Станы. Прокатные станы. Реферат: Станы холодной прокатки Стан холодной прокатки листа

непрерывные станы с числом клетей 4-5-6.

Одноклетевые многовалковые реверсивные станы

Эти станы используют для прокатки небольших партий листов широкого сортамента, особенно из труднодеформируемых марок сталей. Станы просты в настройке, прокатку можно вести с любым числом проходов. В черной металлургии наиболее часто используют станы кварто и 20-ти валковые.

На одноклетевых станах применяют два способа прокатки:

Полистную прокатку ведут в клети кварто. Исходной заготовкой является горячекатаный травленный лист толщиной 3-10,5мм ; конечная толщина прокатываемых листов до 1,5мм .

Прокатка рулонной полосы. Прокатку ведут в 20-ти валковых станах с диаметром рабочих валковD p = 3-150мм , длиной бочкиL б = 60-1700мм .

В сортамент таких станов входят тонкие полосы толщиной 0,57-0,60 мм , шириной до 1700мм . Исходной заготовкой является травленная горячекатаная рулонная полоса толщиной 3-4мм . При прокатке лент толщиной 0,002-0,10мм исходной заготовкой является холоднокатаная полоса толщиной 0,03-1,0мм , прошедшая "светлый" отжиг.

Одноклетевые реверсивные станы оборудованы с передней и задней стороны моталками. Прокатку ведут за несколько проходов, перематывая полосу с одной моталки на другую, с большими натяжениями полосы между моталками и рабочей клетью с обязательным применением технологических смазок для снижения влияния сил трения на силу прокатки. На рис. 33 приведена схема двадцативалкового стана холодной прокатки полос.

Рис. 33. Схема двадцативалкового стана холодной прокатки:

1 – рабочие валки; 2 и 3 – промежуточные и опорные валки; 4 – измеритель толщины полосы; 5 и 7 – натяжные устройства; 6 – полоса; 8 – барабаны моталок

Стан имеет только два рабочих валка, деформирующих полосу. Остальные валки опорные и предназначены для уменьшения изгиба рабочих валков.

Непрерывные станы холодной прокатки тонких полос

Непрерывные станы применяют при значительных объемах производства сравнительно узкого сортамента полос. Современные непрерывные станы состоят из 5-6-ти нереверсивных клетей кварто, полоса одновременно находится во всех клетях. В каждой клети производится только один проход. Непрерывные станы снабжены с передней стороны разматывателем, с задней – моталкой.

Подкатом для непрерывных станов холодной прокатки являются горячекатаные предварительно травленые рулоны со смазанной поверхностью. Горячекатаную рулонную полосу получают с непрерывных широкополосных станов горячей прокатки. Толщина подката составляет в зависимости от толщины готовой продукции 2-6 мм .

При холодной прокатке возникают большие давления металла на валки из-за упрочнения металла в процессе деформации и большого влияния сил внешнего трения. Холодную прокатку рулонной полосы ведут со значительным натяжением полосы между клетями и между последней клетью и моталкой с обязательным применением технологических смазок. Натяжение полосы обеспечивает значительное уменьшение давления металла на валки, что позволяет прокатывать полосу с высокими обжатиями за каждый проход и способствует плотному сматыванию полосы на моталку и устойчивому положению ее между валками, полоса не смещается вдоль бочки валка. Применение технологических смазок приводит к снижению влияния сил трения, уменьшению давления металла на валки.

На 5-ти клетевых непрерывных станах прокатывают полосы толщиной 0,2-3,5 мм , на 6-ти клетевых толщиной 0,18-1,0мм . Ширина прокатываемых на этих станах полос – до 1200мм .

На непрерывных станах применяют два способа прокатки:

Порулонную прокатку полос. Каждый рулон прокатывается отдельно.

Бесконечную прокатку рулонной полосы. Смежные рулоны перед прокаткой сваривают в стык.

Схемы непрерывных станов порулонной прокатки и бесконечной прокатки приведены на рис. 34.

Рис. 34. Схемы непрерывных станов порулонной (а ) и

бесконечной (б ) прокатки:

1 – разматыватели;2 – рабочие клети;3 – моталки;4 – ножницы;5 – стыкосварочная машина;6 – петлеобразующее устройство;7 – летучие ножницы

При порулонной прокатке (рис. 34, а ) травленные горячекатаные рулоны со склада подают краном на транспортер перед станом холодной прокатки, с которого по одному подают к разматывателю. Затем опускается рычаг с электромагнитом, магнит притягивает конец рулона, приподнимает его и подает в задающие ролики. Эти ролики подают полосу далее во вводную проводку, которая зажимает и задает ее в валки первой клети.

Процесс прокатки начинается на малой заправочной скорости 0,5-1,0 м /с . Полоса задается в первую клеть, пропускается через валки всех клетей и направляется на барабан моталки. При образовании на барабане моталки 2-3 витков рулона стан разгоняют до рабочей скорости 30-40м /с . При прохождении через валки заднего конца полосы скорость вновь снижают. Поскольку большая часть полосы прокатывается с переменной скоростью, то это приводит к изменению условий прокатки, силы прокатки, упругой деформации клети, а в конечном итоге к изменению толщины полосы по ее длине.

Значительное улучшение качества полосы достигается на станах бесконечной прокатки (рис. 34, б ), на которых в потоке перед станом концы рулонов, подготовленных для прокатки, свариваются. В результате сокращаются операции заправки переднего конца, скорость прокатки снижается только при прохождении через валки сварных швов, соответственно повышается производительность и сокращается расходный коэффициент металла. Непрерывность процесса в момент сварки концов смежных рулонов, требующих остановки полос, обеспечивается наличием петлевого накопителя 6 . Когда процесс сварки рулонов заканчивается, вновь создается петлевое накопление полосы, по выходе из последней клети полоса разрезается летучими ножницами 7 и сматывается на моталках 3 .

Непрерывные станы холодной прокатки устанавливают в цехах большой производительности для выпуска полос и листов специализированного сортамента. Непрерывные станы отличаются от реверсивных большей степенью механизации и автоматизации и более высокими техническими параметрами по массе рулона, скорости прокатки, мощности главного привода; производительность этих станов выше, чем у реверсивных.

