Процесс формования металлов в полуфабрикаты или готовые формы путем пропускания между валками называется прокаткой. Прокатка – наиболее распространенный способ обработки металлов давлением. Он используется для преобразования металлических слитков в простые элементы заготовки, такие как блюмы, заготовки, плиты, листы, плиты, полосы и т. д.

При прокатке металл пластически деформируют, пропуская его между валками, вращающимися в противоположных направлениях. Основная цель прокатки – уменьшить толщину металла. Обычно наблюдается незначительное увеличение ширины, так что уменьшение толщины приводит к увеличению длины.

РЕКЛАМА:

Процесс прокатки показан на рис. 2.1:

Прокатка производится как в горячем, так и в холодном виде. Осуществляется на прокатных станах. Прокатный стан представляет собой сложную машину, имеющую два или более рабочих вальца, опорные вальцы, прокатные клети, приводной двигатель, редуктор, маховик, муфту и т. д.

Ролики могут быть гладкими или желобчатыми в зависимости от формы проката. Металл постепенно меняет свою форму в течение периода, в течение которого он находится в контакте с двумя роликами.

РЕКЛАМА:

Ассортимент продукции, которую можно производить прокаткой, очень велик. Прокатка является более экономичным методом деформации, чем ковка, когда требуется металл в виде длинных отрезков одинакового поперечного сечения.

Это один из наиболее широко используемых процессов металлообработки из-за его более высокой производительности и более низкой стоимости. Обычно прокатываются сталь, медь, магний, алюминий и их сплавы.

Процесс прокатки состоит из трех этапов для получения продукта, как показано на рис. 2.2:

Рис. 2.2. Последовательность операций, связанных с изготовлением проката.

РЕКЛАМА:

(i) Первичный прокат:

Первичная прокатка используется для преобразования металлических слитков в простые элементы заготовки, такие как блюмы и слябы. Этот процесс измельчает структуру отлитого слитка, улучшает его механические свойства, устраняет скрытые внутренние дефекты.

(ii) Горячая прокатка:

РЕКЛАМА:

Блюмы и слябы, полученные в результате первичной прокатки, снова перерабатываемые в плиты, листы, прутки и фасонные изделия путем горячей прокатки.

Холодная прокатка обычно представляет собой процесс окончательной обработки, при котором изделиям, изготовленным методом горячей прокатки, придается окончательная форма. Эти процессы обеспечивают хорошее качество поверхности, более жесткие допуски на размеры и повышают механическую прочность материала.

Сталь, которую мы получаем в переплавильном цехе или на сталеплавильных заводах, в основном представлена ​​в виде слитков. Слитки имеют примерно квадратное поперечное сечение 1,5 м х 1,5 м и весят в тоннах.

РЕКЛАМА:

Эти слитки сначала нагревают примерно до 1200°C в ваннах для замачивания, а затем пропускают через вальцы для получения промежуточных форм, таких как блюмы. Блюмс прокатывают в заготовки, а заготовки – в желаемые сечения, такие как плоские, квадратные, шестиугольные, угловые, I, U и т. Д. Вышеупомянутый элемент имеет приблизительно следующие размеры.

Литые слитки — 1,5 м x 1,5 м (прямоугольное сечение)

Блумс — квадрат от 150 мм до 400 мм.

Плиты — ширина: от 500 до 1800 мм (прямоугольное поперечное сечение), толщина: от 50 до 300 мм

РЕКЛАМА:

Заготовки — от 30 мм до 150 мм кв. (Меньше, чем цветы)

Плиты — толщиной 6 мм и более, шириной 1200-1400 мм, длиной 6000 мм.

Листы — толщиной от 0,5 мм до 5,0 мм

Полоса — Ширина: 750 мм или менее. (Узкая пластина или лист).

РЕКЛАМА:

На рис. 2.3 показаны последовательные этапы обжатия заготовки (100 х 100 мм) до круглого прутка. Заготовка поворачивается на 90° после каждого прохода.

