Технология прокатного производства - Диомидов Б.Б., Литовченко Н.В.

Автор: Диомидов Б.Б. Литовченко Н.В.
Теги: технология обработки без снятия стружки в целом: процессы, инструмент, оборудование и приспособления металлургия обработка металлов учебное пособие
Год: 1979
Похожие
Калибровка прокатных валков
Технология металлов
Технология литейного производства
Технологий литейного производства
Текст
                    
Б. Б. ДИОМИДОВ
Н. В. ЛИТОВЧЕНКО
ТЕХНОЛОГИЯ
ПРОКАТНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
Допущено - Министерством высшего и среднего спе*
циального образования СССР в качестве учебного по-
собия для студентов вузов, обучающихся по специаль-
ности «Обработка металлов давлением».
i хо-
)XXV
|а ме-
(>рта-
про-
чает
илей
про-
гтал-
&
МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ»
1979
раву
него
:тру-
ой и
1аю-
:тив-
хо-
осу-
тяет
ьего
все-
1ГИИ
на-
1ед-
1ГО-
1ИЮ
;он-
>аз-
I
рму
(пне
ол-
ка-
ек-
о-
се-
ых
на
ых
ыо
I
УДК 621.771.2
Рецен-венты: докт. тех. наук А. П. Грудев и кафедра
обработки металлов давлением МИСиС
АННОТАЦИЯ
Учебное пособие написано в соответствии с планом, утверж-
денным МВ и ССО СССР. Изложены основные положения по тех-
нологии прокатного производства: изготовления полупродукта, сор-
товой, листовой, трубной стали, гнутых и специальных профилей.
Приведены методы калибровки профилей и теория отдельных
технологических процессов. Рассмотрены современные типовые оте-
чественные прокатные стаиы.
Учебное пособие предназначено для студентов металлургических,
политехнических и машиностроительных вузов по специальности
«Прокатка и волочение черных и цветных металлов и сплавов». Кни-
га может быть полезна инженерно-техническим работникам прокат-
ных цехов, заводских лабораторий и проектно-конструкторских ор-
ганизаций. Ил. 203. Табл. 34. Библиогр. список: 14 назв.
„31010-215 _ п
Д----/ - Г 78-79	2704030000
040(01)—79
© Издательство «Металлургия», 1979
*
ВВЕДЕНИЕ
Основными направлениями развития народного хо-
зяйства СССР на 1976—1980 гг., утвержденными XXV
съездом КПСС, предусмотрены повышение качества ме-
талла, увеличение его производства, расширение сорта-
мента, освоение новых, экономичных видов готовой про-
дукции. При этом преимущественное развитие получает
производство листового проката, фасонных профилей
высокой точности, катанки, сварных труб, а также про-
ката, труб и метизов, термически упрочненных, с метал-
лическими и неметаллическими покрытиями.
В век высокой машинной техники металлы по праву
считаются основой развития всех отраслей народного
хозяйства. Роль'стали, этого конструкционного и инстру-
ментального материала, в укреплении экономической и
оборонной мощи страны и в будущем останется решаю-
щей. В связи с этим встает задача повышения эффектив-
ности использования готового металла в народном хо-
зяйстве, а это связано с выполнением требований госу-
дарственных и отраслевых стандартов.
Народное хозяйство страны в основном потребляет
металл в виде готового проката — продукта третьего
передела отрасли. Его качество и количество прежде все-
го зависят от качества сырья и совершенства технологии
доменного и сталеплавильного процессов. В СССР в на-
стоящее время ведется огромная работа по внед-
рению в металлургию прогрессивных способов подго-
товки руды, агломерата и окатышей, использованию
большегрузных доменных печей и кислородных кон-
верторов, широкому внедрению непрерывной раз-
ливки стали.
Сложные задачи предстоит решить и отечественному
прокатному производству, перерабатывающему свыше
80% всей выплавляемой стали, для того чтобы выпол-
нить грандиозные планы по выпуску листового прока-
та, фасонных и гнутых профилей, холоднокатаной элек-
тротехнической стали, труб и других экономичных про-
филей.
Для осуществления поставленных задач прежде все-
го требуется увеличить скорости прокатки: на листовых
станах горячей прокатки они достигнут 25—30 м/с, на
станах холодной прокатки 40—50 м/с, на проволочных
станах 60 м/с и более. В соединении е непрерывностью
1*
3
процесса такие высокие скорости обеспечат высокую про-
изводительность.
Необходимо усовершенствовать процесс калибровки
валков, определяющий качество основного прокатного;
инструмента.
Одним из наиболее существенных источников эконо-
мии металла является повышение точности проката. Для
горячекатаных листов толщиной 4—10 мм поле допусков,
по ГОСТу составляет 10—25% от толщины. Современ-
ные конструкции и системы автоматического регулиро-
. вания станов дают возможность повысить точность про-
ката в два — три раза. Для того чтобы полнее исполь-
зовать возможности станов, необходимо пересмотреть
ГОСТы на допуски проката.
История развития и совершенствования прокатного
производства в нашей стране — история специализации и
разделения труда, обеспечивших высокие производи-
тельность и качество продукции. И это трудно переоце-
нить в дальнейшем.
Большую экономию металла дают дополнительное
термическое упрочнение проката, а также нанесение ан-
тикоррозионных и других покрытий. Эти операции час-
то называют четвертым переделом. Чем больше средств
вкладывается в эти мероприятия, тем выше качество
их — прочность, долговечность, стойкость. Головки же-
лезнодорожных рельсов, подвергнутые поверхностной
закалке, имеют вдвое — втрое большую стойкость против
усталостного разрушения. Однако термическая обра-
ботка проката еще применяется недостаточно. Причи-
на в том, что четвертый передел, хотя и повышает эффек-
тивность использования каждой тонны металла, но не
увеличивает выпуск металла, а поэтому ухудшает пока-
затели тех предприятий, работа которых оценивается
только в тоннах. Это, несомненно, мешает борьбе за улуч-
шение качества металлопродукции.
Многие из упомянутых во введении вопросов найдут
отражение в учебном пособии.
Советские металлурги и строители настойчиво и уве-
ренно выполняют решения XXV съезда КПСС по деся-
тому пятилетнеМу плану. Подтверждением этому служат
перевыполнение планов производства металлопродукции
на действующем оборудовании и ввод в эксплуатацию
новых высокопроизводительных современных непрерыв-
ных крупносортных станов, мелкосортных и проволоч-
4
ных станов 250, листовых станов 1700, 2000 и 3600, уни-
версального балочного стана и другого оборудования.
В развитие и совершенствование отечественного про-
катного производства большой вклад внесли В. Е. Грум-
Гржимайло, А. Ф. Головин, С. И. Губкин, И. М. Павлов,
А. И. Целиков, А. П. Чекмарев, П. Т. Емельяненко,
И. Я. Тарновский, Б. П. Бахтинов, В. С. Смирнов,
П. И. Полухин, Н. П. Громов, В. П. Северденко, А. А. Ко-
ролев, В. Н. Выдрин и другие отечественные ученые и
практики.
Следует отметить тгрбке вклад в развитие прокатно-
го производства Бориса Борисовича Диомидова — одно-
го из авторов данного учебного пособия, к глубокому со-
жалению, не дожившего до его издания.
Все замечания по книге автор примет с благодар-
ностью и просит направлять их по адресу. 119034, Моск-
ва Г-34, 2-й10быденский пер., дом 14. Издательство «Ме-
таллургия».
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ПРОИЗВОДСТВО БЛЮМОВ,
СЛЯБОВ И ЗАГОТОВОК
ГЛАВА I
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
1. Требования, предъявляемые
к прокатной продукции
Развитие всех отраслей промышленности страны и
прежде всего машиностроения и строительства опреде-
ляет требуемый сортамент прокатной продукции.
В СССР производство проката, как и других про-
мышленных изделий, увеличивается планомерно, и в
1975 г. отечественная металлургия производила свыше
5000 разновидностей и размеров проката. Причем около
половины составляют специальные фасонные профили
для машиностроения и строительства, транспорта и
других отраслей. Если же учесть, что прокат выпускает-
ся из стали многих сотен марок, становится очевидным,
какой широкий выбор предоставляют металлурги потре-
бителям. Однако бурно развивающееся народное хо-
зяйство страны непрерывно требует новых высококачест-
венных и экономичных видов проката.
В связи с быстрым ростом автотракторостроения,
сооружением газонефтепроводов, расширением произ-
водства гнутых профилей и приборов домашнего обихо-
да в настоящее время интенсивно увеличивается выпуск
листовой стали с доведением его до 60—65% по отноше-
нию ко всему объему производимого проката (сейчас
эта цифра составляет около 40%). То же направление
преимущественного развития листопрокатного произ-
водства видно и в большинстве промышленно развитых
капиталистических стран.
Весь сортамент прокатной продукции подразделяют
на следующие пять групп:
I — сортовая сталь простых геометрических форм
S
? (круглая, квадратная, шестиугольная, полосовая и дру-
гие простые профили);
II — фасонные профили (двутавровые балки, швел-
J леры, рельсы, угловая, тавровая, зетовая сталь);
III — листовая сталь всех профилеразмеров, в том
числе и со специальными покрытиями;
IV — специальные профили;
s V — трубы (стальные бесшовные гладкие, нарезные,
i сварные, профильное и с покрытием).
Под профилем понимают геометрическую форму по-
перечного сечения раската, выходящего из чистовой кле-
ти прокатного стана. В отличие от промежуточных (пе-
реходных) сечений по клетям стана готовый профиль
должец, отвечать требованиям государственных и от-
раслевых стандартов.
’	Сортовая сталь характеризуется размерами своих
элементов, массой 1 м, площадью сечения, моментами
инерции и сопротивления. Полосовая и листовая стали
характеризуются в основном толщиной и шириной. Спе-
циальные профили могут иметь ряд дополнительных ха-
' рактеристик, отражающих их специфику.
,	Рост и развитие техники требуют постоянного совер-
шенствования сортамента проката. Ежегодно наш сор-
тамент увеличивается на 20—50 новых профилей. Усо-
вершенствование применяемых профилеразмеров осу-
ществляется с целью повышения их экономической эф-
фективности без снижения эксплуатационных характе-
ристик.
При прокатке профилей должны соблюдаться опреде-
ленные допуски по размерам их элементов согласно со-
ответствующим ГОСТам.
В настоящее время в стране проводятся широкие ме-
р роприятия по сужению полей допусков на размеры про-
[ филей и прокатке профилей с минусовыми допусками,
дающими большую экономию металла.
Не менее важное значение имеет конструктивное из-
менение профиля при равенстве ряда других величин.
Так, изменяя геометрию полок фланцевых профилей,
можно повысить момент инерции сечения за счет увели-
чения расстояния от расчетной оси до центра тяжести.
I При этом масса 1 м длины профиля может оставаться
j постоянной.
| 	Например, размеры полки швеллера № 16 по ГОСТ 8240—72 сос-
j тавляют (рис. 1): высота /г=59 мм, средняя толщниа полки ?=8,4 мм,
внутренний уклон 10%, расстояние от концов полки до ее середи-
ны (до размера t) равно половине высоты h, т. е. 29,5 мм.
Размеры полки (фланца) на конце и у основания а и b опреде-
ляются из равенств:
a + b = 2i; b — a = 0,lh.
После подставки цифровых значений получим:
а =5,45 мм, 6= 11,35 мм.
Рис. 1. Изменение внутреннего уклона полки швеллера
Относительно условно принятой для расчета оси х—х расстоя-
ние до центра тяжести трапеции равно: ,
h 2а + b
С~Т а+Ь
59 2-5,45+ 11,35
3	5,45+ 11,35
= 26,05 мм.
Если же не будет внутреннего уклона полки, то расстояние Ус
составит половину высоты h, т. е. 29,5 мм.
Таким образом, не изменяя площади полки (фланца), следова-
тельно и массы профиля, можно достичь увеличения момента инер-
ции профиля на величину
29,50 — 26,05
26,05
100% = 13,2%.
В настоящее время на наших заводах фланцевые
профили все больше прокатываются с параллельными
полками, благодаря чему увеличиваются моменты инер-
ции и сопротивления сечений. Это означает, что за счет
повышения технических характеристик профиля его
можно применять в конструкциях, где ранее применял-
ся профиль большей массы. Следовательно, изменением
конфигурации профиля можно обеспечить большую
экономию металла при прочих равных условиях.
Те или иные профили могут быть получены и с по-
мощью других технологических процессов, отличных от
прокатки. Так, например, двутавровые балки больших
размеров в ряде случаев экономически выгодно полу-
8
чать способом поточной высокочастотной сварки из от-
дельных элементов, прокатанных ранее в виде полосо-
вой стали (рис. 2). Особенно это относится к сварным
трубам.
Основные требования, предъявляемые к готовым про-
филям,— их экономичность и максимальное приближе-
ние по форме и размерам к тем изделиям, для изготовле-
Z
Рис. 2. Элементы профиля двутав-
ровой балки, получаемой способом
электросварки:
/ — стенка балки; 2— полки; 3~
место сварки элементов профиля
ния которых они предназначены. При этом необходимо
учитывать тип, конструкцию и особенности прокатного
стана, целесообразность прокатки на нем того или иного
профилеразмера.
Каждый профиль и профилеразмер ' должны строго
отвечать соответствующему государственному стандар-
ту, в котором приведены все необходимые данные, отно-
сящиеся к размерам профиля и его элементов, техниче-
ские характеристики профиля, допуски на размеры, воз-
можные' отклонения формы. Таким образом, стандарты
стоят на страже качества металлопродукции. В настоя-
щее время разрабатываются и утверждаются новые про-
грессивные стандарты, предпринимается ряд крупных
мер, исключающих выпуск нестандартной продукции.
Уровень выпускаемых изделий зависит прежде всего от
того, насколько целеустремленно совершенствуются
технологические процессы, как быстро внедряются науч-
но-технические новшества. Поэтому трудно переоценить
роль стандартов во всей работе по улучшению качества
проката, как и влияние передовой технологии на совер-
шенствование самих стандартов. Все ГОСТы на метал-
лопродукцию, как и на другие изделия, утверждаются
Государственным комитетом СССР по стандартам.
При освоении новых профилей, когда соответствую-
щих ГОСТов еще нет,, в условиях производства состав-
9
ляются специальные технические условия (ТУ), под-
разделяющиеся на две группы. К первой группе относят-
ся технические условия, которые утверждаются Мини-
стерством черной металлургии СССР и являются обя-
зательными для всех предприятий и организаций черной
металлургии. Ко второй группе относятся технические
условия, утверждаемые заводом-поставщиком и заво-
дом-потребителем на опытные партии проката ограни-
ченного тоннажа и на определенный срок.
Все технические условия регистрируются в базовых
организациях, которыми являются ЦНИИЧМ и Укр-
НИИмет.
В дальнейшем, после внесения соответствующих по-
правок, технические условия представляются на утверж-
дение в качестве ГОСТов или ОСТов (отраслевых стан-
дартов) .
Проводящаяся на наших металлургических заводах
большая работа по аттестации продукции и присвоению
государственного Знака качества весьма эффективно
воздействует на повышение качества проката и калиб-
рованной стали.
2.	Специализация прокатного производства
и основные технологические операции
Высокий технический уровень прокатного производства
в СССР является следствием его специализации. Имен-
но специализация обеспечивает высокие производитель-
ность и качество продукции. Благодаря специализации в
настоящее время прокатное производство подразделяется
по видам выпускаемой продукции на следующие про-
изводства:
полупродукта (блюмов, слябов, заготовок);
рельсо-балочной продукции;
крупносортной стали;
среднесортной стали;
мелкосортной стали;
катанки;
тонколистовой стали;
тонколистовой стали горячей прокаткой;
тонколистовой стали холодной прокаткой;
труб;
специальных профилей.
J0
Соответственно подразделяются по назначению и
прокатные станы. Сост\з их оборудования многообразен;
он зависит от технологических процессов, которые осу-
ществляются на станах.
Наряду со специализацией прокатного производства
внутри страны в настоящее время проводится большая
работа по международной специализации производства
в черной металлургии внутри стран — членов СЭВ, даю-
щая значительный прирост мощностей, повышение ка-
чества проката и снижение его себестоимости.
Основными технологическими операциями при горя-
чей прокатке профилей являются следующие:
1)	подготовка исходных слитков или заготовок к
прокатке;
2)	нагрев металла перед прокаткой;
3)	собственно прокатка;
4)	охлаждение, термическая обработка и отделка
готовой продукции.
В результате проведения технологических операций
происходит изменение свойств металла, геометрической
формы и размеров.
Однако не всегда осуществляются все перечисленные
технологические операции. Их перечень зависит от вида
производства.
Совместное рассмотрение технологических операций
и оборудования, на котором или при помощи которого
эти операции осуществляются, и составляет предмет
курса технологии прокатки.
3.	Классификация прокатных станов
и общие схемы производства
Прокатные станы классифицируют по назначению и рас-
положению рабочих клетей
По назначению прокатные станы делятся на:
блюминги и слябинги — обжимные станы с диамет-
ром валков 800—1500 мм, которые служат для прокат-
ки из слитков большой массы и сечения полупродукта —
блюмов и слябов;
заготовочные — станы с диаметром валков 500—
900 мм, предназначенные для прокатки заготовок для
сортовых, проволочных и трубных станов;
1 Необходимо заметить, что деление станов и прокатываемого
продукта в ряде случаев имеет условный характер.
11
рельсо-балочные — станы с диаметром валков 750—
950 мм, предназначенные для прокатки железнодорож-
ных рельсов нормальной колеи, балок и швеллеров № 18—
20 и больше и других профилей больших размеров;
сортовые — крупносортные станы с диаметром вал-
ков 500—750 мм, служащие для прокатки продукции
диаметром 80—150 мм (по круглой стали); среднесорт-
ные с диаметром валков 300—500 мм, на которых прока-
тывают продукцию диаметром 20—80 мм; мелкосортные,
с диаметром валков 250—290 мм для прокатки продук-
ции диаметром 8—20 мм;
проволочные — станы с диаметром валков обычно
250 мм, предназначенные для прокатки катанки (заго-
товки для проволоки) диаметром 5—9 мм;
листопрокатные — горячей прокатки, прокатывающие
листы толщиной 1,2—160 мм, шириной до 3200 мм; хо-
лодной прокатки, прокатывающие листы толщиной 0,2—
4,0 мм, шириной до 1850 мм;
трубные — станы, предназначенные для производства
бесшовных и сварных труб разного диаметра и с раз-
личной толщиной стенки;
станы специальной конструкции — колесопрокатные,
бандажепрокатные, кольцепрокатные, шаропрокатные,
станы для прокатки профилей переменного сечения.
За основной размер, характеризующий сортовые
станы, обычно принимают номинальный диаметр (рас-
стояние между осями непереточенных валков с учетом
нормального зазора) рабочих валков чистовой клети или
диаметр начальной окружности шестеренных валков. На-
пример, стан 500 означает, что номинальный диаметр ра-
бочих или расстояние между осями по диаметру шесте-
ренных валков чистовой клети равен 500 мм.
Основным размером, характеризующим листовые
станы, является длина бочки рабочих валков, по кото-
рой определяется максимальная ширина прокатываемых
на стане листов. Например, стан 2000 означает, что дли-
на бочки рабочих валков равна 2000 мм и на них можно
прокатывать листы шириной около 1700—1750 мм.
Трубные станы характеризуются размерами диамет-
ров выпускаемых труб. Однако они также характери-
зуются составом основного оборудования и способом
производства труб.
В зависимости от расположения рабочих клетей
прокатные станы разделяются на следующие группы:
12
ОдНоКлётевыед линейные многоклетевые, последователь-
ные, полунепрерывные, непрерывные.
Наиболее простыми являются одноклетевые станы.
К этой группе относятся блюминги, слябинги, толстоли-
стовые двухвалковые, трехвалковые и четырехвалковые
станы, универсальные станы.
Многие профилеразмеры по ряду причин невозможно
получить в валках одной клети. Поэтому гораздо чаще
применяются многоклетевые станы, которые строят
главным образом с последовательным, а иногда и с ли-
нейным расположением клетей.
Рабочие клети линейных станов располагают в одну,
две, три и более линий, каждая из которых обычно при-
водится от отдельного электродвигателя. Линейные ста-
ны нереверсивные, их применяют как заготовочные,
рельсо-балочные, сортовые и проволочные. Существен-
ным недостатком этих станов является одинаковая час-
тота вращения валков во всех клетях отдельной линии,
что препятствует увеличению скорости прокатки по ме-
ре роста длины раскатов. Это приводит к потере темпе-
ратуры металла, ограничивает массу заготовки и произ-
водительность станов.
Значительного увеличения производительности про-
катных станов можно достичь при последовательном
расположении клетей, число которых равно числу про-
ходов при обжатии заготовки с доведением ее до гото-
вого профиля. С целью сокращения длины цеха и луч-
шего использования его площади клети располагают в
несколько параллельных линий. На станах с последова-
тельным расположением клетей раскат одновременно
находится только в одной клети. В связи с этим рассто-
яние между клетями увеличивается от первой к послед-
ней, так как длина раската увеличивается. Соответствен-
но увеличивается и частота вращения валков. Станы
данной группы широко применяют для прокатки сорто-
вых профилей.
Полунепрерывные станы состоят из двух групп кле-
тей: непрерывной и линейной. Полунепрерывные станы
применяют для: прокатки мелкосортной стали и катанки
(черновая группа клетей — непрерывная, чистовая — ли-
нейного типа и прокатка в ней может осуществляться
только при наличии петли между клетями); прокатки
широких полос (черновая клеть — реверсивная, чисто-
вая группа клетей —непрерывная).
13
Непрерывные стайы являются дальнейшим развити-
ем полунепрерывных станов и отличаются высокими
технико-экономическими показателями. На этих станах
клети расположены последовательно, в каждой клети
осуществляется один проход и раскат одновременно на-
ходится в нескольких клетях. Непрерывные станы при-
меняют как заготовочные, листовые (горячей и холод-
ной прокатки), сортовые и проволочные. Привод валков
непрерывных станов может быть групповым или инди-
видуальным, что значительно лучше.
Общие схемы производства в современных прокатных
цехах предусматривают прокатку слитков в полупродукт,
а затем полупродукта в готовые профили. Там, где нет
разливки слитков по изложницам, полупродукт получа-
ют на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Соответственно последовательность обработки и со-
став оборудования прокатных цехов по заводам могут
быть следующими:
а)	блюминг — рельсо-балочный стан, крупносортный
стан, толстолистовой стан;
б)	блюминг — непрерывный заготовочный стан —
сортопрокатные станы;
в)	слябинг — листопрокатные станы;
г)	МНЛЗ — станы окончательной прокатки.
ГЛАВА II.
ПРОИЗВОДСТВО БЛЮМОВ И СЛЯБОВ
1.	Сортамент
Блюмы представляют собой раскаты квадратного сече-
ния с закругленными углами и слегка вогнутыми сторо-
нами размером 140—450 мм включительно. Всего про-
катываются блюмы 18 размеров. Радиус закругления
углов составляет 20—60 мм, допускаемые отклонения по
стороне квадрата ±5—10 мм. По длине блюмы постав-
ляются от 1 до 6 м.
Слябы имеют прямоугольное сечение, прокатываются
толщиной 100—250 мм. Радиус закругления углов до-
пускается до 30 мм. Всего по толщине прокатывается
21 профиль (с градацией 5 мм при толщине 100—145 мм
и 10 мм при толщине 150—250 мм). По ширине слябы
14
поставляются размером 300—2000 мм (с градацией
20 мм при ширине до 700 мм и с градацией 50 мм при
ширине до 700 мм). Допускаемые отклонения по толщи-
не слябов составляют ±(44-5) мм, по ширине ±10 мм.
По длине слябы поставляются в пределах от 1300 до
5000 мм*. В дальнейшем слябы- перекатываются на лис-
ты и полосы.
Исходным материалом для прокатки блюмов и сля-
бов являются слитки.
2,	Характеристика слитков
Общесоюзного ГОСТа на слитки нет, однако для каждо-
го типа слитков имеются технические условия. Согласно
ТУ, размеры слитков определяются заводом-потребите-
лем в соответствии с технологией прокатки, принятой на
блюминге или слябинге. В ТУ на слитки отмечается, что
объемы и утепление прибыльной части слитков спокой-
ной стали должны гарантировать отсутствие в полупро-
дукте дефектов усадочного происхождения после обре-
зи головной части раскатов на 14—16%; форма донной
части слитков должна гарантировать удаление усадочных
дефектов при обрези не более 2%. Таким образом, сум-
ма обрези не должна превышать 18%.
Для полуспокойной и кипящей стали обрезь голов-
ной части раскатов оставляет 3—6%, донной части —
не превышает 3%. Суммарная величина обрези обычно
составляет до 9%.
При необходимости и по договоренности завода-по-
ставщика и завода-потребителя величина обрези может
быть несколько изменена. Технические условия преду-
сматривают поставку и приемку слитков по химическому
составу, размерам и качеству поверхности. Ответствен-
ность за внутренние дефекты в раскатах, связанные с
технологией выплавки и разливки стали (усадочная
рыхлость, неметаллические включения и т. д.), несет
завод-поставщик.
Размеры и масса слитков могут быть самыми различ-
ными. На отечественных заводах слитки для прокатки
блюмов имеют массу в среднем 7—10 т, для прокатки
слябов 10—25 т, а для прокатки толстых листов на ста-
* В условиях производства отдельных заводов размеры блюмов
и слябов могут отличаться от соответствующих ГОСТов.
15
нах с четырехвалковыми клетями масса слитков дости-
гает 60 т и более. Как правило, слитки, предназначенные
для прокатки блюмов, имеют прямоугольное поперечное
сечение с соотношением сторон по средним размерам
1,10—1,15. Такое соотношение сторон объясняется тем,
что в клети блюминга осуществляется нечетное число
проходов и, следовательно, по одной из сторон число
обжатий на одно больше, чем по другой. Поэтому раз-
ность сторон среднего сечения слитка и составляет 70—
100 мм — величину обжатия за один проход.
При определении размеров сторон среднего попереч-
ного сечения необходимо учитывать значение диаметра
валков блюминга, так как от него зависит величина об-
жатия за один проход.
Слитки для прокатки на слябингах имеют другое со-
отношение сторон среднего поперечного сечения, состав-
ляющее 2,5—3,0.
Максимальное значение толщины слитка, предназна-
ченного для прокатки сляба, исходя из условий кристал-
лизации и начала прокатки на слябинге, составляет
700 мм, максимальная ширина слитка 2100 мм. Приве-
денные максимальные размеры сторон среднего сечения
слитка приняты не только на отечественных заводах, но
и на зарубежных.
Высота слитков (длина их при прокатке) без верхней
прибыльной части, исходя из условий качества литой
структуры, составляет примерно 1750—2100 мм. Разме-
ры слитка по заданной массе определяют по формуле
G = pV,	(1)
где G— масса слитка, кг;
V—объем слитка, дм3;
р— плотность стали, кг/дм3.
По этой формуле определяют сначала объем, а за-
тем, исходя из него, линейные размеры слитка.
Вычисленный объем, однако, не будет соответство-
вать действительному, так как плотность массы слитка
не будет постоянной вследствие пустот и пузырей, име-
ющихся в нем. Кроме того, надо иметь в виду, что углы
слитков закруглены, а поверхность слитков иногда де-
лается гофрированной. На практике же удобнее прово-
дить вычисления без учета этих закруглений, т. е. рас-
сматривать сечение как квадрат, прямоугольник или
круг.
16
Плотность деформированной стали 7,85 кг/дм3. Учи-
тывая неоднородность структуры слитка и закругление
его углов, следует ввести поправочные коэффициенты
для вычисляемого по формуле (1) объема: для кипящей
стали 1,2; для спокойной стали 1,1. Для вычислений эти
коэффициенты удобнее относить к цифрам плотности,
т. е. принимать условные значения ее: для кипящей ста-
ли 6,4—6,5, для спокойной стали 7,0.
Следовательно, окончательно имеем:
V = G/(6,5h-7,0).	(2)
Слиток в большинстве случаев представляет собой
усеченную пирамиду или усеченный конус, поэтому при-
ближенно можно записать:
V = FL,
где F— площадь среднего сечения, дм2;
L — высота, дм.
. Если обозначить сторону среднего сечения квадрат-
ного слитка через а, то
V = a*L.
Для прямоугольного слитка а равно стороне эквива-
лентного квадрата.
В большинстве случаев отношение между стороной
среднего сечения слитка и его высотой (длиной) равно 3.
Тогда 7 = За3; а = у773.
При круглом сечении слитка
F = nd2/4 = 0,785d2.
Принимая отношение L/d=3, имеем:
V^2,3d3‘, d = yV/2^.
Размеры сечений слитков в головной и донной частях
разные из-за уклона боковых граней слитков. Есть слит-
ки, уширенные кверху, и слитки, уширенные книзу. Ук-
лон граней слитков для прокатки нежелателен, ибо это
вызывает дополнительные обжатия. Однако без уклона
боковых граней было бы невозможно вынимать слитки
из изложниц. Величина уклона боковых граней слитков
в среднем составляет 2—4%,
2—999
3.	Нагрев слитков
В сталеплавильных цехах сталь разливают в чугунные
изложницы, устанавливаемые на специальные платфор-
мы. После определенного времени выдержки для кри-
сталлизации составы со слитками подают в стрипперное
отделение. Там специальными кранами слитки, уширен-
ные книзу, освобождают от изложниц. Слитки, уширен-
ные кверху, освобождают от прибыльных надставок и
опробуют на отрыв от изложниц. Затем слитки в горя-
чем состоянии по железнодоржным путям поступают в
пролет нагревательных колодцев блюмингов и слябин-
гов.
При посадке в колодцы контролируют качество внеш-
ней поверхности слитков и их температуру. Нагрев слит-
ков перед прокаткой должен обеспечить наименьшее
сопротивление деформации и высокую пластичность
стали. Чем выше температура нагрева металла, тем
меньше расход энергии при прокатке, больше обжатия
по проходам, выше производительность станов. При
этом резко снижается число случаев поломки прокатных
валков и других деталей станов. Особенно важно обес-
печить равномерный нагрев металла с тем, чтобы его
температура по сечениям была по возможности одина-
ковой.
Однако высокая температура и неправильный режим
нагрева могут вызвать большое окалинообразование,
обезуглероживание, перегрев и пережог, ухудшающие
качество металла или приводящего его к браку.
На образование окалины влияют температура, про-
должительность пребывания металла при высоких тем-
пературах, скорость нагрева и атмосфера в печи. Осо-
бенно большое окалинообразование (окисление метал-
ла) происходит при температурах выше 900—1000° С.
Продолжительность нагрева слитков определяется их
химическим составом, температурой посада металла в
нагревательные устройства и отношением поверхности
слитков к их массе.
При нагреве в металле возникают напряжения ц<
(кгс/мм2), которые можно определить по формуле
—<ц)
’ (3)
где а — коэффициент линейного расширения;
18
Ё — модуль упругости Юнга дЛя металла в холод-
ном состоянии, кгс/мм2;
/п, — соответственно температура поверхности и цен-
тра слитка, °C.
Возникающие при нагреве металла напряжения за-
висят от теплопроводности металла, которая в свою оче-
редь определяется его хи-
мическим составом. Боль-
шое влияние на теплопро-
водность стали оказывает
содержание углерода — чем
выше содержание углерода
и других элементов, тем ни-
же теплопроводность стали.
График нагрева слитков
квадратного сечения (со сто-
роной 600—650 мм) массой
6—7 т приведен на рис. 3.
Рассмотрим кратко осо-
бенности нагрева слитков из
различных сталей.
Слитки из низкоуглеро-
дистой стали (<0,3% С)
нагревают до температуры
1200—1250° С, скорость на-
грева по толщине 100—
130 мм/ч при холодном 1 пос?
Продолжительность ногреда, у
Рис. 3. График нагрева слитков в
колодцах:
1—3 — иизкоуглеродистой, средне*
углеродистой и высокоуглероди-
стой сталей
причем температуру ка-
меры можно предварительно не снижать.
Слитки из среднеуглеродистой стали (0,3—0,6% С)
нагревают до температуры 1150—1200° С в зависимости
от содержания углерода. Продолжительность нагрева
слитков при холодном посаде будет больше, чем для
слитков малоуглеродистой стали. Температуру стен ка-
меры при посаде холодных слитков снижают до 700—
800° С.
Слитки из стали, содержащей больше 0,6% С, нагре-
вают еще медленнее, чем слитки из среднеуглеродистой
стали. Температуру стен камеры при холодном посаде
снижают до 600—700° С, после чего медленно поднима-
ют ее, пока температура наружной поверхности слитков
не достигнет 800° С. После этого температуру камеры
1 При холодном посаде температура наружной поверхности слит-
ков условно принята ниже 400° С, при горячем от 400 до 1000° С.
2*	'19
повышают быстро. Температура Нагрева стали составля-
ет 1100—1150° С.
Слитки из легированной и специальной сталей на-
гревают по особым режимам в зависимости от содержа-
ния легирующих элементов, однако слитки из многих ле-
гированных сталей по своим физическим свойствам мо-
гут нагреваться по режимам нагрева для углеродистых
сталей.
Процесс нагрева слитков зависит от температуры их
посада в нагревательные колодцы. Этот вопрос имеет
весьма существенное значение. Если посад слитков в
нагревательные колодцы происходит при более высокой
температуре, сокращается продолжительность их нагре-
ва до температуры прокатки, снижается расход топлива,
улучшаются показатели работы нагревательных ус-
тройств.
Требуемой температурой поверхности слитков при их
посаде в нагревательные колодцы можно считать 920—
970° С, но при условии, что жидкой фазы в центре слит-
ков нет. Анализ заводских данных свидетельствует о
том, что практически температура посада слитков в на-
гревательные колодцы на наших заводах составляет
800—850° С. Отметим, что число слитков горячего поса-
да (400—1000°С) достигает в настоящее время 95%.
Ниже указанной температура посада нежелательна, так
как при этом сильно ухудшаются технико-экономические
показатели.
Условия нагрева слитков становятся более благопри-
ятными, если у них большое отношение поверхности к
массе (большая поверхность, воспринимающая тепло).
С этой точки зрения скорость нагрева слитков с прямо-
угольным сечением больше, чем квадратных. При рас-
чете времени нагрева слитков необходимо учитывать
величину меньшей стороны сечения, прогрев металла по
которой будет быстрее.
Продолжительность нагрева слитков зависит также
и от числа слитков в ячейке — чем их больше, тем боль-
ше и продолжительность нагрева.
При нагреве металла удобно пользоваться соответст-
вующими графиками. Более полными и нужными для
производства являются графики, на которых приводятся
все основные показатели процесса нагрева: температура
внутренних стенок ячейки tc, температура центра и
поверхности ta слитка, расход газа Г и воздуха В. Один
20
из таких графиков приведен на рис. 4. На графике дан
режим нагрева слитков со средним сечением 760Х
680 мм в восьмиместной ячейке.
Нагрев необходимо вести так, чтобы разность темпе-
ратур между поверхностью и центром слитков (ta—/ц)
не превосходила допустимой. Для низко- и среднеугле-
Рис. 4. График нагрева слитков из низкоуглеродистой стали (масса слитков
~7 т, садка 50—60 т):
а — холодный посад; б — горячий посад
родистой стали эта разность для 6—7-т слитков при вы-
даче из колодцев должна составлять /п—^ц^70—75° С,
для остальных сталей ta—/ц^50°С.
Типы нагревательных колодцев
В настоящее время на металлургических предприятиях
используются нагревательные колодцы различных типов.
Их можно различать по ряду технологических и конст-
руктивных признаков: по числу одновременно нагревае-
мых слитков, по способу подвода топлива и воздуха в
ячейку, способу отвода продуктов сгорания, по источни-
кам теплоизлучения, по конструкции и особенностям ра-
боты подины, способу подогрева топлива и воздуха или
одного из них, по тепловому потоку внутри ячейки, ме-
ханизации и автоматизации.
Нагревательные колодцы всех типов, за редким ис-
ключением сейчас являются многоместными: в работаю-
щих на газовом топливе ячейках одновременно нагрева-
ются от четырех до двенадцати слитков. По одному в
ячейках нагреваются слитки только из стали особых ма-
рок.
21
Подвод топлива и воздуха в ячейку может быть из
центра подины, через стенку внизу ячейки, через стенку
в верхней части ячейки. Отвод продуктов сгорания обыч-
но осуществляется через отверстия, расположенные в
нижней части стенок.
Источниками теплоизлучения являются продукты
сгорания топлива, а при электронагреве теплоизлучение
происходит от электронагревателей. Тепловой поток
внутри ячеек в значительной степени определяет условия
нагрева слитков.
Вопрос механизации и автоматизации колодцев в
настоящее время заслуживает главного внимания. Лю-
бую конструкцию колодцев и технологию нагрева ме-
талла следует рассматривать прежде всего с точки зре-
ния возможности комплексной автоматизации всего
процесса нагрева.
Кратко рассмотрим условия работы основных типов
нагревательных колодцев, установленных на металлур-
гических предприятиях страны.
1.	Регенеративные реверсивные колодцы. Каждая
группа регенеративных реверсивных колодцев состоит из
четырех камер (ячеек) вместимостью по 6—10 слитков.
Ячейка представляет собой самостоятельную нагрева-
тельную печь, имеющую с обеих сторон по два регене-
ратора для подогрева газа и воздуха. Нагревательные
колодцы обычно отапливаются смесью коксового и до-
менного газов.	" '
При коэффициенте расхода воздуха 1,10—1,15 окис-
ление металла в колодцах этого типа составляет пример-
но 2—2,5% массы нагреваемых слитков.
Подина всех четырех ячеек группы является общей и
наклонной от средней стенки к краям на каждые две
ячейки (рис. 5). Подина выложена из магнезитового
кирпича и поверхность ее засыпана слоем магнезитового
порошка толщиной 60—70 мм, подсыпка порошка осу-
ществляется во время выдачи нагретых слитков.
Эти колодцы работают безостановочно и в автомати-
ческом режиме, что создает благоприятные условия
службы кладки внутренних стенок, стойкость ее высокая,
ремонт стенок производится через 2,5—3 года.
Отделяющаяся от поверхности слитков окалина, взаи-
модействуя с магнезитовым порошком, образует соеди-
нение, которое при добавках ферросилиция делается лег-
коплавким и стекает по наклонному поду через окна в
22
мульды. Этот шлак, содержащий большое количество
железа, эффективно используется в сталеплавильном
производстве.
Регенеративные нагревательные колодцы в последние-
годы заметно усовершенствованы и характеризуются
высокими технико-экономическими показателями. Напря-
Рис. 5. Регенеративные реверсивные колодцы:
1 — ячейка с двумя рядами слитков; 2 — слиток; 3— наклонная подина из
магнезитового кирпича; 4 — отверстие в разделительной стенке для стекания
жидкого шлака; 5 —слой магнезитового порошка; 6 — мульда для жидкого
шлака
женность их пода около 1,0 т/(м2>ч), средняя произво-
дительность одной группы примерно 350 тыс. т в год.
Недостатком колодцев является неодинаковое рас-
положение слитков относительно теплового потока и,
следовательно, неравномерный нагрев их. При этом воз-
можны оплавление и пережог крайних слитков. На
новых блюмингах и слябингах регенеративные колодцы,
как правило, не устанавливаются.
2.	Рекуперативные колодцы. За последние двадцать
лет как у нас, так и за границей наибольшее распрост-
ранение получили рекуперативные колодцы. Воздух и
газ в них подогреваются в рекуператорах. Воздух нагре-
вается примерно до 800° С в керамических рекуперато-
рах, а газ — до 300—350° С в металлическом трубчатом
рекуператоре. Рекуперативные колодцы более просты по
устройству, чем регенеративные, в них достигается боль-
шая равномерность нагрева слитков по высоте и сече-
нию. Нагрев в колодцах автоматизирован. Рекуператив-
ные колодцы бывают с подводом топлива и воздуха из
центра подинц ц с подковообразным цламенем.
33
В рекуперативных колодцах с подводом топлива и
воздуха из центра подины горелка установлена в центре
подины (рис. 6). Слитки в них размещаются вокруг го-
релки на определенном расстоянии от стенки и горелки
с тем, чтобы не оплавлялись их грани, обращенные к
горелке. Поток горячего газа омывает слитки по всей
Рис. 6. Рекуперативный коло-
дец с подводом топлива и воз-
духа нз центра поднны:
1 — горелка; 2 — рекуператор
для подогрева воздуха
высоте, продукты сгорания от-
водятся в рекуператоры. Поди-
на в этих колодцах обычно ра-
ботает при жидком шлакоуда-
лении.
Из недостатков рассматри-
ваемых колодцев отметим сле-
дующие. Основной тепловой
удар первоначально восприни-
мается крышками ячеек и это
требует изготовления их из до-
рогостоящих огнеупоров. Об-
разующиеся в углах ячеек мер-
твые зоны, где плохо нагрева-
ется металл, вынуждают уста-
навливать дополнительные го-
релки небольших размеров,
которые обеспечивают турбу-
лентность газов и, следова-
тельно, качественный нагрев
слитков. Колодцы требуют особой осторожности при по-
саде слитков (горелка находится в центре подины),
а это требует постоянного внимания к исправности кра-
новых захватов.
Однако следует отметить, что по многим показателям
работы рекуперативные колодцы с подводом топлива из
центра подины являются одними из лучших. Напряжен-
ность их пода около 0,8 т/(м2-ч), средняя производи-
тельность одной группы до 300 тыс. т металла в
год.
На новых блюмингах 1300 установлены рекуператив-
ные колодцы с подковообразным пламенем — с одной
верхней горелкой (рис. 7),. каждая из групп которых
имеет две или четыре многоместных ячейки. Газ и воз-
дух подаются через трубу, расположенную в верхней
части стенки, продукты сгорания нагревают кладку ре-
куператоров и уходят через окно, расположенное в ниж-
ней части той же стенки. Работа горелки основана на
34
пульсировании подаваемого газа и воздуха внутрь
ячейки.
К сожалению, теплотехническая особенность работы
этих колодцев не обеспечивает равномерного нагрева
слитков по высоте, сечению и каждого в отдельности, на-
ходящихся на разном удалении от горелки. Верхние и
7 —крышка; 2— горелка; 3 — инжектор; 4—керамический рекуператор; 5 —
слой кокснка; 6 —летка для удаления шлака в сухом виде
нижние части слитков нагреваются до более высокой
температуры (вплоть до оплавления), чем середина. Ко-
лодцы сложны в обслуживании: при значительной глу-
бине ячеек (до 4,5 м) работа их при сухом шлакоудале-
нии, когда требуется часто удалять шлак (смесь кокси-
ка и окалины), создает большие трудности и неудобства.
Колодцы с одной верхней горелкой в последнее вре-
мя конструктивно усовершенствованы. Для создания бо-
лее целесообразного потока газов, устранения мертвых
зон устанавливают горелки на противоположных сторо-
нах ячеек. Расположение горелок может быть со смеще-
нием осей. Все это обеспечивает лучший нагрев метал-
ла. На многих отечественных блюмингах реконструиро-
вана подина колодцев — осуществлен переход на жидкое
шлакоудаление, прй этом коренным образом улучшают-
ся условия работы и обслуживания колбдцев.
25
Напряженность пода колодцев с одной верхней го-
релкой и средняя производительность одной группы
примерно такие же, как и у других рекуперативных ко-
лодцев.
