смотреть на рефераты похожие на "Прокатно-пресовое производство"
1. Введение
Впервые в свободном виде алюминий был выведен в 1825г. датским физиком
Эрстедом путем воздействия амальгамы калия на хлористый алюминий. Позднее,
в 1827г., немецкий химик Велер усовершенствовал способ Эрстеда, заменив
амальгаму калия металлическим калием. В 1854г. Сент-Клер Девиль во Франции
впервые применил способ Велера для промышленного производства алюминия,
внеся в него дальнейшие усовершенствования. Разработка этого метода
положила начало промышленному производству алюминия по методу Сен-Клер
Девиля.
Русский физико-химик в 1865г. Н.Н. Бекетов показал возможность
вытеснения алюминия магнием из расплавленного криолита. Эта реакция в
1888г. была использована для производства алюминия на первом немецком
заводе в Гмелингене.
Попытки организации производства алюминия в России относятся к 90-м
годам прошлого столетия, когда для получения алюминия по способу Сент-Клер
Девиля был построен небольшой завод, просуществовавший, однако очень
короткое время (с 1885 по 1889г.). Мировую известность получили
теоретические исследования в области изучения современного способа
производства алюминия, выполненные в начале этого столетия П.П. Федотьевым
и другими русскими учеными.
Первая промышленная партия (3 кг.) дюралюминия была использована для
опытных работ в конструкторском отделе им. Туполева для изготовления
первого металлического самолета, отдельных деталей самолетов Н.Н.
Поликарпова, Д.П. Григоровича.
Музалевский, Белов, Воронов, Миронов и др. с полным правом могут быть
названы основоположниками отечественной металлургии легких сплавов. Г.Г.
Музалевским был разработан метод плакирования дюралюминия алюминием.
Плакирование значительно повысило пластичность при горячей прокатке, резко
увеличило сопротивление к коррозии, что привело к устранению лакокрасочных
покрытий самолета.
Под руководством А.Ф. Белова, Н.Д. Бобовникова, В.А. Ливанова, В.И.
Добыткина проведен обширный комплекс исследований по коренному
усовершенствованию методов литья слитков и технологии их обработки. Были
разработаны горячая прокатка слитков без обрезки боковых кромок и холодная
прокатка рулонов без применения промежуточных обжигов.
Почти за 50 лет отечественная металлообрабатывающая промышленность,
производящая полуфабрикаты из легких сплавов, превратилась из опытных цехов
в самостоятельную отрасль, которая темпам развития и по уровню техники
производства занимало одно из первых мест в мире.
2. Разработка технологического процесса
2.1. Описание технологического процесса прокатки.
В настоящее время известно большое количество алюминиевых сплавов,
позволяющих прокатывать их в листы и полосы для различных нужд народного
хозяйства.
Прокатное производство является заготовительным производством и
является завершающим звеном металлургического цикла: отливка заготовок,
последующая прокатка. К алюминиевому прокату особенно тонколистовому
предъявляются особые требования, как по геометрическим размерам, так и по
механическим свойствам.
В зависимости от сплавов, технических условий на готовую продукцию и
т. д. технологические процессы изготовления листов могут быть различными.
Типичную схему производства листов из алюминиевых сплавов можно разбить на
следующие стадии:
1. отливка слитков,
2. подготовительные операции,
3. горячая прокатка,
4. холодная прокатка,
5. термическая обработка,
6. отделочные операции.
Для прокатки листов и плит применяют слитки различной массы от 3 до 8
тонн. Масса слитка и его размеры определяются технологическими свойствами
данного металла или сплава при прокатке, размерами и назначением готовых
листов, мощностью и размерами основного оборудования и т. д.
Технология получения полос из слитков алюминия и его сплавов состоит из
следующих операций:
. гомогенизирующий отжиг слитков, обеспечивающий снятие внутренних напряжений и уменьшение неоднородности слитка по структуре и химсоставу, Данная операция обеспечивает резкое возрастание пластических характеристик металла. Гомогенизация представляет собой нагрев слитка до температуры на 20-40 град. Ниже температуры плавления низкоплавких эвтектик и выдержку при этом в течение нескольких часов.
В данный период растворимые составляющие переходят в твердый раствор и, благодаря диффузии выравнивается содержание легирующих составляющих. Для гомогенизации применяют электрические шахтные печи.
Слитки устанавливают вертикально на некотором расстоянии друг от друга или укладывают в стопы с прокладками между слитками.
. Фрезерование поверхностей слитков с целью удаления ликвационных наплывов, включений, плен, шлака, трещин, а также получения сляба с параллельными гранями. Съем металла составляет 5-6 мм на сторону.
. Обезжиривание поверхностей с целью удаления механических загрязнений и наложение алюминиевых планшет.
. Нагрев перед прокаткой со строгим температурным контролем, необходимым вследствие высокой чувствительности сплавов к пережогу, заключающемуся в оплавлении низкоплавких эвтектик, расположенных по границам зерен, и вызывающему образование трещин и падение механических свойств.