Непрерывные четырех клетевые четырех валковые станы применяют для холодной прокатки тонких полос (минимальной толщиной 0,22-0,25 мм) шириной 1370-2350 мм и массой до 30- 35 т: готовая продукция а виде листов предназначается о основном для автомобильной промышленности. В соответствии с требуемой шириной полосы длину бочки валков станов принимают равной 1525-2500 мм; скорость прокатки достигает 20-25 м/с.

Непрерывные пяти-клетьевые четырех валковые станы применяют как для прокатки тонких полос (минимальной толщиной 0,22-0,25 мм), шириной до 2150 мм и массой до 40-60 т со скоростью до 25-30 м/с при длине бочки волков до 2000-2200 мм, так и для прокатки жести и полос ил электротехнической (трансформаторной и динамной) стали минимальной толщиной 0,15 - 0,18мм, шириной до 1300 мм и массой до 15 т со скоростью до 30 - 37 м/с при длине бочки валков до 1200 - 1420 мм.

Непрерывные шести-клетевые четырех-валковые станы используют для прокатки тонкой жести толщиной 0,08 - 1,0 мм, шириной 500 - 1300 мм и массой до 30 - 46 т (по проекту) со скоростью до 30 - 40 м/с (длина бочки валков - до 1320 - 1450 мм). Тонкую жесть применяют в промышленности как готовую продукцию (в консервной, химической и других отраслях промышленности) или как подкат для получения особо тонкой жести толщиной 0.04 - 0,075 мм. Производительность непрерывных станов для холодной прокатки тонких полос достигает 1.5- 2,5 млн. т в год, а для прокатки жести 0,7-1,0 млн. т/год.

Для получения при холодной прокатке тонких полос с гладкой поверхностью и точными размерами толщины (по ширине и длине полосы) валки и рабочая клеть должны характеризоваться значительной жесткостью. С этой целью применяют четырех-валковые станы с опорными валками и большого диаметра и станинами закрытого типа. Для возможности «выкатки» тонких полос валки должны иметь минимально возможный диаметр, определяемый прочностью шейки прокатного валка при передаче крутящего момента.

Рабочие и опорные валки изготовляют из кованой легированной стали со шлифованными бочками. Твердость (по Шору) бочки валков: рабочих 95-105 и опорных 50-60. Рабочие клети в непрерывном стане располагают на расстоянии 4500-5000 мм. Рабочие валки каждой клети снабжены приводом от электродвигателя (одного или двух) постоянного тока мощностью 3 - 5 тыс кВт с регулированием скорости в широких пределах через шестеренную клеть (или без нее) и универсальные шпиндели.

Рулоны протравленной полосы устанавливают при помощи мостового крана или электрокара (с рычажным захватом) на транспортер и поочередно подают их к разматывателю стана. Валки всех клетей вначале вращаются с заправочной скоростью (0,5- 1 м/с). Передний конец полосы на рулоне отгибают (магнитным или скребковым отгибателем), через проводковый (роликовый или плоский) стол подают последовательно в валки каждой клети и заправляют на барабан моталки. При прокатке тонкой полосы (до 0,5 мм) конец заправляют не в щель барабана, а наматывают на барабан (первые 2-3 витка) при помощи ременного захлестывателя.

С целью автоматического регулирования толщины полосы между клетями установлены ролики для измерения натяжения полосы и летучие микрометры (толщиномеры за первой и последней клетями). Между последней клетью и моталкой предусмотрен направляющий ролик. После заправки переднего конца полосы на барабан моталки скорость валков всех клетей увеличивают до максимальной рабочей скорости. Процесс прокатки рулона продолжается 5-10 мин и более в зависимости от массы рулона. Перед окончанием прокатки скорость валков уменьшают: рулон прокатанной полосы сталкивают с барабана моталки и направляют на отжиг или электролитическую очистку.

Для уменьшения усилия прокатки и возможности «выкатки» тонкой полосы в палках относительно большого диаметра в процессе прокатки па полосу подают смазку (при прокатке жест - пальмовое масло или его заменители, при прокатке более толстых полос - масляную эмульсию).

Как правило, прокатку полосы на непрерывном стане осуществляют за одни проход. В некоторых случаях (например, при прокатке кремнистой электротехнической стали) для получения требуемых толщины готовой полосы и её свойств (магнитных, механических) после первого прохода рулон подвергают отжигу, а затем прокатывают вторично на этом же стане.

Одноклетьевые реверсивные четырех валковые станы (реже - двух-литьевые) по конструкции аналогичны непрерывным. Прокатку на этих станах осуществляют в несколько реверсивных проходов, поэтому на выходной стороне стана устанавливают моталку, а на входной, - кроме разматывателя, еще к вторую моталку.

Реверсивные станы холодной прокатки устанавливают в цехах при небольшом объеме производства (50-120 тыс. т/год) с широким сортаментом полос из малоуглеродистых, легированных и электротехнических сталей. В ряде случаев реверсивные станы устанавливают в цехах холодной прокатки большой производительности в дополнение к непрерывным станам. По конструкции реверсивные станы подразделяют на станы с приводом "через рабочие валки и через опорные валки.

Реверсивные четырех-валковые станы изготавливают о основном с длиной бочки валков от 1000-1200 до 2000-2300 мм (которые обеспечивают прокатку полос с отношением ее ширины к толщине 6000 и более; масса рулонов 30-45 т и скорость прокатки до 10-20 м/с.

Для прокатки тонкой (до 0,2 мм) и узкой (до 500 мм) полосы применяют также реверсивные четырех валковые станы, но с небольшим диаметром рабочих валков (80 - 100мм). Так как при­водными такие валки сделать трудно (ввиду недостаточной прочности на кручение шеек валков), то привод их осуществляют через опорные валки.

В связи с большим спросом различных отраслей промышленности на тонкую (толщиной 0,1-0,5 мм) и тончайшую (до 1,0 мк) полосу (ленту и фольгу) из труднодеформируемых сплавов, в том числе из высокоуглеродистых и коррозионностойких сталей повышенной твердости, широкое распространение получили многовалковые реверсивные станы, Основным преимуществом этих станов является малый диаметр рабочих валков (3-50 мм), благодаря чему снижается требуемое усилие прокатки и появляется возможность достигнуть большого обжатия за один проход - до 40-50 % и суммарного обжатия (без промежуточной термообработки) до 90%.