3.	Колодцы с электронагревом слитков. За последние
годы как у нас, так и за рубежом получают распростра-
нение колодцы с электронагревом слитков (рис. 8). Эти
Рис. 8. Колодцы с электронагревом:
а — одностороннее расположение электросопротивления, ячейки сообщаются
между собой; б — то же, ячейки разделены между собой; в — двустороннее
расположение электросопротивления, ячейки соединяются между собой; г —
то же, в одной ячейке
колодцы являются лучшими. Ячейки их герметичны.
Нагрев металла происходит от электронагревателей,
расположенных внутри ячеек. Электронагреватели пред-
ставляют собой керамические желобы, заполненные кок-
сом. Количество образующейся окалины при этом со-
ставляет всего 0,1—0,3%. Нагрев слитков происходит
равномерно по высоте и сечению, режим нагрева точно
регулируется в соответствии с маркой стали. Работа ко-
лодцев полностью автоматизирована. Размеры колодцев
с электронагревом незначительны. Ремонты их весьма
редки. Применение этих колодцев на заводах качествен-
ной стали при условии достаточного количества элект-
роэнергии следует считать весьма целесообразным.
Удельный расход электроэнергии при холодном по-
саде слитков в колодцах с электронагревом составляет
примерно 350 кВт-ч/т.
Практика показывает, что наиболее высокие техни-
ко-экономические показатели работы колодцев достига-
ются при одновременном нагреве 8—10 слитков, что и
учитывается при проектировании новых и реконструкции
действующих колодцев.
4.	Станы для прокатки блюмов и слябов
Нагретые слитки подаются для прокатки на блюминги
и слябинги.
Блюминги. Современные блюминги можно классифи-
цировать по следующим признакам: по- диаметру рабо-
чих валков и их приводу, числу клетей, расположению
нагревательных колодцев относительно станового про-
лета, характеру движения слитковозов при подаче на-
гретых слитков к клети блюминга, наличию или отсут-
ствию непрерывных заготовочных станов.
По диаметру рабочих валков блюминги делятся на:
с малым диаметром валков (800—900 мм), со средним
диаметром валков (950—1150 мм) и с большим диамет-
ром валков (1200—1500 мм).
Наибольшее распространение как у нас, так и за ру-
бежом получили блюминги со средним значением диа-
метра рабочих валков. Однако в последние годы заметно
стремление к использованию блюмингов (и слябингов)
с валками диаметром 1200—1300 мм и больше.
Известно, что степень прорабатываемое™ металла
зависит от соотношения высоты раската Н и диаметра
валков D. Полная прорабатываемость деформируемого
раската по высоте достигается при
HID <0,5	(4)
и способствует однородности свойств раската по сече-
нию и повышению качества металла.
При неполной прорабатываемое™ раската по высоте
в зоне, куда деформация не проникает, возникают про-
дольные растягивающие напряжения, величина которых
при больших обжатиях может превзойти прочность де-
формируемого металла и вызвать внутренние разрывы.
На блюмингах наших заводов были проведены экспе-
рименты по прокатке слитков с разными отношениями
HID. Прокатанные со ступенчатыми обжатиями раскаты
разрезались по вертикали вдоль. При этом в металле
были обнаружены внутренние трещины по высоте и ши-
рине там, где металл не прорабатывался по всему сече-
нию (рис. 9). Внутренние разрывы возникали в местах
с отношением ///£>;> 0,5. Характерно и то, что ранее
образовавшиеся внутренние нарушения сплошности за-
варивались впоследствии в тех местах, где отношение
H/D^.Q,5. Соотношение (4) и следует считать одним из
27
отправных при определении диаметра рабочих валков
блюминга.
За последние 10—15 лет в СССР было построено
около десяти новых обжимных станов и среди них блю-
минги 1300 на Криворожском (1964 г.), Челябинском
(1964 г.) и Западно-Сибирском (1969 г.) металлургиче-
ских заводах.
Рис. 9. Продольный разрез слитка,
прокатанного при ступенчатом ре-
жиме обжатий
Определение диаметра валков 1300 мм основано на следующем.
Исследования показывают, что при обжатиях слитков в первых
двух — трех проходах происходит уплотнение первоначальной литой
структуры без вытяжки раскатов. Фактическая прорабатываемость
сечений начинается в последующих проходах. При максимальном
значении стороны среднего сечения слитков на наших заводах 800 мм
н двух абсолютных обжатиях по 75 мм каждое без кантовки раска-
та расчетное значение стороны (высоты) прокатываемого сечення
для определения диаметра валков будет
Ярасч = Н — Mh = 800 — 2-75 = 650 мм.
Диаметр валков блюминга составит
D = Ярасч/0,5 = 1300 мм.
Полученный размер относится к катающему (рабочему) диа-
метру валков. Диаметр валков по буртам должен быть больше на
величину, равную двум размерам глубины ручья первого калибра. В
данном же случае при малой глубине ручьев первого калибра раз-
мер 1300 мм принят по буртам валка.
Блюминг 1300 предназначен для прокатки блюмов
сечением до 370X370 мм и слябов (10—15% общего
объема сортамента) толщиной 100—200 мм и шириной
700—=1000 мм из слитков массой до 13 т со скоростью
до 6 м/с, обеспечивающей ритм прокатки блюмов и сля-
бов соответственно около 40 и 70 с. Блюминг 1300 явля-
ется одним из самых высокопроизводительных прокат-
ных станов в мире, его проектная производительность
около 6 млн. т в год.
По типу привода валков блюминги бывают
с приводом от одного электродвигателя через шестерен-
ную клеть и с индивидуальным приводом для каждого
валка — два электродвигателя без шестеренной клети.
Блюминги с одним электродвигателем получили наи-
28
большее распространение, это главным образом малые
и средние блюминги. В связи с увеличением диаметра
валков и массы прокатываемых слитков мощность элект-
родвигателей блюмингов становится все большей. При
этом увеличивается целесообразность использования ин-
дивидуального привода валков блюминга, так как отпа-
дает необходимость в шестеренных клетях, а экономии-
Рнс. 10. Схемы расположе-
ния нагревательных колод-
цев иа блюмингах относи-
тельно оси прокатки:
а — последовательное рас-
положение; б — перпендику-
лярное расположение; 1 —
нагревательные колодцы;
2—слитковоз;	3 — клеть
блюминга; 4 — ножницы
ность каждого электродвигателя (меньшей мощности)
заметно повышается в результате снижения махового
момента.
По числу прокатных клетей блюминги бы-
вают одноклетевыми, двуклетевыми и многоклетевыми.
Наибольшее распространение получили одноклетевые
блюминги. При правильно рассчитанной калибровке
валков в соответствии с сортаментом блюмов и слябов
легко осуществляется переход от прокатки одних про-
филеразмеров к прокатке других.
Применение двуклетевых блюмингов (блюмингов
«тандем») оправдывается возможностью увеличения
диаметра валков (в первой клети) в целях достижения
лучшей прорабатываемое™ бдльших по сечению слитков
и их более высокой производительностью по сравнению
с одноклетевыми. Здесь важно правильно рассчитать
схему обжатий и калибровку валков с учетом возможно
одинаковой загрузки обеих клетей по времени. Много-
клетевых блюмингов на отечественных металлургиче-
ских заводах нет.
По расположению нагревательных ко-
лодцев относительно станового пролета
29
различают блюминги и слябинги с продольным располо-
жением пролета колодцев к пролету стана (один как бы
продолжает другой) и с поперечным (рис. 10). Наиболь-
шее распространение получило продольное расположе-
ние нагревательных колодцев (рис. 10,а). При этом же-
лезнодорожные пути входят в пролет колодцев без ис-
Рис. 11. Варианты способов достав-
ки слитков к блюмингу:
а — возвратно-поступательное дви-
жение слитковоза; б — кольцевая
подача слитков прн продольном
расположении нагревательных ко-
лодцев; в — кольцевая слиткопода-
ча при поперечном расположении
нагревательных колодцев:
1 — нагревательные колодцы; 2 —
слитковозы; 3 — приемные столы
слнтков; 4 — клеть блюминга; 5 —
ножницы
беги слитковозов также
кривления, что облегчает
маневренность железнодо-
рожного транспорта. При
продольном расположении
нагревательных колодцев в
двух параллельных проле-
тах используют два слитко-
воза для подачи нагретых
слитков к приемному роль-
гангу. При этом пробег слит-
ковозов уменьшается в два
раза, облегчается транспор-
тировка слитков из стале-
плавильных цехов в здание
колодцев, которое в этом
случае также становится по
длине в два раза меньше.
В целях приближения
нагревательных колодцев к
стану (число групп колодцев
может достигать 12—16)
применяют поперечное рас-
положение пролета нагрева-
тельных колодцев по отно-
шению к становому пролету
(рис. 10,6). При этом про-
ко уменьшаются. Однако та-
кое расположение здания колодцев затрудняет транспор-
тировку слитков из сталеплавильных цехов в пролет на-
гревательных колодцев и усложняет вывод железнодо-
рожных путей в печной и становой пролеты.
По характеру движения слитковозов
при подаче слитков от нагревательных
колодцев к приемному рольгангу блюминги
(слябинги) различают: с возвратно-поступательным дви-
жение^ слитковоза по прямому пути; с кольцевым дви-
жением слитковозов, когда они перемещаются по замк-
нутому пути (ри& 11).
30
С ростом производительности современных отечест-
венных блюмингов до 5 млн. т в год и больше поток на-
гретых слитков к стану резко увеличивается, длина про-
летов нагревательных колодцев достигает 250 м и при
ритме прокатки 40—50 с скорость одного слитковоза
должна составлять 12 м/с и больше (500/40» 12). Если
при этом учесть массу слитковоза, кинетическую энер-
гию при этой скорости, то окажется, что для остановки
слитковоза потребуется большой тормозной путь. Устой-
чивая работа слитковоза при таких высоких скоростях
весьма затруднительна и по ряду других причин. Выход
был найден на блюминге 1150 Нижнетагильского метал-
лургического’ комбината. По проекту Уралмашзавода
здесь впервые в мировой практике была применена
кольцевая слиткоподача. По замкнутому кольцевому
рельсовому пути движутся в одном направлении в сто-
рону стана три слитковоза. Клещевым краном слитки
горизонтально укладываются на слитковоз, а в конце
пути толкателем. сталкиваются на приемный рольганг
блюминга. Управление слитковозами автоматизировано.-
При установке четырех слитковозов при скорости движе-
ния 4 м/с полностью решается проблема обеспечения
блюминга нагретыми слитками.
Блюминги также могут различаться по наличию
или отсутствию непрерывных заготовоч-
ных станов. В том случае, если блюминг прокаты-
вает полупродукт больших размеров по сечению для ста-
нов окончательной прокатки, непрерывные заготовоч-
ные станы за блюмингом не устанавливаются.
Избыточная производительность блюминга используется
в этом случае для производства товарной продукции.
Если же блюминг обеспечивает заготовками несколько
станов, среди которых средне- и мелкосортные, за ним
устанавливаются многоклетевые непрерывные заготовоч-
ные станы, состоящие из отдельных групп. Обычно пер-
вая из них предназначена для прокатки заготовок срав-
нительно больших сечений (минимальное из них 120Х
Х120 мм), вторая — для прокатки заготовок 80X804-
-1-60X60 мм. Наличие непрерывных заготовочных станов
позволяет уменьшить число профилеразмеров, прокаты-
ваемых на блюминге, уменьшить количество схем про-
катки слитков, увеличить выпускаемые сечения и, следо-
вательно, повысить производительность блюминга. При
прокатке на блюминге слябов в составе непрерывных
31
Станов за блюмингом могут устанавливаться специаль-
ные группы клетей.
Слябинги. Это универсальные реверсивные станы,
имеющие две пары гладких валков, горизонтальных и
вертикальных; основное обжатие металла осуществляет-
ся горизонтальными валками. Слябинги можно разли-
чать по взаимному расположению горизонтальных и
вертикальных валокв (рис. 12). То или иное взаимное
Рнс. 12. Схемы (а, 6) расположения валков в клети слябинга (план):
1—^вертикальные валки; 2 — горизонтальные валки
расположение горизонтальных и вертикальных валков
определяет схему и некоторые особенности технологиче-
ского процесса деформации.
Прокатка металла на слябингах осуществляется
одновременно в вертикальных и горизонтальных валках,
т. е. является непрерывной. При этом в общем случае,
чтобы металл не испытывал значительных сжатий или
растяжений, требуется поддержание постоянного соотно-
шения скоростей горизонтальных и вертикальных валков
(заметим, что эти соотношения скоростей при движении
раската от вертикальных к горизонтальным валкам и в
обратном направлении будут разными из-за большей
вытяжки в горизонтальных валках). Однако на слябин-
гах прокатываются относительно большие сечения, по-
этому усилия сжатия или растяжения раскатов, связан-
ные с отклонением соотношения скоростей от
установленного, не оказывают существенного влияния
на качество прокатываемых слябов. Вместе с тем необ-
ходимо учитывать возможную перегрузку двигателя
вертикальных валков как менее мощного, чем двигатель
горизонтальных валков. Поэтому для привода верти-
кальных валков применяются двигатели с мягкой меха-
нической характеристикой.
На слябингах вертикальные валки могут распола-
гаться и перед горизонтальными валками и за ними.
При этом важным является то, чтобы операторы главно-
32
го поста управления лучше могли видеть деформацию
металла и в вертикальных, и в горизонтальных валках,
а для этого ближе к главному посту должны быть вер-
тикальные валки. И все же предпочтительнее такое рас-
положение валков, при котором последнее обжатие рас-
катов осуществляется в вертикальных валках, которые
в целях более высокой технологичности должны быть на
задней стороне стана, т. е. со стороны ножниц. Верти-
кальные валки способствуют устранению конусности
слитков в первых проходах, осуществляют обжатие рас-
катов по ширине (снимают уширения) в последующих
проходах. При осуществлении последних обжатий раска-
тов в вертикальных валках боковые грани готовых сля-
бов получают прямоугольное очертание, что способству-
ет лучшему проталкиванию слябов в нагревательных
печах листопрокатных станов.
Современные отечественные слябинги 1150 конструк-
ции НКМЗ прокатывают слябы толщиной от 230 мм и
шириной до 1550 мм из слитков массой до 28 т со скоро-
стью до 5 м/с; их производительность 5—5,5 млн. т в год.
Блюминги-слябинги. Эти станы отличаются от обыч-
ных блюмингов большей высотой подъема верхнего вал-
ка и калибровкой валков. В сортаменте блюмингов-сля-
бингов большое место занимают слябы. Поэтому первый
калибр на валках имеет большую ширину в соответствии
с максимальными размерами слябов по ширине; в этом
калибре осуществляется наибольшее число проходов, он
может быть в виде гладкой бочки. Поперечные обжатия
раскатов на блюмингах-слябингах производят в ребро-
вых калибрах.
5.	Режимы обжатий, калибровка валков
и процесс прокатки
При прокатке на блюмингах применяется система пря-
моугольных (ящичных) калибров.
Если рассматривать характер деформации металла в
прямоугольных калибрах, то он во многом аналогичен
характеру деформации металла в валках с гладкой боч-
кой — на слябингах и станах для прокатки полос. Про-
катку в валках с гладкой бочкой можно рассматривать
как частный случай прокатки в ящичных калибрах со
свободным уширением. Поэтому в расчетах режимов
обжатий на блюминге и слябинге очень много общего.
3—999
33
Под калибровкой блюминга понимается метод опре-
деления режимов обжатий и числа проходов, составле-
ние схем прокатки слитков и расположение калибров на
валках. Таким образом, калибровка валков здесь, как
и на других станах, является технологической основой
процесса прокатки.
В настоящее время в отечественной металлургии ра-
ботают блюминги двух типов: одноклетевые и двуклете-
вые. Для одноклетевых блюмингов общее число прохо-
дов при прокатке слитков должно быть, как правило,
нечетным, для двуклетевых — четным.
На двуклетевых блюмингах целесообразно прокаты-
вать слитки квадратного сечения, так как на этих ста-,
нах осуществляют в сумме четное число проходов, чему
соответствует одинаковое число проходов, приходящих-
ся на каждую сторону. Режимы обжатий для двуклете-
вого блюминга рассчитывают отдельно для каждой кле-
ти так же, как и для одноклетевого блюминга. При этом
учитывают возможность передачи раската из первой
клети во вторую.
Рассмотрим расчет обжатий применительно к одно-
клетевому блюмингу.
Наиболее распространенными на практике являются
методы расчета обжатий, основанные па предельных ус-
ловиях захвата металла валками, мощности двигателей
и прочности прокатных валков.
Воспользуемся методом расчета обжатий, исходя из
предельных условий захвата металла валками
^tg а), очень часто используемыми при прокатке на
обжимных станах. Расчетными равенствами будут:
зависимость В. Е. Грум-Гржимайло
A/imax = £> /1--(5)
k Vl+f2 /
или более простая формула Н. В. Литовченко
Mmax = 0,77f2K,	(6)
где D и 7?—катающие диаметр и радиус валков;
f — коэффициент трения металла о валки.
Равенства (5) и (6) дают примерно одинаковые ре-
зультаты, однако на практике удобнее пользоваться вы-
ражением (6). В него подставляется значение катающе-
го (рабочего) радиуса новых валков; коэффициент 0,77
представляет собой произведение коэффициента пропор-
34
циональности (0,9), поправочного коэффициента, учи-
тывающего максимальное уменьшение диаметра валков
при их переточке (0,9) и коэффициента уменьшения
максимального обжатия, обеспечивающего устойчивый
захват (0,95). В равенство (5) подставляется значение
фактического катающего диаметра в данных условиях
прокатки.
Рис. 14. Схема чередования про-
ходов при обжатии слитка пря-
моугольного сечения в блюм.
Числами обозначены номера
проходов
Рис. 13. Зависимость поправочного
коэффициента Кс от скорости про-
катки:
1 — по Б. П. Бахтинову; 2 — по
Н. В. Литовченко
Коэффициент трения металла о валки определяют по
формулам С. Экелунда с учетом материала валков:
для стальных валков
/ОТ = КЛ/СО (1,05 — 0,00050,
для чугунных валков
f чуг — 0>8/ст>
здесь	Кл— коэффициент, учитывающий влияние леги-
рующих элементов прокатываемого метал-
ла (для углеродистых сталей Кл=1,0);
Кс — коэффициент, учитывающий влияние скоро-
сти прокатки (рис. 13);
t—температура прокатываемого металла, °C.
Принимая общее число проходов, необходимое для
прокатки слитка, п, среднюю величину обжатия за один
проход Айср, можно составить следующее уравнение за-
висимости указанных величин от начальных размеров
сечения слитка Н и В и конечных размеров блюма h и
3*
35
b (рис. 14). Полагая, что по одной стороне сечения слит-
ка число проходов будет на единицу больше, чем по
другой стороне, получаем
Дйср + Дйср = цДйср = (Я - й) + (В - Ь) +
+ 2ДЬ„ + 2Д6В,
где 2ДЬн — суммарное уширение, получающееся по
высоте (толщине) слитка при обжатии его
в направлении ширины;
2ДЬй—суммарное уширение, получающееся по
ширине слитка при обжатии его в направ-
лении высоты.
Как известно, при прокатке слитков на блюминге в
первых проходах происходит неравномерная деформа-
ция металла по высоте сечения. Поэтому следует рас-
сматривать уширение раската дифференцированно:
у контактной поверхности и по середине высоты. Однако
на практике при расчетах часто пользуются одной зави-
симостью между обжатием и уширением
Дй = ЯДй,	(7)
где К — показатель уширения.
Для условий прокатки слитка на блюминге принима-
ют среднее значение показателя К=0,15.
Тогда суммарные уширения
2Дйн = 0,15(В — Ь); 5ДЬВ = 0,15 (Я — й).
Общее уравнение примет вид
нДйср =1,15 [(Я —й) -ф (В — 5)].	(8)
Уравнение (8) связывает основные технологические
величины при прокатке слитка на блюминге: число про-
ходов, среднюю величину обжатия за проход, размеры
начального сечения слитка и размеры сечения получае-
мого блюма. Так как среднюю величину обжатия за про-
ход сразу определить сложно, рекомендуется следующая
методика дальнейшего решения задачи по определению
режима обжатия слитка.
Определяют максимальную величину обжатия за
один проход, исходя из предельных условий захвата.
Найденную максимальную величину обжатия подстав-
ляют в уравнение (8) и таким образом определяют ми-
нимальное число проходов. Если получается целое чет-
36
ное или дробное число проходов, то его увеличивают до
ближайшего целого нечетного числа. Вторично подстав-
* , ляя вновь полученное число проходов в уравнение (8),
определяют среднюю величин)? обжатия за один проход.
Минимальное число проходов
_ 1,15 [(// — й)(6 — й)] = 1,15[(//-/г) + (Д —й)] _
5	• "mln“	Айтах	~	0,77PRK
l,5[(H-h) + (B-b)]	,9)
PRk
где RK — катающий радиус новых валков.
Для данного уравнения коэффициент трения опреде-
ляют аналитически. Величины, входящие в числитель,
известны. Вопрос о значении катающего радиуса RK ре-
* шают следующим образом. На отечественных блюмингах
с валками диаметром бочки 1150 мм при прокатке блю-
мов прямоугольного и квадратного сечений первый ка-
либр имеет высоту 200—205 мм при зазоре 15 мм. Сле-
» довательно, катающий диаметр новых валков для дан-
' ного сортамента примерно составляет
DK = 1150 — (205 — 15) = 960 мм.
,	Эту величину принимают в расчетах при определении
обжатия в каждом проходе. Но если в сортамент блю-
минга входят как блюмы, так и слябы, то тогда высоту
;	первого калибра принимают исходя из минимальной
«	толщины прокатываемых слябов; на наших блюмингах
с таким сортаментом высоту первого калибра принима-
ют равной 80—100 мм при зазоре 15 см. В этом случае
за расчетный диаметр для новых валков следует при-
нимать
W £>к = 1150 — (80100)-J- 15 = 1085 ч- 1065 мм.
Если же основную часть сортамента блюминга состав-
ляют слябы (более 50%), то первый калибр может быть
принят в виде гладкой бочки, тогда Дк=Н50 мм. Кдк
отмечено выше, значение числа проходов по формуле (9)
увеличивают с доведением его до ближайшего целого
нечетного числа п. Затем окончательно получают сред-
*" нюю величину обжатия за один проход:
1.15[(//-й) + (в-йП,	(10)
п
37
При определении числа проходов, если недостаточна
мощность электродвигателей, полученную величину
ЛДиах следует уменьшать, в зависимости от марки про-
катываемой стали, вводя коэффициент 0,8—0,85 — для
высококачественных ’ и легированных марок стали и
0,9—0,95 — для углеродистых марок стали. Если же за-
ранее известно, что мощность электродвигателей доста-
точна, тогда можно расчет вести без учета этих коэффи-
циентов.
После определения A/iCp н п составляют схему прокатки слитка
с указанием в ней последовательности подачи (по какой стороне на-
чинается обжатие слитка) и места кантовок раската между прохо-
дами. На блюмингах в настоящее время прокатывают слитки со
средним сечением примерно 740X 740, 760 X 760, 760X680 мм в блю-
мы сечением 250X250 ->350X350 мм и больше; число проходов п
при этом в среднем равно 13—15. Поэтому возможны разные схе-
мы прокатки слитков, отличающиеся между собой распределением
обжатий и числом кантовок между проходами. Кантовку раската
относительно его продольной оси, как правило, производят на перед-
ней стороне блюминга (перед станом), т. е. после четных проходов.
Предположим, что прокатка блюма происходит за 13 проходов.
С точки зрения качества металла кантовку раската целесообраз-
нее всего осуществлять после каждых двух проходов (кантовку обоз-
начим знаком умножения):
2-2.2-2-2-21.
Но такие схемы на практике обычно не применяют. Дело в том, что
при первых кантовках слиток (раскат) приходится далеко отводить
от валков, так как первый крюк кантователя расположен на сравни-
тельно большом расстоянии от валков (в нескольких метрах) и при
этом получается значительная пауза между проходами. Таким обра-
зом, первая схема оказывается чрезвычайно непроизводительной.
Второй схемой может быть:
4-4-4-1.
В данной схеме число кантовок уменьшается в два раза и с этой
точки зрения она является предпочтительной. Но схема может быть
рекомендована только в том случае, если ставится задача получения
блюмов прямоугольного сечения, так как числа обжатий по сторо-
нам существенно различны: по одной стороне восемь проходов, по
другой пять проходов. Кроме того, при прокатке раската после вто-
рой кантовки могут получаться большие наплывы металла у контак-
тной поверхности раската вследствие неравномерной деформации,
эти наплывы снимаются в последнем проходе с известными труднос-
тями. Поэтому приведенная схема не получила большого распрост-
ранения на практике.
Третьей схемой может быть:
4-4-2-21.
В данном случае по сравнению с первой схемой число кантовок
уменьшается на два. Четыре прохода между кантовками по каждой
стороне сечения в начале прокатки вполне приемлемы. Далее кан-
38
товка Осуществляется после каждых двух проходов, Что йвляетсЯ
также положительной стороной схемы. Таким образом, третья схема
может считаться одной из оптимальных.
Согласно принятой схеме прокатки составляют таблицу обжатий
по проходам с учетом ушнрення. При составлении таблицы обжатия
в каждом проходе принимают примерно равными найденному Aftc₽;
их можно несколько изменять в ту или другую сторону в зависимос-
ти от общего распределения обжатий по всем проходам. Необходимо
стремиться к тому, чтобы обжатия были в виде целых чисел, крат-
ных пяти, это удобно для работы операторов: легче запоминаются
схема прокатки и принятые обжатия.
Величину уширения вначале ориентировочно определяют по за-
висимости (7). Затем ее корректируют. На практике уширение в
первых двух-четырех проходах принимают равным нулю, в последу-
ющих двух-трех проходах принимают примерно по 5 мм, во всех
остальных по 10 мм. Если при этом и будет допущено некоторое
увеличение уширения в сравнении с действительным, то это не ска-
жется на процессе прокатки в условиях захвата.
На основании составленной схемы прокатки и принятых обжа-
тий в ней по размерам переходных сечений определяют число необ-
ходимых калибров и их размеры.
Пример расчета обжатий слитка при прокатке его на блюминге.
Имеется слиток из высококачественной стали сечением 740 X
Х740 мм. Необходимо его прокатать на блюминге с валками диамет-
ром по буртам £>=1150 мм в блюм квадратного сечения 250X250 мм.
Валки стальные.
Начальную температуру прокатки слитка примем /н=1150°С,
температуру конца прокатки 1100° С.
Определяем коэффициент трения при средней температуре про-
катки
Тогда f = 1,05 — 0,0005/ср = 0.487.
Принимаем катающий диаметр валков £>к=960 мм.
Максимальное обжатие за проход согласно формуле (6)
Aftmax = 0,77-0,487М80 = 88 мм.
В данном случае прокатывается высококачественная сталь, поэтому
принимаем минимальное значение коэффициента, т. е. 0,8.
Число проходов
1,15 [(Я — ft) + (В — А)]	1.15 [(740 — 250) + (740 — 250)]
0,8Aftmax •“	0,8-88	~
= 16.
Увеличиваем полученный результат до ближайшего целого не-
четного числа и получаем п=17.
Средняя величина обжатия в каждом проходе
1,15-2(740 - 250)
ДАCD =---------1--------- — 66 мм.
р	17
39
Принимаем схему прокатки. В связи с тем, что прокатывается
слиток квадратного сечения, а сталь высококачественная, можно
принять следующую схему:
2-2-2-2-2-2-2.2-1.
Однако после шести проходов можно изменить схему, так как
при этом металл упрочнится, и его литая структура будет разрушена.
Поэтому с целью уменьшения числа кантовок несколько видоизме-
ним схему:
2.2-2-4-2.2-2-1.
На основании этой схемы после некоторой ее коррек-
тировки составляем таблицу обжатий (табл. 1).
Вычерчиваем калибры на валках. С учетом возмож-
ности прокатки слябов на данном блюминге вносим из-
менение в построение первого калибра — уменьшаем его
высоту; для ребровых обжатий слябов предусматрива-
ем V калибр.
Калибровка валков показана на рис. 15.
При составлении каждой схемы прокатки необходимо
обращать внимание на размеры переходных сечений в
первых десяти проходах и прежде всего — на ширину
ТАБЛИЦА 1
ПРОКАТКА СЛИТКОВ ИЗ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ СТАЛЕЙ СЕЧЕНИЕМ
740X740 мм в БЛЮМЫ СЕЧЕНИЕМ 250Х25О мм
Номер про- хода	Сечение hxb, мм	Обжатие Дй, мм	Уширение Д&, мм	Номер калиб- ра	
1	670 X 740	70	0		
2	620X740 (К)	50	0		
3	675X627	65	7		
4	625X635 (К)	50	8		
5	575X635	60	10		I
6	515X645 (К)	60	10		
7	590 X 525	55	10		
8	530X535	60	10		
9	470X545	60	10		
10	410X555 (К)	60	10		
11	475X420	80	10		
12	390 X 430 (К)	85	10		II
13	350X400	80	10		
14	280x410 (К)	70	10		
15	325X295	85	15		III
16	240X310 (К)	85	15		
17	250X250	60	10	IV	
П р и м е ч	а н и е. К — кантовка.				
40
раскатов. Опрёделяющими размерами калибра являют-
ся максимальная ширина раската в данном калибре и
минимальная высота раската, выдаваемого в последнем
проходе из данного килибра. В схеме (см. табл. 1) мак-
симальная ширина раската bmax=:740 мм, минимальная
bmin=525 мм. По-видимому, первые проходы можно
осуществить в первом калибре, определяющей шириной
которого будет 740 мм. Определяющей высоту первого
калибра будет минимальная толщина раската, выпуска-
емого в последнем проходе из этого же калибра. На ос-
новании полученных данных конструируем первый
калибр. Аналогичный подход должен быть и при опре-
делении размеров остальных калибров.
Построение прямоугольных (ящичных) калибров
При определении размеров прямоугольных калибров
можно использовать следующие зависимости и соотно-
шения (рис. 16).
Ширину Ьк по дну ручья определяют в зависимости
от максимальной ширины b задаваемого в валки рас-
ката:
Ьк= (0,95 -i- 1,0) b.
Ширина калибра в месте разъема валков
ВК = Ь + (1,25 н- 1,75) 2ДЬ,
где 2Д&— суммарное свободное уширение за прохо-
ды между кантовками.
Величину коэффициента при ЕДЯ принимают тем
большей, чем больше размер раската.
Радиусы закругления углов:
г = (0,22 = 0,25) /1р; Г1 = (0,8 = 1,0) г.
Глубина ручья Яр зависит от обжатия, принятого в дан-
ном калибре, и условий прокатки профиля. Исходя из
проведенных исследований
устойчивости раската при
его обжатии ’, глубину вре-
за ящичного ручья можно
рекомендовать следующей.
При всех случаях прокат-
ки прямоугольных профи-
лей, когда отношение их вы-
соты к ширине Я/Я<1,2
(т. е. профилей, близких к
квадратным), Яр=0; профи-
ли прямоугольного сечения
(полосы) можно прокатывать в валках с гладкой бочкой.
Если прокатывают профили со сравнительно малым
соотношением сторон (Я/Я < 1,254-1,30) и при этом надо
удерживать металл калибром, то
Яр = (0,2--:-0,3) Я,
где Я — высота раската после прокатки.
При прокатке профилей с большим соотношением
сторон (Я/Я> 1,254-1,30), а также с учетом возможности
прокатки профилей примерно одинаковой ширины, но
разной высоты (блюминги)
Яр = (0,35 = 0,45) Ят1п,
где Ят[п—минимальная высота раската, выходящего из
данного калибра.
Если прокатывают профили с большим соотношени-
ем высоты к ширине (Я/Я>2) и при этом не осуществля-
ют значительной регулировки положения валков (черно-
вые группы клетей сортовых станов)
Яр =* (Як —1)/2,
где Як — общая высота калибра;
t — зазор между валками при последнем проходе.
1 Результаты новых исследования показывают большую устой-
чивость раската при прокатке.
42
Зазор между валками рекомендуется принимать в
зависимости от диаметра валков:
t = (0,02 -т- 0,08) D.
Чем больше диаметр бочки валков, тем меньшее зна-
чениё коэффициента принимают при расчетах.
Приведенные соотношения размеров прямоугольных
калибров приемлемы и для калибровки валков черновых
клетей заготовочных и сортовых станов. Выпуск боко-
вых сторон ящичных калибров при указанных размерах
и зависимостях элементов калибра обычно составляет
10—2Q%. В ряде случаев приходится принимать выпу-
ски в ящичных калибрах до 40—45%.
Расположение калибров на валках блюминга
Существуют два способа расположения калибров на
бочке валков блюминга (рис. 17).
1. Калибры расположены последовательно. Все ка-
либры и особенно первый имеют небольшую высоту.
Первый калибр широкий, что позволяет прокатывать и
слябы. Преимуществом способа является то, что калиб-
ры расположены по ходу прокатки; это дает экономию
во времени и повышает производительность блюминга.
Данный способ расположения калибров получил широ-
кое распространение на наших заводах (см. рис. 17,а).
Калибровка валков одного из отечественных блюмин-
гов, прокатывающего вместе с блюмами и большое ко-
личество слябов, показана на рис. 17, б. В этом случае,
являющемся разновидностью первого способа, особенно
заметна малая глубина вреза первого калибра.
2. Первый калибр расположен посредине валков и
представляет собой гладкую широкую бочку. Остальные
ящичные калибры расположены по обе стороны от пер-
вого калибра. Преимуществом способа является более
равномерное распределение давления на вкладыши и,
следовательно, сравнительно равномерный износ их; от-
деляющаяся окалина меньше попадает во вкладыши,
поэтому увеличивается срок их службы. Увеличенный
диаметр первого калибра способствует захвату металла
валками. Однако передача раската из калибра в калибр
связана с увеличением времени пауз, что снижает про-
изводительность блюминга. Небольшая выпуклость пер-
вого калибра (4—6 мм) увеличивает его срок службы.
43
2800
Рис. 17. Способы калибровки валков блюминга:
а — калибровка по первому способу; б — калибровка при большом числе сля-
бов в сортаменте; в — калибровка по второму способу; I—IV—номера ка-
либров
44
Способ нашел применение на наших блюмингах в связи
с возможностью прокатки слябов в первом калибре
(см. рис. 17,в).
Размеры-буртов и форма дна ящичных
калибров. Крайние бурты на валках принимают ши-
риной ,100—200 мм. Чем больше их ширина, тем меньше
вероятность попадания окалины на подшипники. Шири-
ну бурта между калибрами определяют, исходя из усло-
вий его прочности. Обычно между двумя смежными
калибрами ширину бурта принимают не меньше макси-
мальной глубины вреза одного из ручьев.
При ширине раската менее 400 мм и большой его вы-
соте он неустойчив на роликах рольгангов. Для прида-
ния раскату устойчивости при движении по рольгангу
предусматривают в ящичных калибрах (за исключением
первого и последних) выпуклость дна, определяемую
как разность диаметров по крайним и средним точкам
этого дна величиной порядка 10 мм. Благодаря такой
выпуклости уменьшаются, кроме того, удары раската о
валки при захвате, так как соприкосновение металла с
валками происходит не по всей ширине калибра одно-
временно. Выпуклость дна обеспечивает также простор
для уширения в последующем калибре после кантовки
раската.
Расчет режимов обжатий на слябинге
При прокатке слитков на слябинге осуществляют и вы-
сотную, и поперечную деформации на гладких валках.
В этом случае определение режимов обжатий сводится
к расчетам высотной деформации в горизонтальных вал-
ках и поперечной деформации в вертикальных валках.
Абсолютные обжатия в горизонтальных валках можно
определять по одному из применяемых методов. Наи-
большее применение получили расчет обжатий по пре-
дельным условиям захвата (в первых проходах), по
прочности прокатных валков (проверка по максималь-
ному давлению металла на валки) и мощности электро-
двигателя.
Обжатия в вертикальных валках незначительны и
предназначены главным образом для обработки боко-
вых сторон раската. Эти обжатия ограничиваются мощ-
ностью привода валков, они не должны быть меньше
уширения раската в горизонтальных валках.
45
Уширение раската при обжатии горизонтальными
валками ориентировочно можно определять по одной из
известных формул, например, Б. П. Бахтинова. В этой
формуле не учитывается неравномерность деформации
по высоте раската, но получаемые по ней значения мож-
но считать отправными для последующих расчетов.
В ряде случаев на слябинге первые два прохода при
прокатке слитков прямоугольного сечения осуществляют
в горизонтальных валках в положении на ребро. Цель
таких обжатий — устранение конусности слитка, удале-
ние окалины с его больших граней и получение требуе-
мой ширины раската.
ТАБЛИЦА 2
СХЕМА ОБЖАТИЯ ПРИ ПРОКАТКЕ СЛИТКА МАССОЙ 22,5 т В СЛЯБ
СЕЧЕНИЕМ 125X1625 мм НА СЛЯБИНГЕ 1150 ММК
№ про- хода	Горизонтальные валки, мм				Вертикальные валки, мм		
	Л	Ъ	ДЛ	дь	ь	Л	ДЛВ
1	1820	850	50			850	1820			
2	1760	850	60	—	850	1760	—
3	1700	850	60	—	850	1700	—
4	1630	850	70	—	850	1630	
5	800	1645	50	15	1645	800	-—
6	770	1655	30	10	1645	770	10
7	735	1655	35	10	1645	735	-—
8	705	1665	30	10	1645	705	20
9	670	1655	35	10	1645	670	—
10	640	1665	30	10	1645	640	20
11	605	1655	35	10	1645	605	—
12	575	1665	30	10	1645	575	20
13	540	1655	35	10	1645	540	—
14	510	1665	30	10	1645	510	20
15	475	1655	35	10	1645	475	—
16	445	1665	30	10	1645	445	20
17	410	1655	35	10	1645	410	—.
18	380	1665	30	10	1645	380	20
19	345	1655	35	10	1645	345	'—
20	315	1665	30	10	1645	315	20
21	280	1655	35	10	1645	280	
22	250	1665	30	10	1645	250	20
23	215	1655	35	10 .	1645	215	—
24	185	1665	30	10	1645	185	20
25	150	1655	35	10	1645	150	—
26	125	1665	25	10	1645*	125	20
• С учетом температурной усадки: 1645/1,012=1625 мм.
46
Схему обжатий на слябинге составляют по расчет-
ным величинам абсолютных обжатий по проходам. Ши-
рина раската определяется положением вертикальных
валков. Схема обжатий при прокатке слитка массой
22,5 т в сляб сечением 125X1625 мм на слябинге 1150
Магнитогорского металлургического комбината пред-
ставлена в табл. 2. Вертикальные валки на стане распо-
ложены перед горизонтальными.
Определение длины раската при прокатке на блю-
минге и слябинге. При определении машинного времени
и производительности блюминга или слябинга необходи-
мо знать длину раската L по проходам. Расчет этой дли-
ны следует вести против хода прокатки, исходя из мас-
сы слитка
L = GI7,85F,
где	G — масса слитка, т;
F — сечение раската, м2;
7,85—плотность деформированной стали, т/м®.
Как только при расчетах длина раската будет полу-
чаться меньше исходной длины слитка, за длину раска-
та следует принимать исходную длину слитка. При оп-
ределении же длины раската по ходу прокатки может
получиться расхождение с действительной длиной из-за
уплотнения литого металла и отсутствия вытяжки в пер-
вых проходах.
Процесс прокатки
Нагретые в среднем до температуры 1200—1250° С (угле-
родистая сталь) слитки подаются на приемный роль-
ганг блюминга или слябинга, а затем к рабочей клети.
Слитки прокатываются в требуемое сечение за опреде-
ленное число проходов в соответствии с конкретными
режимом обжатий и схемой прокатки. Температура кон-
ца прокатки на блюмингах и слябингах составляет при-
мерно 1100—1150° С.
По выходе из клети полупродукт в технологическом
потоке всего металла проходит сплошную зачистку по-
верхности в машинах огневой зачистки (МОЗ) в целях
удаления поверхностных дефектов. Использование ма-
шин огневой зачистки повышает качество готового про-
ката и позволяет сократить численность рабочих по за-
чистке металлу.
<7
За машиной огневой зачистки осуществляется обрезь
переднего и заднего концов раскатов и резка их на мер-
ные длины на ножницах (с нижним резом). Величина
обрези в зависимости от марки стали и условий кри-
сталлизации со стороны усадочной раковины обычно
составляет 12—14% от массы раската, с донной части
2-3%.
Далее полученный полупродукт больших сечений мо-
жет сразу в потоке прокатываться на непрерывных за-
готовочных станах, расположенных непосредственно за
блюмингом; может передаваться с высокой температу-
рой к печам рельсо-балочных и крупносортных станов.
При отсутствии машин огневой зачистки горячего ме-
талла в потоке блюмингов полупродукт обычно переме-
щается на промежуточный склад для охлаждения и за-
чистки, но и в этих случаях часть полупродукта, когда
это возможно по технологическим и организационным
условиям, попадает в нагревательные печи крупносорт-
ных станов с высокой температурой.
Также и при прокатке слябов. Если качество поверх-
ности полупродукта высокое (на слябинге установлена
МОЗ), зачищенные слябы в горячем состоянии сразу же
подают к нагревательным печам листового стана. При
отсутствии МОЗ за слябингом или при плохом качестве
поверхности слябы охлаждаются и проходят необходи-
мую зачистку.
6. Производительность блюмингов и слябингов
Технически возможная производительность А (т/ч) од-
ноклетевого двухвалкового реверсивного блюминга или
слябинга определяется по следующей формуле:
А = 3600G/T,
где G—масса слитка, т,
Т—ритм прокатки, с.
Увеличение массы слитков благоприятно влияет на
повышение производительности, но в определенных пре-
делах. Самым выгодным увеличением массы слитков яв-
ляется такое, при котором число проходов и время пауз
остаются без изменений и увеличивается только машин-
ное время проходов. Максимальная производительность
обжимных станов достижима при оптимальных разме-
рах поперечного сечения слитков и наибольшей их высо-
48
те (длине в начале прокатки, рис. 18). Заметим, что при
увеличении массы слитков повышается выход годного и
уменьшается угар металла при нагреве. Увеличение мас-
сы слитков выгодно и для сталеплавильных цехов.
Ритм прокатки представляет собой сумму машинно-
го времени /м, когда раскат находится в валках, и вре-
мени пауз ta (раската в валках нет) по всем проходам
блюмин-
Машинное время каждо-
на блюминге
го прохода
или слябинге определяется
следующим образом. В на-
чале прохода происходит
увеличение частоты враще-
ния валков от нуля до П\,
при котором осуществляется
захват металла валками
(рис. 19) . Затем частота
вращения валков с находя-
щимся в них металлом по-
вышается до максимальной
п2, к концу прохода снижа-
ется до п3. После выхода
раската из валков двигатель
останавливается и происхо-
дит его реверсирование для
следующего прохода раска-
та в обратном направлении.
На рис. 19, а можно раз-
личить эти периоды по про-
ходам. Если обозначить t\ —
время ускорения стана с
металлом, t2 — время прокатки при числе оборотов п2 и
t3 — время замедления стана с металлом, то машинное
увеличе-
2 — уве-
3 —
Рис. 18. Влияние массы слитков
на производительность
га;
1 — пропорциональное
пие размеров слитков;
личение длины слитков;
увеличение размеров поперечно-
го сечения слитков
время одного прохода
tM = ti + t2 + t3.	(12)
При выборе чисел оборотов валков необходимо учиты-
вать, что обжатия и условия прокатки на блюмингах и
слябингах не остаются постоянными для всех проходов.
