Нови технологии в валцовото производство. Технология на валцуване. Валцуващ технологичен процес. Диаграма на валцов цех. Валяща се стойка. Мелници за големи профили и релси и греди

В комбинация със свободно валцуване (до свободни размери), това направи възможно увеличаването на гъвкавостта на производствения процес. Въвеждането на непрекъснато леене на заготовки от греди с размери, близки до тези на готовия профил, направи значителни промени в процеса на производство на продукти с голямо сечение. Броят на проходите на валцоване е намалял, валцоващите мелници са намалили размерите си, процесът на валцуване е опростен, икономическите му показатели са подобрени и консумацията на енергия е намалена. Освен това, при валцоване на релси и греди, мерки като контрол на температурата и охлаждане на профилите, а при валцоване на релси също и възможността за укрепването им в линията на мелницата, доведоха до подобрено качество на продукта.

Комбинирани малосекционни валцоващи мелници

През последните 25 години максималната изходна скорост на мелниците за валцдрат се е увеличила от 80 m/s на 120 m/s в резултат на технологични подобрения, водени от изискванията за производителност. Най-важната стъпка по този път, придружена от увеличаване на гъвкавостта на производството и точността на размерите на валцуваните продукти, беше въвеждането на процеса на термомеханично валцуване.

В допълнение, теглото на рулоните от валцдрат се увеличи до 2 тона или повече. Друга посока за подобряване на процеса на валцоване на валцован прът беше разширяването на използването на непрекъснато лети заготовки. Тъй като, въз основа на металургични съображения, е желателно да се използват детайли с максимално напречно сечение, дори и с минимална скорост на входа на валцованата мелница, в този случай е необходимо да се увеличи изходната скорост.

Подобряването на процеса през последните 25 години направи възможно охлаждането на отделни валцовани нишки в линията на мелницата и прилагането на термомеханично валцуване на валцдрат и в резултат на това да се получат продукти, които са по-фокусирани върху изискванията на клиента, т.е. постигане и контрол необходимите механични свойства на продуктите още на етапа на горещо валцуване.

Тенденциите на съвременния пазар, особено на пазара на висококачествени стомани, се проявяват в намаляване на гамата от размери на крайните продукти в мелничната гама и в по-голямо разнообразие от марки стомана. За да се отговори на тези тенденции, трябва да се прилагат различни стратегии за търкаляне. Производителността на валцова мелница до голяма степен зависи от продължителността на процеса на смяна, поради прехода към валцуване с различен завършен размер или при промяна на класа на валцована стомана.

Многоредова технология на валцуване. Тази технология, използвана за увеличаване на производителността и гъвкавостта на производството на висококачествени мелници за валцдрат, позволява стандартизирано калибриране на ролката, чак до финалните блокове (фиг. 1). Това елиминира престоя на стендовете за пресоване, междинните групови стойки и довършителните блокове на мелницата с малки секции, което се наблюдава в традиционните магазини по време на пренастройката на мелницата, свързана с прехода към валцуване с различен размер.

Ориз. 1. Технология на многоредовото валцоване, използваща устройство с контур: опции за валцоване на мелница за тел с малки секции от Acominas, Бразилия

Основата на концепцията е комбинация от контурно устройство, блокова група от осем стойки и FRS (FlexibleReducing and Sizing) блок с четири стойки и устройство за бързо манипулиране (фиг. 2).

Ориз. 2. FRS блок

Устройството за бързо прехвърляне на FRS блока ви позволява да преминете към друг размер на валцуване за 5 минути. Тъй като е необходимо минимално време за настройка след обработка, е възможно да се създаде гъвкава програма за валцувани продукти с различни размери от различни видове стомана.

Новата концепция на валцова мелница също така дава възможност за превключване от традиционно към термомеханично валцуване чрез просто натискане на бутон на контролния панел. Изборът на маршрут на валцуване и посоката на валцувания метал по маршрут, оборудван с прибиращи се устройства за охлаждане и изравняване на температурата (виж фиг. 1), ви позволява да преминете към различен размер на валцувания продукт или друг клас стомана в съответствие с възприетата стратегия за търкаляне без намеса на оператор и без ръчни настройки на оборудването. Тази концепция също предполага значително намаляване на времето за престой на оборудването.

Общата концепция се допълва от технологична системаконтролирано охлаждане CCT (технология за контролирано охлаждане), която ви позволява да симулирате температурните условия на валцуване, образуването на микроструктура и необходимите механични свойства. Едва след приключване на симулацията започва реалният процес на валцоване с регулиране на параметрите му в мелничната линия и автоматично регулиране на режима на охлаждане в хладилните секции.

За да се изпълнят изискванията, свързани с по-строгите толеранси на размерите за горещо валцувани профили и валцдратове, валцуването с три и четири нишки е изоставено и се връща към валцови мелници с максимум два низа, които са разделени на еднонишкови довършителни линии възможно най-рано в процеса.

През последните няколко години също се наблюдава увеличено използване на прецизни валцоващи системи за постигане на още по-строги толеранси на размерите на пръти и пръти.

Хидравлични системи за управлениеразмери на напречното сечение на валцувани продукти. Професионалните мелници използват хидравлични системи за контрол на размерите, като системата ASC (автоматичен контрол на размера), проектирана да допълва механичните системи за прецизен контрол на размерите. Тези системи (фиг. 3) използват само две стойки в мелници с редуващи се вертикални и хоризонтални стойки и позволяват цялата гама от продукти да бъдат валцовани (кръгли, плоски, квадратни, шестоъгълни и ъглови секции) до толеранси, съответстващи на 1/4 от Стандарт DIN 1013.

Ориз. 3. Прецизна ASC система за регулиране на размерите на дълги продукти

И двете стойки са оборудвани с хидравлични пресоващи устройства и осигуряват комплект автоматизирано управлениеизползване на монитори. Наредбата се прилага по цялата дължина на валцувания продукт. Специално измервателно устройство, поставено между стойките, осигурява търкаляне без напрежение. За да преминете към друг размер, е достатъчно да извадите само касетите с ролки и телове от мелничната линия и да ги смените в рамките на 5 минути с други с помощта на устройство за бързо прехвърляне. Регулирането на разстоянието между ролките е напълно автоматизирано. В зоната за подготовка на ролки се подменят само варели и телове за ролки.

Валцова технология в триролкови стойки

Тази технология започва да се използва в индустриален мащаб при валцоване на дълги профили в края на 70-те години на миналия век и след това непрекъснато се подобрява.

Особеност на тази технология е комбинацията от кримпване и калибриране в един блок стойки (в блока за довършителни работи при валцоване на пръти и в блока за груба обработка при производство на валцдрат). Този блок се нарича RSB (блок за намаляване и оразмеряване). В съответствие с технологията беше въведено валцуване със свободни размери, което направи възможно получаването на широка гама от размери на готовия продукт с доста тесни допуски, като се използва еднократно калибриране на ролките, само чрез регулиране на позицията на ролките. С една система за довършителни измервателни уреди блокът RSB прави възможно производството на продукти с точност на размерите в рамките на 1/4 толеранси от стандарта DIN 1013 (фиг. 4).

Ориз. 4. Блок с пет стойки RSB (370 mm)

Безкрайно търкаляне

Процесът ECR (Endless Casting Rolling) (фиг. 5) съчетава процесите на непрекъснато леене и валцуване в една производствена линия с помощта на тунелна пещ. В резултат на интегрирането на термично оборудване в един производствен комплекс, продължителността на технологичния процес от течна стомана до готовия продукт не надвишава 4 часа, като ECR процесът може да се използва на мелници за валцоване на заготовки и фасонни профили както и на мелници за валцоване на сортове и тел. Линията ECR включва машина за непрекъснато леене, пещ с валцова пещ, валцова мелница с груби, междинни и довършителни групи стойки, хладилник, секция топлинна обработка, оборудване за рязане, контрол на качеството на повърхността, пакетиране (оформяне и връзване на торби).

Ориз. 5. Безкраен процес на леене и валцуване на дълги секции (ECR).

В пещ с валцова пещ температурата на метала се изравнява и се нагрява до температурата на валцуване. В допълнение, пещта действа като буферно оборудване в случай на прекъсване на валцовата мелница.

Валцовата линия е оборудвана с безрамкови стойки и хидравлично устройство за бързо пренасяне, което позволява тази операция да бъде напълно автоматизирана. Промяната на формата или размера на валцувания продукт може да се извърши за няколко минути. Компютъризирана система за управление от най-високо ниво предварително изчислява и задава номиналните параметри на процеса на валцуване. На изходните страни на междинните и крайните групи са монтирани триангулационни лазерни сензори, които измерват формата и размерите на валцувания продукт. Резултатите от измерването се изпращат към монитора на системата за контрол на работата на мелницата, за да се изчислят коригиращите ефекти върху параметрите на процеса. Компютъризирана система за управление от най-високо ниво натрупва архив от производствена информация, за да се получат продукти с гарантирано качество.

На изхода на производствената линия има оборудване за термична обработка в мелничния поток, за горещо и студено изравняване, както и за навиване на рулони. Цялата линия (от леярския агрегат до термичната обработка и довършителната обработка) се управлява от автоматизирана система.

Първият ECR агрегат за безкрайно валцоване на дълги продукти от специални стомани е пуснат в експлоатация през 2000 г.

