Metodichka_Praktika_oznakomitelnaya

під «душ» додаткового охолодження й затвердіває ще більше. А потім затравку відрізають, і валки витягають із кристалізатора сам злиток.

Процес починає йти безупинно. У кристалізатор увесь час заливають рідку сталь, а з валків виходить уже тверда заготовка.

Заготовки розрізають на шматки потрібної довжини, які по рольгангу подаються до прокатних станів.

До 1963 у промисловому масштабі застосовувалися УБРС вертикального типу (Рисунок 5.4,а), у яких формування заготівлі й різання її здій-

Рисунок 5.4 - Схеми УБРС: а - вертикального, б - радіального, в - криволінійного типів.

снювалися на вертикальній ділянці. При відливанні заготовок щодо великої товщини ділянка її різання розташовується на відстані 15-20м від кристалізатора, а загальна висота установки може перевищувати 40м. Для розміщення такої установки потрібне спорудження башт або колодязів. Прагнення зменшити висоту УБРС привело до створення установок радіального (Рисунок 5.4,б) і криволінійного (Рисунок 5.4,в) типів. На радіальних УБРС кристалізатор і направляючі пристрої вторинного охолодження розташовані на дузі певного радіуса (звичайно радіус дорівнює 30-40 товщинам відливаємої заготовки). Наприкінці радіальної ділянки заготовка проходить через правильно-тягнучі ролики й виводиться в го-

41

ризонтальне положення, у якому виробляється різання на мірні довжини. На УБРС криволінійного типу кристалізатор та частина зони вторинного охолодження мають постійний радіус; потім радіус збільшується та відбувається поступове випрямлення заготовки.

УБРС радіального та криволінійного типів дозволяють значно підвищити швидкість розливання при великих перерізах заготовки. Це пояснюється тим, що ділянка різання може бути розташований на досить великій відстані від кристалізатора (30 - 35м). Загальна висота таких установок, як правило, не перевищує 12м.

На установках безперервного розливання сталі відливаються наступні типи заготовок, з яких одержують труби, сортовий та листовий прокат:

•блюми квадратного перерізу розміром від 50x50 до 300x300 мм;

•плоскі сляби товщиною від 50 до 300мм і шириною від 300 до

2000мм;

•круглі заготовки (суцільні та із внутрішньою порожниною) діаметром від 100 до 550мм..

Більший ступінь хімічної однорідності по довжині й поперечному перерізі неперервних заготовок забезпечує стабільні механічні властивості й підвищує надійність роботи металовиробів. Завдяки своїм перевагам безперервне розливання сталі прийнято як основний спосіб розливання у всіх сталеплавильних цехах, що споруджуються, і буде широко використовуватися при реконструкції діючих заводів. Найбільша продуктивність УБРС забезпечується при їхній роботі в сполученні з кисневими конвертерами. У цьому випадку досягається рівність циклів випуску сталі з конвертера й розливання її на УБРС, завдяки чому рідкий метал може подаватися на установку безупинно протягом тривалого часу. У цехах із сучасними дуговими печами, тривалість плавки в яких витримується досить точно, також може бути організоване розливання так званим методом

42

«плавка на плавку» (одна установка безупинно приймає метал від декількох печей). Перспективні агрегати, у яких безперервне розливання сталі сполучається з безперервною прокаткою в єдиному потоці. При цьому знижуються витрати енергії, підвищуються якість злитка й вихід придатного, скорочується цикл виробничих операцій від виплавки сталі до одержання готового прокату.

Контрольні питання по розділу «Розливання сталі».

1)Мета, з якою роблять розливання сталі? Основні види розливання сталі? Переваги та недоліки того чи іншого способу розливу сталі?

2)Для чого призначений сталерозливний ківш? Чи завжди використовується сталерозливний ківш у виробництві сталі?

3)Способи розливки сталі у ізложниці? У чому переваги розливу сталі при сифонному розливанні?

4)Мета розробки способу розливу сталі безперервно?

5)Для чого призначений кристалізатор установки безперервного розливу сталі?

6)У чому основні переваги криволінійного та радіального способу побудови УБРС?

7)Які основні види продукції можуть виходити з УБРС, призначення цих видів для подальшої переробки?

8)Чому кристалізатор виготовляють з міді? Для чого кристалізатор має подвійні стінки?

9)Призначення затравки? Коли використовується затравка? Скільки елементів типа затравка потрібно для організації циклу безперервного розливу сталі?

43

6 Обробка металів тиском. Прокатне виробництво

Під обробкою металів тиском варто розуміти зміну форми і розмірів металу в результаті впливу на нього зовнішніх сил. Обробка металу тис-

ком здійснюється прокаткою, волочінням, пресуванням, куванням і шта-

мпуванням. З усіх видів обробки металів тиском найбільше поширення має прокатка: близько 75% усього виплавленого металу обробляється прокаткою.