Поэтому целесообразно изменять и частоту вращения
валков по проходам. При выборе значений fii и п3 надо
учитывать возможность достижения минимального вре-
мени прокатки в каждом проходе и минимальных пауз
4—999	49
между проходами. На практике частота вращения вал-
ков при захвате металла часто равняется частоте враще-
ния валков при выходе его из валков и составляет П1=
=Пз=20-4-40 об/мин. Максимальная частота вращения
валков п2 зависит от длины раската, но обычно отноше-
ние п2/П1 = 2-4-2,5.
Рис. 19. Изменение частоты вращения
валков при прокатке иа двухвалковых
реверсивных блюмингах:
а — при недостаточной мощности двига-
телей; б — на современных блюмингах в
проходах без кантовки; в — то же, в про-
ходах с кантовкой
Величину п2, если она не ограничена мощностью дви-
гателя стана, можно определить по следующей формуле:
(13)
где L — длина раската после данного прохода;
а, b—ускорение и замедление валков с раскатом.
Обычно а=40 об/мин/с и 6=60 об/мин/с;
заметим, что современные двигатели могут
обеспечить а=6 = 80-4-100 об/мин и выше.
Возвратимся к определению машинного времени од-
ного прохода по формуле (12).
Время ускорения стана с металлом (см. рис, 19)
4= («2 — th)/а,	(14)
50
Время замедления стана с металлом
/з = («2 — «зА	(15)
Для определения продолжительности прокатки при
максимальной частоте вращения валков, т. е. при «2,
проделаем следующее. Отвечающие периодам ti и t3
средние скорости прокатки будут:
_ яР (п2 + П]) .	__ этР (п2 + п3)
1	120	’ 3	120
Находим длины раската, прокатываемые в периоды
ускорения /1 и замедления 13:
j  яР (па + пг) п2 — пг , j _ яР (п2 +' n3)	»2 — ns
1	120 а	120	b
Общая длина раската, прокатываемая в периоды ус-
корения и замедления:
(о 9
а
2	2
«2~ «3
b /
(а + b) «2 — М — апз
19,1 L	2а&	J ‘
Длина того же раската, прокатываемая в период
максимальной скорости:
j _ яРл2
2 “ 60	2’
Полная длина раската в одном проходе равна
f-	П	Q	О	Л
или
г D
'3
(а + &) «2 ~ ^«1 — апз
— 1Q 1	л i	+ п2^2 •
19,1 L	J
Отсюда продолжительность прокатки при частоте
вращения п2
t 19-1 L
2“ п2 D
(а + Ь) — би, — а«з
2abn2	J
Полное машинное время одного прохода [см. формулу .
(12)] составит
# .	п2 —«1 । n2 — ns , 19,1 L
—	~1	.	।	_
a	b	п2 D
(а + Ь) п2 — 6и1 — апз
п2
2abn2	J
после преобразования получим
4*
51
, __ 19,1 L g (n2 — ras)2 + fe (n2 —»i)2
M	D
«2
2abn2
(16)
Как следует из формулы (16), для определения ма-
шинного времени надо знать значения L, D, tii, п,2, п3, а
и Ь. Из них первые пять обычно заданы, последние при-
нимают из характеристики двигателя. Если прокатку
вести при п1=п3, то выражение (16) примет вид
19,1 L । а-(- Ь (п2 — щ)2
n2 D 2аЬ п2
(17)
Изменение частоты вращения валков, приведенное
на рис. 19, а, типично для блюмингов с недостаточной
мощностью двигателей. Для современных блюмингов
характерным является отсутствие периода прокатки с
постоянной частотой вращения валков и более высокие
значения ускорений и замедлений частоты вращения
валков с металлом и без него; графики изменения час-
тоты вращения валков при этом будут иметь высокие
и острые пики (рис. 19, б, в). При этом выход раската из
валков, когда предусмотрена кантовка, происходит при
максимальной частоте вращения валков с тем, чтобы
отбросить раскат ближе к кантователю, который нахо-
дится в 4—5 м от рабочей клети, и сократить при этом
паузу. Выход раската из валков при максимальной ско-
рости происходит ив последнем проходе, когда раскат
к клети не возвращается.
Во время пауз между проходами происходят уста-
новка валков в требуемое положение, реверсирование
стана, транспортировка раската к кантователю, кантов-
ка раската, подача раската к валкам для следующего
прохода. В лучшем случае все то, что делается с раска-
том во время пауз, должно происходить во время под-
нятия или опускания верхнего валка согласно режиму
обжатий и схеме прокатки. Это удается во время пауз,
когда нет кантовок. И тогда время паузы
ta = \h/vyCT,	(18)
где Дй—путь перемещения верхнего валка по вер-
тикали (величина обжатия в последующем
проходе), мм;
пуст —скорость перемещения верхнего валка по
вертикали, мм/с; на блюмингах и слябин-
гах эта скорость составляет 100—250 мм/с.
52
Когда происходит кантовка раската, пауза между
проходами увеличивается. Еще большая пауза между
концом прокатки предыдущего слитка и началом про-
катки последующего, так как при этом необходимо боль-
шое разведение валков.
Практически на наших заводах среднее значение па-
уз составляет примерно 2 с без кантовки раската, 4 с
с кантовкой раската и 5—6 с между слитками.
Таким образом, суммируя значения машинного вре-
мени и времени пауз по проходам для одного раската,
а также учитывая паузу между прокаткой отдельных
слитков, получаем полный ритм прокатки. По ритму про-
катки определяем часовую производительность блюмин-
гов и слябингов.
Чем меньше ритм прокатки, тем больше производи-
тельность станов. Уменьшение ритма при прочих рав-
ных условиях всегда связано с уменьшением числа про-
ходов и, следовательно, с увеличением прокатываемых
сечений. Чем больше прокатываемые сечения, тем выше
производительность станов.
Для определения S/M можно воспользоваться сред-
ней статистической скоростью прокатки иСр слитков на
блюмингах, составляющей на наших станах 2,2—
3,0 м/с:
где — сумма длин раскатов после всех проходов;
Lo —исходная длина слитка;
Нср—-средний коэффициент вытяжки за один
проход;
Нобщ — общий коэффициент вытяжки при про-
катке.
Суммарное значение пауз
^п ~	' 0 ^д.ср “1“ Л1.СЛ»
где п — число проходов;
(20)
Д.ср— средняя продолжительность пауз между
проходами (при интенсивной работе со-
ставляет 2—2,3 с при прокатке блюмов,
при прокатке слябов 2,5—2,7 с; при менее
интенсивной работе соответственно 2,5—
2,7 и 2,7—3,0 с);
53
/п.Сл~ продолжительность паузы между слит-
ками.
Определим часовую производительность блюминга при прокат-
650 X 720
ке слитков из кипящей стали массой 6,8 т с размерами------
690X 760
Х2200 мм в блюмы сечением 320X330 мм за 13 проходов. Размеры
среднего сечения слитка 670X740 мм; общий (суммарный) коэффи-
циент вытяжки цОбщ=4,7; средний коэффициент вытяжки за проход
Нср = 1,12. Принимаем оСр=2,6 м/с, 1п.ср=2,0 с и ^п.сл = 5,0 с.
2 2-1.
2,2	1 1,12-1
ем
= 29,4 с;
2,6
еп = (13— 1)2 + 5 =29 с; Т = 29,4 +29,0 = 58,4 с;
,	3600-6,8
А = -——=— = 420 т/ч.
оо,4
Практически часовая производительность стана бу-
дет ниже технически возможной, так как при работе не-
избежны потери времени из-за небольших и случайных
задержек, нарушающих нормальный ритм прокатки.
К числу таких задержек на блюмингах и слябингах
можно отнести задержки при подаче слитков к стану,
резке прокатанного металла. Эти потери времени проис-
ходят из-за нечеткости в организации работы (двигатель
стана при этом не останавливают), их учитывают коэф-
фициентом использования стана &=0,92.
Следовательно, практически часовая производитель-
ность блюминга или слябинга.
A' = kA.	(21)
Для определения годовой производительности стана необходимо
знать фактическое число часов его работы в году. Блюминги и сля-
бинги работают по непрерывному графику, т. е. без выходных и
праздничных дней. Нерабочими днями в этом случае являются дни
планово-предупредительных (один день в месяц) и капитального (че-
тыре дня в году) ремонтов.
Тогда в году получается 16 нерабочих дней, а рабочих 365—
—16=349 дней.
Блюминги и слябинги работают в три смены
ное число часов работы В году при этом составит
349-24 = 8376 ч.
Фактическое число часов работы в году будет
ного на величину простоев стана. Величина этих
ется коэффициентом использования времени и зависит от типа ста-
на, организации работы на стане и других причин (поломки валков).
по 8 ч. Номиналь-
меньше номиналь-
простоев учитыва-
54
Коэффициент использования времени на современных блюмингах и
слябингах составляет примерно 0,9.
При этом фактическое число часов работы станов в году равно
8376.0,9 « 7500 ч.
Необходимо отметить, что производительность блю-
мингов и слябингов зависит от многих факторов, в том
числе, от массы и размеров слитка, скорости прокатки,
режима обжатий и схемы прокатки, калибровки валков
прокатываемого сечения, диаметра валков и др. Напри-
мер, чем больше диаметр валков, тем больше обжатие
за проход, меньше число проходов и в целом ритм про-
катки, тем выше производительность станов.
На большинстве отечественных блюмингов и слябин-
гов осуществляется одновременная прокатка двух слит-
ков. При этом к валкам подаются два слитка, лежащие
на рольганге последовательно (лучше, если зазора меж-
ду слитками нет). Задача в валки второго слитка (рас-
ката) в каждом проходе следует сразу за прокаткой
первого. Кантовка обоих раскатов вначале производит-
ся одновременно. После 10—12 проходов вследствие зна-
чительной длины раскатов кантовку и прокатку их
осуществляют раздельно. Прокатка парами производит-
ся по тем же режимам обжатий, что и прокатка одиноч-
ных слитков. Применение данного способа прокатки да-
ет возможность сократить общее время прокатки до
40%. Заметим, что основной выигрыш при этом получа-
ется за счет почти двойного уменьшения времени пауз.
Особенно заметно сокращение суммарного времени пауз
при прокатке широких слябов, когда неизбежны боль-
шие перемещения верхнего валка при кантовках. На
блюмингах и слябингах максимальная высота подъема
верхнего валка составляет до 2 м и больше. Впервые
прокатка сдвоенных слитков была освоена и внедрена в
1958 г. на заводе им. Дзержинского.
Важным условием для сокращения простоев блюмин-
гов и слябингов и повышения их производительности
является высокое качество прокатных валков, их проч-
ность и износостойкость.
Данные о фактической производительности некото-
рых отечественных блюмингов и слябингов приведены в
табл. 3.
Обратим внимание’ на особенности определения про-
изводительности двуклетевых блюмингов. Калибровка
валков первой и второй клетей и схема прокатки в этом
55
ТАБЛИЦА 3
ДАННЫЕ О ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БЛЮМИНГОВ И СЛЯБИНГОВ
РАЗЛИЧНЫХ ЗАВОДОВ
Я X АО к	Производи- тельность, т		Я	Я я АО к	Производитель- ность, т		X S
О			“ я	и			« я
И	о	«	f- я о о S	я	01	«	о 'У ° S
я S	я	54	д	X S	я	§	='Л
2	ч	01	« со	2	Ч		аз ®
ч АО.	я X	О' X	х 2 2 О	ч АО	Я X	S	я 2
	S Я	X	О Я		S X		и %
Стан	о я я н аз О'	•S* и BJ аз о*	° £ К я	Стаи 1		О X X H о S’	BJ аз в*	° к К я
1150	9295	440,7	13,0	1150	12054	581,0	13,8
1150	11331	562,4	17,6	1300	12900	625	13,7
1150	11436	548,1	10,9	1150	10441	482	11,7
1200	12122	535,7	5,4	1150	10985	503,0	9,2
1300	9296	475,2	19,4	1150	9565,9	450,3	11,8
1100	12905	590,1	9,2	1170	9384	427,9	9,1
случае являются общими. Вначале расчетом определяют
машинное время и время пауз по всем проходам, т. е.
общий ритм прокатки. Затем число проходов распреде-
ляется по клетям так, чтобы достичь в них примерно
одинакового ритма прокатки. Заметим, что при совер-
шенно одинаковом ритме по клетям производительность
стана была бы максимальной; однако практически это
трудно осуществимо. По ритму одной из клетей (боль-
шему из двух) и определяется производительность дву-
клетевого блюминга. Опыт работы показывает, что про-
изводительность двуклетевого блюминга на 70—80%
больше производительности одноклетевого.
7. Электропривод и автоматизация блюмингов
и слябингов
На действующих обжимных станах мощность двигате-
лей главных приводов составляет 3700—9100 кВт и бо-
лее. Для привода одноклетевых двухвалковых реверсив-
ных блюмингов с валками диаметром 1100—1150 мм и
более обычно применяют электродвигатели постоянного
тока мощностью 5200 кВт при максимальной частоте вра-
щения 120 об/мин, с максимальным крутящим моментом
300 тс-м при 50 об/мин.
56
В настоящее время все чаще применяют индивиду-
альный привод валков блюминга. Это объясняется
преимуществами индивидуального привода, при котором
нет шестеренной клети, более плавно работают шпинде-
ли, меньше суммарный маховой момент двигателей.
На блюмингах 1300 для привода валков используют
два электродвигателя мощностью по 6800 кВт каждый.
Валки блюминга 1500, введенного в эксплуатацию
на Нижнетагильском металлургическом комбинате в
1974 г., приводятся от электродвигателей мощностью по
6500 кВт каждый.
На слябингах 1150 для привода горизонтальных вал-
ков служат электродвигатели постоянного тока мощно-
стью 6600 кВт каждый при частоте вращения 0—50—
80 об/мин, обеспечивающие суммарный номинальный
момент до 260 тс-м, и для привода вертикальных вал-
ков два двигателя мощностью по 2300 кВт каждый при
частоте вращения 0—75—120 об/мин.
Автоматизация качественно видоизменяет и улучша-
ет организацию производства, обеспечивает рост произ-
водительности труда и повышает общую культуру про-
изводства.
Высшей ступенью автоматизации является комплекс-
ная автоматизация, при которой автоматизируются все
основные и вспомогательные операции.
На блюмингах и слябингах в настоящее время авто-
матизированы следующие операции и механизмы: глав-
ный привод, нажимные устройства, подача слитков от
нагревательных колодцев к приемному рольгангу, при-
емный, удлинительный и рабочие рольганги, сталкива-
тели блюмов и слябов на холодильник.
Автоматизация управления главным двигателем. Система обес-
печивает автоматическое выполнение следующих операций: изменения
направления вращения валков, повышения частоты вращения двига-
теля после захвата металла валками, снижения частоты вращения
двигателя при буксовании валков во время захвата металла, опреде-
ления момента начала торможения главного привода для получения
требуемой скорости при выходе металла из Валков в целях скораще-
ния пути при обратной подаче раската в валкн, отключения двигате-
ля при максимальной его перегрузке с возможностью последующего
включения двигателя.
В зависимости от массы и формы слитка и заданного режима
обжатий программу автоматического управления главным двигате-
лем может изменять оператор на пульте управления перестановкой
программного переключателя.
У рабочей клети блюминга (рис. 20) установлены следующие
фотореле: ближние ФРБ и дальние ФРД с каждой стороны клетн и
W
обеВЫе ФРО co стороны, противоположной приводу валкой. Фото-
реле ФРБ расположены на расстоянии примерно 700 мм от оси вал-
ков и засвечиваются от раската, проходящего под ними; реле ФРД
засвечиваются от раската, находящегося на расстоянии около 2500 мм
от оси валков. Осевые ФРО установлены сбоку рабочей клети и за-
свечиваются от металла, находящегося на расстоянии 300—400 мм
от оси валков.
Автоматическое управление главным двигателем осуществляется
оператором с поста управления.
Рис. 20. Схема автоматизации процесса прокатки на блюминге
До подхода слитка 1 по рольгангу 2 к валкам 3 частота враще-
ния двигателя регламентируется реле напряжения генератора (в пре-
делах 12—15 об/мин в зависимости от принятого режима обжатий).
Когда слиток подойдет к валкам, засвечиваются осевые ФРО и дви-
гатель будет автоматически разгоняться до частоты вращения
50 об/мин. Если слиток не будет захвачен валками, то реле выдерж-
ки времени через 0,3 с уменьшит частоту вращения двигателя до
12—15 об/мин, что необходимо для облегчения захвата. Включение
двигателя «Назад» происходит автоматически при засвечивании рас-
катом, выходящим из валков реле ФРБ с противоположной стороны
клети.
Перевод двигателя в режим торможения перед реверсированием
осуществляется при помощи электронного счетно-решающего уст-
ройства, которое включается от импульса реле ФРД. Это устройство
определяет длину непрокатанной части раската с момента начала
торможения двигателя. Когда раскат выйдет из поля одного из зад-
них фотореле, начинается отсчет длины прокатываемой части раската
с учетом скорости его прокатки; после определенной выдержки време-
ни счетно-решающее устройство дает команду на торможение двига-
теля.
Автоматизация управления нажимным, устройством. Система ав-
томатизации обеспечивает точное перемещение верхнего валка сог-
ласно заданному режиму обжатий слитка по проходам. Автомати-
ческая система управления нажимным устройством блюминга состо-
ит из электронного счетного устройства и следящей системы. Счет-
ное устройство служит для счета числа проходов металла через валки
58
Рис. 21. Схема автоматизации нажим-
ного устройства
и работает от импульса реле направления вращения, тока главного
двигателя и реле двигателей нажимного устройства. Наличие этих
реле обеспечивает четкую подачу импульсов в схему счета и пра-
вильный счет проходов. В схеме счетного устройства имеется нес-
колько реле счета, после каждого прохода металла через валки сра-
батывает очередное реле счета. После последнего прохода реле окон-
чания счета приводит счетное устройство в исходное положе-
ние. Счетное устройство производит переключение следящей системы
привода нажимных винтов в
соответствии с заданной прог-
раммой обжатяй.
В следящую систему вхо-
дят следующие элементы (рис.
21): датчик положения верхне-
го валка—следящий потенцио-
метр СП; программное устрой-
ство ПП (программный потен-
циометр') , которое позволяет
последовательно изменять об-
жатия в соответствии с задан-
ной программой; электронное
усилительное устройство ЭУУ,
которое усиливает разность
напряжений, задаваемых сель-
син-датчиком и программным
устройством; исполнительное
устройство (электромашинный
усилитель ЭМУ, генератор Г
и двигатель Д нажимного уст-
ройства); электронное счетно-
решающее устройство тормо-
жения ЭТУ, которое переводит
двигатели нажимного устрой-
ства в тормозной режим.
Программный потенцио-
метр ПП состоит из последо-
вательно соединенных катушек
одинакового сопротивления,
имеющих штепсельные гнезда.
Переход с одного гнезда на
другое соответствует перемещению верхнего валка на 5 мм. Набор
требуемой программы обжатий осуществляется при помощи штеп-
селей, вставляемых в гнезда.
Автоматическая система управления нажимным устройством ра-
ботает только при включенной автоматической системе управления
главным приводом вращения валков. Порядок работы автоматичес-
кой системы управления нажимным устройством следующий (см.
рис. 21).
При подходе слитка к валкам засвечивается ближнее реле ФРБ
и включается главный двигатель. После захвата металла валками
срабатывает реле счета проходов РСП в цепи программного потен-
циометра ПП; при этом появляется напряжение рассогласования в
следящей системе СП, которое усиливается электронным устройст-
вом ЭУУ. По выходе конца слитка из поля ближнего ФРБ замыка-
ется обмотка ЭМУ, по которой протекает ток, и включается генера-
59
тор; двигатели привода нажимных винтов производят перемещение
верхнего валка. Одновременно с нажимными винтами будет дви-
гаться ползунок реохорда следящего потенциометра СП, уменьшая
напряжение рассогласования следящей системы. При этом необходи-
мый момент для начала торможения двигателей нажимного устрой-
ства и их остановки (после заданного программой перемещения верх-
него валка) определяет счетно-решающее электронное устройство
торможения двигателей.
Автоматизация работы рольгангов. После опрокидывания слит-
ка, подаваемого слитковозом 1 (рис. 22) на первые ролики приемно-
Рис. 22 Схема автоматизации рольгангов и поворотного стола
го рольганга, от импульса фотореле ФР1 включается двигатель при-
вода рольганга 2 и слиток движется к поворотному столу 3. При по-
ступлении слитка на поворотный стол фотореле ФР2 отключает дви-
гатель рольганга, а фотореле ФРЗ включает двигатель поворотного
стола. Остановка двигателя поворотного стола (после поворота его
на 180°) осуществляется конечным выключателем. При этом автома-
тически включается двигатель привода роликов рольганга, располо-
женных на столе, слиток сходит со стола на подводящий рольганг,
включаемый одновременно с приводом роликов стола. Остановка
слитка на подводящем рольганге 4 происходит от импульса фото-
реле ФР4. Дальнейшая транспортировка слитка к стану 8 произво-
дится оператором с пульта 5 управления станом путем запуска
двигателей подводящего, раскатного и рабочего рольгангов 4, 6 и 7.
Автоматизация работы слитковоза. Слитковоз должен остано-
виться точно против того нагревательного колодца, из которого мо-
стовым краном будет выниматься нагретый слиток. После установки
слитка в люльку слитковоза включается его двигатель. Обе опера-
ции производит оператор с поста управления, расположенного у пер-
вой группы нагревательных колодцев.
Все остальные операции работы слитковоза (разгон, торможение
при подходе к приемному рольгангу, остановка и опрокидывание
слитка на первые ролики приемного рольганга) осуществляются ав-
томатически, без участия оператора.
Таким образом, управление слитковозом является дистанцион-
ным (с пульта управления) полуавтоматическим.
Принцип работы слитковоза заключается в следующем (рис. 23).
На пульте управления слитковозом ПУ имеются 10—12 кнопок
(по числу групп нагревательных колодцев 3) для пуска двигателя и
движения слитковоза 1 со слитком от колодца к приемному роль-
гангу 2.
Команда с указанием номера нагревательного колодца для выем-
ки очередного нагретого слитка поступает на пульт управления от
мастера нагревательных колодцев. После этого оператор нажимает
одну из кнопок пуска двигателя «к колодцу». Слитковоз разгоняется
60
до максимальной скорости, а затем при подходе к заданному колод-
цу его движение замедляется. Торможение двигателя слитковоза
осуществляется при помощи индуктивных выключателей И1—ИЮ.
При движении слитковоза по рельсам плоская стальная пластина
при проходе над индуктивными выключателями последовательно за-
мыкает их магнитную цепь. При этом срабатывают реле магнитных
выключателей, двигатель переводится в тормозной режим и слитко-
воз останавливается против заданной группы нагревательных ко-
лодцев'.
Рис. 23. Схема полуавтоматического управления слитковозом
После установки с помощью клещевого крана слитка в люльку
слитковоза оператор нажимает кнопку «К приемному рольгангу»:
двигатель слитковоза разгоняется до максимальной скорости, а при
подходе к приемному рольгангу начинает тормозиться.
Торможение двигателя начинается на расстоянии 15—20 м от
рольганга при замыкании индуктивного выключателя ИТ; оконча-
тельная остановка двигателя производится конечными выключателя-
ми КВ1 и КВ2. При этом автоматически включается двигатель пово-
рота люльки со слитком, слиток укладывается на первые ролики роль-
ганга, а люлька возвращается в исходное положение; одновременно
реле ФР1 дает команду двигателю привода рольганга на подачу
слитка к стану.
С применением кольцевой слиткоподачи автоматизация работы
слитковозов упрощается. В данном случае автоматизируются циклы
движения всех (трех-четырех) слитковозов, рабочий и обратный ходы
сталкивателя, включение и выключение приемного рольганга. При
автоматизации блюминга 1300 предусмотрены возможность взвеши-
вания слитков, остановки их на рольганге за весами и на раскатных
рольгангах, автоматическое выполнение схем прокатки по заданным
режимам обжатий, рассчитанное на минимальное значение ритма
прокатки при возможном постоянстве нагрузки на электродвигатель
и все оборудование, расположенное по главной линии. При этом на-
иболее сложной является автоматизация манипулирования раската
у рабочей клети: торможение раската и возврат его к валкам, уста-
новка и задача раската в требуемый калибр, правка раската с по-
мощью линеек манипулятора.
В процессе прокатки автоматически определяется фактическая
длина раската, в соответствии с которой выдается программа для
машины огневой зачистки металла в потоке (МОЗ).
На машине огневой зачистки полупродукта автоматизированы
следующие операции: остановка раската в определенном положении,
включение горелок, регулирование температурно-скоростного режима
работы машины.
На ножницах обжимных станов автоматизированы операции об-
резания заданных переднего и заднего концов раската и резки рас-
61
ката на мерные длины. Это имеет существенное значение при опре-
делении расходного коэффициента металла.
Необходимо отметить, что на обжимных станах пока еще не
автоматизирован процесс кантовки раскатов, главным образом нз-за
отсутствия надежных датчиков положения раската.
8. Производство полупродукта на машинах
непрерывного литья заготовок
Прогрессивным и высокоэффективным процессом про-
изводства заготовок является непрерывное литье. Дан-
ный процесс является одним из самых больших дости-
жений в теории и практике металлургии за вторую по-
ловину ХХ'века.
Сначала этот процесс был применен для цветных ме-
таллов, например таких как алюминий и его сплавы, за-
тем для меди, а в последние двадцать лет непрерывное
литье успешно стали внедрять в производство стальных
заготовок.
Получение полупродукта требуемых размеров по се-
чению непосредственно из жидкой стали, минуя блю-
минги и слябинги, трудно переоценить. Преимущества
непрерывного литья заготовок состоят не только в весь-
ма значительном сокращении всего производственного
цикла по получению готового металла и капитальных
затрат, но и в значительном повышении качества загото-
вок за счет однородности их строения и резком сниже-
нии расхода металла. Выход годных слябов при их про-
изводстве способом непрерывного литья примерно на
20% выше для углеродистой спокойной стали и на 10—
12% для кипящей стали по сравнению с прокаткой слит-
ков на слябинге, а при беспрерывном литье стальной за-
готовки без остановки машины, получившим название
«плавка на плавку», выход годного повышается до 99%
за счет сокращения отходов металла, связанных с оста-
новками машины. При этом намного увеличивается про-
изводительность разливочной машины в результате
повышения машинного времени до 90—95%. Эффектив-
ность непрерывного литья значительна и при производ-
стве легированной стали.
Разливать на машинах непрерывного литья при со-
ответствующем подборе условий процесса кристаллиза-
ции можно стали всех сортов и марок, начиная от мало-
углеродистой кипящей и кончая высоколегированной
сталью.
 62
Процесс непрерывного литья стали легко автомати-
зируется.
Новолипецкий металлургический завод является пер-
вым в мировой практике большим заводом без обжим-
ных станов, на котором все заготовки получают на
МНЛЗ.
Машины непрерывного литья заготовок делятся на
несколько основных типов (рис. 24):
1)	вертикальные с поперечной резкой полупродукта в
вертикальном положении (см. рис. 24, а);
Рис. 24. Схемы установок непрерывного литья заготовок
2)	вертикальные машины с изгибом литого металла,
а также резкой его в горизонтальном положении
(см. рис. 24, б);
3)	радиальные с постоянным радиусом кривизны зо-
ны вторичной кристаллизации (см. рис. 24, в);
4)	МНЛЗ наклонного конвейерного типа.
В нашей стране и за рубежом чаще всего применяют
агрегаты первых трех типов.
При этом первыми машинами непрерывного литья
стальных заготовок, которые получили наибольшее про-
мышленное применение, являются агрегаты вертикаль-
ного типа.
Рассмотрим кратко работу МНЛЗ вертикального ти-
па. Жидкая сталь из сталеразливочного ковша поступа-
ет в разогретый примерно до 1200° С промежуточный
ковш. Из промежуточного ковша жидкая сталь попада-
ет в кристаллизатор, расположенный ниже. В этом кри-
63
сталлизаторе подвижным опускающимся дном служит
затравка.
В кристаллизаторе (с медными стенками) происхо-
дит быстрое охлаждение жидкого металла и при этом
образуется твердая корка металла. Стальная заготовка
формируется в соответствии с размерами кристалли-
затора.
Кристаллизатор постоянно охлаждается циркулиру-
ющей под давлением между его стенками водой; при
этом он совершает возвратно-поступательное движение
по вертикали с амплитудой 15—30 мм во избежание при-
варивания жидкого металла.
Застывающая в кристаллизаторе сталь сцепляется с
затравкой и продвигается вниз несколькими парами тя-
нущих роликов. В зоне вторичного охлаждения заготов-
ка охлаждается водой до полного затвердевания по все-
му сечению. После этого заготовка в машинах верти-
кального типа разрезается на мерные длины, находясь
в вертикальном положении, и подается к прокатным ста-
нам.
Высота МНЛЗ вертикального типа, которая зави-
сит от ряда факторов (сечения, химического состава
стали, скорости вытягивания, отрезаемой длины и др.),
достигает 40—50 м, что требует больших затрат на стро-
ительство и эксплуатацию. Вместе с тем необходимо от-
метить что вертикальные машины наиболее универ-
сальны; на них разливают сталь широкого сортамента
и получают заготовки различного назначения и раз-
личной величины — как самые малые, так и самые
большие по сечению,, причем для литья заготовок боль-
шой толщины они являются наиболее простыми и
удобными.
МНЛЗ вертикальные с изгибом отрезаемых заготовок
стали сооружать позднее. Их особенность заключается
в том, что на выходе из тянущих роликов передний ко-
нец заготовки изгибается до горизонтального положения,
правится и разрезается на мерные длины в горизонталь-
ном положении. Это позволяет уменьшить высоту маши-
ны, упростить в целом весь процесс разливки, повысить
его производительность. Машины с изгибом чаще всего
используют для отливки небольших, преимущественно
сортовых заготовок. Однако эти машины требуют боль-
шой площади и мощного оборудования для выпрямле-
ния заготовок.
64
Машины радиального типа появились еще позднее
(60-е годы) в результате стремления уменьшить высоту
МНЛЗ и создать условия для совмещения непрерывного
литья и прокатки металла в одном комплексе. В этом
случае кристаллизатор и направляющие устройства изо-
гнуты по дуге постоянного радиуса. Опыт показал, что
заготовки, полученные на машинах радиального типа,
нисколько не уступают по качеству заготовкам, получен-
ным на машинах вертикального типа. При этом высота
радиальных МНЛЗ значительно меньше, чем вертикаль-
ных, и отсюда несомненна их экономическая выгода. На
машинах радиального типа можно достигать более вы-
соких скоростей разливки за счет изменения длины уча-
стка вторичного охлаждения и высокой степени автома-
тизации, а следовательно, производительности и качест-
ва готовой продукции. Однако и эти машины требуют
больших площадей и мощного разгибающего оборудова-
ния.
Заметим также, что при выпрямлении профиль ли-
тых заготовок несколько искажается и на поверхности
заготовок из некоторых марок стали появляются тре-
щины.
Действующие на отечественных заводах МНЛЗ обыч-
но имеют несколько ручьев. Вообще же число одновре-
менно отливаемых заготовок на вертикальных машинах
непрерывного литья заготовок в зависимости от емкости
сталеразливочного ковша, а также сечения литой заго-
товки доходит до восьми.
На наших заводах разливаются: слябы сечением
1204-250X900-4-1850 мм, блюмы сечением до 280Х
Х280 мм, разливаются и меньшие по сечению заготовки.
Скорость разливки 0,7—2,0 м/мин.
Производительность МНЛЗ зависит от ряда факто-
ров: скорости разливки, числа ручьев, выпускаемых се-
чений и др. Проектная производительность одноручье-
вой машины криволинейного типа конструкции УЗТМ,
на которой предусмотрено литье слябов сечением 200Х
XI5004-250X1800 мм при скорости 0,2—2 м/мин из ста-
леразливочных ковшей емкостью 150 т, составляет
300 тыс. т в год.
В дальнейшем в СССР предполагается строительство
новых высокопроизводительных машин непрерывного
литья полупродукта: для слябов — двухручьевых машин,
а для блюмов и заготовок — машин с двумя — четырьмя
5—999	65
ручьями. При этом наиболее рациональными машинами
для литья заготовок крупных сечений следует считать
радиальные. Радиальные машины для непрерывного
литья в целях облегчения разгибания последних долж-
ны иметь большой радиус кривизны. На новых отечест-
венных МНЛЗ предполагается освоить литье слябов тол-
щиной от 300—350 мм и шириной до 2000—2200 мм из
спокойной углеродистой, кипящей и низколегированных
сталей, а также литье сортовых заготовок сечением до
350X350 мм.
Объединение процессов непрерывного литья
с прокаткой
Проблема объединения МНЛЗ и прокатных станов в
единый комплекс является в настоящее время основной
в направлении повышения эффективности всего метал-
лургического производства. При решении этой проблемы
будет использоваться внутреннее тепло литых заготовок,
уменьшится потеря металла от угара при его нагреве в
печах, намного сократятся потери металла при реЗке
заготовок.
Однако реализация комплексного использования
МНЛЗ с прокатными станами в едином потоке при про-
изводстве стальных профилей весьма трудна (значитель-
но труднее, чем при получении профилей из цветных ме-
таллов) и прежде всего из-за большой разницы скоро-
стей выхода литого полупродукта из МНЛЗ и прокатки
этого полупродукта на станах.
Полное совмещение МНЛЗ с прокатными станами
возможно при увеличении скорости вытягивания литой
заготовки из машины, а Также при применении в каче-
стве связующего звена между МНЛЗ и станами оконча-
тельной прокатки специальных станов со скоростью на
входе, соответствующей скорости МНЛЗ, и с большими
коэффициентами вытяжки, равными 20—40 (планетар-
ные станы).
Совмещение непрерывного литья стальных заготовок
с прокаткой возможно при многоручьевых МНЛЗ с не-
сколькими кристаллизаторами. При этом выходящие
из кристаллизаторов заготовки должны отрезаться и по-
очередно задаваться в прокатный стан.
Опыт совместной работы машины непрерывного ли-
тья заготовок с прокатными станами показывает, что
66
при разной ширине готовых листов наиболее технологич-
ным и экономически целесообразным является примене-
ние кристаллизаторов для литья слябов с быстроменяю-
щимися размерами.
При литье слябов постоянных размеров и разной ши-
рине готовых листов необходимы редуцирующие устрой-
ства, с помощью которых слябы могли бы подвергаться
обжатию по ширине до необходимых размеров. Для ре-
дуцирования (обжатия по ширине) слябов и их обжатия
по толщине могут быть применены редуцирующие клети
с вертикальными и горизонтальными валками, которые
устанавливают за машинами непрерывного литья заго-
товок.
Необходимо отметить, что в перспективе развития чер-
ной металлургии СССР, и в частности развития произ-
водства полупродукта, предусмотрено осуществление
непрерывного процесса литья и прокатки при использо-
вании как кислородных конверторов большой садки
(300—400 т), так и электросталеплавильных печей на
заводах специальных сталей.
Имеющийся опыт в этом направлении свидетельствует
о реальной возможности объединения процессов непре-
рывного литья и прокатки. При этом можно получить
не только полупродукт, но также и готовые профили
проката.
ГЛАВА 111.
ПРОИЗВОДСТВО ЗАГОТОВОК
1.	Сортамент
Согласно ГОСТ 4693—77, к заготовкам квадратного се-
чения относятся квадратные профили с закруглением
углов со сторонами от 40X40 до 250x250 мм. Всего
прокатываются заготовки тридцати размеров. Для за-
готовок минимальных . размеров со стороной квадрата
40—50 мм предусматриваются радиус закругления уг-
лов ~ 7 мм и отклонения по стороне квадрата от +1,0
до —1,5 мм; для заготовок максимальных размеров со
стороной квадрата 210—250 мм предусматриваются
радиус закругления углов 35 мм и отклонения по сторо-
5*	67
не квадрата+^ мм. Длина заготовок 1—9 м. Заготов-
ки предназначаются для прокатки на сортовых станах
в конечные профили. Диапазон размеров заготовок
большой и перекрывается размерами блюмов. Разница
между блюмами и заготовками одинаковых размеров
состоит в величинах допускаемых отклонений по стороне
квадрата; при этом у блюмов допуски симметричны, у
заготовок такой же минусовый допуск, как и у блюмов,
и меньший плюсовый допуск. Практически к заготовкам
относят раскаты, имеющие размеры сторон в сечении,
равные 40X404-150X150 мм, получаемые на заготовоч-
ных станах.
В настоящее время на отечественных металлургичес-
ких заводах установлены вполне определенные размеры
заготовок по сечению: 60X60; 80x80; 100X100; 120Х
X120 и 150Х150 мм.
Заготовки для непрерывных проволочных и мелко-
сортных станов имеют размеры сечения 60x60 и 80 X
Х80 мм; для среднесортных станов—80X80; 100X100;
120X120 мм; для крупносортных станов— 120X120;
150x150 мм и больше.
Такая классификация заготовок по станам-потреби-
телям имеет большое народнохозяйственное значение.
Известные размеры заготовок упрощают проектирование
новых станов для окончательной прокатки и в значи-
тельной мере определяют схемы прокатки на них, облег-
чают специализацию заготовочных станов и нагреватель-
ных устройств.
Например, принимаемая в настоящее время длина за-
готовок непрерывных проволочных и мелкосортных ста-
нов 10 и 12 м облегчает решение ряда смежных вопросов.
На станах устаревших конструкций еще применяют-
ся несколько размеров заготовок в соответствии с кон-
кретными условиями работы, однако в настоящее время
и на этих станах в значительной мере осуществлено
упорядочение размеров заготовок по сечению и длине
в целях уменьшения их числа на заводах.
68
2.	Станы и технология прокатки
Основными станами для прокатки заготовок на отечест-
венных и зарубежных заводах являются непрерывные
заготовочные. Они служат промежуточным звеном меж-
ду блюмингами и сортовыми станами и способствуют
повышению производительности как обжимных, так и
сортовых станов.
Рис. 25. Схема расположения непрерывного заготовочного стана 630/450
Нагревательных устройств на непрерывных заго-
товочных станах для промежуточного нагрева блю-
мов нет; здесь при деформации используется тепло,
полученное металлом в нагревательных колодцах
блюмингов.
Все непрерывные станы характеризуются тем, что
клети их расположены последовательно, в каждой клети
осуществляется один проход и прокатываемый металл
одновременно находится в нескольких клетях.
Для непрерывных заготовочных станов старой конст-
рукции характерно применение двухвалковых клетей
только с горизонтальным расположением валков и груп-
повым приводом от электродвигателей переменного тока.
Схема такого стана показана на рис. 25. Стан со-
стоит из двух групп, по шесть — восемь клетей в каж-
дой, расположенных последовательно за ножницами
блюминга.
Слитки прокатывают на блюминге обычно до сечения
250X250-4-320X320 мм, дальнейшее обжатие блюмов
осуществляется на непрерывном заготовочном стане.
После прокатки в первой группе клетей заготовки име-
ют сечение 150X150-=- 100X100 мм, а после прокатки во
второй группе клетей 80X80-^60X60 мм. Скорость про-
катки в последней клети первой группы 1,46 м/с, ско-
рость раската на выходе из последней клети второй груп-
пы 3,90 м/с.
69
Валки всех клетей каждой группы приводятся во
вращение от одного электродвигателя 1 мощностью
3680 кВт с частотой вращения 250 об/мин через редук-
тор и шестеренные клети.
Перед второй группой клетей установлены ножницы
маятниковые 2, которые служат для обрезки передних
’ бракованных концов раска-
Рис. 26. Схема к выводу угла скру-
чивания
тов, мешающих задаче их в
валки; для резки длинных
раскатов, выходящих из вто-
рой группы, на мерные за-
готовки (обычно длиной до
12 м) используются летучие
кривошипно-эксцентриковые
ножницы.
Для кантовки раскатов
на непрерывных заготовоч-
ных станах только с горизон-
тальными валками применя-
ются неприводные кантующие ролики. На этих роликах
врезают наклонные калибры (по числу калибров, распо-
ложенных на валках), в которые раскаты попадают по
выходе из калибров рабочих валков. Входя в такой на-
клонный калибр (металл здесь не подвергается обжа-
тию), передний конец раската скручивается на длине от
рабочей клети до кантующих роликов I, составляющей
примерно 0,8 м, на угол ах« 184-22° (рис. 26). При про-
хождении всего раската через кантующие ролики проис-
ходит постоянный поворот переднего конца раската от-
носительно его продольной оси, и при входе в калибр
следующей рабочей клети (расстояние между рабочими
клетями около 4 м) кантовка на заданный угол (при
системе прямоугольных калибров на 90°) заканчивается.
Диаметр и длина бочки кантующих роликов примерно
такие же, как и у рабочих валков. Устанавливаются
кантующие ролики в специальных рамах, крепящихся к
станинам рабочих клетей на выходе раскатов из послед-
них.
Неприводные кантующие ролики отличаются ис-
ключительной простотой конструкции и высоким сроком
службы. Они не оставляют царапин на поверхности про-
катываемого металла (металл не скользит, а катится по
роликам). Кантующие ролики шроко применяются не
только на непрерывных заготовочных станах, но и в чер-
70
новых и промежуточных клетях непрерывных сортовых
и проволочных станов.
По выходе из последней клети первой группы раска-
ты могут быть направлены или во вторую группу клетей
стана для дальнейшей прокатки заготовок меньших раз-
меров, или для резки на ножницы, если требуются заго-
товки, выпускаемые первой группой. Во втором случае
раскаты, вышедшие из первой группы клетей, шлиппера-
ми передаются на так называемый обводной рольганг,
который подает их к стационарным ножницам с усилием
резания 800—900 тс. В связи с этим расстояние между
первой и второй группами клетей стана составляет не
менее 70 м (максимальная длина раскатов после первой
группы).
За летучими ножницами после второй группы клетей
стана устанавливают машину для клеймения заготовок.
Далее расположен пакетирующий рольганг, ролики
которого расположены под углом 75° к его оси. Разре-
занные летучими ножницами заготовки каждого раската
собирают в пакет в конце рольганга при помощи упора.
После набора очередного пакета упор опускается и па-
кет заготовок по рольгангу направляется к холодильни-
кам.
Ролики рольгангов непрерывного заготовочного ста-
на имеют индивидуальный привод.
Рассмотренный непрерывный заготовочный стан (см.
рис. 25) при его простоте имеет ряд существенных недо-
статков. Основной из них заключается в том, что валки
всех клетей приводятся от одного двигателя. При этом
кинематическая схема привода является жесткой, не по-
зволяющей изменять частоту вращения валков в каждой
клети независимо от валков других клетей. Это сильно
затрудняет расчет режимов обжатий и калибровки про-
филей, настройку стана на постоянство секундных объе-
мов прокатываемого металла по клетям. В данном слу-
чае постоянство секундных объемов металла по клетям
практически достижимо лишь за счет изменения площа-
дей поперечного сечения раскатов по клетям. При пере-
валке для всех клетей требуются валки одного размера,
поэтому на стане должен быть большой парк валков.
По этим причинам сейчас такие станы не устанавли-
ваются.
В настоящее время вместо станов 450 устанавливают
станы 530 с приводом валков двух клетей от одного
71
электродвигателя. Эти станы имеют значительное преи-
мущество перед станами с одним двигателем на валки
всех клетей. В этом случае упрощается настройка стана
на постоянство секундных объемов металла по клетям
регулированием частоты вращения валков каждой пары
клетей, уменьшается парк валков, стан становится более
технологичным.