Поскольку многовалковые (двенадцати- и двадцати-валковые) клети снабжены рабочими валками небольшого диаметра, опирающимися на несколько рядов опорных валков и опорных роликов, то привод стена через рабочие валки осуществить практически невозможно, поэтому приводными делают четыре опорных валка двух промежуточных рядов. Станина рабочей клети представляет собой массивный стальной моноблок с большой жесткостью. Напряжение в станине при прокатке допускается не более 2,5 МПа, т. е. в 20-30 раз меньше, чем о станинах четырех валковой клети. Применение рабочих валков минимального диаметра и высокая жесткость валковой системы и станины обеспечивают возможность холодной прокатки на этих станах тонкой и тончайшей высокопрочной полосы (при большом натяжении ее моталками до 300 - 400 кН).

Следует отметить прежде всего широкое строительство станов с четырех-валковыми клетями непрерывного типа в составе четырех и пяти клетей для производства полос и пяти и шести клетей для производства жести. Наиболее совершенными являются пяти-клетевые листовые станы 1700-2200, рассчитанные па прокатку полос в рулонах массой до 45-60 т со скоростью до 30 м/с и шести-клетевые жестепрокатные четырех-валковые станы 1320 - 1450, рассчитанные на прокатку жести в рулонах массой до 33- 46 т со скоростью до 38-40 м/с; впервые в мире в 1971 г. на фирме «Nippon Кокал» (Япония) введен в строй полностью автоматизированный непрерывный пяти-клетевой стан 1420 с управлением от ЭВМ для «бесконечной» прокатки жести толщиной 0,15-1,6 мм со скоростью до 30,5 м/с.

В области реверсивных станов холодной прокатки за рубежом широко применяют многовалковые (двадцати-валковые) станы. Применяют также станы типа MKW конструкции фирмы «Schloe-mann - Siemag» (ФРГ) с рабочими валками небольшого диаметра (125-250 мм), смещенными по отношению к вертикальной оси опорных валков и опирающимися дополнительно на боковые подпорные валки, и с приводом через опорные валки.

В нашей стране построены различные типы современных станов холодной прокатки: непрерывные четырех клетевые типа 2500 и 1700; пяти-клетевые 1700 и 1200, а также реверсивные четырех-валковые и многовалковые. В последние годы пущены цехи холодной прокатки с непрерывным пяти-клетевым станом 2030 для прокатки полос из углеродистой стали и с непрерывным шести-клетевым станом 1400 для прокатки жести. Эти станы характеризуются высокими техническими параметрами; весьма важной технологической особенностью этих станов является применение процесса «бесконечной» прокатки полос.

Прокатный стан - комплекс оборудования, в котором происходит пластическая деформация металла между вращающимися валками. В более широком значении - система машин, выполняющая не только прокатку, но и вспомогательные операции: транспортирование исходной заготовки со склада к нагревательным печам и к валкам стана, передачу прокатываемого материала от одного калибра к другому, кантовку, транспортирование металла после прокатки, резку на части, маркировку или клеймение, правку, упаковку, передачу на склад готовой продукции и др.

Элементы главной линии стана холодной прокатки (СХП)

Главная линия листовых станов холодной прокатки в общем случае состоит из тех же элементов, что и листовых станов горячей прокатки: рабочая клеть, станины, прокатные валки, шпиндели, шестеренная клеть, коренная муфта, редуктор, моторная муфта, электродвигатель.

На станах холодной прокатки применяют как индивидуальный, так и групповой привод валков, причем как рабочих, так и опорных и промежуточных, в зависимости от типа стана и его сортамента. Наибольшее распространение получила схема индивидуального привода валков. Применение его позволяет сократить число типов электродвигателей и выбрать оптимальное передаточное отношение по клетям НСХП. В случае применения индивидуального привода валков шестеренная клеть отсутствует, а крутящий момент от двигателя передается через комбинированный редуктор. Как правило, на комбинированных редукторах передаточное число 1:1 не применяют.

Для высокоскоростных СХП применяют зубчатые шпиндельные соединения с бочкообразным профилем зуба. Наибольший угол перекоса при полном рабочем крутящем моменте для такого соединения составляет 10-30° (при перевалках валков до 2°).

Так же станы холодной прокатки имеют шпиндельное соединение, состоящее из двух зубчатых втулок, посаженных на конце валов комбинированного редуктора; двух обойм, соединяющих втулки; четырех втулок, посаженных на валы шпинделей; двух валов; двух полумуфт, надетых на концы рабочих валков; уравновешивающего устройства (используют только во время перевалок рабочих валков для их фиксации).

В качестве главных муфт на СХП используют зубчатые муфты с бочкообразным зубом. Они состоят из двух втулок и двух обойм, соединенных по разъёму горизонтально расположенными болтами.

Конструкцию рабочих клетей определяет, главным образом, сортамент прокатываемых полос, характер работы и число валков. Для станов холодной прокатки листовой продукции применяют четырехвалковые клети. Рабочие валки устанавливают в роликовых подшипниках с коническими четырехрядными роликами. Сила прокатки воспринимается рабочими валками, передается на бочки опорных валков, далее на шейки ГНУ. Подушки этих рабочих валков не контактируют с подушками опорных валков, поэтому упругие деформации рабочих валков в вертикальной плоскости происходят по схеме балки на упругих основаниях.

ГНУ обеспечивает большую точность отработки управляющих воздействий за счет исключение люфтов и упруго закручивания нажимного винта при вращении его под нагрузкой, характерных для электромеханических НУ. Кроме того, ГНУ имеет малый износ, высокую надежность и простоту обслуживания. Оно более компактно и менее металлоемко, что позволяет сделать рабочую клеть компактной и повысить её жесткость. ГНУ, расположенное вверху, удобнее и на 10-15 % дешевле устройств, расположенных под нижней подушкой опорного валка.