Прокаткою називається зміна розмірів і форми металу за допомогою двох або більше обертових валків. При цьому розрізняють подовжню, косу і поперечну прокатки (Рисунок 6.1). При подовжній прокатці метал деформується між двома валками, що обертаються назустріч один одному. Поперечна і коса прокатка здійснюється валками, які оберта-

ються в одному напряму. Метал

менше поперечного розміру металу. У результаті поперечний переріз металу на виході з волоки зменшується. Волочінням роблять прутковий матеріал, тонкі труби, дріт.

44

При пресуванні необхідна форма виходить шляхом видавлювання металу через спеціальний отвір.

При куванні і штампуванні обробка металу здійснюється за допомогою молота і штампа.

Пластичні властивості металів. Зміна форми і розмірів тіла під впливом зовнішніх сил називається деформацією. Розрізняють два види деформації: пластичну, при якій після зняття сил впливу тіло здобуває нові розміри і форму, і пружну, при якій після зняття сил впливу тіло зберігає свої колишні розміри і форму.

Призначенням прокатки є зміна розмірів і форми металу. Тому важливо, щоб метал, що підлягає обробці, мав здатність пластичної деформації. Важливо також, щоб опір металу деформації був невеликим, і в той же час метал не міг зруйнуватися при деформації. Ця вимога є основною при розгляді пластичних властивостей металу, що підлягає обробці тиском.

Пластичні властивості металів у першу чергу залежать від їхнього складу, температури і термічної обробки. Зі збільшенням температури зменшується опір деформації, отже, зменшуються зусилля і витрата енергії при прокатці. Так, при 1150-1200 градусів опір деформації сталі приблизно в 10 разів менше, ніж у холодному стані. З цієї причини звичайно ведуть прокатку попередньо нагрітого металу.

Іноді за умовами технології необхідна прокатка металу в холодному стані. Це відноситься до прокатки тонкого листа (товщиною менш 1 мм). Такий тонкий лист не може бути отриманий при гарячій прокатці через утворення на поверхні металу окалини, товщина якої порівнянна з малою товщиною листа. Практика показує, що в процесі прокатки в холодному стані метал стає твердим і його опором деформації збільшується. Одночасно він стає крихким, тобто метал у процесі холодної прокатки втрачає

45

пластичні властивості. Збільшення опірності металу в процесі деформації називається зміцненням або наклепом. Наклеп – стан нестійкий; його можна зняти, якщо метал нагріти до такої температури, при якій виникає процес рекристалізації, що представляє перехід з нестійкого стану в стійкий. Процес наклепу і процес рекристалізації протікають не миттєво, а в часі. Чим вище температура, тим швидше протікає процес рекристалізації і повільніше процес наклепу. Прокатка при таких високих температурах, коли процес наклепу протікає повільніше, ніж процес рекристалізації, або він відсутній, називається гарячою прокаткою. Якщо ж прокатка металу відбувається при такій температурі, коли процес рекристалізації встигає закінчитися, то така прокатка називається холодною прокаткою. Вважають, що прокатка сталі при температурі нижче 400-450 градусів відповідає холодній прокатці, а при температурі вище 600-650 градусів – гарячій прокатці (рекристалізація сталі відбувається при температурі 600-650 градусів).

Теорія прокатки. Метал, що підлягає прокатці, подається до двох валків, що обертаються назустріч один одному (розглядаємо подовжню просту прокатку, коли обидва валки приводні, мають однакові діаметри, окружні

Рисунок 6.2 - Просторова схема прокатки

швидкості, на метал діють

тільки сили, прикладені до валків, метал по механічних властивостях однорідний). Однократний прохід металу через обертові валки називається пропуском. Звичайно прокатка металу здійснюється в кілька пропусків, тому що прокатка в один пропуск недостатня для одержання необхідного поперечного перері-

46

зу металу. На малюнку вище (Рисунок 6.2) представлено просторову схему прокатки. Уведемо наступні позначення відповідно до і після прокат-

Теорія прокатки оперує рядом понять і визначень, що дають можливість визначити головні параметри при розрахунку електропривода. Відношення довжини металу після прокатки до довжини до прокатки називається коефіцієнтом витяжки λ = L2 / L1 , на практиці роз-

різняють частковий коефіцієнт витяжки (у процесі одного проходу в кліті) і повний коефіцієнт витяжки (дорівнює добуткові часткових витяжок за всі проходи по кліті). Дуга окружності робочого

валка, по якій він стикається з металом, що прокочується, називається дугою захоплення, а центральний кут α , що спирається на цю дугу, - кутом захоплення. Простір між валками, обмежений бічними сторонами металу і площинами входу і виходу металу, називається зоною захоплен-

ня.

