Главная » Журналы » Промышленный процесс прокатки

1 2 3 4 ... 46

Промышленные процесс прокатки: путем последовательных пропусков через ряд следуемых друг за другом ручьев в валках прокатьшаются всевозможные профили. Действие валков на металл вполне аналогично действию молота и накова./1Ьни. Разница заключается лишь в том, что действие ковки распространяется на незначительную длину обрабатьшаемого металла, тогда как при П. металл подвергается обжатию по всей длине и притом непрерывно в течение его прохождения между валками. Процесс П. схематически изображен на фиг. 1. Оба валка, верхний и нижний, вращаются около своих осей О и и могут сближаться друг с другом на-желаемую величину е. Металл, подвергаемый прокатке, имея квадрат-) нуюилипрямоуголь-1Г ную формутолщиной Е, выходит из валков после П. с толщиною е, двигаясь в направлении, указанном стрелкой. Как только металл будет захвачен валками, то в точках соприкосновения явится давление JV, исходящее от твердых шеек валков в направлений радиуса. Это радиальное давление в первой точке соприкосновения В с линией центров OOi будет составлять угол, который носит название угла захвата. Радиальное давление м. б. разложено на две составляющие: горизонтальную JV sin а и вертикальную JV cos а. Горизонтальная сила производит отталкивающее действие, а вертикальная, оказьшая нормальное давление на металл, обжимает его и вызывает трение R между металлом и валком. Сила трения R может быть также разложена на 2 составляюпдге: на горизонтальную


Фиг. 1.

R cos а и вертикальную R sin а, причем горизонтальная сила втягивает металл в валки. Если равнодействующая всех радиальных сил дехЭствует под углом а, то при N sin а = R cos а получается равновесие сил. Следовательно, чтобы процесс П. не прекращался, необходимо, чтобы горизонтальная составляющая силы трения была больше противоположно направленной горизонтальной составляющей радиальных сил давления, потребной для деформации прокатываемой полосы, т. е.

Jicosa>JVsina.

Но сила трения R = fA, где f-коэф. трения между валками и прокатьшаемым металлом. Подставляя значение в вьппеприведенное неравенство, получаем

или

/iV cos а > JV sin а / > tg а,

но f=tg(p, где <р - угол трения. Отсюда получим а <(р, т. е. угол захвата должен быть меньше угла трения. Другими словами, захват валками прокатываемой полосы возможен только в том случае, если при входе в валки действуют втягивающие силы. При равенстве углов захвата и трения валки сами не захватывают, но легкое подталкивание способствует захвату. При возрастании угла захвата до величины, большей угла трения (не превышающей однако его вдвое), самостоятельный захват уж;е становится невозможным, т. к. при входе в валки теперь действуют выталкхизающие силы. В случае же, если благодаря принудительному вталкиванию прокатьшаемой полосы в валки удалось начать П., то она уже продолжается самостоятельно. В случаев, ели угол захвата достигает или превышает двойное значение угла трения, то П. становится невозможной. При уменьшении угла а сила -Rcosa увеличивается; когда угол а сделается равным нулю, то горизонтальная сила будет равна нулю, а вертикальная сделается равной давлению N. Отсюда заключаем, что наибольшее давление на металл производится валками по их линии центров OOj. В плоскости этой линии и будет опасное сечение. Зависимость между диаметром валков, величиной линейного обжатия Ml и углом захвата получается из рассмотрения фиг. 1. Из тр-ка ОАВ сторона



ОА = Г cos а, но, с другой СТОРОНЫ;

OA = r- = r-}l.

Подставляя, получим:

г - Afe = г cos а,

откуда:

Ah = г (1 - cos а).

Из этого соотношения можно сделать следующие вьшоды: 1) при одинаковом угле захвата величина линейного обжатия (Е-е) увеличивается с увеличением диам. D валков (фиг, 2). С уменьшением диаметра валков при одинаковом угле захвата полоса легче захватывается, 1 но линейное обжатие /. уменьшается, так как


Фиг. 2.

величина Е' становится менее Е. 2) При одной и той же величине линейного обжатия (Е - ё) угол захвата а будет тем больше, чем меньше диаметр валков, т. е. при малом диаметре валков металл будет вытягиваться главным образом вдоль П., с увеличением же диаметра валков будет появляться все больше и больше расплющивание металла вдоль оси валков или его ушире-ние, т. е. при одинаковой величине обжатия (Е-е) скорость деформации возрастает с уменьшением диаметра валков. Чем скорее происходит эта деформация, тем менее металл получает уширение и тем более он вытягивается, т. е. чем менее дуга соприкосновения при данной величине обжатия, тем более вытяжка и тем менее уширение. Величина линейного обжатия ограничивается предельным углом захвата. Диаметр валков должен быть тем больше, чем больше линейное обжатие Ah и чем меньше угол захвата а. При угле захвата а = 20°

Ah = (l-cos20°) = jD;

при угле захвата а = 25°

A/i = (l-cos25°) = /-D.

Диаметр валков д. б. тем больше, чем больше абсолютная величина обжатия. При ориентировочной наметке для выбора диаметра валков можно исходить из среднего угла захвата полосы, напр. если мы зададимся величиной лршейного обжатия Ah, рав-

ной 50 мм, то диаметр валка м. б. определен из условия, что угол 20°. В таком

случае Ah равно~D, откуда!) при г-тадких

валках 50 17 = 850 мм. При валках с ручьями D д. б. увеличен до 1 200 мм. При больших углах захвата 30-32° валки захватывают трудно, не сразу. Происходит задержка в маневрах, время П. увеличивается и выгоды сильных давлений теряются.