Прокатный стан представляет собой комплекс оборудования, предназначенного для осуществления пластической деформации металла в валках (собственно прокатки), а также транспортных и вспомогательных операций. В состав прокатных цехов или отделений в общем случае входит оборудование главной линии прокатного стана в составе черновых, промежуточных и чистовых рабочих клетей и передаточных механизмов, а также нагревательные печи, системы для гидросбива окалины, оборудование для транспортировки, резки, термообработки, отделки, правки, смотки, маркировки, упаковки проката и т.д.

Основными задачами прокатного производства являются получение готового проката заданных размеров и формы в требуемом количестве, с минимально возможными затратами, с высоким уровнем физико-механических свойств и качества поверхности.

Сортовые прокатные станы подразделяются на одно - и многониточные.

По расположению валков клети подразделяются на горизонтальные, вертикальные и универсальные, но направлению прокатки - на непрерывные и реверсивные.

В зависимости от параметров выпускаемой продукции сортовые прокатные станы подразделяются следующим образом.

· Среднесортные Круг до?75 мм;

Фасонные профили со стороной до 90 мм

· Мелкосортные Круг до?30 мм;

Фасонные профили со стороной до 40 мм

· Проволочные Катанка?6-10 мм

В современном прокатном производстве повышенные требования к предъявляются получению продукции с требуемыми свойствами, обеспечению компактности, универсальности, экономичности, ремонтопригодности и энергоемкости оборудования.

Наряду с повышением требований к размерной точности проката и качеству его отделки большое внимание уделяется производственной гибкости оборудования, возможности оперативной перенастройки на другой сортамент, сокращению простоев, связанных с ремонтом и обслуживанием.

Существует тенденция литья заготовок с формой и размерами, приближенными к параметрам готовой продукции, что вносит существенные изменения в процесс прокатки: уменьшается число требуемых проходов и прокатных клетей с соответствующим упрощением конструкции, уменьшением габаритов и удельных расходов энергоносителей, однако уменьшение коэффициента вытяжки предъявляет повышенные требования к структуре получаемого проката и обуславливает необходимость в широком применении термической обработки.

Тенденции современного рынка металлопродукции проявляются в уменьшении спектра размеров готового проката и в большем разнообразии марок стали. В любом случае для получения наибольшей производительности необходимо обеспечить минимальную продолжительность процесса переналадки при переходе на прокатку другого типоразмера, профиля или марки стали, а также сократить продолжительность простоев, связанных с обслуживанием оборудования.

Основными видами продукции являются строительная арматура, катанка, проволока, уголки, шестигранники и т.п.

Станы для раскатки полос из черных и цветных металлов методом холодной прокатки

Станы для раскатки полос из черных и цветных металлов методом холодной прокатки представляют собой оборудование для прокатки материала в холодном виде методом холодной деформации. Это означает, что исходный материал перед прокаткой не нагревается в печи.

К данному методу прокатки обращаются в целях получения тонкой полосы или ленты с минимальными значениями по толщине, с ровной блестящей плоскостью, прецизионными размерами по сечению и высокой гомогенностью свойств материала. Во время прокатки холодным способом имеется возможность изменения механических свойств обрабатываемого металла, выбирая необходимые параметры обжатий и температурных воздействий. Прокатка материалов в холодном состоянии методом холодной деформации широко распространена, а холоднокатаная продукция находит сегодня широкое применение почти во всех сферах нашей промышленности.

При получении готового продукта иногда используют полностью полученные при холодной прокатке свойства, как прецизионность размеров полосы толщиной до макс. 0,002 мм, улучшенную в ходе прокатки прочность. Иногда при наклепе толстых полос стремятся к получению улучшенных механических свойств полученной при прокатке полосы. Современные разработки станов холодной прокатки сегодня намного совершеннее, что касается скорости прокатки или повышения способности переносить осевую или радиальную нагрузку у подшипников разного рода опорных и рабочих валков, а также срока их службы. Также появились новые системы измерения и регулирования натяжения прокатываемых полос, создаваемого между клетями, автоматическое регулирование толщины полосы и исключение разнотолщинности.

Вышеназванные разработки можно частично реализовать на уже работающих агрегатах холодной прокатки, вследствие чего будет увеличена продуктивность уже работающих узлов стана без особых финансовых затрат.

Понятие «лента» имеет связь с толщиной полосы, ибо до определенного момента имелись сложности с прокаткой широкой полосы толщиной? 0,2 мм, в этой связи рулоны, которые нужно было прокатать в полосу толщиной? 0,2 мм, нужно было перед прокатыванием подвергнуть роспуску, т.е. продольному делению на несколько полос. После чего продольно разрезанные полосы прокатывались на станах с валками меньшего диаметра и меньшей бочки.

Сегодня при существовании многовалковых прокатных линий, где количество валков может доходить до 20, в продольном роспуске рулона нет смысла, потому что на многовалковом агрегате есть возможность прокатки более тонких и более широких полос. Надо думать, что в ближайшем будущем прокатке будут подлежать полосы шириной мин. 1000 мм и толщиной 0,05 мм. И только после этого полоса пойдет на роспуск, где будет продольно делиться на полоски нужной ширины. Однако совсем тонкие полосы, специальные сплавы и материалы будут подлежать прокатке на узкополосных станах.

В связи с производством чрезмерно тонких полос сильно ужесточились требования к постоянству их толщины, т.е. к её равномерности. Понятие профиля полосы взаимосвязано с понятием о разнотолщинности, где имеется в виду в среднем разница между толщиной полосы в её центре и толщиной в пределах определенного удаления от края полосы или её кромки.

Подразумевается, что профиль холоднокатаной полосы зависит от плоскостности исходного подката с линии горячей прокатки. Например, выпуклый профиль холоднокатаного продукта почти полностью повторяет профиль исходного материала с горячекатаного производства.

Температурные воздействия на полосу, скорость процесса деформации, постоянный зазор в очаге деформации и параметр натяжения полосы соответственным образом воздействуют на разнотолщинность металла по всей длине полосы. Этим воздействие на разнотолщинность не ограничивается, так как при этом немаловажна прецизионность шлифовки бочки опорных валков. От конструктивного исполнения опорного узла и конфигурации цапфы валка (в виде цилиндра или конуса) зависит, какой метод контроля предпочитают при определении точности размеров, достигаемых при шлифовании.