Ноу-хауто и оборудването, използвани в безконечния валцов агрегат, послужиха като основа за създаването на профилни мелници с висока производителност и повишен добив. На модула EBROS (Endless Bar Rolling System - безкрайно валцуване на секционни профили) нагретите детайли се свързват чрез челно заваряване. След отстраняване на заваръчния шев, „безконечната“ заготовка влиза в валцованите стойки. Тъй като работният цикъл елиминира времето на празен ход и появата на подстригване, производителността на устройството се увеличава с 10-15%, а добивът се увеличава с 2-3%.

Мелници за производство на дълги продукти

Както при производството на валцдрат, понастоящем във валцовъчните мелници се използват само непрекъснато лети заготовки. Въз основа на съображения за точност на размерите на валцуваните продукти, при валцоване на дълги профили, тенденцията е да се изоставят многорезбовите мелници. По-голямата част от съвременните профилни мелници са проектирани и работят като еднонишкови мелници, с редуващи се хоризонтални и вертикални стойки.

За да се осигури висока производителност при валцуване на армировъчни профили и спазване на необходимите тесни допуски на размерите на дълги продукти, изработени от висококачествени и устойчиви на корозия стомани, валцуването на тези видове метални изделия в момента се извършва отделно. Както при производството на валцдрат, валцуването с контролирана температура и термомеханичното валцуване са въведени в производството на дълги продукти през последните 25 години. Понастоящем машини за навиване на Garrett могат да навиват готови профили с диаметър до 70 mm.

За да се избегнат тесните места в производствения процес, когато се произвеждат профили както на нарязани дължини, така и на рулони, довършителните операции се извършват на непрекъснати линии. За контрол на качеството и осигуряване на високо ниво се използват лазерни сензори и вихровотокови дефектоскопи за контрол на размерите и идентифициране на повърхностни дефекти на горещовалцована стомана.

Мелници за големи профили и релси и греди

Основната цел на мелниците с голямо сечение е рентабилното производство на висококачествени продукти. Когато произвеждате големи секции, можете да се придържате към една от двете концепции: първата е непрекъснати мелници, втората е реверсивни мелници с последователно подреждане на щандове и стойка за довършително калибриране. При непрекъснати мелници може да се приложи процесът ECR.

Валцова технология на реверсивни тандемни мелници

Тази технология е подходяща за производство на средни и големи профили, греди с височина до 1000 мм (с ширина на фланеца до 400 мм), винкели, специални профили и шини.

Тандемните реверсивни валцови мелници включват стойка за кримпване с двойни валци, група от три идентични универсални/двуролкови стойки в серия, универсална/двуролкова стойка за довършителни работи и финална линия с охладител, нивелир, ножици, стекери и опаковъчни машини .

В сравнение с концепция без свободностояща довършителна стойка, тази конфигурация на мелницата има следните предимства:

  • компактно оформление оборудване под наем– стенд за кримпване, междинна група тандемни стойки и отделен стенд за довършителни работи;
  • стойката за оразмеряване, работеща в непрекъснат режим на изхода на мелницата, позволява да се постигнат доста строги допуски на размерите на валцуваните продукти и значително да се намали износването на ролките;
  • броят на валцованите се намалява и се подобрява използването на ролки и телове;
  • гъвкавостта на прилаганото калибриране на ролката се увеличава поради използването на идентични, взаимозаменяеми универсални/двойни ролкови стойки;
  • гамата от резервни части и части е намалена поради идентичния дизайн на щандовете;
  • безрамкови стойки с хидравлични притискащи устройства, които могат да работят под товар (SCC – Stand Core Concept); в допълнение към стандартната система за автоматичен контрол на размерите на профила е възможно да се използват системи за управление от по-високо ниво с изход към монитор, свързан към триангулометричен лазерен сензор, инсталиран в линията на мелницата, за измерване на валцувания профил;
  • кратко време за пренастройка на мелницата при преминаване към валцуване с различен размер (20 мин.).

При валцоване на среднокачествени профили (HE 100-260, IPE 100-550, ъгли 100-200), могат да се отбележат следните предимства на валцоването на реверсивни тандемни мелници в сравнение с традиционното валцоване на мелница без отделна стойка за калибриране:

  • планираният престой, свързан с прехвърлянето на ролки, е намален до 40%;
  • трудоемкостта на работата и разходите, свързани с прехвърлянето на ролки и подмяната на входно и изходно окабеляване, са намалени до 20%;
  • Разходите за рула са намалени с 40-60% в зависимост от готовия валцуван профил.

Валцова технология на универсални и HH мелници

В съответствие с основните тенденции на световния пазар на едрогабаритни профили, все по-търсени са профилопрокатните цехове със скъсен технологичен цикъл и ниски производствени разходи. Овладяването на леенето на заготовки за греди и комбинирането на леярски заготовки, близки по размер до готовия профил, последвано от тяхното валцоване, подготви предпоставките за комбиниране на процесите на леене и валцуване в интегрирана линия за производство на широка гама едропрофилни профили, включително много търсените профили на перо и жлеб.

При валцуване на профили с голямо сечение, използването на съвременни универсални стойки като част от реверсивна тандемна мелница (технология за валцуване CN) се превърна в доминиращо решение (фиг. 6). При валцоване се използват и трите стенда при всяко минаване, като първата универсална стойка има калибровка по схема Х, а втората универсална стойка, която изпълнява ролята на довършителна стойка, има калибровка по схема Н, съответстваща на готовия профил.

Ориз. 6. Реверсивна група на мелницата с последователно разположение на стойки (тандем) за валцуване по схема XN

На мелниците с големи профили и релси и греди валцуването се използва в реверсивна група от универсални тандемни стойки не само за производство на греди и други профили с голямо сечение (канали, ъгли, профили за корабостроене, специални профили и езици), но също и като компактна група стойки за икономично производство на релси, предназначени за работа в условия на тежко натоварени и високоскоростни железопътни линии (фиг. 7). Тази технология направи възможно производството на релси с повишена точност на размерите, подобрено качество на повърхността и по-малко износване на валцоващите ролки.

Ориз. 7. Мелница за големи профили и релси и греди с топлинна обработка и довършителни линии

Характеристики на релсовото производство

Релси– Това са валцувани продукти, към които има изключително високи изисквания. Спецификациите за физически свойства и геометрични параметри като кривина, допустими отклонения на размерите, състояние на повърхността, микроструктура и нива на остатъчно напрежение са от първостепенно значение. За да отговорят на тези изисквания, валцованите релси се обработват с машини за хоризонтално и вертикално изправяне по време на довършителни работи. Хоризонталната нивелираща машина се използва и при производството на едропрофилни профили. Понастоящем е възможно да се произвеждат и транспортират релси с дължина до 135 м, предназначени за тежки условия на работа, които се подлагат на специална термична обработка, за да придадат на главите си специална устойчивост на износване по цялата дължина на релсата.

На мелниците със среден клас (фиг. 8) се използват както универсални, така и двуролкови стендове за валцуване на стоманени строителни профили - греди, канали, ъгли, лентова стомана и специални профили.

Ориз. 8. Схема на мелница със среден клас

Валцоване на греди и профили от греди заготовки

След като стана възможно непрекъснатото леене на тънкостенни заготовки за греди, редуциите и силите на валцуване бяха намалени.

Примерът, показан на фиг. 9 показва, че заготовка на греда с височина на стената приблизително 810 mm и дебелина 90 mm може да бъде компресирана до размерите, приемливи на входа на универсалната довършителна стойка. Броят на ребрата зависи от степента на деформация на заготовката на гредата, необходима за валцуване в универсална стойка. Възможна схема за компресиране на заготовка от лъч е показана на фиг. 9 .

Ориз. 9. Максимална и минимална промяна във формата на фланците и стените при валцуване на греди от заготовки на греди

Показани са също максималните и минималните граници на компресия за профилния фланец и стената. И в четирите случая съотношенията на изтегляне, при които се получава най-големият профил на гредата (с най-голямата височина на стената), и съотношенията на компресия във вертикални (кантиращи) ролки за получаване на профил с минимален размер (с минимална площ на напречното сечение) са илюстрирани.

След усвояването на валцоването на заготовки за греди и въвеждането на технологията за производство на компактни греди CBP (CompactBeamProduction), възникна въпросът дали (и как точно) заготовките за греди могат да се използват в производството на шпунтови профили.

Калибриране на ролката, показано на фиг. 10, представлява процесът на валцоване на шпунтови пилоти Larsen (коритообразни) на мелница с универсален стенд, осигуряващ два прохода в хоризонтални ролки за получаване на универсален профил на греда и два прохода във вертикални (кантиращи) ролки на група от реверсивни тандемни стойки, за да образуват профил с формата и размерите, изисквани от влизането в довършителната клетка.

Ориз. 10. Валцуване на шпунтови профили (профил на Ларсен) от греди заготовки

Понастоящем, както беше отбелязано по-горе, профилите на гредата се валцуват от заготовки, използвайки технологичната схема CN. Освен това заготовките от греди се използват за производството на шпунтови пилоти и релси Larsen. Цялата гама от стандартни профили на греди може да се валцува само от четири размера непрекъснато ляти заготовки за греди. По-нататъшното оптимизиране на процеса на валцоване на греди следва пътя на адаптиране на добре познатата технология за производство на компактни ленти (CSP) към производството на греди. Този процес, наречен CBP, значително намали броя на валцоващите проходи.

Освен това е възможно да се валцуват релси Vignelle (с плоска основа) от заготовки на греди, както е показано на фиг. 11. В този случай броят на проходите е значително намален в сравнение с класическата схема на валцоване на релси в двуролкови стойки.