Непрерывные заготовочные станы с горизонтальным
расположением валков и индивидуальным приводом
валков в каждой клети являются одним из лучших по
своей технологичности, легкости настройки и осущест-
влению процесса прокатки. При этом самым большие
удобством при достижении секундного объема прокаты-
ваемого металла по клетям является возможность регу-
лирования частоты вращения валков в каждой клети не-
зависимо от валков других клетей. Горизонтальное рас-
положение валков позволяет иметь в каждой клети
несколько калибров для прокатки разных заготовок и
тем самым полностью использовать бочку валков (пере-
ходы от прокатки одного профилеразмера к другому
осуществляются всего лишь перемещением направля-
ющих линеек). Эти станы имеют высокие технико-эко-
номические показатели.
Непрерывные заготовочные станы, построенные в
СССР и за границей в 60-х годах, являются многоклете-
выми с чередующимися горизонтальными и вертикаль-
ными валками, что исключает кантовку раскатов, и ин-
дивидуальными приводами валков каждой клети. При
кажущемся преимуществе исключение кантовки раската
между клетями не способствует улучшению качества по-
верхности заготовки: на верхней грани ее вкатывается
окалина и другие зягрязнения, что наследственно ска-
зывается и на готовом профиле.
На рис. 27 представлена схема расположения обору-
дования отечественного непрерывного заготовочного ста-
на 900/700/500. Стан установлен за блюмингом 1300 и
предназначен для прокатки заготовок сечением 80X804-
4-170X170 мм из блюмов сечением до 370X370 мм. Про-
изводительность стана соответствует производительнос-
ти блюминга и составляет примерно 750 т/ч, или 5,5
млн. т в год. Стан состоит из 14 рабочих клетей. Первые
две двухвалковых клети с горизонтальными валками
диаметром 900 мм установлены отдельно и являются об-
жимными (тем самым два длительных прохода снима-
72
Рис. 27. Схема расположения оборудования непрерывного заготовочного стана 900—700—600:
1 — подводящий рольганг; 2— поворотное устройство; 3 — обжимная группа прокатных клетей; 4 — кантователи; 5 —черновая
группа прокатных клетей; 6 —шлеппер; 7 — ножницы; 8 —чистовая группа прокатных клетей; 9 —установка для уборки обре*
зи; 10 — пакетирующие рольганги; И — холодильники
73
ются с блюминга). Непрерывная черновая группа сос-
тоит из двух двухвалковых клетей с горизонтальными
валками диаметром 900 мм и четырех чередующихся
двухвалковых клетей с вертикальными и горизонталь-
ными валками диаметром 730 мм. Непрерывная чисто-
вая группа клетей включает в себя шесть чередующихся
двухвалковых клетей с вертикальными и горизонталь-
ными валками диаметром 530 мм.
В черновой группе прокатывают заготовки сечением
170X1704-140X140 мм. Здесь можно прокатывать заго-
товки прямоугольного сечения и круглые трубные заго-
товки диаметром ПО—150 мм. Скорость прокатки в пос-
ледней клети первой группы достигает 2,3 м/с.
В чистовой группе клетей из раскатов, поступающих
из первой группы стана, прокатывают заготовки 120Х
Х120, ЮОХЮО и 80X80 мм. Здесь также можно прока-
тывать заготовки прямоугольного сечения и круглые
трубные заготовки диаметром 60—100 мм. Скорость про-
катки в последней клети второй группы равна 7 м/с.
Горизонтальные валки каждой рабочей клети приво-
дятся во вращение от одного электродвигателя мощ-
ностью 2000 или 3200 кВт через одно- или двухступенча-
тый редуктор, шестеренную клеть и шпиндельное соеди-
нение.
В качестве привода вертикальных валков каждой ра-
бочей клети используется один электродвигатель мощ-
ностью 2000 или 3200 кВт, установленный на отдельном
фундаменте в машинном зале, вращение от которого пе-
редается валкам через длинный горизонтальный вал,
комбинированный цилиндроконический редуктор с пере-
даточным числом от 9,3 до 1,82 и универсальные шпин-
дели.
За черновой группой рабочих клетей расположен
шлеппер для передачи заготовок больших сечений и
масс с основной линии стана на обводной рольганг в
том случае, когда требуются большие сечения (в конце
обводной линии установлены ножницы с верхним плава-
ющим валом усилием резания 1000 тс). По этой причине
расстояние между последней клетью черновой группы и
первой клетью чистовой группы больше максимальной
длины раската после черновой группы и составляет при-
мерно 100 м.
На рассматриваемом стане значительно расширен
сортамент марок прокатываемых сталей и профилераз-
74
меров. Ритм прокатки при получении заготовки сечением
80X80 мм составляет около 35 с, что меньше ритма про-
катки на блюминге 1300. Повышена степень механиза-
ции и автоматизации технологического процесса. За чис-
товой группой стана действуют хорошо показавшие себя
в работе рычажно-планетарные летучие ножницы с уси-
лием' резания 150 тс конструкции ВНИИметмаша, обес-
печивающие резку раскатов сечением 80X80 мм на за-
готовки при скорости 7,0 м/с. Прокатные валки стана
смонтированы на четырехрядных подшипниках качения.
Станины прокатных клетей закрытого типа и отличают-
ся большой жесткостью.
К сожалению, непрерывные заготовочные станы 900/
/700/500, установленные за блюмингами 1300, не лишены
и недостатков. Один из них состоит в громоздкости кле-
тей с вертикальным расположением валков и особенно
их главных приводов и сложности настройки валков
этих клетей. При переходе от прокатки одного профиле-
размера к прокатке другого весь стан приходится оста-
навливать, так как при этом необходимо переместить
по горизонтали клети с горизонтальным расположением
валков и по вертикали кассеты с вертикальными валка-
ми для установления новой технологической линии про-
катки.
На рассматриваемых непрерывных заготовочных ста-
нах внедрена комплексная автоматизация всего техно- >
логического процесса прокатки.
3.	Режимы обжатий и калибровка валков
Расчет калибровки и режимов обжатий для непрерыв-
ных заготовочных станов основан на равенстве объемов
металла, проходящих в единицу времени через каждую
клеть, Отклонение от этого правила в любой из клетей
ведет к образованию петли между клетями или к натя-
жению прокатываемого металла. Условие непрерывной
прокатки можно записать в виде уравнения (рис. 28):
Pivhi = ^Л2 =-=Fnvhn = const = С,	(22)
где F — площадь поперечного сечения раската, выходя-
щего из валков;
v= u(l+S) —скорость выхода раската из валков
с учетом опережения S.
75
Выразив скорость выхода раската через окружную
скорость валков как v=nDK п/60 (здесь п — частота
вращения валков, об/мин; DK — катающий диаметр), по-
лучим
(l+Si) =	(j + 5г) =	=
= Fn2l£^L(i+5n) = c.
Сократив части равенства на величину л/60, имеем
(1 + Sx) = F 2Пк2 га2 (1 + S2) = • • • =
= FnDKnnn(l+Sn) = C.
В общем виде последнее равенство можно записать сле-
дующим образом:
+	(23)
Это уравнение и выражает условие непрерывной про-
катки. Значение произведения FiDKin.i(l-[-Si) по клетям
принято называть константной непрерывного стана.
Прокатка на непрерывных заготовочных станах с обра-
зованием петли недопустима вследствие того, что изги-
бы петли приводят к выбиванию проводок и другим ава-
риям. Поэтому прокатку на этих станах ведут с натяже-
нием раскатов между клетями. Опережение на выходе
из валков растет с уменьшением толщины раскатов и
Рис. 28. Схема непрерывного процесса прокатки:
Di—Dn — диаметры валков по бутам; th—v л—окружная скорость валков;
Vfn —	— скорость выхода полосы из клети с учетом опережения
это способствует поддержанию растягивающих напря-
жений в металле. Тогда (при неучете опережения) кон-
станта непрерывного стана примет следующий вид:
FtDKini = C.	(24)
76
В настоящее время на заготовочных станах и в чер-
новых клетях сортовых (и проволочных) станов наи-
большее распространение получила система калибров
прямоугольник — ящичный квадрат (рис. 29). Данная
система имеет ряд преимуществ: равномерность де-
формации металла по ширине в каждом калибре; по-
стоянство глубины вреза ручьев на бочке валка; хорошее
Рис. 29. Калибры и схема деформации металла по системе калибров прямо-
угольник— ящичный квадрат
отслаивание окалины с боковых граней раската; просто-
та конструкции валковой арматуры, ее установки и на-
стройки. К недостаткам ящичных калибров следует от-
нести: невозможность получения в ящичных калибрах
геометрически правильных квадрата или прямоугольни-
ка вследствие значительных выпусков боковых сторон
(по этой причине в ящичных калибрах не прокатывают
заготовки малых размеров); осуществление обжатий ме-
талла только в двух направлениях.
Разновидностью системы калибров прямоугольник —
ящичный квадрат является система гладкая бочка —
ящичный квадрат. Замена ящичного калибра гладкой
бочкой возможна тогда, когда обеспечивается устойчи-
вое положение раскатов в валках в процессе обжатия и
не происходит скручивания их относительно продольной
оси. Как показывает практика работы заготовочных и
сортовых станов, прокатка на гладкой бочке протекает
успешно, если отношение высоты раскатов к ширине не
77
превышает 1,3. Применение валков с гладкой бочкой
вместо калиброванных имеет следующие преимущества:
не требуется никакой расточки, кроме обычной подготов-
ки поверхности валков; полностью используется отбелен-
ный слой валков (на чугунных валках), что способству-
ет повышению их стойкости и улучшению качества по-
верхности прокатываемых профилей; облегчаются усло-
вия захвата.
Существует несколько методов расчета режимов об-
жатий и размеров переходных сечений для системы ка-
либров прямоугольник—ящичный квадрат [2]. Наиболее
приемлемыми из них являются методы, основанные на:
предельных условиях захвата, заданных вытяжках, ра-
венстве вытяжек по проходам, заданных размерах пере-
ходных сечений квадратов.
Пример расчета и обжатий на заготовочном стане. Требуется
рассчитать обжатия и калибровку валков для прокатки заготовки
квадратного сечения 120X120 мм, исходя из средних величин вытя-
жек в каждой паре калибров. При этом требуется определить диа-
метры валков, полагая, что величины обжатий являются предельны-
ми. Заготовочный стан — непрерывный шестиклетевой.
Принимаем средние величины коэффициентов вытяжек (высот-
ной деформации) от квадрата к квадрату в соответствии с общепри-
нятыми для различных профилей (табл. 4). В предчистовом квадра-
те со стороной а4 возможная вытяжка ц4 может быть принята 1,3; во
втором проходе (II клеть) ц2=1,35.
В системах калибров прямоугольник — ящичный квардрат (первые
четыре прохода по ходу прокатки) и ромб — квадрат (в последних
проходах) размеры промежуточных квадратов определяются следу-
ющим способом.
Стороны квадратов:
ai ~ авР4 = 120-1 >3 = 156 мм и а2 = а4ц2 — 156> 1,35 = 210 мм.
ТАБЛИЦА 4
СРЕДНИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫСОТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ (ВЫТЯЖКИ)
ПО КЛЕТЯМ
Профиль	Клети		
	черновых групп	промежуточ- ных групп	чистовые
Круглая и квадратная сталь Угловая сталь	 Балки и швеллеры .... Рельсы	 Полоса		1,4—1,45 1,35—1,4 1,35—1,4 1,35—1,4 1,4—1,45	1,35—1,38 1,3—1,36 1,25—1,3 1,3—1,35 1,25—1,35	1,20-1,25 1,15—1,2 1,1—1,15 1,13—1,18 1,15—1,23
78
Если задаться средней вытяжкой р,Ор = 1,32 от заготовки к квад-
рату со стороной 02, то сторона исходной квадратной заготовки
А = 1,32а2 = 1,32-210 = 277 мм.
Определяем размеры промежуточных прямоугольных сечений.
Так как размеры квадратных сечений известны, расчет можно вести
по ходу прокатки. Определим размеры прямоугольного сечення в
I клети hi и by
По равенству вытяжек Ц; = Цг имеем
Mi = Ла2 = 277-210 = 58 100 мм2.
Задаемся (предварительно) обжатием в I клети Д/г]=80 мм.
Тогда
hi = А — Ahi = 277 — 80 = 197 мм.
Ширина раската
Аа« 58100
bi —------=-------= 295 мм.
1 hi 197
Определим катающий диаметр валков. Расчет проведем примени-
тельно к новым валкам, без учета переточек. Для упрощения при-
нимаем условие, что металл прокатывается во всех клетях с темпе-
ратурой i=1050°C. Температуру раската следует учитывать в каж-
дом проходе.
Из равенства Дйтах=0,9/2Дк при /=1,05—0,0005-1050=0,52 для
стальных валков катающий диаметр примерно равен
2Дйтах 2-80
DKi = 2/?к1 =----« 660 мм.
K1 K1 0,9f2	0.9-0.522
Проверяем, будет ли получена необходимая ширина раската
при принятом обжатии Afti=80 мм и найденном катающем диамет-
ре валков.
Определяем уширение по формуле Э. Зибеля
Д&!= 0,35—— КвО-330 = 16,2 мм.
277
Тогда ширина раската
&! = Л + Д&! = 277+ 16,2 = 293,2 мм.
Согласно выполненному расчету несколько меньше, чем при
расчете по равенству вытяжек. При стремлении получить именно
размер 295 мм следует сделать перерасчет, ио можно остановиться
и на полученном значении, учитывая что при некоторой выработке
валков увеличится коэффициент трения, увеличится уширение и рас-
кат будет иметь ширину Ь]=295 мм.
По полученным размерам сечения раската в первом проходе
fti&! = 197-293,2 мм строим прямоугольный калибр.
На этом расчет первого калибра и размеров раската заканчива-
ется.
Однако возможно, что при проверке уширения во II клети воз-
никнет необходимость в перерасчете,
79
Проверим возможность получения квадрата во II клети. Имеем
«2=210 мм. Прямоугольный раскат кантуется при подаче в квад-
ратный калибр. Тогда обжатие
Дй2 = fej — а2 = 293,2 — 210 = 83,2 мм.
При таком обжатии уширение
дй2 = о,з5 -—-Калл
Л 2
но в этом равенстве неизвестен радиус валков. Будем считать, что
f=0,52. Тогда катающий радиус
83,2
/?к2 =------—т" = 342 мм,
0,9-0,52®
откуда с округлением £>кг=685 мм.
Уширение
83,2 -.г---------
Дй2 = 0,35 ——V 83,2-342,5 = 16,7 мм.
293,2
Ширина раската во втором калибре
Ь2=а2 = 197+16,7 = 213,7 мм.
Следовательно, получается переполнение калибра и необходим
перерасчет размеров раската, выпускаемого из I клети. В связи с
этим требуется увеличить обжатие в I клети примерно на величину
переполнения.
Принимаем ДЛ] = 84 мм. Тогда
^ = 277 — 84 = 193 мм.
Ширина раската
58100
й, = -----= 300 мм.
193
Снова находим катающий радиус, исходя из максимального об-
жатия
84
---------= 345 мм, £>к1 = 690 мм.
0,243
Уширение в первом проходе
84 и /-----
=°>35~^~У 84-345 = 18 мм.
Тогда ширина раската в первом проходе
&! = А+Д61= 277+ 18 = 295 мм.
Эти размеры вторично проверяем по уширению во II клети и
возможности получения квадрата.
Проверяем уширение во II клети. Должен получиться квад-
рат со стороной а2=210 мм.
Тогда обжатие во II клети
ДЛ2 = bL — а2 = 295 — 210 = 85 мм,
80
Вк2
Катающий радиус
85
=-------= 350 мм. £>к, -- 700 мм.
0,243
Уширение
85	/------
Д62 = 0,35—— ]/85-ЗбО = 17,1 мм.
Следовательно, ширина раската во втором калибре
а2 = = 193 + 17,1 = 210,1 мм.
При этом размере расчет сечения раската можно закончить.
Далее строим калибр II клети.
Таким образом, расчетными размерами раската окончательно
являются: /116, = 193-295 мм для I клети и а2=2Ю мм для II клети.
На этом расчет первой по ходу прокатки пары ящичных калиб-
ров заканчиваем.
Аналогично проводим расчет и для второй пары калибров: оп-
ределяем Аз, bi с последующей проверкой возможности получения
квадрата со стороной а4. Для расчета исходными являются разме-
ры аг=210 мм и а4=156 мм.
Расчет ромбического калибра (Уклеть). Имеем исходные разме-
ры: а4=156 мм и а6=120 мм. При этом равенства для определения
размеров ромбического калибра будут следующие:
общая высота ромба h= (1,0-5-1,02)А= (1,26-5- 1,28)а;
ширина ромба по разъему валков b= (1,45-5-1,5)Д = (1,8+1,9)а;
радиус закругления вершины ромба г— (0,15+0,2)4;
зазор между валками Z= (0,1+0,3) А
Общая высота по вершинам ромба Щ = 1,0-а4= 156 мм;
ширина калибра по разъему Ьз= 1,5-а4=234 мм;
радиус закругления вершин ромба Г5=0,15-а4=25 мм;
зазор между валками /s=0,13-/i5=20 мм.
При проведении расчета в каждом проходе требуется опреде-
лить площади поперечного сечения раската, вытяжки, константу ста-
на и другие величины. Все данные должны быть сведены в таблицу.
Расположение ящичных калибров на валках. При
врезе калибров на бочке валков горизонтальная ось сим-
метрии калибра должна быть совмещена со средней ли-
нией валков.
При врезе в валки нескольких калибров, определяю-
щих самостоятельную прокатку отдельных профилей, не-
обходимо соблюдать одинаковое расстояние между ося-
ми калибров на валках каждой последующей клети, что
очень важно для непрерывной прокатки. На непрерыв-
ных станах при небольшом расстоянии между клетями
искривление раската между ними крайне нежелательно;
6—999
81
необходимо обеспечить по возможности прямолинейное
движение металла, иначе на раскате образуются под-
резы и другие дефекты от трения металла об арматуру.
Если в предчистовых клетях увеличивается число
калибров на валках, то их следует располагать симмет-
рично относительно предшествующих калибров, добива-
ясь этим меньшего искривления раската между клетями.
Для примера на рис. 30 показана калибровка валков
непрерывного заготовочного стана 630. Здесь имеются
четыре линии для прокатки заготовок: сечением 120Х
Х120,150X150,106X106 и 120X120 мм. Две линии отве-
дены для заготовки сечением 120X120 мм и расположе-
ны по краям валков. Посредине прокатывается заготов-
ка сечением 150X150 мм, а рядом — 106ХЮ6 мм. В пер-
вых пяти клетях на бочке валков расположено по три
калибра; расстояние между их вертикальными осями
постоянно. Впоследствии по условиям расчетов калиб-
ровки оказалось возможным после пятой клети ввести
линию для прокатки заготовки 106ХЮ6 мм. Поэтому,
начиная с шестой клети, на бочке валков расположено
уже по четыре калибра.
Режимы обжатий и калибровка валков
обжимно-заготовочных станов
с трехвалковыми клетями
Примером станов такого типа являются заготовочные
станы старой конструкции с линейным расположением
трехвалковых клетей, работающие на слитках массой
около 1 т и на блюмах сечением примерно 300X300 мм.
В настоящее время такие станы сохранились на заводах
специальных сталей, где они прокатывают заготовки се-
чением 150X150 мм и сутунку1. Установка высокопроиз-
водительных непрерывных заготовочных станов в таких
случаях нецелесообразна. Диаметр валков обжимно-за-
готовочных станов с трехвалковыми клетями составляет
750 мм. Производительность станов около 350,0 тыс. т
готовой продукции в год.
Рассмотрим особенности расчета режимов обжатий.
Первыми по ходу прокатки здесь применяют ящич-
ные калибры. Нечетные проходы предусматривают по
1 Сутунка — заготовка для листопрокатных станов с двухвалко-
выми клетями линейного типа, имеет размеры по толщине от 6,5 до
18 мм и по ширине 200—300 мм.
82
В
Л
Момер
клети.
Рис. 30. Калибровка валков непрерывного заготовочного стана 630 для про-
катки заготовок сечением 106X106, 150X150 и 120X120 мм
6*
83
нижнему ряду калибров — между нижним и средним
валком; часто эти калибры имеют форму ящичных квад-
ратов. Четные проходы осуществляют по верхнему ряду
калибров — между средним и верхним валком; калибры
этого ряда выполнены в форме ящичных прямоугольни-
ков. Металл проходит через каждый калибр только один
раз, поэтому высота калибра должна равняться высоте
выходящего раската.
Порядок прокатки исходной заготовки или слитка
следующий. Первый проход (обжатие) нагретого в ме-
тодической печи металла осуществляют в первом ниж-
нем калибре, затем раскат с помощью подъемных сто-
лов подается к верхнему прямоугольному калибру,
расположенному над первым, и без кантовки прокаты-
вается в нем. После этого раскат кантуется на 90° и за-
дается в следующий нижний калибр, а затем опять без
кантовки — в следующий верхний калибр и т. д. (рис.
31). Таким образом, ручей среднего валка является об-
щим для нижнего и верхнего калибров. Калибры,
у которых имеется общий ручей, принято называть со-
пряженными. Расчет обжатий в этом случае анало-
гичен расчету обжатий для заготовочных станов, особен-
но если принята система ящичных калибров квадрат —
прямоугольник—квадрат. Методы расчета режимов об-
жатий для данной системы приведены выше.
В обжимно-заготовочных станах с трехвалковыми
клетями в любом ящичном квадрате или прямоугольном
калибре нижний ручей обычно делают с большей глуби-
ной вреза, чем верхний. Соотношение глубин верхнего
и нижнего ручьев в каждом калибре принимают исходя
из конструктивных особенностей стана. Высоты калиб-
ров /ii и h2 определяют расчетным путем.
Существенным недостатком расположения калиб-
ров в трехвалковой клети является значительная раз-
ность катающих диаметров, т. е. большое верхнее давле-
ние.
Рассмотрим условия, когда при сопряженных калиб-
рах верхнее давление может иметь минимальное значе-
ние. На рис. 31 имеем:
+ + 4= ~ + +	<24)
где Dc — рабочий диаметр среднего валка.
Откуда
пи = 2O;-Dc-2/ii; Ов = 2D" — Ос — 2/i2.	(25)
84
При равенстве средних диаметров каждой пары вал-
ков (D’o = D"o) величина верхнего давления составит:
для нижнего калибра
D —D =D — 2D’ + D +2/i. = 2O + 2/i.—2ZX; (26)
с н с 0 1 с 1 с 1	о>\/
для верхнего калибра
О — Dc = 2D'0 — D—2h2 — D=2D'Q — 2h.2 — 2D (27)
Сумма верхних давлений в обоих калибрах
(Dc-DIl) + (DB-Dc) = 2(h1-h2),	(28)
т. е. сумма верхних давлений при одинаковых средних
диаметрах каждой пары валков равна удвоенному об-
жатию раската в верхнем калибре. Примем условие, что
верхнее давление у обоих калибров будет одинаковым.
Так обычно и бывает на практике. Тогда
— D„ = DB — Dc = hr — h2.	(29)
CnbL-L^	\	/
Линейное обжатие при прокатке на обжимно-загото-
вочных станах с трехвалковыми клетями (/и—h2) дости-
гает 40—50 мм, а это означает, что и верхнее давление
будет 40—50 мм, т. е. слишком большим. Уменьшать
обжатия в верхнем калибре в целях снижения верхнего
давления нецелесообразно, так как это приводит к сни-
жению производительности стана. Для того чтобы сни-
зить верхнее давление при расположении калибров один
над другим, необходимо диаметр верхнего валка умень-
шить, а нижнего — увеличить. Если диаметр верхнего
валка уменьшить, а нижнего уве-
личить на величину обжатия в верх-
нем калибре, то, согласно уравне-
нию (29), верхнее давление можно
довести до нуля. Тогда все валки
будут разного диаметра, наиболь-
ший диаметр будет у нижнего вал-
ка, а наименьший — у верхнего. Бу-
Рис. 31. Общая схема рас-
положения калибров на
валках обжимного загото-
вочного стана с трехвалко-
вой клетью
85
Дут разными и средние диаметры каждой пары валков,
D'o > D'q. Сумма верхних давлений у обоих калибров
(Dc - D„) + (D, ~Dt) = 2 (Л, - h,) -2 (О'- DJ). (30)
т. е. меньше, чем по уравнению (28).
В случае равенства верхних давлений у обоих со-
пряженных калибров верхнее давление в каждом ка-
либре
Ч - Ч = D* - Dc =	- h2) - (D; - Z7').	(31)
Из уравнения (31) следует, что можно принять та-
кие средние диаметры D’o и D"o, при которых верхнее
давление будет равно нулю:
и Do Do — hr h2.
Верхнее давление будет равно нулю тогда, когда
разность средних диаметров каждой пары валков равна
линейному обжатию в верхнем калибре.
Построение ящичных калибров для данного случая
аналогично приведенному ранее. Только при определе-
нии выпуска следует вначале принять выпуск в верхнем
калибре, затем по нему построить выпуск в нижнем ка-
либре. В целях достижения одинаковой продолжитель-
ности работы всех валков глубину вреза в средний ва-
лок делают меньше, чем в верхний и нижний.
В трехвалковых клетях многих обжимно-заготовоч-
ных станов, особенно при прокатке качественной стали,
после прямоугольных калибров применяют вытяжные
системы ромб — ромб и ромб — квадрат.
4. Производительность заготовочных станов
Рассмотрим производительность непрерывного загото-
вочного стана. В каждой клети стана осуществляется
только одий проход; время прохода в каждой клети оди-
наково. Ритм прокатки, по которому определяется про-
изводительность этого стана, равен
= "Ь ^п,
где /м— время прохода в одной клети;
ta—продолжительность паузы между концом про-
катки предыдущего и началом прокатки сле-
дующего раската в одной клети.
86
Таким образом, на непрерывных заготовочных ста-
нах обеспечивается наименьший ритм прокатки заготов-
ки. Имея несколько клетей (обычно две группы по
шесть — восемь клетей в каждой), эти станы позволяют
освобождать блюминги от последних длительных прохо-
дов (в них длинные раскаты), резко снижающих произ-
водительность блюмингов. Производительность непре-
1 2 3 Ч 5 6	7 8 9101112
От Ийюпинга	—ЙЖ*- На скнад
Рис. 32. График работы непрерывного заготовочного стана
рывных заготовочных станов главным образом опреде-
ляется их скоростью прокатки.
Фактическая часовая производительность (т/ч) не-
прерывного заготовочного стана определяется по фор-
муле
^м + ^и
(32)
где G—масса прокатываемой заготовки, т;
К.— коэффициент использования стана, как и на
блюмингах, в среднем составляет 0,92.
87
Эти станы также работают по непрерывному графи-
ку, их фактическое число часов работы в году 7500.
На рис. 32 представлен график работы непрерывно-
го заготовочного стана, состоящего из двух групп по
шесть клетей в каждой. Такие графики используют при
определении ритма прокатки Т многоклетевых станов.
Продолжительность проходов в клетях показана на
графике горизонтальными толстыми линиями, паузы ме-
жду проходами — промежутками между толстыми лини-
ями, передача раскатов из одной клети в другую показа-
на наклонными тонкими линиями.
Приведенный график дает четкое представление о
ритме прокатки и общей продолжительности прокатки
одного раската т, равной сумме времени одного прохода
и времени пауз между всеми клетями.
ГЛАВА IV.
КАЧЕСТВО ПОЛУПРОДУКТА.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУПРОДУКТА
1.	Дефекты полупродукта
Качество полупродукта (блюмов, слябов, заготовок)
предопределяет качество готовых профилей. Поэтому
подготовке полупродукта к дальнейшей прокатке уделя-
ют все большее внимание. Главная цель подготовки —
возможно полное устранение имеющихся на полупродук-
те дефектов.
Все дефекты блюмов, слябов, заготовок можно раз-
делить на две основные группы: дефекты сталепла-
вильного происхождения, обусловленные внешними и
внутренними дефектами слитков; дефекты прокатного
происхождения, причинами которых являются наруше-
ния технологических процессов при прокатке полупро-
дукта.
Металл слитков должен быть химически однород-
ным, иметь низкое содержание вредных примесей, глав-
ным образом серы и фосфора, газовых и неметалличе-
ских включений, с глубоким залеганием подкорковых
сотовых пузырей, быть плотным. Уменьшение усадочных
88
раковин, снижающее величину обрези на полупродукте,
достигается применением в верхних частях изложниц
теплоизоляционных плит. Снижение неметаллических
включений в слитках обусловливается высоким качест-
вом подготовки сталеразливочных ковшей и желобов.
Из-за плохой подготовки внутренних поверхностей из-
ложниц на поверхности слитков могут быть поперечные
трещины. Любые выступы на этих поверхностях вызы-
вают «подвисание» слитков, перенапряжения в металле
и в конечном итоге поперечные трещины. Поперечные
трещины слитков могут переходить на блюмы, а при про-
катке заготовок (при большей вытяжке) могут превра-
щаться в продольные трещины на заготовках. Поверх-
ность металла после прокатки может быть поражена
пленами. При разливке сверху брызги жидкого металла
пристают к изложницам, а затем — к поверхности слит-
ков. При прокатке таких слитков приставшие частицы
металла раскатываются с образованием плен на поверх-
ности блюмов и слябов.
На блюмах и слябах, полученных на МНЛЗ, попе-
речных трещин и плен обычно не бывает: рабочие по-
верхности кристаллизаторов хорошо обработаны и не
вызывают указанных поверхностных дефектов.
Дефекты прокатного происхождения могут быть вы-
званы нарушением режима нагрева слитков, неправиль-
ной настройкой стана, нарушением режима обжатий,
плохой установкой и низким качеством валковой ар-
матуры, большим износом калибров, нарушением тем-
пературных режимов прокатки, охлаждения и отделки
металла. Сюда относятся дефекты металла, связанные с
пережогом его при нагреве, с неравномерным нагревом,
а также дефекты самой прокатки: плены на полупродук-
те, трещины, риски и т. д.
Технологические меры предотвращения указанных
дефектов слитков и полупродукта предусматривают со-
ответствующие изменения, вносимые в технологические
процессы. При этом могут изменяться температурно-ско-
ростные условия разливки стали в изложницы и ее за-
твердевания, режимы нагрева слитков перед прокаткой,
обжатий, охлаждения полупродукта. Например, правиль-
ное ведение технологического процесса нагрева слитков,
без местных оплавлений его граней, исключает обнаже-
ние подкорковых (сотовых) пузырей и появление по-
верхностных трещин на раскатах.
89
Различные пойёрхнбстнЫе Дефекты слитков по воз-
можности удаляют при их подготовке к прокатке. Эта
операция является весьма важной при прокатке высоко-
качественной углеродистой и легированной сталей. Поэ-
тому слитки легированной и высоколегированной стали
часто охлаждают, зачищают и после этого нагревают
перед прокаткой.
На металлургических заводах, как правило, осуще-
ствляют горячий всад слитков в нагревательные колод-
цы (рядовая сталь), поэтому поверхностные дефекты
удаляют с полупродукта. Этим преследуют цель предуп-
редить дальнейшее развитие дефектов при прокатке по-
лупродукта в готовые изделия, что может привести к
браку. Если на полупродукте образовалась небольшая
трещина, то при прокатке готового продукта эта трещи-
на углубляется и удлиняется, и полученный профиль
пойдет в брак. При зачистке полупродукта трещину ли-
квидируют и готовый профиль получается чистым. Это
относится и к пленам, закатам, заусенцам.
2.	Способы зачистки полупродукта
Огневая зачистка. Прогрессивным в настоящее время
способом удаления дефектов с поверхности полупродук-
та является его огневая зачистка. При этом вместе с
сжигаемым слоем металла с его поверхности удаля-
ются и все дефекты. Наиболее эффективна огневая за-
чистка металла в технологическом потоке между блю-
мингами и слябингами и ножницами на специальных
машинах огневой зачистки — МОЗ (рис. 33).
Работа машин огневой зачистки металла в потоке
блюмингов и слябингов происходит следующим обра-
зом. Каждый блюм или сляб при входе его переднего
конца в рабочее пространство машины, где расположе-
ны горелки, приостанавливается с тем, чтобы начался
процесс оплавления, сжигания металла по всему пери-
метру профиля. После этого раскат перемещается со
скоростью 0,30—0,80 м/с, при этом металл сжигается
на заданную толщину (1,0—2,5 мм); чем больше ско-
рость движения раската, тем меньше толщина слоя
сжигаемого металла. Толщина этого слоя определяется
глубиной залегания поверхностных дефектов. Топливом
для горелок является смесь природного газа и кислоро-
да. При производительности машины 560 т/ч и толщине
90
снимаемого слоя металла 1,5 мм расходуется около
1980 м3/ч кислорода и 300 м3/ч природного газа. Удале-
ние окалины осуществляется водой высокого давления;
расход воды для гидросбива окалины составляет 100—
150 м3/ч. Продукты сгорания отводятся через дымососы.
Скорость перемещения машин огневой зачистки (на ли-
а
Стан 720
Рис. 33. Расположение машин огневой зачистки металла МОЗ и термофре-
зерных машин ТФМ в потоке на блюмингах н слябинге ММК:
а, б — блюминг; в — слябинг; НК — нагревательные колодцы
нию движения раскатов и в сторону) составляет при-
мерно 0,3 м/с; время сведения и разведения газорежу-
щих головок при установке в необходимое положение—
около 2 с. Рассмотренная машина огневой зачистки ме-
талла в потоке рассчитана на широкий сортамент полу-
продукта.
Применение машин огневой зачистки полупродукта
в потоке за блюмингами и слябингами исключает не-
сколько трудоемких операций с затратой тяжелого руч-
ного труда по зачистке металла на складе перед пода-
чей его к сортовым и листовым станам. Использование
91
ТАБЛИЦА 5
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЗАЧИСТКИ ПОЛУПРОДУКТА НА МАШИНАХ
ОГНЕВОЙ ЗАЧИСТКИ (ПРИ ОБЩЕЙ МАССЕ ПОЛУПРОДУКТА 7 т)
Показатели	Сечение полупродукта, мм		
	250X250	300X300	150X800
Часовая производительность, т/ч . .	560	630	900
Толщина снимаемого слоя, мм . .	1.5	1,5	1,0
Потери металла в окалину, т/ч . . Среднечасовой расход, м3/ч:	13,4	12,6	12,0
кислорода 		1980	1870	1875
природного газа ....... Расход воды, т/ч:	142	134	135
для охлаждения МОЗ		12,5	12,5	12,5
для гидросбива 		150	150	150
Скорость зачистки, м/с		0,5	0,5	0,75
Расход электроэнергии, кВт/ч . . .	550	550	550
МОЗ дает возможность резко сократить объем всей за-
чистки полупродукта и высвободить большое число ра-
бочих. Себестоимость машинной огневой зачистки по-
лупродукта оценивалась в 1975 г. на ММК примерно
17 коп. за тонну по сравнению с 87 коп. при ручной за-
чистке резаками. Качество поверхности металла, зачи-
щенного на МОЗ, значительно выше зачищенного вруч-
ную и это в большой мере способствует повышению
качества готовой сортовой и листовой стали. Машины
огневой зачистки металла в потоке обжимных станов
широко внедряются на металлургических предприятиях
страны.
Основные показатели зачистки полупродукта на МОЗ
в технологических потоках металла приведены в табл. 5.
Необходимо отметить, что время зачистки на МОЗ
каждого раската размерами 150X800X10000—250Х
Х250Х15000 мм составляет 35—45 с, т. е. эти машины
не сдерживают производительность блюмингов и сля-
бингов.
Следует иметь в виду, что при действующих в пото-
ке горячего металла МОЗ не весь прокатываемый по-
лупродукт зачищается на этих машинах. Например, не
зачищаются блюмы рядовой стали, предназначенные
для получения катанки. В этом случае при большой
сквозной вытяжке по станам поверхностные дефекты
полностью выкатываются и надобность в огневой за-
чистке отпадает.
92
Положительно оценивая огневую зачистку горячего
полупродукта, необходимо обратить внимание на то, что
при высоких производительности и качестве зачистки
полупродукта на МОЗ их применение связано со значи-
тельной потерей металла в окалину (в среднем 2,5%),
большим расходом дорогостоящего кислорода и газа.
Зачистка с помощью термофрезерных машин. Боль-
шой экономический эффект дает термофрезерная ма-
шина ТФМ для зачистки поверхности металла при тем-
пературе до 1050° С в потоке непрерывного стана (см.
рис. 33). На двух независимых друг от друга машинах,
расположенных между клетями одного из непрерывных
заготовных станов ММК, последовательно зачищаются
все стороны прокатываемого сечения, сначала верхняя
и нижняя, затем после кантовки на 90° две остальные.
На первых клетях непрерывного заготовочного стана
по ходу прокатки применяется система калибров прямо-
угольник— ящичный квадрат. Поэтому ТФМ установ-
лены после второй и четвертой клетей.
Каждая машина зачищает две параллельные сторо-
ны прокатываемого сечения при встречном фрезерова-
нии. В случае искривления прокатываемых на стане се-
чений постоянная заданная глубина зачистки (I—3 мм)
обеспечивается при помощи нажимных механизмов
фрез, приводимых от автоматически управляемых эле-
ктродвигателей.
Машины смонтированы на неподвижных направляю-
щих рамах и снабжены реечными механизмами передви-
Техническая характеристика термофрезерной машины
Температура зачищаемого металла, °C . .	900—1050
Зачищаемое сечение, мм................ 140Х140/260Х
Х260
Толщина снимаемого слоя, мм ... .	До 3
Скорость движения зачищаемого раската,
I 0,50—0,56
Частота вращения фрез, об/мин................ 500
Окружная скорость фрезерования, м/с . .	21
Диаметр фрезы, мм............................ 800
Число фрез..................................... 4
Число установленных ножей в каждой фре-
зе ............................................ 26
Охлаждение фрез.............................  Водяное
Стойкость ножей, число	раскатов ....	450—700
Отход металла в стружку,	%........... 1,5—2,5
93
жения, при помощи которых они устанавливаются в ра-
бочее положение или выводятся из линии потока рас-
катов.
Внедрение ТФМ на ММК. позволило снизить затра-
ты труда по зачистке полупродукта на складе на 40%
и подавать около 56% заготовок на сортовые станы
без дополнительной зачистки.
Недостатками фрезерной зачистки поверхности ме-
талла являются ограниченная стойкость материала но-
жей (марка стали 5ХВ2С, закалка и отпуск), невоз-
можность качественной обработки углов раската и
трудность зачистки прямоугольных сечений раскатов
из-за необходимости применения соответствующих по
ширине, затрудняющая зачистку фрезерованием.
Вместе с тем необходимо отметить то важное обсто-
ятельство, что отходы при фрезерной зачистке раскатов
в потоке непрерывных заготовочных станов представ-
ляют собой толстую стружку металла, а не окалину,
как при МОЗ.
Зачистка поверхностных дефектов с помощью газо-
вых резаков. Данная операция широко применяется
на тех заводах, где нет машин огневой зачистки и тер-
мофрезерных машин. Сущность способа заключается в
следующем. Места с дефектами на поверхности блюмов,
слябов и Заготовок сначала нагревают примерно до
1000° С пламенем, образующимся при горении ацетиле-
на или коксового газа (природного газа) в смеси с кис-
лородом. После газогрева сварщик направляет на по-
верхность зачищаемого полупродукта струю чистого
кислорода,"в результате чего дефектный металл в ме-
стах действия кислорода сгорает. Чтобы образующиеся
при этом на металле канавки не вызывали закатов при
последующей прокатке, необходимо, чтобы ширина ка-
навок была больше их глубины в 4—б раз. На тех за-
водах, где имеются машины огневой и термофрезерной
зачистки металла в технологическом потоке, удаление
ловерхностных дефектов с помощью газовых резаков
производится в случаях их глубокого залегания.
'Зачистка поверхностных дефектов шлифовальными
кругами. Применяется на заготовках легированных и
высоколегированных сталей (быстрорежущих, хромони-
келевых,. нержавеющих), когда приходится удалять
сравнительно мелкие и неглубокие пороки. Эти стали,
как правило, имеют высокую твердость и низкую пла-
94
стичность, затрудняющие Их зачистку Другими способа-
ми. Шлифовальные круги обычно крепятся на качаю-
щихся рычагах. Для зачистки используют бакелитовые
круги диаметром 400—600 мм, вращающиеся со скоро-
стью до 60 м/с.
Часто технологический процесс зачистки поверхност-
ных Дефектов на заготовках легированной и высоколе-
гированной стали включает две операции: удаление с
металла окалины травлением или дробеструйным спосо-
бом (дробь изготовляется из специальной износостой-
кой стали или чугуна) и зачистку поверхности металла
с помощью абразивных установок.
3.	Технико-экономические показатели
производства полупродукта
Основными технико-экономическими показателями при
производстве блюмов, слябов и заготовок является рас-
ход металла, топлива при нагреве металла, электро-
энергии, воды, валков, отнесенных к единице годной про-
дукции.
Перечисленные показатели различны при производ-
стве блюмов, слябов и заготовок. Рассмотрим отдельно
каждый из показателей.
Расход металла. При производстве полупродукта не-
избежна потеря металла. К потерям металла в данном
случае относятся угар металла при нагреве слитков в
нагревательных колодцах и при прокатке, обрезь кон-
цов и недокаты.
Потери металла на блюмингах, слябингах обычно
считают от массы слитков, т. е. для получения выхода
годного сумму всех потерь, выраженную в тоннах, вы-
читают из 100 т заданных слитков; выход годного счи-
тают в процентах (табл. 6).
Расход металла на 1 т годного проката (расходный
коэффициент) получают делением заданного (100%) на-
выход годного.
При огневой зачистке блюмов и слябов в потоке об-
жимных станов необходимо дополнительно -учитывать
потерю металла — в среднем 3,5% от массы зачищаемо-
го полупродукта.
Выход годного на непрерывных заготовочных станах
составляет в среднем 97—98%.
95
ТАБЛИЦА 6
РАСХОД МЕТАЛЛА И ВЫХОД ГОДНОГО ПРИ ПРОКАТКЕ
НА БЛЮМИНГАХ И СЛЯБИНГАХ
Полупродукт	Сталь	Потери* на обрезь, %	Выход год- ного, %	Расход ме- талла иа 1 т годного проката
Блюмы Слябы	Кипящая Спокойная Кипящая Спокойная	5-6,5 12,5—15,5 8,5—10,5 17—20	91—92,5 82—85 87—89 77,5—80,5	1,08—1,10 1,18—1,22 1,12—1,15 1,24-1,29
* Угар металла составляет 2%, брак (недокаты) 0,5%.
При фрезерной зачистке в потоке непрерывных за-
готовочных станов необходимо дополнительно учитывать
отход металла в стружку — в среднем 2,5% от массы
зачищаемого полупродукта.
Расход топлива. Расход топлива на единицу нагре-
ваемого металла оценивается в переводе на условное
топливо, теплотворную способность которого принимают
равной 29,3 кДж/кг.
