Виды прокатных станов, прокатные и штампованные профили

Прокатный стан Машина для обработки давлением металла между вращающимися валками, т. е. для осуществления процесса прокатки, в более широком значении — автоматическая система или линия 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.

Классификация и устройство прокатных станов

Главный признак, определяющий устройство — его назначение в зависимости от сортамента продукции или выполняемого технологического процесса.

По сортаменту продукции станы разделяют на:

• заготовочные, в том числе станы для прокатки слябов и блюмов,
• листовые и полосовые,
• сортовые, в том числе балочные и проволочные,
• трубопрокатные
• деталепрокатные (бандажи, колёса, оси и т.д.).

По технологическому процессу делят на следующие группы:

• литейно-прокатные (агрегаты),
• бжимные (для обжатия слитков), в том числе слябинги и блюминги,
• реверсивные одноклетевые,
• тандемы,
• многоклетевые,
• непрерывные,
• холодной прокатки.

Прокатка заключается в том, что нагретый слиток (или заготовка) обжимается между вращающимися валками прокатного стана, при этом уменьшается площадь поперечного сечения слитка, изменяется его форма и увеличивается длина.

Агрегаты листовых станов

Основным параметром листового или полосового стана является длина бочки валков последней клети.

Находят применение станы:

1. Широкополосные с длиной бочки валков от 1400 до 2500мм с двумя группами клетей — с последовательной черновой и непрерывной чистовой.
2. Одно-двухклетевые реверсивные толстолистовые станы с длиной бочки от 2000 до 5000 мм и более, иногда с установкой вертикальных валков перед горизонтальными. Кроме листов на этих станах можно выкатывать слябы.
3. Полунепрерывные широкополосные станы с длиной бочки в чистовой группе от 1200 до 3000 мм. Для горячей прокатки электротехнической стали применяют реверсивные четырехвалковые станы.

Рисунок 1 – Первая черновая реверсивная клеть 900/1400 х черновой группы стана 2800
Оборудование непрерывного четырехвалкового стана 2800 включают нагрев литых слябов в нагревательных печах с предварительной зачисткой поверхности на фрезерных станках и последующей мойкой. Поступающая по рольгангу заготовка задается в стан 2800, состоящий из двух черновых клетей — первая четырехвалковая клеть 900/1400 х 2800 (рисунок 1), вторая — 750/1400 х 2800 и пяти чистовых клетей 650/1500 х 2800мм (рисунок 2).

Черновая клеть (рисунок 1) состоит из главного двигателя 1, зубчатой муфты 2, шестеренной клети 3, универсального шпинделя 4 и клети 5 с рабочими валками диаметром 900 мм, опорными 1400 мм и длиной бочки 2800 мм. Кроме того, клеть снабжена механизмом смены валков 6.

Рисунок 2 – Непрерывная чистовая группа клетей 650/1500 х 2800 полунепрерывного стана 2800

На рисунке 2 показана чистовая группа клетей 4 с рабочими 3 валками 650 мм, опорными 2 — 1500 мм и длиной бочки 2800 мм; расстояния между осями клетей 6000 мм. Для уменьшения разнотолщинности все чистовые клети снабжены гидромеханическими устройствами протовоизгиба. Рабочие валки установлены на подшипниках качения, опорные — в подшипниках жидкостного трения. Применяется гидравлическое уравновешивание валков и шпинделей 1.

За последней чистовой клетью расположены дисковые ножницы с кромкокрушителем для обрезки боковых кромок и две барабанные моталки с натяжением до 6 кН для смотки ленты в рулоны. Далее рулоны специальной тележкой кантуются, взвешиваются и после обвязки передаются на конвейер к термическим печам.

Виды прокатных станов

По конструкции

Прокатные станы по конструкции разделяются на:

• а) дуостаны, имеющие два валка для прокатки, причем есть дуостаны постоянные, т. е. с неизменным направлением вращения валков, и реверсивные с переменным направлением вращения валков;
• б) триостаны, с тремя валками и неизменным направлением вращения, причем заготовку в одном направлении пропускают, например, между нижним и средним валками, а в другом между средним и верхним;
• в) универсальные станы, имеющие кроме горизонтальных валков для вертикального давления также вертикальные валки для бокового давления;
• г) специальные станы (трубопрокатные, рельсо-балочные, бандажные) ;
• д) проволочные станы.

По роду продукции

прокатное производство можно разделить на три основных вида:

• сортовое,
• листовое,
• трубное.

