Прокатка це. Холодна прокатка металу

загальні положення

Прокатку металів здійснюють переважно за високих температур, використовуючи при цьому зниження опору деформації. Разом з тим необхідна прокатка і в холодному стані, яка доцільна при малій товщині продукту, що прокочується, коли через велике відношення поверхні до обсягу швидке охолодження металу не дає можливість забезпечити високу температуру в деформаційній зоні (прокатка тонких листів). Холодна прокатка надає виробам високі точність розмірів та якість поверхні, що неможливо при гарячій прокатці, а також особливі фізичні, зокрема магнітні властивості.

В Останніми рокамивиробництво холоднокатаного листа, жерсті та стрічки все більше збільшується. Це з тим, що у багатьох галузях народного господарствапостійно зростає потреба в тонколистової сталіз високими механічними властивостями, точними розмірами, гарною якістюповерхні. Холодна прокатка у поєднанні з термічною обробкою дає можливість виготовляти тонколистову сталь, що задовольняє цим вимогам. У 1977 р. частка холоднокатаного листа

у загальному обсязі листопрокатного виробництва СРСР становила приблизно 19%; надалі ця частка неухильно зростатиме і до 1-990 р. імовірно досягне 37%.

Сучасним способомхолодної прокатки листової сталі є рулонний, при якому метал у вигляді довгих смуг змотується в рулони великої маси. Для прокатки тонколистової сталі в рулонах застосовуються головним чином безперервні стани, а при невеликому обсязі виробництва одноклітинні реверсивні стани з чотиривалковою кліткою та багатовалкові? Рулонна прокатка на безперервних та одноклітинних станах відбувається з натягом смуги. Значно рідше використовують полисту холодну прокатку на одноклітинні реверсивні стани (без натягу).

Удосконалення технології холодної прокатки йде шляхом підвищення точності готової продукціїза рахунок: жорсткості робочих клітей; застосування засобів пружного протизгинання прокатних валків; підвищення якості валків та оснащення станів системами автоматичного регулювання товщини листа в процесі прокатки.

Жорсткість робочих клітей визначається переважно пружною деформацією валків і станин. Збільшення діаметра робочих та опорних валків знижує їх знос, підвищує точність прокату за рахунок зменшення прогину та збільшує тепловіддачу. Пружна деформація станини у вертикальному напрямку на сучасних станах холодної прокатки становить 03-05 мм; зменшення цієї деформації досягається збільшенням перерізу стійок та поперечок.

Прокатка металівє таким видом пластичної обробки, коли вихідна заготовка обтискається валками, що обертаються, прокатного стану в цілях зменшення поперечного перерізу заготовки і надання їй заданої форми. Існує три основні способи прокатки:

поздовжня,

поперечна,

поперечно-гвинтова (або коса).

Азот водню Закриття цієї кришки з основою герметично, тому що відпал повинен виконуватись у контрольованій атмосфері. Печі дзвона, які зазвичай використовуються при відпалі холодного листа, являють собою печі, які складаються з основи, на якій розміщується матеріал. Нагрів може бути виконаний за допомогою променистих труб, встановлених на внутрішній стінці витяжки або прямого випалення пальників, розташованих на підставі. Потім газовий опалювальний ковпак міститься на 17 годин. вводячи в капот інертний газ, такий як водень, придатним пристроєм, який зазвичай використовується цими печами.

При поздовжній прокатцідеформування заготівлі здійснюється між валками, що обертаються в різні боки. Осі прокатних валків та оброблюваної заготовки паралельні (або перетинаються під невеликим кутом). Обидва валка обертаються в одному напрямку, а заготівля круглого перерізу – у протилежному.

В процесі поперечної прокаткиоброблювана заготовка утримується у валках за допомогою спеціального пристрою. Обтискання заготовки по діаметру і надання їй необхідної форми перерізу забезпечуються відповідним профільуванням валків і зміною відстані між ними. Даним способом виробляють вироби, що являють собою тіла обертання (кулі, осі, шестірні та ін.).

