stringtranslate.com

Прокатка (металлообработка)

Схематический вид качения
Визуализация в движении

В металлообработке прокатка — это процесс формовки металла , при котором металлическая заготовка пропускается через одну или несколько пар валков для уменьшения толщины, придания ей однородности и/или придания желаемых механических свойств. Концепция похожа на прокатку теста . Прокатка классифицируется в зависимости от температуры прокатываемого металла. Если температура металла выше температуры его рекристаллизации , то процесс называется горячей прокаткой . Если температура металла ниже температуры его рекристаллизации, то процесс называется холодной прокаткой . С точки зрения использования, горячая прокатка обрабатывает больше тоннажа, чем любой другой производственный процесс, а холодная прокатка обрабатывает больше тоннажа из всех процессов холодной обработки . [1] [2] Прокатные клети, удерживающие пары валков, сгруппированы в прокатные станы , которые могут быстро обрабатывать металл, как правило, сталь , в такие продукты, как конструкционная сталь ( двутавровые балки , уголки, швеллеры), прутки и рельсы . Большинство сталелитейных заводов имеют прокатные отделения, которые преобразуют полуфабрикаты литья в готовые изделия.

Существует много типов процессов прокатки, включая кольцевую прокатку , гибку валков , профилирование , профильную прокатку и контролируемую прокатку .

Железо и сталь

Продольно-резательный стан , 1813 г.

Самые ранние прокатные станы в грубом виде, но с теми же основными принципами, были обнаружены на Ближнем Востоке и в Южной Азии еще в 600 году до н. э. [ требуется цитата ] Изобретение прокатного стана в Европе можно приписать Леонардо да Винчи в его рисунках. [3] [ неудачная проверка ] Самые ранние прокатные станы были продольно-резательными станами , которые были введены в Англию из того, что сейчас является Бельгией, в 1590 году. Они пропускали плоские прутки между валками, чтобы сформировать пластину железа, которая затем пропускалась между рифлеными валками (продольно-резательными станами) для получения прутков железа. [4] Первые эксперименты по прокатке железа для получения белой жести состоялись около 1670 года. В 1697 году майор Джон Ханбери построил стан в Понтипуле для прокатки «понтипульских пластин» — черной жести . Позже ее начали перекатывать и покрывать лудью, чтобы получить белую жесть . Ранее производство листового железа в Европе осуществлялось в кузницах, а не на прокатных станах.

Продольно-резательный стан был приспособлен для производства обручей (для бочек) и железа с полукруглым или другим сечением с помощью средств, которые стали предметом двух патентов, полученных около 1679 года.

Некоторые из самых ранних литературных источников о прокатных станах можно проследить до шведского инженера Кристофера Полхема в его труде Patriotista Testamente 1761 года, где он упоминает прокатные станы как для листового, так и для пруткового железа. [5] Он также объясняет, как прокатные станы могут экономить время и рабочую силу, поскольку прокатный стан может производить от 10 до 20 или более прутков одновременно.

В 1759 году Томасу Блокли из Англии был выдан патент на полировку и прокатку металлов. Другой патент был выдан в 1766 году Ричарду Форду из Англии на первый тандемный стан. [6] Тандемный стан — это стан, в котором металл прокатывается в последовательных клетях; тандемный стан Форда был предназначен для горячей прокатки катанки.

Другие металлы

Прокатные станы для свинца, по-видимому, существовали к концу 17 века. Медь и латунь также прокатывались к концу 18 века.

Современный прокат

Вплоть до XVIII века прокатные станы получали энергию от водяных колес . Первое зарегистрированное использование парового двигателя, непосредственно приводящего в движение мельницу, приписывается заводу Брэдли Джона Уилкинсона , где в 1786 году двигатель Болтона и Уатта был соединен с продольно-прокатным станом. Использование паровых двигателей значительно увеличило производственные возможности мельниц, пока эта форма энергии не была вытеснена электродвигателями вскоре после 1900 года. [7]

Ролик Properzi, Национальный музей науки и технологий «Леонардо да Винчи» , Милан

Современную практику прокатки можно отнести к новаторским усилиям Генри Корта из Funtley Iron Mills, недалеко от Фархэма в Хэмпшире , Англия. В 1783 году Генри Корту был выдан патентный номер за использование им рифленых валков для прокатки железных прутков. [8] Благодаря этой новой конструкции мельницы могли производить в 15 раз больше продукции в день, чем с помощью молота. [9] Хотя Корт не был первым, кто использовал рифленые валки, он был первым, кто объединил использование многих лучших особенностей различных процессов производства железа и формовки, известных в то время. Поэтому современные авторы называют его «отцом современной прокатки».

