СОРТАМЕНТ ПРОДУКЦИИ И ВИДЫ ЗАГОТОВОК ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Процессы ОМД принято делить на две группы. В первую группу входят прокатка, прессование и волочение, а вторую составляют ковка, объемная и листовая штамповка. Виды ОМД первой группы обычно относятся к металлургическому производству и полуфабрикаты или изделия, получаемые этими видами, отличает то, что, как правило, их длина во много раз превышает размеры поперечного сечения. Примером таких изделий являются листы, ленты, трубы, рельсы, профили с различной формой поперечного сечения, как сплошные, так и пустотелые, проволока и пр. Процессы ОМД первой группы отличаются высокой производительностью и по объему производства они значительно превышают продукцию кузнечно-штамповочного производства. Так, например, прокатному производству подвергают приблизительно 80 % всего выплавляемого металла, а сам процесс можно вести в непрерывном режиме с очень высокой скоростью. И, наконец, данные виды ОМД хорошо сочетаются со средствами автоматизации процессов производства, что также повышает их производительность.

Не смотря на сходство продукции, получаемой прокаткой, прессованием или волочением, каждый из перечисленных видов ОМД имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при разработке технологических процессов.

В развитие прокатно-прессово-волочильного производства большой вклад внесли такие российские ученые, как А. Ф. Головин, И. М. Павлов, С. И. Губкин, В. С. Смирнов, П. И. Полухин, В. П. Северденко, А. А. Королев, Б. П. Бахтинов, А. И. Целиков, В. Н. Щерба, З. Ерманок, В. Л. Колмогоров, П. С. Истомин, И. Л. Перлин, Ю. Ф. Шевакин, и многие другие. Получили признание исследования зарубежных ученых: С. Финка, К. Кодрона, В. Тафеля, Э. Зибеля, М. Стоуна и др.

Целью изучения дисциплины «Прокатно-прессово-волочильное производство» (ППВ) является знакомство с основами технологических процессов получения полуфабрикатов из черных и цветных металлов и сплавов с помощью прокатки, прессования и волочения.

Изучение дисциплины «Прокатно-прессово-волочильное производство» позволит узнать:

- понятия, термины и сущность операций ППВ;

- принципы составления технологических процессов ППВ;

- основное оборудование и инструмент, применяемый для процессов ППВ;

приобрести умения по:

- выбору и расчету необходимого оборудования;

- оценке технических решения для достижения высокого качества продукции;

- расчету основных параметров техпроцессов ППВ;

- получить навыки по:

- выбору и режиму обработки материала исходя из условий его эксплуатации и комплекса предъявляемых требований;

- пользованию нормативно-технологической документацией.

Сортамент сталепрокатного производства

Основной объем продукции прокатного производства составляют стали, при этом прокатка цветных металлов составляет не более 5 % от него, поэтому далее будет рассматриваться главным образом сталепрокатное производство применительно к черной металлургии.

Прокаткой из стали получают изделия с разнообразной формой поперечного сечения, перечень которых называется сортаментом, Все изделия, как правило, стандартизованы. Сортамент прокатных изделий можно разбить на четыре основные группы: сортовой, листовой, трубы и специальные виды проката. Наиболее разнообразной является группа сортового проката, который подразделяется на простые и фасонные профили. Прокат в виде круга, квадрата, полос (рис. 1.1) относят к простым профилям и используют для изготовления различных деталей, а также в качестве заготовок для операций резки, штамповки, ковки и пр. Эта группа наибольшая по объему производства, но самая маленькая по разнообразию форм.

а	б	в	г

Рис. 1.1. Сортамент сортового проката простой формы: а – квадрат; б – круг; в – шестигранник; г – полоса

Прокат сложного поперечного сечения называют фасонным. В зависимости от назначения, фасонные профили подразделяются на профили общего или массового потребления и профили специального назначения. Катаные профили общего назначения (рис. 1.2), к которым относят угловой профиль, швеллеры, двутавровые балки, шестигранные профили, рельсы и др. обычно являются готовой продукцией и применяются в строительстве, на железных дорогах, в шахтах, а также в качестве деталей машин.

а	б	в	г

Рис. 1.2. Сортамент фасонного проката общего назначения: а – уголок; б – рельс; в – двутавр; г – швеллер

Профили специального назначения (рис. 1.3) предназначены для изготовления деталей методами обработки резанием и максимально приближены к форме готовых изделий, таких как, направляющие станин, шлицевые валы, заготовки для лопаток турбин, профили для сельскохозяйственного машиностроения, судостроения, электропромышленности и др. Данная группа является наиболее разнообразной по форме, но такие профили обычно получают малыми партиями. Так, сортамент некоторых зарубежных фирм насчитывает более 10000 форм профилей этой группы, а в России их выпускают приблизительно 3500. Для сортовой прокатки используют калиброванные валки, о конструкции которых будет сказано ниже.