Есть ряд других факторов воздействия на различия в толщине металла по всей длине полосы. Очевидно, что колебания толщины материала могут быть вызваны также изменением скорости при прокатке. А этого избежать просто невозможно, особенно при процессах торможения или разгона агрегата.

Создаваемый между валками и прокатываемым материалом коэффициент трения изменяется, вызывая тем самым колебания толщины. Постоянность в режиме прокатки в большой степени способствует стабильности показаний толщины полосы. Рулоны должны подаваться на стан с минимальными перерывами. Тогда создается почти непрерывный процесс прокатки, что влечет установление необходимого температурного режима, влияющего на профиль валков. Значительные перерывы между рулонами способствуют нарушению установившихся режимов, требуется их корректировка, и параметры готовой полосы оставляют желать лучшего. Разнотолщинность холоднокатаного проката может быть вызвана плохим качеством опорных валков на стане. При шлифовке бочек валков необходимо соблюдение точности шлифовки, что также ведет к сведению параметров разнотолщинности к минимуму. Биение валков в клети также может способствовать присутствию разнотолщинности по всей длине полосы.

Толщина прокатываемого материала и точность прокатки допускают определенную эксцентричность валков и их биение.

К разнотолщинности ведут также невидимые дефекты валков, скрытые внутри. Вследствие этого валок может достаточно сильно прогибаться под большой нагрузкой. На наличие внутренних дефектов валок проверяется ультразвуком дефектоскопа.

Создание достаточной жесткости в клети также способствует уменьшению разнотолщинности холоднокатаного проката. Жесткость можно увеличить, создав предварительное напряжение в клети, оснащая клеть большим количеством валков, валков из твердых материалов и сплавов с маленьким диаметром.

С целью уменьшения разнотолщинности прокатываемого материала станы холодной прокатки оснащают регуляторами толщины, работающими в режиме автоматики, что впоследствии корректирует и профиль полосы. Оказывается воздействие на ГНУ, на изгиб и отрицательный изгиб валков, натяжение полосы, на способы охлаждения валков и скорость прокатки.

Состав оборудования прокатного производства и метод процесса прокатки определяют тип стана.

Это или нереверсивный, или, наоборот, реверсивный, или непрерывный агрегат прокатки.

К нереверсивному стану можно отнести стан с одной клетью (одноклетьевой), схематично представленный на рис.1. Направление вращения валков не меняется. Прокатываемая полоса подается всегда со стороны моталки, и на выходе всегда транспортируется от разматывателя. Такое оборудование используют для прокатки листового материала или полосы в рулонах, когда прокатка может осуществляться в один проход. Это характерно для прокатки алюминиевой фольги или для прокатки на дрессировочном стане (рис.2).

К реверсивному стану можно отнести также стан с одной клетью (одноклетьевой), схематично представленный на рис.3. Направление вращения валков меняется. Полоса прокатывается сначала в одном направлении, затем в другом, делая при этом несколько проходов, которые определяют получение конечных параметров готового проката.

К непрерывному стану относится стан с множеством клетей (многоклетьевой), схематично представленный на рис.4. Клети на стане следуют друг за другом, процесс прокатки идет непрерывно, сразу по всем клетях. Производство холодного проката может состоять из 6 клетей (для жести и тонких полос) или может иметь до 20 клетей при прокатке мелкосортного проката специальных сталей. Направление вращения валков не меняется. Прокатываемая полоса подается всегда со стороны моталки, и на выходе всегда транспортируется от разматывателя.

Сегодня все холодные станы непрерывной прокатки оснащены регуляторами процесса прокатки, работающими в режиме автоматики и позволяющими вести процесс непрерывно, без останова агрегата. В момент удаления готового рулона на выходе на входе идет заправка следующего рулона (рис. 5).

Входная часть таких станов оснащена группой разматывателей, состоящей из 2-х разматывающих устройств, правильно-растяжной машиной 2, ножницами 3, сварочной машиной 4, петлевыми накопителями 5, необходимыми агрегату в момент выполнения сварного шва при замедленной скорости, натяжными S-роликами 6. На выходе непрерывного стана 7 стоят летучие ножницы 8 и две моталки 9.

При достижении рулонов заданной длины летучие ножницы, работающие по принципу гильотины, отрезают полосу, и конец рулона следует на вторую моталку. При работе ножниц скорость прокатки составляет 5 м/сек.

Сегодня большого внимания заслуживают комбинированные линии, состоящие из линии травления и стана холодной прокатки.

Линия травления имеет скорость, согласованную с высокой скоростью обработки материала на линии холодной прокатки. На линии траления и на стане работает качественная система отсоса паров кислоты и эмульсии, что щадящим образом сказывается на оборудовании обеих линий. Накопитель полосы может быть вертикальным, что уменьшает длину комбинированной линии в целом.

Комбинированные линии имеют свои преимущества:

• · сокращение общего состава оборудования;
• · один склад рулонов;
• · сокращение численности персонала.

Конструкция прокатных станов

Рабочие клети лентопрокатного стана.

Требования к холоднокатаной полосе постоянно ужесточаются. Это относится и к прецизионным параметрам толщины, планшетности полосы и чистоте её поверхности. Эти требования составляют основу конструктивного исполнения оборудования прокатных клетей, входа и выхода стана и другого побочного оборудования.

Конструктивные изменения касаются прокатных клетей стана. Для создания предварительного напряжения в клети используются более высокие усилия прокатки, нажимные устройства стали гидравлическими, ПЖТ стали более совершенными и т.д. Система изгиба и противоизгиба рабочих и опорных валков улучшает показатели планшетности полосы и увеличивает срок службы валка между перешлифовками.

В помощь контролю планшетности полосы на прокатных агрегатах устанавливают измерители натяжения, измеряющие натяжение полосы в пределах её ширины. Система ГНУ плюс система изгиба и противоизгиба рабочих и опорных валков, осевая сдвижка также способствуют достижению точности в показателях толщины ленты или полосы.