Прокатка – это процесс, заключающийся в пропускании металла через зазор между валками, вращающимися в противоположных направлениях. Этот зазор меньше толщины обрабатываемой детали. Поэтому ролики сжимают металл, одновременно смещая его вперед из-за трения на границах раздела ролик-металл.

Когда заготовка полностью проходит через зазор между валками, она считается полностью обработанной. В результате толщина работы уменьшается, а длина и ширина увеличиваются.

Однако увеличение ширины незначительно и им обычно пренебрегают. На рис. 2.4 показана простая операция прокатки листа. Уменьшение толщины называется осадкой, а увеличение длины — абсолютным удлинением. Увеличение ширины известно как абсолютный разброс.

Двумя другими терминами являются относительная осадка и коэффициент удлинения, которые можно определить следующим образом:

Приведенное выше уравнение (3) показывает, что коэффициент удлинения обратно пропорционален отношению конечной к исходной площади поперечного сечения изделия. Также уравнение (2) показывает, что коэффициент удлинения пропорционален отношению конечной к исходной длине изделия.

На рис. 2.5 показаны зона деформации, напряженное состояние, угол контакта в процессе прокатки. Металл деформируется в заштрихованной области, известной как зона деформации. Металл не подвергается никакой деформации до и после очага деформации.

Также видно, что деформируемый металл контактирует с каждым роликом по дуге АВ. Дуга-АВ называется дугой контакта. Соответствующий ему угол (α) называется углом контакта или углом прикуса.

Из геометрии чертежа и применения простой тригонометрии угол прикуса можно определить как:

Приведенное выше уравнение (4) дает взаимосвязь между геометрическими параметрами процесса прокатки, углом захвата, осадкой и радиусом роликов.

Чтобы обеспечить смещение металла за счет трения, угол контакта (α) должен быть меньше угла трения (β), где tan β = µ (коэффициент трения между поверхностью ролика и металлом).

Максимально допустимое значение угла контакта (α) зависит от других факторов, таких как:

(i) Материал роликов.

(ii) Материал прокатываемого изделия.

(iii) Температура прокатки.

ОБЪЯВЛЕНИЙ:

(iv) Скорость роликов и т. д.

В таблице указаны рекомендуемые максимальные углы захвата (α) для различных процессов прокатки:

Зона деформации, напряженное состояние и угол контакта при прокатке показаны на рис. 2.4, (простая прокатка листа). Основной системой напряжений, возникающих в очаге деформации, является трехосное сжатие. Максимальное или главное напряжение действует перпендикулярно направлению прокатки.

Деформированный металл оказывает равную и противоположную силу на каждый из валков, чтобы удовлетворить условия равновесия.

Таким образом, эта сила, перпендикулярная направлению прокатки, является важным фактором, учитываемым при проектировании валков и корпуса стана. Эта сила (F) также важна для определения потребляемой мощности в процессе прокатки.

РЕКЛАМА:

К сожалению, точное определение нагрузки прокатки и потребляемой мощности является типовой задачей и требует хорошего знания теории пластичности и исчисления.

Тем не менее, первое приближение нагрузки прокатки может быть получено с помощью следующего уравнения:

В этом уравнении (2) не учитывается трение на границе раздела ролик-рабочая часть, и, следовательно, дается заниженная оценка нагрузки при прокатке.

На основе экспериментов в модифицированном уравнении используется коэффициент умножения 1,2 для учета трения:

Кроме того, нелегко получить данные о потребляемой мощности в процессе прокатки; однако грубая оценка (с учетом низкого трения) дается следующим образом:

Существуют следующие способы уменьшения разделяющей силы (F):

(a) Меньший диаметр вала (что уменьшает площадь контакта).

(b) Меньшее трение.

(c) Более высокая температура заготовки.

(d) Сделайте «угол прикуса» небольшим (тем самым уменьшив площадь контакта).

Смазка используется в процессе прокатки для уменьшения трения между валками и прокатываемым металлом. Трение играет очень важную и полезную роль в процессе прокатки.