Ориз. 11. Калибриране на ролки за валцоване на винелни релси от греди заготовки

В производството на релси, закаляването на главата и термичната обработка в линията са станали традиционни операции за получаване на продукти с необходимото качество.

Хидравлични бутащи системи

Съвременните мелници за заготовки и мелници с дълги профили, които включват универсални/двойни валцови стендове, са оборудвани с автоматизирани хидравлични системи за пресоване, които позволяват готовите продукти да бъдат валцовани до много тесни допуски. Леглото от страната на оператора е подвижно и има възможност за разтягане заедно с ролките (които могат да бъдат с различна дължина на цевта) и теловете (фиг. 12). Настройката на мелницата при преминаване към валцуване с различен размер отнема само 20 минути, което прави производството на малки партиди продукти икономически оправдано.

Ориз. 12. Компактна универсална/двуролкова стойка

С помощта на цифрова система за контрол на процеса (TSC – TechnologicalControlSystem) (Фиг. 13), монтажът на ролките с помощта на хидравлични устройства може да се поддържа постоянен по цялата дължина на валцования профил. Всеки хидравличен цилиндър е позициониран така, че празнините между хоризонталните и вертикалните ролки да съответстват на предварително изчислените номинални стойности. Хидравличната система за регулиране на хлабината на ролките (HGC - Hydraulic Gap Control) също помага за предотвратяване на разрушаването на ролките и леглото при възникване на претоварване. Освен това, по време на процеса на валцуване, долната ролка е позиционирана спрямо горната ролка. Деформацията на щандовете, която възниква под въздействието на различни сили на валцуване, се компенсира по време на валцуване с помощта на система за автоматично контролиране на размерите на валцуваните продукти (AGC - Automatic Gage Control). Всичко това позволява използването на възпроизводими и относително прости схеми за калибриране.

Ориз. 13. Система за контрол на процесите

Хладилник с аерозолно охлаждане, линия за селективно охлаждане и лазерна система за измерване на профили

Използването на водна мъгла като охлаждаща среда в определена зона на хладилника ускорява процеса на охлаждане и осигурява следните предимства:

  • специфично влияние върху кривата на охлаждане (фиг. 14);
  • по-малка площ на хладилника;
  • намаляване на капиталовите разходи;
  • ниски експлоатационни разходи;
  • възможност за използване на модулна охладителна система със селективни секции за включване/изключване;
  • повишаване на производителността на хладилниците в съществуващите цехове.

Ориз. 14. Сравнение на различни методи за охлаждане и аерозолно охлаждане на хладилник

За да се осигури равномерно разпределение на температурата в стоманения профил при валцоване на I-образни греди и релси, между изходната страна на мелницата и охладителя е монтирано селективно охлаждащо устройство, чиято геометрия съответства на формата и размерите на профила. В комбинация със система за контрол на процеса, това решение позволява охлаждането на специфични участъци от напречното сечение на валцования профил (фиг. 15).

Ориз. 15. Селективно охлаждане на релси и греди

Това не само подобрява правотата на валцуваните профили на хладилника, но също така намалява остатъчните напрежения в метала поради по-равномерно възникване на структурни трансформации.

В допълнение, механичните свойства на валцуваните продукти могат да бъдат подобрени. Секциите за селективно охлаждане могат да се монтират и на хладилници в съществуващи сервизи.

Готовите релси, греди и други профили след валцуване се измерват в горещо състояние, като се използва методът на разделяне на лъча. Лазерен лъч, насочен към повърхността на измервания профил, се отразява и улавя от високоскоростен сензор с висока разделителна способност. Разстоянието до повърхността на профила се изчислява в зависимост от позицията, в която отразеният лъч се улавя от сензора. Въз основа на резултатите от измерването може да се начертае контурът на измерения профил.

Машини за изправяне на профили и шини

Съвременните CRS машини от ролков тип с компактно оформление за изправяне на профили (фиг. 16, а) са оборудвани с девет двуподпорни сглобяеми нивелиращи ролки с фиксирано местоположение. Всичките девет ролки имат индивидуални задвижвания. Хидравличните цилиндри могат да регулират позицията на ролките под товар или разстоянието между тях. В сравнение с традиционното нивелиращо оборудване, такива машини имат следните предимства:

  • равномерно и симетрично прилагане на натоварването, както и по-благоприятно разпределение на остатъчните напрежения в профилите;
  • компенсиране на еластичното пружиниране на ролките чрез регулиране на позицията им с помощта на хидравлични цилиндри;
  • хидравличен механизъм за аксиален монтаж на всяка ролка;
  • монтаж на правилните ролки с минимални празнини и максимална точност на монтажа им по време на процеса на изправяне;
  • автоматизирана подмяна на ролки, отнемаща не повече от 20 минути.

Ориз. 16. Нивелираща машина за стоманени профили (а) и шини (б), подредени по схема H-V

Машините за изправяне на релси (фиг. 16, б) се състоят от хоризонтални и вертикални блокове и се характеризират с повишена структурна твърдост и индивидуално задвижване на изправящи ролки. В комбинация с офлайн машини за изправяне на релси и специални системи за контрол на напрежението между изправящите ролки, тези машини позволяват да се постигне минимално ниво на остатъчно напрежение в релсите, което значително увеличава техния експлоатационен живот.

Отличителни характеристики на машините за изправяне на релси са:

  • безлюфтов монтаж на прави ролки, втулки и опори върху регулируеми валове;
  • монтиране на правилните втулки на валовете с помощта на байонетни пръстени и хидравлични системивисоко налягане;
  • автоматизирана настройка на машината при промяна на размерите на продукта;
  • Смяна на правилните ролки в рамките на 30 минути.

Перспективи

Нарастващите изисквания на потребителите на дълги валцувани продукти по отношение на свойствата и точността на размерите, както и необходимостта от въвеждане на технологии за пестене на ресурси, принудиха технолозите да овладеят производството на готови продукти директно от нагряване на валцуване и без допълнителна термична обработка. В някои случаи това осигурява свойства на материала, които не могат да бъдат получени чрез традиционните процеси на топлинна обработка.

Напредъкът в съвременното оборудване и автоматизация, както и подобренията в дизайна на валцови мелници, направиха възможно постигането на високо ниво на автоматизация в производствения процес. Това доведе до редица важни постижения, включително повишен добив, подобрено качество на продукта и по-последователни свойства, способността за незабавна реакция на отклонения в процеса, фина настройка на валцовото оборудване, намален скрап и надеждна документация на целия процес, за да се гарантира гарантирано качество на продуктите.

  • П.-Й. Мок
  • К. Овърхаген
  • В. Стелмахер

През последните години, с подобряването на технологиите дълги продукти ki, основното внимание беше обърнато на получаването на необходимите свойства на дългите продукти и валцдрат директно от нагряване на валцуване и възможността за по-нататъшна обработка на валцувани продукти без предварителна топлинна обработка. В комбинация със свободно валцуване (до свободни размери), това направи възможно увеличаването на гъвкавостта на производствения процес. Въвеждането на непрекъснато леене на заготовки от греди с размери, близки до тези на готовия профил, направи значителни промени в процеса на производство на продукти с голямо сечение. Броят на проходите на валцоване е намалял, валцоващите мелници са намалили размерите си, процесът на валцуване е опростен, икономическите му показатели са подобрени и консумацията на енергия е намалена. Освен това, при валцоване на релси и греди, мерки като контрол на температурата и охлаждане на профилите, а при валцоване на релси също и възможността за укрепването им в линията на мелницата, доведоха до подобрено качество на продукта.

  • дълги продукти,
  • мелница за тел с малки секции,
  • мелница с големи секции,
  • мелница за релси и греди,
  • процес на валцуване,
  • завършване,
  • топлинна обработка.
  • Буркхард, М.; Мюлер, Х.; Ellis, G.: Iron Steel Techn. (2004) Nr. 2, С. 50/55.
  • Brune, E.; Koller, F.; Kruse, M.; Mauk, P.J.; Plociennik, U.: stahl u. eisen 114 (1994) Nr. 11, С. 87/92.
  • Filippini, S.A.; Ammerling, W.J.: По-нататъшни разработки в производството на валцдрат и пръти с помощта на 3-ролкова технология, Proc. AISTech 2008, 5.–8. Май 2008 г., Питсбърг, САЩ, том. 2.
  • Хюлен, П. ван; Ammerling, J.: Цели, изпълнение и оперативни резултати от проекта за модернизация на прътова мелница за инженерна стомана, Proc. 3. Европа. Rolling Conf., METEC Congress 2003, 16.–20. Юни 2003 г., Дюселдорф, S. 171/76.
  • Alzetta, F.: Iron Steelmak. 29 (2002) Nr. 7, С. 41/49.
  • Остин, Т.; Ogle, D.; Hogg, J.: EBROS – безкрайна система за валцоване на пръти, Proc. Годишна конвенция на AISE и изложение за стомана 2002 г., 30 септ. – 2. окт. 2002, Нешвил, САЩ, С. 1/24.
  • Knorr, JS: BHM – Berg- und Hüttenm. Monatshefte 146 (2001) Nr. 1, С. 2/6.
  • Хенсел, А.; Lehnert, W.; Krengel, R.: Der Kalibreur (1996) Nr. 57, С. 37/47.
  • Mauk, J.: Verfahren zum Walzen schwerer Profile – Vergleich und Bewertung aus umformtechnischer Sicht, Proc. 27. Verformungskundliches Kolloquium, 8.–11. März 2008, Planneralm, Österreich, Montanuniversität Leoben, S. 155/80.
  • Engel, G.; Feldmann, H.; Косак, Д.: Der Kalibreur (1987) Nr. 47, С. 3/24.
  • Cygler, M.; Engel, G.; Flemming, G.; Meurer, H.; Schulz, U.: MPT – Metallurgical Plant and Technology Intern. 17 (1994) Nr. 5, С. 60/67.
  • Pfeiler, H.; Köck, N.; Schroder, J.; Maestrutti, L.: MPT – Metallurgical Plant and Technology Intern. 26 (2003) Nr. 6, С. 40/44.
  • Moitzi, H.; Köck, N.; Riedl, A.: Modernste Schienenproduktion – Technologiewechsel an der Schienen walzstraβe, 28. Verformungskundliches Kolloquium, 13 февр. 2009, Planneralm, Österreich, Montanuniversität Leoben, S. 53/60.
  • Lemke, J.; Kosak, T.: Walzen von Profilen aus Beam Blanks, Freiberger Forschungshefte, Reihe B, Bd. 306, 2000, С. 198/214.