Уширение. Под влиянием обжатия (Е-е) прокатываемая полоса не только удлиняется, но и уширяется. Развитию ушире-ния препятствует трение о валки. Равнодействующая симметричных усилий вследствие круглой формы валков направлена по направлению П., а не вдоль валков. Направление действия силы трения только продольно, а потому поперечное передвине-ние частиц незначительно. По опытам Шельда [SO] линейное уширение при одинаковой ширине приблизительно обратно пропорционально толщине после пропуска. Тонкие полосы дают большее уширение, чем толстые при одинаковых условиях. Все явления уши-рения должны быть функцией трех переменных: 1) t° прокатываемого металла, от которой зависит величина междучастичного трения; с понижением Г уширение увеличивается; 2) трения между прокатываемым металлом и материалом валков; 3) скорости истечения металла. Уширение увеличивается с уменьшением угла захвата и увеличением диаметра валков. Валки малого диаметра дают большую вытяжку, чем валки большого диаметра, которые не вытягивают, а давят железо. Для калибровки валков точное знание явления уширения имеет громадное значение. Имеются многочисленные исследования [s] для выяснения условий уширения и факторов, влияющих на него, как то: давление, диаметр валков, состояние поверхности валков и прокатываемой полосы, t° П., то.тщины и ширины прокатьшае-мой полосы и т. п. Дехец [2] находит, что уширение в первую очередь распространяется на края прокатываемой полосы и в виду этого почти не зависит от ширины. Жез на основании своих опытов над свободным уширением вьгтислил среднее значение в зависимости от обжатия и дал недостаточно точную, но на грактике часто встречающуюся ф-лу уширения В для мягкой стали:

В = 0,Ш (Е - е).

Другие авторы (Тафель и Седлячек) предложили формулу, в которой принимается во внимание влияние диаметра валков. Разнообразные опыты над уширением были проделаны Мецом [s], производившим наблюдения как над процессом уширения в отдельных частях прокатываемого металла, так и над общим полным уширением. Результаты этих опытов были использованы для определения уширения графическим путем. Угол трения [*s] определяют в зависимости от радиуса валков и величины линейного обжатия (фиг. 3). Из рассмотрения треугольников ABC и АВО получаем

= L sin \, откуда .Ь = -.г,

следовательно

L 1/Ш и sin = = или rVi-




Ha основании приведенных формул не представляет никаких затруднений установить зависимость между углом трения, наибольшим допустимым обжатием, наибольшей вытяжкой и т. п. Кроме того из этих же формул следует, что увеличение трения между валками прокатываемым металлом, путем насечки на валки, увеличивает коэфици-онт трения и одновременно с этим увеличивает обжатие. Этим средством часто пользуются особенно на обжимных валках для получения желаемой величины - обжатия. Однако необходимо обратить вни-лгание, что увеличение Фиг. 3. силы трения влечет за

собой повышение расхода энергии, а такнсе увеличение сил реакции, действующих на станины и шпиндели. Из этого вытекает целесообразность работы с малым коэфпщшнтом трения в тех случаях, когда величина обжатия в каждом прЬходе мала, как это бывает например при прокатке кровельного, обручного железа и при холодной П. Факторы, обусловливающие процесс П., связаны между собою б. или м. сложной зависимостью; однако не для всех эта связь может быть выражена математически. Некоторые из них до настоящего времени мало изучены как теоретически, так и практически. Исследователямрг, рассматривавшими процессы П. главн. обр. теоретически, являются Бласс, Грассгоф, Герман, Финк, Кодрон, Дени, Танков, Верещагин, Родзе-вич-Белевич, Евневич и другие. Некоторыми исследователями процесс П. рассматривается с точки зрения истечения пластич. тел. Движение слоев металла при прокатке различно. В то время как наружные слои, находящиеся в соприкосновении с валками, вследствие трения опережают остальные слои по направлению П., внутренние средние слои отстают в направлении, противоположном направлению П. Это особенно наглядно видно на опыте, проделанном Гол-ленбергом (фиг. 4). В просверленные отвер-


стия :келезиой полосы были вставлены круглые прутки. После прокатки, которая была доведена до половины с целью определения характера перемещения слоев мота.т1ла, в продольном разрезе ясно видно отставание средних слоев металла. Другой исследователь, Мец, произвел подобные опыты, но в просверленные отверстия же.яезной полосы вставлял винты. Изменепие высоты нарезки винта при П. (фиг. 5) еще более осветило картину происходящего истечения металла при П. Для объяснения наблюдаемых сложных явлений истечения металла целый ряд исстедователрй предложил теорию к о н у-

сов скольжения. Исследователь Кик наблюдал при своих опытах осаживания закономерное распределение давления внутри осаяшваемого тела в виде конусов скольжения, основания которых представляют собою осаживаемые плоскости. БлассиБро-во объясняли этой теорией явления процесса П., однако Зибель [j, Губере р ] и Ген-неке [ ] своими работами показали, что теория скольжения конусов неосновательна и что зоны ограниченной деформации на осаживаемых поверхностях образуются лишь вследствие поверхностного трения. Вместе с тем многочисленные испытания Мейера и Неля [39] ясно показали образование плоскостей скольн<;ения под углом, равным ~45 по направлению действующего обжатия; они начинались от прилегающих к плоскости облсатия кромок, причем прилегающие к плоскости обжатия зоны конусов первоначально деформацией совершенно не затрагивались. Явления истечения были особенно исследованы Надаем , в то время как Прандтль [ ] и Генки разъяснили существующую закономерность д.яя системы плоскостей скольжения и ее связь с распределением напряжений. Корберу и Зибелю [в] удалось путем опытов над образованием


ФПГ. 5.

Фиг. 6.

плоскостей скольжения дать объяснение существующей зависимости между ковкой и прокаткой. Пуппе[ ], наблюдая различньГе формы боковых граней броневых плит и обжатых заготовок после П., пришел к выводу об относительности глубины смещенного объема в зависимости от давления валков. На фиг. 6 показана форма боковых граней у брони И- заготовки при различных давлениях: боковая грань бронР1(фиг.6,а); боковая грань заготовки при малом давлении (фиг. 6, б); то же при большом давлении (фиг. 6, в). Кроме того Пуппе отметил влияние высокой температуры на изменение пластичности прокатываемого металла. Для определения работы П. имеется целый ряд формул; подробно ими занимались проф. Верещагин, проф. Петров и проф. Виноградов. Необходимо также отметить, что при современном развитии теории процесса П. все прилагаемые ф-лы еще не вполне надежны; при их .многочисленности и при разнообразии факторов , влияющих на нагрузку двигателя, они практически не удобоприменимы.