Умова захоплення металу валками. Процес прокатки металу зачина-

ється з захоплення металу валками (Рисунок 6.3). Не при всіх умовах можливе захоплення металу. Справа в тім, що в процесі захоплення крім зусилля, що втягує, виникає і відразлива сила. Якщо вона більше сили, яка втягує, то захоплення металу валками не відбувається. У момент захоплення валки діють на метал із силою P , під дією якої виникає сила тертя

47

T . У цьому випадку горизонтальна складової сили тертя Tx =T cosα буде втягувати метал, а горизонтальна складова Px = P sinα - відштовхувати.

Для здійснення захоплення металу необхідно, щоб сила, що втягує, була більше відразливої, тобто щоб T cosα > P sinα . З огляду на те, що T = f P ,

де f - коефіцієнт тертя (при гарячій прокатці коефіцієнт тертя коливаєть-

ся в межах f =0.25 −0.6 ), з геометричних розумінь можна довести, що ма-

ксимально можливе обтиснення складає h = D (1−cos 25o ) ≈0.1 D , де D -

діаметр валків прокатної кліті. Таким чином, за умовами захоплення металу валками припустима величина обтиснення в станах гарячої прокатки (при гладких валках) дорівнює приблизно 0,1 діаметра валків.

Розширення. При прокатці металу відбувається збільшення ширини його, тобто розширення, що спричиняє зниження витяжки. Розширення в процесі прокатки небажано, воно росте зі збільшенням обтиснення, діаметра валків, коефіцієнта тертя і зменшенням температури.

Випередження. Практика показує, що звичайно метал при прокатці виходить з валків зі швидкістю vh більшої, ніж окружна швидкість робо-

чих валків v . Таке явище називається випередженням. Звичайно величина випередження лежить у межах 3-5%; при прокатці тонких листів величина випередження досягає 10-15%.

Тиск металу на валки. Щоб прокатати метал, необхідно до нього через валки прикласти зовнішню силу, що переборює внутрішній опір деформації. Величина середнього питомого тиску, тобто тиску на 1 мм2 поверхні зіткнення металу з валками, залежить від хімічного складу металу, температури, величини обтиснення, товщини смуги, швидкості прокатки, коефіцієнта тертя й інших факторів. Розрахунки тиску показують, що при тому самому обтисненні повний тиск металу на валки росте зі збільшенням діаметра валків. Це вказує на необхідність застосування валків з

мінімально можливим за умовами захоплення діаметром. 48

Моменти при прокатці. Момент, необхідний для приводу робочих валків прокатного стану

M = M ПР +MТР +M ХХ +M ДИН

складається з моменту прокатки ( M ПР ), необхідного для подолання сил деформації, моменту додаткових сил тертя в підшипниках робочих валків і в передавальних механізмах при прокатці металу ( MТР ), моменту холостого ходу ( M ХХ ), динамічного моменту, що вимагається для подо-

лання сил інерції ( M ДИН ). Корисному навантаженню відповідає момент прокатки. Момент прокатки розраховують для визначення потужності прокатки в кожнім із пропусків і, відповідно, для вибору при проектуванні електропривода потужності приводного електродвигуна. Існує кілька методів розрахунку моментів прокатки, наприклад визначення моменту прокатки по тиску на валки /1, стор.214/, по питомій витраті енергії /1, стор.214/ і інші.

Класифікація прокатних станів. Прокатні стани можна класифі-

кувати по наступних ознаках: призначенню, кількості і розташуванню робочих клітей, режимові роботи. Класифікація станів по призначенню приведена в таблиці 2.

Таблиця 2 - Класифікація прокатних станів

49

Продовження таблиці 2.

По кількості робочих валків кліті прокатних станів поділяються на двувалкові (дуо), трьохвалкові (тріо), чотирьохвалкові (кварто), багатовалкові. По розташуванню валків кліті поділяються на кліті з горизонтальними, вертикальними, з горизонтальними і вертикальними (універсальні кліті), з косими валками.

Двувалкові кліті з горизонтальним розташуванням валків (Рисунок 6.4,а) найбільш поширені. Вони застосовуються в якості реверсивних обтискних і товстолистових станів, у заготовочних і сортових станах.

Трьохвалкові кліті (Рисунок 6.4,б) мають три горизонтальних валка, розташованих в одній площині. Прокатка в таких клітях здійснюється в обох напрямках без реверсування. Вони знаходять застосування в станах для прокатки середніх і товстих листів, у рейкобалкових, обтискних станах невеликої продуктивності.

50