Основното оборудване на цеховете за валцуване са валцови мелници. В валцуваното производство заготовката се нарича лента.

Разположението на технологичното оборудване на валцова мелница зависи от вида на произвеждания продукт. На фиг. Фигура 3.23 показва диаграма на производството на дълги валцувани продукти. Първоначалният детайл в този случай е стоманен слитък с тегло до 60 тона. Слитъкът се нагрява в нагревателни кладенци 1 и се подава към носач на слитък, който довежда и поставя слитъка 2 върху приемния ролков конвейер на цъфтеж 3. След валцуване. на цъфтеж се получава полупродукт с квадратно сечение (от 140x140 до 400x400 mm), наречен bloom 4. Блумът, движещ се по протежение на ролковия конвейер, преминава през машина за пожарно почистване, където повърхностните дефекти се почистват и се захранват до ножицата, където се нарязва на премерени парчета. След това блумът влиза (понякога след допълнително нагряване) в мелница за заготовки 5, където се валцува в блуми с напречно сечение от 50x50 до 150x150 mm, а след това директно в мелницата за валцоване на профили. За да се получи необходимия профил, детайлът преминава през серия от стойки с калибрирани ролки. На фиг. Фигура 3.23 показва полунепрекъснато разположение на стендовете на профилна валцова мелница. В първата група (6, 7, 8) детайлът се валцува непрекъснато, т.е. е в тях едновременно, а във втората група (9, 10) се извършва последователно валцуване.

В секционните мелници заготовката преминава последователно през серия от измервателни уреди. Разработването на система от последователни измервателни уреди, необходими за получаване на определен профил, е сложна задача. Броят на калибрите зависи от сложността на профила и разликата в размерите на напречното сечение на първоначалния детайл и крайния продукт. Така че, за да се получат релси, е необходимо лентата да премине през система от девет габарита (фиг. 3.24).

Ориз. 3.23. Схема за производство на дълги продукти:

1 - нагревателен кладенец, 2 - слитък, 3 - блуминг, 4 - блум, 5 - мелница за заготовки, 6,7,8,9,10 - стойки на профилна валцова мелница

Полученият валцуван продукт с необходимия профил се нарязва на определена дължина, охлажда се, изправя се в студено състояние, термично се обработва и повърхностните дефекти се отстраняват.

Подобна е и технологията за производство на ламарина. Нагрят правоъгълен слитък се обработва на мелници за кримпване и заготовка. След това лентата се валцува в многовалцови стендове на мелници за валцуване на листове.

Ориз. 3.24. Релсови габарити

Тръбните валцовачи се използват за производство на безшевни и заварени тръби. Валцуването на безшевни тръби включва два етапа: получаване на куха втулка от кръгла стомана и от куха втулка на готова тръба. Кухите втулки се произвеждат на пробивна мелница, а за тръби с голям диаметър - чрез центробежно леене. Пробивната мелница (фиг. 3.25) работи на принципа на спиралното валцоване. Има две бъчвообразни работни ролки, разположени под ъгъл от 4 ... 6 ° една спрямо друга. Ролките се въртят в една посока. За задържане на детайла между работните ролки има водещи линийки или празни ролки. Когато работните ролки се въртят, детайлът се изтегля в зоната на деформация. С движението на детайла разстоянието между ролките намалява и периферната скорост на повърхността му се увеличава. Това води до усукване на детайла, намаляване на диаметъра му и появата на големи вътрешни напрежения в метала. Металът в центъра на детайла се разхлабва и сравнително лесно се зашива с дорник.

За да се получи готова тръба от куха втулка, тя се валцува на поклонническа мелница (фиг. 3.26, а). Работните ролки 3 на пилигримната мелница се въртят в различни посоки с еднаква скорост. В този случай посоката на въртене на ролките е противоположна на посоката на подаване на детайла 1. Профилът на ролките е променлив, в резултат на което напречното сечение на уреда, който има формата на кръг, непрекъснато се променя с всяко завъртане на ролките. При максималния размер на калибър, детайлът с дорник 2 се придвижва напред в ролките с количеството на подаване. Гърлото на ролков калибър 3 улавя част от втулката и я компресира с работната си част (фиг. 3.26, b). След като ролките направят пълен оборот и се върнат в първоначалното си положение, дорникът с детайла се завърта на 90° и отново се подава в ролките за компресия. Процесът продължава, докато се навие целият ръкав. След това тръбите се обработват на специална машина, за да се елиминират промените в овалността и дебелината, и след това се валцуват на мелница за оразмеряване, за да се получат окончателните размери.

Има и други методи за валцоване на тръби, по-специално автоматична мелница за валцоване на тръби.

Заварените тръби, чийто диаметър достига 2500 mm, са много по-евтини от безшевните тръби, но са по-малко здрави и издръжливи. За производството на заварени тръби се използват плоски горещо валцувани ленти (ленти), навити в ролка 1 (фиг. 3.27). За да се осигури непрекъснатост на процеса, предният край на лентата е заварен към задния край на предишната ролка.

Ориз. 3.27. Схема за производство на тръби чрез непрекъснато заваряване в пещ:

1 - празна ролка, 2 - машина за изправяне, 3 - нагревателна пещ, 4 - машина за формоване и заваряване, 5, 6 - стойки за кримпване

Процесът се състои от операциите по валцоване на детайла в тръба, заваряване, оразмеряване, довършване и изправяне. Краищата на лентите се подават към мястото на заваряване с помощта на издърпващи ролки на машина за изправяне на листове 2. Непрекъснатата лента преминава през нагревателна пещ от тунелен тип 3, където се нагрява до температура от 1320 ... 1400 ° C . При излизане от пещта котленият камък се отстранява от повърхността на лентата (със сгъстен въздух). Непосредствено зад пещта е монтирана многостенна формовъчна и заваръчна мелница 4, в чиито стойки лентата се навива в пълен кръг съгласно диаграмата, показана на фиг. 3.28. След това ръбовете се компресират и заваряват. В следващите стойки 5 и 6 тръбата се компресира до необходимия размер. За заваряване на тръби се използва пещ, електрическо и газово нагряване на ръбовете на лентата. Действителният процес на заваряване на ръбовете на формована тръбна заготовка е процес на ковашко заваряване, който включва използване на способността за междуатомна адхезия на компресирани повърхности на метали, нагрети до висока температура. Тръбите с голям диаметър се произвеждат предимно чрез автоматично заваряване под флюс.

Понастоящем методът за производство на тръби чрез навиване на лента в спирала също е широко разпространен.

Технологиите за производство на специални видове валцувани продукти са разнообразни. Най-често се използват валцувани периодични профили, които се използват като фасонна заготовка за последващо щамповане и като заготовка за крайна обработка. Периодичните профили се произвеждат главно чрез напречно и спирално валцуване. Използват се и специални мелници, една от схемите на които е показана на фиг. 3.29. Тук детайлът се деформира от три ролки, въртящи се в една и съща посока. Докато линийката за копиране се движи, ролките се приближават или разминават, променяйки диаметъра на валцувания детайл по дължината му.

На спирални валцоващи мелници се произвеждат и заготовки от топки и сферични ролки на търкалящи лагери (фиг. 3.30). Ролки 2 и 4 тук се въртят в една и съща посока. Потоците на ролките, образуващи калибри със съответната форма, са направени по спирална линия. Детайлът 1 получава въртеливо и транслационно движение по време на валцуване. Задържа се в зоната на деформация с помощта на центриращи ограничители 3.

НАТИСКАНЕ

Пресоването е вид формоване на метал, който позволява производството на различни профили от черни и цветни метали с постоянно напречно сечение по дължина (фиг. 3.31). По време на пресоването металът на детайла се деформира с помощта на инструментална екипировка, състояща се от матрица, щанца и контейнер (фиг. 3.32). Пресоването се състои от натискане с помощта на щанца 1 през отвор в матрицата 4 на детайл 3, разположен в затворена кухина (контейнер) 2. Формата и размерите на пресования профил се определят от конфигурацията на отвора на матрицата.

Пресоването се нарича още екструзия. Процесът на пресоване, извършен по схемата, показана на фиг. 3.32 се нарича директен. В този случай посоката на излизане на метала през отвора на матрицата съвпада с посоката на движение на поансона.