Более подробно

• Заготовочные станы
• Листовые и полосовые станы горячей прокатки — для получения плит и листов
• Сортовые станы
• Литейно-прокатные — для производства проволоки из алюминиевых и медных сплавов
• Сортовые станы и листовые
• Трубопрокатные агрегаты
• Станы холодной прокатки стали и цветных металлов — для штучной прокатки, для прокатки ленты, для обжатия проволоки
• Деталепрокатные станы — для производства точных заготовок деталей машиностроения

Агрегаты обжимных станов

В обжимных станах слитки нагревают в специальных колодцевых печах и затем клещевыми кранами подают на кольцевую слиткоподачу. Далее слитки попадают на приемный рольганг, оборудованный весовым устройством, и задаются в универсальную рабочую клеть слябинга 1250.

При необходимости получения слябов правильной прямоугольной формы в универсальной клети слябинга установлены вертикальные валки. У блюмингов, как правило, вертикальные валки отсутствуют. Для управления положением слитка при прокатке используют манипулятор и кантователь. После прокатки поверхность сляба зачищают машиной огневой зачистки и режут его на мерные длины на ножницах горячей резки с усилием 28 МН. Для уборки отходов имеется конвейер обрези. Там же установлены контрольные весы, клеймитель и устройство для транспортировки слябов на склад или для передачи их к непрерывному широкополосному стану 2000 горячей прокатки.

Изготовление проката

Сортовой прокат изготовляют в следующей последовательности. Нагретый слиток поступает сначала в прокатку на блуминг, который представляет собой полностью механизированный мощный реверсивный дуостан. На блуминг подаются слитки весом 4—15 т. Прокатный слиток разрезают и получают заготовки (блумсы) квадратного сечения или прямоугольного сечения (слябы). Блумсы поступают далее на заготовочные станы, где осуществляется прокатка заготовки для сортовых станов, или непосредственно на крупносортные и рельсо-балочные станы.

Рельсо-балочные станы катают рельсы, балки и швеллеры крупных номеров. Сортопрокатные станы катают: круглую, квадратную, полосовую сталь, швеллеры и двутавры средних и малых номеров, уголки равнобокие и неравнобокие. Проволочные станы катают круглую катанку диаметром от 10 до 5 мм для изготовления проволоки.

Чтобы получить при прокатке изделия сложного профиля (уголки,- швеллеры и т. п.), на рабочей поверхности валков делаются вырезы (ручьи).

Кроме блумингов имеются прокатные станы — слябинги, которые из плоского слитка катают слябы (заготовки прямоугольного сечения); затем из сляб на листопрокатных станах получают листы. Вес слитков для листового проката достигает 50 т (для прокатки толстых броневых листов). В строительном деле применяется главным образом прокатная низкоуглеродистая сталь.

Агрегаты широкополосных станов

Широкополосный стан 2000 предназначен для прокатки полос толщиной до 16 мм и шириной що 1850 мм в рулонах с массой 36 т из слябов толщиной от 150 мм.

В состав стана входят нагревательные печи, черновая группа клетей, промежуточный рольганг, чистовая группа клетей, отводящий рольганг, моталки и вспомогательное оборудование. Нагретые слябы после осмотра и зачистки поступают на приемный рольганг черновой группы стана. Черновая группа представляет двухвалковые вертикальные клети с диаметром валков 1200 мм и длиной бочки 650 мм и предназначена для обжатия боковых граней слябов с разрушением окалины. За ней следует двухвалковая горизонтальная клеть с валками 1400 х 2000 мм и затем четыре универсальные четырехвалковые клети с горизонтальными валками 1180/1600 х 2000 мм. За каждый проход обжатие составляет до 60 мм. В черновую группу входят также агрегаты для гидравлического сбива окалины, рольганги, линейки, сбрасыватели раскатов в случае понижения их температуры.

Перед чистовой группой клетей расположены летучие ножницы для обрезки концов подката и двухвалковый окалиноломатель. Между чистовыми клетьми располагаются петледержатели, гидросбивы окалины, линейки, проводки, моталки. После прокатки полоса поступает на рольганг, где ее снизу и сверху специальными душирующими установками охлаждают, после чего сматывают в рулоны для передачи в цех холодной прокатки или в отделение горячекатаных рулонов.

Прокатные и штампованные профили

В России приняты следующие основные прокатные и штампованные профили, из которых составляются элементы строительных конструкций.