Главными факторами, определяющими общий расход энергии П. во время данного пропуска, являются: 1) чистая работа при П. (деформация); 2) потери от трения внутри дашого рабочего стана; 3) потери в передаточных механизмах; 4) потери внутри самого прокатного двигателя и 5) сила пнерцип вращающихся масс. Чистая работа



П. по мнению разных исследователей зависит гл. обр. от t° металла в разных его местах; колебания скорости при П., влияющие на отдачу двигателя, являются в общем случае результатом изменения t° в разных местах прокатываемой полосы и вследствие несовершенства регуляторов скорости и мощности двигателя.

Опережение, представляющее собою скорость выхода прокатываемой полосы из валков, превышающую окружную скорость валков, легко объяснимо сохранением равновесия сил при прокатке. Б ласе [J искал связь опережения с теорией конусов скольжения и пытался найти формулу, связывающую опережение с диаметром валков и расстоянием между ними. Дехец освещал практич. значение опережения для определения окружной скорости при непрерывной П., а также для калибровки периодических профилей. По исследованию опережения большое значение имеют работы Пуппе [ J. Металл, вытесненный в пределах между т. н. границей истечения и выходом из валков, течет в направлении П. и создает т. о. опережение. Вычисленные примеры дают близкое совпадение с практич. наблюдениями для величин опережения: скорость опережения при нормальных условиях не превышает 4 окружной скорости валков.

Калибровка валков [ ]. Для получения какого-нибудь профиля металл прокатьшается в цилиндрич. валках путем последовательных пропусков через ряд следующих друг за другом ручьев. Ряд ручьев (калибров), следующих друг за другом, называется калибровкой. Задачей калибровки является придание ручьям необходимых размеров и формы, правильное располонге-ние и подбор их числа. Для получения заданного профиля в последовательности калибров не существует определенных правил, нанр. квадратный профиль м. б. получен из начального сечения путем последовательной П. в ручьях согласно фиг. 7, а, где применены прямоугольные, ромбические и другие ручьи, или согласно фиг. 7, б могут быть употребляемы лишь ромбич. ручьи. При п. прямоугольных или квадратных сечений после известного числа пропусков прокатываемый металл кан-

tтуется на 90° и снова прокатывается в этом положении. Таким пуТ тем поперечное сечение постепенно уменьшается, в то время как длина при каждом проходе увеличивается. Слиток постепенно превращается в блум (слиток прямоугольного или квадратного сечения) или при дальнейшей П. в заготовку. В качестве примера П. простых профилей можно привести П. круглого, квадратного и полосового железа. Для П. полосового железа заготовку предварительно раскатывают в зависимости от ширины в виде квадрата или прямоугольника. На фиг. 8, а изображена последовательность ручьев для П. обручного железа, при к-рой по преимуществу применены плоские ручьи. Для регулирования ширины применяются р е-б р о в ы е ручьи, в к-рых прокатываемая по.71оса задается на ребро. На фиг. 8, б изображена последовательность ручьев для П.


Фиг. 7.

широкополосного (универсального) железа. П. производится только в плоских ручьях за исключением одного ребрового, имеющегося в начале П. Требуемая конечная ширина придается полосе двумя вертикальными валками, имеющимися при каждом универсальном стане. П. круглого железа зависит от его диаметра. Круглое железо малого диаметра, 5-15 мм, прокатывается гл. обр. на проволочных станах; последовательность ручьев изображена на фиг. 9, а.




а б

Фиг. 8.

Фиг. 10.


где показано чередование овальных и квадратных ручьев. На фиг. 9,6 показана последовательность ручьев для П. мелкосортного круглого л^елеза. На фиг. 9, в из-обралгена последовательность ручьев для П. толстого круглого железа свыше 75 мм. При П. двутаврового железа (балок) требуется большое число ручьев (см. фиг. 10, а). Особенность этого профиля требует П. еще на обжимном стане чернового профи.г[я. При П. швеллерного железа уже в первом ручье придается черновой профиль (фиг.

10, б). П. углового железа и рельса несколько отличается от описанной П. двутаврового и шве.л-лерного железа. Для П. равнобокогоуглового железа начальное сечение берется плоское. По америк, калибровке лишь предпоследний ручей получает форму угольника, все остальные ручьи не дают возможности угадать конечный профиль прокатываемой полосы (фиг.

11, а). Обычная калибровка углового железа изображена на фиг. 11,6. Рельсы обычно прокатываются из заготовки прямоугольно-

Фиг. 11.

Фиг. 12.



го сечения в 11 или 9 ручьев (фиг. 12). На Н.-Салдинском заводе (Урал) применяется калибровка, при которой рельс прокатывается в 7 ручьев. Подобная калибровка была предложена инж. Удовенко на б. Александровском заводе (ныне Днепропетровском) более 30 лет назад. Калибровка валков до настоящего времени все еще является искусством. Калибровщики обыкновенно владеют коллекщ! ей шаблонов для ручьев,представляющей результат коллективной работы, личного опыта и опыта предшественников. Но калибровки эти, не освещенные теорией, таят в себе иногда источники ошибок. Калибровки выработанные для определен-пых условий данного завода (тем более завода прош.710го времени), становятся малопригодными при другихусловиях работы и при более мощных двигателях. Слепая ка-.гибровка без соответствующей в каждом частном случае переработки недопустима; опа вместе с тем является тормозом дальнейшего развития калибровки. Современное состояние науки о калибровке валков хотя (ще не исключает необходимости в опытном мастере, однако дает возможность после ознакомления с теорией легко ориентироваться в приемах калибровки.