. Горячая прокатка слябов. В первых проходах прокатки сплавов производится плакировка слябов листами из чистого алюминия. Благодаря большому давлению происходит приварка этих листов (планшет), создающая высокопрочную связь алюминиевого слоя с основным металлом. Эта операция предохраняет основной сплав от коррозии.
Прокатка листов и плит осуществляется на цилиндрических валках с гладкой
поверхностью. Заготовкой является слиток определенного размера. Прокат,
который используется вторично, называется подкат. Валки расположены
горизонтально, и приводятся принудительно к вращению ролики, которые
приводят слиток к движению называются рольганг.
Металл заготовки захватываются вращающимися валками за счет сил
трения, возникающих на контактной поверхности между валком и заготовкой, В
очаге деформации осуществляется уменьшение толщины заготовки. Толщина
проката определяется зазором между валками, на просвет (распор валков). При
уменьшении толщины проката незначительно увеличивается его ширина и
интенсивно увеличивается его длина по направлению прокатки. Это происходит
по закону наименьшего сопротивления, т.к. длина очага деформации
значительно меньше, чем длина валка. Прокатка обычно с толщины заготовки
до конечной толщины полосы производится за несколько переходов проката.
Различают горячую и холодную листовые прокатки.
Горячей прокаткой называют прокатку, которая происходит при
температуре выше температуры рекристаллизации:
Тпр = 0,4 Тпл;
Тпр = (0,7-0,9) Тпл.
Любая пластическая деформация металла сопровождается упрочнением
(деформация упрочнения – нагартовка). Однако если нагреть предварительно
заготовку до температуры выше температуры рекристаллизации, то в процессе
пластической деформации такой заготовки упрочнение ощущаться практически
не будет, т. к. в процессе упрочнения одновременно протекают процессы
разупрочнения. Для горячей прокатки температура нагрева заготовки
определяется:
1. Из диаграммы состояния материала определяют максимально допустимую температуру нагрева Тmax = 0,9 Тs;
2. Из диаграммы пластичности определяют интервал температур которые соответствуют максимальной пластичности для данного сплава (рис1.).
Gs,Gв, ?
?
Gв
Т
Gs Тот
рис. 1. Диаграмма пластичности
3. Сочетание степени деформации и температуры могут привести к интенсивному росту зерна. Необходимо установить правильные соотношения между степенью деформации в последнем проходе горячей прокатке и температурой для обеспечения мелкозернистой структуры прокатки. Существует диаграмма рекристаллизации (рис.2).
? зерно ? %
Т0
Рис.2. Диаграмма рекристаллизации.
Горячая прокатка имеет существенное преимущество перед холодной -
меньшая энергоемкость, большие суммарные деформации, не требуется
промежуточных отжигов. Однако горячая прокатка ограничена толщиной проката.
Минимальная толщина горячих катанных листов ~ 3 – 3,5 мм. Меньшую толщину
горячего проката получить нельзя, т.к. из-за интенсивного и неравномерного
охлаждения полосы на рольганге невозможно обеспечить равномерное
распределение механических свойств по всему объему металла и как следствие
заданную разнотолщенность по длине и ширине полосы. Поэтому, алюминиевый
прокат меньше 3 мм получают методом холодной прокатки (т.е. от 20-50
градусов). . После обрезки концов полосы и смотки ее в рулон последний подвергается отжигу. . Предварительная правка и резка рулонов, где размотанная полоса подвергается правке, обрезки боковых кромок и резке на листы. . Сложенные в стопы листы проходят дальнейшие операции в линии отделки
(закаленные листы): термическая обработка, сушка, правка, прогладка, растяжка на растяжной машине, обрезка в размер по длине и окончательная правка. После этого листы проходят контроль, маркировку, смазку и упаковку в ящики.
Листы являются основным видом полуфабрикатов из алюминия и его сплавов.
Благодаря ценному сочетанию механических, физических и технологических
свойств алюминий в виде листов из высоколегированных сплавов Амг2 являются
в настоящее время основными материалами для сварных силовых конструкций в
судостроении, транспортном и вагоностроительном машиностроении, химической
промышленности.
Для сохранения высокой коррозионной стойкости неотожженные сварные
конструкции из сплавов АМг2 не должны нагреваться выше 100° С ( при 100° С
– не более 100 ч). Высоколегированные Al-Mg сплавы находят применение в
новых композиционных материалах, например, в производстве многослойных
металлов.
2.2. Анализ деформируемого сплава.
Для изготовления листов широко применяют сплавы на основе системы Al-
Mg. Диаграмма состояния системы Al-Mg со стороны алюминия относится к
эвтектическому типу с ограниченной растворимостью второго компонента
(рис.3). Эвтектическая линия лежит при 449°С. Эвтектика содержит 33% Mg и
состоит из алюминия и соединения Mg3Al4 (?-фаза).
t, °С
600 Mg3Al4+ж
Al+ж 449°С
400
17.4% Al+Mg3Al4
200
Al 10 20 30 Mg
. Mg, % рис.3. Диаграмма состояния системы Al- Mg. Химический состав сплава АМг2по ГОСТ 4784-64 приведен в таблице 1.
