ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
получение
путём прокатки из стали и др. металлов различных изделий и полуфабрикатов,
а также дополнит. обработка их с целью повышения качества (термич. обработка,
травление, нанесение покрытий). В пром. странах прокатке подвергается больше
4/5 выплавляемой стали. П. п. обычно организуется на металлургич. з-дах
(реже на машиностроит.); как правило, особенно в чёрной металлургии, является
завершающим звеном цикла произ-ва (см. Металлургия; о П. п. как
отрасли металлургич. пром-сти см. в статьях Чёрная металлургия, Цветная
металлургия).
К осн. видам проката относятся: полупродукт,
или заготовка, листовой и сортовой прокат, катаные трубы, заготовки деталей
машин (особые виды проката) - колёса, кольца, оси, свёрла, шары, профили
переменного сечения и др. Перечень прокатываемых изделий с указанием размеров
наз. сортаментом проката, большая часть к-poro в СССР стандартизована.
Осн. количество проката изготовляется из низкоуглеродистой стали, нек-рая
часть - из легированной стали и стали с повышенным (больше 0,4%) содержанием
углерода. Прокат цветных металлов производится гл. обр. в виде листов,
ленты и проволоки; трубы и сортовые профили из цветных металлов изготовляются
преим. прессованием (см. Прессование металлов).
Прокатка стали. Произ-во стального
проката на совр. металлургич. з-де осуществляется двумя способами. При
первом исходным материалом служат слитки (отлитые в изложницы), которые
перерабатываются в готовый прокат обычно в 2 стадии. Сначала слитки нагревают
и прокатывают на обжимных станах в заготовку. После осмотра заготовки
и удаления поверхностных дефектов (закатов, трещин и т. п.) производят
повторный нагрев и прокатку готовой продукции на специализир. станах. Размеры
и форма сечения заготовки зависят от её назначения: для прокатки листового
и полосового металла применяют заготовки прямоугольного сечения шир. 400
- 2500 мм и толщиной 75-600 мм, наз. слябами; для
сортового металла - заготовки квадратного сечения размером примерно от
60 х 60 см до 400 х 400 мм, а для цельнокатаных труб - круглого
сечения диаметром 80-350 мм.
При втором способе, применяемом с сер.
20 в., прокатка исходной заготовки заменяется непрерывным литьём (разливкой)
на спец. машинах. После осмотра и удаления дефектов заготовка, как и при
первом способе, поступает на станы для прокатки готовой продукции. Благодаря
применению непрерывно-литой заготовки упраздняются слябинги и блюминги,
повышается качество проката, устраняются потери на обрезку головной части
слитка, доходящие у слитков спокойной стали до 15-20%.
Преимущества применения непрерывно-литой
заготовки в произ-ве проката становятся ещё более значительными при совмещении
процессов непрерывного литья и прокатки в одном неразрывном потоке. Для
этой цели созданы литейно-прокатные агрегаты, в к-рых слиток на выходе
из кристаллизатора не подвергается разрезке, проходит печь, где выравнивается
темп-pa по сечению, и затем поступает в валки прокатного стана. Т. о. осуществляется
процесс кристаллизации и прокатки бесконечного слитка, т. е. непрерывное
произ-во проката из жидкого металла. Процесс получил широкое распространение
при прокатке цветных металлов; он применяется также для произ-ва стальной
заготовки небольших сечений (примерно менее чем 150 х х 150 мм) повышенного
качества. Осн. трудность в развитии этого процесса состоит в относительно
низкой скорости выхода слитка из кристаллизатора (1 -6 м/мин), что
не позволяет в полной мере использовать производств. возможности непрерывного
прокатного стана.
Прокатка листового металла производится
из катаных или непрерывно-литых слябов и только листов толщиной св. 50-100
мм - непосредственно из слитков или кованых слябов. В технологич.
процесс входят след. основные операции: подача слябов со склада к нагреват.
печам; нагрев; подача по рольгангу к рабочей клети стана и прокатка в неск.
проходов (пропусков между валками), причём в первые проходы для получения
листов требуемой ширины сляб иногда подаётся в валки поперёк или под углом;
правка на роликовых правильных машинах; охлаждение на холодильниках; контроль
и разметка; обрезка продольных кромок; обрезка концов, разрезка на листы
определённой длины; иногда термич. обработка и покраска; отправка на склад
готовой продукции.