Первый рельсопрокатный стан был основан Джоном Биркеншоу на металлургическом заводе Бедлингтона в Нортумберленде , Англия, в 1820 году, где он производил рельсы из кованого железа с рыбьим пузатом длиной от 15 до 18 футов. [9] С развитием технологий прокатных станов размер прокатных станов быстро рос вместе с размером прокатываемой продукции. Одним из примеров этого была Великая выставка в Лондоне в 1851 году, где компания Consett Iron Company представила пластину длиной 20 футов, шириной 3 1⁄2 фута и толщиной 7/16 дюйма, весом 1125 фунтов. [ 9] Дальнейшее развитие прокатного стана произошло с введением в 1853 году трехвалковых станов, используемых для прокатки тяжелых профилей.

Горячая и холодная прокатка

Цена на горячекатаную сталь

Горячая прокатка

Горячая прокатка — это процесс металлообработки , который происходит выше температуры рекристаллизации материала. После того, как зерна деформируются во время обработки, они рекристаллизуются, что сохраняет равноосную микроструктуру и предотвращает наклеп металла . Исходным материалом обычно являются крупные куски металла, такие как полуфабрикаты литья , такие как слитки , слябы , блюмы и заготовки .

Если эти изделия получены в результате непрерывной разливки , то их обычно подают непосредственно в прокатные станы при надлежащей температуре. В более мелких операциях материал изначально имеет комнатную температуру и должен быть нагрет. Это делается в газовой или масляной нагревательной яме для более крупных заготовок; для более мелких заготовок используется индукционный нагрев . По мере обработки материала необходимо контролировать температуру, чтобы убедиться, что она остается выше температуры рекристаллизации.

Нагревательные колодцы, используемые для нагрева стальных слитков перед прокаткой

Для поддержания коэффициента безопасности температура отделки определяется выше температуры рекристаллизации; обычно она на 50–100 °C (122–212 °F) выше температуры рекристаллизации. Если температура падает ниже этой температуры, материал необходимо повторно нагреть перед дополнительной горячей прокаткой. [10]

Рулон горячекатаной стали

Горячекатаные металлы обычно имеют небольшую направленность в своих механических свойствах или остаточных напряжениях , вызванных деформацией . Однако в некоторых случаях неметаллические включения будут придавать некоторую направленность, и заготовки толщиной менее 20 мм (0,79 дюйма) часто имеют некоторые направленные свойства. Неравномерное охлаждение вызовет много остаточных напряжений, которые обычно возникают в формах с неравномерным поперечным сечением, таких как двутавровые балки . Хотя готовое изделие имеет хорошее качество, поверхность покрыта прокатной окалиной , которая представляет собой оксид , образующийся при высоких температурах. Обычно ее удаляют с помощью травления или процесса гладкой чистой поверхности (SCS) , который обнажает гладкую поверхность. [11] Допуски на размеры обычно составляют от 2 до 5% от общего размера. [12]

Горячекатаная мягкая сталь, по-видимому, имеет более широкий допуск по уровню включенного углерода, чем холоднокатаная сталь, и поэтому кузнецу сложнее ее использовать.

Горячая прокатка применяется в основном для производства листового металла или изделий простого поперечного сечения, таких как рельсовые пути .

