляемой полосы. Ролики правильной машины устанавливают таким образом, что наибольшую деформацию изгиба полоса испытывает под вторым роликом. По ходу правки стрела прогиба уменьшается, и полосе придается прямолинейность. При изгибе эпюра распределения напряжений по сечению выправляемой полосы состоит из двух зон (рис. 137, б). В центральной зоне высотой у напряжения меньше предела текучести, и величина напряжений на этом участке определяется наклонной прямой. В крайних частях, ближе к поверхности полосы, имеет место зона пластической деформации, напряжения по высоте зоны постоянны и равны пределу текучести.
В зависимости от величины стрелы прогиба и механических свойств выправляемого материала высота упругой зоны составляет: у= (0,25ч-0,75)ft.
Моталки и разматыватели. Для сматывания длинномерного полосового проката в рулоны применяют моталки следующих типов: роликовые барабанные для горячей полосы, барабанные для холодной полосы, свертывающие для горячей и холодной полосы.
Для сматывания в бунты мелкосортного проката и катанки применяют моталки со стационарным и вращающимся бунтом. При сматывании полосы в рулон и профильного проката в бунты происходит их упруго-пластический изгиб; следовательно, для определения момента, требуемого для изгиба, можно воспользоваться формулой Mra=ат(Wy-sTWn), где Wy = by2/6 — момент сопротивления упругому изгибу сечения высотой у, Wn = = b(h—у)2/4—момент сопротивления пластическому изгибу сечения высотой h—у.
На листопрокатных станах при помощи моталок создается натяжение, применяемое для снижения усилия металла на валки и удержания полосы по оси симметрии бочки валка. В общем случае мощность привода моталки расходуется на упруго-пластический изгиб и создание технологического натяжения. Роликовая барабанная моталка (рис. 138, а) состоит из барабана 1, формирующих роликов 2, пневматических цилиндров 3, обеспечивающих перемещение формирующих роликов по мере
А
J г
Рис. 138. Схемы восьмироликовой барабанной моталки (а) и намоточно-раз — моточных устройств реверсивного стана (б)
Увеличения диаметра рулона, проводок 4. Полоса из последней рабочей клети широкополосного стана рольгангом транспортируется к подающим роликам 5 моталки. Подающие ролики захватывают полосу и направляют ее под углом вниз в приемные проводки роликовой барабанной моталки. Формирование рулона происходит вследствие пластического изгиба полосы формирующими роликами вокруг барабана моталки. Барабан моталки и формирующие ролики имеют раздельный привод. Для облегчения снятия плотно смотанного рулона барабан моталки выполнен с изменяющимся диаметром. После ¦окончания сматывания полосы диаметр барабана уменьшается, и рулон легко снимается в осевом направлении. ¦Снятие рулона с барабана производится тележкой-съемником, которая имеет гидравлический цилиндр подъема рулона. Роликовые барабанные моталки широкополосных станов устанавливаются ниже уровня рольганга. Выходящую из последней клети широкую полосу принимают две попеременно работающие моталки. В то время как одна из моталок принимает полосу, со второй сформированный рулон снимается тележкой-съемником, и моталка приводится в рабочее состояние.
Широкополосные прокатные станы оборудованы тремя моталками, две из которых попеременно работают, принимая полосу, а третья является резервной. Для сматывания в рулон полос на прокатных станах холодной прокатки применяют барабанные моталки. На реверсивных одноклетевых станах барабанные моталки устанавливают с обеих сторон рабочей клети (рис. 138,6). В зависимости от направления прокатки одно из устройств выполняет роль моталки, другое — разматывателя. При реверсе прокатного стана назначение устройств меняется. Последовательность работы на одноклетевом стане следующая. Рулон подготовленной к прокатке полосы, устанавливается на разматыватель 2, конец полосы отгибается и задается в валки рабочей клети 3. Вышедшую из валков полосу закрепляют на барабане 1 правой моталки и производят прокатку. Не пропуская задний конец полосы через валки, осуществляют реверсирование и сматывают на левую моталку. В зависимости от общей вытяжки металла прокатку повторяют несколько раз. Снятие рулона производят в такой же последовательности, как и на роликовых барабанных моталках: уменьшают диаметр барабана, рулон поднимают тележкой — съемником и снимают в осевом направлении. На много — клетьевых прокатных станах прокатку производят в одном направлении, поэтому устанавливают одну барабанную моталку, а на входной стороне стана—разматыва — тели. Барабанные моталки создают удельное натяжение полосы до 0,8 ат при прокатке тонких лент. При прокатке полос толщиной 2—4 мм удельное натяжение полосы составляет (0,1—0,3) от.