По време на обратно пресоване (фиг. 3.33) металът на детайла 3 изтича в посока, обратна на движението на поансона 5. За да направите това, матрицата 4 е монтирана в края на кухия поансон, а детайлът 3 се поставя в сляп контейнер 2, заключен с упорна шайба 1 и остава неподвижен по време на пресоване. Триенето на метала върху повърхността на контейнера е намалено и следователно обратното пресоване, наричано още контрапресоване, изисква по-малко усилия.

Чрез пресоване се произвеждат не само плътни профили, но и кухи (фиг. 3.34) . В този случай детайлът 4, поставен в контейнера 2, първо се зашива с игла 6 , преминаване през кух поансон 1 . При по-нататъшно движение на поансона 1 металът се екструдира под формата на тръба през пръстеновидната междина между стените на отвора в матрицата 5 и иглата 6.

Напоследък се използва методът на хидравлично пресоване, който също се нарича хидроекструзия (фиг. 3.35). Заготовката 5, поставена в контейнер 3, приляга плътно към конуса на матрицата 7. Контейнерът е затворен с капак 1 с капак 2 и уплътнен с уплътнения 8. През отвор 4 течността 6 се изпомпва в контейнера под високо налягане, който изстисква детайла през матрицата. В този случай металът на детайла е в състояние на цялостно компресиране от течността и се деформира с минимални загуби от триене. Този метод позволява обработката на много крехки сплави.

Изходният материал за пресоване обикновено е слитък или валцуван продукт. За да се подобри качеството на повърхността на продукта и да се намали количеството на триене, детайлът се смила предварително на машина и след нагряване повърхността се почиства от мащаба.

При пресоване металът е подложен на цялостно неравномерно компресиране. С този модел на деформация металът е най-пластичен. Степента на деформация при пресоване се характеризира с коефициента на удължение. Определя се като съотношението на площта на напречното сечение на детайла към площта на напречното сечение на екструдирания профил. Удължението по време на пресоване е 10 ... 50. Чрез пресоване се обработват както пластични, така и нископластични сплави: мед, алуминий, магнезий, титан, въглеродни и легирани стомани и др. Първият от тях се деформира без нагряване, вторият в горещо състояние.

Гамата от екструдирани профили е много разнообразна. Освен всичко друго, този метод произвежда тел с диаметър 5 ... 10 mm, пръти с диаметър 3 ... 250 mm, тръби с диаметър 20 ... 400 mm с дебелина на стената 1,5 .. , 12 мм, профили с фланец с дебелина 2 ... 2,5 мм и линейни размери на напречните сечения до 200 мм.

Основните предимства на процеса на пресоване включват следното.

1) Точността на продуктите е по-висока, отколкото при валцуване, което им позволява да се използват без допълнителна обработка.

2) Висока производителност на процеса (скоростта на изстискване на продукта от отвора на матрицата в някои случаи може да достигне 20 m / s).

3) Възможност за получаване на сложни профили, които не могат да бъдат получени чрез други видове формоване на метал.

4) Чрез пресоване е възможно да се обработват сплави, които поради ниската пластичност е невъзможно или трудно да се деформират чрез други видове обработка под налягане.

5) Гъвкавост на процеса и лекота на смяна за производство на друг профил, т.к това изисква само подмяна на матрицата.

6) Достатъчно високо качество на повърхността по време на студено пресоване, което позволява да се избегнат довършителните операции.

Натискането има и недостатъци.

1) наличието на метални отпадъци, тъй като всички те не могат да бъдат изцедени от контейнера и в него остава така нареченият остатък от пресата, който след пресоване се отрязва от получения профил. Теглото на остатъка от пресата обикновено е 8 ... 12%, но в някои случаи може да бъде много голямо. Така при пресоване на тръби с голям диаметър масата на остатъка от пресата може да достигне 40% от масата на оригиналния детайл.

2) Голямо износване на инструмента, тъй като той работи в изключително трудни условия, изпитвайки освен високо налягане и високи температури.

3) Висока цена на пресовите инструменти, т.к Изработен е от висококачествени инструментални стомани и топлоустойчиви сплави.

РИСУВАНЕ

Изтеглянето е вид формоване на метал, при което формата на детайла 2 се осъществява чрез издърпването му през постепенно стесняващ се отвор в специален инструмент, наречен матрица за изтегляне 1 (фиг. 3.36). В този случай площта на напречното сечение на детайла намалява и дължината му се увеличава. Продуктът придобива профил, съответстващ на конфигурацията на отвора на матрицата.

Валцувани и пресовани заготовки от стомана, цветни метали и техните сплави се обработват чрез изтегляне, както горещо, така и студено. В резултат на това се получава голямо разнообразие от профили (фиг. 3.37). За разлика от пресоването, чрез изтегляне е невъзможно да се получи кух профил (тръба) от заготовка с плътно напречно сечение. В този случай е необходимо да имате куха заготовка. Чрез изчертаване на тръби по схемата, показана на фиг. 3.36 (т.е. като се използва само матрицата), не е възможно да се промени дебелината на стената на продукта. Ако е необходимо да се деформира стената на кух детайл, вътре в него се поставя допълнителен инструмент - дорник. Дорниците са подвижни (недеформируеми и деформируеми) (фиг. 3.38 a, b), неподвижни (фиг. 3.38 c) и самонастройващи се (фиг. 3.38 d). Използването на дорници също подобрява качеството на вътрешната повърхност на тръбата.

Характеристика на процеса на изтегляне е прилагането на постоянна сила на опън към частта от детайла, изваден от матрицата. За да се предотвратят неговите счупвания, е необходимо да се създадат условия, при които формата на детайла ще се появи само в зоната на деформация, разположена вътре в матрицата. Трябва да се изключи пластична деформация на предния край на продукта. Това се постига чрез дизайна на отвора на матрицата, избора на размери на детайла и избора на смазка. За да се гарантира, че детайлът няма да се счупи, е необходимо да се гарантира, че напреженията на опън в него не надвишават 0,6 σ V (якост на опън) на материала на детайла. Деформацията по време на изтегляне може да бъде количествено оценена чрез коефициента на изтегляне - съотношението на площта на първоначалното напречно сечение към крайното.

Поради факта, че в края на продукта, излизащ от матрицата за изтегляне, пластичната деформация е неприемлива, стойността на коефициента на удължение е ограничена и при обработка в студено състояние не трябва да надвишава 1,05 ... 1,5 в един проход. . Поради ниското съотношение на удължение обикновено е възможно да се получи необходимите размерипрофили, процесът на изтегляне се повтаря многократно през поредица от постепенно намаляващи отвори и за възстановяване на пластичността металът, укрепен чрез изтегляне, се подлага на междинно рекристализационно отгряване след един или два прехода.

Гамата от продукти, изработени чрез рисуване, е много разнообразна. Това е тел с диаметър 0,002 ... 10 mm, профили с различни форми, примери за които са показани на фиг. 3.37, пръти с диаметър 3 ... 150 mm, тръби с диаметър от капиляр до 500 mm и с дебелина на стената 0,1 ... 10 mm, сегментни, призматични и профилни ключове, шлицови ролки.

Инструментите за изтегляне са щанци и дорници. Изработват се от инструментални стомани, металокерамични и минералокерамични сплави и технически диаманти (за изтегляне на тел с диаметър под 0,2 mm).

Изтеглянето се извършва на изтеглящи мелници. Те могат да бъдат периодични или непрекъснати. От партидните мелници най-разпространени са верижните мелници (фиг. 3.39). Краят на детайла 7 се прекарва през отвора в матрицата 8 и се захваща с клещи 6 , които са фиксирани към шейната 5. Движението на шейната по протежение на рамката 1 възниква, когато куката 2 е зацепена с оста на безкрайна плоча 3, задвижвана от електрически двигател . Когато продуктът напусне матрицата, напрежението между куката и веригата намалява и противотежестта 4 повдига куката и я отделя от веригата.

Пакетните мелници са лесни за проектиране и работа, но дължината на обработвания детайл е малка (6 ... 7 метра), а скоростта на процеса е ниска - 10 ... 20 m / min.

Непрекъснатите мелници са по-бързи и позволяват обработка на детайли с дължина десетки хиляди метри.

От непрекъснатите мелници най-разпространени са барабанните мелници (фиг. 3.40). Такива мелници обработват заготовка 1, навита на намотка. Намотката се поставя върху масата за развиване 2, предният край на детайла се прекарва през изтегляща матрица 3 и се закрепва върху барабан 4, който се задвижва от електрически двигател 6 през задвижване 5. Мелницата се включва и се извършва процес на изтегляне и продуктът също се навива в намотка върху барабана. Това осигурява компактността на обработвания материал, което е много важно при транспортиране, съхранение и топлинна обработка. Освен това се намаляват технологичните отпадъци, а скоростта на процеса се увеличава средно до 10 m/s (известни са барабанни мелници за изтегляне на тънка тел, осъществяващи процеса със скорост до 40 m/s). В допълнение към мелниците с един барабан има многобарабанни конструкции (фиг. 3.41). Те се наричат ​​още мелници за многократно изтегляне. Тук заготовката 4 последователно преминава през няколко (до 20) матрици за изтегляне 5. Заготовката, след преминаване през отворите на всяка матрица, се навива върху междинни изтеглящи барабани 3 и след това върху приемащ барабан (не е показан на диаграмата ) . Скоростта на въртене на всеки следващ барабан се увеличава пропорционално на удължението на детайла.