1. сталь прокатная угловая равнобокая — ширина полок в от 20 до 200 мм;
2. сталь прокатная угловая неравнобокая (рис. 2, б) — ширина полок Вхb = от 30х20 до 200х120 мм;
3. балки двутавровые (рис. 2, в) — высота профиля Н от 100 до 600 мм;
4. балки двутавровые широкополочные (рис. 2, г) — высота профиля H от 120 до 1000 мм;
5. балки двутавровые облегченные — высота профиля Н от 200 до 300 мм;
6. швеллеры (рис. 2, д) — высота профиля Н от 50 до 300 мм;
7. швеллеры облегченные — высота профиля Н —240 мм;
8. сталь полосовая — шириной b от 12 до 200 мм, толщиной от 4 до 60 мм;
9. сталь квадратная — размерами от 8х8 до 200х200 мм;
10. сталь прокатная круглая — диаметром от 5,5 до 222 мм;
11. сталь прокатная широкополосная универсальная (с обкатанными кромками)—шириной от 200 до 1050 мм и толщиной от 4 до 50 мм;
12. сталь прокатная толстолистовая — шириной от 500 до 2500 мм. и толщиной от 4 до 60 мм;
13. сталь прокатная тонколистовая шириной от 600 до 1400 мм и толщиной от 0,9 до 3,75 мм;
14. сталь листовая кровельная (обычная и оцинкованная) — основные размеры листа 710х1420 мм и 1000х2000 мм толщина листа от 0,38 до 0,82 мм;
15. сталь листовая рифленая — толщиной (с рифом) от 5 до 10 мм шириной от 710 до 1250 мм;
16. сталь листовая волнистая — толщиной от 1 до 1,75 мм;
17. сталь прокатная и штампованная специальных профилей для металлических переплетов промышленных, общественных и высотных зданий;
18. сталь горячекатанная периодического профиля (рис. 2, е) для арматуры железобетонных конструкций; номера профилей соответствуют диаметрам круглых стержней, равновеликих по площади поперечного сечения (от 12 до 80 мм);
19. сталь периодического профиля (сплющенная) холодной бработки для арматуры железобетонных конструкций из круглой стали диаметром от 8 до 28 мм; такая сталь изготовляется двумя способами: а) холодной прокаткой стержня круглой стали между двумя рифлеными валками, причем на стержне образуются вмятины в двух параллельных плоскостях; б) холодной прокаткой стержня круглой стали на специальном стане с зубчатыми валками, причем на стержне образуются вмятины в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 2, ж). Сталь периодического профиля имеет повышенный расчетный предел текучести 35 кг/мм2 (по сравнению с δтк=24 кг/мм2 для обычной Ст. 3), что дает большую экономию арматурной стали в железобетоне; рифленая поверхность этой стали обеспечивает надежное сцепление с бетоном.
20. сталь шпунтовая (для гидротехнических сооружений): а) плоская (рис. 2, з) — ширина B=400 мм; б) корытная (рис. 2, и) — ширина B=400 мм, высоота H=80 мм; в) зетовая (рис. 2, к) — ширина В =400. H = 320 мм.
21. трубы стальные разного назначения диаметром от 5 до 1420 мм

Агрегаты заготовочных станов

Заготовочные станы поставляют заготовки на сортовые, проволочные и трубопрокатные станы.

Непрерывные заготовочные станы с одной группой клетей (например, стан 700) катают блюмы сечением от 140 х 140 до 200 х 200 мм или крупные заготовки размером от 125 х 125 до 140 х 140 мм. Непрерывные заготовочные станы с двумя группами клетей (например, стан 700/500) выдают из первой группы блюмы сечением от 140 х 140 до 200 х 200 мм и заготовки размером от 120 х 120 до 140 х 140 мм. Из второй группы клетей получают готовую заготовку размером от 60 х 60 до 100 х 100 мм. На трубозаготовочных последовательных станах получают круглую заготовку диаметром 75-300 мм для прошивных станов.

Рассмотрим компановку агрегатов непрерывного заготовочного стана 900/700/500, состоящего из 14 двухвалковых клетей, установленных в трех группах. Первая группа состоит из двух клетей с диаметром валков 900 мм, вторая черновая группа включает шесть клетей — 900/1300 в первой и второй клетях и 730/1300 в остальных. Чистовая третья непрерывная группа состоит из шести клетей с диаметром валков 530/900 мм. Предусмотрено чередование горизонтальных и вертикальных валков, начиная с 5-ой клети.

После резки на мерные длины горячие блюмы по рольгангу поступают в первую группу, установленную отдельно от второй группы. Расстояние между первой и второй группами позволяет установить кантователь на рольганге для свободной кантовки блюмов.

Вторая группа позволяет получать из 4-ой, 6-ой и 8-ой клетей заготовки с соответствующими размерами 200 х 200, 170 х 170 и 150 х 150 мм.

Готовые заготовки отводятся поперечными транспортерами на боковой рольганг, где они ножницами с усилием 10 МН режутся на мерные длины и отправляются на холодильник. Заготовки 150 х 150 мм по рольгангу перемещаются к чистовой группе.