Лит.:Ц Тиме И. А., Теория и построение же-. 1езопрокатных машин, Г. Ж. , 187У, 1; 2) е г о же, ]1нди1 аторные опыты над прокатной стальных рель-сив и балок на Путиловском заводе, там Hte, lft8P>;

Т о н к о в Н. Р., Прокатка и калибровка, СПБ, 19(11 (.литогр.); 4) Г р у м-Г р ж и м а й л о В. Е., Металлургии стали, ч. 2, Элементарная теория прокатки и калибровки валков, СПБ, 1909 (литогр.); 5) Верещагин П. С, Определение работы при продольной прокатке, СПБ, 1911; *) Р о д з е в и ч-Белевич А. Ф.,Об удельном давлении мета.лла па валкп припрокатке, ЖРМО , 191;!, т. -2; ) с г о н; е, К теории опережения припрокатке, там же, 1912; ) П е т-ров СИ., Сопротивление металла сжатию .между двумя ва.лками при прокатке, Записки 1орн. ин-та , 1914, т. 5, вьш.*2; ) его же, Работа и давление при прокатке,там же, 1917, т. 6, вып. 2; 10)г е р м а н А. П., Машины для горячей обработки металлов, Л., 1924 (литогр.); 11) М е щ е р с к и й П. В., Гидродина.мич. теория прокатки, Изв. Полит, ии-та , 1921; i) Г о-л о в и н А. Ф., К вопросу о динамике прокатных валков, ЖРМО , 1927, 4; Щ Павлов И. М., Прокатка, волочение и выдавливание металлов в связи с теорией образования трещин, там же, 1927, J; 1)Крышанопскии В, П., Начало прокатки, там же, 1928, 3; 13) В и н о г р ад о в А. П., Расход энергии при прокатке и мощность двигателей при станах, Металлург , Л., 1929, 2,3 и й?; le) к у р н а к о в Н. С. и Жемчужный С. Ф., Давление истече-1ШЯ и твердость пластичных тел, Известия Петрогр. поолит. ин-та , 1913; i) Г у т о в с к и й Н. В., Об уширении при прокатке, Журн. Об-ва сиб. инженеров , 1913, !/; 18) в 1 as S Е., Beitrag zur Theorie d. АЬпа11текоеШг1еп1еп bei d. Walzenkaiibrienmg, St. 11. E. , 1882, 2, p. 189/91, 233, 283; i ) В г о v о t A., Das Kalibrieren d. Walzen, Lpz., 19fl3; Die Grundlagen des Walzens, Halle a/S., 1930; 20) с 0 t e 1 E., Ueber ilie Begleiterscheinungen des Walzvorgangs, Berg-Huttenman. Jahrb. d. moutanistlschen Hochschule In Lesben*, 1924, p. 258-62; 21) d a e 1 e n R., H 0 1* lenberg A.u.Dickmann, Die Kallbrierung d. Eisenwalzen, Drei vom Verein zur Beforderung des Gewerbfeisses preisgekrdnte Abhandlungen, В., 1874; 2) Dehez J., Walzenkalibrierungen, Dusseldorf, 1919; 23)Emlcke O. u. Rodenbacli M., For-mungsvorgange beim Rundwalzen von Stalil mit wech.-selndem Koblenstoffgebalt, St. u. E. , 1924, B. 44, p. 1679-81; 24) Pal к A., Die Breitung des Eisens in Glattwalzen, ibid., 1910,B. 30, p. 1986-93; 25)FalkA., Die Theorie d. Materialwanderung beim Walzen \\. Schmieden, ibid., 1912, B. 32, p. 816-22, 863-67; Zuscbriftenwechsel W. Tafel u. A. Falk, p. 1269-72; 26) Fink C, Tlieorie d. Walzenarbeit, Ztschr. Berg-, Hijtten- u. Salinenwesen im preussischen Staate , В., 1874, p. 200; 27) H e n n e с к e H., Warmstauchver-suche mit perlitischen, martensitischen u. austeniti-schen Stahfen, Ber.Werkstoffaussch.\.d.Eisenh. , 1926, B. 94, St. u. E. , 1928, B. 48, p. 315-18; 2s) H e r-m a n n Л1., AValzarbeit u. Walzdruck, St.. u.E. , 1911. B. 31, p. 1706-1 1; 28) H 0 11 e n b e r g A., Bemer-kungen zu den Л organgen beim Walzen л'оп Eisen, ibid..

1883, B. 3, p. 121-22; зо) н б b e г s К., Das Verhal-ten einiger technischer Eisensorte beim Druckversuch, Ber. des WalzAverkau.sschusses des Vereins deutsch. p:isenhuttenlenten , Diisseldorf, 1922, B. 32; si) К a r-m a n, Festigkeitsversuche unter allseitigem Druck, <Z. d. VDI , 1911, B.55,p. 1749-57; Щ Karman, Beitrage zur Theorie des Walzvorganges, Ztschr. X. angew. Mathematik u. Mech. , В., 1925, В. 5, p. 139- 141; 33) к i с к F., Vorlesungen liber schematische Tech-nologie, Lpz.-W., 1898; 34) Kick F. u. P 0 1 a к F., Beitrage zur Kenntnis d. Mechanik л\е1сЬег Korper, Dingler polytechnisches Journal*, 1877, p. 465, 1879, p. 257: 35) к i r с h b e г g E., Grundziige d. Walzen-kalibrierung, Dortmund, 1905; зв) КбгЬег F. u. Siebel E., Ueber die Beanspruchungsverluiltnisse beim Scliraieden u. Walzen, Mitteil. des .Kaiser Wil-helm Inst. f. Eisenforsch. , Dus,seldorf, 1928, p. 15-21;

37) Maringcr P., Les Theories du laminage a chaud, Revue universelle des mines*, Paris, 1919;