Форма прокатки конструкции

Прокатные станы часто делятся на черновые, промежуточные и чистовые прокатные клети. Во время прокатки исходная заготовка (круглая или квадратная) с диаметром кромки, как правило, в диапазоне от 100 до 140 мм непрерывно деформируется для получения определенного готового продукта с меньшим размером поперечного сечения и геометрией. Начиная с данной заготовки, можно применять различные последовательности для получения определенного конечного продукта. Однако, поскольку каждый прокатный стан является значительно дорогим (до 2 миллионов евро), типичным требованием является сокращение количества проходов прокатки. Были достигнуты различные подходы, включая эмпирические знания, использование численных моделей и методов искусственного интеллекта. Ламбиазе и др. [13] [14] подтвердили модель конечных элементов (КЭ) для прогнозирования окончательной формы прокатанного прутка в кругло-плоском проходе. Одной из основных проблем при проектировании прокатных станов является сокращение количества проходов. Возможным решением таких требований является щелевой проход , также называемый раздельным проходом , который делит входящий пруток на две или более частей, таким образом фактически увеличивая коэффициент обжатия поперечного сечения за проход, как сообщает Lambiase. [15] Другим решением для сокращения количества проходов в прокатных станах является использование автоматизированных систем для проектирования прокатных станов, как предложено Lambiase и Langella. [16] Впоследствии Lambiase дополнительно разработала автоматизированную систему на основе искусственного интеллекта и, в частности, интегрированную систему, включающую в себя механизм вывода на основе генетических алгоритмов, базу знаний на основе искусственной нейронной сети, обученную параметрической конечно-элементной моделью, а также для оптимизации и автоматического проектирования прокатных станов. [17]

Холодная прокатка

Холодная прокатка происходит при температуре металла ниже температуры рекристаллизации (обычно при комнатной температуре), что увеличивает прочность за счет деформационного упрочнения до 20%. Это также улучшает качество поверхности и обеспечивает более жесткие допуски . Обычно холоднокатаные изделия включают листы, полосы, прутки и стержни; эти изделия обычно меньше тех же изделий, которые подвергаются горячей прокатке. Из-за меньшего размера заготовок и их большей прочности по сравнению с горячекатаным прокатом используются четырехвалковые или кластерные станы. [2] Холодная прокатка не может уменьшить толщину заготовки так же сильно, как горячая прокатка за один проход.

Холоднокатаные листы и полосы бывают разных состояний: полностью твердые , полутвердые , четверть твердые и дрессированные . Прокатка полностью твердыми уменьшает толщину на 50%, в то время как другие подразумевают меньшую степень обжатия. Затем холоднокатаная сталь отжигается, чтобы вызвать пластичность холоднокатаной стали, которая просто известна как холоднокатаная и закрытая отожженная . Дрессировка, также известная как дрессировка , влечет за собой наименьшее количество обжатия: 0,5–1%. Она используется для получения гладкой поверхности, равномерной толщины и снижения явления предела текучести (путем предотвращения образования полос Людерса при последующей обработке). Она блокирует дислокации на поверхности и тем самым снижает вероятность образования полос Людерса. Чтобы избежать образования полос Людерса, необходимо создать значительную плотность незакрепленных дислокаций в ферритной матрице. Она также используется для разрушения блесток в оцинкованной стали. Дрессированный прокат обычно используется в последующих процессах холодной обработки, где требуется хорошая пластичность.

Другие формы могут быть холоднокатаными, если поперечное сечение относительно однородно, а поперечный размер относительно мал. Холоднокатаные формы требуют ряда операций формования, обычно по линиям калибровки, разбивки, черновой обработки, получерновой обработки, получистовой обработки и чистовой обработки.

Если сталь обрабатывается кузнецом, то более гладкая, однородная и с меньшим содержанием углерода, заключенного в ней, облегчает ее обработку, но за счет более высокой стоимости. [18]

Процессы

Гибка валков

Гибка валков

Вальцевание позволяет получить изделие цилиндрической формы из листового или стального металла. [19]

Профилирование

Профилирование

Профилирование, гибка в рулонах или прокатка листов — это непрерывная операция гибки, при которой длинная полоса металла (обычно рулонная сталь) пропускается через последовательные наборы валков или стендов, каждый из которых выполняет только пошаговую часть изгиба, пока не будет получен желаемый профиль поперечного сечения. Профилирование в рулонах идеально подходит для производства деталей большой длины или в больших количествах. Существует три основных процесса: 4 ролика, 3 ролика и 2 ролика, каждый из которых имеет различные преимущества в соответствии с желаемыми характеристиками выходной пластины.