Двухвалковые станы

Прокатная клеть оснащается определенным количеством валков, которое впоследствии определяет название прокатного агрегата. Для прокатки сортового профильного материала, узких полос и лент, для расплющивания проволоки, для процессов дрессировки подходят двухвалковые клети. Технология этих процессов требует определенного конструктивного оснащения клети с двумя валками. Нагрузка, которая приходится на валки, и скорость процесса прокатки определяют выбор подшипников для оснащения клети: качения, скольжения, роликоподшипников и т.д. Они постоянно конструктивно изменяются, чтобы дольше служить и сократить тепловые потери при трении.

Двухвалковые станы могут быть нереверсивными, реверсивными, непрерывными. На непрерывных двухвалковых станах прокатывают фольгу и расплющивают проволоку. Пример подобного стана изображен на рис. 6. Состав оборудования довольно прост: разматывающее устройство, клеть для прокатки материала и моталка.

Клеть для прокатки материала отображена на рис. 7. Клеть устанавливается на основании 3. Подушки валков, нижние указаны под поз. 5 и верхние под поз. 4, фиксируются вместе с валками таким образом, что подушки со стороны обслуживания зафиксированы по оси основания. С помощью планок, которые, как правило, фиксируются болтами на станине, расположенной справа. На подушках валков имеются выемки, в которые устанавливаются планки. Такая конструкция прочно фиксирует подушку, предотвращая, таким образом, её смещение по оси и придавая клети в целом дополнительную жесткость.

Подушка, как единое целое, смонтированная вместе с подшипниками, дистанционной втулкой, крышкой подшипника, гидравлическим зажимным кольцом, натягивается на цапфу валка. Со стороны привода подушки называются плавающими, так они не остаются незафиксированными. Процедура перевалки валков тем самым осуществляется быстрее, так как демонтаж планок и крепежных элементов приходится делать только со стороны обслуживания. В процессе прокатки, особенно на большой скорости, происходит увеличение температурного баланса, вследствие чего валок удлиняется, и крепление его с двух сторон могло бы приводить к заклиниванию валка. Такая ситуация, в свою очередь, могла бы привести к перегрузке подшипников. Подушки нижних валков устанавливаются не непосредственно на станине, а на прокладки с каленой поверхностью 6. Нижняя часть подушки опирается на плоскость прокладки, и при изгибе валка происходит самоустановка подшипника в подушке.

Полоса заходит в клеть по проводковому столу 7. Стол оснащен боковыми направляющими, установленными на ролики 9. Направляющие могут настраиваться в зависимости от ширины полосы или ленты, на более узкую или более широкую ленту. При транспортировке полоса касается не самих направляющих, а роликов, что предотвращает износ направляющих вследствие постоянного контакта с полосой. На проводковом столе закреплено прижимное устройство 10, которое фиксирует полосу или ленту между промасленными прокладками из фетра и из дерева. Происходит чистка полосы. Перед перевалкой валков винт 11 отвинчивается, и проводковый стол свободно выдвигается за пределы проема станины, чтобы не затруднять демонтаж валка и подушки из станины.

Чтобы на прокатываемый материал не попадала грязь, валки очищает брусок, или шабер 12, который прижат к валку, собирая с него грязь.

Из клети полоса транспортируется к выходу агрегата, попадая сначала на приемочный стол 13, и при поддерживании прижимным роликом 14 направляется к моталке агрегата. Чтобы приподнять валки, готовясь к перевалке, используют винтовой механизм 2.

Нажимные устройства любого прокатного агрегата служат для прецизионного регулирования толщины прокатываемого материала. Они могут быть электрическими или гидравлическими. Так как гидронажимы двухвалковых и четырехвалковых прокатных агрегатов конструктивно выполняются почти одинаково, мы коснемся описания их при ознакомлении с четырёхвалковой клетью.

Все одинаковые для 2-х и 4-хвалковых клетей участки оборудования мы рассмотрим при описании 4-хвалкового стана.

Четырехвалковые станы

На сегодня четырехвалковые станы представляют собой наиболее распространенное прокатное оборудование для производства холоднокатаного материал. В клети 4-хвалкового стана расположены 4 валка: два рабочих и два опорных. Процесс прокатки идет между рабочими валками, а опорные усиливают жесткость в клети, чему способствуют разные виды установки рабочих валков. Обычно опорные валки большего диаметра, чем рабочие. Благодаря этому устраняется прогиб рабочих валков. На четырехвалковых агрегатах обычно только рабочие валки являются приводными.

Чтобы рабочий валок при нереверсивном режиме прокатки прижимался к опорному, что избавляет рабочий валок от прогиба, рабочие валки располагают немного впереди опорных. Валки могут располагаться и без осевого смещения, но тогда опорные имеют двустороннее расположение. Как можно расположить валки в клети, можно увидеть на рис. 8.

По выбору, в зависимости от технологии, те и другие валки на четырехвалковом прокатном агрегате могут быть управляемыми. Лучше делать опорные валки приводными, нежели рабочие. Если соотношение длины валка и диаметра > 5: 1, то выбираются опорные валки в качестве приводных. На таких клетях прокатывают тонкий материал, где содержание С или Si высокое, нержавейку, т.е. где необходимо создать большое усилие прокатки. Стан, на котором приводные валки опорные, мы видим на рис.9. В его клетях прокатывают тонкий материал с высоким содержанием С или Si, нержавейку, сплавы высокого легирования, а толщина прокатываемой полосы может быть до 0,2 мм.

В процессе прокатки более мягкого материала с приводными опорными валками можно достичь более высокого обжатия.

Станина прокатной клети несет основные нагрузки, присутствующие во время прокатки. Станины изготавливаются из стального литья. Фундаментные плиты под станины делаются из стали. Специальные стяжные механизмы соединяют станины и придают им дополнительную жесткость. В проемы станин устанавливают опорные валки.

К станинам крепятся вставки, благодаря которым устанавливается позиция подушек рабочих валков и ГНУ. Валки при каждой шлифовке теряют в диаметре. Поэтому внизу, под подушками опорных валков, расположены механизмы, которые регулируют позицию валка с новым диаметром после шлифовки относительно линии прокатки.