Листы толщиной от 4 до 50 мм и плиты
толщиной до 350 мм прокатываются на толстолистовых или броневых
станах, состоящих из одной или двух рабочих клетей, а листы толщиной от
1,2 до 20 мм - на значительно более производительных непрерывных
станах, на к-рых листы получаются в виде длинных (более 500 м) полос;
при выходе из последней клети стана полосы сматываются в рулон. Листы толщиной
менее 1,5 - 3 мм выгоднее прокатывать в холодном состоянии, поэтому
дальнейшее уменьшение толщины листа осуществляется обычно на станах холодной
прокатки. Для этого рулоны после их получения на непрерывных станах горячей
прокатки транспортируются в цех холодной прокатки, где с поверхности металла
удаляется окалина (в линии непрерывного травления), затем обрезаются концы
и производится стыковка (электрич. контактная сварка) для полной непрерывности
дальнейшего процесса. Травленые рулоны разматываются и в неск. проходов
обжимаются до требуемой толщины (общее обжатие для низкоуглеродистой стали
доходит до 75-90% ). Прокатка осуществляется на непрерывных станах, состоящих
из 4 или 6 четырёхвалковых клетей, или на одноклетевых реверсивных станах.
После холодной прокатки полосу отжигают для устранения наклёпа, затем подвергают
дрессировке, правке, резке на листы и упаковке (рис. 1).
Рис. 1. Технологическая схема цеха холодной
прокатки для производства листов; 1 -конвейер горячекатаных рулонов; 2
- агрегат нормализации; 3 - непрерывно-травильный агрегат; 4 - агрегат
комбинированной резки; 5 - непрерывный стан холодной прокатки; 6 - термическое
отделение; 7 - агрегат нанесения защитного покрытия; 8 -дрессировочный
стан; 9 - непрерывно-цинковальный агрегат; 10 - отделение упаковки готовой
продукции.
Прокатка сортового металла включает след.
осн. операции: нагрев до 1100-1250 оС; подачу нагретой заготовки
к рабочим клетям и прокатку в неск. проходов в калибрах, постепенно приближающих
сечение исходной заготовки к сечению готового профиля; резку проката на
пилах или ножницах на части требуемой длины или сматывание в бунты; охлаждение
на холодильниках; правку на роликовых правильных машинах; контроль и отправку
на склад готовой продукции.
Число проходов выбирается в зависимости
от размеров и формы сечения исходной заготовки и готового профиля и составляет:
для рельсов обычно 9, балок 9-13, угловых и других сортовых профилей, напр.
зетообразного (рис. 2), 5 - 12, проволоки 15-21. Выполнение указанных технологич.
операций производится на специализир. сортовых прокатных станах, представляющих
собой поточную автоматич. систему различных машин. Прокатка (горячая) труб
состоит из 3 основных и неск. вспомогат. операций. Первая операция (прошивка)-
образование отверстия в заготовке или слитке; в результате получается
толстостенная труба, наз. гильзой. Вторая операция (раскатка) - удлинение
прошитой заготовки и уменьшение толщины её стенки примерно до требуемых
в готовой трубе размеров. Обе операции осуществляются с одного нагрева,
но на различных прокатных станах, установленных рядом и входящих в общую
систему машин трубопрокатного агрегата. Первая операция выполняется
на прошивных станах винтовой прокатки между бочкообразными или дисковыми
валками на короткой оправке, вторая - на различных прокатных станах: непрерывных,
пилигримовых, автоматических и трёхвалковых станах винтовой прокатки. Третья
операция - калибровка (или редуцирование) труб после раскатки. Калибровка
осуществляется на калибровочных станах, затем трубы охлаждаются, правятся,
контролируются и разрезаются на куски определённой длины. Трубы диаметром
менее 65-70 мм подвергаются дополнит. горячей прокатке на редукционных
станах. С целью уменьшения толщины стенки и диаметра, получения более высоких
механич. свойств, гладкой поверхности и точных размеров трубы после горячей
прокатки подвергаются холодной прокатке на спец. станах, а также волочению.