38) M e t z N.. Experimentelle Untersuchungen itber den Materiainuss beim Walzen, Revue Metall. , 1925, p. 66-87; St. u. E. , 1926, B. 46, p. 476; Arch. f. EisenhiUten\ves. . 1927/28, p. 193-204; Щ M e v e г H. u. N e h 1 F.., Bildsame \erformung, St. u. E..>, 1925, B. 45, p. 1961-72; 40) n a d a i A., Der bildsame Zu-Stand d. Workstoffe, В., 1927; 4i) Prandtl L., Anwendungsbeisplele zu eincm Henkyschen Satz uber das plastische Gleichgewicht, Ztschr. f. angew. Math, u. Mech. , В., 1923, В. 3. p. 401-06; 42) p u p p e J., Ueber das Aoreilen beim Walzen, St. u. E. , 1909. B. 29, p. 161 - 70; 43) p u p p e .Т., Aersuche zur PJrmittlung des Kraflbedarls in Walzwerken, Dusseldorf, 1909; 44) Puppe J., Untersuclmng iiber Walzdruck u. Kraftbedarf beim Auswalzen von Knuppeln, AVinkeln u. Eisen, Dusseldorf, 1913; 4S) p u p p e J. u. S t a u-b er Cr., Walzwerkwesen, Dusseldorf, 1929; 46) r i del F., Ueber die Grundlagen zur Ermittlung des Arbeitsbedarfs beim Schmieden unter d. Presse, For-schungsarbeitenaus d. Gebiete d. Ingenieurwesen , 1913, 141; 47) R i ed e 1 F., Ueber den Walzvorgang, St. u. E. , 1917, B. 37, p. 1133-36; Rummel K.. Richtlinien f. die Erforschung d. Formanderung bildsa-mer Korper, insbesondere des Arbeitsbedarf beim Walzen, ibid., 191У, B. 39, p. 237-43, 267-74, 285-94; 49) Sain t-V с n a n t, Differentialgleichungen d. Plastlkodynamik, CR , 1870: so) s с h e 1 d E. M., Das Breiten helm Walzen, St. u. E. . 1910, B. 30, p. 41.5-19, 766-67, 1419; si) S e d 1 a с z e к H., Vor-schliigc zur Aormeidung desRauhens d. AValzen, St. u. E. , 1927, B. 47, p. 2627; 52) s i e b e 1 E., Grundlagen zur Berechnungdes Kraft- u. Arbeitsbedarfs beim Schmieden u. Walzen, Ber. des Walzwerkaussch. des Vereins d. Eisenhuttenleuteno, Diisseldorf, 1922, 24!; St. u. E. , 1923, B. 43, p. 1295-98; 53) s i e b e 1 E., Krafte u. Materialflussbei d.bildsamen Formanderung, St.u.E. , 1925, B. 45, p. 1563-66; 54) s i e b e 1 E. u. P о m p A., Walzdruck u. Walzarbeit beim Kaltwalzen von Metal-len, Mitt. aus dem Kaisor Wilhelm Inst. f. Eisen-forsch. , Dusseldorf, 1929, B. 11; ss) T a f e 1 W., Walzen u. Walzenkalibrieren, Dortmund, 1921; 58) т a-f e 1 W., Das Greifen von Walzen, St. u. E. , 1921. B. 41, p. 952-53; 67) Tafel Л¥. u. A n к e Fr., Zur Frage d. Breitung bei einigeu Nichteisenmetalkii, ♦Ztschr. f. Metallkunde , 1927, B. 19, p. 225-31: ьъ) т a-f e 1 W. u. P a j u n к G., Ermittlung des Breitung.s-verlaufes in den wagercchten Schichten von Walzkdr-pern, St. u. E. , 1927, B. 47, p. 1562-65; а ) T a-f e I W. u. S с h n e i d e r P:., Das Greifen von Walzen bei veranderlicher Walzgeschwindigkeit, ibid., 1921, B. 44, p. 305-09; ) T a f e 1 W. u. S e d 1 a С z e к II., Das Breiten beim Walzen, St. u. P:. , 1925, p. 190-93; ei) T г e s с a П., Memoires sur Iucoulement des corps solides. P., 1865/66, Extrait des Annales du conservatoire des Arts et Metiers, t. 6; 62) x r i n к s AV., New-Theories on Hot Mill Deformations, Obtained by Experimental Rolling, Blast Furnace , Pittsburgh, 1915, p. 276-77; ез) walzwerkskommission des Vereine deut-,scher Eisenhiittenleute, verdrangtes Volumen u. Walzarbeit, St. u. E. , 1914, B. 34, p. 1545-51, 1575-78; 4) Weiss L., Der KaltAvalz- u. Zielivorgang u. sein Leislungverbrauch, ZeitschrJft f. Metallkunde , 1922, B. 14, p. 160-72; es) Weiss L., Die Nutzarbeit des Walzvorganges, ibid., 1923, B. 15, p. 133-36; 86) Weiss L., Leistungsberechnung des Walzvorganges, ibid., 1925, B. 17, p. 229-32: 67) W e i s s L., Die Leistungsberechnung des Walzvorganges in Abhiin-gigkeit vom Walzendurchmesser, ibid., 1928, B. 20, p. 280-82.

II. Конструкция прокатных станов.

Первый прокатный стан для прокат1иг свинцовых полос был описан Леонардо да-Винчи в 1495 г., а в 1500 г. им изобретен стан для прокатки круглых стержней. Первые станы бы.т1и н е р е в е р с и в н ы системы д у о, т. е. состоя.ли из двух вал-



ков, направление вращения к-рых не изменялось. Распространение прокатных станов происходило медленно, вследствие отсутствия в прежнее время получения железа валовым способом.Кричный способ не давал возможности пол^,чать металл в большом количестве. Лишь с 1784 г., когда англичанин Корт изобрел способ пудлингования (см.), прокатка железа по.аучила значительное распространение. Корт впервые применил прокатные валки для получения сортового н-селеза из пудлинговых криц. Тип прокатного стана в три валка (система трио) появится первоначально в США, где он был сконструирован Фритцом. Эти станы были уже снабжены подъемными столами для подачи и передвижения прокатываемого металла. Они могли прокатывать слитки бо.ть-шого веса и вследствие этого получили повсеместное распространение в США. Дальнейшее развитие прокатных устройств выразилось в появлении т. н. дуо-реверсивного стана с беременным направлением вращения валков, сконструированного впервые в Англии (около 1880 г.) Рамсботомом. Эти станы оказались пригодными и для прокатки слитков до 5 m и более весом и получили распространение как в самой Англии, так и на континенте Европы. Последние две системы прокатных станов являются основными как для первоначального обжима слитков на заготовку, так и для чистовой прокатки тяжелых профилей. И наконец крупнейшим шагом вперед, совершившим переворот в прокатном деле, было изобретение так паз. непрерывных станов, которые за исключением трубопрокатного дела в СССР пока не применялись, но будут строиться на новых заводах.

