Как работает прокатный стан: принцип обработки металла давлением
Прокатный стан работает по принципу обработки металла давлением: вращающиеся валки захватывают металлическую заготовку и обжимают её, уменьшая поперечное сечение и увеличивая длину. Металл при этом течёт в направлении прокатки. За один проход через клеть площадь сечения уменьшается на 10–40%, а температура заготовки при горячем прокате составляет 900–1250 градусов Цельсия в зависимости от марки стали.
Устройство прокатной клети и линии стана
Основной рабочий элемент стана: прокатная клеть. Она состоит из двух и более валков, расположенных в станине. Дуо-клеть имеет два валка (верхний и нижний), трио-клеть: три. Четырёхвалковая (кварто) и шестивалковая клети применяются для холодной прокатки тонкого листа: опорные валки большого диаметра предотвращают прогиб рабочих валков и обеспечивают равномерную толщину по ширине полосы. Давление на металл при прокатке достигает 10–30 МН (меганьютон). Шпиндельные муфты передают крутящий момент от двигателя к валкам. Мощность главного привода на современных широкополосных станах составляет 10–50 МВт.
Горячая прокатка: нагрев и деформация
Перед подачей в стан металлические слябы или блюмы нагревают в методических печах. Нагрев равномерный, до температуры горячей деформации: для углеродистой стали это 1100–1250 градусов. Горячая прокатка снижает сопротивление деформации в 8–12 раз по сравнению с холодной, что позволяет обрабатывать крупные сечения. Непрерывный широкополосный стан горячей прокатки (ШСГП) состоит из 5–7 последовательных клетей и прокатывает полосу со скоростью 10–25 м/с. На выходе полоса толщиной 1,5–16 мм сматывается в рулон массой до 45 тонн. Крупнейшие ШСГП России эксплуатируются на Магнитогорском и Череповецком металлургических комбинатах.
Холодная прокатка и финишная обработка
После горячей прокатки поверхность металла покрыта окалиной. Её удаляют травлением в растворах соляной или серной кислоты на непрерывных травильных агрегатах. Холодная прокатка проводится без предварительного нагрева и обеспечивает точные размеры и высокое качество поверхности. За счёт наклёпа твёрдость металла возрастает, но пластичность снижается. Для восстановления пластичности и снятия остаточных напряжений прокатанную полосу отжигают в колпаковых или непрерывных печах при 650–750 градусах. Финишный этап: дрессировка: лёгкое обжатие на 0,5–3% для выравнивания поверхности и получения требуемого предела текучести.
Виды прокатной продукции
На прокатных станах выпускают листовой прокат (толстый лист толщиной 4–160 мм, тонкий лист и рулон), сортовой прокат (арматура, уголок, швеллер, двутавр, рельс), трубы и проволоку. Только металлургические предприятия России ежегодно производят более 60 миллионов тонн стального проката. Профиль готового изделия определяется формой калибров на рабочих валках: для арматуры применяют валки с поперечными выступами, для рельса используют закрытые фигурные калибры, формирующие головку, шейку и подошву за несколько проходов.