Рис. 2. Схема изменения сечения (калибровка)
при прокатке зетового профиля.
Прокатка заготовок деталей машин (штучных
изделий) находит широкое применение гл. обр. в произ-ве различных тел вращения
и профилей переменного сечения: вагонных колёс, осей, бандажей, колец для
подшипников качения, шаров, зубчатых колёс, винтов, свёрл и т. д. При этом
иногда прокатка используется для выполнения лишь одной операции в комбинации
с ковкой или штамповкой.
Прокатка цветных металлов. Наибольшее применение
получила прокатка листов, ленты, фольги и проволоки из алюминия, меди,
магния, цинка и их сплавов.
В технологич. процесс прокатки листов из
алюминиевых сплавов входят след. осн. операции: предварит. прокатка плоских
непрерывно-литых слитков массой 0,5-5 т с обжатием ок. 10% для выравнивания
их поверхности; правка на роликовых правильных машинах; фрезерование для
получения чистой и гладкой поверхности; накладывание с обеих сторон слитка
алюминиевых листов; нагрев; горячая прокатка с плакированием до
толщины 4-12 мм с последующим свёртыванием в рулоны; отжиг и
холодная прокатка. После холодной прокатки рулоны разматываются и режутся
на листы, к-рые затем закаливают, травят, прокатывают вторично в холодном
состоянии для прогладки или получения наклёпа, травят, разрезают и упаковывают.
В нач. 60-х гг. 20 в. был разработан новый
процесс прокатки листов из алюминия и его сплавов. Особенность этого процесса
состоит в совмещении непрерывного литья с прокаткой. Исходным материалом
служит жидкий алюминий, к-рый поступает через распределит. проводку в межвалковое
пространство, образованное между двумя горизонтальными валками (рис. 3).
Алюминий, соприкасаясь с валками, кристаллизуется, а образующаяся полоса
непрерывно выходит из валков стана. Валки могут быть расположены как в
вертикальной плоскости, так и в горизонтальной. В первом случае алюминий
подводится сбоку, а во втором - снизу. Этим методом успешно изготовляются
полосы толщиной 8-12 мм, шир. 1000-1600 мм, к-рые затем сматывают
в рулоны. Применение такой технологии вместо прокатки полосы из крупных
слитков даёт большой экономич. эффект.
Рис. 3. Схемы способов бесслитковой
прокатки полос: а - подача металла сбоку; б - подача металла снизу: 1 -
распределительная ванна; 2 - межвалковое пространство (кристаллизатор);
3 - валки; 4 - полоса.
Исходной заготовкой при прокатке листов
и ленты из меди и латуни служат плоские слитки массой ок. 0,5-1 т, толщиной
100-150 мм<, к-рые прокатываются в горячем состоянии до толщины
10-15 мм. Прокатанные листы фрезеруют для удаления поверхностных
дефектов и затем подвергают холодной прокатке с промежуточными отжигами
при 450-800 °С.
Для произ-ва катанки из алюминиевых
и медных сплавов наиболее эффективен способ непрерывного литья, совмещённый
с прокаткой на непрерывном стане.
Технич. прогресс в области П. п. характеризуется
в первую очередь повышением качества прокатываемых изделий, к-рое обеспечивало
бы наиболее эффективное использование металла потребителем. С этой целью
прокатываемому изделию придаётся возможно более рациональная форма, способствующая
снижению его массы, расширяется производство экономичных профилей проката,
повышается точность его размеров, улучшаются прочностные и др. свойства
металла, на его поверхность наносятся эффективные защитные покрытия. Одновременно
снижается стоимость производств. затрат путём внедрения непрерывных процессов
(от жидкого металла до готового проката), повышения скорости прокатки и
автоматизации всех технологич. процессов.
Лит.: Прокатное производство. Справочник,
под ред. Е. С. Рокотяна, т. 1 - 2, М., 1962; Прокатное производство, 2
изд., М., 1968; Нiggins R. A., Engineering metallurgy, 2 ed., pt 2, L.,
1970; Holub J., Pzicne klinove valcovani, Praha, 1972.
А. И. Целиков.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я