Непрерывный стан, состоящий из 16 пар валков, впервые построенный англичанином Бедсоном в Англии в 1862 г. д.тя прокатки проволоки, был усовершенствован америк. фирмой Моргана; таких непрерывных станов сист. Моргана в 1914 г. насчитывалось в европейских странах 27 комплектов (в Швеции, Австрии-по одному, в Англии, Франции и Бельгии-но два и в Германии-19), в Америке же-100 комплектов. Самой существенной особенностью непрерывных станов является их громадная производительность при малом числе обслуживающих их рабочих.

Устройство прокатных станов. Прокатный отан состоит из двух основных частей: рабочей части, на которой непосредственно осуществляется процесс прокатки, и привода, состоящего из двигателя и передачи. Обычно в состав передачи (канатной, ременной, зубчатой или фрикционной) за исключением реверсивного стана входит маховик, к-рый м. б. одновременно и шкивом. Пара станин с валками образует рабочую клеть (став). Каждый стан состоит из одной или нескольких клетей. Для передачи движения от главного вала двигателя к валкам применяются шестерни, помещаемые в специальной шестеренной кле-т и. Шестеренная клеть обычно устанавливается в начале прокатного стана и редко посредине и.чи в конце его для уменьшения скручивающих моментов. При прокатке кровельного железа, жести, а иногда и обручного железа верхнийвалокдляполучения

гладкой поверхности изделий делается сво-. бодным (Schleppenwalzen); этот валок вращается силой трения о нижний валок или о прокатываемый металл и никаких отпечатков на последнем поэтому не оставляет. Главные условия, к-рым должен удовлетворять хороший прокатный стан, следующие: прочность, тщательность пригонки и сборки частей, большая производительность и точность в работе. Для увеличения прочности как станины, так и деталей стана их часто изготовляют из стали, что вместе с тем значительно об.легчает их вес; при замене например чугунных станин стальными вес их уменьшается почти вдвое.

Классификация прокатных станов. А. По способу приведения в д в и-ж е и и с прокатные станы можно подразделить на два к.ласса: станы с маховиком и станы без маховика. Прокатные станы с маховиком имеют постоянное направление вращения валков. Маховик служит аккумулятором энергии, воспринимая пики нагрузки во время прокатки. Для прокатки тяжелых фасонных профилей, напр. тяжелых рельсов, балок и швеллеров, употребляются почти исключительно станы без маховика- реверсивные станы. Реверсивные станы нормально имеют по два валка в клети (дуо-клети) при неременном направлении вращения валков для каждого последовательного пропуска металла.

Б. По характеру продукта, прокатываемого на данном стане, прокатные станы подразделяют на следующие типы. 1) Б л у м и н г и-крупные обжимные станы для прокатки тяжелых болванок. Блуминг происходит от англ. слова блум (bloom) - тяжелая заготовка квадратного сечения со стороной квадрата > 200 мм. получаемая из крупных слитков, Блуминги бывают дуо-реверсивные с диаметром валков 850-1 350 мм (вкл. л., 1, 2) или трио с диам. 700-1 050 мм. 2) Крупносортные станы с диам. валков 600-950 мм. предназначенные для прокатки фасонных и сортовых профилей весом не менее 20 кг в п. м. Крупносортные станы, специально предназначенные для прокатки рельсов, называются рельсовыми, предназначенные для прокатки балок-балочными, а для рельсов и балок-рельсобалочными. Диаметр валков дуо-реверсивных рельсобалочных станов доходит до 950 мм, а диаметр валков балочных станов-до 850 мм. 3) С р е д н е-сортные станы с диам. чистовых валков 400-550 мм, предназначенные для прокатки фасонных и сортовых профилей не легче 12 кг в п. м. Б. ч. при таких станах имеется обжимная клеть с валками диам. 500-700 мм. 4) Мелкосортные станы с диам. чистовых валков 250-325 мм, черновых-300-375и обжимных-450-500лгл1, предназначенные для прокатки фасонных и сортовых профи.лей весом 0,2-12 кг в п. м (необходимо отметить, что во многих случаях по тем или иным причинам приходится прокатывать профили легче или тяжелее тех, к-рые указаны выше). 5) П р о в о-л о ч н ы е станы с диам, чистовых валков 240-300 мм. 6) Листопрокатные станы, которые делятся на а) бронепрокатные станы с диам. валков 1 ООО-1 250 мм и длиной полотна 3 500-5 150 мм.; они обыкиовен-



пг()];л ч h\\


Дуо-реиерсиопы11 блюминг 0 lloo мм. Вид спереди.



Дуо-реверсиглг1,1п oJUdMniir. Вил слад!!.


Уш1В1:Г)Са.11,пыГ| дуо-стаи.

1Трпрер7,Т1111ый гтап.

7. Г)



НО бывают только дуо-реверсивные; б) толстолистовые станы, предназначенные для прокатки толстых листов, т. е. листов толщиной более 10 мм, с диам. валков 700- 1 100и длиной полотна 2 ООО-3 500лш.; обычно бывают дуо-реверсивные или трио сист. Лаута; в) среднелистовые станы, предназначенные для прокатки средних листов, т. о. листов толщиной 3-10 мм, с диам. валков 700-850 м-м и длиной полотна 2 ООО- 3 ООО мм; почти исключительно трио сист. Лаута; г) тонколистовые станы, предназначенные для прокатки тонких листов, т. е. листов толщиной 1-3 мм, с диам. валков 500-700лл1 и длиной полотна 1000-1 500 мм; обыкновенно делаются дуо-нереверсивными. 7) Универсальные станы (вкл. л., 3), станы, предназначенные для прокатки unipo-кополосного железа, делятся на а) дуо-не-реверсивные (обычно в соединении с каким-нибудь другим станом); б) дуо-реверсивные и в) трио. 8) Бандажепрокатные станы для прокатки вагонных и паровозных бандажей. 9) Т р у б о и р о к а т н ы е станы для прокатки сварных и бесшовных труб. 10) С п е ц и а л ь н ы е станы для прокатки дисковых колес (фиг. 13), волнистого же-


Фиг. 13.