Технологичният процес на рисуване включва следните основни операции.

1) Предварителна термична обработка - рекристализационно отгряване, с цел повишаване на пластичността на метала.

2) Почистване на детайла от котлен камък (металът се ецва в киселинни разтвори и след това се измива последователно с топла и студена вода).

3) Повърхностно покритие на детайла тънък слойжелезен оксид хидрат или мед, фосфат, вар за задържане на смазка върху металната повърхност.

4) Заточване на краищата на детайла за по-лесно издърпване през отвора и захващане с клещите на чертожната машина.

5) Изтегляне на едно или повече преминавания в зависимост от необходимата степен на деформация.

6) Междуоперативна термична обработка за отстраняване на втвърдяване (след термична обработка - почистване на детайла и нанасяне на смазващ слой).

7) Завършване на готовите продукти.

Процесът на рисуване има следните предимства.

1) Висока точност на геометричните размери на продукта, определени само от размерите на отвора на матрицата (толеранс 0,02 mm).

2) Високо качество на повърхността, сравнимо с шлайфане по време на рязане.

3) Висока производителност. Скоростта на изтегляне на тел при непрекъснати мелници достига 10 m/s, а при тънка тел – 40 ... 50 m/s.

4) Увеличаване на якостта на продукта поради студена обработка.

5) Ниска ценаинструменти и оборудване.

6) Възможност за получаване на дълги профили (десетки хиляди метри), които не могат да бъдат получени с други методи.

7) Дребни технологични метални отпадъци.

Недостатъци на процеса.

1) Гамата от продукти, получени чрез изтегляне, е ограничена, както и размерите на профилите.

2) При обработка на стомана е необходимо многократно отгряване и ецване на повърхността, за да се отстрани котлен камък.

КОВАНЕ

Коването е един от най-важните начиниполучаване на заготовки в машиностроенето. Тези заготовки се наричат ​​ковани изковки или просто изковки. Коването произвежда изковки с различни форми и размери с тегло от 0,1 кг до 300 тона. При последваща обработка на металорежещи машини се получават изковки готова продукция. Изходните материали за коване са метални блокове и валцувани продукти. Особеност на коването е нагряването на детайла преди деформирането му.

Коването включва оформяне на нагрят детайл с помощта на работните повърхности на универсален инструмент (ударници), като металът тече свободно отстрани. Коването променя конфигурацията на детайла поради многократно последователно въздействие на ударниците върху отделните му секции, в резултат на което детайлът, деформиран, постепенно придобива определена форма и размер.

Ударът върху детайла може да бъде ударен, ако се обработва с чук, или статичен, когато се обработва на преса.

За извършване на ковашки операции се използват основните технологични, поддържащи (спомагателни) и контролно-измервателни инструменти. Основните инструменти включват ударници (плоски и изрязани), брадви, точилки, пробивки, дорници, опорни матрици и др. Поддържащи инструменти са клещи, патронници, конзолни ротационни кранове, ковашки манипулатори. Размерите на изковките се контролират с линийки, шублери, скоби, шаблони и др. Инструментите, използвани за коване, се считат за универсални поради това, че са подходящи за производство на изковки с различни конфигурации.

Въпреки че коването е по-ниско от коването с гореща матрица по отношение на производителността и точността на изковките, то все пак има своя собствена рационална област на приложение. Това е преди всичко производството на малки серии изковки с малко и средно тегло (100...200 kg), когато производството на скъпи матрици за горещо коване не е икономически целесъобразно. В такива случаи коването с чукове с помощта на универсален инструмент - нападатели - е по-икономично. Големите изковки (особено тези с тегло десетки и стотици тонове) могат да бъдат произведени само чрез коване на хидравлични преси. В общото производство на изковки, произвеждани у нас, средно 30% са кованите изковки, а 70% са щампованите. Въпреки това, например, в тежкото машиностроене броят на изковките достига 70%.

ОСНОВНИ КОВАЧЕСКИ ОПЕРАЦИИ

Коването може да се извърши машинно с помощта на чукове и преси или ръчно. Ръчното коване се използва за производството на художествени продукти, а също така се използва в ремонтния бизнес за малки работни места.

Процесът на коване се състои от редуване на основни и спомагателни операции в определена последователност.

Операцията е част от технологичен процес, който се извършва на едно работно място с помощта на определена група инструменти и включва последователност от действия върху детайла, за да се получат изковки с необходимата форма и определени свойства. Операцията се състои от поредица от преходи. Преходът е част от операция, по време на която една част от детайла се обработва с един и същ инструмент на едно работно място.

Така всяка операция се определя от характера на деформацията и използвания инструмент. Основните ковашки операции включват: обвиване, протягане, пробиване, рязане, огъване, усукване, заваряване, щамповане в опорни матрици.

Чернова -операция, състояща се в увеличаване на площта на напречното сечение на детайла при намаляване на височината му (фиг. 3.42). Разрушаването се извършва с помощта на ударници или седиментни плочи. За да се получи висококачествена изковка, се препоръчва да се избере първоначалната цилиндрична заготовка със съотношение на нейната височина h zar към диаметър d zar не повече от 2,5, за да се избегне възможна надлъжна кривина на продукта. Краищата на детайла трябва да са гладки и успоредни. Вид валежи е слизане, при който металът се отлага само върху част от дължината на заготовката 1 чрез използването на опорен инструмент 2, в резултат на което се образува локално удебеляване на изковката (фиг. 3.43).

Брош -операция, състояща се в намаляване на площта на напречното сечение на детайла или част от него чрез удължаване на детайла. Протягането се извършва чрез последователни удари или компресия на отделни секции на детайла, съседни един на друг, докато се подава по оста му (фиг. 3.44). Сумата от определен брой удари или компресии, извършени последователно до определена дебелина на детайла, се нарича пропуск. Две последователни компресии с междинно завъртане (завъртане) на изковката на 90° се наричат ​​преход.

Протягането се извършва с плоски или изрязани нападатели. Коване в изрязани матрици (фиг. 3.45 ) ви позволява да избегнете пукнатини при коване (особено в случай на протягане на осесиметрични детайли) при коване на стомани и сплави с ниска пластичност и да получите по-точни размери на коване.

Деформацията по време на протягане се изразява чрез количеството коване и се характеризира със съотношението на площта на напречното сечение на първоначалния детайл FH към крайната площ на напречното сечение FK.

Колкото по-голямо е коването, толкова по-добра е структурата на метала и толкова по-високи са неговите механични свойства. Следователно протягането се използва не само за получаване на изковки с необходимата форма, но и за подобряване на качеството на метала.

Има редица видове протягане.

Овърклок -операцията за увеличаване на ширината на част от детайла чрез намаляване на дебелината му на това място (фиг. 3.46) .

Протяжка с дорник -операцията за намаляване на дебелината на стената на детайла с отвор със съпътстващо увеличаване на дължината на изковката (фиг. 3.47) . Протягането се извършва в изрязани накрайници (или долно изрязване). 3 и горна плоска 2) върху леко заострен дорник 1. За да улесните отстраняването на дорника от изковката, ковайте към разширения край на дорника.

Търкаляне на дорник -операцията за намаляване на дебелината на стената на заготовката на пръстена при увеличаване на нейния външен и вътрешен диаметър (фиг. 3.48) . Заготовката на пръстена 1 лежи с вътрешната си повърхност върху цилиндричен дорник 2, монтиран в краищата си върху опори (опори) 3 и се деформира между дорника и тясна дълга плоска глава 4. След всеки удар или преса детайлът се завърта спрямо дорника. При валцоване на дорник ширината на пръстена леко се увеличава.

фърмуер -операцията за получаване на проходни или слепи кухини в детайла чрез изместване на метал от зоната на неговия контакт с инструмента (фиг. 3.49). Пробождането е самостоятелна операция, която служи за образуване на вдлъбнатини или отвори в изковка или подготвителна операция за последващо протягане или валцоване на детайла върху дорник. Инструментите за пробиване са пробивки, плътни и кухи (фиг. 3.50). Отвори с диаметър до 500 мм се пробиват с плътен пробив с помощта на опорен пръстен, а отвори с по-голям диаметър се пробиват с кух пробив. Диаметърът на пробиването трябва да бъде не повече от 1/2-1/3 от външния диаметър на детайла. При по-голям диаметър на пробиване формата на изковката е значително изкривена. При високите изковки първо се пробива дупка от едната страна (приблизително 3/4 от дълбочината), а след това със същия пробив се завършва пробиването от другата страна, като изковката се завърта на 180 0 . При пробиване на тънки изковки 1 се използват опорни пръстени 2, придружени от отпадъка на част от метала 3, който се нарича видра (фиг. 3.51).

Накълцайте- операцията за пълно отделяне на част от детайла по протежение на отворен контур чрез въвеждане на деформиращ инструмент в детайла (фиг. 3.52). Режещите инструменти са прави и профилирани оси и длета (фиг. 3.53). Нарязването с брадви се извършва, за да се отстранят печелившите и долните части на слитъка, излишният метал в краищата на изковките или да се раздели дълъг детайл на по-къси части. Вид рязане е прорез, който служи за оформяне на первази и рамена в изковката.

