2.3. Основи прокатного виробництва

Не менше 75% всієї сталі, що виплавляється, піддають прокатуванню. Метал, оброблений способом пластичного деформування, має кращий комплекс механічних властивостей, ніж литий.

Прокатаний метал використовують безпосередньо в конструкціях (металеві конструкції — мости, ферми, клепані і зварні деталі, станини машин, залізобетонні конструкції тощо); він же є заготівкою для виготовлення деталей у механічних цехах, для кування і штампування.

Метал при обробці тиском не змінює щільність – він нестиснений – отже, об’єм заготівки лишається незмінним*.

Існують три найрозповсюджених схеми прокатування:

• поздовжнє (а) - є процесом обробки тиском шляхом пропуску металу в зазор між валками, що обертаються назустріч один до одного;

• поперечне (б) – коли валки обертаються в один бік, а заготівка обкатується, не втягуючись у зазор між валками;

• поперечно-гвинтове (в)– валки розташовані під кутом і надають заготівці обертово-поступальний рух.

Рис.7. – Схеми прокатування

При поздовжній прокатці заготівка втягується в зазор між валками силою тертя (сила T). Одночасно на заготівку діє сила тиску (сила N).

Рис. 8. Схема поздовжнього прокатування 1 – робочі валки; 2 – заготівка; 3 – зона деформування

Співвідношення між ним і буде визначати умову захвату металу валками:

,

де: - коефіцієнт тертя; - кут захвату.

Кут захвату обумовлено діаметром валків та абсолютним обтиском:

Умова захвату вказує, що при збільшенні діаметру валків зростає максимальна товщина заготівки, яку може бути «втягнуто» у зазор валків.

При гарячій прокатці , а при холодній .

Одночасно намагаються занизити діаметр валків для зменшення зони деформування (заштриховано на схемі). Таким чином зростає тиск на метал унаслідок зменшення площі контакту.

Для характеристики деформації використовують абсолютні, відносні величини та коефіцієнти:

Абсолютні величини:

• Абсолютний обтиск ( ) різниця між початковою та кінцевою товщиною металу: ;

• Абсолютне розширення (Dв) - різниця між кінцевою та початковою шириною металу: Dв = В_i - В_о ;

• Абсолютне подовшення (Dl) - різниця між кінцевою та початковою довжиною металу: Dl = L_i - L_о.

Відносні величини деформування:

• Відносний обтиск (%): ;

• Відносне розширення (%): ;

• Відносна витяжка (%): .

Коефіцієнти деформації при прокатці:

• - коефіцієнт обтиску;

• - коефіцієнт витяжки.

2.3.1 Продукція прокатного виробництва

Форма поперечного перетину прокатаного виробу називається його профілем. Сукупність різних профілів різних розмірів, одержана прокатуванням, зветься сортаментом.

Основні групи сталевого прокату: сортовий, листовий, трубний, спеціальний.

• Профілі сортового прокату поділяються на дві групи: профілі простої геометричної форми і фасонні профілі.

• Листовий прокат має два основні види: листова сталь товста (4—60 мм) і листова сталь тонка (0,2—4,0 мм).

• Труби сталеві в основному є безшовні і зварні. Крім того, сталеві труби розрізняють за призначенням (загального призначення, котельні, паропровідні, газові, крекінгові, бурильні тощо).

• Як приклади спеціальних видів прокату можна вказати бандажі, колеса, зубчасті колеса і періодичний прокат.

Рис.3. Деякі види профілів прокату:

1— блюм; 2,3 — квадратний профіль сталь; 4 — круглий профіль; 5 — полоса; 6 — трикутний профіль; 7 — овальний профіль; 8 — напівкруглий профіль; 9 — сегментний профіль; 10 — ромбоподібний профіль; 11 — нерівнобокий кутовий профіль; 12— рівнобокий кутовий профіль; 13 — швелер; 14 — двотаврова балка; 15 — тавровий профіль; 16 — рейка; 17 — зетовий профіль.