Расход условного топлива на блюмингах и слябин-
гах составляет:
при нагреве слитков в рекуперативных нагреватель-
ных колодцах с рекуператорами для подогрева воздуха
и газа 10,5 МДж/т;
при нагреве слитков в тех же колодцах, но с рекупе-
раторами только для подогрева воздуха 11,7 МДж/т;
ТАБЛИЦА 7
РАСХОД ВАЛКОВ ПРИ ПРОКАТКЕ ПОЛУПРОДУКТА
Стан	I Число пере- точек 1				Количество прокатан- ного металла, тыс. т		Расход вал- ков На 1 т проката, кг
		за одну переточку	за все переточки	
Блюминг 1150		6	100	600	0,08
Слябинг 1150		6	120	720	0,08
Непрерывный заготовочный:		150	750	0,1
первая группа клетей . . .	5			
вторая группа клетей . - .	6	60	360	0,1
96
при нагреве слитков в регенеративных нагреватель-
ных колодцах 11,7 МДж/т.
Расход электроэнергии. На блюмингах и слябингах
1150 расход электроэнергии составляет 12—15 кВт-ч/т
слитков и зависит от сечения блюмов и слябов.
Расход электроэнергии в каждой группе непрерывных
заготовочных станов составляет примерно 9—10 кВт-ч/т
годного проката.
Расход валков. Средние данные о расходе валков на
современных блюмингах, слябингах и непрерывных за-
готовочных станах приведены в табл. 7.
Общий расход воды, м3/ч, на блюмингах и слябин-
гах, оборудованных рекуперативными колодцами, без
ее повторного использования приведен ниже:
	Блюминги 1150	Слябинги 1150
На охлаждение:		
нагревательных устройств	30	30
валков 		200	200
подшипников		250	300
воздуха 		800	1000
смазочных устройств ....	200	200
вспомогательных устройств	170	770
На смыв окалины	s	350	500
Всего		2000	3000
При пересчете приведенных	данных на	1 т прока-
тайных слитков получим следующий расход воды:
4,5 м3/т на блюмингах 1150 и 5,5—6,5 м3/т на слябин-
гах 1150.
Расходы воды на непрерывных заготовочных станах
составляет примерно 3,5—4 м3/т годного проката.
7—999
часть Вторая
ПРОИЗВОДСТВО РЕЛЬСО-БАЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ
И СОРТОВОЙ СТАЛИ
ГЛАВА V.
ПРОИЗВОДСТВО РЕЛЬСО-БАЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ
1.	Сортамент
Рельсы, балки, швеллеры являются основными профи-
лями в сортаменте рельсо-балочных станов (рис. 34).
Другие профили на этих станах прокатывают в относи-
тельно малых количествах. Наиболее характерный
сортамент рельсо-балочных станов следующий:
Рельсы железнодорожные для широкой (нор-
мальной) колеи с массой, кг/м............ 43—75
Балки двутавровые высотой, мм.............. 180—600
Швеллеры высотой, мм....................... 180—400
Трамвайные рельсы высотой, мм.................. 210
Сталь угловая с размерами, мм.............. 140X140+
+250X 250
Сталь круглая и квадратная с размерами, мм . 100+250
Размеры железнодорожных рельсов для широкой
колеи (они составляют наибольшую долю общего про-
изводства на рельсо-балочных станах) определяются
массой 1 м. Профиль рельса является несимметричным
и состоит из головки, шейки и подошвы. Рост грузона-
пряженности железных дорог страны, увеличение веса
и скорости движущихся составов потребовали утяжеле-
ния рельсов и резкого улучшения их качества. Рельсы
должны быть прочными, износоустойчивыми и не долж-
ны быть хрупкими при значительных минусовых темпе-
ратурах. Эти высокие требования обеспечиваются мас-
сой 1 м рельсов, химическим составом стали для произ-
водства рельсов и термической обработкой прокатанных
рельсов. В СССР железнодорожные рельсы прокаты-
вают главным образом из мартеновской спокойной ста-
ли следующего химического состава, %: С 0,67—0,80;
Мп 0,75—1,050; Si 0,18—0,33; S и Р: 0,045. Обычная
98	•;
длина рельсов широкой колеи 25 м. Характеристика
рельсов широкой колеи приведена в табл. 8.
Основными из приведенных в табл. 8 рельсов, про-
катываемых в настоящее время на рельсо-балочных
станах, являются рельсы типов Р-50 и Р-65.
Рис. 34. Примеры профилей, прокатываемых иа рельсо-балочиых станах:
а — железнодорожный рельс Р-50; б — трамвайный рельс; в —балки (нор-
мальная, облегченная и широкополосная); г — швеллер
На рельсо-балочных станах прокатывают широко
распространенные строительные профили — двутавро-
вые балки и швеллеры сравнительно больших номеров.
На рельсо-балочных станах прокатывают также
трамвайные рельсы, отличавшиеся от обычных железно-
ТАБЛИЦА 8
ХАРАКТЕРИСТИКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСОВ ДЛЯ ШИРОКОЙ
КОЛЕИ
Тип рельсов
Показатели	Р-43	Р-50	Р-65	Р-75
Высота рельса, мм ... .	140	152	180	192
Ширина головки, мм . . .	70	70	75	75
Ширина подошвы, мм . . .	114	132	150	160
Площадь поперечного сече- ния, мм2		5700	6576	8292 	9580
Масса 1 м, кг		44,653	51,49	64,64	73,7
Распределение металла по элементам профиля, %: головка 		42,83	37,4	34,5	36,4
шейка. , 			21,31	25,0	28,3	26,9
подошва		35,86	37,6	37,2	36,7
у*
99
дорожных рельсов желобом в головке, более тонкой
шейкой и широкой подошвой, и другие профили боль-
ших размеров.
Если на заводе есть крупносортный стан (например,
стан 650), то на рельсо-балочном стане прокатывают
большие профилеразмеры. Например, балки и швелле-
ры на рельсо-балочном стане в этом случае прокаты-
вают начиная от № 24—27 и" больше.
2.	Рельсо-балочные станы
Рельсо-балочный стан, схема которого представлена на
рис. 35, имеет наибольшее распространение на наших
заводах. Двухвалковая реверсивная обжимная клеть 1
Рис. 35. Схема расположения клетей рельсо-балочного стана:
/ — обжимная двухвалковая клеть 900; 2 —черновые трехвалковые клети 800;
3 — чистовая двухвалковая клеть 800
стана расположена в самостоятельной линии, валки
этой клети имеют диаметр 900 мм, длину бочки 2300 мм
и приводятся реверсивным электродвигателем мощ-
ностью 8000+8700 кВт с частотой вращения 0—50—
120 об/мин. Вторая линия рельсо-балочного стана со-
стоит из двух черновых трехвалковых клетей 2 и одной
чистовой двухвалковой клети 3. Черновые клети имеют
валки диаметром 800 мм с длиной бочки 2000 мм, кото-
рые приводятся во вращение электродвигателем мощ-
ностью 8000 кВт с частотой вращения 0—80—
180 об/мин. В чистовой двухвалковой клети установле-
ны валки также диаметром 800 мм, но с длиной бочки
100
1100—1200 мм. Валки чистовой клети приводятся
электродвигателем мощностью до 3000 кВт с частотой
вращения 80—160 об/мин.
При прокатке двутавровых балок на современных
рельсо-балочных и крупносортных станах используется
сменная универсальная клеть, устанавливаемая на
месте чистовой двухвалковой клети. Кроме горизонталь-
ных приводных валков, обрабатывающих стенку и
внутренние поверхности полок, в этой клети установле-
ны вертикальные .неприводные валки, расположенные в
одной плоскости с горизонтальными и обрабатывающие
полки с внешних сторон. Диаметр горизонтальных
валков 1000 мм, длина бочки 600 мм, валки вращаются
в текстолитовых вкладышах. Шейки горизонтальных
валков небольшого диаметра (~360 мм), что позволяет
между их подушками расположить подушки вертикаль-
ных неприводных валков. Диаметр вертикальных вал-
ков 800 мм, длина бочки 300 мм, валки вращаются в
конических роликовых подшипниках. Применение уни-
версальной клети в качестве чистовой позволяет сни-
зить внутренний уклон полок до 8% (по ГОСТ 8239—72
этот уклон>12%) и повысить точность двутаврового
профиля.
Валки в трехвалковых клетях соединены между со-
бой трефовыми шпинделями и муфтами. Перевалка
валков трехвалковых клетей и двухвалковой чистовой
осуществляется заменой клетей целиком. В рабочих
трехвалковых и двухвалковых клетях конструкции
УЗТМ применено весьма жесткое соединение стоек
станин с крышками при помощи боковых клиньев, рабо-
тающих на срез.
Обжимные двухвалковые реверсивные клети рельсо-
балочных станов имеют манипуляторы и кантователи,
во многом аналогичные, установленным на блюмингах.
В отличие от блюмингов кантователи здесь расположе-
ны с обеих сторон клетей и кантовка раскатов осуществ-
ляется в четных и нечетных проходах.
Трехвалковые клети оборудованы с обеих сторон ав-
томатизированными подъемно-качающимися столами с
вильчатыми манипуляторами и клещевыми кантовате-
лями.
Работа чистовой двухвалковой клети рельсо-балоч-
ного стана согласуется с работой расположенных за
ней салазковых пил. При работе чистовой клети в авто-
101
матическом режиме пуск рольганга перед клетью осу-
ществляется с пульта управления пилами: наличие
раската на рольганге контролируется фотореле ФР1
(рис. 36). После включения рольганга й подачи раската
в валки отключение рольганга происходит автомати-
чески при прекращении засвечивания горячим метал-
лом ФР1. Главный двигатель чистовой клети имеет ав-
томатическое управление и вращается непрерывно на
К чистовой клети
/f пилам
HiHHh Д ин
ФР1
~ 1500О
IPPfZ
” ~9ООО
Рис. 36. Автоматизация. чистовой клети рельсо-балочного стана
пониженной скорости. При захвате раската валками
срабатывает реле статического тока ФР2, которое дает
команду на разгон двигателя. После выхода заднего
конца раската из поля действия ФР2 последнее дает
импульс на торможения главного двигателя.
Балки с параллельными полками высотой до 1000—
1050 мм и шириной полок до 400—410 мм' (ГОСТ 6183—
52) прокатывают на универсальных балочных станах.
Прокатка на этих станах удобна и сравнительно проста,
поскольку обжатие стенки и фланцев можно регулиро-
вать независимо одно от другого путем изменения уста-
новки горизонтальных и вертикальных валков.
Исходным материалом для прокатки балок на этих
станах являются слитки массой 20 т прямоугольного и
двутаврового сечения. С-литки двутаврового сечения
применяют для прокатки балок больших номеров (вы-
сотой более 600 мм).
Сначала слитки прокатывают на двухвалковом ре-
версивном блюминге с диаметром валков, достигающим
1500 мм (масса каждого валка около 60 т). Валки при-
водятся от индивидуальных электродвигателей мощ-
ностью по 6500 кВт с частотой вращения 0—40—
80 об/мин. Полученный на блюминге раскат двутавро-
вого сечения после зачистки на МОЗ и обрези концов
на ножницах попадает на универсальный балочный
102
стан. При этом предусматривается подогрев фасонных
блюмов в методических печах с шагающим подом до
1180—1250° С перед прокаткой на балочном стане, если
производятся балки высотой менее 600 мм. При прокат-
ке балок высотой 600 мм и более металл перед станом
может и не подогреваться.
Схемы расположения универсального балочного ста-
на и обжатий на нем представлены на рис. 37.
Рис. 37. Схемы расположения универсального балочного стаиа (а) и обжатий
на нем (б)
Универсальный балочный стан состоит из обжимной
реверсивной двухвалковой клети А с диаметром валков
1300 мм, черновой I и предчистовой II групп клетей и
чистовой клети III, расположенных последовательно.
В черновой группе две клети — вспомогательная
двухвалковая 1 и универсальная 2; здесь осуществляет-
ся непрерывная реверсивная прокатка в двух клетях за
3—7 проходов. Диаметр валков вспомогательной двух-
валковой клети 1250 мм, в ней обрабатываются только
кромки полок раскатов. Клеть приводится двигателем
мощностью около 3100 кВт. Универсальная клеть имеет
горизонтальные валки диаметром 1350+1500 мм и вер-
тикальные неприводные валки диаметром 950+1100 мм.
Горизонтальные валки обрабатывают стенку и внутрен-
ние поверхности полок, вертикальные — наружные по-
верхности полок. Универсальная клеть приводится дви-
гателем мощностью около 7500 кВт.
103
В предчистовой группе клетей стана, в отличие от
черновой, первой по ходу прокатки установлена универ-
сальная клеть 2, за ней — вспомогательная двухвалко-
вая клеть 1. Здесь также осуществляется непрерывная
реверсивная прокатка в двух клетях за несколько про-
ходов. Валки обеих клетей имеют такие же размеры,
как и валки клети черновой группы стана. Универсаль-
ная клеть приводится электродвигателем мощностью
около 6300 кВт; вспомогательная — электродвигателем
мощностью примерно 2100 кВт.
Чистовая универсальная клеть имеет валки такого
же диаметра, как и другие универсальные клети. Го-
ризонтальные валки чистовой клети приводятся электро-
двигателем мощностью около 3100 кВт. В чистовой кле-
ти осуществляется только один проход без обжатия кро-
мок фланцев.
Производительность универсального балочного стана
примерно 1600 тыс. т в год.
Основным положением при расчете обжатий при
прокатке балок на универсальном балочном стане явля-
ется постоянство отношений толщины стенки профиля
к толщине полки по всем проходам
Sn/tn = const.	(33)
Задавшись в любом проходе обжатием стенки, мож-
но сразу же найти обжатие полок профиля.
Отметим, что применение широкополочных балок с
параллельными полками вместо обычных двутавровых
позволяет уменьшить массу металлоконструкций и
сэкономить до 7—10% металла благодаря более рацио-
нальному распределению металла между стенкой и пол-
ками профиля, а также значительно снизить затраты
при монтаже металлоконструкций. Особенно удобны
Широкополочные балки в качестве колонных профилей
при строительстве.
Производство широкополочных балок в последние
годы, помимо прокатки их на универсальных балочных
и отчасти на рельсо-балочных и крупносортных станах,
осуществляется и сваркой на специализированных ста-
нах. Это объясняется тем, что балки больших размеров
примерно от № 60 и больше экономически выгоднее
изготовлять с помощью радиочастотной сварки из трех
полос. Производство широкополочных балок с помощью
высокочастотной сварки, не требующей флюсов и элек-
104
тродов и имеющей скорость сварки 15—28 м/мин (в не-
сколько раз превышающую скорость электродуговой
сварки), позволяет значительно расширить сортамент
изделий с толщиной стенки менее 3—4 мм, которые
нельзя получить на прокатном стане. Кроме того, при
этом есть возможность изготовлять профили с -элемен-
тами из разных сталей.
Известен и представляет также большой интерес но-
вый способ производства широкополочных балок гибкой
из широкой полосы.
3.	Заготовки и нагрев их перед прокаткой
Современные отечественные рельсо-балочные станы
(рис. 35) установлены за блюмингами, на одной оси с
ними. Перед рельсо-балочными станами расположены
нагревательные печи (методические и камерные), где
осуществляется подогрев блюмов перед их прокаткой.
При этом чем выше температура блюмов, поступающих
к нагревательным печам рельсо-балочного стана, тем
производительнее работает рельсо-балочный стан и
меньше расход металла. Однако к нагревательным пе-
чам рельсо-балочного стана поступает и холодный ме-
талл, когда, например, блюминг находится на ремонте
или по другим причинам.
Промежуточный нагрев блюмов (примерно до
1200° С) позволяет получить требуемую температуру
конца прокатки рельсов, балок и других профилей,
увеличивает выход годного, сокращает расход энергии
и износ валков. Нагрев блюмов обеспечивает и незави-
симую работу блюминга и рельсо-балочного стана.
Недостатками промежуточного нагрева являются: огра-
ниченные размеры нагревательных печей, сокращающие
длину нагреваемых блюмов, дополнительный угар ме-
талла и расход топлива.
В настоящее время наши заводы производят рельсы
для широкой колеи в основном длиной 25 м. Исходя из
этого определяются длина и масса блюмов, а также
масса слитка для прокатки рельсов. Например, один из
основных типоразмеров — рельс Р-65 — прокатывается
на одном из заводов из слитка спокойной стали массой
примерно 8,23 т со сторонами среднего сечения 790Х
Х690 мм. Из каждого слитка получают два блюма с
размерами сторон 320X320 мм и длиной примерно
105
Рис. 38. Валки блюминга для про-
катки блюмов для изготовления
балок больших размеров
4,5 м каждый. Из каждого блюма на рельсо-балочном
стане получают два 25-м рельса Р-65.
Балки высотой до 400 мм прокатывают из блюмов
квадратного или близкого к нему сечения, а балки вы-
сотой более 400 мм — из блюмов фасонного сечения,
напоминающего черновой профиль балки. Для этого на
валках блюминга предусматривается специальный
калибр, в котором осуществляется несколько проходов
для получения фасонных блюмов (рис. 38).
4.	Калибровка двутавровых балок
Стандартные двутавровые балки (рис. 39) являются
наиболее характерным профилем для группы балочных
профилей, куда входят швеллеры, шпунты, тавры и др.
Двутавровые балки прокатывают в наибольшем коли-
честве. Рассмотрим прокатку двутавровых балок, имея
в виду, что другие фасонные профили прокатывают по
аналогичным схемам. Схема прокатки балок показана
на рис. 40. При калибровке стандартных балок, про-
Рис. 39. Профиль двутавро-
вой балки:
h — высота балки; Ь — ши-
рина полки; d — толщина
стеики; / — средняя толщи-
на полки; R. — радиус внут-
реннего закругления; г —
радиус закругления полки
Рис, 40. Схема прокатки двутавро-
вой балки:
1—УШ — номера клетей
106
катываемых на обычных рельсо-балочных и сортовых
станах, необходимо учитывать ряд особенностей дефор-
мации металла в калибрах. Характерной особенностью
является резко выраженная неравномерность деформа-
ции при формировании профиля из прямоугольной за-
готовки.
В первых двух — трех проходах (разрезной и следу-
ющий за ним фасонный калибр) деформация весьма
неравномерная, металл при этом имеет высокие темпе-
ратуру и пластичность. Дальнейшее формирование про-
филя происходит в закрытых калибрах. В этих калиб-
рах характер деформации элементов профиля различ-
ный. Стенка профиля подвергается обжатию в
результате прямого давления. Открытые фланцы
испытывают большое боковое обжатие и получают при
этом некоторое приращение высоты. Закрытые фланцы
претерпевают незначительное боковое обжатие и
получают большое обжатие по высоте, что способствует
вытяжке фланцев и компенсирует отрицательное влия-
ние утяжки.
Неравномерность деформации элементов профиля
неизбежно вызывает некоторое перемещение металла из
одной частц калибра в другую.
Следующей особенностью деформации металла в за-
крытом балочном калибре является разновременность
обжатий фланцев и стенки. Раньше всего начинается
боковое обжатие в открытых фланцах калибра и боко-
вое и высотное обжатие — в закрытых. Обжатие стенки
наступает тогда, когда практически деформация флан-
цев уже закончена.
Разновременность захвата валками стенки и флан-
цев зависит от наклона внутренних граней фланцев. Так
как наклон внутренних граней фланцев увеличивается
от чистовых калибров к черновым, разновременность
деформации элементов профиля наиболее резко выра-
жена в черновых калибрах. Это приводит к возникнове-
нию и развитию областей внеконтактной деформации,
а также к перемещению металла из одной части про-
филя в другую.
Большое обжатие стенки в чистовом и предчистовом
калибрах может привести к утяжке фланцев по высоте.
Это явление особенно заметно при прокатке балок боль-
шего размера, ибо площадь стенки профиля таких балок
составляет значительную долю площади всего профиля.
107
При прокатке в балочном калибре скоростные и си-
ловые условия по его контуру различны. Это объясняет-
радиусы
валков
Рис. 41. Катающие _
при обработке различных частей балки
ся различием катающих диаметров в разных частях
калибра (рис. 41), из-за чего стенка и фланцы одного
и того же профиля прокатываются с разными скоростя-
ми. Наиболее сильное воздействие на профиль оказыва-
ют поверхности калибра,
обрабатывающие стенку,
и весь профиль. Прини-
мая за 100% скорость вы-
хода стенки из валков
(а значит, и скорость
выхода всего профи-
ля), получаем, согласно
В. Е. Грум-Гржимайло,
применительно к бал-
ке № 24 и валкам диа-
метром 800 мм различ-
ные скорости поверхно-
стей
Так,
валка (калибра),
скорости нижнего
валка на конце закрытого фланца и верхнего валка на
конце открытого фланца составляют 88% от скорости
стенки. Скорость же нижнего валка у основания откры-
того фланца равна 102% и на конце открытого фланца
114% от скорости стенки.
Под влиянием стенки нижние фланцы профиля как
бы проволакиваются через закрытые фланцы калибра.
Чем больше толщина фланцев, задаваемых в закрытые
части калибра, тем больше проявляется тянущее усилие,
прилагаемое к закрытым фланцам со стороны стенки,
и тем больше происходит утяжка их по высоте.
Деформация в открытых частях калибра происходит
по-другому. Здесь задаваемые фланцы профиля обраба-
тываются коническими поверхностями, имеющими раз-
ные скорости: при этом они подвергаются обжатию по
толщине и получают некоторое приращение высоты.
Чередование положения открытых и закрытых фланцев
по проходам создает возможность равномерной обра-
ботки нижней и верхней частей прокатываемого про-
филя.
Различие скоростных и силовых условий по контуру
балочного калибра приводит к его неравномерному из-
носу. Открытые фланцы калибра изнашиваются быст-
108
рёё, чём закрытые, fto мере износа боковое обжатие в
закрытых фланцах калибра постепенно увеличивается,
а в открытых — уменьшается. Это также влияет на при-
ращение высоты открытых фланцев и на утяжку высоты
закрытых.
В связи с особенностями деформации полосы в дву-
тавровых калибрах расчет калибровки этих профилей
связан с определенными трудностями.
Известные методы расчета калибровки двутавровых
балок являются сложными и не обеспечивают достаточ-
ной точности при определении размеров элементов ка-
либра; не учитывают сложных условий формоизменения
металла в двутавровом калибре.
Поэтому нами будет рассмотрен и рекомендован
графо-аналитический метод расчета калибровки двутав-
ровых балок.
Этот метод основан на применении коэффициентов
деформации элементов фланцев, стенки, приращения и
утяжки фланцев, разработанных на основе практи-
ческих данных и представленных в виде графиков.
Графоаналитический метод расчета калибровки дву-
тавровых балок обладает преимуществами перед други-
ми методами: наглядно представляются условия дефор-
мации раската в калибре и появляется возможность
обнаружения причин отклонения размеров или невы-
полнения каких-либо элементов профиля, что важно для
введения технологического процесса прокатки. Пред-
ставляется возможным быстро исправить возникающий
дефект, несоответствие полученного раската в целом по
сравнению с расчетными данными.
На основе принятых в
расчете калибровки зна-
чений коэффициентов де-
формации хорошо объяс-
няется течение металла,
перемещение металла по
сечению полосы в зоне де-
формации.
Другим методом рас-
чета калибра двутавро-
вой балки может быть
метод, основанный на оп-
ределении средней тол-
щины фланца по приня-
П0
Рис. 42 . Закрытый балочный калибр
109
ТЫМ коэффициентам бокового обжатий Открытых й за-
крытых фланцев, а по коэффициенту высотной деформа-
ции— размер стенки калибра.
Для расчетов примем следующие обозначения разме-
ров закрытого балочного калибра (рис 42):
а0, а3— толщина открытого и закрытого фланцев на
конце;
Ьо, Ь3 — толщина открытого и закрытого фланцев у ос-
нования;
d — толщина стенки.
Условимся размеры профиля, поступающего в дан-
ный калибр, отмечать буквами со штрихами.
В связи с тем что расчет калибровки осуществляется
против хода прокатки, то обозначения элементов профи-
ля со штрихом являются искомыми, неизвестными и они
определяются по уже известным величинам.
Так, размеры элементов чистового профиля определя-
ются по ГОСТу. А последующий калибр определяется по
известным размерам элементов чистового калибра (про-
филя) и коэффициентам деформации, относящимся к
данным элементам.
Первоначальные размеры толщины на конце и у ос-
нования фланцев чистового калибра определяются со-
гласно размерам по ГОСТу с учетом температурной
усадки, металла, износа калибра, прокатки профиля в
пределах поля минусовых допусков и т. д.
По заданному размеру средней толщины t фланца,
высоты h фланца, уклона внутренней грани фланца k
определение размеров у основания и на конце фланцев
осуществляется путем решения двух уравнений:
а + b = 2Z; 1
b — а = kh /
Здесь t, h и k известны: величины а и b определяются
решением уравнений:
(35)
kh
(36)
Коэффициенты бокового обжатия фланцев и коэф-
фициент высотного обжатия стенки будут:
ПО
а)	для открытых фланцев (конца основания)
«О
’Й-т-; »;=п5».;	(Зв)
¥0
б)	для закрытых фланцев (конца и основания)
к
< = п“а3;	(39)
U3
П5--Г-;	от
Оз
в) для стенки
Kl0 = d7d; d' = i}cd.	(41)
В результате обработки многочисленных практиче-
ских данных процесса прокатки двутавровых балок и
швеллеров определены коэффициенты деформации эле-
ментов названных профилей, которые графически пред-
ставлены на рис. 43, 44 раздель-
но для каждого элемента профи-
ля двутавровой балки.
Приведенные зависимости ко-
эффициентов деформации для
стенки (рис. 43) и открытых флан-
цев (рис. 44) справедливы и при-
емлемы для расчетов швеллеров.
Большое значение при про-
катке двутавровых балок имеет
закругление в местах соединения
фланцев со стенкой (рис. 45).
Определение радиусов закруг-
лений основано на коэффициен-
тах соотношения между радиу-
сами закругления и толщинами
основания фланцев:
Cb0 = RJbQ-,	(42)
Рис. 43. Распределение ко-
эффициентов высотной де-
формации т)с по проходам
для стеики при прокатке
двутавровых балок № 10—55
Со = rjao-,
(43)
ш
Cb3 = R3/b3>	(44)
С° = гз/аз.	(45)
Коэффициенты Cb, C“, Сьз, C“ определяются по чис-
товому калибру и таким образом являются постоянны-
ми. Но поскольку изменяются размеры Ьо, а0, Ь3, а3, то
и радиусы закруглений будут изменяться. В общем виде
Рис. 44. Распределение коэффициентов деформации при прокатке двутавро-
вых балок № 10 — № 55:
а — на конце открытого фланца; б — у основания открытого фланца; в — на
конце закрытого фланца; г — у основания закрытого фланца
уравнения для определения радиусов закругления при-
мут вид:
=	(46)
=	(47)
гоп=Саоао‘,	(48)
гзп = Сазазп,	(49)
где Ьоп и Ьзп — толщины оснований открытого и закры-
того фланцев n-ного прохода; аоп и азп — толщины на
112
конце открытого и закрытого фланцев n-ного прохода.
При определении радиусов закруглений для черно-
вых калибров по последним уравнениям рекомендуется
коэффициенты принимать меньше на 10—20%, чем в
чистовом калибре.
.Ряд вопросов калибровки и прокатки балок, напри-
мер, число проходов, частные коэффициенты деформа-
Номер балки
Рис. 46. Зависимость средней вытяжки
от номера двутавровой балки
Рис. 45. Закругление углов калибра
в местах соединения фланцев со
стенкой:
а.— обычное; б—с дополнитель-
ным радиусом по закрытому флан-
цу
ции по. проходам, размещение калибров на валках и дру-
гие, решают в зависимости от типа стана, числа и рас-
положения клетей, мощности привода и т. д.
Число проходов в фасонных калибрах, необходимое
для формирования профиля двутавровой балки, зависит
от номера профиля:
Номер профиля	.	. .	10—12	12—18	18—24	24—60
Число проходов	.	. .	6—8	7—9	8—11	10—15
На рис. 46 показана зависимость средней вытяжки
от номера прокатываемого профиля. Из рис. 46 следует,
что средняя вытяжка уменьшается с увеличением номе-
ра профиля. Это объясняется главным образом тем, что
доля площади стенки в общей площади профиля заметно
растет с увеличением номера балки и сохранение высо-
ких значений вытяжек при прокатке балок больших но-
меров, когда вытяжка всего профиля в значительной
8—999
ИЗ
степени осуществляется за счет стенки, неизбежно будет
приводить к утяжке фланцев.
Обычно частные вытяжки распределяют по прохо-
дам так, чтобы они уменьшались к чистовому калибру.
При прокатке балок малых и средних размеров иногда
принимают меньшие значения вытяжки в первых двух
фасонных калибрах (по ходу прокатки) для обеспече-
ния захвата металла валками. То же соблюдается и для
коэффициентов высотной деформации по стенке (см.
рис. 43).
При прокатке двутавровых балок больших размеров 
в черновых калибрах стенка профиля уже достаточно
развита и поэтому коэффициент высотной деформации
по стенке во всех проходах меньше, чем коэффициент
вытяжки всего профиля. Это объясняется в ряде случаев
стремлением иметь менее энергичную деформацию по
стенке, чтобы избежать утяжки высоты фланцев.
Для балок малых и средних размеров коэффициент
высотной деформации по стенке, как правило, больше,
чем общий коэффициент вытяжки профиля; только в по-
следних 2—3 проходах по ходу прокатки эти коэффици-
енты либо выравниваются, либо коэффициент высотной
деформации стенки становится меньше коэффициента
вытяжки профиля. Это объясняется тем, что в черновых
проходах стенка профиля менее развита и ее энергичная
деформация не приводит к утяжке фланцев по высоте.
В то же время интенсивная деформация стенки способ-
ствует ее развитию и созданию в черновых калибрах не-
обходимого соотношения площадей стенки и всего про-
филя, близкого к соотношению в готовом профиле. Ин-
тенсивная деформация стенки способствует вытяжке
всего раската.
Таким образом, обобщая изложенное, можно сказать,
что на отечественных заводах принят следующий общий
принцип распределения коэффициентов деформации до
проходам:
1.	Средняя вытяжка цСр зависит от размера двутав-
ровой балки и возрастает примерно от 1,15 — для балки
№ 60 до 1,30 — для балки № 12.
2.	Коэффициент деформации плавно уменьшается от
черновых калибровок к чистовым. Нарушение этого по-
рядка возможно в сторону уменьшения коэффициентов
вытяжки в черновых калибрах, исходя из условий зах-
вата.
114
3.	Коэффициент высотного обжатий по стенке qc
для двутавровых балок № 40 и больше во всех проходах
меньше, чем коэффициент вытяжки. Для балок № 12—
36 в чистовом и предчистовом проходах ц>цс, а в чер-
новых проходах т|с>ц. Разница в коэффициентах де-
формации тем больше, чем меньше размер профиля.
Характер деформации фланцев балочного калибра
следующий: в открытом фланце калибра всегда
а в закрытом фланце > ц£. Во всех калибрах осущест-
вляют более энергичное боковое обжатие металла в от-
крытом фланце и менее энергичное —в закрытом. В
ряде случаев коэффициент бокового обжатия на конце за-
крытого фланца принимают меньше единицы, что об-
легчает проникновение фланцев профиля в закрытые
фланцы калибра.
Коэффициенты бокового обжатия у конца фланцев и
у их основания, принимаемые на практике, приведены
на рис. 44.
Уменьшение высоты фланцев, включающее утяжку и
обжатие, а также приращение высоты фланцев зависит
от ряда факторов: степени бокового обжатия фланцев,
соотношения коэффициентов бокового обжатия на конце
фланцев и у их основания, уширения в калибре, коэффи-
циента трения,-скоростных условий и др.
На основании исследований и анализа практических
данных можно рекомендовать для расчетов следующие
средние величины приращений и обжатий (утяжек)
фланцев (табл. 9).
Анализ условий деформации металла в калибре, а также
изучение опыта прокатки двутавровых балок (и швел-
ТАБЛИЦА 9
СРЕДНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРИРАЩЕНИЯ И УТЯЖКИ ФЛАНЦЕВ
Номер балки	Приращение фланцев в открытых ручьях калиб- ров, мм		Утяжка фланцев в закрытых ручьях калиб- ров, мм	
	чериовых	предчнстовых и чистовых	черновых	предчнстовых и чистовых
10—14	1—2	0,75—1,5	4—7	4-5
16—20	1,0-1,5	0,5—1,0	4—7	6—8
22—28	0,5-1,0	0,5-1,0	5—8	6—10
>28	1,0—1,5	1,0-1,5	5-8	7—10
8*
115
леров) высокого качества без каких бы то ни было при-
знаков заката у основания фланцев позволяет рекомен-
довать для расчета уширения во фланцевых калибрах
следующую формулу:
\Ьп^С+^~-.	(50)
где АЬЛ — уширение в данном калибре;
п—номер прохода (калибра против хода про-
катки) ;
С — уширение в чистовом калибре.
Ниже приведены величины уширения в чистовом ка-
либре:
Номер балки . .	10-14	14—18	27—40	45—60
Уширение С, мм, при прокатке ста- ли: низкоуглероди- стой 		1,5	2,0—2,5	2,5—3,0	3,0—4,0
высокоуглеро- дистой и леги- рованной . , .	0,75—1	1,25—1,5	1,5—2,0	2,0—2,5
Опыт прокатки двутавровых балок из высокоуглеро-
дистых и легированных сталей свидетельствует о том,
что уширение в калибрах следует принимать не более
естественного, которое может быть примерно определено
по обжатию стенки двутаврового калибра. Однако и по
приведенной формуле (50) уширение получается вполне
удовлетворительным с точки зрения качества профиля и
условий деформации полосы в балочном калибре.
В разрезном калибре уширение принимается значи-
тельно большим и составляет в среднем 5—10 мм. Тог-
да ширина исходной заготовки
&заг = &Р.К — (5 -i- 10) ММ.	(51)
Существенную роль при формировании двутаврового
профиля играют закругления углов калибра. Общеприз-
нанно, что радиусы закруглений зависят от толщины
прилегающих частей профиля. Чем больше толщина
фланцев у основания и на конце, тем принимается и
больше соответствующие радиусы закругления.
Выпуски для закрытых фланцев калибров принима-
ют небольшие (2—4%). Выпуски открытых фланцев
116
должны быть больше, чем закрытых. Обычно они со-
ставляют 4—8% (рис. 47).
Для черновых калибров (первые один — два) прини-
мают общие выпуски по внешней стороне калибров,
а для остальных калибров — отдельно по закрытым и от-
крытым фланцам. Заметим, что выпуск полок калибров
можно получить прогибом стенки. При этом полки всег-
да должны располагаться относительно стенки перпен-
дикулярно. Уклон фланцев
Рис. 43. Прогиб стеики для обеспе-
чения выпуска калибра
Рис. 47. Выпуск балочного ка-
либра (в абсолютном значе-
нии):
Az?3 — для закрытого фланца;
Да0 — для открытого фланца;
АБ— линия излома наружных
граней фланцев
Разрезные калибры для прокатки балок по конструк-
ции могут быть двух типов: с разъемом валков вне очер-
тания калибра (подобно обычным балочным калибрам)
и с разъемом валков посредине общей высоты калибра.
При определении размеров ис-
ходной прямоугольной заготовки,
задаваемой в разрезной калибр,
используют известные формулы
Б. П. Бахтинова, М. С. Мутьева
и др. Используют также ориенти-
ровочную зависимость между вы-
сотой прямоугольной заготовки
Но, задаваемой в разрезной ка-
либр, и размером чистового про-
филя h (рис. 49)
Яо = (2.0— 2,2) h.	(52)
Рис. 49. Заготовка для дву-
тавровой балки
117
Расчет калибровки двутавровых балок
по коэффициентам деформации элементов профиля
Наши исследования показывают, что коэффициент де-
формации в открытом фланце на конце больше коэф-
фициента деформации у основания и изменяется в сле-
дующих пределах:
для чистового калибра
= (1,005 -1,01)т$	(53)
для остальных калибров
п«= (1,04^-1,1)^.	(54)
Коэффициент деформации в закрытом фланце у ос-
нования больше коэффициента деформации на конце
фланца
Из = (1,03 -ь 1,05) т]“.	(55)
Общая закономерность распределения коэффициен-
тов деформации по всем элементам балочного калибра
такова:
> По > Пс > Пз > С
(56)
Коэффициенты деформации в приведенных уравнени-
ях возрастают в направлении от чистового калибра к
черновым.
Расчет калибровки облегченной двутавровой балки № 14. Ис-
ходные данные — стандартные размеры профиля: толщина стенки
d=4,9 мм; высота балки (ширина стенки) В=140 мм; средняя тол-
щина фланца ^=7,5 мм; полная ширина по полкам (высота профиля
по условиям калибровки) Я=83 мм; радиусы закругления 7?=8 мм,
г=3 мм.
Считаем, что балка прокатывается из высокоуглероднстой спо-
койной стали; принимаем девять фасонных калибров согласно ранее
приведенным рекомендациям.
Расчет будем вести против хода прокатки, пользуясь рекоменду-
емыми коэффициентами деформации (см. рис. 43, 44). Принятые
коэффициенты деформации приведены ниже.
Номер калибра	Ио	По		Ч	Пз		Ио
1 (чистовой)	1,115	1,105	1,008	0,96	0,99	1,03	1,105
2	1,21	И,16	1,04	1,0	1,04	1,04	1,13
3	1,265	1,21	1,045	1,032	1,075	1,04	1,165
4	1,335	1,27	1,05	)1,045	1,09	1,04 	1,215
5	1,385	1,31	1,055	1,06	1,1	1,04	1,295
6	1,47	11,395	1,055	1,082	1,12	1,04	1,45
7	1,52	'1,405	1,08	1,12	1,17	1,045	1,875
8	1,57	1,41	1.И	1,25	1,27	1,01	2,0
118
Чистовой калибр. С учетом прокатки профиля по минусовым до-
пускам чистовой калибр строим по следующим размерам, найден-
ным по формулам (34) — (36):
а3 = 5мм, й3 = 39,1мм, й3 = 9,6 мм,
г = 3мм, 2?3 = 7,5мм, d = 4,8 мм, г'= 1 мм.
Учитывая износ валков, размеры открытого фланца несколько
уменьшим, но в пределах поля минусовых допусков:
а0 = 4,75мм, 60 = 9,5мм, й0 = 39,1мм, /?0 = 7,5мм.
Ширина калибра — номинальный размер В = 140 мм. Выпуск от-
крытого и закрытого фланцев калибра принимаем 1 %.
Площадь калибра определяем без учета радиусов закругления.
Л = (а0 + М Йо + (аз + М й3 + Bd = (4,75 + 9,5) 39,1 +
J- (5 + 9,6)39,1 + 140-4,8= 1800мм2.
Второй калибр. Учитываем чередование калибров; если в первом
(чистовом калибре) верхний фланец открытый, а нижний закрытый,
то во втором •— наоборот.
Закрытый (верхний фланец). Определяем его размеры по коэф-
фициентам деформации в открытом фланце предыдущего калибра:
аз2 ~ т1о1 ао1 = 1> 115-4,75 = 5,3 мм;
6з2 = ^1601 = 1,105-9,5 = 10,5.
Принимаем приращение высоты открытого фланца предыдущего
калибра Лйо1=0,1 мм. Тогда высота закрытого фланца второго ка-
либра
й'2 = йо1 —Лй01 =39,1 —0,1 = 39мм.
Радиусы закругления:
у основания фланца
/?з2 = С'з 6з2 = 0,79-10,5 « 8,5мм,
где С3Й = ^=~ = 0,79;
Oj	У, о
на конце фланца
гз2 = аз2 = 0,6-5,3 ~ Змм,
ri	3
где С3 =— = — = 0,6.
3 й!	5
Радиус очертания наружного угла на конце закрытого фланца
принимаем г9=1 мм. Уклон закрытого фланца 2%.
Открытый фланец. Размеры открытого фланца определяем по
коэффициентам деформации закрытого фланца предыдущего калибра:
ао2 — Яз! аз1 = 0,96-5 = 4,8мм;
йз2 = Яз! 6з1= 0,99-9,6 = 9,5 мм.
П9
Рис. 50. Калибровка облегченной двутавровой балки № 14
Принимаем утяжку фланца в чистовом (первом) калибре примерно
4,9 мм, тогда высота фланца во втором калибре
Л„2 = й31 + ДЛ31 = 39,1	4,9 = 44мм.
Радиус закругления у основания фланца одинаков с ранее найден-
ным:
^02 = ^32 ==8,5 мм.
Уклон открытого фланца принимаем 5%.
120
Уширение в первом калибре с учетом марки стали
п—1	1—1
А&, = С Ч----= 1 Ч-----= 1 ММ;
2	2
Тогда ширина второго калибра B2=Bi—Дб^НО—1 = 139.
Стенка. Толщина стенки d2=r)cdi = 1,105-4,8=5,3 мм.
Площадь профиля (калибра)
^2 == (^02 “Ь аог) ^02 + (аз2 +	^з2 "1“ В2 d2 =
= (4,84- 9,5) 44 Ч- (Ю,5 Ч- 5,3) 39 Ч- 139-5,3 = 1985 мм\
Коэффициент вытяжки в первом калибре
Pi = F2/Fx = 1985/1800 = 1,1.
По найденным размерам строится второй калибр. Расчет по-
следующих калибров выполняется аналогично с соблюдением коэф-
фициентов для открытых и закрытых фланцев.
Необходимо только правильно пользоваться формулами (46) —
(49), рекомендуемыми для определения радиусов закругления, по-
скольку они у основания открытого и закрытого фланцев далее бу-
дут неравнозначны. Рекомендуется для подтверждения правильного
принятия коэффициентов деформации вначале построить график рас-
пределения этих коэффициентов по проходам. При необходимости
эти коэффициенты следует изменить, скорректировать, а затем по
ним определять соответствующие размеры элементов профиля.
Калибровка облегченной двутавровой балки № 14 приведена на
рис. 50.
Расчет калибровки двутавровых балок
по коэффициентам деформации — коэффициентам
боковых обжатий фланцев
Приведем основные данные для расчета калибровки бал-
ки № 20 на типовом рельсо-балочном стане. За основной
коэффициент деформации принят коэффициент обжатия
стенки т)с, который должен закономерно изменяться по
калибрам (рис. 51). Средний коэффициент обжатия стен-
ки принят равным среднему
коэффициенту вытяжки всего
профиля. Изменение коэффи-
циентов бокового обжатия от-
крытых и закрытых фланцев
по проходам подчиняется об-
щей закономерности.
Коэффициент бокового об-
жатия открытого фланца во
всех проходах, за исключением
первых 2—3 проходов, больше,
чем коэффициент обжатия
стенки
Номер калибра по ходу прокатки
Рис. 51. Изменение коэффици-
ента обжатия стенки двутавро-
вой балки по проходам
121
Tio/Пс = 1.04 ч- 1,10;
для первых 2—3 проходов
По/Т1с<1,0.
При расчете размеров фланцев принимаем величины
утяжки закрытого фланца ЛЛ3=5ч-8 мм, приращения
открытого фланца Д/г0=0-=-1,0 мм.
Средняя толщина фланцев определяется по принятым
коэффициентам обжатия:
^О(п+1)  ^ЗП Язп»
^З(л-Р) — ton Яоп.	(®8)
где п — номер прохода против хода прокатки.
Размеры профиля по ГОСТ 8239—72 (см. рис. 39): Л=200±
±3 мм; В = 100±3 мм; d=5,2 мм; /=8.2 мм; J?=9,5 мм; г=4,0 мм;
уклон внутренних гранен полок >12%.
Размеры профиля в горячем состоянии с учетом обозначений
размеров, принятых при калибровке в калибрах (см. рис. 42):
В = 200-1,013 = 202,6 мм; Н = 100-1,013= 101,3 мм;
d = 5,2-1,013 = 5,25 мм; / = 8,2-1,013 = 8,3 мм.
