Металлопрокат, что из себя представляет?
Горячая и холодная обработка и прокатка
Горячая и холодная работа
Различие между горячей и холодной обработкой зависит не только от температуры, но и от температуры обработки по отношению к температуре рекристаллизации материала. Когда температура обработки механической деформации стали выше температуры рекристаллизации, процесс называется горячей обработкой; в противном случае это холодная обработка.
Для процессов горячей обработки большая деформация может повторяться последовательно, так как металл остается мягким и пластичным. Твердость материала не может контролироваться после горячей прокатки, и это зависит от химического состава и скорости охлаждения после прокатки. Твердость, как правило, ниже, чем у холодной прокатки, и требуемая энергия деформации также меньше. Однако большая часть металла будет подвергаться некоторому окислению поверхности, что приведет к потере материала и плохому окончательному качеству поверхности.
Процессы холодной обработки позволяют получить желаемые качества металла, которые невозможно получить при горячей обработке, например, устранение ошибок, сопровождающих усадку. Таким образом, гораздо более компактный и с высокой точностью размеров металл может быть получен при холодной обработке. Кроме того, конечные продукты имеют более гладкую поверхность (лучшую чистоту поверхности), чем у горячей обработки, и прочность, твердость, а также предел упругости увеличиваются. Однако пластичность металла уменьшается из-за деформационного упрочнения, что делает металл более хрупким. Таким образом, металл должен время от времени нагреваться (отжигаться) во время операции прокатки, чтобы устранить нежелательные эффекты холодной обработки и повысить обрабатываемость металла.
Основные принципы прокатки
Когда кусок металла катят между двумя валками, толщина уменьшается в результате сжимающих напряжений, создаваемых валками, и его можно рассматривать как двумерную деформацию в направлениях толщины и длины, пренебрегая направлением ширины. Это связано с тем, что длина контакта между валками и заготовкой, как правило, намного меньше ширины проходящего листа, и недеформированный материал с обеих сторон зазора между валками сдерживает поперечное расширение в направлении ширины.
Металлическая деталь испытывает как вертикальные, так и горизонтальные напряжения, вызванные сжимающей нагрузкой от валков и ограничениями частей металлической детали до и после материала, соприкасающегося с валком соответственно.
Поскольку валки оказывают вертикальное напряжение на металлическую деталь, металлическая деталь оказывает такое же количество напряжения на сами валки. По существу, валки подвергаются упругой деформации из-за этого напряжения, создаваемого заготовкой. Валки в 4-х прокатном стане подвергаются четырем видам деформации: (1) прогиб опорных валков, (2) прогиб рабочих валков, (3) сплющивание рабочих валков, вызванные контактом с опорными валками и заготовкой, и (4) сплющивание опорных валков, вызванное контактом с рабочими валками
Упругое отклонение рабочих валков приводит к неравномерному распределению толщины заготовки по ширине таким образом, что толщина больше в центре ширины и меньше по краям. Чтобы решить проблему изгиба рабочих валков, можно использовать несколько методов. Меньшие рабочие валки более подвержены большему изгибу при высоких усилиях отделения валков от вертикальных напряжений, вызванных заготовкой. Таким образом, опорные ролики часто используются для противодействия этому явлению. Другим способом уменьшения или устранения прогиба упругих валков является использование материалов с высоким модулем упругости, таких как спеченный карбид, для рабочих валков. Более распространенный метод противодействия эффектам изгиба валков — использование изогнутых валков. Степень выпуклости зависит от ширины металлического куска, напряжение потока материала и снижение за проход. Однако при неправильном прогибе рабочих валков возникают определенные проблемы.
Отсутствие изгиба или недостаточный изгиб рабочих валков приводит к получению заготовки, которая имеет более толстый центр, чем кромка. Более толстый центр подразумевает, что края пластически вытянуты больше, чем центр. Это вызывает картину остаточных напряжений сжатия на краях и растяжения вдоль осевой линии заготовки. Последствиями этого неравномерного распределения напряжения внутри заготовки могут быть растрескивание по центральной линии, деформация или сморщивание кромки конечного металлического листа.
В случае, когда рабочие валки имеют чрезмерную выпуклость, края заготовки будут толще центра, а схема остаточных напряжений в точности противоположна таковой из-за недостаточного выпуклости, то есть растяжения по краям и сжатия по центральной линии. Возможные нежелательные результаты изготовления заготовки таким способом — это растрескивание кромки, расщепление или сморщивание центральной линии.