Плоская прокатка

Плоская прокатка является наиболее простой формой прокатки, при которой начальный и конечный материал имеют прямоугольное поперечное сечение. Материал подается между двумя роликами , называемыми рабочими валками , которые вращаются в противоположных направлениях. Зазор между двумя роликами меньше толщины начального материала, что приводит к его деформации . Уменьшение толщины материала приводит к удлинению материала. Трение на границе раздела между материалом и валками заставляет материал проталкиваться. Величина деформации, возможная за один проход, ограничивается трением между валками; если изменение толщины слишком велико, валки просто скользят по материалу и не втягивают его. [1] Конечный продукт представляет собой либо лист, либо пластину, причем первый имеет толщину менее 6 мм (0,24 дюйма), а второй — больше; однако, тяжелые пластины, как правило, формуются с помощью пресса , что называется ковкой , а не прокаткой. [ требуется ссылка ]

Часто валки нагревают, чтобы улучшить обрабатываемость металла. Смазка часто используется, чтобы предотвратить прилипание заготовки к валкам. [ необходима цитата ] Для точной настройки процесса регулируют скорость валков и температуру валков. [20]

Для тонкого листового металла толщиной менее 200 мкм (0,0079 дюйма) [ требуется ссылка ] прокатка выполняется на кластерном стане, поскольку малая толщина требует валков малого диаметра. [10] Чтобы уменьшить потребность в небольших валках , используется пакетная прокатка , которая прокатывает несколько листов вместе для увеличения эффективной начальной толщины. Когда листы фольги проходят через валки, они обрезаются и разрезаются круглыми или похожими на бритву ножами . Обрезка относится к краям фольги, в то время как продольная резка подразумевает разрезание ее на несколько листов. [20] Алюминиевая фольга является наиболее часто производимым продуктом посредством пакетной прокатки. Это видно по двум различным отделкам поверхности: блестящая сторона находится со стороны рулона, а матовая сторона — напротив другого листа фольги. [21]

Кольцевая прокатка

Схема прокатки колец

Кольцевая прокатка — это специализированный тип горячей прокатки, который увеличивает диаметр кольца. Исходным материалом является толстостенное кольцо. Эта заготовка помещается между двумя валками, внутренним натяжным валком и ведомым валком , который прижимает кольцо снаружи. По мере прокатки толщина стенки уменьшается по мере увеличения диаметра. Валки могут быть сформированы для формирования различных форм поперечного сечения. Полученная структура зерна является окружной, что обеспечивает лучшие механические свойства. Диаметры могут достигать 8 м (26 футов), а высота поверхности — 2 м (79 дюймов). Обычные области применения включают железнодорожные шины, подшипники , шестерни , ракеты , турбины , самолеты , трубы и сосуды под давлением . [11]

Прокатка конструкционного профиля

Поперечные сечения непрерывно прокатанных профилей, показывающие изменения, вызванные каждым прокатным станом

Управляемая качка

Контролируемая прокатка — это тип термомеханической обработки , которая объединяет контролируемую деформацию и термическую обработку . Тепло, которое доводит заготовку до температуры выше температуры рекристаллизации, также используется для выполнения термической обработки, так что любая последующая термическая обработка не нужна. Типы термической обработки включают получение мелкозернистой структуры; контроль природы, размера и распределения различных продуктов превращения (таких как феррит , аустенит , перлит , бейнит и мартенсит в стали); индуцирование дисперсионного твердения ; и контроль ударной вязкости . Для достижения этого весь процесс должен тщательно контролироваться и управляться. Общие переменные в контролируемой прокатке включают состав и структуру исходного материала, уровни деформации, температуры на различных этапах и условия охлаждения. Преимущества контролируемой прокатки включают лучшие механические свойства и экономию энергии. [12]

Кузнечная прокатка

Прокатка вальцовкой — это процесс продольной прокатки для уменьшения площади поперечного сечения нагретых прутков или заготовок путем их перемещения между двумя противоположно вращающимися сегментами валков. Процесс в основном используется для обеспечения оптимизированного распределения материала для последующих процессов штамповки. Благодаря этому в процессах штамповки можно достичь лучшего использования материала, меньших усилий процесса и лучшего качества поверхности деталей. [22]