Поперечно-гвинтоваабо коса прокатка виконується в валках, що обертаються в одному напрямку, встановлених у прокатній кліті під деяким кутом один до одного. Стани косої прокатки використовують при виробництві труб, головним чином для прошивки злитка або заготівлі в гільзу. У момент зіткнення металу з валками, що обертаються, що мають нахил до осі оброблюваної заготовки, виникають сили, спрямовані вздовж осі заготовки, і сили, спрямовані по дотичній до її поперечного перерізу. Спільна дія цих сил забезпечує обертання, втягування оброблюваної заготовки в щілину, що звужується, і деформування.

До основних технологічних операцій будь-якої технологічної схеми виробництва прокату слід зарахувати: підготовку вихідних матеріалів; нагрівання перед прокаткою (крім холодної прокатки, коли, однак, часто потрібна інша операція - відповідна термічна обробка); гарячу та холодну прокатку; калібрування та виробництво гнутих профілів; обробку з операціями різання, правки, термічної обробки, видалення поверхневих дефектів, травлення та ін.

Волочення металу

Волочення металу- це протягування виробу круглого або фасонного профілю через отвір волочильного окуляра (волоку), площа вихідного перерізу якого менша за площу перерізу вихідного виробу. Волочення виконується тяговим зусиллям, прикладеним до переднього кінця оброблюваної заготовки. Даним способом отримують дріт всіх видів, прутки з високою точністю поперечних розмірів та труби різноманітних перерізів.

Обробка металу волочінням знаходить широке застосування у металургійній, кабельній та машинобудівній промисловості. Волочінням отримують дріт з мінімальним діаметром 0,002 мм, прутки діаметром до 100 мм, причому не тільки круглого перерізу, труби головним чином невеликого діаметра та з тонкою стінкою. Волочінням обробляють стали різноманітного хімічного складу, прецизійні сплави, і навіть майже всі кольорові метали (золото, срібло, мідь, алюміній, та інших.) та його сплави. Вироби, отримані волочінням, мають високу якість поверхні і високу точність розмірів поперечного перерізу. Якщо виробу потрібно надати в основному ці характеристики, такий вид обробки називають калібруванням.

Волочення найчастіше виконують за кімнатної температури, коли пластичну деформацію більшості металів супроводжує наклеп. Цю властивість у сукупності з термічною обробкою використовують для підвищення деяких механічних характеристик металу. Так, наприклад, арматурний дріт діаметром 3...12 мм з вуглецевої конструкційної сталі (0,70...0,90%С) при виробництві її волочінням забезпечує межу міцності 1400... 1900 МПа і межу плинності 1200. 1500 МПа.

Як вихідний матеріал для волочіння застосовують катану і пресовану заготовки. При виробництві алюмінієвого, мідного та іншого дроту як вихідну заготовку використовують катанку, що отримується безпосередньо з плавильної печічерез кристалізатор та безперервний прокатний стан. Незалежно від способу отримання вихідна заготівля перед волочением проходить ретельну попередню підготовку, яка полягає у проведенні того чи іншого виду термічної обробкивидалення окалини і підготовку поверхні для закріплення та утримання на ній мастила в процесі волочіння. Ці попередні операції забезпечують нормальне виконання пластичної деформації у волочильному отворі, сприяють отриманню високої якості поверхні виробу, зменшують зусилля та енергію на волочіння та знижують знос волочильного інструменту.

Термічна обробка металу перед волочінням знімає наклеп, надає металу необхідні пластичні властивості, забезпечує отримання оптимальної структури. Тому термічну обробку вибирають такою, щоб у поєднанні з пластичною деформацією вона забезпечувала максимальні механічні та інші характеристики виробу, що обробляється. Залежно від хімічного складу металу та призначення продукту волочіння застосовують відпал, нормалізацію, загартування, патентування. Патентування застосовують для вуглецевих сталей. Процес патентування полягає у нагріванні металу вище критичної точки та охолодженні його серед з температурою 450…500°С. Як таке загартоване середовище використовують розплавлений свинець або солі.