леза (фиг. 14), лопат, цепей, волнистых труб, заготовки для вил, для подков и т. д. И) Станы для X о л о д и о й и р о к а т к и.

В. П о к о н с т р у к ц и и, т. е. по числу и'1)асположенпю валков в рабочих клетях, станы можно подразделить на следующ. типы: 1) Д У ос т а и ы, т.е. станы с двумя ва;1ками в каждой клети. Применяются они б. ч. в


качестве дуо-реверсивных станов, например блумингов, рельсобалочных и листовых. Схематическое расположение валков и пропусков показано на фиг. 15. Дуо-станы с постоянным направлением вращения валков применяются для прокаткп тонких

листов в качестве трубопрокатных непрерывных станов и станов для холодной прокатки. Для сортовой прокатки этого рода станы в наст, время выходят из употребления вследствие потери >50% времени на холостой ход. Схематич. распо.тожение ва.дков


/ пропуск f P i-

Фиг. 15.


Фиг. 16.

И пропусков показано на фиг. 16. 2) Д в о й-ные ду о-ст а и ы, т. е. станы с двумя па-1>ами валков в каждой клети (фиг. 17). Об пары расположены рядом в клети пе в однот! плоскости, но так, что одна пара выше другой. В системе Беккера обе пары валков расположены рядом на одном уровне, но в разных клетях. Система Беккера представляет собою наибо-.лее ранний тип непрерывных станов, применявшийся в Гермагши в прово.точных станах.

3) К о м б и п и р о в а н н ы е д у о. Это название присвоено особому расположению валков в проволочных, а иногда и в мелкосортных сТанах, когда в клетях для трио помещаются лишь два валка, причем, если в одной к.тети имеются верхний и средний валки, то в соседней клети - средний и иилгний валки. При подобном расположе-Hini валков прокатка производится петлями и одновременно могут работать все клети.


Фш. 17.


Фиг. 18.

Фиг. 19.

Третий ва.ток является излишним: вместо пего упот1)ебляется либо холостой валок .шбо удлиненный соединительный валок, иногда квадратного сечения, проходящи1( сквозь всю клеть. 4) Т р и о-с т а и ы, т. е. станы с тремя валками в каждой клети (фиг. 18), применяются в качестве сортовых станов с ручьевыми валками, а также листовых и универса.гп-.ных станов с гладкими валками. Листовые и универсальные трио-станы сист. .Лаута иметот свои особенности (фиг. 19). Диам. среднего валка составляет -/з- U диаметра верхнего пли нижнего валка. Это соотноихение имеет иелью увеличить степень вытяжки и уменьшить высоту подъема как верхнего, так и среднего валка. В отличие от обычных трио-станов в стане Лаута приводными яв.7яются верхний и нижний валки. Верхний валок устанавливается после каждого пропуска, а средний перемещается вверх и вниз, получая враще-




Фиг. 20 и 21.

ние от трения валка о прокатываемый металл. Т. о. в трио-станах сист. Лаута передача от шестеренной клети происходит лишь на нижний и верхний валки. В трио-стане Лаута прокатка происходит попеременно :между верхним и средним или между нижним и средним валками. Средний валок всегда является рабочим, но попеременно опирается на верхний или шга^ний валки, вследствие чего его диаметр без ущерба для его прочности выбирается менее диаметра двух других валков. 5) К в а р т о-с т а н ы, такие станы, в к-рых кроме двух рабочих валков имеются еще два опорных (фиг. 20). Подобная конструкция имеет целью создать жесткий рабочий валок большой длины и сравнительно малого диаметра. Соотношение диаметров рабочих и опорных валков обычно составляет в этих станах 1 : 2 или иногда 1 : 2,5. Рабочие валки изготовляют для горячей прокатки из закаленного чугуна, для холодной-из закаленной стали. Опорные же валки для горячей прокатки изготовляют из твердой высокоугле-]Юдистой стали, а при холодной-из полутвердой углеродистой стали. Привод рабочих валков производится посредством шестерен. Опорные валки, если они снабжены роликовыми подшипниками, не требуют привода. На обыкновенных холодно-прокатных дуо-станах невозможно прокатывать широкие ленты, которые требуют большей длины валков и большего их диаметра. В виду этого до применения четырех-валковых станов большая часть железных и стальных лент, прокатываемых холодным способом, обыкновенно не превышала по ширине 150 мм. Более широкие ленты ста-.10 возможным получать только на станах четырех- и шестивалковых. Четырехвалко-вые станы кварто получили распространение .тишь за последнее время с применением ро-.тиковых подшипников. Производительность станов кварто гораздо выше, чем дуо-станов. Кроме того на стане кварто лента может прокатываться значительно более тонкой, иногда без промежуточного отжига. Эти преимущества особенно сказываются при прокатке твердой стали. Так, при прокатке ленты шириною 100 мм (из стали с сопротивлением 80-90 KZJMM) и толщиною 1,5- 0,22 мм на обыкновенном дуо-стане требуется 11 пропусков с 5 промежуточными отжигами; на стане кварто для той же прокатки требуется всего лишь 4 пропуска без промежуточного отжига. Необходимо заметить, что благодаря большему давлению, которое м. б. получено при прокатке на стане кварто, толщина листов получается равномерной но всему сечению при большой точности сечения. Поверхность листов получается блестящей и гладкой. В стане кварто иногда считают выгодным несколько смещать рабочие валки с осевой линии со стороны подачи или же со стороны выпуска металла. Чаще всего это смещение делается приблизительно на 6 мм со стороны подачи металла (фиг. 21). Цель смещения рабочих ватков заключается в том, чтобы они, имея нек-рую игру в подшипниках, не встали при подаче металла косо к опо1шому валку, а


Фиг. 22.