Размеры чистового калибра определяем по размерам профиля в
горячем состоянии с учетом отклонений:
В = 202,6 — 2,6 = 200 мм; Н = 101,3 мм.
Определяем дополнительные размеры профиля:
высота фланцев
толщина фланцев у края и основания
(a + b = 2t = 2-8,3 = 16,6мм;
(Ь — а = 0,12Л = 0,12-48 = 5,4 мм.
Тогда значение элементов профиля будет:
h0 = Л3 = 48 мм; а0 = а3 = 5,4мм;
b0 = b3 = 11,2 мм; /? = 9,5 мм; г = 4 мм.
Для формирования профиля двутавровой балки № 20 необходи-
мо 8—11 проходов в фасонных калибрах (см. выше). Принимаем де-
сять проходов: в двухвалковой клети 900— один проход в разрез-
ном калибре, в первой трехвалковой клети 800 — пять проходов, во
второй трехвалковой клети — три прохода, в двухвалковой клети
800 (чистовой)—один проход. Обжатие блюмов в ящичных калиб-
рах до подачи раскатов в разрезной калибр происходит в клети 900.
122
ТАБЛИЦА 10
КОЭФФИЦИЕНТЫ БОКОВЫХ ОБЖАТИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОФИЛЯ
Элементы профиля	Коэффициенты обжатия г] по калибрам								
	1 1	2	3	4	5	6	7	8	9
Стенка . . .	1,10	1,14	1,18	1,24	1,30	1,37	1,43	1,46	1,38
Открытый фла- нец 		1,11	1,17	1,22	1,30	1,40	1,50	1,55	1,40	1,30
Закрытый фла- нец 		0,98	1,00	1,02	1,05	1,07	1,09	1,12	1,15	1,18
Для расчета принимаем коэффициенты боковых об-
жатий элементов профиля, наиболее часто употребляе-
мые на практике (табл. 10).
Для наглядности изменение принятых коэффициен-
тов обжатий по элементам профиля графически показа-
но на рис. 52.
Применяя уравнения (57), (58) и коэффициенты де-
формации, приведенные в табл. 10, определяем толщину
открытых и закрытых фланцев по середине высоты и
стенок и строим ка-
либр.
Метод определения
толщины фланца на
конце (а) и у основа-
ния (Ь) сводится к
следующему. Вначале
принимают величину
обжатия на конце от-
крытого (Аа0) и за-
крытого (Аа3) флан-
цев, согласно практи-
ческим данным, затем
по уравнениям (38) и
(40) рассчитывают
значения Ьо и Ь3, по-
скольку а0 и а3 будут
предварительно опре-
делены:
йо(п+1)= а3п + Айзп ; (59)
£,о(гг-Г1)= 2/<>(п+1) й0(л-(-1);
(60)
Номер калибра против хода прокатки
Рис. 62. Изменение коэффициентов дефор-
мации по проходам для двутавровой бал-
ки № 20
123
a3(n+i) = aon + Aaon;	(61)
i’3(a+I) = 2/3(rt4-i)	йз(п-|-1),	(62)
где индекс «о» и «з» означает соответственно открытый
или закрытый фланец.	-	'
Значения Аа0 и Аа3 на конце фланцев при прокате
двутавровых балок приведены ниже:
Номер прохода ....	1	2	3
Обжатие, мм:
Да0...................0,6—0,8	1,0—1,2	1,5—1,7
Да3...................—(0,1—0,2) —(0,2—0,3) —(0,2-0,3)
Номер прохода ....	4	5	6
Обжатие, мм:
Да0 .	.... 2,1—2,5	2,8—4,0	5,0—7,0
Да3...................+(0,1—0,3)	+(0,3>0,5)	+(0,5—0,7)
Номер прохода ....	7	8	9
Обжатие, мм:
Да0 .................. 7,0—8,0	7,0—8,0	7,0—8,0
Да3...................+(1,0—1,3)	+(2,0—3,0)	+(3,0—4,0)
Отрицательные значения обжатий на конце закрыто-
го фланца означают, что у открытого фланца выходит
а0 меньше по толщине и затем при деформации в закры-
том фланце происходит его уширение.
Приведем пример расчета одного — второго калибра по рассмот-
ренному методу калибровки. Согласно ранее приведенным размерам
элементов чистового профиля и коэффициентам деформации опре-
деляем размеры второго калибра по элементам.
Стенка. Толщина стенки
d2 = Hci^i = 4,8-1,1 = 5,25 мм.
Принимаем уширение в первом калибре Д&1 = 2,0 мм;
тогда
B2=Bi — Д61 = 200 — 2,0 = 198 мм.
Площадь стенки Fc — B2d2 = 5,25-198 = 1040мм2.
Открытый фланец. Принимаем утяжку закрытого фланца в пер-
вом калибре ДД31 = 5,0 мм. Тогда высота открытого фланца
Доз = +i +	— 48 + 5 = 53 мм.
Средняя толщина фланца
/оз = ^з1 Л з1 — 6,3-0,98 = 8,1 мм.
Уменьшение толщины означает, что этот фланец свободно вхо-
дит в следующий, закрытый (по ходу прокатки) фланец и за счет
124
обжатия фланца по высоте обеспечивает его утолщение до /З=8,3мм.
Площадь фланца
Л>2 = ^02 ^02 = 53-8,1 — 430 мм2.
Коэффициент вытяжки закрытого фланца первого калибра
Нз! = FO2/F31 = 430/398 = 1,08.
Принимаем величину защемления на конце закрытого фланца
первого калибра Ла31 = —0,4 мм; тогда толщина фланца на конце
будет
«02 — аз1 + A«si = 5,4 — 0,4= 5,0 мм,
т. е. в закрытый фланец из предшествующего калибра открытый
фланец входит свободно.
Толщина фланца у основания
6О2 = 2/q2 — аО2 = 2-8,1—5= 11,2мм.
Закрытый фланец. Принимаем приращение высоты открытого
фланца первого калибра A/joi = 0,5 мм; тогда высота закрытого флан-
ца
/г32 = hoi — A^oi = 48 — 0,5 = 47,5 мм.
Средняя толщина фланца
^з2 = ^о1По1 = 8,3-1,11 = 9,2мм.
Площадь фланца
F32 — Ьз2 ^зг = 47,5-9,2 = 436мм2.
Коэффициент вытяжки открытого фланца первого калибра
Hoi = F 32 IFох = 436/398 = 1,1.
Принимаем обжатие на конце открытого фланца в первом ка-
либре AaOi = 0,8 мм; тогда толщина фланца на конце
“з2 = aoi + Л«о1 = 5,4 + 0,8 = 6,2мм.
Толщина фланца у основания
632 = 2/32 — а32 = 2-9,2 — 6,2 = 12,2 мм.
Радиус закругления
^?О2 — $32 —
Ьо2 4“ Ь32	„ г. Н,2-[-12,2
---------= 9,о-------------
26j	2-11,2
» 10 мм.
Радиус закругления закрытого фланца принимаем конструк-
тивно
г2 = 4,5 мм.
Аналогично осуществляются расчеты последующих калибров.
Рассчитанная калибровка двутавровой балки № 20 приведена
на рис. 53.
125
Рис. 53. Калибровка двутавровой балки № 20:
1 — 10 номера калибров
126
5. Калибровка швеллеров
Швеллер является широко распространенным строитель-
ным профилем (рис. 54). Обратим внимание на то, что
согласно ГОСТ 8240—72 швеллеры прокатываются с ук-
лоном внутренних граней полок ( > 10%) и с параллель-
ными гранями полок (см. рис. 54,б).
Швеллеры можно про-
катывать двумя способа-
ми: с прямыми полка-
ми — балочным методом
и методом с увеличенным
выпуском полок и сгиба-
нием стенки и с разверну-
тыми полками — посте-
пенным сгибанием полок.
В настоящее время
благодаря специализации
и прокатке швеллеров
большими партиями ка-
либровка швеллеров по
балочному методу не при-
меняется. Основными ме-
тодами калибровки швел-
леров являются метод с
применением больших вы-
пусков полок (15—20%)
Рис. 54. Профиль швеллера:
h — высота; Ь — ширина полки; S —
толщина стенки; / — толщина полки;
R — радиус внутреннего закругления;
г — радиус закругления полки; Zo —
расстояние от оси у—у до наружной
грани стеикн
и сгибанием стенки и метод
калибровки швеллера, основанный на постепенном сги-
а б
Рис. 55. Способы калибровки швел-
леров (а и б) по методу последо-
вательного сгибания
бании раската по ходу про-
катки (рис. 55). Использова-
ние этих методов уменьша-
ет глубину вреза ручьев в
валки и съем металла при
переточках, позволяет при-
менять более интенсивные
обжатия.
Калибровка и режимы
обжатий двутавровых балок
и швеллеров имеют много
общего. В связи с этим в
свое время и применялся ба-
лочный метод калибровки
швеллеров. Однако условия
деформации металла в швел-
127
лёрном калибре имеют специфические особенности.
Для предохранения металла в углах профиля от ох-
лаждения и лучшего формирования этих углов во всех
калибрах предусматривают ложные фланцы, которые по
ходу прокатки постепенно подвергают обжатию. Если в
калибрах двутавровой балки создаются условия после-
довательной и поочередной обработки открытых и за-
крытых фланцев, то в швеллерных калибрах такая оче-
редность не соблюдается, так как по условиям получе-
ния профиля ложные фланцы имеют иное назначение.
Особенностью прокатки и калибровки швеллеров яв-
ляется деформация всех элементов при практически по-
стоянном разделе калибра по одним нижним (действи-
тельным) фланцам. Деформация по ложным фланцам,
по сравнению с действительным, всегда более интенсив-
ная. Рекомендуется размеры- ложного фланца прини-
мать по равенствам:
йл.ф = (0>03 н- 0,05) h(n — 1);
М = (1 - 1,3) Ь\ ал.ф = (0,6 ч- 0,65) &л.ф>
где йл.ф и h — высота ложного и действительного флан-
цев;
^л.ф и b— толщина ложного и действительного
фланцев у основания;
ал.ф — толщина ложного фланца на конце;
п— номер калибра против хода прокатки.
Ложный фланец в чистовом калибре (рис. 56) имеет
двойное назначение: предупреждает утяжку внешнего
угла стенки готового профиля после охлаждения (осо-
бенно швеллера большого размера); улучшает условия
правки профиля в холодном состоянии на правильной
машине. Размеры его принимают следующими:
^л.Ф= 0,15 -н 0,3 мм; &л.ф= (1,25-т- 1,5) Ь.
Как упоминалось, швеллерные калибры конструиру-
ют при постоянном разделе по действительным (нижним)
фланцам, которые обычно являются открытыми. Но при
открытых фланцах нет возможности проконтролировать
высоту получающихся фланцев профиля. Поэтому пре-
дусматривают два контрольных калибра, из которых
один является черновым, а второй, как правило, пред-
чистовым. На практике большое распространение получи-
ли контрольные калибры полузакрытого типа (рис. 57).
128
Раздел контрольного калибра принимают на расстоя-
нии 7—20 мм от конца полки в зависимости от номера
швеллера и места нахождения калибра. Чем больше
номер швеллера, тем большим надо принимать это рас-
стояние. Выпуски полок в швеллерных калибрах обычно
получают путем изгиба стенки. Радиусы закруглений
определяют так же, как и в балочных калибрах, или
принимают конструктивно.
Все положения, приведенные ранее по уширению при
прокатке двутавровых балок, применимы к швеллерам.
Первые по ходу прокатки швеллерные калибры не-
значительно отличаются от калибров двутавровых балок.
Это подобие формы калибров и примерно одинаковые
величины их площадей при одинаковых размерах швел-
лера и бадки позволяют рекомендовать ту же методику
определения размеров исходной заготовки, что и для ба-
лок. Ориентировочно высота прямоугольной заготовки,
задаваемой в разрезной калибр, должна быть больше
размера полок чистового профиля примерно в два раза
(см. рис. 57).
Но = (2,0 -н 2,2) h.	(63)
Ширина заготовки равняется ширине разрезного ка-
либра за вычетом уширения в нем. Для швеллеров боль-
ших размеров, как и для двутавровых балок, применяет-
ся разрезная заготовка.
Любое промежуточное сечение в калибровке швелле-
ра можно рассматривать состоящим из действительных
фланцев (полок), стенки и ложных фланцев. Профиль
определяют действительные фланцы и стенка. Поэтому
Рис. 56. Форма ложного
фланца в чистовом калибре
(готовый профиль)
9-999
Рис. 57. Заготовка для
швеллера
129
при расчетах калибровки и прокатке основными показа-
телями являются коэффициенты деформации полок и
стенки. При рассмотрении методики расчета калибровки
швеллера, как и двутавровых балок, будем условно вы-
делять всю стенку профиля.
Если в качестве исходной заготовки служит профиль
двутаврового сечения, то коэффициенты деформации
стенки и полки, конца полки п“ и основания полки т|ь
отличаются между собой незначительно.
Чаще используют исходную заготовку прямоугольно-
го сечения. При этом в черновых калибрах формируются
стенка и фланцы. Поэтому, как правило, коэффициент
деформации по стенке в этих калибрах намного больше,
чем коэффициенты деформации остальных элементов.
Общая закономерность распределения коэффициен-
тов деформации элементов профиля следующая: чисто-
вой калибр	черновые калибры г)с>т)“>'Пг’; про-
межуточные и предчистовые калибры т)а>г)с^т)ь.
Исходные размеры у основания (Ь) и на конце (а)
действительного фланца определяются на основании ра-
нее изложенных рекомендаций и формул (34) — (36) при
рассмотрении калибровки двутавровых балок.
В чистовом калибре все коэффициенты деформации
практически одинаковы.
Коэффициент деформации на конце ложного фланца
т)лф в черновых калибрах резко возрастает по ходу про-
катки, а коэффициент деформации у основания ложного
фланца т)л ф постепенно уменьшается. На рис. 58 показан
обобщенный график изменения коэффициента средней
вытяжки при прокатке швеллеров № 18—36. Экстрапо-
лированием график можно достроить и для швеллеров
остальных номеров.
Существенное значение при расчетах имеет отноше-
ние коэффициента деформации стенки т]с к среднему ко-
эффициенту деформации фланцев г)ф. На рис. 59 пока-
зано изменение этого отношения при прокатке швелле-
ров № 18—40, для остальных номеров соответствующие
значения отношений г)с/т)ф могут быть получены экстра-
поляцией. Из графика следует, что с увеличением номера
профиля это отношение уменьшается и для швеллеров
№ 36 и 40 становится меньше единицы. Следовательно,
швеллеры больших размеров (№ 36 и 40) прокатывают
с большей деформацией фланцев, чем стенки. Это дела-
ют для избежания утяжки фланцев в связи с тем, что
130
доля стенки в общей площади профиля у швеллеров
больших номеров больше, чем у швеллеров малых номе-
ров. Для швеллеров № 18—33 отношение Цс/цф умень-
шается от черновых Проходов к чистовому; для швелле-
ров № 36—40 обратная зависимость, т. е. отношение
т)с/т)ф увеличивается от чер-
новых проходов к чистовому.
. На практике получил
распространение графоана-
литический метод расчета
калибровки швеллеров, ко-
торый сводится к предвари-
тельному построению графи-
ков распределения коэффи-
циентов деформации эле-
ментов переходных сечений,
подробно рассмотренным
при расчетах калибровки
двутавровой балки.
Коэффициенты деформа-
ции элементов профиля (при этом размеры элементов со
штрихом относятся к задаваемому в калибр раскату):
ложный фланец
а  ал.ф (,	_ 6л.ф .
л-ф п Л ’ л-ф h л. ’
Дл.ф	°л.ф
действительный фланец
я =	=
* a * Ь
г/51 ' 1_____।____I___1____L
15 28 22 28 21 30 33 35
Номер швеллера
Рис. 58. Изменение среднего коэф-
фициента вытяжки при прокатке
швеллеров в зависимости от номе-
ра профиля (Mcp^tIq)
(64)
(65)
Обжатие ложного фланца по высоте принимают кон-
структивно в пределах
Айл ф = — (1,0 -ь 7,0) мм.	(66
Это обжатие зависит от размера профиля и положе-
ния калибра (в черновых калибрах — больше, в проме-
жуточных и предчистовых — меньше).
Приращение высоты действительного фланца
Ай = 1,0 4-3,0 мм.	(67)
В черновых калибрах (в первых двух — трех по ходу
прокатки) высота действительного фланца постоянна
или несколько уменьшается:
Ай = — (2 5) мм.	(68)
9*
131
Стенка профиля
цс = d'Id.	(69)
Коэффициенты деформации принимают исходя из
тёоретических и практических данных для прокатывае-
мого профиля и типа стана. Изменение этих коэффици-
ентов на графике должно быть плавным. Предельные ве-
личины коэффициентов деформации швеллеров прини-
мают такими же, как и двутавровых балок (см. рис. 43,
44). В целях увеличения срока службы чистовых швел-
лерных калибров на ряде наших заводов выпуск полок
в этих калибрах составляет 6—8%. При этом предусмат-
ривают правку готового профиля в холодном состоянии
на роликовых правильных машинах, при которой дости-
гается перпендикулярность полок и стенки.
Расчет калибровки швеллера по коэффициентам
деформации элементов профиля
Коэффициенты деформации по элементам профиля при-
нимаем согласно рис. 43, 44. Последовательность расче-
та: величины коэффициентов деформации элементов
профиля должны соответствовать размеру швеллера и
132
типу стана, на котором швеллер прокатывается; число
проходов определяется аналогично, как и для двутавро-
вых балок; вычерчивается график распределения коэф-
фициентов деформации, чтобы получалось постепенное
закономерное уменьшение их по ходу прокатки; размеры
фланцев определяются, как и при расчете двутавровых
балок; уширение, радиусы закругления определяются по
ранее приведенным формулам.
Расчет калибровки швеллера № 12
Размеры профиля в холодном состоянии, согласно ГОСТ 8240—72:
В=120 мм; d=4,8 мм; 77=52 мм; 7=7,8 мм; уклон полки 10%; 7?=
= 7,5 мм; г=3 мм, F—1330 мм2. Принимаем коэффициенты деформа-
ции согласно графику (см. рис. 43, 44, 60).
Коэффициенты деформации элементов швеллера № 12 приведе-
ны ниже:
Номер калибра	1	2	3	4	5	6	7
Коэффициен- ты деформа- ции: полки: Пп • • • •	1,08	0,96	1,18	1,30	1,42	0,96	1,65
Пп • • • •	1,11	0,08	1,15	1,26	1,29	1,18	1,5
ложного фланца: -п а Ял.ф * • •			i		1,5	1,38	1,27
Т1л.ф • • •	1,33	1,10	1,13	1,16	1,18	1,2	1,0
стенки: г]с . . .	1,10	1,13	1,16	1,21	1,35	1,74	2,0
Принятые коэффициенты деформации представлены в виде гра-
фика (рис. 61), чтобы можно было оценить условия деформации
каждого элемента швеллера.
В расчетах калибровки и схеме прокатки примем, что второй и
шестой калибры будут контрольными. Расчет ведем против хода
прокатки.
Первый чистовой калибр. Ширину калибра по стенке принимаем
без учета коэффициента температурной усадки, Вх = 120 мм, что
обеспечивает прокатку с минусовыми допусками.
Высота калибра по полке hx = 1,015 77=1,015-52=52,75 мм. При-
нимаем высоту ложного фланца согласно рекомендациям Ьл.^-
=0,3 мм. Тогда окончательно /ц = 52,75+0,3 = 53,05 мм.
Размеры действительного фланца у основания и на конце рас-
считываем по уклону полки с учетом минусового допуска
133
,	52,75—4,8 ni
At =----------0,1= 2,4 мм.
2
Тогда:
= 7,8 4-2,4 = 10,2 мм; Я1 = 7,8— 2,4 =5,4мм.
При полюсовом допуске по толщине фланца 0,5 мм с учетом
износа калибра окончательные размеры действительного фланца
равны:
t>i = 10,2 — 0,5 = 9,7мм;
ai = 5,4 — 0,5 = 4,9мм.
Высота действительного фланца
й = 52,75 — 4,8 = 47,95 мм i
Рис. 61. Распределение ко-
эффициентов деформации
по проходам при прокатке
швеллера № 12
7 6.54321
- Номер калибра
Рис. 60. Распределение ко-
эффициентов деформации
ложных фланцев по прохо-
дам при прокатке швеллера
№ 12
Добавляя 0,95 мм к общей высотё калибра (на температурную
усадку, уширение, износ калибра), получаем
/«! = 53,05 + 0,95 — 54 мм.
Тогда высота действительного фланца калибра окончательно
будет
54 — 0,3 — 4,8 = 48,9мм.
Эти данные приняты для построения чистового калибра.
Размер основания ложного фланца
bл ,ф = 1, 5&j = 1,5'9,7	15 мм.
Радиусы закругления — по готовому профилю:
7?= 7,5 мм и г=3 мм.
134
Профиль прокатывается из низкоуглеродистой стали, поэтому
уширение в первом (против хода прокатки — чистовом) калибре бу-
дет
п — 1
А 6, = С 4-----= 1,5 мм,
1	1	2
так как С— 1,5, а п= 1.
Площадь сечения одного ложного фланца
Гл.ф = 0,5.15-0,3 = 2,25 мм?.
Площадь сечения одного действительного фланца
9,74-4,9
Гд.ф =----------48,9 = 354 мм?.
Площадь сечения стенки
Fo = 120-4,8 = 576 мм?.
Суммарная площадь сечения (площадь калибра)
Л = 2-2,25 4-2-354 4-576 « 1288 мм2.
Второй (предчистовой калибр). Этот калибр является конт-
рольным. Для контрольных калибров следует принимать другие ко-
эффициенты деформации элементов (на графиках они не показаны).
Коэффициент деформации ложного фланца в чистовом калибре
принимаем
^=1,33.
Тогда
6л.ф2 — 1,33-15 = 20 мм.
Обжатие в чистовом калибре по высоте ложного фланца прини-
маем конструктивно: Д/гл.ф1 = 2,7 мм. Тогда высота ложного фланца
во втором калибре
Лл.фг == 0,3 4“ 2,7 = 3,0 мм.
Размеры действительного фланца в соответствии с коэффициен-
тами деформации по графику (см. рис. 61) Т|“ = 1,083 и Т[ь=1,115.
Тогда:
«а = 1,083-4,9 = 5,3 мм; 62 = 1,115-9,7 = 10,8мм.
Принимаем приращение высоты полки в чистовом калибре
= 1,4 мм. Тогда высота полок
^2 — 48,9 — 1,4 = 47,5 мм.
Глубину вреза конца полки в нижний валок принимаем 7 мм
конструктивно, согласно приведенным рекомендациям, а зазор вал-
ков 6 мм.
Ширина калибра
®2 = 120 — 1,5=118,5 мм.
Толщина стенки
^2 = 1,1-4,8 = 5,Змм.
135
Радиус зйкругления ^2=б2(?чист, где
Счист = Rib = 7,5/9,7 = 0,775.
Тогда
Rt= 10,8-0,775 sb 8,5мм.
Площадь сечения (калибра) определяем так же, как н в первом
калибре; Л = 1544 мм2.
Остальные размеры элементов контрольного калибра принимаем
конструктивно.
Рис. 62. Калибровка швеллера № 12:
/—5 — номера калибров против хода прокатки
Аналогично рассчитываем и все остальные калибры.
Расчетные данные представлены в окончательном виде на
рис. 62.
Расчет калибровки швеллеров по коэффициентам
деформации — коэффициентам боковых обжатий
фланцев
Этот метод расчета калибровки швеллеров аналогичен
расчету калибровки двутавровых балок и основан на
136
использовании коэффициентов бокового обжатия флан-
цев. Затем по увеличению средней толщины фланца оп-
ределяют размеры на конце и у основания фланцев по
формулам (57) — (60), рекомендованным для открытых
фланцев двутавровой балки. Применительно к швел-
леру:
= tn Пп!	(70)
Я(п+1) = ап + Дап!	(71)
b(n-M) —	—O(M-i).	(72)
Первоначальные размеры фланца определяются так
же, как и у фланцев двутавровой балки [формулы
(34)-(36)].
Приведем основные данные расчета калибровки
швеллера № 40. При расчете используем график зави-
симости среднего коэффициента вытяжки от размера
профиля (см. рис. 58); график изменения коэффициента
деформации стенки швеллера по проходам (см. рис. 43);
график зависимости отношения коэффициентов обжа-
тия от размера профиля (см. рис. 59).
Графики позволяют для любого швеллера определить
основные расчетные коэффициенты деформации: цср, т)с>
т]ф- По известным коэффициентам деформации по про-
ходам определяем размеры соответствующих калибров.
В основу метода калибровки швеллеров всех разме-
ров положен принцип закономерного изменения по про-
ходам коэффициента обжатия стенки т]с- Изменение это-
го коэффициента по проходам характеризуется кривой
(аналогично рис. 51), плавно изменяющейся от мини-
мального значения в чистовом проходе до максималь-
ного в черновых проходах, а затем несколько снижаю-
щейся к разрезному калибру. Средняя величина этого
коэффициента принимается равной величине коэффи-
циента средней вытяжки.
Коэффициент деформации фланцев т)ф изменяется по
проходам так же закономерно, как и коэффициент т)с.
Величина его принимается в зависимости от коэффици-
ента т)с и номера профиля.
Коэффициенты бокового обжатия действительных
фланцев у края и у основания принимают одинаковы-
ми, т. е. т]“=г|Ь=т|ф. Размеры ложных фланцев и радиу-
сы закруглений в калибрах принимают согласно ранее
137
изложенным рекомендациям и по приведенным форму-
лам (70) — (72).
Для прокатки швеллера № 40 принимаем восемь про-
ходов при следующем распределении их по клетям (см.
рис. 35): в двухвалковой клети 900 — одни, в первой
трехвалковой клети 800 — три, во второй трехвалковой
клети 800 — три, в двухвалковой 800 (чистовой)—один
12 3 4 5 6 7 8
Номер калибра
Рис. 63. Изменение коэффи-
циентов обжатия стенки и
фланцев по проходам для
швеллера № 40
7?=15 мм; г=
10%; площадь
проход.
Размеры профиля по ГОСТ
8240—72: /г=400 мм; 6 = П5 мм; S=
= 8 мм; /=13,5 мм;
= 6 мм; уклон полки
сечения 6150 мм2.
Размеры профиля в горячем со-
стоянии: /i=400-1,013 = 405,2 мм; Ь —
= 115-1,013= 116,5 мм; 5=8-1,013=
= 8,1 мм; /=13,5-1,013=13,65 мм.
Для расчета принимаем размеры
чистового калибра с учетом предель-
ных отклонений и характера износа
калибра: fei =402,2 мм; Hi —116,5 мм;
Si=8 мм; /1 = 13,4 мм; ai = 7,75 мм;
bi = 18,6 мм.
По графику (см. рис. 58) прини-
маем для швеллера № 40 средний ко-
эффициент вытяжки цСр= 1,245.
По величине средней вытяжки),
строим график распределения коэф-
фициента обжатия стенки по прохо-
дам (рис. 63).
Зная величину коэффициента т]с,
находим для швеллера № 40 по графику (см. рис. 59) отношение ко-
эффициентов деформации Цс/т]ф.
Величины коэффициентов обжатия стенки
циентов деформации по проходам следующие:
и отношений коэффи-
Номер прохода Цо. .... Цо/Цф .	.	.	1 1,035 1,0	2 1,095 0,944	3 1,175 0,988	4 1,27 0,982
Номер прохода	5	6	7	8
Цо		1,33	1,33	1,33	1,28
Цс/Цф .	.	.	0,976	0,970	0,964	0,960
Из этих отношений коэффициентов деформации находим коэф-
фициенты бокового обжатия действительного фланца:
1,035	4	1,33
йф!— — 1,035; Г)ф5 — о — 1,36;
1.095	,	1,33	.
Пф2“ 0,994 “ ’ ’ 11фв — 0,970“ ,37;
138
Рис. 64. Калибровка швеллера № 40:
1—8 — номера калибров
139
SIL
Рис. 66. Схема прокатки
рельсов
т».„„65’ Схема прокатки
швеллеров
140
1,175	,	1,33	, .
Пфз~ 0,988 ~	’ ’1ф7 '= 0,964 ~	’
1.27	, _	1,28	, „„
Ш “ 0,982	Пфв ~ 0,960	’ •
Зная величину коэффициентов деформации стенки и фланцев, оп-
ределяем размеры профилей по проходам. Размеры ложных флан-
цев — в соответствии с данными, приведенными выше.
Калибровка швеллера № 40 приведена на рис. 64.
В настоящее время на многих сортовых станах про-
катывают швеллеры с параллельными полками или с
самым незначительным уклоном внутренних граней по-
лок.
Например, на крупносортном стане 600 Коммунар-
ского металлургического завода прокатывают швеллеры
№ 12, 14, 16, 18, 20 в семи фасонных калибрах с полу-
чением профиля в развернутом прямополочном чистовом
калибре, имеющим уклон полок до 50%. Затем профиль
подвергается горячей гибке до получения окончатель-
ной формы. В качестве гибочного устройства применяет-
ся четырехвалковая универсальная клеть. При этом по-
лучаются высокоэкономичные швеллеры с равнотолщин-
ными параллельными полками (рис. 65).
6. Калибровка рельсов
Отечественные металлургические заводы прокатывают
рельсы нормальной, или еще их называют широкой, и
узкой колеи. Важными характеристиками рельса явля-
ются масса 1 м и распределение металла по элементам
профиля.
Принятое распределение металла между элементами
профиля обеспечивает благоприятные условия службы
рельсов. К рельсам предъявляются весьма высокие тре-
бования как по точности профиля, так и по качеству
поверхности.
В ГОСТах рельсы принято обозначать по массе 1 м
с некоторым округлением ее значения до целого числа.
К рельсам нормальной или широкой колеи относят
Р-50, Р-65, Р-75. На некоторых ненагруженных линиях
с малой скоростью движения поездов применяют рель-
сы типов Р-43, Р-38.
На дорогах специального назначения применяют
рельсы меньшей массы.
141
Ниже мы рассмотрим калибровку рельсов шйрокой
колеи.
Профиль рельса делится на три части (элемента):
подошва, шейка, головка. Соответственно этому делению
ниже будут приведены методы расчета калибровки
рельсов, поскольку деформация каждого элемента про-
филя характеризуется специфичностью.
Рассмотрим калибровку рельсов широкой колеи.
Одна из схем прокатки железнодорожных рельсов по-
казана на рис. 66. При размещении в валках по услови-
ям деформации металла и получения профиля рельсо-
вый калибр является несимметричным относительно
вертикальной оси. Вследствие этого получается значи-
тельное боковое давление металла на валки. Последнее
приводит к износу рабочих конусов валков, предусмат-
риваемых для предотвращения осевого смещения валков
в процессе прокатки. Несимметричность профиля рель-
са и различные условия деформации металла в головке
и подошве усложняют калибровку профиля. Установле-
но, что для формирования профиля из заготовки прямо-
угольного сечения необходимо 9—11 проходов. Из них
первые 3—4 прохода по ходу прокатки осуществляют в
тавровых калибрах, а последующие 5—7 в рельсовых.
В тавровых калибрах осуществляется глубокое раз-
резание заготовки по подошве с последующим ее развер-
тыванием. Это улучшает структуру металла, из которо-
го формируется средняя треть подошвы рельса, а также,
значительно улучшает качество всего рельса. Кроме то-
го, в тавровых калибрах происходит значительная дефор-
мация металла головки рельса. В последнем по ходу
прокатки тавровом калибре оформляется подошва про-
филя и получается черновой профиль для прокатки в
последующем разрезном рельсовом калибре. Форма тав-
рового калибра во многом определяет структуру рас-
ката, что в значительной мере определяет срок службы
рельсов.
В собственно рельсовых калибрах осуществляется
окончательное формирование профиля. При этом шейка
профиля подвергается обжатию прямым давлением; по-
дошва— главным образом боковым, а головка — и пря-
мым, и боковым.
Исходную заготовку, задаваемую в первый тавровый
калибр, принимают обычно прямоугольной формы. Пло-
щадь ее поперечного сечения может быть определена по
142
значению коэффициента средней вытяжки и общему
числу проходов. Предварительно можно принимать
р,ср= 1,19-? 1,22. Соотношение размеров прямоугольной
заготовки принимают исходя из условий деформации в
тавровых калибрах. На основании исследований и прак-
тики можно рекомендовать соотношения:
Нзяг = (1,5 + 1,8) Я;	(73)
Азаг = (2 + 2,3) 5Г,	(74)
где Н, Вг— соответственно высота и ширина головки
готового профиля.
Приведенные рекомендации определяют отношение
размеров исходной заготовки:
#заг/5заг= 1,5+ 2,10.	(75)
Большую работу по исследованию влияния размеров
заготовки, соотношения сторон прямоугольной заготов-
ки, задаваемой в первый тавровый калибр и прокатыва-
емой в последующих тавровых калибрах, выполнил
Н. Ф. Протасов на рельсо-балочном стане завода «Азов-
сталь».
Н.Ф. Протасов показал, что качество рельсов, их
стойкость при эксплуатации в значительной мере опреде-
ляются целенаправленной многократной деформацией
по высоте исходной заготовки, для чего рекомендуется
следующее соотношение ее высоты и ширины:
Язаг/5заг = 2,6 + 2,85.	(76)
В настоящее время повсеместно прокатываются рель-
сы из прямоугольных заготовок с большим соотношени-
ем сторон.
Большую высоту заготовки следует принимать при
прокатке профиля в четырех тавровых калибрах, мень-
шую— при прокатке в трех тавровых калибрах.
Рельсовые калибры в валках могут быть расположе-
ны двояко: горизонтальные оси калибров и валков па-
раллельны (прямое положение калибров); горизонталь-
ная ось калибра составляет с горизонтальной осью вал-
ков некоторый угол (косое положение калибров).
Прямое положение калибров применяют при прокатке
рельсов узкой колеи, имеющих сравнительно небольшие
и хорошо прорабатываемые объемы металла. Проработ-
ка основных элементов профиля (главным образом шей-
143
ки и головки) при этом осуществляется прямой высот-
ной деформацией.
Для рельсов широкой колеи применяют косое положе-
ние калибров, поскольку в этом случае, что очень важно,
обеспечивается объемная проработка металла. При ко-
сом положении калибра можно принимать повышенные
коэффициенты деформации, создавать условия стеснен-
ного уширения для усиления объемной проработки ме-
талла без опасения защемления раската в калибре, вос-
станавливать первоначальные размеры калибра прч
меньшем съеме металла. Для рельсо-балочных станов
это имеет существенное значение. Косое положение
рельсовых калибров в валках рационально вообще для
всех рельсовых профилей, в том числе и для рельсов
узкой колеи.
Наклон осей черновых калибров допускается в пре-
делах 10—25% и более, а предчистовых калибров до
Ю-12%.
Построение чистового калибра отличается от постро-
ения черновых калибров. Готовый профиль должен иметь
головку с вполне четким и определенным очертанием.
Поэтому разъем валков в чистовом калибре обязатель-
но должен находиться посредине головки , (см. рис. 66).
В этом случае имеется гарантия получения точной кон-
фигурации головки, что очень важно с точки зрения ее
износостойкости. Малый зазор в разъеме по головке ка-
либра и уклон верхней рабочей части головки обеспечи-
вают точное формирование головки в целом. Чтобы пре-
дотвратить возможное защемление раската в чистовом
калибре, последний располагают с некоторым наклоном
к горизонтальной оси валков (до 6—8%).
Уширение для тавровых калибров принимают конст-
руктивно при построении калибра. В рельсовых калиб-
рах условия деформации металла аналогичны условиям
деформации в балочных калибрах. Поэтому уширение
можно рассчитывать по равенствам, рекомендованным
для балок и швеллеров.
При определении размеров рельсового калибра делят
его на элементы по характеру деформации металла в
них. При этом каждый элемент характеризуется опреде-
ленными размерами (рис. 67).
Суммарная вытяжка в рельсовых калибрах за пять—
шесть проходов обычно составляет робщ—2,74-3,2, чему
соответствует коэффициент средней вытяжки |хСр= 1,19-4-
144
Рис. 67. Рельсовый калибр с обозначе-
нием размеров его элементов
4-1,22. Частные вытяжки по проходам распределяют
так, чтобы в чистовом проходе 1,064-1,08. В осталь-
ных проходах против хода прокатки вытяжку увеличи-
вают, в разрезном рельсовом калибре р,= 1,34-1,42. Вы-
тяжку шейки принимают больше вытяжки всего профиля
в черновых проходах и несколько меньше — в чистовом
и предчистовом.
В рельсовом профиле
шейка развита меньше,
чем в таких фланцевых
профилях, как двутавро-
вая балка или швеллер;
кроме того, шейка имеет
значительно большую
толщину, поэтому энер-
гичная деформация ее не
вызывает утяжки флан-
цев подошвы или головки.
Характер деформации
в рельсовых калибрах мо-
жно представить через
коэффициенты деформа-
ции по всем элементам
фланцев подошвы и головки профиля, а также шейки.
Все коэффициенты деформации элементов фланцев по-
дошвы и головки плавно возрастают от чистового про-
хода к черновому разрезному. В открытом фланце по-
дошвы металл подвергается обжатию более энергично,
чем в закрытом. При этом в открытом фланце обжатие
на конце принимается большим, чем у основания, тогда
как в закрытом фланце происходит более интенсивная
деформация у основания. Это необходимо для того, что-
бы облегчить проникновение металла в закрытую часть
калибра.
Более массивная головка профиля деформируется
несколько иначе; в открытой и закрытой частях калибра
более интенсивно деформируются фланцы головки у ос-
нования. Это необходимо для предотвращения перепол-
нения головки калибра ввиду того, что наряду с боко-
вым обжатием головка получает некоторое обжатие по
высоте.
10—999
Расчет калибров по коэффициентам деформации
элементов профиля.
Как мы показали при рассмотрении калибровки дву-
тавровой балки и швеллеров, наиболее наглядным и
легко осуществимым является метод расчета калибров-
ки, определения размеров элементов калибра, основан-
ный на использовании коэффициентов деформации.
7	2	3 Ч 5 S 1	2	3 Ч 5	6
Рис. 68. Изменение коэффициентов деформации в калибрах при прокатке
рельсов Р-50, Р-65, Р-75
146
Для рельсов Этот метод нами также рекомендуется.
Для расчетов калибровки рельсов тяжелого типа
Р-50, Р-65 и Р-75 могут быть рекомендованы графики
изменения коэффициентов деформации, полученные в
результате исследований Н. Ф. Протасовым, а также
нашей аналитической обработки данных калибровок,
применяемых на отечественных рельсо-балочных станах
(рис. 68).
Принимаем следующие обозначения (см. рис. 67):
—коэффициент высотной деформации шейки;
По.п — аз.п /а°*> По.п = Ьз.п/Ьол— соответственно коэф-
фициент деформации открытого фланца подошвы на
конце и у основания;
Пз.п =Ьо.п/6зп; п = аол/азл — соответственно коэффици-
ент деформации закрытого фланца подошвы у осно-
вания и на конце;
По.п Т= а'з.г По.г = Кг r — соответственно коэффи-
циент деформации открытого фланца головки на кон-
це и у основания;
П“г =а0.г/а3.г; Пз.г = Ь'О.Р /&з.г — соответственно коэффи-
циент деформации закрытого фланца головки на кон-
це и у основания;
A/i3.n=/i„n —Лз.п — обжатие в закрытом фланце подо-
швы;
Д/гоп=/г'п—/г0.ц—приращение в открытом фланце по-
дошвы по высоте;
A/i3.n=/i'r—h3.r — утяжка (обжатие) в закрытом флан-
це головки;
Д/г0Г=/г'г—/г0.г — приращение в открытом фланце го-
ловки по высоте.
Коэффициенты деформации фланцев, обжатие (утяж-
ку) и приращение рекомендуется принимать по соответ-
ствующим таблицам, рекомендованным для двутавро-
вых балок.
Последовательность расчета рельсовых калибров:
1.	Принимаем на основании теоретических и практи-
ческих данных среднее значение коэффициента высот-
ной деформации шейки Пш.ср= 1,25+1,32. Меньшие зна-
чения Пш.ср соответствуют рельсам более тяжелого типа
(Р-65 и Р-75), а большие — рельсам легкого типа.
2.	По величине т]ш.ср предварительно принимаем част-
ные коэффициенты с постепенным увеличением их от
.147
10*
чистового калибра к черновому разрезному (рис. 69). Так
как в рельсовом калибре нет опасности утяжки фланцев
при интенсивной деформации шейки, то можно й нужно
предусматривать большие коэффициенты высотной де-
формации шейки в первых черновых рельсовых калиб-
рах.
3.	Уширение в чистовом калибре принимаем 1,5—
3,0 мм с увеличением в каждом последующем проходе
(против хода прокатки) на 0,5—
1,0 мм. При очень большом просторе
в калибре для уширения появляется
опасность получения подошвы не-
правильного очертания.
4. Для расчета элементов по-
дошвы профиля принимаем коэффи-
циенты деформации из условия, что
> П* >	> П“-
Номер калибра.
Рис. 69. Изменение коэф-
фициентов деформации
по проходам по шейке
рельса
Все без исключения коэффициенты
деформации возрастают от чистово-
го калибра к черновому.
Принимаем график изменения
обжатия (утяжки) и приращения
фланцев по проходам (рис. 70).
Зная эти величины, можно опреде-
лить размеры основных элементов
профиля. Радиусы закруглений эле-
калибра следует принимать по реко-
ментов рельсового
мендациям, данным применительно к калибрам двутав-
ровых балок и швеллеров.
В связи с тем что расчеты элементов рельсового ка-
либра выполняются по коэффициентам деформации ана-
логично, как показано на примерах расчета калибровки
двутавровых балок и швеллеров, в данном случае мы не
рассматриваем цифровой пример расчета.
Отметим лишь, что здесь по каждому элементу флан-
ца головки и подошвы имеется свой график и требуется
особая внимательность при проведении расчета.
В заключение приведем калибровку валков для про-
катки рельсов типа Р-65. В качестве исходной заготовки
может быть принята любая заготовка — блюм прямо-
угольного сечения с размерами рекомендованных соот-
ношений высоты к ширине в пределах 2,6—2,85. Для уп-
148
рощения расчета режимов обжатий примем блюм квад-
ратного сечения с доведением его до прямоугольного
сечения в последнем калибре обжимной клети 900 рельсо-
балочного стана. Исходные блюмы сечением 320X320 мм
Номер калибра.
Рис. 70. Изменение приращения ДЛ0, утяжки ДЛ3 и обжатия ДЛо и ДЛ3 по про-
ходам, мм:
а и б —для фланцев подошвы; в — для фланцев головки
прокатываются на блюминге 1150 из слитков спокойной
стали. После промежуточного подогрева в печах блюмы
поступают на рельсо-балочный стан (см. рис. 35).
Рис. 71. Калибровка валков клети 900 для прокатки рельсов Р-65
Сначала блюмы прокатываются в реверсивной двух-
валковой клети 900, калибровка валков которой пред-
ставлена на рис. 71.
Обратим внимание на то, что 5-й проход выполняется
в первом тавровом калибре. Следующие два прохода в
149
тавровых калибрах и четыре прохода в рельсовых калиб-
рах осуществляются в трехвалковых клетях 800. Заклю-
чительный проход в чистовом калибре выполняется в
двухвалковой клети 800.