При виробництві дроту та прутків волочінням велику увагу приділяють підготовці поверхні продукту обробки перед волочінням. Видалення окалини в калібрувальних та волочильних цехах виробляють механічним, хімічним та електрохімічним способами, а також комбінаціями цих способів. При механічному очищенні поверхні від окалини дріт або пруток піддають періодичним перегинам у різних площинах між роликами, після чого метал надходить на завершальне очищення сталевими щітками. Такий спосіб економічно доцільний, придатний для очищення поверхні головним чином вуглецевої сталі, окалина якої при перегинах порівняно легко руйнується та опадає. З механічних способів, що забезпечують досить успішне очищення поверхні металу, знаходить застосування дробоструминна обробка. Під дією ударів дробу з вибіленого чавуну. сталевого лиття або високоміцного дрібно нарізаного сталевого дроту окалина на поверхні виробу, що обробляється, розпушується і видаляється. Цей спосіб очищення поверхні металу від окалини в багатьох випадках не вимагає додаткового травлення і найчастіше застосовується в калібрувальних цехах.

Хімічні способи видалення окалини набули широкого поширення завдяки своїй надійності, хоча вони менш економічні порівняно з механічними способами. Травлення вуглецевих та ряду легованих сталей виробляють у сірчаній чи соляній кислотах. Високолеговані сталі (кислотоупорні, нержавіючі та ін.) труять у сумішах кислот (сірчана та соляна, сірчана та азотна та ін.). Мідь та її сплави труять у 5...10%-ній сірчаній кислоті при температурі 30...60°С. Травлення металу в кислотах для очищення від окалини зазвичай виробляють з додаванням у ванну присадок (інгібіторів травлення), які значно зменшують швидкість розчинення основного металу, але не впливають на швидкість розчинення окалини, що запобігає перетравленню. Крім того, присадки знижують дифузію водню (Н2) у метал, зменшують загазованість травильних відділень, покращують умови праці.

Безпосередньо після травлення метал ретельно промивають видалення залишків розчину кислоти, солей заліза, шламу, травильної присадки, бруду. Промивання проводять негайно після травлення, так як затримка веде до висихання травильної рідини і виділення солей заліза, що важко розчиняються. Зазвичай промивання ведуть спочатку в гарячій водіщо забезпечує інтенсивне розчинення солей, а потім для кращого видалення шламу - в струмені холодної води зі шланга під тиском близько 0,7 МПа.

Після видалення окалини наносять шар, який повинен добре утримувати мастило при волочении і сприяти запобіганню налипання металу на робочу поверхню волоки.

Після травлення, промивання, нанесення підмастильного шару метал сушать у спеціальних камерах при циркуляції повітря температурою 300...350°С. Сушіння видаляє вологу, а також усуває можливу травильну (водневу) крихкість, яка може виникнути від того, що частина водню, що утворюється при травленні, дифундує в метал і викликає погіршення його пластичних властивостей.

Усі операції з підготовки поверхні металу до волочіння виконують у спеціальному ізольованому приміщенні. Для травлення та обробки поверхні дроту та прутків існують травильні машини періодичної та безперервної дії. Обробка в машинах безперервної дії забезпечує швидке та рівномірне травлення виробів будь-яких перерізів. Цей спосіб є найбільш прогресивним, так як у безперервному процесі можна поєднувати термічну обробку, видалення окалини та нанесення підмастильного шару. Така потокова обробка забезпечує повну автоматизацію процесу, підвищує якість металу, знижує трудомісткість операцій.

Після процесу волочіння прутки крім термічної обробки в багатьох випадках правлять, шліфують, полірують і в залежності від призначення наносять на них захисні покриття, наприклад, цинкуванням, лудінням, хромуванням, кадмуванням, алітуванням, лакуванням та ін. Правку зазвичай виконують на роликоправильних машинах, які встановлюють або у потоці виробництва, або окремо. Шліфування поверхні каліброваних прутків на глибину до 0,15...0,30 мм використовується для видалення поверхневих дефектів, зняття обезуглероженного шару, надання точних розмірів поперечному перерізу прутка та ін.