с первого же момента по всей длине придавливались бы к опорным валкам. Существует еще одна система четырехвалкового стана с опорными валками, являющаяся видоизменением трио-стана. Рабочий валок в ней вследствие очень небольшого диаметра имеет два верхних (иногда нижних) опорных валка (фиг. 22). Прокатка производится между средним (малым) и нижним (большим) валками. 6) Гнездовые станы (cluster mill), т. е. шестивали^овые, представляют дальнейшее развитие четы-рехвалковых станов. В гнездовых станах каждый рабочий валок имеет по два опорных валка (фиг. 23) и вследствие этого настолько хорошо удерживается в правильном положении, что не нуждается в подшипниках. Давление металла на рабочий валок распределяется на два опорных валка и поэтому ему может быть дан меньший диаметр при той же производительности стана. При холодной прокатке листов шириною 900 лш на обыкновенном дуо-стане с диам. 750 мм потребовалось 40-60 пропусков, чтобы получить блестящую полированную поверхность; те же результаты на гнездовом стане получаются всего лишь при 3-4 пропусках. Гнездовый стан имеет однако следующий недостаток. Давление, приходящееся на каждый опорный валок при обыкновенном отношении диаметров рабочих и опорных валков 1 : 2-1 : 2,5, составляет 0,7-0,75 Р (общего давления при прокатке). Подшипники опорных валков находятся под давлением 2,8-3 Р, между тем как это давление в че-тырехвалковом, как и в дуо-стане, составляет 2Р. Т. о. расходуемая в подшипниках работа трения в шестивалко-вом стане на 40-50% больше, чем в четырехвалковом стане. При обыкновенных скользящих подшипниках работа трения настолько значительна, что при этих условиях конструкция шестивалкового стана становится нерациональной. Напротив, при роликовых подшипниках потери на трение играют незначительную роль. На гнездовых станах является поэтому обязательным применение роликовых подшипников. К минусам гнездового стана необходимо отнести также относительно большую его стоимость в сравнении со станом кварто, вызываемую его сложностью и применением двойного количества роликовых подшипников. Тем не менее в тех случаях, когда необходимо применить очень большую длину валков по сравнению с диам. (напр. при 1 700 мм ш d= 305 мм), отдают предпочтение гнездовому стану. 7) Универсальные дуо-станы употребляются для прокатки универсального (широкополосного) мостового и судового железа. Для получения точных прямых кромок под прямым уг.том кроме обычных горизонтальных валков применяют в них еще вертикальные, располагаемые по одну (фиг. 24) или обе стороны горизонтальных


Фиг. 23.



валков. Универсальные дуо-станы делятся на станы с постоянным направлением вращения валков (одна пара вертикальных валков) и реверсивные тяж;елые станы (две пары вертикальных валков). На универсальных нереверсивных станах прокатывается универсальное железо средней ширины, на дуо-реверсивных или трио-универсальных станах-универсальное железо большой ширины до 1 200 мм. 8) Универсальные трио-стан ы, в них средний валок имеет меньший диаметр (сист. Лаута). Трио-станы с двумя нарами вертикальных валков встречаются редко (фиг. 25); б. ч. они имеют одну пару таких валков, к-рые располагаются сзади нижнего пропуска (фиг. 26). Универсальные станы применялись для прокатки ряда профилей в том числе и ре.дьсов, но широкого расиространения не получили. Однако для прокатки широкополочных двутавровых балок универсальные станы системы1американского инж. Грея




Фиг. 2.4.

ДФпг. 2

Фиг. 26.

получили распространение. В от;шчпе от универсальных: станов обычного типа в этом стане вертикальные ва.пки расположены тагспм образом, что оси их лежат в одной вертикальной плоскости с*осями горизонтальных валков (фиг. 27), а не так, как это имеет место в обычных универсальных станах. Универсальный стан Грея состоит из двух клетей, расположенных рядом друг за другом непрерывно, причем прокатанная на обжимном стане для двутавро-uoli балки и'вторичио нагретая заготовка по-

для прокатки труб без шва. Оси валков в подобных станахпересекаются под острым углом и имеют направление вращения вал-


Фиг. 27.

ков в одну сторону (фиг. 28). 10) Стан ы со специальными клетями. Гораздо реже применяются станы с числом валков более четырех, напр .двойное трио и с е м и в а л к о в ы е станы. Двойные трио-станы имеют две рядом стоящие трио-клети с разными диамет- рами валков (фиг. r JzxL Л \ г i 29). Вследствие не- -р] \ -р тг.гт обходимости убрать металл, к-рый получает вытяжку в предыдущем ручье, диаметр валков последующего ручья д. б. больше, что-


Фиг. 28.

бы иметь большую скорость. Оемивалко-вые станы имеют три клети. Средняя клеть, как видно из схемы (фиг. 30), трио, а две другие клети дуо, расположенные спереди и сзади клети трио. Трио-клеть должна иметь диаметр валков больший, чем у дуо-клетей, для получения большей окружной скорости валков. Оба типа прокатных станов не обладают какими-либо особьши преимуществами сравнительно со станами других, бо.чее обычных типов и вместе с тем


Разрез А-В

Разрез C-D



Фиг. 29.

значительно более слолны по своему устройству. 11) Станы для периодхГче-ской прокатки. К числу станов с пе-рподическ. прокаткой относятся следующие три стана: а) маятниковые станы 1эриде с кривошипным приводом, шгеющие только сегменты вместо вал-

ступает cnauu.ia в первую клеть, имеющую горизорггальные и вертикальные валки, а затем во вторую .пппь с горизонтальными валками, где обравниваются края полок. Вместо обычных цапф вертикальные валки направляются особьши ро.тиками, расположенными по сторонам шеек горизонтальных ва-тков. 9) Д у о-с т а и ы с к о с о р а с п о-л о ж е н н ы м и в а л к а м и употребляются

ков; б) станы обычного тина с постоянным направлением вращения, но имеющие рабочий калибр лишь на части окружности валков; эта часть валка является обычно сменной; на подобных станах производится прокатка, нанример заготовки для вил, для подков и т. д.; в) станы пилигримовые, т. е. с попятным движением (Pilgerwalzen), употребляемые для уменьшения толщины



1 2 3 4 ... 46

© 2003-2018