В принципе, любой кованый металл также может быть подвергнут ковке. Ковочная прокатка в основном используется для предварительной формовки длинномерных заготовок посредством целевого распределения массы для таких деталей, как коленчатые валы, шатуны, поворотные кулаки и оси транспортных средств. Самые узкие допуски на изготовление могут быть достигнуты только частично с помощью кузнечной прокатки. Это главная причина, по которой кузнечная прокатка редко используется для отделки, а в основном для предварительной формовки. [23]

Характеристики кузнечно-прессовой прокатки: [24]

Миллс

Прокатный стан , также известный как редукционный стан или стан , имеет общую конструкцию, не зависящую от конкретного типа выполняемой прокатки: [25]

Прокатные станы
Прокатный стан для холодной прокатки листового металла, как этот кусок латунного листа

Слябы являются исходным материалом для станов горячей прокатки полосы или листовых станов, а блюмы прокатываются в заготовки на сортовом стане или в крупные секции на структурном стане. Выход из полосового стана сматывается в рулоны и впоследствии используется в качестве сырья для стана холодной прокатки или используется непосредственно производителями. Заготовки для повторной прокатки впоследствии прокатываются либо на коммерческом, либо на сортовом, либо на стержневом стане. Коммерческое или сортовое производство производит различные фасонные изделия, такие как уголки, швеллеры, балки, круги (длинные или рулонные) и шестигранники.

Конфигурации

Различные конфигурации прокатки. Условные обозначения: A. 2-валковый B. 3-валковый C. 4-валковый D. 6-валковый E. 12-валковый кластер и F. 20-валковый кластер мельницы Сендзимира

Станы проектируются в различных типах конфигураций, при этом наиболее простой является двухвалковый нереверсивный , что означает, что есть два валка, которые вращаются только в одном направлении. Двухвалковый реверсивный стан имеет валки, которые могут вращаться в обоих направлениях, но недостатком является то, что валки необходимо останавливать, реверсировать, а затем возвращать к скорости прокатки между каждым проходом. Чтобы решить эту проблему, был изобретен трехвалковый стан, который использует три валка, которые вращаются в одном направлении; металл подается через два из валков, а затем возвращается через другую пару. Недостатком этой системы является то, что заготовку необходимо поднимать и опускать с помощью подъемника. Все эти станы обычно используются для первичной прокатки, а диаметр валков составляет от 60 до 140 см (от 24 до 55 дюймов). [10]

Для минимизации диаметра валков используется четырехвалковый или кластерный стан. Малый диаметр валков выгоден, поскольку меньший валок контактирует с материалом, что приводит к снижению требуемой силы и мощности. Проблема с малым валком заключается в снижении жесткости, которая преодолевается с помощью опорных валков . Эти опорные валки больше и контактируют с задней стороной меньших валков. Четырехвалковый стан имеет четыре валка, два маленьких и два больших. Кластерный стан имеет более четырех валков, обычно в три яруса. Эти типы станов обычно используются для горячей прокатки широких пластин, большинства применений холодной прокатки и для прокатки фольги. [10]

На этом эскизе показаны компоненты четырехвалковой клети.

Исторически мельницы классифицировались по производимому продукту: [26]

Тандемная мельница

Эскиз петлевой башни

Тандемный стан — это особый тип современного прокатного стана, где прокатка производится за один проход. В традиционном прокатном стане прокатка производится за несколько проходов, но в тандемном стане имеется несколько клетей (>=2 клетей), и обжатия происходят последовательно. Количество клетей варьируется от 2 до 18.

Тандемные станы могут быть как станами горячей, так и холодной прокатки.

Станы холодной прокатки можно разделить на станы непрерывного и периодического действия.

Непрерывный стан имеет петлевую башню, которая позволяет стану продолжать медленно прокатывать полосу в башне, в то время как сварочный аппарат соединяет хвост текущей катушки с головкой следующей катушки. На выходе стана обычно имеются летучие ножницы (для резки полосы на сварном шве или около него), за которыми следуют два моталки; одна выгружается, а другая наматывается на текущую катушку.

Петлевые башни также используются в других местах, например, на линиях непрерывного отжига , непрерывного электролитического лужения и непрерывного цинкования .