а	б	в	г	д

Рис. 1.3. Сортамент фасонного проката специального назначения: а – автообод; б – шпунт; в – шпора тракторная; г – бандаж колесный; д – колесо

Профили круглого сечения диаметром от 5 до 9 мм называют катанкой. Из катанки затем волочением получают проволоку. В связи с более высокой стоимостью продукции, получаемой волочением, стремятся при прокатке получать катанку как можно меньших диаметров. Используемые для этого современные проволочные прокатные станы способны производить катанку диаметром 5,0 – 5,5 мм со скоростью 100 м/с и более.

По размеру поперечного сечения сортовой прокат делят на крупный, средний и мелкий.

Для листовой прокатки в качестве инструмента используют валки с гладкой цилиндрической бочкой. В зависимости от способа производства и толщины, листовой прокат подразделяют на три основные группы: толстые горячекатаные листы толщиной 4 мм и более, тонкие горячекатаные листы толщиной, как правило, менее 4 мм и холоднокатаные листы обычно толщиной от 3 мм и ниже.

В соответствии с ГОСТ 19903-74 горячекатаная листовая сталь поставляется в листах и в рулонах. Диапазон размеров для ширины листов составляет 600 – 3800 мм, а для рулонной стали 500 – 2200 мм. Длина листа может изменяться в пределах 1200 – 12000 мм.

Холоднокатаные листы могут иметь ширину от 1000 до 2200 мм (в зависимости от типа стана), толщину от 0,2 мм до 8 мм. Их поставляют пакетами карточек или рулонами массой до 36 т. Следует обратить внимание на то, что толщины горячекатаных и холоднокатаных листов перекрываются. Причиной этого являются возможности разных типов прокатных станов. Наибольшим спросом у потребителя пользуется холоднокатаный тонкий лист, в котором сочетаются высокое качество поверхности и высокий уровень механических свойств.

Сортамент холоднокатаной листовой стали классифицируют по следующим признакам:

- по назначению (направлениям использования в различных областях экономики);

- по химическому составу;

- по группам качества, характеризуемым различным уровнем требований к механическим свойствам, качеству поверхности, точности размеров и формы.

Деление по классификационным признакам в значительной степени условно, т.к. химический состав и требования к качеству определяют, исходя из назначения металла и области его использования.

Холоднокатаная сталь поставляется потребителям в виде готовых листов, полос и лент в рулонах. По назначению этот прокат классифицируется по следующим основным группам: а) качественная малоуглеродистая для холодной штамповки; б) углеродистая качественная и обыкновенного качества общего назначения; в) низколегированная конструкционная; г) легированная конструкционная общего назначения; д) конструкционная легированная высококачественная специального назначения; е) коррозионностойкая и жаростойкая; ж) нелегированная электротехническая; з) кремнистая электротехническая; и) жесть; к) оцинкованная.

Холоднокатаная стальная лента в рулонах по назначению бывает а) конструкционная качественная углеродистая; б) высоколегированная коррозионностойкая и жаростойкая; в) текстурованная электротехническая для магнитопроводов; г) низкоуглеродистая для штамповки деталей в машиностроении, изготовления труб и др.; ж) упаковочная; з) инструментальная и пружинная для вычислительной техники; и) из прецизионных сплавов для упругих элементов.

При большом количестве перечисленных стандартов в целом сортамент холоднокатаной листовой стали можно разделить на следующие виды:

- автомобильный и конструкционный лист для автомобильной промышленности и любой другой отрасли машиностроения, где путем холодной штамповки, вытяжки, вырубки и других операций получают машиностроительные детали; в машиностроении используют значительную долю листа с антикоррозионным покрытием в виде цинка, цинковых сплавов, алюминия, пластмасс и т.п., отдельную группу составляет лист из легированных, в основном нержавеющих марок стали, применяемых для производства бытовых приборов и других изделий;

- жесть толщиной 0,1 – 0,5 мм для использования в пищевой и перерабатывающей промышленности, в производстве консервной тары и пр., причем большая часть жести используется с антикоррозионным покрытием оловом (белая жесть), а также пищевыми лаками, пластмассами и пр.;

- кровельный лист толщиной 0,4 – 0,8 мм для строительства;

- электротехнический лист толщиной более 0,2 мм для набора сердечников роторов и статоров электрических машин (динамная сталь), сердечников трансформаторов (трансформаторная сталь), реле и других изделий электротехнической промышленности.

По государственным стандартам трубы, изготавливаемые на прокатных станах, делятся на две группы: бесшовные и сварные (со швом). Помимо круглых труб, производят также профильные трубы и трубы с переменными размерами сечения по длине.

И, наконец, четвертую группу составляют специальные виды проката, к которым относят бандажи, колеса, шары, периодические и гнутые профили и др. Для этих видов прокатки применяются валки с соответствующими калибрами сложной формы.