На самом деле, он отвечает за перемещение заготовки вперед между валками, и поэтому его не следует исключать или уменьшать ниже соответствующего уровня. Это важное соображение при выборе смазки для процесса прокатки.

При холодной прокатке стали используются жидкие смазки с низкой вязкостью, парафин подходит для цветных металлов, таких как алюминий, медь и их сплавы, чтобы избежать окрашивания в процессе последующей термообработки, а горячую прокатку часто проводят без смазки но с потоком воды для получения пара и разрушения образовавшейся накипи. Иногда в качестве смазки используют эмульсию графитовой смазки.

Ряд дефектов проката возникает в процессе прокатки. Конкретный дефект обычно возникает в конкретном процессе и не возникает в других процессах.

Ниже приведены некоторые распространенные дефекты проката:

(i) Растрескивание краев:

Растрескивание кромок обычно происходит в прокатных слитках, слябах или пластинах. Это связано либо с ограниченной пластичностью обрабатываемого металла, либо с неравномерной деформацией, особенно по краям.

(ii) Складки:

Складки – это дефект, обычно возникающий при прокатке толстолистового проката. Это происходит, если уменьшение за проход слишком мало.

(iii) Аллигаторы:

Аллигаторный дефект, обычно возникающий при прокатке слябов (особенно из алюминия и сплавов). При этом дефекте заготовка раскалывается по горизонтальной плоскости на выходе сверху и снизу. Этот дефект возникает всегда, когда отношение толщины плиты к длине контакта находится в пределах от 1,4 до 1,65. Рис. 2.15. Показывает дефект аллигаторинга.

(iv) Образование чешуи:

Когда металл подвергается горячей прокатке, его поверхность не является гладкой и на ней образуется окалина (оксид).

Metal Rolling — Fabrication Services, Inc.

Металлопрокат — это ключевой производственный процесс, на который полагаются клиенты из различных отраслей, таких как нефтегазовая, аэрокосмическая и материаловедение, из-за его универсальности. Чтобы удовлетворить потребности различных клиентов, производители металлопроката предлагают опыт работы с определенными материалами и специализированными возможностями. Fabrication Services, Inc. (FSI) — ведущий производитель промышленной стали, предоставляющий услуги проката металла для различных областей применения. Узнайте больше о преимуществах и использовании металлопроката, а также о возможностях, которые мы предлагаем собственными силами.

Что мы делаем?

В FSI мы используем процесс прокатки металла для работы с такими материалами, как сталь, нержавеющая сталь, углеродистая сталь и другие сплавы. Мы закупаем листы металла для прокатки в изготовленные на заказ корпуса сосудов высокого давления, пластины и металлические компоненты. В нашем собственном процессе гибки валков мы превращаем листовую или листовую сталь в цилиндрические изделия. Металл изменяет форму при изгибе валком, потому что на него действуют силы, изгибающие его эластичность.

Каковы преимущества и области применения металлопроката?

Существует два основных вида металлопроката: горячая прокатка и холодная прокатка. Каждый предлагает свой набор преимуществ.

При горячей прокатке применяется тепло для размягчения металла, что облегчает прокатку в различные желаемые формы. Этот метод требует меньше сил и усилий, чтобы придать металлу определенную форму. Поскольку горячая прокатка нагревает металл выше температуры его рекристаллизации, этот процесс также снижает напряжения во внутренней зернистой структуре металла.

При холодной прокатке требуется большее усилие, чтобы придать металлу требуемую форму, но это приводит к лучшему качеству поверхности, чем при горячей прокатке. Холодная прокатка металла также обычно более рентабельна, чем горячая прокатка, поскольку не требует предварительного нагрева металла.

Металлопрокат обычно производит следующие металлические изделия:

• Корпуса судов
• Корпуса танков
• Резервуары для хранения
• Корпуса печей
• Резервуары вала железнодорожного вагона

Выбор Fabrication Services Inc.