Дефекты

Толщина изменяется по длине

При горячей прокатке, если температура заготовки неравномерна, поток материала будет происходить больше в более теплых частях и меньше в более холодных. Если разница температур достаточно велика, могут возникнуть трещины и разрывы. [10] Более холодные секции, помимо прочего, являются результатом опор в печи повторного нагрева.

При холодной прокатке практически все колебания толщины полосы являются результатом эксцентриситета и овальности опорных валков, начиная примерно с клети 3 стана горячей прокатки и до готового продукта.

Гидравлический поршень, корректирующий овальность БУ-ролла

Эксцентриситет опорного валка может достигать величины 100 мкм на пакет. Эксцентриситет можно измерить в автономном режиме, построив график изменения силы во времени, когда мельница находится в режиме ползучести, полоса отсутствует, а клеть мельницы находится ниже поверхности.

Модифицированный анализ Фурье использовался на 5-клетьевом холоднопрокатном стане в Bluescope Steel, Порт-Кембла с 1986 года до тех пор, пока этот холоднопрокатный стан не прекратил производство в 2009 году. В каждом рулоне отклонение толщины на выходе, умноженное на 10 для каждого метра полосы, сохранялось в файле. Этот файл анализировался отдельно для каждой частоты/длины волны от 5 м до 60 м с шагом 0,1 м. Для повышения точности были приняты меры по использованию полного кратного каждой длины волны (100*). Рассчитанные амплитуды были нанесены на график относительно длины волны, так что пики можно было сравнить с ожидаемыми длинами волн, создаваемыми опорными валками каждого стенда.

Если клеть прокатного стана оснащена гидравлическими поршнями последовательно с или вместо механических винтов с электроприводом, то можно устранить влияние эксцентриситета опорного валка этой клети. Во время прокатки эксцентриситет каждого опорного валка определяется путем выборки усилия прокатки и назначения его соответствующей части положения вращения каждого опорного валка. Затем эти записи используются для управления гидравлическим поршнем с целью нейтрализации эксцентриситета.

Плоскость и форма

В плоской металлической заготовке плоскостность является описательным атрибутом, характеризующим степень геометрического отклонения от опорной плоскости. Отклонение от полной плоскостности является прямым результатом релаксации заготовки после горячей или холодной прокатки из-за внутреннего рисунка напряжений, вызванного неравномерным поперечным сжимающим действием валков и неравномерными геометрическими свойствами исходного материала. Поперечное распределение дифференциального напряжения, вызванного деформацией/удлинением, по отношению к среднему приложенному напряжению материала обычно называют формой. Из-за строгой связи между формой и плоскостностью эти термины могут использоваться взаимозаменяемо. В случае металлических полос и листов плоскостность отражает дифференциальное удлинение волокон по ширине заготовки. Это свойство должно подвергаться точному контролю на основе обратной связи, чтобы гарантировать обрабатываемость металлических листов в процессах окончательной трансформации. Некоторые технологические подробности об управлении плоскостностью с помощью обратной связи приведены в. [27]

Профиль

Профиль состоит из измерений короны и клина. Корона — это толщина в центре по сравнению со средней толщиной на краях заготовки. Клин — это мера толщины на одном краю по сравнению с другим краем. Оба могут быть выражены как абсолютные измерения или как относительные измерения. Например, у кого-то может быть 2 мила короны (центр заготовки на 2 мил толще краев), или у кого-то может быть 2% короны (центр заготовки на 2% толще краев).

Обычно желательно, чтобы заготовка имела некоторую выпуклость, так как это приведет к тому, что заготовка будет стремиться к центру фрезы, и, таким образом, будет работать с большей стабильностью.