297
Современные мелкосортные и проволочные прокатные станы оборудуют моталками, работающими по принципу укладки проката в неподвижный бунт (рис. 139,а). Катанка диаметром 6—10 мм сверху вниз по трубке и пустотелому валу 1 поступает на вращающийся конус 2. Вращающимся конусом катанка или мелкосортный прокат укладывается витками вокруг пальцев 3. Смотанный бунт поднимается до уровня пола и сталкивается толкателем 6 на пластинчатый транспортер. Механизм подъема бунта состоит из вала 5, имеющего привод вертикального перемещения, и платформы 4, укрепленной на конце вала. С пластинчатого транспортера бунты специальным устройством навешиваются на крюковой конвейер — холодильник. Для уборки узкого полосового проката (штрипса) и холодной полосы после травления применяют свертывающие машины. В отличие от моталок в свертывающих машинах образование рулона происходит не наматыванием на барабан, а изгибом роликами. Сверты-
19—398
Вающая трехроликовая машина (рис. 139,6) состоит из двух подающих роликов 1, которыми полоса затягивается в машину. Исходная кривизна полосы получается при гибке ее в трехроликовом гибочном узле 2. Передний ко-
Где вследствие исходной кривизны, полученной в трех — роликовой системе, сматывается в рулон, опирающийся на два поддерживающих ролика 3.
Разматыватели. При производстве тонких листов рулонным способом возникает необходимость разматывания рулонов перед травлением в непрерывных травильных агрегатах, перед холодной прокаткой на реверсивных и многоклетьевых прокатных станах, на линиях продольной и поперечной резки. Разматыватели выполняют двухконусиыми или барабанными по типу барабанных моталок. Двухконусный разматыватель состоит из двух конусов, валы которых смонтированы на подшипниках в подвижных бабках. Рулон подается на подъемный стол и поднимается до совмещения его оси с осью конусов. При сближении конусы входят в отверстие рулона и зажимают его своей поверхностью, конец рулона отгибается и задается в валки прокатного стана.
Рабочая клеть. Основным и наиболее ответственным элементом главной линии является рабочая клеть, которая состоит из узла станин, узла валков с подшипниками, нажимного механизма, устройства для осевого фиксирования валков, направляющих линеек и проводок.
Узел станин. Все узлы и детали собираются в рабочую клеть на базе узла станин. Узел станин в значительной степени определяет точность проката, и к нему предъявляются повышенное требования по прочности и жесткости.
Конструктивно узел станин выполняется из двух станин открытого или закрытого типа. Монолитный узел станин используют для многовалковых рабочих клетей. Станина закрытого типа выполняется в виде массивной жесткой рамы и состоит из следующих элементов (рис. 130): верхней 2 и нижней 5 поперечин, двух/боковых стоек 3, представляющих собой одно целое с поперечинами. Внутреннее пространство, образованное поперечинами и стойками, называется окном станины. В окне станины монтируются валки с подшипниками. В утолщении верхней или нижней поперечины выполня
Ется расточка 1 для нажимной гайки или гидравлического цилиндра нажимного механизма. Две станины между собой связаны в узел станин при помощи массивных верхней и нижней траверс 6. В нижней части каждой станины имеются приливы (лапы), при помощи которых узел станин крепится к плитовинам 4.
18*
283
Валки прокатных станов подразделяются на сортовые и листовые, рабочие и опорные. Рабочие валки производят деформацию металла и придают ему необходимую форму, опорные валки служат опорой для рабочих. Так, в двадцативалковой рабочей клети два валка небольшого диаметра являются рабочими, а остальные 18 — опорными, обеспечивающими большую жесткость валковой системы. Прокатный валок состоит из следующих элементов (рис. 131): рабочей части 1, которая называется бочкой, шеек 2, через которые прокатный валок опирается на подшипники, приводных концов 3, через которые прокатные валки приводятся во вращение. Прокатные валки листовых станов выполняются с цилиндрической бочкой. Для горячей прокатки образующая бочки выполняется вогнутой для компенсации теплового расширения валка в рабочем состоянии, для холодной прокатки — выпуклой с целью компенсации прогиба валка от
Рис. 131. Рабочий валок прокатного стана: л — листового; б — сортового
1 2 J
Усилия прокатки. На цилиндрической бочке сортовых валков нарезаются кольцевые проточки (ручьи), форма которых соответствует профилю прокатываемой полосы. Валки станов горячей прокатки делают из чугуна, стали или металлокерамики. Чугунные валки получают литьем, стальные — литьем и ковкой. Чугунные валки с отбеленной поверхностью и модифицированные магнием износостойки, но недостаточно прочны. Коэффициент трения между прокатываемым металлом и поверхностью чугунных валков на 20 % меньше, чем при прокатке на стальных валках, что улучшает качество поверхности проката. Стальные валки дороже чугунных и применяются в тех случаях, когда прочность чугунных недостаточна (блюминги, обжимные клети сортовых станов, толстолистовые и др.). Для станов холодной прокатки валки должны быть прочными и иметь высокую твердость поверхности.
Для чистовых клетей листо — и сортопрокатных станов горячей прокатки применяют чугунные валки (3— 3,5 % С; 0,4—0,7 % Mn; 0,5 % Si) с пределом прочности — CTb=350—400 МПа. Поверхностный слой на глубину до 0,1 диаметра валка содержит карбиды железа и имеет * твердость HSh 55—75. Валки блюмингов, толстолистовых станов выполняют коваными из стали марок 50, 50Х, 50ХН с пределом прочности 500—600 МПа. Валки листовых станов холодной прокатки изготавливают из стали марок 9Х, 9X2, 9ХФ, 9Х2В, 65ХНМ, имеющей после закалки и отпуска предел прочности 700—900 МПа и твердость поверхности до HSh 85—100.
Подшипники прокатных станов. В качестве узлов трения в прокатных станах применяют подшипники скольжения открытого и закрытого типов, подшипники качения. Открытые подшипники скольжения применяют в обжимных, сортовых, толстолистовых и других станах. В качестве узла трения используют неметаллические (текстолит, прессованная древесина) и металлические (бронза) вкладыши.
Чаще других материалов в подшипниках открытого типа применяют вкладыши из текстолита. Узел подшипника состоит из подушки, подвески, текстолитовых вкладышей. Усилие прокатки воспринимается подушкой, в которой закреплены текстолитовые вкладыши, имеющие большую поверхность контакта с шейкой валка. Дополнительные верхние и нижние вкладыши устанавливаются небольшой ширины, так как воспринимают только массу валка. Смазкой и охлаждающей жидкостью для подшипников на текстолитовых вкладышах является вода или эмульсия. Недостатком подшипников открытого типа является быстрый их износ, небольшая жесткость (1,5 МН/мм), что определяется небольшим значением модуля упругости материала. Значительного увеличения срока службы и жесткости узла можно достичь установкой в качестве опор подшипников качения и подшипников жидкостного трения (ПЖТ). В общем случае на прокатный валок действуют радиальная и осевая нагрузки. Радиальная нагрузка воспринимается четырехрядным подшипником большой грузоподъемности, осевая воспринимается тем же подшипником благодаря применению конических роликов (рис. 132,а). Наружным кольцом радиальный подшипник 1 установлен в подушке 2, внутреннее кольцо установлено на шейке валка 3 с гарантированным натягом, исключающим его проворачивание. В осевом направлении от смещения подшипники зафиксированы полукольцами 4, находящимися в кольцевой проточке, и навернутой на них гайкой 5. Роликовые подшипники смазываются и охлаждаются масляным туманом или жидким маслом, прокачиваемым через подшипник.
Подшипник жидкостного трения монтируется в подушке 6 (рис. 132,6). Втулка-цапфа 7 установлена на конической шейке валка. От осевого смещения втулка — цапфа фиксируется так же, как и подшипник качения, от проворачивания относительно поверхности шейки втулку удерживают шпонки. Жидкостное трение осуществляется между поверхностями втулки-цапфы 7 и втул — ки-вкладыша 8. Поверхности втулки-цапфы и втулки — вкладыша покрыты высокооловянистым баббитом Б83 и обработаны с большой чистотой. Жидкостное трение возникает при взаимном перемещении поверхностей, разделенных слоем машинного масла, в результате эффекта образования гидродинамического масляного клина.
6 8
Рис. 132. Конструкции подшипников прокатных станов: а — четырехрядный с коническими ролнкамн; б — ПЖТ
Нажимной механизм. Для установки строго определенного расстояния между образующими валков применяют электромеханические, гидравлические и комбинированные нажимные механизмы. Нажимной механизм прокатного стана должен обеспечивать высокую надежность и долговечность при нагрузке до 51 MH, достаточную жесткость, быстродействие, высокую разрешающую способность. В зависимости от типа стана и требований по точности к прокату выбирают тот или иной тип нажимного механизма. Например, нажимной механизм блюминга должен обеспечивать быструю установку валков при частых и больших перемещениях верхнего валка; на прокатных станах холодной листовой прокатки перемещения валка незначительны, но нажимной механизм должен обеспечивать установку с точностью до> сотых долей миллиметра. В первом случае устанавливается не обладающий большой жесткостью, но высокоскоростной (скорость перемещения валка 100—250 мм/с электромеханический нажимной механизм, во втором случае — электромеханический или гидравлический нажимной механизм большой жесткости —152 МН/мм с небольшой скоростью перемещения верхнего валка