Прокатка металів
Прокатка металів є таким видом пластичної обробки, коли вихідна заготовка обжимається обертовими валками прокатного стану з метою зменшення поперечного переріза заготовки й додання їй заданої форми. Існує три основних способи прокатки:
поздовжня,
поперечна,
поперечно-гвинтова (або коса).
При поздовжній прокатці деформування заготівлі здійснюється між обертовими в різні сторони валками. Осі прокатних валків й оброблюваної заготівлі паралельні (або перетинаються під невеликим кутом). Обидва валки обертаються в одному напрямку, а заготовока круглого перетину - у протилежному. У процесі поперечної прокатки оброблювана заготовока втримується у валках за допомогою спеціального пристосування. Обтиснення заготівлі по діаметрі й додання їй необхідної форми перетину забезпечуються відповідним профілюванням валків і зміною відстані між ними. Даним способом роблять вироби, що представляють собою тіла обертання (кулі, осі, шестірні й ін.).
Поперечно-гвинтова або коса прокатка виконується в обертових в одному напрямку валках, установлених у прокатній кліті під деяким кутом один до одниго. Стани косої прокатки використають при виробництві труб, головним чином для прошивання злитка або заготівлі в гільзу. У момент зіткнення металу з обертовими валками, що мають нахил до осі оброблюваної заготівлі, виникають сили, спрямовані уздовж осі заготівлі, і сили, спрямовані по дотичній до її поперечного переріза. Спільна дія цих сил забезпечує обертання, втягування оброблюваної заготівлі в щілину, що звужується, і деформування.
Хоча сортамент прокатних виробів досить великий, все-таки представляється можливим весь прокат розбити на наступні основні чотири групи: сортові, листовий, труби, спеціальні види прокату (бандажі, колеса, періодичні профілі й ін.). Найбільш різноманітною є група сортового прокату, що підрозділяється на прості й фасонні профілі. Прокат у вигляді кола, квадрата, смуг плоского перетину ставиться до простих профілів. Прокат складного поперечного переріза ставиться до фасонних профілів. Залежно від призначення фасонні профілі підрозділяються на профілі загального або масового споживання (кутовий профіль, швелери, двотаврові балки, шестигранні профілі й ін.) і профілі спеціального призначення (рейки залізничні широкої й вузької колії, рейки трамвайні, профілі сільськогосподарського машинобудування, електропромисловості, нафтовій промисловості й ін.). У прокатних цехах роблять більше 1600 розмірів простих профілів, більше 1100 фасонних профілів загального споживання й приблизно 1350 розмірів профілів спеціального призначення.
Весь сортовий прокат підрозділяється на чотири групи: сталь крупносортна, середньосортна, низькосортна й катанка діаметром від 5,5 до 9 мм.
Залежно від способу виробництва й товщини листовий прокат підрозділяється на три основних групи: гарячокатані товсті листи товщиною 4 мм і більше, гарячокатані тонкі листи товщиною менше 4 мм і холоднокатані листи всіх розмірів. Листовий прокат зі сталі й кольорових металів використається в найрізноманітніших галузях промисловості. Тому листову сталь часто підрозділяють по призначенню, так, наприклад, що зварює корпусна сталь суднобудування (ДЕРЖСТАНДАРТ 5521-76), гарячекатана груболистова конструкційна якісна вуглецева сталь товщиною від 4 до 14 мм і низьколегована сталь для казанобудування й посудин, що працюють під тиском (ДЕРЖСТАНДАРТ 5520-69), рулонна холоднокатана сталь товщиною 0,02-4 мм й ін.
Відповідно до ГОСТ труби, виготовлені на прокатних станах, підрозділяються на дві групи: безшовні й зварені (зі швом). Крім круглих труб роблять також профільні труби й зі змінними розмірами перетину по довжині. Обсяг виробництва труб збільшується з кожним роком. Найбільше помітно росте виробництво зварених і холоднокатаних труб.
Довший час одержання готового прокату виконувалося за технологічною схемою «злиток - готовий прокат». У цих умовах одержували злиток невеликої маси й вибирався він з таким розрахунком, щоб безпосередньо з нього можна було одержати необхідний виріб за одне нагрівання. Однак у міру розвитку машинобудування й металургії, головним чином високопродуктивних способів одержання стали, виникла необхідність розливати сталь у злитки значної маси-6...10 т і більше. Одержання готового прокату з такого злитка за одне нагрівання не завжди є можливим. Із цієї причини почали будувати обтискні стани, завдання яких складалася в обробці злитка в заготівлю. Дана обставина привела до нової технологічної схеми: злиток - напівпродукт (заготовка) - готовий прокат.
Прокатне виробництво металургійного заводу відповідно до цієї технологічної схеми включає систему станів, що забезпечують одержання напівпродукту у вигляді слябів, блюмів й інших заготовок, і систему станів, які випускають готовий прокат у вигляді сортової сталі, горяче й холоднокатаних листів, стрічок, труб й ін.. Тому прокатні цехи, як правило, мають у своєму складі: обтискні (блюмінги, слябінги) і заготовочні стани, що є основними агрегатами, що зв'язують сталеплавильні цехи й прокатні стани, що випускають готовий прокат; сортові стани (рейкобалкові, крупно-, середньо-, мілкосортні й дротові); листопрокатні стани; трубні стани й ін.
Поряд з такою широко розповсюдженою технологічною схемою спостерігається перехід до схеми «лита заготовока - готовий прокат». Цьому сприяє успішне освоєння розливання стали в заготовки квадратного й прямокутного перетинів, що мало поширення лише в кольоровій металургії. Безперервне лиття сталевих заготовок тривалий час не застосовувався через значні труднощі виконання технологічного процесу самого розливання. Однак цей процес забезпечує одержання хімічно більше однорідної щільної заготовки, що різко підвищує вихід придатного.
Застосування безперервного розливання стали знижує собівартість металургійного переділу, тому що при цьому усувається необхідність у дорогому устаткуванні обтискних цехів, виключаються витрати на зміст обслуговуючого й адміністративного персоналу. Установлено, що собівартість прокату в цих умовах знижується на 8...10% при поліпшенні в багатьох випадках механічних властивостей й інших характеристик стали..
Безперервним литтям стали виготовляють сляби перетином до 300х2030, 300х2320 мм, квадратні заготівлі перетином до 320х320 мм, а також круглі порожні трубні заготівлі. Технологічна схема одержання того або іншого виду готового прокату передбачає включення всіх необхідних послідовних операцій обробки, починаючи з підготовки злитка або заготівлі для нагрівання й кінчаючи завершальною обробкою й визначенням якості готового прокату. Разом з тим варто мати на увазі, що технологія виготовлення навіть того самого виду виробу може якоюсь мірою відрізнятися, якщо виробництво його здійснюється на іншому прокатному стані, хоча основні операції виготовлення мають багато загального.
До основних технологічних операцій будь-якої технологічної схеми виробництва прокату варто віднести: підготовку вихідних матеріалів; нагрівання перед прокаткою (крім холодної прокатки, коли, однак, часто потрібно інша операція - відповідна термічна обробка); гарячу й холодну прокатку; калібрування й виробництво гнутих профілів; обробку з операціями різання, виправлення, термічної обробки, видалення поверхневих дефектів, травлення й ін.