Плоскостность

Отклонение крена

Поддержание равномерного зазора между валками затруднено, поскольку валки прогибаются под нагрузкой, необходимой для деформации заготовки. Прогиб приводит к тому, что заготовка становится тоньше по краям и толще в середине. Этого можно избежать, используя корончатый ролик (параболический венец), однако корончатый ролик будет компенсировать только один набор условий, а именно материал, температуру и величину деформации. [12]

Другие методы компенсации деформации валков включают в себя непрерывно изменяющуюся коронку (CVC), парную перекрестную прокатку и изгиб рабочих валков. CVC был разработан SMS-Siemag AG и включает в себя шлифовку полиномиальной кривой третьего порядка в рабочих валках, а затем смещение рабочих валков вбок, одинаково и противоположно друг другу. Эффект заключается в том, что между валками будет зазор, имеющий параболическую форму, и он будет меняться при боковом смещении, что позволяет динамически управлять коронкой валков. Парная перекрестная прокатка подразумевает использование валков с плоским или параболическим венцом, но смещение концов под углом таким образом, чтобы зазор между краями валков увеличивался или уменьшался, что позволяет осуществлять динамическое управление коронкой. Изгиб рабочих валков подразумевает использование гидравлических цилиндров на концах валков для противодействия прогибу валков.

Другой способ преодоления проблем с прогибом — уменьшение нагрузки на валки, что можно сделать, приложив продольную силу; по сути, это вытяжка . Другие методы уменьшения прогиба валков включают увеличение модуля упругости материала валков и добавление резервных опор к валкам. [12]

Существуют следующие классификации дефектов плоскостности:

Можно получить дефект плоскостности, даже если заготовка имеет одинаковую толщину по всей ширине. Также можно иметь довольно высокую корону или клин, но при этом производить плоский материал. Для того чтобы производить плоский материал, материал должен быть измельчен на тот же процент по всей ширине. Это важно, поскольку массовый поток материала должен быть сохранен, и чем больше материал измельчен, тем больше он удлиняется. Если материал удлиняется одинаковым образом по всей ширине, то плоскостность, поступающая в мельницу, будет сохранена на выходе из мельницы.

Черновик

Разница между толщиной исходного и прокатанного металла называется осадкой. Таким образом, если — исходная толщина, а — конечная толщина, то осадка d определяется по формуле

Максимальная тяга, которая может быть достигнута с помощью роликов радиусом R с коэффициентом трения покоя f между роликом и металлической поверхностью, определяется по формуле

Это тот случай, когда сила трения металла от входного контакта соответствует отрицательной силе от выходного контакта.

Типы поверхностных дефектов

Существует шесть типов дефектов поверхности: [28]

Колени
Этот тип дефекта возникает, когда угол или ребро загибаются и прокатываются, но не привариваются к металлу. [29] Они выглядят как швы на поверхности металла.
Фрезерно-стригальная
Эти дефекты проявляются в виде перьеобразного налета.
Свернутая шкала
Это происходит, когда прокатная окалина прокатывается в металл.
Струпья
Это длинные участки рыхлого металла, впаянные в поверхность металла.
Швы
Они представляют собой открытые, прерывистые линии, проходящие по всей длине металла и вызванные наличием окалины, а также шероховатостью прохода чернового стана.
Щепки
Выраженные поверхностные разрывы.