Химический состав сплава АМг2, % Таблица
1
|Основные |Al |Mg |Mn |Ti |Br |
|компоненты | | | | | |
|% |основа |5,8-6,|0,2-0,|0,01-0,1|0,0002-0,005|
| | |8 |6 |2 | |
|Примеси |Fe |Si |Cu |Zn |Проч. смеси |
|% |0,4 |0,4 |0,1 |0,2 |0,1 |
Растворимость магния в твердом алюминии меняется следующим образом:
Температура, °С …………..449 350 300 250 200 150 100
Растворимость, % ……………17,4 9,9 6,7
4,4 3,1 2,3 1,9
Увеличение содержания магния вызывает резкое повышение вязкости
расплавленного алюминия. Теплопроводность, а также электропроводность от
присадки магния заметно снижаются. Коэффициент линейного расширения в
пределах растворимости магния в твердом алюминии прямолинейно возрастает.
Магний является одним из основных легирующих элементов алюминия и его
сплавов. Сплавы на основе системы Al-Mg(магналии) с содержанием магния от
1 до 7 % широко применяются как в литом, так и деформированном состоянии.
Для повышения механических и коррозионных свойств сплавов вводят
дополнительно марганец в количествах 0,3-0,8 %.
Сплавы системы Al-Mg инертны к термической обработке; упрочняются они
с помощью нагартовки. Сплавы Al –2% Mg с добавками марганца в нагартованном
состояние (30-40 %), по данным Н.Б. Кондратьевой, могут иметь следующие
механические свойства: ?в = 40 – 42 кГ/ммІ; ?0,2 = 32 –35 кГ/ммІ; ? = 6 –
8 %. Сплавы системы Al-Mg имеют довольно высокие механические свойства при
повышенных температурах, при кратковременном разрыве.
Сплавы относятся к термически не упрочняемым и листы из них выпускают
в отожженном и нагартованном состояниях. Главным достоинством отожженных
листов является хорошая свариваемость, коэффициент трещинообразования у
них незначителен и составляет 5 – 7 %. Сочетание удовлетворительных
прочностных свойств и высокой пластичности основного металла и сварного
соединения, высокая коррозионная стойкость.
Влияние химического состава и условий обработки слитков на свойства листов.
Основное влияние на механические свойства листов из сплава Al-Mg
оказывают магний и марганец. Каждый 1% Mg увеличивает предел прочности на 3-
3,5 кгс/кв.мм, а также 0,1% Mn на 0,5-0,7 кгс/кв.мм. Относительное
удлинение при указанном повышении прочности остается высоким. В значительно
меньшей степени эти легирующие компоненты повышают предел текучести.
Поэтому для получения холоднокатаных листов в отожженном состоянии со
значениями предела текучести, указанными в табл.2, содержания марганца и
магния в сплавах АМг2, целесообразно поддерживать ближе к верхнему пределу.
Механические свойства листов из сплава Амг2 по ТУ.
Таблица 2
|Толщина |состояние |?в ,кгс/ммІ |?,% |
|листов, мм | | | |
|0,3-1,0 |Отожженное (М)|17-23 |16,0 |
|1,1-10,0 | |17-23 |18,0 |
|0,3-1,0 |Полунагартов. | 24 | 4 |
|1,1-10,0 | |24 |6 |
|0,3-0,8 |Нагартованное |27 |3 |
Основное назначение титана во всех сплавах Al-Mg – модифицирование
структуры. Легирование сплавов – марганцем, хромом, и титаном способствует
получению листов с мелкозернистой структурой и улучшает их коррозионную
стойкость и свариваемость. Медь и неизбежные примеси железа и кремния
снижают коррозионную стойкость
Слитки из сплава Амг2 гомогенизируют при температуре 400-480°С в
течение 8-16ч. Рекомендуется увеличение температуры до 480-500°С при
сокращении времени выдержки до 3-6 ч. Более длительные выдержки при таких
температурах вызывают снижение прочностных свойств.
Изменение температуры нагрева заготовок под горячую прокатку в
интервале 430-490°С и времени нагрева от 6 до 10 часов не оказывает
заметного влияния на свойства холоднокатаных отожженных и нагартованных
листов.
Влияние отжига и холодной деформации на св-ва листов из сплавов АМг2
По существующей технологии отжиг листов из сплавов Al – Mg производят
в рулонах. Отжиг горячекатаных и холоднокатаных рулонов сплавов АМг2
диктуется преимущественно технологическими свойствами и необходимостью
обеспечения высокого сопротивления коррозии под напряжением. Рулоны и листы
отжигают как после горячей прокатки, так и на всех последующих операциях в
определенном интервале температур. Режим отжига рулонов и листов в печах с
принудительной циркуляцией воздуха приведены в табл.3.
Режимы отжига листов и рулонов из сплавов АМг2 Таблица 3.
| Состояние перед отжигом |Температура отжига, ° С |
|Горячекатаные, толщиной 5-7 мм, перед|330-350 |
|холодной прокаткой | |
|Холоднокатаные, всех толщин |310-335 |
|Горячекатаные (окончательный отжиг) |310-335 |
Лучшие антикоррозийные свойства обеспечиваются при медленном нагреве
до температуры отжига и последующим медленном охлаждении. Нагрев в селитре
обеспечивает повышение прочностных свойств за счет измельчения структуры,
но из-за быстрого охлаждения может снизиться сопротивление коррозии под
напряжением в случае последующих низкотемпературных нагревов. Отжиг в этом
интервале температур обеспечивает равномерный распад по сечению твердого
раствора мелкозернистой ?-фазы. Такое состояние структуры соответствует
высокой коррозийной стойкости сплавов АМг2 .
Если полуфабрикаты из этих сплавов подвергнуть нагреву до температуры
350° С и выше, то магний, присутствующий в сплаве, перейдет в твердый
раствор (на основе алюминия). Коррозионная стойкость сплава в таком
состоянии также высокая. Если же в процессе эксплуатации или в процессе
изготовления изделий они будут нагреваться в интервале температур 70-200°
С, то сопротивление коррозионному разрушению под напряжением резко
снизится. По границам зерен после указанных нагревов закаленного материала
выпадает ?-фаза. Эта фаза располагается в виде сплошной прослойки между
зернами твердого раствора.
Учитывая, что сама ?- фаза является анодом по отношению к твердому
раствору Al-Mg (катод), в присутствии электролита эта электрохимическая
пара (твердый раствор - ?-фаза ) приведет к растворению ?-фазы, а
следовательно, и к возможному разделению зерен твердого раствора
(межкристаллитная коррозия). При сравнительно глубоком коррозионном
поражении материала, находящегося под напряжением, происходит его
разрушение. Равномерный распад твердого раствора в результате полного
отжига (310-335° С) исключает такое избирательное разрушение материала по
границам зерен. Сравнительно длительный срок эксплуатации изделий,
изготовленных из листового материала по указанной технологии, показал ее
надежность.
В табл.4 приведены данные о влияние степени деформации на
рекристаллизацию листов из сплава АМг2.
Влияние степени деформации и температуры отжига на степень
рекристаллизации листов из сплава АМг2 таблица 4
|Толщина |Степень |Температура отжига, ° С |
|листа, |деформации | |
|мм |перед | |
| |отжигом, мм | |
| | |Начало |Частичная |Почти полная |Полная |
| | |рекристал-ли|рекристал-л|рекристал-лиз|рекристал-л|
| | |зации |изации |ации |изации |
|0,5 |21,5 |280 |310 |325 |335 |
| |26,5 |280 |290 |300 |310 |
| |40,0 |270 |280 |290 |300 |
|20,0 | |300 |325 |335 |- |
| |40,0 |370 |280 |290 |300 |
Более высокий уровень прочностных свойств может быть получен для
листов с неполной рекристаллизованной структурой, в частности после отжига
при температурах 240-270° С. Однако такой отжиг может привести к ухудшению
штампуемости, свариваемости, в некоторой степени коррозионной стойкости и
других свойств листового материала.
Эффект закалки сплавов системы Al-Mg
Закалка алюминиевых сплавов основана на фиксации путем быстрого
охлаждения концентрации твердого раствора, стабильного при более высокой
температуре (выше границы растворимости легирующих элементов, но ниже линии
солидуса).
Возможность получения эффекта упрочнения от закалки алюминиевых
сплавов связана с наличием областей твердых алюминиевых растворов,
концентрация которых меняется с изменением температуры.
Эффект закалки – упрочнение, связанное с образованием пересыщенного
твердого раствора; характеризуется изменением механических и физических
свойств в закаленном состоянии по сравнению с отожженным состоянием.
Зависит - от природы сплава (фазового состава, особенностей структуры
сплава в исходном и закаленном состояниях, в том числе от числа и
распределения точечных дефектов, дислокаций), условий закалки, предшествующей термической и
механической обработки и ряда других факторов.
Для пересыщенного твердого раствора магния в алюминии характерна
высокая пластичность: относительное удлинение достигает порядка 40% при
сравнительно высоком значении предела прочности (табл.5).