Даже при правильной выпуклости все еще существует тенденция к растрескиванию кромки, вызванная состоянием разноостного напряжения на самых кромках заготовки, и эта тенденция усиливается из-за невозможности сохранить квадратные кромки. С выпуклым краем материал в средней плоскости испытывает меньшее сжатие от рабочих валков. Следовательно, необходимо увеличить продольное направленное натяжение, чтобы сохранить то же самое удлинение средней плоскости, которое испытывает остальная часть заготовки.
Бесконечный процесс прокатки горячей полосы
При обычном производстве горячей полосы плиты толщиной около 250 мм нагревают в печи и после прохождения через черновую группу клетей имеют толщину от 30 до 60 мм, а затем дополнительно уменьшают ее до диапазона от 0,8 до 25,4 мм путем прокатки через чистовую группу клетей.
Когда головные и хвостовые концы полосы подвергаются чистовой прокатке, оба конца выходят на моталку без какого-либо натяжения между моталкой и чистовой клетью. Таким образом, оба конца металлической полосы имеют тенденцию неустойчиво проходить через роликовый стол, и эта тенденция увеличивается с уменьшением толщины. Это одна из причин того, что горячие полосы толщиной менее 0,8 мм не могут быть изготовлены обычным способом.
Размер, профиль и свойства двух концов полосы отличаются от серединных из-за стабильности в чистовой прокатке. Следовательно, концы обычно обрезаются для получения однородного продукта. Это приводит к потере текучести, которая эквивалентна количеству отрезаемого материала. Производительность также снижается, так как интервал прокатки между слябами и медленные скорости начала и окончания чистовой прокатки с целью предотвращения нестабильной прокатки прерывают процесс прокатки.
Чтобы улучшить выход и производительность, применяется метод непрерывной прокатки нескольких слябов, т.е. бесконечная прокатка. Этот процесс состоит из трех нагревательных печей, калибровочного пресса, который уменьшает ширину сляба, трех черновых клетей, моталок, соединительного устройства), 7-клетьевого фрезерного стана, ножниц с полосой и двух намоточных машин.
В процессе бесконечной прокатки должна быть непрерывная подача листов в чистовую клеть путем присоединения хвостового конца предыдущего листа к головному концу последующего листа в соединительном устройстве. Головной конец последующего металлического листа должен прибыть к соединительному устройству в подходящее время для соединения, и это может быть достигнуто с помощью катушки. Процесс соединения должен быть завершен до того, как хвостовая часть предыдущего листа будет подана в первый стенд чистовой клети. Следовательно, продолжительность соединения должна быть короче, чем продолжительность чистовой прокатки одного металлического листа, которая обычно составляет около 20 секунд.
Следующей процедурой будет охлаждение металлического листа, после чего лист должен быть разделен высокоскоростным полосовым ножом перед намоточными машинами. При разделении и намотке металлических листов важно мгновенно остановить хвостовую часть предыдущего листа и направить верхний конец последующего листа, работающего на высокой скорости, к следующему намотчику.
Преимущества бесконечной прокатки по сравнению с обычной прокаткой включают в себя улучшение однородности свойств металла, таких как размер, профиль и микроструктура по всей длине, поскольку соединенные металлические листы могут подвергаться чистовой прокатке с постоянной скоростью по всей длине без какого-либо перерыва, Таким образом, на лицо повышение производительности. Кроме того, при бесконечной прокатке может быть получена горячая полоса толщиной менее 0,8 мм.
При холодной прокатке металлическая деталь не нагревается непосредственно перед прокаткой, но температура заготовки будет повышаться из-за фрикционных эффектов прокатки. Холоднокатаные стали подвергаются упрочнению, и для получения желаемой твердости требуется отжиг. Разница между горячекатаной и холоднокатаной сталью заключается в механических и химических свойствах конечных продуктов.
Примерами горячекатаных изделий являются рельсы, конструкции, бетонные арматурные стержни, катанка, пластины, лист и полоса. Плиты, листовые и полосовые изделия используются для производства труб и арматур, строительных материалов и панелей кузова, а также штампов для бытовой и автомобильной промышленности.
Холоднокатаный металлопрокат москва состоит из проволоки, листа и полосы. Проволока часто используется в производстве холодногнутых крепежных изделий, таких как винты и болты. Холоднокатаный лист и полоса обычно используются в бытовой и автомобильной промышленности для наружных применений, таких как электродвигатели, коммерческие двери и т. д., благодаря их высококачественной обработке поверхности.