Здесь также можно на выходе из 10-ой, 12-ой и 14-ой клетей получать заготовки сечением соответственно 120 х 120, 100 х 100 и 80 х 80 мм. Для установления постоянной температуры у раската перед девятой клетью заготовки с помощью упоров некоторое время выдерживаются. В системе подачи установлены кантователи. Для обрезки неровных концов используют ножницы, после чего заготовки направляют на холодильник.

Для чего необходимо это оборудование

Потребность в таком прочном и надежном материале как металл постоянно растет, что приводит к необходимости открытия новых металлургических предприятий и модернизации уже работающих. Список отраслей промышленности, в которых без применения металла просто не обойтись, можно продолжать до бесконечности. Это машиностроение, автомобиле- и судостроение, строительная сфера и многие другие.

Для того чтобы металлическая руда превратилась в металлопрокат определенной марки, необходимо выполнить массу основных и вспомогательных операций, для каждой из которых используется специальное оборудование. Одним из основных типов металлургического оборудования, на котором в результате пластической деформации из раскаленной заготовки получается лист металла, является прокатный стан. Именно на нем производится основной объем работ, выполнением которых занимаются металлургические предприятия.

Агрегаты рельсобалочных станов

На рельсобалочном стане 950/800 линейного типа производят железнодорожные рельсы массой до 75 кг/м, двутавровые балки крупного сечения высотой до 600 мм, швеллеры высотой до 400мм, уголковую сталь с шириной полки до 250 мм и круглую заготовку диаметром до 350 мм и длиной до 8м. В качестве исходной заготовки применяют блюмы сечением до 350 х 350мм и длиной до 6 м.

От блюминга 1150 блюмы шлеппером подаются к нагревательным печам и после контроля и зачистки поступают на первую линию стана, которая состоит из реверсивной двухвалковой клети 950 х 2350. Здесь, как правило, за пять пропусков получают грубо профилированную полосу длиной до 12м. Затем рольгангами полосу передают к первой рабочей трехвалковой клети 800 х 1900 черновой линии. На этой линии полосе придается более точный профиль и она за четыре пропуска раскатывается на длину до 30 м. Во вторую трехвалковую клеть этой же линии полосу задают с помощью рольгангов и цепного шлеппера. Здесь полосе с помощью калибровок придается за 3-4 пропуска надлежащий профиль и она раскатывается до 100м.

Полуфабрикат передается в чистовую двухвалковую клеть 850 х 1200 рольгангами и цепными шлепперами, где за один пропуск полуфабрикату придается окончательный профиль.

Далее в зависимости от назначения проводится доработка полосы на следующих агрегатах.

При прокатке рельсов полосу из чистовой клети 850 х 1200 рольгангами передают к пилам горячей резки для разрезки на мерные заготовки длиной 25 м. Затем полуфабрикат проходит контроль, маркируется и направляется для правки в правильную машину. После правки рельсы рольгангами и шлепперами перемещают на холодильник для охлаждения.

Охлажденные рельсы направляют в печи изотермической выдержки и нормализации.

Затем их правят в роликоправильных машинах по нижнему основанию; окончательная правка в другой плоскости осуществляется на вертикальных правильных прессах. После этого рельсы попадают на автоматические линии, где фрезеруют их торцы, сверлят монтажные отверстия и проводят закалку поверхности головок. После автоматических линий рельсы поступают на контрольный стол, где проводится всесторонняя проверка их качества и исправление дефектов. Готовая продукция поступает на склад.

При прокатке двухтавровых и тавровых балок, швеллеров и угловой стали прокатанный полуфабрикат из чистовой клети 850 х 1300 рольгангом задают на участок резки, где его режут на мерные длины по 25 м. Затем полуфабрикат маркируют и направляют на холодильник, который имеет кантователь для поворота полуфабриката с тем, чтобы охлаждение проводилось более равномерно. Охлажденный полуфабрикат рольгангами передается на правильный участок, где его правят в однойплоскости роликоправильными машинами и после кантования в другой плоскости — правильным прессом. Выправленный прокат направляется на участок разбраковки с последующей передачей на склад готовой продукции.

Бракованные участки подлежат обрезке с помощью пилы холодной резки. Для повышения точности проката вместо чистовой клети используют универсальную клеть с вертикальными и горизонтальными валками.

Агрегаты для прокатки круглых профилей включают нагревательное оборудование, рольганги, шлеппера и две группы клетей: черновую, состоящую из одной двухвалковой клети 950 х 2350 и двух трехвалковых клетей 800 х 1900, и чистовую — двухвалковая клеть 850 х 1200. После маркирования и контроля круглый прокат рольгангами подают к пилам для резки на мерные длины, затем на холодильник и на склад готовой продукции.