Механические свойства и эффект закалки сплавов АМг2
таблица 5
| |Отжиг |Свежезакаленное |Эффект закалки |
| | |состояние | |
|Содержание|Предел |Относит-е |Предел |Относит-е |??в, |?,% |
|Mg, % |прочности |удлинение?|прочности |удлинение?|кГ/ммІ | |
| |?в, кГ/ммІ|,% |?в, кГ/ммІ|,% | | |
|5,5 |26,6 |40,5 |26,9 |38,3 |0,3 |-2,2 |
|6,5 |28,4 |39,7 |29,6 |39,6 |1,2 |-0,1 |
Свойства листов в нагартованном состоянии
Механические свойства листов из сплава АМг2 в нагартованном состоянии
после вылеживания и различных нагревов (в отожженном состоянии ?в=34,6
кГ/ммІ , ?0,2=17,6 кГ/ммІ , ?=22,5%) таблица 6
|Состояние, режим |Деформация 20% |Деформация 40% |
|нагрева | | |
| |?в |?0,2 |?, |?в |?0,2 |?, |
| |кГ/ммІ |% |кГ/ммІ |% |
|Исходное, |42,7 |36,9 |635 |47,0 |41,3 |6,9 |
|нагартованное | | | | | | |
|Вылеживание при |42,6 |34,2 |9,9 |45,8 |37,9 |8,2 |
|20° С, 120ч | | | | | | |
|Вылеживание при |41,2 |32,2 | |10,6 |38,0 |9,2 |
|20° С, 3000ч | | | | | | |
|Нагрев при 80-90°|40,5 |29,8 |12,7 |44,3 |35,2 |12,2 |
|С, 10 ч | | | | | | |
|Нагрев при 70° С,|40,0 |28,2 |13,7 |43,0 |31,6 |12,7 |
|1000ч | | | | | | |
|Нагрев при 100° |41,5 |28,5 |12,5 |42,5 |34,9 |11,4 |
|С, 4ч | | | | | | |
|Нагрев при 100° |38,7 |25,6 |14,3 |41,2 |28,9 |13,4 |
|С, 4ч+70° С, 1000| | | | | | |
|ч | | | | | | |
Нагартованные листы из сплава АМг2 получают путем деформации со
степенью 20-30 %. В ряде случаев для получения более высоких значений
прочностных характеристик листов из АМг6 применяют нагартовку на 40 %.
Однако, при высоких значениях пределов прочности и текучести относительное
удлинение составляет 6-9 %. Поэтому для повышения пластичности такой
материал рекомендуется подвергать кратковременному (до10ч) нагреву при 90 -
100° С, в результате чего прочностные характеристики снижаются, а
пластичность повышается в 1,5 – 2 раза (табл. 6).
Это повышение пластичности позволяет несколько улучшить штампуемость и
производить небольшую гибку и отбортовку материала. Коррозионная стойкость
листового материала из сплава АМг2, нагартованного на 40%, несколько ниже
по сравнению с отожженными листами, но достаточна высока.
Стабилизирующий отпуск (при 90-100° С, до 10ч) предупреждает также
изменение свойств при технологических нагревах (80-90 ° С, 10ч) и
вылеживании, которое сопровождается понижением коррозионной стойкости.
Установлено, что через 6 меяцев хранения листов из сплава АМг2 с 20 % -ной
и 40 % -ной нагартовкой предел текучести снижается на 2,5 и 6,2 кГ/ммІ
соответственно. После 10-20-летнего хранения прочностные свойства принимают
значения, соответствующие исходному отожженному состоянию.
Старение двойных сплавов Al -Mg
Измерения электросопротивления и электронномикроскопические
исследования методом угольных реплик показали возможность образования зон
Гинье – Престона (Г. П.) в этих сплавах (рис.7.)
Электросопротивление
5,03
5,00
4,97
3
4,94
4,52 2
4,49
3,66 1
3,83
0,1 1 10 100 1000
Время старения,ч
Рис.5. Изменнение электросопротивления сплавов Al c 6,8 и 10 % Mg в
процессе старения при 0 °С. Вертикальная пунктирная прямая –
электросопротивление после отпуска в течение 3 мин. При 150°С. (1- 6 % Mg;
2- 8 % Mg; 1- 10 % Mg)
В результате длительной выдержки закаленных сплавов Al-Mg их
электросопротивление возрастает и вновь снижается после короткого отпуска
при 150° С, что может быть объяснено образованием зон Г.П. Из-за близости
атомных номеров Al и Mg (13 и12) зоны Г.П. в сплавах Al–Mg не выявляются
при рентгеновских исследованиях.
Зарождение дисперсных выделений, образование зон и промежуточных фаз в
сплавах Al–Mg затруднено, распад обычно проходит гетерогенно с
возникновением сравнительно небольшого числа грубых включений. Поэтому
сплавы Al–Mg имеют
сравнительно небольшую прочность и практически не упрочняются
термической обработкой (табл.7.)
Механические свойства сплава Al–Mg
Таблица 7
|Содер-|Свежезакаленное |Закалка + старение|Отжиг (430°С, 1ч; |
|жание |состояние |(140° С, 16ч) |охлаждение до 100 |
|Mg,% |(Тзак=460° С) | |°С/ч) |
| |?в,кГ/мм|?, % |?в,кГ/ммІ |?, % |?в,кГ/ммІ |?, % |
| |І | | | | | |
|5,5 |26,9 |38,3 |26,8 |35,8 |26,6 |40,5 |
|6,5 |29,6 |39,6 |28,9 |40,7 |28,4 |39,7 |
Во всех трех состояниях ( закалка, закалка + старение, отжиг) сплавы
Al-Mg имеет структуру пересыщенного твердого раствора. Для структуры
характерен одновременный рост прочности и удлинения по мере повышения
концентрации твердого раствора.
2.3. Выбор и описание прокатного стана.
Горячая прокатка представляет собой головную операцию в
технологическом цикле производства листовых полуфабрикатов из алюминиевых
сплавов. Горячей прокаткой изготавливают листы и плиты. Основная же часть
продукции поступает в виде рулонов толщиной 2,5-10 мм для дальнейшей
холодной прокатки.
Для горячей прокатки применяют одноклетьевые, двухклетьевые и
полунепрерывные станы. Полунепрерывные станы горячей прокатки значительно
производительнее и позволяют использовать слитки большой массы. В состав
полунепрерывных станов входят одна или две реверсивные черновые клети с
эджерами, одни или двое ножниц и непрерывная чистовая группа клетей. Число
чистовых клетей составляет трех до шести. Полунепрерывные станы
характеризуются раскатными полями значительной протяженности для
обеспечения прокатки слитков большой массы.
Размеры слитка определяют технологические свойства данного металла при
прокатке, размеры и назначение готовых листов, мощность и размеры основного
оборудования.
Ширина слитка выбирается исходя из ширины В готового листа с учетом
припуска К на ширину обрезных кромок, на возможное уширенение и обжатие в
эджерных валках: Всл = В + К, где К = 40-60 мм. При продольной прокатке
ширина слитка выбирается из стандартного ряда с припуском зависящим от
марки сплава. В данном случае для сплава АМг6 готовый лист шириной В = 1800
мм, следовательно ширина слитка Всл =2200 мм.
Необходимо из заготовки размером 280х2200х 3600 изготовить лист
размером 3,5 х 1800 х 4250, т.к. толщина листа небольшая, выбираем для
прокатки семи клетьевой полунепрерывный стан горячей прокатки “КВАРТО
2800”. В состав станов горячей прокатки входят эджерные клети, направляющие
линейки, поворотные столы, толкатели, ножницы, рольганги, моталки и т.д.
Горячая прокатка ведется продольным способом до толщины 2,5-10 мм на
полунепрерывных станах.
Нагретый слиток подается из печи к прокатному стану по рольгангу.
Прокатка ведется последовательно в первой реверсивной клети до указанной
толщины, затем во второй реверсивной клети. Получают раскат толщиной от 30
до 90мм, обрезают на гильотинных ножницах с переднего торца, затем
передают в 5-и клетьевую непрерывную группу, где осуществляется деформация
металла одновременно во всех клетях.
На выходе из последней клети, в зависимости от толщины катаемой полосы и
назначения проката, его направляют либо на приемный рольганг, где
подвергают разрезке гильотинными ножницами, либо полосу сматывают в рулон с
помощью подпольной моталки. При выходе из последней клети, боковые кромки
полосы обрезают дисковыми ножницами.
Краткая характеристика стана:
. Диаметр рабочих валков (черновая клеть № 1) ………… 750 мм;
. Диаметр рабочих валков (черновая клеть № 2) ………… 750 мм;
. Диаметр рабочих валков (чистовая клеть № 3-7) ……… 650 мм;
. Диаметр опорных валков (черновая клеть № 1) ………..1400 мм;
. Диаметр опорных валков (черновая клеть № 2) ……….1400 мм;
. Диаметр опорных валков (чистовая клеть № 3-7) ……..1500 мм;
. Длина бочки валка………………………………………...…2800 мм;
. Конечная толщина (черновая клеть № 1) ………….100 – 200 мм;
. Конечная толщина (черновая клеть № 2) ……………..50 – 90 мм;
. Конечная толщина (чистовая клеть № 7) ………………..3 – 8 мм;
. Максимальная скорость прокатки ( клеть №1,2) ……… 90 м/мин;
. Максимальная скорость прокатки ( клеть №3-7) …….. 300 м/мин;
. Допустимое усилие прокатки …………………………………3000 тс;
. Номинальный момент прокатки (клеть №1,2) ……………..104 тм;
. Номинальный момент прокатки (клеть № 1,2) …………….104 тм;
. Номинальный момент прокатки (клеть № 3,4) …………….123 тм;
. Номинальный момент прокатки (клеть № 5) ………………..86 тм;
. Номинальный момент прокатки (клеть № 6,7) ……………40,8 тм;
. Мощность главного привода (клеть №1,2) ……………….6400 кВт;
. Мощность главного привода (клеть №3-7) ……………….4200 кВт;
. Длина раскатного поля между чистовой и черновой группами 60 м.
3. Выбор режимов обжатий по проходам
Величина обжатия – важная характеристика процесса прокатки и, будучи
связана с температурой и скоростью, она определяет количество продукции и
производительность стана. Большие обжатия уменьшают неравномерность
деформации, способствуют получению горячекатаных полос с неравномерной
структурой и стабильными свойствами, существенно уменьшают возможность
раскрытия слитка, обеспечивают высокую производительность. Обжатие
ограничивается: предельным углом захвата ?; давление металла на валки Р;
величиной момента Мнр.