Схема прокатки рельсов типа Р-65 в клети 900
Номер прохода	Сечение, мм (К—кантовка)	Дй, мм	ДЬ, мм	Номер калибра
0	320 X 320	—	—	—
1	265X330	35	10 1	
2	215X340 (К)	50	10	I
3	285X235 (К)	55	20	II
4	140X310 (К)	95	25	I
5	230X165	80	25	III
1. Калибровка прокатных валков
Калибровка прокатных валков заключается в правиль-
ном расположении калибров на бочке валков и рацио-
нальном использовании длины бочки.
Следует обратить внимание на ряд особенностей
при калибровке валков для прокатки фасонных профи-
лей.
Последовательность выполнения калибровки бочки
валков при расположении фасонных калибров следую-
щая:
1-	Определяют положение средней линии валков
(СЛВ).
2.	Определяют положение нейтральной линии калиб-
ра (НЛК).
3.	Задаются верхним (или нижним) давлением вал-
ков и определяют положение линии прокатки (ЛП) от-
носительно СЛВ при величине давления равной одной
четвертой от принятого значения.
4.	Определяют ширину бурта между двумя смежны-
ми калибрами. Рекомендуется принимать ширину бурта,
примерно равную глубине вреза ручья по закрытой час-
ти калибра.
5.	Рассчитывают ширину конструкции устанавливае-
мой вводной или выводной арматуры из условия доступ-
ности при регулировке положения полосы в ней. Если
размеры (ширина) вводной и выводной арматуры из-
вестны, тогда минимальные размеры крайних буртов
150
принимают равным половине ширины конструкции арма-
туры, полагая ее в рабочем положении.
Суммируя после этого размеры двух крайних буртов
и двух буртов между тремя смежными калибрами, оп-
ределяют, сколько же на длине бочки валков остается
места для расположения калибров.
Для примера мы приняли три калибра (два бурта
между ними). Если эти калибры размещаются на остав-
шейся длине бочки, значит надо расположить эти три
калибра. Если же не размещается, тогда надо уменьшить
число калибров. При этом конструктивно увеличивается
и ширина буртов.
Однако обратим внимание на следующие возможные
ошибки при определении числа калибров, располагаю-
щихся на валках. Разумеется, в производственных ус-
ловиях всегда стремятся разместить большее число ка-
либров на бочке валков, делая некоторое допущение,
что прочность материала валков достаточна, чтобы вы-
держать возникающие боковые давления при дефор-
мации полосы в калибре. Но обычно эти допущения
приводят к отколу буртов, что связано с возникновением
аварийных ситуаций. Поэтому лучше уменьшить число
калибров, если их расположение не определяется усло-
виями наших рекомендаций. В этом случае технологиче-
ский процесс прокатки на стане не будет связан с риском
возможных вынужденных простоев.
Что же касается оформления диаметров валков по
буртам и элементам калибра, то они определятся по гра-
фическому построению, по калибровке валков, когда
калибры будут расположены по длине бочки и относи-
тельно линии прокатки в окончательном варианте.
Заметим, что калибровка валков — сложное инженер-
ное решение, требующее большого производственного
опыта теоретических разработок.
Для примера мы проведем калибровку валков при
прокатке рельсов, как наиболее характерного профиля
по сложности расположения его на бочке валков.
Расположение калибров на валках трехвалковых
клетей 800 и чистовой двухвалковой клети 800 показано
на рис. 72.
На рис. 73 приведена калибровка валков профилей
угловой стали.
151
152
Рис. 72. Калибровка валков 1—Ш клетей стана 800 для прокатки рельсов Р-65
Рис. 73. Калибровка валков чистовой клети для угловой стали:
а — неравнополочная угловая сталь 150X100 мм; б — равнополочная угловая
сталь 120X120 мм
8. Отделка рельсо-балочной продукции.
Методы испытаний
Рассмотрим отделку длиномерных рельсов типов Р-50
и Р-65 для широкой колеи, изготовленных из мартенов-
ской высокоуглеродистой стали, которые проходят тер-
мическую обработку по всей длине путем объемной за-
калки в масле с последующим печным отпуском.
Рельсовые полосы с выпуклыми буквами и цифрами
на шейке, означающим завод-изготовитель, месяц и год
153
изготовления и тип рельса (на одном из валков чистовой
клети оформляется специальный трафарет) подаются к
салазковым пилам горячей резки. После резки каждый
рельс маркируется по шейке с помощью клеймовочной
машины (рельс, от которого берется проба на флокены
и копровые испытания, маркируется по-особому) и пе-
Рис. 74. Укладка рельсов на стеллажах
Рис. 75. Схема искривления рельсов при
охлаждении иа стеллажах:
а, б — искривление на подошву;
в искривление на головку
редается на горячие стеллажи для охлаждения в опре-
деленном режиме.
Для уменьшения сильного искривления рельсов при
остывании вследствие несимметричности профиля (мень-
шего отношения периметра к площади в головке, чем в
подошве) на горячих стеллажах может производиться
изгиб рельсов выпуклостью на головку. Это достигается
установкой кулачков шлепперов с плавной стрелой про-
гиба. Также для компенсации изгиба при охлаждении
рельсы укладывают на стеллажах так, чтобы подошва
одного рельса примыкала к головке другого, в результа-
те чего происходит частичное выравнивание температу-
ры в головке и подошве (рис. 74).
Помимо причин термического характера, на искрив-
ление рельсов влияют объемные изменения, происходя-
щие в металле при переходе через критический интервал.
Время такого перехода для головки и подошвы различ-
но, причем для подошвы переход наступает раньше.
Периоды охлаждения следующие (рис. 75):
I.	Охлаждение выше критического интервала (900—
760°С). Подошва остывает быстрее головки, поэтому
изгиб рельса продолжается в том же направлении, ко-
торое было ему дано предварительным изгибом, т. е. вы-
пуклостью на головку (см. рис. 75,а).
II.	Период (см. рис. 75,6) начинается при переходе
металла подошвы через критический интервал (760—
154
650°С). Подошва удлиняется и рельс изгибается выпук-
лостью на подошву. Это происходит до начала перехода
металла головки через критический интервал, когда
рельс изгибается в противоположную сторону, т. е. вы-
пуклостью на головку.
III.	Период (рис. 75, в) начинается при охлаждении
ниже критического интервала (650—100°С). После пе-
рехода металла головки ниже через критический интер-
вал охлаждение рельса сопровождается изгибом вы-
пуклостью на подошву вследствие большей усадки его
головки.
Приведенный процесс охлаждения рельсов составля-
ет основную схему. Практически при этом сказывается
влияние отдельных частей соседних рельсов, поэтому
температура подошвы и головки может изменяться.
Из-за неравномерности охлаждения рельсов в них воз-
никают большие внутренние напряжения, которые могут
вызвать внутренние трещины. Кроме того, высокое со-
держание углерода в рельсах при быстром охлаждении
способствует образованию флокенов в металле. Поэтому
рельсы охлаждают на стеллажах в атмосфере цеха до
550—400° С, а затем осуществляют изотермическую вы-
держку их не менее 2 ч.
После выдержки в изотермических печах (темпера-
тура в них 600±20°С) и остывания рельсы подаются к
роликовым правильным машинам, где происходит их
правка при температуре не выше 60° С между верхними
и нижними горизонтальными валками, расположенными
в шахматном порядке, а также входными вертикальны-
ми роликами. Правка рельсов происходит в положении
на «ребро» /в их рабочем положении).
После правки для получения требуемой длины концы
рельсов фрезеруют на специальных фрезерных станках,
расположенных попарно, но взаимно смещенных, чтобы
концы можно было обрабатывать поочередно. Болтовые
отверстия в шейках для соединения рельсов (два или три
с каждого конца) сверлят также поочередно на свер-
лильных станках, подача сверл на которых возможна в
двух направлениях: поперечном — для сверления отвер-
стий на толщину шейки и продольном — для получения
отверстий овальной формы. Большое число рельсов по-
ставляется и без болтовых отверстий на концах, ибо при
сварке рельсов встык (длина рельсовых полос достигает
800 м и больше) отверстия не нужны.
155
Далее осуществляется закалка. Рельсы, проходя че-;
рез секционную печь с роликовым подом, нагреваются'
до температуры 850—930° С и поштучно проходят объ-1
емкую закалку в масле, имеющем температуру 60—70° С,
на сорбитовую структуру. Затем — отпуск в течение 2 ч
при 450—480° С.
После отпуска рельсы вновь проходят правку в ~хо-.
лодном состоянии на роликовой правильной машине в
двух плоскостях и доправку искривленных концов на
вертикальных правильных прессах. При доправке рель-
сы кантуются искривлением вверх под ударный боек
пресса и продавливаются во время рабочего хода бой-
ка (вниз) до устранения искривления.
В настоящее время на наших заводах, кроме объем-
ной закалки в масле, применяют и другие способы тер-
мической обработки рельсов: закалку головки рельса во-
дой после печного нагрева, закалку головки рельса водой
после нагрева токами высокой частоты. Объемную за-
калку углеродистых рельсов в масле следует считать
предпочтительным способом термической обработки,
обеспечивающим высокую прочность и износостойкость
рельсов. Этот способ закалки является универсальным и
может применяться как для углеродистых, так и для ле-
гированных рельсов — хромистых, марганцовистых, крем-
нистых (в книге не рассматриваются).
Окончательно отдельные рельсы проходят наружный
осмотр для выявления внешних дефектов заводским
отк.
Основные дефекты, по которым рельсы отбраковы-
ваются при наружном осмотре, следующие: трещины и
волосовины, располагающиеся преимущественно на го-
ловке и в средней трети ширины подошвы; следы усадоч-
ной раковины, заметные невооруженным глазом на тор-
цах; плены, выявляемые главным образом на подошве
рельсов; геометрически неправильный профиль — допус-
ки превышают величины, установленные техническими
условиями.
После заводского осмотра рельсы направляют для
приемки инспектору Министерства путей сообщения
СССР, который подвергает их вторичному наружному
осмотру, а также проводит требуемые приемо-сдаточные
испытания.
Характер приемо-сдаточных испытаний и приемочно-
го контроля рельсов в основном можно считать одинако-
156
вым повсюду, различие заключается только в нормах.
Однако испытания, которым подвергаются рассматрива-
емые рельсы после объемной закалки в масле, являются
более сложными. Кратко познакомимся с ними.
Испытание на удар под копром производится на проб-
ном отрезке, отрезаемом от головного рельса одного ков-
ша каждой плавки, прошедшем термообработку и прав-
ку. Пробный отрезок закаленного рельса длиной 1,3 м,
охлажденный до —60° С, устанавливают головкой кверху
на опоры с радиусом закругления 125 мм. Расстояние
между опорами 1 м. Масса бабы копра 1000 кг, радиус
закругления бойка 125 мм. Пробный отрезок подвергают
одному удару бабой, падающей с высоты 3 м для рельсов
типа Р-50 и 4,2 м для рельсов Р-65. Рельс не должен
иметь признаков разрушения. После удара измеряют
стрелу прогиба. Величина стрелы прогиба не является
браковочным признаком, но может служить основанием
для испытания закаленных рельсов на растяжение. При
неудовлетворительных результатах копровых испытаний
проводятся повторные испытания на двух пробных от-
резках от двух рельсов данной плавки. При неудовлетво-
рительных результатах хотя бы одного повторного испы-
тания рельсы данной плавки разрешается подвергать до-
полнительному отпуску с последующим контролем твер-
дости и проведением копровых испытаний как вновь
предъявляемую плавку. При неудовлетворительных ре-
зультатах повторных копровых испытаний рельсы разре-
шается подвергать высокому отпуску на твёрдость
НВ 255—293 и сдавать как незакаленные.
Испытание на растяжение проводят на цилиндричес-
ких образцах диаметром do = 6 мм и длиной расчетной
части Z=10d0- Образцы вытачивают в направлении про-
катки из верхних углов головки готового рельса возмож-
но ближе к поверхности и на расстоянии не менее 150 мм
от торца.
Механические свойства рельсов бъемной закалки дол-
жны быть на следующем уровне:
Предел прочности, кгс/мм2....................
Относительное удлинение, %...................
Относительное сужение, %.....................
Твердость на поверхности катания головки НВ
Твердость шейкн и подошвы НВ.................
Ударная вязкость при 20° С, кгс-м/см2 . . .
>116
>6
>20
331—388
>388
2,5
157
Если рельсы после испытаний на растяжение не со-
ответствуют приведенным свойствам, то проводятся пов-
торные испытания на двух образцах от рельсов каждого
ковша данной плавки. В случае неудовлетворительных
результатов повторного испытания (хотя бы по одному
образцу) все рельсы данной плавки разрешается под-
вергать дополнительной термической обработке с после-
дующим контролем твердости и механических свойств.
Рельсы плавок, имеющих неудовлетворительные резуль-
таты испытаний на растяжение, разрешается подвергать
высокому отпуску на твердость НВ 255—293 и сдавать
как незакаленные.
Контроль химического состава рельсов и отбор пробы
для контроля химического состава проводятся согласно
ГОСТ 7565—73.
Если результаты измерения твердости не соответст-
вуют требованиям, то допускается на том же рельсе про-
вести повторное определение твердости по двум отпечат-
кам. В случае неудовлетворительных результатов пов-
торного определения твердости, хотя бы по одному от-
печатку, рельсы подвергают повторной термической об-
работке с последующим контролем на удвоенном коли-
честве образцов.
Испытание на ударную вязкость проводят на образ-
цах, вырезанных в направлении прокатки из верхних уг-
лов головки рельса, размером 10ХЮХ55 мм, надрез
7?=1 мм, глубина 2 мм. Надрез на образцах делают со
стороны поверхности катания головки рельса. Если рель-
сы после испытаний на ударную вязкость не соответству-
ют требованиям, то проводятся повторные испытания на
четырех образцах, отобранных по два от каждого ковша
данной плавки. При неудовлетворительных результатах
повторного испытания (хотя бы на одном образце) рель-
сы данной плавки могут быть подвергнуты дополнитель-
ному отпуску с последующим контролем твердости и
ударной вязкости. Рельсы плавок, имеющих ударную
вязкость менее 1,5 кгс-м/см2, разрешается подвергать
высокому отпуску и сдавать после контроля на твер-
дость (она должна быть НВ 255—293) как незака-
ленные.
В готовых рельсах объемной закалки не допускают-
ся высокие остаточные напряжения. Контроль величины
остаточных напряжений производят согласно
ГОСТ 18267—72. Предельные отклонения по длине за-
158
калённых рельсов не должны превышать ±9 мм для
рельсов длиной 25 м с болтовыми отверстиями и + 104-
—20 мм для рельсов длиной 25 м без болтовых отвер-
стий.
Закаленные в масле рельсы делятся на рельсы первой
и второй категорий (отличаются по маркировке). К рель-
сам первой категории относятся рельсы, соответствую-
щие всем требованиям ГОСТ 18267—72. Ко второй ка-
тегории относятся рельсы, у которых при приемочном
контроле и приемо-сдаточных испытаниях обнаружено
хотя бы одно из следующих отклонений от требований
стандарта: понижение предела прочности до 112 кгс/мм2;
понижение твердости на поверхности катания до НВ 311;
колебание твердости по длине рельса до НВ 50; пониже-
ние ударной вязкости до 1,5 кгс-м/см2; отклонение от но-
минальных размеров по длине для рельсов длиной 25 м
до ±15 мм; концевые искривления на длине 1 м в гори-
зонтальной плоскости у рельсов с болтовыми отверстия-
ми до 1 мм.
На торец каждого принятого закаленного рельса хо-
лодным клеймением наносится клеймо испектором Ми-
нистерства путей сообщения СССР и буква «3» (началь-
ная буква слова «закалка»). Рельсы, как и другая про-
дукция, должны сопровождаться документом, удостове-
ряющим соответствие их требованиям стандарта и со-
держащим наименование завода-изготовителя, способ
термической обработки, тип и категорию рельсов и дру-
гие необходимые данные.
В заключение отметим, что тяжелые объемно-зака-
ленные в масле рельсы типов Р-50 и Р-65 по своим
высоким качествам наиболее подходят для службы в
районах Сибири и Дальнего Востока, с их суровым кли-
матом.
Отделка балочной продукции. По объему она значи-
тельно уступает отделке рельсов. Большую часть балоч-
ных профилей изготовляют из стали марки СтЗ, предел
прочности которой около 40 кгс/мм2 и относительное уд-
линение не ниЖе 20%. Балочные профили изготовляют
также из стали марок Ст4, Ст5 и низколегированной
стали. После прокатки балочные полосы режут пилами в
горячем состоянии на части, охлаждают на стеллажах и
направляют для правки, дальнейшей резки (в холодном
состоянии на пилах трения) и фрезерования концов, ес-
ли это требуется. Балки и швеллеры изготовляют дли-
159
ной от 4 до 13 м. По соглашению сторон допускается из-
готовление балок и швеллеров длиной свыше 13 м.
ГЛАВА VI.
ПРОИЗВОДСТВО СОРТОВОЙ СТАЛИ
1.	Сортамент
Как в СССР, так и во многих зарубежных странах, наи-
более массовым видом прокатной продукции в последние
десятилетия были сортовые профили (включая рельсо-
балочную продукцию). Однако выпускаемый в нашей
стране сортамент прокатываемых сортовых профилей все
еще не удовлетворяет в полной мере развивающиеся ма-
шиностроение и строительство.
На практике сохранилось деление сортовой стали на
крупносортную, среднесортную и мелкосортную. Оно ус-
ловное, однако дает представление о профилях, входя-
щих в ту или иную категорию сортовой стали. Соответ-
ственно и сортовые станы делят на крупносортные, сред-
несортные и мелкосортные. Правильнее характеризовать
сортовые станы по диаметру валков и прокатываемому
сортаменту.
В табл. И приведен примерный сортамент главней-
ших профилей сортовых станов с валками разного диа-
метра.
ТАБЛИЦА И
ПРИМЕРНЫЙ сортамент сортовых станов
Стан	Круглая сталь диаметром, мм	Квадратная сталь со стороной, мм	Полосовая сталь шириной, мм	Угловая равно- полочная сталь, мм	Балки двутавро- вые, номер	1 Швеллеры, номер	Масса 1 м узко- колейных рель- сов, кг
	8—30	8—30	>65	>40X40			_.	—
	16—60	16—50	>100	>60X60	—	5—6,5			
350	25—75	25—75	>150	>90X90	10	5—10	>8
400	30—100	30—90	>200	>100X100	10—12	6.2—12	>11
550	50—120	50—120	>300	>150X150	10—20	10—20	>24
650	70—200	70—200	>350	>200X200	16—30	16—30	>24
160
Если же иметь в виду все сортовые профили, то коли-
чество и форма их отличаются большим многообразием.
К сортовой стали относятся так называемые штрипсы,
которые представляют собой полосовую сталь специаль-
ных размеров, используемую для производства сварных
труб. Различают штрипсы сортовые и листовые в зависи-
мости от того, прокатывают ли их на сортовых или лис-
товых станах. Сортовые штрипсы прокатывают для свар-
ных труб диаметром 1/2—4", получаемых сваркой встык.
Штрипсы для этих труб изготовляют шириной 42—
460 мм, толщиной 2—8 мм. Однако на новых штрипсовых
станах прокатывают штрипсы минимальными шириной
120 мм и толщиной 2,6 мм. Увеличение размеров штрип-
сов связано с увеличением числа клетей, установленных
в непрерывных трубосварочных агрегатах.
Штрипсы для производства сварных труб выпускают
почти исключительно в рулонах массой до 4—5 т и толь-
ко некоторую часть их — в виде полос длиной 5—6 м.
Несколько особое место занимает производство катан-
ки (катаной проволоки), которая представляет собой
продукт горячей прокатки проволочных станов — круг-
лый профиль диаметром 5—10 мм. Катанка является
исходным материалом для производства холодным и
теплым волочением проволоки подавляющего большин-
ства размеров. Обратим внимание на то, что круглый
профиль диаметром 5 мм — наименьшее сечение, кото-
рое в настоящее время экономически выгодно получать
горячей прокаткой. Однако этот вопрос является дискус-
сионным.
2.	Сортовые станы
Основные положения, относящиеся к технологии прокат-
ки сортовой стали.
При рассмотрении типа работающего стана или при
разработке нового необходимо руководствоваться следу-
ющими основными положениями, относящимися к тех-
нологическому процессу прокатки сортовой стали.
Применительно к данному стану должна быть разра-
ботана оптимальная, наиболее рациональная схема про-
катки всего сортамента.
Необходимо весьма детально подходить к решению
технологических задач при разработке профилей, обос-
нованно разделять их на группы так, чтобы было мини-
11—999	161
мальное число технологических вариантов («линий»)
прокатки.
Оптимальная схема прокатки на современном уровне
технического прогресса должна создать условия и обес-
печивать максимальную автоматизацию и механизацию
выполнения всех технологических операций на стане.
В обоснованно разработанной оптимальной схеме
прокатки сортамента должны быть обусловлены мини-
мальные простои стана при переходе с одного профиля
на другой. Прокатный стан должен характеризоваться
максимальными производительностью и технико-эконо-
мическими показателями в целом.
При прокатке любого профиля по принятой схеме не-
обходимо обеспечение устойчивого технологического про-
цесса прокатки, соответствие точности размеров задан-
ным условиям с использованием поля минусовых допус-
ков согласно ГОСТ, со сдачей профилей проката по те-
оретической массе.
Устойчивость технологического процесса прокатки
характеризуется постоянством размеров профиля во
время прокатки. В настоящее время это — непременный
критерий оценки конструкции, основного оборудования
прокатного стана.
Оптимальной схемой прокатки предусмотрена просто-
та настройки стана на получение данного графика высо-
кой точности. При этом валковая арматура также дол-
жна быть максимально простой и, насколько возможно,
взаимозаменяемой. Все эти требования обусловлены ка-
либровкой профилей и прокатных валков, определяю-
щих оптимальность схемы прокатки. Схема прокатки
групп профилей или отдельных их видов, входящих в
сортамент стана, также основана на максимальном уп-
рощении обслуживания стана.
Производство сортового проката в СССР характери-
зуется расширением сортамента и повышением качества
продукции, что потребовало создания большого числа
типов станов различной конструкции. Сортовые прокат-
ные станы классифицируют по следующим основным
признакам: диаметру прокатных валков чистовой клети,
расположению клетей и приводу их, сортаменту прока-
тываемых профилей, спецификации стана, принципу ве-
дения технологического процесса прокатки.
По диаметру прокатных валков чистовых клетей ста-
ны подразделяют на мелкосортные и проволочные (Г>=
162
=2504-270 мм); среднесортные (£>=3004-390 мм);
крупносортные (D = 450-4850мм и более).
По расположению клетей станы подразделяют на:
линейные1, применяемые обычно в тех случаях, когда
нет достаточных площадей для их размещения; с после-
довательным расположением клетей, но на нескольких
параллельных линиях; с последовательным расположени-
ем клетей на одной линии.
Большое распространение получили станы с последо-
вательным расположением клетей, но на нескольких
(обычно трех) параллельных между собой линиях.
В отечественной металлургии такое расположение
прокатных клетей принято на ряде современных крупно-
сортных и среднесортных станов. Что же касается приво-
да прокатных клетей, то при линейном их расположении
один привод обслуживает две или три клети. При после-
довательном расположении клетей привод может быть
групповым (на Две клети и более) или индивидуаль-
ным — для каждой клети. В этом случае целесообразно
рассмотреть и принцип ведения технологического процес-
са прокатки.
В настоящее время современные станы делят на ста-
ны со свободной прокаткой и непрерывные. Станами со
свободной прокаткой принято называть такие, у кото-
рых раскат в процессе прокатки находится только в од-
ной клети, при этом в одной можно одновременно про-
катывать две полосы, например, в черновых трехвалко-
вых клетях крупносортных и рельсо-балочных станов.
Непрерывными называют такие станы, у которых пр'и
последовательном расположении клетей полоса в про-
цессе прокатки одновременно находится в нескольких
клетях (не менее, чем в двух).
Привод непрерывных станов может быть либо инди-
видуальным (на каждую клеть самостоятельный двига-
тель), либо групповым (на несколько клетей один
двигатель с передачей крутящих моментов через распре-
делительный редуктор). В последнем случае один элек-
тродвигатель может обслуживать от двух до шести —
семи клетей.
Следует отметить, что на современных непрерывных
прокатных станах предусматривают, как правило, инди-
1 Станы с линейным расположением клетей считаются устарев-
шими, но на некоторых отечественных предприятиях, еще использу-
ются.
11*
163
видуальные электродвигатели: в этом состоит их боль-
шое преимущество перед станами с групповым приводом.
Наличие индивидуальных электродвигателей упрощает
настройку стана за счет возможностей изменения кон-
станты изменением чисел оборотов валков в любом слу-
чае; при этом уменьшается парк валков.
Для классификации сортовых прокатных станов ус-
ловно принимают профили круглой и квадратной сталей,
а затем соответственно их площадям поперечного сече-
ния, принимают другие профили, в числе которых могут
быть и фасонные.
Так, станы делят по основным профилям на следую-
щие группы.
Мелкосортные — сталь круглая диаметром 10—25 мм,
сталь квадратная со стороной 10—20 мм. В сортамент
этих станов входят: периодические профили арматурной
стали размером N10—22; сталь угловая равнополочная
и неравнополочная (25X25) —(36X36) мм и (25X16) —
(32X20) мм; сталь полосовая толщиной и шириной (ЗХ
Х20)—(8X40) мм. Разумеется, в зависимости от усло-
вий работы стана сортамент может быть изменен.
Среднесортные — сталь круглая диаметром 20—50 мм,
сталь квадратная со стороной 20—50 мм; периодические
профили арматурной стали № 20—32; сталь угловая рав-
нополочная и неравнополочная; сталь полосовая толщи-
ной и шириной (3—10)Х(50—80) мм; швеллеры № 5—
8, рельсы узкой колеи типов Р-5—Р-8 и некоторые дру-
гие фасонные и специальные профили.
Крупносортные — сталь круглая диаметром 50—
100 мм; сталь квадратная со стороной 50—105 мм; пе-
риодические профили арматурной стали № 40—90; сталь
угловая равнополочная и неравнополочная (50><50)—
— (150X150) мм и двутавровые балки и швеллеры
№ 10—18; рельсы типов Р-12—Р-18; сталь полосовая
толщиной и шириной (50X50) —(12X200) мм.
В отечественной металлургии имеются специализи-
рованные прокатные станы, сортамент которых ограни-
чен определенными профилями. К ним относятся станы
проволочные, полосовые (штрипсовые), рессорные, рель-
со-балочные, станы для прокатки балок с параллельны-
ми полками и др.
Так, например, проволочные станы в своем сортамен-
те имеют лишь катанку диаметром 5—9 мм. Основными
размерами на отечественных станах является катанка
164
диаметром 6,5; 7 и редко 8 мм. На ряде станов прока-
тывают и периодический профиль арматурной стали ма-
лых размеров.
Большие потребности народного хозяйства в полосо-
вой и штрипсовой сталях определили специализацию по-
лосовых (или их еще называют штрипсовыми) станов.
На них прокатывают полосы сечением (2,0X50) (3,5Х
Х250) мм и более, что определяется длиной бочки вал-
ков. В отечественной металлургии имеется также стан с
увеличенной шириной полосы.
В связи с развитием авто- и тракторостроения, а так-
же сельскохозяйственного машиностроения возникла не-
обходимость в установке специальных станов, предназ-
наченных только для прокатки профилей рессорной ста-
ли. Другие профили, тем более фасонные, на этих станах
не прокатывают.
Спецификация таких станов обусловлена свойствами
марки стали, предназначенной для авторессор. Повышен-
ное содержание кремния определяет технологический
процесс прокатки в целом, что и служит основой созда-
ния специализированных станов.
Специализированными являются рельсо-балочные и
крупносортные станы, с увеличенным диаметром валков
прокатные станы, где в основу сортамента приняты ос-
новные профили.
Как известно, прокатка двутавровых балок и швелле-
ров больших размеров характеризуется специфическими
особенностями технологического процесса. Наряду с
большими энергетическими и силовыми параметрами
требуется особая технология, относящаяся как к опре-
делению и соблюдению режимов обжатий, формирова-
нию профиля, так и к температурно-скоростным режи-
мам прокатки.
Еще в большей мере специфичен процесс прокатки
рельсов широкой колеи. Здесь особенно важно осущест-
вить правильную окончательную обработку, отделочно-
термические операции.
К названным профилям относятся также сталь угло-
вая равнополочная и неравнополочная больших разме-
ров, сталь круглая и квадратная тоже больших разме-
ров.
Имеются специализированные станы для прокатки
профилей круглой и квадратной стали только больших
размеров; в сортамент включены и некоторые фасонные
165
профили. В состав оборудования таких станов в ряде
случаев входят особые отделочные агрегаты, поскольку
предусмотрена прокатка профилей из легированных и
специальных марок стали.
Для строительных целей и в машиностроении требу-
ются двутавровые профили и швеллеры с параллельны-
ми гранями полок. Получение таких профилей определя-
ет особую технологию прокатки, обусловливающую и
состав механического оборудования на стане. В настоя-
щее время на научно-конструкторской основе на ряде
крупносортных станов прокатывают двутавровые балки
и швеллеры с параллельными полками. Однако техноло-
гический процесс прокатки таких профилей на устарев-
ших станах затруднён, в ряде случаев экономически он
не выгоден.
Введение новых специализированных станов в оте-
чественной металлургии — самое правильное решение
задачи получения экономичных профилей проката.
Такие станы могут быть нескольких типов (один из
них будет рассмотрен ниже).
Развитие всех машиностроительных отраслей народ-
ного хозяйства требует постоянного совершенствования
сортамента. Ежегодно требуется освоение не менее 100—
120 новых профилей проката.
Между тем возможности работающих прокатных ста-
нов в ряде случаев нельзя переключать на освоение но-
вых профилей. Дело в том, что освоение каждого нового
профиля на прокатном стане сопряжено с чрезвычайно
большой потерей производительности стана. Например,
чтобы приступить к освоению и прокатке нового профи-
ля, надо остановить стан и сделать полную перевалку
клетей; на это затрачивают почти восемь часов. Далее
очень много времени уходит на освоение профиля, но-
вые уточнения в выполнении технологических операций,
перевалку всего стана для перехода на прокатку другого
профиля. Во время всех этих работ теряется сменная
производительность. Приходится тратить время не толь-
ко на освоение собственно самого профиля, но одновре-
менно и валковой арматуры. Ведь применительно к каж-
дому новому профилю приходится почти полностью за-
менять валковую арматуру.
Таким образом, если использовать для освоения про-
филя современный стан средней производительности
650—750 т в смену, то потери составят 2000—2300 т.
166
Обычно новые профили, разрабатываемый прй созда-
нии какой-либо новой конструкции машины, относят к
группе профилей малотоннажных партий.
В настоящее время устанавливают самые различные
типы прокатных станов, предназначенных для освоения
и прокатки самого ограниченного количества новых про-
филей, соответственно потребностям заказчиков. При
этом потери пооизводства, производительности стана по-
лучаются незначительными.
Таким образом, расширение профилер азмеров сорто-
вой стали обеспечивается прежде всего за счет освоения
производства новых экономичных профилей, таких как
горячекатаные тонкостенные фасонные профили (угло-
вая сталь, швеллеры, двутавровые балки и Др.), холод-
нокатаные простыё и фасонные сортовые профили высо-
кой точности, круглые и фасонные профили с периоди-
ческим поперечным сечением.
3.	Крупносортные станы
Рассмотрим наиболее распространенные крупносортные
станы, успешно работающие на отечественных металлур-
гических заводах.
Крупносортные станы 500 (рис. 76) являются одними
из первых, установленных на ММК и КМК.
Производительность их превышает 1 млн. т/год. Сор-
тамент: сталь круглая диаметром 50—100 мм; сталь квад-
ратная со стороной 60—100 мм; двутавровые балки и
швеллеры № 10—18; рельсы типов Р-15 и Р-18; сталь
угловая равнополочная (75X75) — (150X150) мм; сталь
угловая неравнополочная (80X50) — (160X100) мм, пе-
риодический профиль арматурной стали № 45—90; сталь
полосовая и другие специальные профили. Исходной за-
готовкой на стане в основном являются 120Х 120, 150Х
Х150 и 150X180 мм; длина заготовки 4,6—4,9 м.
В состав стана входит следующее основное и вспомо-
гательное оборудование. Для приема заготовок установ-
лены стеллажи шлепперного типа. Нагрев заготовок осу-
ществляется в пяти двухзонных методических печах,
работающих на газовом топливе, с торцовой задачей и
выдачей заготовок, двусторонним подогревом.
Стан состоит из девяти клетей, расположенных на
трех параллельных линиях: на первой линии — пять кле-
тей, на второй—три клети, на третьей — одна, чистовая
167
клеть. После IV й перед VII, После V и перед VI, после 1
VIII и перед IX клетями установлены передаточные 1
швеллеры, соответственно предназначенные для переме- 1
щения, передачи раскола с одной линии прокатки на |
другую. Перед клетями установлены кантователи раска- 1
тов. Привод клетей осуществляется с помощью электро- 3
двигателей: I—IV клети — от общего электродвигателя j
Рис. 76. Крупносортный стаи 500:
1 — стеллажи для заготовок; 2 — подводящий печной рольганг; 3 — стационарные
рая и третья линии расположения прокатных клетей; 8— электродвигатели; 9 —
прокатные клети; 13 — шлепперы; 14 — фотореле для автоматического включения
отводящий рольганг раскатов готового профиля; 17 — дисковые пилы горячей
секции холодильника; 20 — ножницы холодной резки профиля; 21 — роликовая
23—увязывающая машина с весами
переменного тока с нерегулируемым числом оборотов;
V—VI клети — от общего электродвигателя постоянного
тока с регулируемым числом оборотов; VII клеть — от
индивидуального электродвигателя постоянного тока с
регулируемым числом оборотов; VIII—IX клети — от об-
щего электродвигателя постоянного тока с регулируемым
числом оборотов.
На линии отводящего рольганга установлено пять
дисковых пил горячей резки салазкового типа. Для ох-
лаждения металла за пилами установлен двусторонний
холодильник цепного типа.
На каждой линии отводящего рольганга от секций хо-
лодильника металла размещены ножницы холодной рез-
ки готового металла и роликовые правильные машины
168
консольного типа. Для оформления пачек готовой про-
дукции служат карманы и вязальные машины.
Технологический процесс прокатки профилей осу-
ществляется следующим образом. Предварительно под-
готовленные заготовки после удаления поверхностных
дефектов подаются с помощью кранов на стеллажи
(рис. 76), с которых шлепперами или партиями заготов-
tsznnn
столы для заготовок; 4— методические нагревательные печи; 5—7 — первая, вто-
редукторы; 10— конические шестерни передачи; 11 — шестеренные клети; 12 ~
рольгангов, кантователей раската, шлепперов; 15 — кантователи раскатов; 16—
резки раскатов готового профиля; 18 — центральный рольганг холодильника; 19—
правильная машина; 22 — карманы для формирования пачек готовых профилей;
ки передаются на подводящий печной рольганг2. Далее
заготовка поступает к нагревательным печам, против
которых на линии рольганга установлены подъемные сто-
лы, поднимающие партию заготовок на уровень стацио-
нарных столов 3. Эти заготовки сталкиваются толкателя-
ми на стационарные столы и подаются в рабочую зону
нагревательной печи 4.
Обычно температурный режим печи значительному
регулированию не подвергается. В зависимости от мар-
ки стали придерживаются примерно следующего диапа-
зона температур при нагреве металла, °C:
Углеродистые (СтО—Ст5; 10—25; 15Г—20Г; 10Г2) . . 1230—1280
То же (Стб—Ст7; 30—70; ЗОГ—70Г; 30Г2—50Г2) . . 1^00—1250
Легированные и специальные (А12; 55С2; 60С2) . . . 1150—1180
169
Такой уровень нагрева определяется температурным
режимом: в верхней сварочной зоне 1330—1350° С, в ниж-
ней зоне 1220—1250° С, т. е. на 100° С меньше, чем в вер-
хней зоне, что зависит от числа горелок, расположенных
в каждой зоне. Обеспечивается равномерный нагрев за-
готовки по ее длине в связи с шахматным расположени-
ем горелок в верхней зоне, что имеет существенное зна-
чение.
По мере проталкивания вдоль печи заготовок и соот-
ветственно нагреву заготовка подается на линию отводя-
щего печного рольганга и транспортируется на первую
линию 5 расположения клетей стана.
В зависимости от профиля и принятой для него схе-
мы прокатки раскат может быть подвергнут обжатию
либо в четырех клетях, либо в пяти. Затем он передается
последовательно на вторую и третью линии прокатки и,
таким образом, из последней клети выходит раскат опре-
деленной длины готового профиля. На этом стане ско-
ростной режим прокатки в зависимости от профиля ко-
леблется в пределах 3,0—7,35 м/с. Обычно максимальная
скорость прокатки не превышает 6,0—6,5 м/с. Среднее
значение температуры конца прокатки 850—950° С.
После IX клети раскаты собираются в партию (5—
7 раскатов, в зависимости от профиля и его размеров),
если раскат данного.профиля должен подвергаться рез-
ке на мерные длины с помощью пил горячей резки или
поштучно подается на центральный рольганг холодиль-
ника 18. В первом случае дисковые пилы горячей резки
17 устанавливают на расстоянии, соответствующем не-
обходимой длине реза. Затем раскат партиями опреде-
ленной длины подается на центральный рольганг холо-
дильника и сдвигается на правую или левую секцию хо-
лодильника. Здесь полосы охлаждаются и транспортиру-
ются к роликовым правильным машинам. После операции
правки полосы сбрасываются в карманы; при наборе
пачки соответствующей массы их увязывают с помощью
машины. К каждой пачке прикрепляют специальную бир-
ку, на которой указана марка стали, номер плавки, мас-
са пачки, время прокатки и завод-изготовитель.
Резке в горячем состоянии подвергают профили круг-
лой и квадратной сталей больших сечений; в холодном
состоянии резка их сопряжена с большими усилиями.
Дальнейшие технологические операции выполняются в
потоке, как описано ранее.
170
Поскольку эти станы длительное время эксплуатиру-
ются в отечественной металлургии, то на них можно ори-
ентироваться при проектировании новых крупносортных
станов. Поэтому ниже приведены технические характе-
ристики и некоторые технологические параметры обору-
дования, установленного на крупносортном стане 500.
Рабочие клети				
Номера клетей		I	II	III IV	V
Диаметр шестеренной клети, мм		600	600	600	600	500
Частота вращения валков, об/мин		28,4	35,9	49,5 63,7	53,4
Окружная скорость, м/с . . .	0,9	1,15	1,56 2,0	106,8 1,4 2,8
Мощность электродвигателя, кВт		2200	2200	2200 2200	1850
Передаточное число ....	10,55	8,35	6,06 4,71	5,62
Максимальная длина раската, м		8	11	15 21	25
Рабочие клети Номера клетей	 VI	VII			VIII	IX
Диаметр шестеренной клети, мм			500	500	500	500
Частота вращения валков,	68,46	86	101,8	114,6
об/мин		136,9	172	203,7	229,2
Окружная скорость, м/с . .	1,8	2,25	2,65	3,0
	3,6	4,5	5,3	6,0
Мощность электродвигателя, кВт		1850	1100	1850	1850
Передаточное число . . .	4,38	3,49	2,95	2,62
Максимальная длина раската, м		33	44	46	54
Ножницы холодной резки
Мощность электродвигателя, кВт................ 55
Максимальное усилие резания, тс............... 500
Число рабочих резов в 1 мии................... 8—10
Раскрытие ножей, мм........................... 240
Длина ножей, мм..............................’	750—850
Правильные машины
Мощность двигателя, кВт....................... 150
Число рабочих и холостых роликов, шт.......... 4+4
Шаг роликов, мм............................... 600
Пределы скорости правки, м/с..................1,0—2,5
171
Пилы горячей резки
Мощность двигателя диска, кВт............... 88
Диаметр диска, мм..............................  1800
Толщина диска, мм............................... 7—9
Окружная скорость, м/с...................... 90,9
Максимальная подача — перемещение пилы на
рез, мм....................................... 1350
Скорость подачи, мм/с....................... 83—340
Пределы резки по дляне, мм ....... .	4—19
Размеры рабочих валков, мм
Размеры	.	.	Umax	Omin	L	d%	d8	Дх	7-2	Rz
Клети:
I, IV	.	.	630	567	965	340	320	215	365	235	30	70
V, IX	.	.	540	486	965	315	285	190	400	200	30	59
Примечание. Валки изготовлены из стали и чугуна. Для клетей I,
IV их масса составляет 3,2—4,0 т, для клетей V, IX она равна 2,5—3,0 т.
Технический уровень отечественного крупносортного
производства
В 50-х и 60-х годах были построены линейные круп-
носортные станы 650 конструкции ЭЗТМ на Ждановском
металлургическом заводе «Азовсталь», Нижнетагиль-
ском и Орско-Халиловском металлургическом комбина-
тах проектной производительностью 750—1200 тыс. т/год;
полунепрерывный крупносортный стан 600 на Комму-
нарском заводе проектной производительностью
1,6 млн. т/год конструкции Ижорского завода и другие.
Процесс прокатки на станах полностью механизирован;
на них предусмотрены поточные линии отделки. Рассмот-
рим один из недавно установленных крупносортных ста-
нов линейного типа.
Крупносортный стан 950)800 (рис. 77) состоит из
трех методических нагревательных печей (выделено мес-
то и для четвертой печи), четырех прокатных клетей,
ножниц, обрези раската после первой клети, дисковых
172
пил горячей резки, холодильника, роликовой правильной
машины и другого оборудования, установленного для от-
делки готовой продукции.
Стан предназначен для прокатки следующего сорта-
мента: сталь круглая диаметром 90—200 мм; сталь квад-
ратная стороной (100X100) — (200X200) мм; трубная
заготовка диаметром 90—350 мм; двутавровые балки
Рис. 77. Крупносортный стан 950-800 Орско-Халиловского металлургического
комбината:
I — сталкнватель блюмов; 2—шлепперы для передачи блюмов к нагрева-
тельным печам; 5-—посадочные столы для- блюмов со склада; 4 —нагрева-
тельные лечи; 5 — реверсивная двухвалковая клеть (£)«900 мм); £ —ножни-
цы с усилием реза 500 тс; 7 — черновые трехвалковые клети (D—800 мм); 8 —
чистовая двухвалковая клеть (25=850 мм); 9— подъемно-качающиеся столы;
10 — шлепперы для передачи брака с линии прокатки; // — стеллажи для
брака; 12— дисковая пила горячей резки раската готового профиля; 13 —
ножницы для резки заготовки с усилием реза 800 тс; 14 — шлепперы; 15 —
транспортер для обрези
№ 27—60; швеллеры № 30—40; сталь угловая равнопо-
лочная (180X180) — (230X230) мм; угловая неравнопо-
лочная (160ХЮ0) — (200X125) мм; сталь шпунтовая,
корытная, зетовый профиль. Исходной заготовкой явля-
ются квадратные блюмы сечением (320x320) — (350Х
Х350) мм, фасонные блюмы с максимальными размера-
ми сечением (350X350) мм. Длина блюмов 2—6 м, мас-
са 1,6—7,7 т. Стан рассчитан на производительность
1,2—1,3 млн. т/год. Скорость прокатки (скорость выхода
полосы из последней, чистовой клети) 5,0—10 м/с.