огъване -операцията за формиране или промяна на ъгли между частите на детайла или придаване на извита форма на детайла по даден контур (фиг. 3.54) . Огъването се извършва с помощта на различни опори, подложки, приспособления и матрици за подложки. Тази операция произвежда квадрати, скоби, куки, скоби и др. При избора на първоначалния детайл трябва да се вземе предвид изкривяването на оригиналната форма и намаляването на площта на напречното сечение на изковката в зоната на огъване, т.нар. свиване. За да се компенсира свиването в зоната на огъване, детайлът получава увеличени напречни размери. При огъване могат да се образуват гънки по вътрешния контур и пукнатини по външния контур. За да се избегне това явление, се избира подходящ радиус на заобляне за даден ъгъл на огъване.

усукване -операция, по време на която една част от детайла се завърта спрямо друга под определен ъгъл около надлъжната ос (фиг. 3.55). Усукването се използва при производството на колянови валове, свредла и др. При усукване се използват гаечни ключове, гаечни ключове, лебедки и греди кранове.

заваряване -операцията за формиране на постоянна връзка чрез съвместна пластична деформация на предварително загряти детайли (фиг. 3.56) .

Щамповане в опорни матрици– операция за коване, която позволява производството на изковки, които са доста сложни по конфигурация (фиг. 3.57) . Използва се при производството на малки партиди изковки като глави на гаечен ключ, глави на болтове, дискове с главини, втулки с втулки и др. Подложката може да се състои от една или две части, в които има кухина с конфигурация на изковка или нейна отделна секция.

При производството на конкретен детайл операциите по коване се редуват в определена последователност.

Пример за работа, извършена чрез свободно коване, е коването на лост с вилица (фиг. 3.58, а).

Заготовката за коване е пръчка с правоъгълно напречно сечение. Нагрятият детайл се изтегля върху правоъгълник с необходимия размер, след което се нарязва с тристенни призми (фиг. 3.58, b).

Ориз. 3.58. Последователността на коване на лост с вилица:

a - част, b - прорез, c, d, e - протягане и нарязване, e - огъване, g - протягане

След като опънете краищата на детайла до дебелината на главата, направете нови разрези (фиг. 3.58, c) и разтегнете всеки край до необходимия размер (фиг. 3.58 , г, д) . След това детайлът се огъва и, като се постави обшивка в средата на вилицата, се изглажда. След това краят на вилицата се отрязва (фиг. 3.58, f) и се издърпва с призма (фиг. 3.58, g ). След това на края на вилицата се придава окончателна форма, за да се получи желаната форма на изковаване.

Ковашко оборудване

Ковашките операции се извършват на ковашки чукове и ковашки хидравлични преси.

Чуковете са ударни машини, при които деформацията на метала на детайла се дължи на кинетичната енергия на движещите се части, натрупана в момента на удара с детайла. Скоростта на движение на работния инструмент в момента на удара е 3 ... 8 m / s, времето за деформация е стотни от секундата. Основната характеристика на чука е масата на движещите се (най-често падащи) части.

В зависимост от вида на задвижването чуковете биват пневматични, паровъздушни, механични, хидравлични, газови, експлозивни и др.

Според принципа на действие чуковете се предлагат с единично и двойно действие. При чуковете с едно действие задвижването служи само за повдигане на ударните (падащи) части, а движението им надолу се извършва под въздействието на гравитацията. Задвижването на чука с двойно действие служи както за повдигане на ударните части, така и за придвижването им надолу. В резултат на това кинетичната енергия на падащите части на чуковете с двойно действие е по-голяма от тази на чуковете с едно действие със същите маси.

От задвижващите чукове най-широко приложение имат тези пневматичен.Движещите се или в случая падащи части са буталото, прътът му и горният ударник. В пневматичен чук повдигането и спускането на буталото, към пръта на който е прикрепен горният ударник, се извършва с помощта на сгъстен въздух с налягане от 0,2 ... 0,3 MPa. Сгъстеният въздух навлиза в работния цилиндър от бутален компресор, задвижван от коляново-плъзгащ механизъм от отделен електродвигател. Работният и компресорният цилиндър са разположени на една и съща рамка. Пневматичните чукове имат маса на падащи части от 50 ... 1000 kg и се използват за коване на малки изковки (до 20 kg).

Пневматичните чукове се използват широко в ковачници на малки фабрики и цехове в зоните за ръчно коване. Това се дължи на тяхната ниска цена, лесна поддръжка и висока надеждност. Предимството на пневматичните чукове е и използването на електрическа енергия, а не пара или сгъстен въздух, чието използване е по-скъпо и по-трудно (както е при използването на паровъздушни чукове).

Ковашките пневматични чукове имат следните характеристики: масата на ударните части е 50 ... 150 kg, броят на ударите е съответно 225 ... 95 в минута. Тези чукове се използват за производство на малки изковки (0,5 ... 20 kg) от дълги продукти.

Пневматичен чук с двойно действие (фиг. 3.59) е оборудван с два цилиндъра: компресор 5 и работен цилиндър 2. Буталото на компресорния цилиндър 4 получава възвратно-постъпателно движение от коляновия плъзгач 6. Въздухът, компресиран в компресора цилиндърът се подава през канали 3 към горната или долната част на работния цилиндър, придвижвайки буталото на работния цилиндър 1, направено цяло с пръта 11, съответно надолу или нагоре. Горният ударник 10 е фиксиран към пръта. Долният ударник 9 е прикрепен към възглавницата 8, монтирана на чука 7. Масата на чука надвишава масата на падащите части с 10 ... 15 веднъж.

Външният вид на пневматичния чук е показан на фиг. 3.60.

Основните видове чукове за коване са пара-въздухчукове с двойно действие. Масата на падащите части на такива чукове е 1000 ... 8000 kg, а броят на ударите е съответно 71 ... 34 в минута. Тези чукове са предназначени за производство на изковки със средно тегло (20 ... 350 kg). Парно-въздушните чукове се задвижват от пара, подавана през тръбопровод от котела при налягане от 0,7 ... 0,9 MPa, или от сгъстен въздух, подаван от компресор при налягане до 0,7 MPa. Според вида на рамката, паровъздушните чукове биват едноколонни и двуколонни. Двуколонните чукове се предлагат в аркови и мостови типове.

  • " onclick="window.open(this.href," win2 return false >Печат
  • електронна поща
Детайли Категория: Дълги продукти

Дълги продукти

Широко използван в машиностроенето, строителството и транспорта валцуван метал: листове, ленти, ленти, шини, греди и т.н. Получава се чрез пресоване на метален блок в горещо или студено състояние между въртящите се ролки на валцова мелница. По този начин се обработват стомана, цветни метали и техните сплави.

Профил под наем (неговата форма на напречното сечение) зависи от формата на кифличките. Фигурите показват основните профили на валцованите производствени продукти, т.нар дълги продукти.

Разграничават се следните профили: дълги продукти: просто (кръг, квадрат, шестоъгълник, ивица, лист); оформени (релса, греда, канал, маркаи т.н.); специален (колела, армировъчна стоманаи т.н.).

Най-често валцуваните продукти се използват като заготовки за различни части. Например от шестоъгълен прът направи болтове и гайки. от кръгли пръти цилиндричните части се струговат на стругове. Ъглови пръти използвани в производството на рамки, рамки, рафтове и др.

Чрез валцуване можете да придадете на детайла формата на завършената част, като по този начин избягвате допълнителна обработка и следователно намалявате металните отпадъци и спестявате време.

По-долу са дадени няколко примера за често срещани видове валцувани продукти: тръба, армировка, греда, канал, лист, ъгъл, лента и др.

Дълги продукти - един от видовете полуготови продукти. Така се нарича продукт на труда, предназначен за по-нататъшна обработка и производство на готови продукти.
Вече сте запознати с някои видове полуготови продукти - дървен материал, шперплат, тел.
Ламаринаразделена на тънък лист (до 4 mm) и дебел лист (над 4 мм

Видове и свойства на стоманата

Стомана- Това желязо-въглеродна сплав(до 2%) и други химични елементи. Намира широко приложение в машиностроенето, транспорта, строителството и бита.
В зависимост от състава има различни въглероден И легирани стомана. Въглеродната стомана съдържа 0,4...2% въглерод. въглероддава твърдост на стоманата, но увеличава крехкостта и намалява пластичността. При добавяне на други елементи към стомана по време на топене: хром, никел, ванадийи т.н. - свойствата му се променят. Някои елементи повишават твърдостта и якостта, други повишават еластичността, трети придават антикорозионна, топлоустойчивост и т.н. Стоманите, съдържащи тези елементи, се наричат ​​легирани. В марките легирана стомана добавките се обозначават с букви: н - никел , IN - волфрам ,Ж - манган , д - мед , ДА СЕ - кобалт , T - титан .