Верхние подушки опорных валков оснащаются измерителями усилия прокатки. ГНУ регулируют зазор между рабочими валками в очаге деформации.

Подшипники прокатных валков выдерживают очень большие нагрузки. Они располагаются в огромных подушках, которые устанавливаются в проём станины. В подушках опорных валков находятся подшипники жидкостного трения (ПЖТ). Подушки рабочих валков работают на роликоподшипниках (цилиндрических).

В зависимости от нагрузки на опорные валки и скорости процесса прокатки для опорных валков подбирают подшипники. На высокопроизводительных станах прокатки рулонного материала с высокой скоростью процесса (10--15 м/с) подшипники качения прослужат недолго. Поэтому увеличивают диаметры опорных валков, чтобы использовать стандартные роликоподшипники или ПЖТ. ПЖТ более предпочтительны:

• · они небольшого размера,
• · диаметр цапфы можно увеличить до 0,75 диаметра опорного валка,
• · не требуют тщательного обслуживания, как роликоподшипники.

Шестивалковые станы

На рис. 10 показана схема расположения валков шестивалкового стана с фрикционным приводом валков типа НС. Приводными в этом стане являются промежуточные валки. Концы промежуточных валков имеют конусную шлифовку: один валок имеет конус со стороны приводы, другой - со стороны оператора.

Промежуточные валки имеют возможность смещения по оси относительно кромок полосы, что способствует улучшению планшетности полосы. Промежуточные валки вращаются в разных направлениях. При высокой скорости прокатки коэффициент трения становится ниже. Поперечная разнотолщинность ленты или полосы со стана типа НС также значительно меньше, чем на четырехвалковых клетях.

прокатные станы

На рис. 11а находятся позиции валков в шестивалковой клети. Преимущество шестивалковых станов перед четырехвалковыми в том, что положение рабочих валков более фиксированное. Так как подушки в большинстве случаев скользящие, то и перевалка рабочих валков протекает с наименьшими затратами по времени.

Недостатки:

• · количество валков в клети (опорных, рабочих, промежуточных) делает их осмотр менее доступным, что лишает возможности тщательно провести визуальный осмотр их поверхности;
• · разница в диаметре опорного валка и рабочего составляет соотношение 2,5:1;
• · чем больше опорных валков в клети, тем сложнее обслуживать клеть, ибо опорные валки должны быть параллельны для нормального режима работы прокатного агрегата;
• · устройства для установки валков перемещает в шестивалковых станах четыре нажимных винта

Чтобы винты установить правильно, имеются клиновые устройства, которые и служат для их установки и установки подушек. Это обеспечивает достижение необходимой параллельности между опорными валками, расположенными сверху и снизу.

При установке валков очень важна высокая прецизионность, ибо она обеспечивает технологически нормальный режима работы стана. Появление осевых усилий дает сбои в функционировании основных узлов прокатного агрегата. Управляющими в шестивалковой клети являются рабочие валки.

Рис. 11.б показывает нам одну из возможных конструкций опорных валков: исполнение может быть сплошными или наборными. В данном случае в качестве опорных валков на ось насажены отдельные ролики (4 - 8 штук) с опорами.

Многовалковые станы

Многовалковые прокатные агрегаты получают в последнее время более широкое распространение, что связано с изменением спроса на рынке металлопродукции. Увеличился спрос на тонкую высокоуглеродистую ленту и ленту из нержавейки и специальных сталей. На обычных станах эти заказы выполнить не так просто: требуется большое количество проходов и промежуточных термообработок.

Благодаря использованию большого количества валков малого диаметра получена возможность прокатки ленты или полосы с минимальной толщиной.

С инвестициями в многовалковые станы связано много преимуществ:

• · уменьшение весовой характеристики прокатного оборудования;
• · экономия металла;
• · удешевление стоимости оборудования;
• · цеховые краны меньшей грузоподъёмности, обслуживающие многовалковые станы;
• · уменьшение при сооружении цеха высоты самого здания;
• · значительное снижение инвестиций, вложенных при сооружении цеха под производство холодного проката в целом.

И основное преимущество многовалковых станов состоит в получении высококачественной полосы или ленты, так как на материале практически отсутствует или присутствует в малой степени поперечная разнотолщинность.

Эти клети могут быть как нереверсивными, т.е. валки постоянно вращаются в одном направлении, так и реверсивными. Здесь приводными являются два рабочих валка с небольшим диаметром, все остальные валки с большим диаметром служат в качестве опорных и являются в процессе прокатки холостыми. Прокатываемые на таких станах ленты или полосы имеют довольно большую длину и сматываются в бунты или рулоны.

Для уменьшения допуска по толщине и улучшения параметров плоскостности поверхности в клети применяют различные устройства с целью регулирования профиля валков:

• · путем нагрева бочки валков;
• · противоизгиба рабочих и опорных валков;
• · подачи смазки по всей ширине прокатываемого материала в сам очаг деформации;
• · дифференцированной подачи эмульсии.

Толщина кромки полосы всегда отличается от толщины полосы в середине. На станах дуо или кварто, где используются валки большого диаметра, и оборудование создает повышенную жесткость в клети, более легко соблюдают строгие допуски по толщине продукта.

На многовалковых же станах, например, прокатывают ленту или полосу шириной 1220 мм при толщине 0,125 мм с допуском на толщину ±3%. При этом длина полосы в рулоне или ленты в бунте составляет около или более 10 000 м.

Однако многовалковые станы, в особенности, где количество валков достигает 20 и больше, имеют ряд недостатков в сравнении со станами дуо или кварто, на которых применяются валки большего диаметра. Недостатки эти состоят в следующем:

• · низкие показатели усилия прокатки в очаге деформации;
• · ограниченная скорость прокатки и связанная с этим низкая производительность;
• · высокая температура при прокатке и сложность отвода тепла из клети;
• · повышенная сложность в эксплуатации стана;
• · сложная настройка;
• · требуется прецизионность при подготовке валков, в частности, при их шлифовке;
• · большие затраты по электроэнергии, связанные с работой приводных систем.

Однако выбор типа прокатного агрегата и его дальнейшее проектирование зависит напрямую от потребностей и спроса рынка и удовлетворения запросов покупателей.