Зная среднюю вытяжку за все проходы ?ср (ориентировочно ?ср=1,3),
можно вычислить ориентировочно число проходов n, необходимых для проката
полосы сечением F0 в полосу сечением Fк:
n = Ln F0 -Ln Fк ,
Ln ?ср
Где F0= h0 x В0 – площадь поперечного сечения заготовки
Fк= h0 x Вк – площадь поперечного сечения проката, следовательно n = Ln(210x2200) – Ln(2,9x1100) = 13,33 – 7,75 = 16,6 ~ 17
Ln1,3
0,26
После определения числа проходов составим таблицу распределения обжатий по
проходам (таб. 8.)
Распределение обжатий по проходам
Таблица 8
|Наименование клетей |№ прохода, i |Hi, мм |hi, мм |?hi, мм |?i,% |
|1-ая реверсивная |1 |210 |200 |10 |4,76 |
|клеть | | | | | |
| |2 |200 |190 |10 |5,00 |
| |3 |190 |180 |10 |5,26 |
| |4 |180 |165 |15 |8,33 |
| |5 |165 |150 |15 |9,09 |
| |6 |150 |135 |15 |10,0 |
| |7 |135 |120 |15 |11,11 |
| |8 |120 |105 |15 |12,5 |
|2-ая реверсивная |9 |105 |85 |20 |19,05 |
|клеть | | | | | |
| |10 |85 |65 |20 |23,53 |
| |11 |65 |45 |20 |30,77 |
| |12 |45 |28 |17 |37,8 |
|Пятиклетьевая |13 |28 |15 |1,3 |46,4 |
|непрерывная группа | | | | | |
| |14 |15 |9,2 |5,8 |38,7 |
| |15 |9,2 |6 |3,2 |34,8 |
| |16 |6,0 |3,5 |2,5 |41,7 |
| |17 |3,5 |2,9 |0,6 |17,44 |
3.1. Абсолютное обжатие
Абсолютное обжатие ?h , определяемое как разница в толщине полосы на
входе h0 и на выходе h1 в данном проходе,
?h = h0 - h1 мм
1-я реверсивная клеть 2-я реверсивная клеть 5-ти
клетьевая непрер. гр.
?h1 = 210 – 200 = 10 мм ?h9 = 105 – 85 = 20 мм ? h13
= 28 – 15 = 13 мм
?h2 = 200 – 190 = 10 мм ?h10 = 85 – 65 = 20 мм ? h14 =15 – 9,2 = 5,8мм
?h3 = 190 – 180= 10 мм ?h11 = 65– 45 = 25 мм ? h15 =
9,2 – 6 = 3,2 мм ?h4 = 180 – 165 =1 5 мм ?h12 = 45 – 28 =17 мм
?h16= 6 – 3,5 = 2,5 мм
?h5 = 165 – 150 = 15 мм
? h17 = 3,5 – 2,9 = 0,6 мм
?h6 = 150 – 135 =1 5 мм
?h7 = 135 – 120 = 15 мм
?h8 = 120 – 105 = 15 мм
3.2. Относительное обжатие.
Определяем величину относительного обжатия:
?i = ?hi x 100,
Hi
Где Hi – Начальная толщина на входе в I-м проходе, мм; i –номер прохода;
?hi – абсолютное обжатие, мм ?hi = Hi – hi;
hi – конечная толщина на выходе в i-м проходе.
1-я реверсивная клеть 2-я реверсивная клеть 5-ти
клетьевая непрер. гр.
?1= 10 : 210 x 100 = 4,7 % ?9= 20 : 105 x 100 = 19,05 % ?13= 13 : 28
x 100 = 46,4 %
?14= 5,8 :
15 x 100 = 38,7 %
?2= 10 : 200 x 100 = 5,0 % ?10= 20 : 85 x 100 = 23,53 % ?15= 3,2 :
9,2 x 100 = 34,8% ?3= 10 : 190 x 100 = 5,26 % ?11= 20 : 65 x 100 = 30,77% ?16= 2,5 : 6 x
100 = 41,7 %
?4= 15 : 180 x 100 = 8,33 % ?12= 17 : 45 x 100 = 37, 8 % ?17= 0,6 : 3,5
x 100 = 17,4% ?5= 15 : 165 x 100 = 9,09 %
?6= 15 : 150 x 100 = 10,0 %
?7= 15 : 135 x 100 = 11,11 %
?8= 15 : 120 x 100 = 12,5 %
3.3. Величина угла захвата.
Величина угла захвата находится по формуле:
?i = ? ?hi , рад.
