Прокатка металів

Схема прокатування злитка

Схема прокатування злитка (рис. 23)

Заготовки різного профілю та розмірів одержують на металур­гійних заводах шляхом прокатування металевих злитків на про­катних станах (рис. 23). Ви­готовлену продукцію назива­ють прокатом.

Прокат ділиться на три головних види: листовий, сор­товий і трубний.

Сортовий прокат буває штабовий, квадратний, круг­лий, напівкруглий, тавровий та ін. (рис. 24).

За допомогою прокатки виробляють стальні безшовні труби, на відміну від труб, що виготовляють зварюванням з штаб.

Метали піддаються прокатці як у гарячому, так і в холодному стані. Продукцією прокатки є такі вироби, як балки, труби, рейки та ін. або заготовки для дальшої обробки штампуванням чи рі­занням.

Прокатка здійснюється шляхом пропускання металу між обер­тальними валками спеціальних машин, які називаються прокат­ними станами. При цьому відбувається зміна форми, зменшен­ня поперечного перерізу і збільшення довжини заготовки.

Прокатка поділяється на гарячу і холодну. Для гарячої про­катки сталь нагрівають до температури кування. Мідь, алюміній та їх сплави також піддають прокатці.

Холодна прокатка застосовується для одержання тонких виробів, наприклад, металевих стрічок, листів для пружин та ін.

Устаткування і робота прокатного цеху

Різні профілі сталі, які одержують на прокатних станах

Різні профілі сталі, які одержують на прокатних станах (рис. 24)

За своїм призначенням прокатні стани поділяються на обтискні — блумінги і слябінги, сортові, листові і спе­ціальні. За кількістю валків вони діляться на дво, три- і багато- валкові стани.

Тривалкові стани мають в робочій клітці три валки з постійним напрямком обертання. Валкові стани,- у яких можна змінювати на­прямок обертання вал­ків, називаються ревер­сивними.

Блумінг — це дво-валковий реверсивний стан. На блумінгах стальні злитки вагою 5—15 т прокатуються в квадратні заготовки з перерізом від 200 х  200 мм до 400 х  400 мм. Середня річ­на продуктивність блумінга становить близь­ко 2,5 млн. т.

Сучасний блумінг являє собою високомеханізований агрегат, в якому в одне ціле з’єднано багато машин. Керування блумінгом настільки механізоване, що зовсім виключає затрату тяжкої фі­зичної праці.

Слябінг — це потужний обтискний стан для одержання плоских стальних заготовок (слябів), що йдуть на прокатку листів. Цим він відрізняється від блумінга, який випускає заготовки квадратного перерізу (блуми).

Сучасні слябінги мають одну пару вертикальних валків з са­мостійним приводом, що служать для одержання гладких прямо­кутних кромок прокату. Горизонтальні валки також мають само­стійний привод від електромотора. На слябінгу можна прокатувати злитки вагою від 4,5 до 16,5 т. Продуктивність слябінга — понад 2 млн. т прокату на рік.

На слябінгу дістають заготовки товщиною від 65 до 300 мм, шириною від 350 до 1500 мм, довжиною від 1 до 4 м.

Сортові стани призначені для прокатки сортових фасонних профілів металу. Сортові стани діляться на крупносортні, середньо­сортні і дрібносортні. Крупносортні стани мають валки діамет­ром до 750 мм, середньосортні — до 500 мм, дрібносортні — до 350 мм. Сортові стани, на відміну від блумінга, мають не одну, а кілька робочих кліток.

Стани з послідовним розташуванням робочих кліток називають безперервними, бо заготовка йде поступово з однієї клітки в другу без поворотів.

Крім перелічених станів, є також спеціальні стани для прокат­ки труб, вагонних коліс, бандажів, ланцюгів та іи.

Прокатка труб — це одержання на спеціальних трубопрокат­них станах безшовних труб.

Прокатка труб поділяється на дві основні операції:

1) одержання товстостінного порожнистого ци­ліндра— гільзи;

2) дальша обробка гільзи для зменшення тов­щини її стінок, збільшення довжини і поліпшення зовнішнього вигляду.

Після одержання гільзи на станах поперечної прокатки її під­дають прокатці на спеціальних періодичних або автоматичних станах. Після прокатки на періодичних станах кінці труб обрізають, потім труби виправляють і піддають прокатці на калібрувальному стані.

Прокатка гільзи на автоматичному стані високопродуктивна і застосовується в сучасних трубопрокатних агрегатах для прокат­ки труб діаметром 600 мм.

Автоматичний стан являє собою двовалковий стан поздовж­ньої прокатки з крупними калібрами, розмір яких відповідає діа­метру труби після прокатки на цьому стані. Після прокатки на авто матичному стані труба має овальність, яка усувається при про­пусканні її через розкатну машину.

Наступною операцією є прокатка труби на калібрувальному стані, що складається з трьох або п’яти двовалкових кліток. Валки цих кліток розташовані під кутом 45° до горизонту. В результаті такої обробки труба набирає круглої форми. Потім труба направ­ляється на остаточну обробку.

Волочіння

Волочіння застосовують для виготовлення дроту малого діаметра (від 0,1 до 4 мм), а також для одержання тонких труб. Волочіння полягає в протягуванні заготовки у холодному ста­ні через спеціальний отвір, діаметр якого менший від діаметра заготовки. Цей отвір називається главком, або очком, а інстру­мент, в якому є кілька глазків,— матрицею, або волочильною дошкою.