На станах холодной прокатки изготавливают трубы диаметром от 4 до 450 мм

с толщиной стенки от нескольких десятых долей миллиметра до 30 мм и более.

В зависимости от используемой схемы прокатки различают две группы станов: продольной и поперечной прокатки. Наибольшее распространение в промышленности получили станы продольной прокатки как более производительные и эффективные в массовом производстве. Станы поперечной прокатки используют в специальных целях для изготовления небольших партий прецизионных труб и тонкостенных труб большого диаметра. Станы продольной прокатки труб подразделяют на валковые и роликовые. Валковые станы получили название станов ХПТ, роликовые - ХПТР. Станы поперечной прокатки труб называют станами ППТ.

По температурному режиму различают два способа прокатки: первый - с охлаждением зоны деформации - холодная прокатка; второй - с подогревом заготовки до 300...450 °С перед зоной деформации - теплая прокатка.

Процесс прокатки на станах ХПТ имеет периодический характер, так как труба прокатывается отдельными участками по ее длине при возвратно- поступательном движении клети.

Станы холодной прокатки принято классифицировать следующим образом: по характеру движения инструмента (валков) - станы с неподвижными осями валков (ХПТС, НХПТ); с вращающимися осями валков (ХПТВ и планетарные); с поступательным движением осей валков (ХПТ);

по числу одновременно прокатываемых труб - одно-, двух- и трехниточные; по длине рабочего конуса прокатываемых труб - короткоходовые, длинно- ходовые (с углом поворота калибра вокруг собственной оси свыше 180°);

по температурным условиям процесса - станы холодной и теплой прокатки (с индукционным нагревом заготовки);

по типу прокатываемых труб - для труб постоянного и переменного сечения (в обозначении типа стана с добавкой индекса П: например, ХПТ 120 П);

по типу загрузки - станы с торцевой и боковой загрузкой. Кроме того, станы ХПТ различают по исполнению основных механизмов: главного привода, рабочих клетей и распределительно-подающих устройств;

по типу приводного устройства клети - без уравновешивания, с уравновешиванием на рабочей клети, с уравновешиванием на кривошипном валу, с уравновешиванием на валу двигателя;

по типу уравновешивающего устройства - пневматическое, грузовое с возвратно поступательным движением противовеса, грузовое с качающимся дисбалансом, с вращающимися противовесами;

по типу рабочей клети - двухвалковые с подвижной клетью, четырехвапковые с подвижной клетью, с подвижной валковой кассетой и силовыми направляющими, со стационарной (неподвижной) клетью;

по механизму подачи и поворота заготовки - рычажного типа, редукторного типа с муфтами свободного хода, редукторного типа с дифференциальной передачей, зубчатого типа с мальтийским механизмом; дифференциального типа с периодическим торможением эпицикла и водила, с планетарно-гипоциклоидным преобразователем, с упругими элементами, со стационарным патроном;

по способу работы патронов заготовки - с периодическим возвратом (на всю длину), непрерывного циклического действия (с трастовым механизмом и механизмами со стационарным патроном), с совмещенным возвратом (два патрона работают с перехватом);

по расположению главного пульта - правые (справа от стана по ходу прокатки), левые.

В нашей стране станы ХПТ изготовляет АО ЭЗТМ. В конце 50-х годов. был разработан роликовый способ холодной прокатки труб, на основе которого были созданы станы холодной прокатки роликами (ХПТР) для прокатки прецизионных труб.

За рубежом крупнейшим производителем станов ХПТ является фирма "Mannesmann", которая выпустила более 300 одно-, двух- и трехниточных станов (табл. 2.9).

Станы для холодной прокатки труб предназначены для производства труб весьма широкого сортамента с особо точными геометрическими размерами.

Представляет интерес и четырехклетевой стан 400 холодной прокатки листа и ленты, установленный на Магнитогорском калибровочном заводе.

Подкатом для непрерывных станов холодной прокатки являются горячекатаные травленые рулоны со смазанной поверхностью.

Поскольку станы холодной прокатки предназначены для передела сортамента листовой стали, получаемой на станах горячей прокатки , то и длины бочек валков на них аналогичны.

Обычно эти станы устанавливают вслед за многоклетевыми станами холодной прокатки и являются как бы их продолжением...

Вполне возможно, что новые тонколистовые станы холодной прокатки будут устанавливаться с аналогичным расположением клетей на фундаменте.

Для примера рассмотрим трехклетевой стан 1450 холодной прокатки листа Магнитогорского металлургического комбината.

Производительность станов холодной прокатки . … Станы холодной прокатки листов работают также по непрерывному графику.

Упругая деформация станины в вертикальном направлении на современных станах холодной прокатки составляет 0,3-0,5 мм...

Трехклетевые станы холодной прокатки получили свое развитие на основе исследований о возможностях использования пластических свойств металла при холодной прокатке .

Станы для прокатки станы станы холодной прокатки листов.

Станы для прокатки толстолистовой стали. Все одноклетевые станы работают по принципу реверсивности. … Двуклетевые станы холодной прокатки листов.

В конце 50-х годов появились станы для прокатки балок крупного сечения. … В 80-х годах прошлого века были построены первые станы для; холодной прокатки листа.

Народное хозяйство страны в основном потребляет металл в виде готового... на станах холодной прокатки 40-50 м/с, на проволочных станах 60 м/с и более...

Непрерывные станы применяют как заготовочные, листовые (горячей и холодной прокатки ), сортовые и проволочные.

Различают горячую и холодную прокатку . … Для цехов горячей прокатки характерно наличие блюминга, слябинга или заготовочного стана .

Общее обжатие на современных станах холодной прокатки составляет 70-90%, что способствует повышению механических свойств и обеспечивает лучшее качество поверхности...

Трехклетевые станы холодной прокатки листов. Трёхклетевой стан 1450 холодной прокатки листа Магнитогорского металлургического комбината.

Современные непрерывные станы горячей прокатки позволяют получать листы высокого качества, предназначенные для холодной прокатки ...

При этом увеличивается масса рулона, что значительно повышает производительность станов холодной прокатки .