Ri
Где Ri – радиус рабочего валка в i –м проходе, мм
Первая реверсивная клеть R = 375мм
?1 = ? (?h1: R1) = ?(10: 375) = 0,16 рад, ?1 = 9°
?2 = ? (?h2 : R2) = ?(10: 375) = 0,16 рад, ?2 = 9°
?3 = ? (?h3: R3) = ?(10: 375) = 0,16 рад, ?3 = 9°
?4 = ? (?h4: R4) = ?(15: 375) = 0,2 рад, ?4 = 11°
?5 = ? (?h5: R5) = ?(15: 375) = 0,2 рад, ?5 = 11°
?6 = ? (?h6: R6) = ?(15: 375) = 0,2 рад, ?6 = 11°
?7 = ? (?h7: R7 )= ?(15: 375) = 0,2 рад, ?7 = 11°
?8 = ? (?h8: R8) = ?(15: 375) = 0,23 рад, ?8 = 11°
Вторая реверсивная клеть R = 375мм
?9 = ? (?h9: R9) = ?(20: 375) = 0,23 рад, ?9 = 13°
?10 = ? (?h10: R10) = ?(20: 375) = 0,23 рад, ?10 = 13°
?11 = ? (?h11: R11) = ?(20: 375) = 0,25 рад, ?11 = 13°
?12 = ? (?h12: R12) = ?(17: 375) = 0,25 рад, ?12 = 11°
Пятиклетьевая реверсивная группа R = 325мм
?13 = ? (?h13: R13) = ?(13: 325) = 0,28 рад, ?13 = 10°
?14 = ? (?h14: R14) = ?(5,8: 325) = 0,25 рад, ?14 =8°
?15 = ? (?h15: R15) = ?(3,2: 325) = 0,18 рад, ?15 = 6°
?16 = ? (?h16: R16) = ?(2,5: 325) = 0,18рад, ?16 = 5°
?17 = ? (?h17: R17) = ?(0,6: 325) = 0,12рад, ?17 = 3°
3.4. Средняя толщина проката
hсрi – средняя высота полосы в i-м проходе, мм hсрi = (Hi + hi) / 2
hср1 = (210+200) / 2 = 205, мм hср10 = (85+65) / 2 = 75 мм
hср2 = (200+190) / 2 = 195, мм hср11 = (65+45) / 2 = 55 мм
hср3 = (190+180) / 2 = 185, мм hср12 = (45+28) / 2 =
36,5 мм
hср4 = (180+165) / 2 = 172,5 мм hср13 = (28+15) / 2 =
21,5 мм
hср5 = (165+150) / 2 = 157,5, мм hср14 = (15+9,2) / 2 =
12,1 мм
hср6 = (150+135) / 2 = 142,5, мм hср15 = (9,2+6) / 2 =
7,6 мм
hср7 = (135+120) / 2 = 127,5, мм hср16 = (6+3,5) / 2 =
4,75 мм
hср8 = (120+105) / 2 = 112,5 мм hср17 = (3,5+2,9) / 2 =
3,2 мм
hср9 = (105+85) / 2 = 95, мм
Итоговая таблица по расчетам таблица 9
|i |Hi |hi |?hi |?i |hср |?i |
|1 |210 |200 |10 |4,7 |205 |9 |
|2 |200 |190 |10 |5,0 |195 |9 |
|3 |190 |180 |10 |5,26 |185 |9 |
|4 |180 |165 |15 |8,33 |172,5 |11 |
|5 |165 |150 |15 |9,09 |157,5 |11 |
|6 |150 |135 |15 |10,0 |142 |11 |
|7 |135 |120 |15 |11,11 |127,5 |11 |
|8 |120 |105 |15 |12,5 |112,5 |11 |
|9 |105 |85 |20 |19,05 |95 |13 |
|10 |85 |65 |20 |23,53 |75 |13 |
|11 |65 |45 |20 |30,77 |55 |13 |
|12 |45 |28 |17 |37,8 |365 |11 |
|13 |28 |15 |13 |46,4 |21,5 |10 |
|14 |15 |9,2 |5,8 |38,7 |12,1 |8 |
|15 |9,2 |6,0 |3,2 |34,8 |7,6 |6 |
|16 |6,0 |3,5 |2,5 |41,7 |4,75 | |
| | | | | | |5 |
|17 |3,5 |2,9 |0,6 |17,4 |3,2 |3 |
Заключение
По намеченным схемам произвели подсчет технологических величин –
исходная и конечная толщина для каждого прохода, средняя толщина для
каждого прохода, абсолютное обжатие, угол захвата. Определили, что
технологические величины не превышают допустимых значений.
В процессе продольной прокатки из сляба сплава АМг2 размером 210 х
1200 х 2200 изготовили листы размером 2,9 х 1100х 2500.
Список литературы
1. Меерович И.М. «Прокатка плит и листов из легких сплавов.» Издательство
“Металлургия”, 1969 г.
2. Колпашников А.И. «Прокатка листов из легких сплавов. » Издательство
“Металлургия”, 1970 г.
3. Крейндин Н.Н. «Расчет обжатий при прокатке.» Металлургиздат 1963г.
4. Башлыков В.А. «Технология листовой прокатки» Куйбышев 1975 г.
5. Каргин В.Р., Макаров Е.М., Чертков Г.В. Элементы «Элементы теории и технологии прокатки листов из легких сплавов» Куйбышев 1987г.