Після волочіння вироби набувають точних розмірів і мають гладку поверхню. Після волочіння провадиться виправляння, шліфування І полірування виробів на спеціальних машинах.

Порошкова металургія

Порошкова металургія являє собою виготовлення виробів шляхом пресування порошків металів та наступного спікання їх. Схема технологічного процесу виготовлення виробів з металевих порошків аналогічна схемі технологічного процесу виробництва кераміки, тому цей процес називають ще еталокерамічним.

Спосіб виготовлення металевих виробів з порошків був розроб­лений вперше вченим П. Г. Соболевським. Новий роз­виток порошкова металургія дістала в зв’язку з виробництвом ме­талевих ниток для електричних ламп, а в двадцятих роках нашого століття способом порошкової металургії почали виготовляти твер­ді сплави.

Основною перевагою металокерамічного способу є можливість виготовлення виробів з тугоплавких металів (вольфраму, танталу та ін.) та їх сплавів.

Крім того, порошкова металургія дає можливість одержати вироби точних розмірів, які не вимагають дальшої обробки на верстатах.

Одержання порошків

Тепер найбільш поширені такі способи одержання металевих порошків:

  1. Механічне подрібнення твердих і крихких металів та їх спла­вів, що провадиться в кульових млинах, дробарках, де метал по­дрібнюється в результаті зіткнення з важкими стальними кулями.
  2. Розпорошення рідкого металу при вливанні у воду; розпи­лення струменя металу стисненим повітрям чи парою. Цей спосіб застосовується для легкоплавких металів — олова, свинцю, цинку, алюмінію та їх сплавів; ним також користуються для одержання порошків заліза, міді та їх сплавів.
  3. Відновлення металу. Це єдиний спосіб для виготовлення порошків вольфраму і молібдену. Відновлення вольфраму і моліб­дену провадиться в атмосфері водню при температурі близько 800° в трубчастих печах, а відновлення заліза — в атмосфері генера­торного газу при температурі близько 1000—П00°.

Виготовлення виробів з порошків

Технологічний процес одер­жання виробів з готових металевих порошків ділиться на такі ста­дії:

1) виготовлення суміші порошків заданого складу (шихти);

2) пресування шихти;

3) спікання;

4) додаткова механічна і терміч­на обробки готових виробів.

Виготовлення порошків заданого складу полягає в змішуванні порошків за спеціальними дозами. Пресується шихта на механічних пресах. Сила тиснення при пресуванні залежить від твердості порошків і досягає 10—100 кГ/мм2. В результаті пресування одер­жують півфабрикати, що мають форму готових виробів.

Спікання відбувається при нагріванні півфабрикатів до темпера­тури, нижчої від точки плавлення найменш тугоплавкого металу, що входить до складу порошку, який спікається. В результаті спі­кання підвищуються основні властивості виробів. Спікання звичай­но провадять в електричних печах у відновлюючому або захисно­му середовищі.

Додаткова обробка застосовується, якщо необхідно одержати точні розміри і кращі механічні властивості виготовлених виробів.

Тепер порошкова металургія зайняла важливе місце у техніці. Способом порошкової металургії виготовляють металеві деталі радіоламп, нитки розжарення електроламп, металокерамічні твер­ді сплави.

Литі тверді сплави виплавляють у тигельних та електричних печах. В машинобудуванні поширені такі литі сплави, як сормайт і стеліт.

Металокерамічні тверді сплави виготовляють так: виготовлені внаслідок спікання хімічні сполуки вольфраму і титану з вуглецем, тобто карбіди вольфраму і титану, подрібнюють і змішують з по­рошками в’язкого кобальту. Спресовану суміш спікають при тем­пературі до 1400° без доступу повітря. З одержаного сплаву виготов­ляють пластинки для різального інструмента, електросвердл, перфо­раторів, зубців врубових машин і т.д. Застосування твердих сплавів відкрило широкі можливості для швидкісної обробки металів.

Складові частини цих сплавів, позначаються умовно: В— карбі­ди вольфраму, Т— карбіди титану, К— кобальт, цифри після букв означають вміст кобальту чи карбідів титану в процентах. Кількість карбідів вольфраму вираховують, віднімаючи від 100 ці цифри. Наприклад, ВК6—сплав складається з 6% кобальту і 94% карбідів вольфраму; Т5К10 — сплав складається з 5% титану, 10% кобаль­ту та 85% вольфраму: 100 —(5 + 10) = 85.

Запитання для повторення

  1. Що називають прокатом металу та на які види він поділяється?
  2. Як здійснюється прокатка металу?
  3. На які види поділяються прокатні стани?
  4. Що таке блумінг та як він працює?
  5. Що таке слябінг та яка його продуктивність?
  6. Які види сортових станів ви знаєте?
  7. Яку продукцію виробляють на спеціальних станах?
  8. Яке призначення автоматичного стану?
  9. В чому полягає процес волочіння та для чого його застосовують?
  10. Що являє собою порошкова металургія?
  11. Якими способами одержують металеві порошки?
  12. Як проходить процес одержання виробів з готових металевих порошків?
  13. Для чого застосовують металокерамічні сплави?