По предназначение се разграничават структурни, инструментални и специални да стане.
Структурен въглерод стоманата е с обикновено качество и високо качество. Първо- пластмаса, но има ниска якост. Използва се за изработване на нитове, шайби, болтове, гайки, мека тел, пирони. Второсе характеризира с повишена якост. От него се правят валове, ролки, водещи винтове и зъбни колела.
Инструментална стомана има по-голяма твърдост и здравина от конструкционната стомана и се използва за производството на длета, чукове, инструменти за нарязване на резби, свредла и фрези.
Специални стомани - това са стомани със специални свойства: топлоустойчиви, износоустойчиви, неръждаеми и др.
Всички видове стомана са маркирани по определен начин. Така, конструкционна стомана обикновеното качество се обозначава с букви Св. и сериен номер от 0 преди 7 (Изкуство. ОТНОСНО, Изкуство. 1и т.н. - колкото по-високо е числото на стоманата, толкова по-високо е съдържанието на въглерод и якостта на опън), високо качество - две цифри 05 , 08 , 10 и т.н., показващи въглеродното съдържание в стотни от процента. С помощта на справочника можете да определите химичния състав на стоманата и нейните свойства.
Свойствата на стоманата могат да се променят с помощта на топлинна обработка (термична обработка). Състои се от нагряване до определена температура, задържане при тази температура и последващо бързо или бавно охлаждане. Температурният диапазон може да бъде широк в зависимост от вида на термичната обработка и съдържанието на въглерод в стоманата.
Основни видове топлинна обработка - закаляване, отвръщане, отгряване, нормализиране .
За увеличаване на твърдостта на стоманата се използва закаляване - нагряване на метал до определена температура (например до 800 ° C) и бързо охлаждане във вода, масло или други течности.
Когато е изложена на значителна топлина и бързо охлаждане, стоманата става твърда и крехка. Чупливостта след втвърдяване може да бъде намалена с ваканции - охладената, закалена стоманена част отново се нагрява до определена температура (например 200...300°C) и след това се охлажда на въздух.
При някои инструменти се закалява само работната им част. Това увеличава издръжливостта на целия инструмент.
При отгряване детайлът се нагрява до определена температура, поддържа се при тази температура и бавно(това е основната разлика от втвърдяването) успокой се. Загрята стомана става по-мека и следователно по-лесна за обработка.
Нормализация - вид отгряване, само охлаждане се случва на въздух. Този вид топлинна обработка спомага за увеличаване на здравината на стоманата.

Извършва се термична обработка на стомана в промишлени предприятия термични работници. Термистът трябва да познава добре вътрешната структура на металите, техните физически и технологични свойства, режимите на топлинна обработка, умело да използва термични пещи и стриктно да спазва правилата за безопасност на труда.

Най-важните механични свойства на стоманата - твърдост и здравина . На твърдост стоманата се тества с помощта на специални твърдомери. Методът на измерване се основава на натискане на повече от твърд материал: твърда стоманена топка, диамантен конус или диамантена пирамида.

Стойност на твърдостта NVопределя се чрез разделяне на натоварването на повърхността на отпечатъка, оставен в метала ( Метод на Бринел ) (фиг. вдясно, А),

или чрез дълбочината на потапяне в метала на диамантен връх, стоманена топка ( Метод на Рокуел ) (ориз. 6 ).

Сила стоманата се определя с помощта на машини за изпитване на опън чрез изпитване на проби със специална форма, разтягане в надлъжна посока, докато се счупят (фиг. вляво). Когато определяте якостта, разделете най-голямото натоварване, предшестващо разкъсването на пробата, на площта на нейното първоначално напречно сечение.

ТРАДИЦИОННА ТЕХНОЛОГИЯ

ТОПЕНЕ

КРИСТАЛИЗАЦИЯ /ИНГИНГОН В МЕТАЛНА ФОРМА

ТЪРКАЛЯЩ СЛИТЪК

Различни методи за производство на валцована неръждаема стомана.

НОВА ТЕХНОЛОГИЯ

ТОПЕНЕ

ПОЛУЧАВАНЕ НА ГРАНУЛИ

НАТИСКАНЕ

СИНТЕРОВАНЕ В ПЕЩ

ВАЛЯНЕ "ЗАГОТОВКИ"

области може да са достатъчни за образуването на химически съединения.

По този начин границите на зърното в неръждаемата стомана често представляват особени слоеве с химичен състав и следователно свойства, различни от тялото на зърното. В много случаи тези слоеве се оказват потенциални източници на корозия.

Следователно почистването на неръждаема стомана от вредни примеси е най-важният резерв за подобряване на нейното качество, удължаване на експлоатационния й живот и следователно спестяване на оскъдни легиращи елементи. Ето защо металурзите са приели различни средства за рафиниране на стомана, включително висок вакуум, използване на "чисти" източници на топлина за топене (например плазмени, електронни и лазерни лъчи), продухване с инертни газове и др.

Ето един пример, който дава представа за ползите от рафинирането. Отдавна е известно, че неръждаемите стомани, съдържащи 20-30% хром, са надарени с висока устойчивост на корозия. Използването им като конструктивен материал обаче е много ограничено поради голямата крехкост, която тези материали и техните заварени съединения показват. Крехкостта се дължи на наличието на въглерод и азот в стоманата, чието общо съдържание е приблизително 0,10-0,16% Металурзите са установили, че намаляването на съдържанието на тези примеси до ниво от 0,01% елиминира крехкостта. Вместо хром-никел може да се използва изключително чиста стомана с 28% хром

на стомани в производството на азотна киселина, сода каустик в инсталации за обезсоляване на вода и производство минерални торове! По отношение на устойчивостта на корозионно напукване, особено чистите хромови стомани не са по-ниски от хромоникеловите стомани, съдържащи 30-40% дефицитен никел.

Почистването на неръждаема стомана от примеси не е единственият технологичен метод, който може да подобри нейното качество. Не по-малко важна роля играе и технологията на производство на лятата заготовка, която след това се използва за коване или валцуване.

Оказва се, че когато течен метал кристализира, в него неизбежно възникват процеси на сегрегация, тоест разделяне на обеми с по-големи или по-малки размери, които се различават един от друг по химичен състав. Това явление е съвсем естествено и е добре описано от законите за кристализация на твърди вещества от течно състояние. По правило по-голямото допинг съответства и на по-висока степен на сегрегация. В достатъчно голям слитък разликата в съдържанието на елементи в различни точки може да достигне 2-3%. Хетерогенността на ликвацията се наследява от стоманата по време на последваща обработка, оставайки в продуктите. Химическата хетерогенност води до хетерогенност в свойствата, а това не винаги е приемливо.

Как можем да се отървем от този дефект, който изглежда е присъщ на сплавите?

И тук на помощ дойде фундаментално нова технология.

За да настъпи ликвидация

При прехода на стоманата от течно към твърдо състояние легиращите елементи трябва да изминат определен път. Как можем да съкратим дължината на този път? Очевидно е необходимо да се намали времето за кристализация колкото е възможно повече. Това може да се постигне чрез значително намаляване на кристализиращия обем при висока скорост на охлаждане. Ако кристализиращият обем се намали до размера на капка, охладена от течащ инертен газ, тогава степента на ликвационна хетерогенност в него ще бъде много по-малка, отколкото в голям бавно втвърдяващ се слитък. Беше възможно да се установи, че сегрегацията практически няма време да се развие, ако настъпи кристализация в обема на гранулите с диаметър 20 -50 μm. Този принцип е в основата на разработваната в момента нова технология за производство на високолегирани стомани, включително неръждаеми стомани.

Използването на неръждаеми стомани датира само от седемдесет години, но появата им изигра огромна роля в развитието на световната индустрия през 20 век. В крайна сметка без тях биха били невъзможни колосалните успехи, постигнати в ядрената енергетика, в авиацията и космическите технологии и в много други области на съвременната икономика. И от факта, че както самите неръждаеми стомани, така и технологията за тяхното производство продължават да се подобряват, не е трудно да се предвиди: тези материали многократно ще имат решаващата дума в бъдещия научно-технически прогрес.

Между ролките по посока на стрелката. По време на преминаването между ролките височината на детайла H намалява до h, и дължината се увеличава. величинаН-ч се нарича абсолютна стойност на компресията , и съотношението ( H - h )/ H * 100% — степен на компресия , или относителна компресия .

процестъркаляне" width="293" height="250">

валцуванеметал" width="353" height="375">

А - лист, b - профили

Съставят няколко свързани помежду си клетки, оборудвани със специални спомагателни устройства валцова мелница.

В зависимост от произвежданите продукти се различават листови валцови (производство на листове), профилни (производство на греди, пръти, ленти), тръбни валцови (производство на тръби), релсови и греди и специални мелници.

Мощните валцови мелници, предназначени за предварително оразмеряване на големи слитъци, се наричат ​​блуминг и слябове. Блуминг машини с диаметри на ролките от 840 до 1150 мм правят възможно получаването на продукти под формата на пресовани слитъци с напречно сечение от 140 x 140 до 450 x 450мм. Такива компресирани блокове с квадратно сечение (блумове) тежат до 10-12 тона или повече.

Лист отдаване под наем варира:


профилинаем" width="650" height="198">

Ориз. 3. Основни видове валцувани профили:А - квадратна стомана, b- кръгла стомана, nbsp; V— лентова стомана, nbsp;Ж - триъгълни, опални, полукръгли, сегментни,д — стоманени ъгли, неравностранни и равностранни, e - канали, g - I-образна стомана, e - T-образна стомана,и - релси, до - зелена стомана, l - колонна стомана

Валцоване без блокове.

Методът, показан на фиг. 4, разточете течния метал от черпака 1 през улука 2 изпратен във фунията 4 между две въртящи се ролки 3, охлажда се с вода.

Валцоване на тръби.

Специален клон на валцуването е производство на тръби, които се използват широко в машиностроенето, строителството, проучвателни сондажи, за водопроводи, нефтопроводи и газопроводи и др.

Огромната нужда на националната икономика от производството на тръби беше причинена от изобретяването на ултрависокоскоростни мелници. Агрегатите за заваряване на тръби в пещи, работещи в металургичните заводи в Челябинск и Таганрог, имат най-високата скорост в света. Всяка минута

Свързани публикации