Устранение дефектов поверхности

Многие поверхностные дефекты можно удалить с поверхности полуфабрикатов проката перед дальнейшей прокаткой. Методы удаления заусенцев включают ручную рубку зубилами (18 и 19 века); механизированную рубку и шлифовку воздушными зубилами и шлифовальными машинами; сжигание кислородно-топливной горелкой, давление газа которой сдувает металл или шлак, расплавленный пламенем; [30] и лазерную заусенцы.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ ab Degarmo, Black & Kohser 2003, стр. 384.
  2. ^ ab Degarmo, Black & Kohser 2003, стр. 408.
  3. ^ "Museo di Leonardo da Vinci". Архивировано из оригинала 5 октября 2013 года . Получено 15 февраля 2013 года .
  4. ^ Ландес, Дэвид. С. (1969). Освобожденный Прометей: Технологические изменения и промышленное развитие в Западной Европе с 1750 года по настоящее время . Кембридж, Нью-Йорк: Издательский дом Кембриджского университета. стр. 91. ISBN 978-0-521-09418-4.
  5. ^ Суонк, Джеймс М., История производителей железа во все века , опубликовано Бертом Франклином в 1892 г., стр. 91
  6. Робертс 1978, стр. 5.
  7. ^ Робертс 1983, стр. 2 и 26
  8. ^ RA Mott (ред. P. Singer), Henry Cort: the great finer (Metals Society, Лондон, 1983), 31-36; английские патенты, №№ 1351 и 1420.
  9. ^ abc Roberts 1978, стр. 6.
  10. ^ abcde Degarmo, Black & Kohser 2003, стр. 385.
  11. ^ ab Degarmo, Black & Kohser 2003, стр. 387.
  12. ^ abcd Дегармо, Блэк и Кошер 2003, стр. 388.
  13. ^ Capece Minutolo, F.; Durante, M.; Lambiase, F.; Langella, A. (2005). «Анализ размеров при прокатке стальных стержней для различных типов канавок». Журнал «Материалы и эксплуатационные характеристики » . 14 (3): 373–377. Bibcode : 2005JMEP...14..373C. doi : 10.1361/01599490523913. S2CID  136821434.
  14. ^ Capece Minutolo, F.; Durante, M.; Lambiase, F.; Langella, A. (2006). «Анализ размеров нового типа канавки для прокатки стальной арматуры». Журнал технологий обработки материалов . 175 (1–3): 69–76. doi :10.1016/j.jmatprotec.2005.04.042.
  15. ^ Lambiase, F. (2014). «Прогнозирование геометрического профиля в щелевом прокатном проходе». Международный журнал передовых производственных технологий . 71 (5–8): 1285–1293. doi :10.1007/s00170-013-5584-7. S2CID  110784133.
  16. ^ Lambiase, F.; Langella, A. (2009). «Автоматизированная процедура проектирования прокатных валков». Журнал «Материалы и эксплуатационные характеристики » . 18 (3): 263–272. Bibcode : 2009JMEP...18..263L. doi : 10.1007/s11665-008-9289-2. S2CID  110005903.
  17. ^ Ламбиасе, Ф. (2013). «Оптимизация последовательностей прокатки формы с помощью интегрированных методов искусственного интеллекта». Международный журнал передовых производственных технологий . 68 (1–4): 443–452. doi :10.1007/s00170-013-4742-2. S2CID  111150929.
  18. ^ "Горячекатаная против холоднокатаной стали". spaco.org . Архивировано из оригинала 29 апреля 2018 г. . Получено 29 апреля 2018 г. .
  19. ^ Тодд, Роберт Х.; Аллен, Делл К.; Альтинг, Лео (1994), Справочное руководство по производственным процессам, Industrial Press Inc., стр. 300–304, ISBN 978-0-8311-3049-7.
  20. ^ ab "Aluminum Foil Questions and Answers - eNotes.com". eNotes . Архивировано из оригинала 10 августа 2011 . Получено 29 апреля 2018 .
  21. ^ Дегармо, Блэк и Кошер 2003, стр. 386
  22. ^ Беренс, Б.-А.: Итоговый отчет - DEVAPRO (Разработка переменной цепочки процесса теплой штамповки). Архивировано 7 апреля 2014 г. на Wayback Machine 2 сентября 2015 г.
  23. ^ Беренс, Б.-А.: Кузнечно-прессовое производство. В: Энциклопедия CIRP по технологии производства.
  24. ^ ASM International: Справочник ASM по металлообработке: объемная формовка. ASM International, 2005
  25. Робертс 1978, стр. 64.
  26. ^ Киндл, Ф. Х. (1913), Прокатное производство, Penton Publishing, стр. 13–19.
  27. ^ Pin, G; Francesconi, V; Cuzzola, FA; Parisini, T (2012). «Адаптивное управление плоскостностью металлической полосы в пространстве задач в клетях многовалковых станов холодной прокатки». Журнал управления процессами . 23 (2): 108–119. doi :10.1016/j.jprocont.2012.08.008.
  28. ^ Определение стандартных терминов завода, архивировано из оригинала 10 января 2010 г. , извлечено 4 марта 2010 г.
  29. ^ Поханиш, Ричард П.; Поханиш, Дик (2003), Глоссарий терминов металлообработки, Industrial Press, ISBN 9780831131289, заархивировано из оригинала 21 июля 2011 г. , извлечено 12 декабря 2010 г.
  30. ^ Робертс 1983, стр. 158–162.

Библиография

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки