Часть 5. Прокатное производство
1. Основы теории деформации
Деформация – изменение формы и размеров твердого тела под действием, приложенной нагрузки.
Различают упругую и пластическую деформацию.
Упругая – деформация, когда тело после снятия нагрузки восстанавливает первоначальные форму и размеры.
Пластическая – деформация, когда форма тела сохраняется после снятия нагрузки.
В основе прокатки лежит пластическая деформация. Пластическая деформация в кристаллах может осуществляться:
скольжением
двойникованием
межзеренным перемещением
Скольжение и двойникование являются основным механизмом деформации при низких температурах.
Скольжение и двойникование
Через какой-либо атом пространственной решетки можно провести бесчисленное количество плоскостей, как угодно ориентированных в пространстве. В зависимости от положения плоскости на нее попадает большее или меньшее количество атомов. Можно выбрать плоскости, на которые попадает наибольшее количество атомов. По таким плоскостям легче всего осуществляется сдвиг (скольжение) одной части кристалла относительно другой, поэтому они называются плоскостями скольжения. Таким образом скольжение это сдвиг или смещение частей кристалла, в результате чего изменяется форма зерна, то есть зерно вытягивается в направлении прокатки. Металл приобретает волокнистое строение.
Плоскости скольжения
ОЦК
ГЦК
Расположение
плоскостей сдвига в кристаллических
решетках металлов
Двойникование – смещение кристаллографических плоскостей, поворот одной части кристалла относительно другой в положение, соответствующее зеркальному отображению.
2. Классификация прокатных станов
Прокатка – это деформация или обжатие металла двумя вращающимися валками прокатного стана, в результате чего происходит изменение формы металла: изменяется форма поперечного сечения, увеличивается длина. Закон постоянства объема – при пластической деформации меняются размеры тела, а объем остается постоянным.
Прокатный стан – это технологический комплекс машин и механизмов, предназначенных для пластической деформации металла в валках и последующей отделки.
Станы классифицируют:
По назначению выпускаемой продукции
По числу и расположению валков
По взаимному расположению клетей
В зависимости от направления прокатки
По назначению выпускаемой продукции
обжимные
слябинги
блюминги
заготовочные (заготовки для сортовых станов)
сортовые
крупносортные
среднесортные
мелкосортные
листовые
толстолистовые
тонколистовые (Из тонколистовых станов выделяют в отдельную группу широкополосные станы)
трубозаготовочные
рельсобалочные
проволочные
специального назначения
колесопрокатные
бандажепрокатные
И
другие.
2. По числу и расположению валков в рабочих клетях
Станы с двухвалковыми клетями (Дуо)
Двухвалковые нереверсивные станы состоят из последовательно расположенных одна за другой рабочих клетей. Производят заготовки, проволоку, полосу.
Двухвалковые реверсивные клети имеют переменное направление вращения валков. Блюминги, слябинги, толстолистовые станы.
Станы с трехвалковыми клетями (Трио)
Валки этих клетей имеют постоянное направление вращения. Металл прокатывается в одном направлении между верхним и средним валками, а в другом - между нижним и средним. Применяют для производства сортовых профилей и толстых листов. Листовые трехвалковые клети имеют средний валок меньшего диаметра.
С
таны
с четырехвалковыми клетями (Кварто)
В рабочей клети расположено четыре валка: два рабочих меньшего диаметра и два опорных большего диаметра. Применяют для горячей и холодной прокатки полос.
С
таны
с многовалковыми клетями
(шести-, двенадцати- и двадцативалковые
клети)
Шестивалковые клети имеют два рабочих и четыре опорных валка. Такая конструкция обеспечивает повышенную жесткость клети.
На рис.а) схема многовалкового стана с 12-тью валками
На рис.б) схема многовалкового стана с 20-тью валками