Ниже описан технологический процесс прокатки на
этом стане. Перед станом работает блюминг. Поэтому в
зависимости от прокатываемого профиля блюмы могут
подаваться прямым потоком на стан, если качество по-
верхности вполне удовлетворяет условиям возможной по-
173
Следующей прокатки й качественным показателям гото-
вого профиля.
В основном осуществляется обработка поверхности
блюмов, удаляются дефекты, после чего эти блюмы по-
даются к нагревательным печам.
Методические печи трехзонные с нижним подогревом,
торцовой задачей и выдачей блюмов работают на при-
родном газе, характеризуемом средней теплотой сгора-
ния 8600 ккал/м3, в печи пять регулируемых зон. При
данной калорийности топлива и производительности пе-
чи ПО т/ч расход топлива составляет 8400 м3/ч.
Нагревательные печи снабжены трубчатыми металли-
ческими рекуператорами, предназначенными для подо-
грева воздуха до 350—400° С.
По мере проталкивания блюмов вдоль печи и соответ-
ственно их нагреву до необходимой температуры, анало-
гичной температуре по стану 500, выдаваемые из печи
блюмы подаются к первой реверсивной двухвалковой
клети с диаметром валков 950 мм. В этой клети яв-
ляющейся по существу малым блюмингом, блюм про-
катывается за пять — семь проходов в раскат опре-
деленных размеров и сечения. Далее, на линии рольган-
га установлены ножницы с усилием резания 500 тс, ко-
торые обрезают передний и задний концы раската, а при
необходимости — режут раскат после первой клети на
мерные длины.
Если процесс прокатки осуществляется нормально,
то после первой клети раскат задается последовательно
в первую черновую трехвалковую клеть, где выполняется
3—5 проходов, затем во вторую черновую (предчисто-
вую) трехвалковую клеть, где проводится три прохода,
после чего раскат задается в чистовую двухвалковую не-
реверсивную клеть с диаметром валков 850 мм. В этой
клети осуществляется только один проход, назначение
которого состоит в окончательном оформлении профиля.
Раскат готового профиля подается к дисковым пилам
горячей резки, где разрезается на мерные длины и транс-
портируется далее к холодильникам. На этом стане хо-
лодильники односторонние цепного типа, подобно уста-
новленным на рассмотренном ранее стане 500.
После охлаждения полос готового профиля до необ-
ходимой температуры их подвергают правке на правиль-
ной машине, у которой вместо роликов установлены вал-
ки с двумя опорами. Правленый профиль поступает на
174
специальные стеллажи, с которых снимается и уклады-
вается в пакеты, взвешивается и складируется.
Если в потоке требуется выполнить термообработку
готового профиля, он подается в специальные термичес-
кие печи, установленные в общей технологической цепи
расположения всего оборудования.
Технические характеристики прокатных валков и
электродвигателей крупносортного стана 950/800 Орско-
Халиловского металлургического комбината приведены
ниже:
Рабочие клети
Валки	двухвалковая 950	трехвалковая 800	двухвалковая 850
Размеры валков, мм: диаметр по буртам . .			
	. . 800/1050**	720/820	770/930
длина бочки . . . .	. .	2300	1900	1200
Размер шейки, мм:			
диаметр		. .	600	460	460
длина 		. .	660	520	580
Масса некалиброванного ка, т		вал- . .	20,4	9,3	7,2
* Для клетей двухвалковой 950 и трехвалковой 800 кованые валки изготов-
лены нз стали 60ХН; для двухвалковой 850 — из специального валкового чу-
гуна. ** В числителе — минимальный диаметр, в знаменателе ~ максимальный.
Электродвигатели главных приводов клетей
Рабочие клети 		Двухвалко- вая 950	Т рехвалко- вая 800	Двухвалко- вая 850
Мощность, кВт		5350	8100	2400
Частота вращения, об/мин Крутящий момент, тс-м:	0/70/110	0/110/200	0/110/220
номинальный ....	74,5	72,0	21,4
максимальный ....	250*1	210*2	120*з
Примечание. Каждой клети предусмотрено по одному двигателю.
*’ При 70 об/мин. *2 При ПО об/мин. *3 При 200 об/мин.
Представляет особый интерес работа чистовой клети
стана, которая приводится от электродвигателя постоян-
ного тока, настроенного на работу в режиме запуска. При
холостом ходе и в момент захвата полосы валками элек-
тродвигатель работает на минимальных оборотах. При
этом валки охлаждаются без разбрызгивания воды, де-
тали и механизмы рабочей линии клети не подвергают-
ся динамическим воздействиям и преждевременному из-
носу, а в процессе захвата полосы валками динамический
удар на всю систему привода сводится к минимуму. Кац
только захват осуществлен, электродвигатель начинает
сразу же развивать обороты. Прокатка полосы осущест-
вляется при максимальных оборотах, предусмотренных
технологией.
С выходом полосы без валков обороты электродвига-
теля мгновенно уменьшаются до установленного мини-
мума.
Рис. 78. Крупносортный стан 600 Коммунарского металлургического завода:
/—нагревательные печн; 2 —рольганг; 3—кантователи; 4 — рабочие клетн; 5 —
чей резки; 9 — холодильник; 10 — правильная машина; // — пила холодной резки
Работа электродвигателя в режиме запуска обеспечи-
вает надежный захват полосы валками, минимальные
динамические воздействия на детали и механизмы рабо-
чей линии клети, лучшее охлаждение валков, минималь-
ный расход электроэнергии.
Два других аналогичных крупносортных стана 650
имеют такое же расположение клетей, за исключением
некоторого изменения в составе и расположении вспомо-
гательного оборудования после дисковых пил горячей
резки.
Первый полунепрерывный крупносортный стан 600
(рис. 78) является самым производительным в мире. Сор-
тамент стана: сталь квадратная размером 50—100 мм;
сталь круглая диаметром 50—120 мм; двутавровые балки
и швеллеры № 10—20; рельсы массой до 24 кг/м, пери-
одический профиль арматурной стали № 40—90; сталь
угловая равнополочная (80X50) — (160X160) мм; сталь
угловая неравнополочная (80X50) — (50Х1Ю) мм и дру-
176
гие профили, прокатываемые из блюмов одного размера
(300X300) мм со скоростью до 10 м/с.
Семнадцать рабочих клетей стана 600—двухвалко-
вые с горизонтальными и вертикальными валками диа-
метром 850, 730 и 580 мм — расположены в трех парал-
лельных линиях, что способствует хорошей маневрен-
ности, технологичности при прокатке и сокращению про-
стоев стана. В первой линии стана расположены две не-
прерывные группы — первая из пяти рабочих клетей и
вторая из трех. Остальные рабочие клети расположены
последовательно.
Характерной особенностью стана является примене-
ние рабочих клетей с вертикальными валками, приводи-
мыми от четырех вертикально расположенных электро-
двигателей мощностью 300 кВт и частотой вращения
750/1000 об/мин. Разработанная схема привода обеспе-
чивает передачу мощности к каждому валку электродви-
гателей. Это способствует, в частности, улучшению экс-
плуатационных качеств и уменьшению габаритов и мас-
сы рабочей клети.
Чистовая рабочая двухвалковая клеть 580 с горизон-
тальными валками имеет станины открытого типа, но с
жестким клиновым соединением стоек и крышки, обес-
печивающим жесткость, близкую к жесткости станин за-
крытого типа.
12—999
177
Рабочие валки вращаются в радиально — упорных
подшипниках жидкостного трения. Уравновешивание
верхнего горизонтального валка осуществляется пружи-
нами, вмонтированными в подушки нижнего валка. На-
жимной механизм верхнего валка с приводом от элект-
родвигателя постоянного тока создает усилие на нажим-
ные винты, рассчитанное на поджатие валка в процессе
прокатки, и поддерживает скорость перемещения винтов,
равную 0,8 мм/с. Для установки нижнего валка приме-
нено нажимное устройство с ручным приводом. Для сох-
ранения постоянной оси прокатки служит устройство для
перемещения рабочей клети в горизонтальном направле-
нии при переходе с калибра на калибр.
Для кантовки раската любого профиля (за исключе-
нием круглого) создан универсальный кантователь с
кантующей втулкой, позволяющий осуществлять поворот
раската на любой угол в пределах 90° как без смещения,
так и со смещением его по ширине рольганга.
На стане осуществлена резка раскатов большой дли-
ны при малом ритме прокатки. Создание новой системы
резки, состоящей из 10 дисковых пил, позволило совмес-
тить во времени транспортирование и резку, в результа-
те чего стала возможной резка по одному раскату дли-
ной 96 м при ритме резки, равном 12 с.
На стане 600 предусмотрено три отдельных участка:
1) доотделки сортового проката на правильном прессе
и пиле холодной резки; 2) отделки рельсов; 3) отделки
круглого проката.
Крупносортный стан 600 уникален, так как по сущест-
ву он представляет собой сочетание двух станов: загото-
вочного и сортового. Такое сочетание является вынужден-
ным и объясняется тем, что на металлургическом заво-
де, где этот стан установлен, блюминг не имеет непре-
рывного заготовочного стана. Обеспечивать же крупно-
сортный стан прокаткой слитков непосредственно в заго-
товку (блюмы) только на блюминге крайне нецелесооб-
разно, тем более в условиях, когда блюминг должен про-
катывать еще и слябы.
Поэтому для получения необходимой заготовки за-
готовочный стан установлен перед сортовым и, таким
образом, в рассматриваемом сочетании оба они пред-
ставляют собой единую систему, а в целом — цех.
Ниже рассмотрена общая схема расположения основ-
ного и вспомогательного оборудования на этом стане,
178
Заготовочный стан, состоящий из шести клетей, име-
ет отдельно установленную I клеть, а остальные пять
клетей составляют непрерывную группу. Такое располо-
жение клетей (отделение первой клети от остальных) яв-
ляется в данном случае целесообразным по следующим
соображениям.
В составе непрерывной группы имеются клети с вер-
тикальным расположением валков, что предопределяет
устранение кантовки прокатываемого раската между
клетями. В таком случае на верхней грани прокатывае-
мого блюма, нагретого в методической печи, будет сох-
раняться окалина, которая далее вдавится («вкатается»)
в основную массу раската, поскольку кантовка его ис-
ключена.
Поэтому отделение I клети обеспечивает свободный
выход раската и его кантовку перед задачей в последую-
щую непрерывную пятиклетевую группу заготовочного
стана. Верхняя горизонтальная грань переходит в боко-
вую вертикальную и, таким образом, в процессе прокат-
ки от нее обеспечивается свободное отделение окалины.
Дальнейшая прокатка на сортовом стане заготовки
необходимых размеров, полученной после заготовочного
стана, требует повышения температуры. Для этой цели
установлена проходная подогревательная печь длиной
107 м. В ней перед задачей на сортовую часть стана тем-
пература заготовки повышается до необходимой. Про-
ходная подогревательная печь обеспечивает повышение
температуры блюма, перемещающегося в потоке; преду-
смотрена ее работа на повышенном скоростном режиме
прокатки и прохождения блюма вдоль печи.
Непосредственно после подогревательной печи нахо-
дится клеть с горизонтальным расположением валков.
Это — правильное решение, оно связано со следующими
технологическими соображениями.
В сортамент стана входит много фасонных профилей,
прокатка которых требует разрезной заготовки (двутав-
ровые балки, швеллеры, рельсы и Др.).
Разрезную заготовку на заготовочном стане получить
нельзя, поскольку он предназначен только для уменьше-
ния сечения заготовки, поступающей с блюминга. Более
того, для широкого сортамента фасонных профилей тре-
буется и несколько размеров разрезных заготовок.
Вот почему технологически необходимо отделение
первой клети: в ней надо получить разрезную заготовку
12*
179
при свободном уширении или в калибрах. В данном слу-
чае важно, чтобы эта заготовка имела максимальные
требуемые размеры. Это и обеспечивается первой клетью.
Далее установлена трехклетевая непрерывная груп-
па; первая клеть — с вертикальным расположением вал-
ков обеспечивает максимальную технологичность стана в
целом.
При получении разрезной заготовки любой ширины,
выходящей из первой клети, необходимая ширина обес-
печивается боковым обжатием вертикальными валками;
создается известная универсальность стана.
Расположение клетей на трех параллельных линиях с
распределением клетей на каждой линии и соединением
линий шлепперами позволяет рационально использовать
основное оборудование. Схемы прокатки профилей мож-
но и следует разрабатывать так, чтобы использовалось
минимальное число клетей. Тогда клети, расположенные
на второй и третьей линиях, можно попарно исключать
из технологического процесса, а с помощью шлепперов
раскат передавать с одной на другую линию прокатки.
В состав крупносортного стана 600 (табл. 12) входит
уникальное оборудование по отделке готовой продукции
с учетом всего прокатываемого сортамента. Технологи-
ческий процесс прокатки профилей ясен из рассмотрения
схемы стана и установленного на нем оборудования, на-
чиная от поступления блюмов с блюминга и кончая вы-
ходом готового профиля со склада готовой продукции.
Рассмотренный стан с линейным расположением кле-
тей является одним из группы станов такого типа, в том
числе и специализированных.
Однако лучшими эти станы считать нельзя, посколь-
ку они обладают следующими недостатками:
1)	расположение трех клетей в одну линию затрудня-
ет перевалки клетей при переходе с одного профиля на
прокатку другого. Получается, что концентрация обору-
дования в одном месте слишком велика;
2)	выполнение ремонтных работ затруднено, так как
можно пользоваться только одним краном, который со-
бой «закрывает» всю линию расположения клетей. Это
сдерживает темпы ремонтных работ, что влияет на про-
изводительность прокатного стана в целом;
3)	обслуживание клетей технологами также связано
с известными трудностями и неблагоприятными темпера-
турными условиями, с чем нельзя не считаться.
180
ТАБЛИЦА 12
ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЕТЕЙ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ КРУПНОСОРТНОГО СТАНА 600
Электродвигатель	нии/ро ,яаи	о о	о ООО 000 000 000 000 оо ООО 000 ФОСО ООО 000 СОСО Tf Tf — Т? — rf СО — 04 04 04 04	00 ^2. ООО 000 000 mmm 000 оо ООО 000 Ь-О О ООО 0 04 0 оо 04 04 Ь- 04 Ь~ 04 — Ь- 04 — — — — — — — — III III III III III II ООО 000 000 000 000 оо OOS OSC <Х)£-Ф	- - -	* - ~ — — СО _4 СО —	СО — Ь-Ь-Ь- Ь-04 b- b- Ь- ь>Ь> Ь> ^ФЬ- ь> ь-
	1 N, кВт	о о	о ООО	000	000	000	000	оо ООСО	ОСОО	ОСОО	ООО	000	оо 04 04 у	04 у 04	00 у 04	04 04 04	04 О О	ОО — — А	_ А^_4	А со	со со со	со 04 04	04 04
	ТИП	loioio ю м м ММ о о °о	О °7 о	ь- °у	— — —	— о о	оо ioloS}	1л£>и->	oglio	ооо	бою	010 IMO12 <М 2 04	t~- t- t~-	ЮЮ стеноз	мйм	RcQcn	mo)?)	o)O)o)	c^o) ECG	CCC	EEC	EEE	EEE	EE
Л		0) COOOCOOOOO^fCO—«*	«Ajfe A A t^OO ’tf1 — 04 04 Ф CO OO GU CO b-T 04 CO О Ю m co co —’ — UQ Oaj» a a 04 —< CO	—•	—	H
пв, об/МИИ		00 04 co moo loo _ - - ►	- - *	- - cooo ООО OQ Ф040 b- 04 co	COO-	CO CO CO	co CO CO	COCO —4 04 CO ^ЮЬ-	ффсо	—4 — 04	04 04 CO	COCO III III	III	III	III	II 0410 Tf 00040	04 m 0	осот	omm	mm - " *	* ►—	- -CO	Tf	-	- - "	~	" Tf m —4 — 0	<0 04	t> b-04 b- b- b- ^_4 — —	—04	b- ЬФЬ b-b-
1 а ю		ООО	000	000	000	000	оо ООО	000	000	000	000	оо 04 04 00	04 00 04	04 00 04	С4О4С4	ООО	ОО г—4	^-4	—«	—4	•—4	—4 »—4 »—4	»—4	w—	—* —4
1 ин ,а’9р		ООО	000	000	000	000	оо mmco	со со со	со со со	со со со	сооооо	оооо оооаь-	ь-ь-ь-	ь-14-Is-	к ь-ь-	mmm	mm
1_ и. га йпи urai-. U.UI-. i-.i-.i-, ии
—< О) со -«г ю US t-~ 00 О О —< О « 1Л СО Р-
Без редуктора.
181
Преимуществом стана является лишь известная его
технологичность: I клеть, выделенная как самостоятель-
ная, представляет собой по существу малый блюминг,
т. е. клеть, предназначенную и обеспечивающую получе-
ние необходимого исходного сечения при прокатке фасон-
ного или какого-либо другого профиля. Такая технологи-
ческая гибкость стана выгодна, экономически целесооб-
Рис. 79. Непрерывный крупносортный стан 450 Западно-Сибирского металлурги
1 — холодильник; 2 — передаточный шлеппер; 3 — загрузочные решетки; 4 — ма
лием 400 тс; 6— кантователь; 7 — летучие ножницы с усилием реза 130 тс; 8 —
ны; // — карманы для набора пачек; 12— карманы для набора пачек в горячем
типа; 15—ножиипы холодной резки; 16—передаточный транспортер цепного ти
щиеся упоры:
Г — клети с горизонтальным расположением валков; К— комбинированные клети
ков); У — универсальные клети; ПУ— универсальные клети с одновременным

разна при прокатке широкого сортамента фасонных про-
филей больших размеров, для каждого из которых необ-
ходим свой исходный размер заготовки.
В известной мере можно считать положительной ха-
рактеристикой и сокращение общей длины здания, в ко-
тором находится оборудование стана.
Крупносортный стан 600 является, несомненно, про-
грессивным как по составу оборудования, так и техноло-
гическому процессу прокатки.
Научно-техническим прогрессом в области отечествен-
ного прокатного производства предопределено дальней-
шее развитие прокатных станов. Изменение в сортамен-
те, возрастающая потребность в экономичных профилях
проката, таких, например, как двутавровые балки и швел-
леры с параллельными полками, стало предпосылкой
182
нового технического решения о проектировании непре-
рывных сортовых станов.
Непрерывный крупносортный стан 450 (рис. 79) кон-
струкции ВНИИметмаша, ЭЗТМ. и УЗТМ проектной про-
изводительностью 1,5 млн. т/год впервые установлен и
успешно работает с 1975 г. на Западно-Сибирском ме-
таллургическом заводе.
ггппгптп
ческого завода:
шина для выдачи заготовки из печи; 5— ножницы горячей резки заготовки уси-
летучие ножницы с усилием реза 63 тс; 9— холодильник; 10— правильные маши-
состоянии; 13 — вязальная машина; 14 — передаточный транспортер шлепперного
па; П — решетки и карманы для набора пачек готового профиля; 13— опускаю-
(могут работать как при горизонтальном, так и вертикальном расположении вал-
горизонтальным и вертикальным расположением валков
По составу оборудования, расположению клетей и
технологическому процессу прокатный стан 450 являет-
ся единственным в мировой практике.
Сортамент стана: сталь круглая диаметром 32—60 мм;
квадратная 30—53 мм; угловая равнополочная (75Х
Х75) — (125X125) мм, угловая неравнополочная эквива-
лентного сечения; прокатываемые профили по особым ТУ:
двутавровые балки облегченные (тонкостенные) № 16—
30; двутавровые балки нормальные с параллельными
гранями полок № 16—30; швеллеры нормальные с па-
раллельными гранями полок № 16—30; прокатываемые
профили по ГОСТ 8239—72 и ГОСТ 8240—72 балки дву-
тавровые и швеллеры нормальные № 10—18; сталь по-
лосовая (9—22)X(125—299) мм.
Исходной заготовкой квадратного и прямоугольного
183
сечений являются: 150X150; 135X200; 150X200; 160Х
Х270 мм; длина заготовки в пределах 4—12 м, масса
0,7—4,7 т.
На стане установлены две нагревательные печи, ос-
тавлено место для третьей печи. Черновая группа клетей
состоит из трех групп, по три клети в каждой, из кото-
рых: крайние с горизонтальным расположением валков,
средняя (так называемая комбинированная) может ра-
ботать с установкой валков как в горизонтальном, так
и в вертикальном положении. Расстояние между непре-
рывными группами клетей принято дифференцированно,
с учетом максимальной длины раската из всего сорта-
мента прокатываемых профилей, чтобы полоса свободно
выходила и находилась между непрерывными группами
клетей. Перед первой трехклетевой непрерывной груп-
пой установлены ножницы для резки заготовки на опре-
деленную длину. Усилие резания ножниц 400 тс. Перед
каждой трехклетевой непрерывной черновой группой пре-
дусмотрены кантователи.
Чистовая непрерывная группа состоит из семи кле-
тей. Клети здесь также различны по своему конструк-
тивному исполнению и назначению, соответственно рас-
положению валков: I, IV и VI—комбинированные (К),
остальные клети с горизонтальным расположением вал-
ков и универсальные (Г, У). В них осуществляется об-
жатие полок двутавровых балок и швеллеров и обеспечи-
вается параллельность граней. Перед чистовой группой
клетей установлены летучие ножницы с усилием резания
130 тс, после чистовой группы — с усилием резания 63 тс.
Характеристики клетей и приводов приведены ниже.
Прокатные клети стана 450
Диаметр валков, мм
Длина бочки, мм .
Г (с горизои- к (комбиии.
тальиыми	роваииые)
валками)	1
630(530)	630(530)
1000(630)	1000(630)
У (универ-
сальные)
—900 (600)
-(-)
Примечание. Размер без скобок для черновой группы клетей, в скоб-
ках — для чистовой группы. Для обеих групп и для клетей всех тйпов мощ*-
ность электродвигателя 2000 кВт; крутящий момент, развиваемый двигателем,
10,5 тс’м; частота вращения электродвигателя 120—230—575 об/мин.
Для охлаждения раскатов готового профиля установ-
лен двусторонний холодильник, при этом каждая секция
(сторона) холодильника может работать самостоя-
тельно.
184
Скорость прокатки на стане 4—12 м/с; средняя про-
изводительность в зависимости от профиля 180—300 т/ч.
Столь высокие скорость прокатки и производитель-
ность, сложный сортамент стана определили состав
вспомогательного оборудования после холодильника.
С каждой стороны холодильника находится по две ли-
нии отводящих рольгангов, на каждой из них установле-
но по два однотипных агрегата: две роликовые правиль-
ные машины (одна — в работе, другая — в резерве),
двое ножниц холодной резки (одни в работе, другие — в
резерве).
Для дополнительной обработки готового профиля
служат ножницы холодной резки, собирательные карма-
ны, решетки, машины для увязки пакетов' и другое вспо-
могательное оборудование.
Рассмотрим работу оборудования крупносортного
стана 450 по ходу технологического, процесса прокатки
и его характеристику.
Заготовка на стан может подаваться в холодном со-
стоянии или предварительно подогретой, что определяет-
ся маркой стали. Если необходимо прокатывать данный
профиль из легированной или высокоуглеродистой стали,
то заготовку предварительно медленно нагревают в по-
догревательных печах до 300—800° С. Затем она переда-
ется через холодильник 1 передающими шлепперами к
методическим нагревательным печам. Далее заготовку
можно нагревать в методических печах интенсивно, не
опасаясь возникновения больших внутренних напряже-
ний, до необходимой температуры выдачи. Если заготов-
ка подвергнута обработке (удалены поверхностные де-
фекты и она охлаждена), ее укладывают на загрузочные
стеллажи, а далее транспортируют к нагревательным пе-
чам. Предусмотрено взвешивание поступающей партии
заготовок и каждой заготовки отдельно.
Нагрев металла осуществляется в трехзонных мето-
дических печах, работающих на газовом топливе с тор-
цовой задачей и выдачей заготовок. Подина — с шагаю-
щими балками. Печь может работать как двурядная
(при длине заготовки от 4 до 6 м) и как однорядная
(при длине заготовки свыше 6 м). Садка печи при рас-
положении заготовок на подине с шагом 400 мм состав-
ляет примерно 68 заготовок массой 320 т.
Техническая характеристика трехзонной методической
печи приведена ниже.
185
Техническая характеристика трехзонной методической печи
Средняя производительность печи, т/ч............ 170
Полезная площадь подины, м2..................... 326
Удельный расход тепла, ккал/кг металла .... до 470
Максимальный расход, тыс. м3/ч:
смешанного газа.................................38,5
воздуха.......................................93,0
Расход воды, м3/ч:
технически чистой для охлаждения печи ....	280
технической для смыва окалины..................300
Нагретая заготовка поштучно соответственно ритму
прокатки выдается из печи с помощью машины, уклады-
вается на подпечной рольганг и траспортируется к пер-
вой непрерывной группе черновых клетей.
Если обнаруживается брак переднего или заднего
концов заготовки, возникает необходимость в порезке ее
на части, включаются в работу ножницы.
В черновых непрерывных группах клетей комбиниро-
ванные клети могут работать и при горизонтальном рас-
положении валков, что определяется калибровкой и схе-
мой прокатки данного профиля.
В чистовой группе клетей универсальные клети вклю-
чаются в работу при прокатке фасонных профилей; при
прокатке других профилей они могут работать как обыч-
ные клети с горизонтальным расположением валков.
Выходящий раскат из чистовой клети подвергается
резке на мерную длину соответственно рациональному
раскрою и длине холодильника ножницами, установлен-
ными за последней чистовой клетью. В том случае, когда
раскат следует резать на мерные длины сразу после чис-
товой клети, ножницы включают на повышенный режим
работы, и полосы определенной длины поступают сразу
же в предусмотренные для этого карманы.
Раскаты поступают на двусторонний холодильник
длиной 120 м с регулируемым шагом перекладывания ох-
лаждаемых полос и устройством, обеспечивающим вы-
дачу на любой из двух отводящих рольгангов одновре-
менно по две полосы с заданными расстояниями между
ними, что позволяет разделить единый до холодильника
поток металла на четыре параллельные потока отделки
готового проката.
После охлаждения на холодильнике раскаты прохо-
дят технологические операции: правку, резку на мерные
длины, пакетирование, увязку пакетов, взвешивание и
складирование.
186
Оборудование спроектировано на повышенные меха-
нические свойства металла. Так, прочность металла, под-
вергаемого правке в холодном состоянии, принята рав-
ной 100 кгс/мм2.
Установленные восемь правильных машин 7X630 для
правки фасонных и круглых профилей работают в режи-
ме запуска; входная скорость 1,4 м/с, скорость правки
регулируется в пределах 2—6 м/с.
Четверо ножниц холодной резки с усилием реза
630 тс при длине ножа 1000 мм и ходе ножа 240 мм рас-
считаны на 360 резов в час при нормальном цикле меж-
ду резами 10 с.
В отделочном оборудовании в потоке предусмотрены
два инспекторских стеллажа для полосы длиной до 25 м
и два — для полос малой длины. Эти стеллажи предназ-
начены для дополнительного выделения и осмотра от-
дельных полос, на которых заметны признаки брака.
Установлено восемь пакетировочных устройств, в чис-
ле которых две секции длиной по 12 м, рассчитанные на
полосы длиной 6—12—24 м. Диаметр пакета 250—
500 мм. Для увязки пакетов установлены 32 пакетовя-
зальные машины; взвешивание осуществляется на 16 ве-
сах, рассчитанных на полосы длиной; 12—24 и 6—12 м.
Цена деления на весах 10 кг. Цикл взвешивания 10 с.
Кроме того, стан обслуживают установки для про-
дольной правки отдельных полос и для правки и порезки
профилей больших сечений с точностью правки 1 мм/м.
Работа оборудования и выполнение технологических
операций максимально автоматизированы, что исключа-
ет применение ручного труда, стабилизирует ритм рабо-
ты всего стана.
Если на работающих сортовых станах «узким» мес-
том обычно являются отделочно-адъюстажные операции,
то на стане 450 они максимально механизированы. При
этом агрегаты уборки бракованного металла удаляют
отбракованные полосы из потока, не нарушая основного
ритма передвижения металла. Высокопроизводительные
агрегаты для пакетирования сортовых профилей проката
в потоке обеспечивают выравнивание торцов перед сбра-
сыванием каждой полосы в карман, осуществляют фор-
мовку и увязку пакетов при непрерывной подаче метал-
ла. Кантователи фасонного проката обеспечивают пода-
чу полосы на стол укладчика в строго ориентированном
положении, а также переменную ориентацию угловой
187
стали с укладкой полос в «замок». Укладчики фасонного
проката создают возможность пакетирования полос без
пауз в подаче металла и увязки машинами готовых па-
кетов. Предусмотрены транспортировщики пакетов гото-
вого проката, работающие по автоматическому циклу и
обеспечивающие подачу пакетов на весы и накопитель-
ные устройства без кранов. Работают отдельно установ-
ленные агрегаты поштучной сортировки металла, агре-
гаты резки и наждачной зачистки полос.
На этом стане масса технологического оборудования
с запасными смежными частями собственно стана, вклю-
чая и оборудование нагревательных печей, составляет
13282 т; на участке отделки и уборки металла масса ус-
тановленного оборудования 9829 т. Мощность главных
приводов стана 32000 кВт.
Площадь всего цеха состоит из площади собственно
стана (39792 м2) и участка отделки и уборки металла
(62280 м2). Площадь для складирования металла
6600 м2, с учетом возможного трехсуточного запаса в це-
хе готовой продукции. Стан обслуживают 854 человека,
из них 778 рабочих. При производительности стана
1,5 млн. т/год выработка на одного рабочего составит
1928 т/чел в год.
Производительность стана по принятому сортаменту
рассчитана на загруженность оборудования на 81%.
Разумеется, более полное освоение установленного уни-
кального оборудования позволит повысить производи-
тельность стана и довести ее до 1,6—1,7 млн. т/год.
В составе технико-экономических показателей следу-
ет выделить сокращение расходного коэффициента по
установленному сортаменту от 1,040 до 1,028 (стан
500 ММК).
Стан 450 был спроектирован как стан бесконечной
прокатки предусматривалась сварка заготовок в потоке.
Однако надежно работающих подвижных стыкосвароч-
ных машин пока еще нет, поэтому стан 450 работает с
раздельной прокаткой заготовок.
4.	Среднесортные станы
В сортаменте сортового проката наибольшим спросом
пользуются средне- и мелкосортные профили, широко
применяемые в машиностроении и строительстве. Поэто-
му в развитии отечественных и зарубежных средне- и
188
мелкосортных станов можно отметить следующие ха-
рактерные особенности: переход с линейного и последо-
вательного на полунепрерывный и непрерывный спосо-
бы прокатки в несколько ниток увеличение массы заго-
товок, повышение скорости прокатки, что позволило
довести производительность сортовых станов до 800—
1000 тыс. т/год.
К особенностям развития этих станов можно отнести
расширение их сортамента за счет экономических строи-
тельных профилей: облегченных и тонкостенных балок,
швеллеров, угловой стали.
Полунепрерывные и непрерывные среднесортные ста-
ны прокатывают различные профили; круглую сталь
диаметром 30—120 мм; полосовую сталь шириной 40—
120 мм; балки и швеллеры высотой до 300 мм; рельсы
массой до 24 кг/м и другие из заготовок сечением (100Х
ХЮ0) — (270X270) мм со скоростью до 7—9, а в отдель-
ных случаях до 12—15 м/с.
Одними из первых были установлены совершенно
одинаковые по составу и расположению оборудования
среднесортные станы 300 № 1 и 3 на ММК (рис. 80) и
стан 350 № 1 на Макеевском металлургическим заводе
(рис. 81). Эта станы характеризуются наличием непре-
рывных групп клетей, что являлось известным прогрес-
сом в области прокатного производства.
По сравнению со станом 350 № 1 более «технологич-
ным» с точки зрения расположения клетей следует счи-
тать станы 300 № 1 и 3 (табл. 13).
ТАБЛИЦА 13
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ
СРЕДНЕСОРТНОГО СТАНА 300
Номер клети	d6.B‘ мм	^б-В* мм	”дв. об/мии	i	"в- об/мии	кВт	«в, м/с
I	450	850	375	8,27	45,3	550	1,07
II	450	850	375	6,28	59,7	550	1,4
III	380	850	300—600	4,65	64-129	1030	1,3—2,6
IV	407	850	300—600	3,83	78—157	1030	1,6-3,4
V	370	760	300—600	3,05	98—196	1840	1,9—3,8
VI	375	760	300-600	2,28	131—262	1840	2,6—5,2
VII	375	760	300—600	2,01	148—296	1840	2,9—5,8
VIII	335	760	200—400	1,09	183—366	1250	3,2—6,4
IX	365	760	200—400	1,0	200—400	1250	3,8—7,6
X	335	760	350—720	1,0	350—720	1820	6,25—12,5
189
Эта технологичность определяется также и конструк-
тивным исполнением передачи раската с одной линии
прокатки на другую.
Рис. 80. Среднесортный стан 300 № 1 ММК:
1 — методические нагревательные печи; 2*—прокатные клети; 3 — кантователи,
роликами; 5 — центральный рольганг холодильника; 6 — холодильник реечного
правильная машина; 9 — ножницы холодной резки металла; 10 — выделение
ближе к чистовой X клети
190
Как следует из расположения основного оборудова-
ния, передача раската с первой линии прокатки на вто-
рую и со второй на третью осуществляется реверсивной
работой косорасположенных роликов 4. С изменением
направления вращения роликов изменяются и направле-
установленные перед клетями; 4 — передаточный рольганг с косорасположенными
типа; 7— дисковая пила для взятия проб готового проката; 8—роликовая
самостоятельного электропривода VIII клетн; // — перенос электродвигателя
^вского металлургического завода
191
ние, и действие контактных сил трения, одна из состав-
ляющих которых перемещает раскат в поперечном на-
правлении, а другая — в направлении прокатки.
Таким образом, обеспечивается нормальный поток
раскатов и передача их по клетям. Технологический
процесс прокатки ясен уже из самого расположения на-
гревательных печей, прокатных клетей, холодильника,
правильных машин и ножниц холодной резки раскатов
готового профиля, за которыми установлены карманы
для формирования пачек, вязальные машины, весы.
Рассмотрим лишь недостатки этого стана. Установка
III—IV и V—VI клетей непрерывными группами требу-
ет детальной технологической проработки режимов об-
жатий в каждой из этих групп. Соответственно опреде-
ляются передаточные числа редукторов, так как иначе
настройка этих клетей на непрерывный процесс прокат-
ки будет весьма затруднительной. Общий привод V—
VII клетей затрудняет регулирование скорости прокатки
VII клети, где, как правило, необходимо ее певышение.
То же самое наблюдается и при общем приводе VIII—
IX клетей в первоначальном конструктивном исполне-
нии. В настоящее время VIII клеть переведена на само-
стоятельный привод 10.
На значительном расстоянии друг от друга находят-
ся IX и X клети, что затрудняет ускорение настройки
предчистовой и чистовой клетей при получении профиля
высокой точности.
Весьма существенным для качества получаемого го-
тового проката является расположение электродвигате-
ля. Чем дальше он от клети, чем больше длина привод-
ного вала, тем в большей мере сказываются на линии
привода крутильные колебания всей системы, приводя-
щие к резкому изменению размеров профиля: увеличе-
нию или уменьшению диаметра круглой стали, размера
стороны квадратной стали и т. д. Причем это отклонение
размеров подчинено закономерной периодичности в со-
ответствии с затуханием крутильных колебаний [19].
В настоящее время электродвигатели чистовых клетей
станов 300 перенесены ближе к клети. Это значительно
изменило и периодичность, и отклонение в размерах.
Сортамент стана 300 № 1: сталь круглая диаметром
32—56 мм; сталь квадратная размером 38—50 мм; пе-
риодический профиль арматурной стали № 32—45; сталь
угловая равнополочная (75X75) — (85X85) мм; равно-
192
значная ей по сечению сталь угловая неравнополочйая;
сталь полосовая толщиной и шириной (12—27)Х(75—
100) мм; полоса рессорная; профиль лемешной ста-
ли; швеллеры № 6, 5—8. Сечение подаваемых на стан
заготовок (80X80) — (120X120) мм.
Размеры сортамента стана 300 № 3 несколько изме-
нены: сталь круглая диаметром 20—30 мм; сталь квад-
ТАБЛИЦА 14
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
СРЕДНЕСОРТНОГО СТАНА 350 № 1 МАКЕЕВСКОГО
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЗАВОДА
Номер клети	rfnp.B’ мм	^б.В’ мм	i	ПДв’ об/мии	пв (рабочая), об/мнн	^Дв- кВт	“пр- “/с
I	440	1000	6,75	375	55,5	885	1,15
II	440	1000	5,54	375	67,8	885	1,4
III	440	1000	5,0	375	75,0	885	1,55
IV	440	1000	4,2	375	89,3	885	1,85
V	360	850	6,7	500—1000	78,4—101,5	553	1,72
VI	360	850	4,07	375—750	92,3—141	1105	2,39
VII	360	850	3,32	375—750	113,5—173	1105	1,92—2,93
VIII	360	850	2,19	350-750-	160—342	1620	2,71—5,8
IX	360	850	1,9	350—750	184—394	1620	3,12—6,68
X	360	850	1,98	350—750	177—380	1620	3,0—6,44
XI	360	850	 1,83	350—750	191,7—410	1620	3,2—6,9
ратная размером 20—30 мм; периодический профиль ар-
матурной стали №20—28; сталь угловая равнополочная
(35X35) — (45X45) мм и неравнополочная соответ-
ственно площади поперечного сечения; полоса гаечная
(24—32)Х(30—39) мм; сталь полосовая (6—30) X
X (30—50) мм.
На этом стане прокатывают заготовки сечением
(80X 80) — (100ХЮ0) мм.
Среднесортный, стан 350. № 1 Макеевского металлур-
гического завода (рис. 83 и табл. 14) имеет 11 прокат-
ных клетей и отличается от рассмотренных выше тем,
что черновые и средние клети расположены на двух па-
раллельных линиях, а предчистовые и чистовые — в
шахматном порядке. Соответственно поток металла на
стане, т. е. полная линия прокатки определяется шах-
матным расположением последних четырех клетей и
является многократно изменяющейся.
13—999
193
На первой линий стана расположено шесть клетей,
четыре из которых объединены в непрерывные группы.
От одного электродвигателя приводятся VI и VII клети.
В шахматной группе VIII, IX и X, XI клети попарно
снабжены общим приводом от электродвигателей.
Сортаменты станов 350 № 1 и 300 № 1 ММК при-
мерно аналогичны. На этом стане возможны два вари-
анта (две линии) прокатки. Если профиль прокатывает-
ся за девять проходов, то VI—VII клети не работают,
раскат после V клети к VIII передается с помощью
шлепперов. В шахматной группе клетей процесс про-
катки осуществляется при передаче раската из клети в
клеть с помощью рольгангов с косорасположенными ро-
ликами при реверсивной их работе. При использовании
всех клетей передача раската на вторую линию распо-
ложения клетей осуществляется с помощью шлепперов,
установленных между VI—VII клетями.
Отметим особенности расположения прокатных кле-
тей на этом стане, привода их и ведения технологиче-
ского процесса прокатки.
Непрерывные группы I—II и III—IV клетей имеют
не совсем правильное соотношение передаточных чисел
в распределительном редукторе, вследствие чего обжа-
тия в каждой из этих клетей распределяются неравно-
мерно и абсолютные их значения невелики.
Соотношением передаточных чисел в распределитель-
ных редукторах определяется константа прокатки в каж-
дой паре клетей. Поэтому приходится вести расчет кон-
станты только в соответствии с возможностями пласти-
ческого формоизменения металла в принятых калибрах.
В шахматной группе клетей весьма затруднена пере-
дача раската из клети в клеть, требуется исключительно
четкая работа рольгангов с косорасположенными ро-
ликами.
Попарный привод VIII—IX и X—VI клетей, а также
их жесткая кинематическая связь не позволяют изменять
скоростной режим прокатки в каждой паре клетей.
Полунепрерывный среднесортный стан 350 Черепо-
вецкого металлургического завода (рис. 82 и табл. 15)
конструкции ВНИИметмаша построен в 1963 г. На нем
прокатывают: круглую сталь диаметром 20—75 мм;
квадратную со стороной 18—65 мм; угловую с шириной
полки 40—90 мм; полосовую (5—40)Х(40—120) мм и
другие профили качественной стали повышенной точно-
194
00006
Рис. 82. Полунепрерывный среднесортный стан 350 Череповецкого металлургического завода:
1 — методические нагревательные печи; 2 — ножницы; 3—кантователи; 4 — направляющие желоба; 5 — передаточные шлеппе*
ры; 6 — двусторонний холодильник
13;
195
сти из заготовок квадратного сечения (100X100) —
(170X170) мм массой до 1,35 т. Скорость прокатки до-
стигает 15 м/с. Ритм прокатки 12—25 с.
В состав стана входит 14 рабочих двухвалковых кле-
тей с горизонтальными и вертикальными валками. Все
они снабжены индивидуальными приводами. Рабочие
клети расположены в трех параллельных линиях, из них
11 образуют три непрерывные группы (две — в первой и
одну — в третьей линиях).
Технологический процесс прокатки осуществляется
следующим образом. Заготовки, поступающие к печам
после обработки, задаются и нагреваются в трех одно-
рядных методических печах, работающих на газовом
топливе (на рис. 82 показано две печи) с торцовой за-
дачей и выдачей, двусторонним подогревом. Производи-
тельность каждой печи 70 т/ч. Температура нагрева за-
готовок 1180—1220° С в зависимости от марки стали.
На первой линии стана расположено восемь клетей.
Прокатка заготовки в I клети позволяет получить рас-
кат любого сечения и размеров, а кантовка после клети
обеспечивает очистку поверхности раската от окалины.
Далее раскат подвергают прокатке в первой четырехкле-
тевой непрерывной группе, после чего перед задачей во
вторую трехклетевую непрерывную группу раскат кан-
туется. С каждой линии расположения клетей на после-
дующую раскат передается с помощью шлепперов.
Отдельное расположение IX и X клетей создает ус-
ловия свободного выхода раската, что делает возмож-
ным контроль размеров полосы при прокатке фасонных
профилей.
Окончательное оформление готового профиля осуще-
ствляется в чистовой четырехклетевой непрерывной
группе.
Для транспортирования раскатов на стане предусмот-
рен рольганг с индивидуальными приводами мощностью
около 2 кВт каждый. Кантовка раскатов между отдель-
ными клетями и непрерывными группами клетей выпол-
няется кантующими втулками. Готовый прокат поступа-
ет на двусторонний холодильник реечного типа длиной
90 и шириной 17 м, затем правится, режется на мерные
длины и передается на дальнейшую отделку. Произво-
дительность стана 1,0 млн. т/год.
Полунепрерывный среднесортный стан 350 представ-
ляет интерес не только по своей технологии, производи-
те
ТАБЛИЦА 15
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО СРЕДНЕСОРТНОГО СТАНА 350
Номер и тип	тах^в min’ мм	^б.В’ мм	Лди’ кВт	п, об/МИИ	^общ	Пв, об/мии
1Г	530/480	1000	1000	300—750	9,58	31—78
иг	530/480	1000	1000	300—750	8,12	37—92
шг	530/480	1000	1000	300—750	6,96	43—104
IVB	420/380	600	800	300—750	3,81	79—196
VF—	530/480	1000	1000	300—750	4,69	64—160
vir	420/380	800	1000	300—750	2,9	103—260
VIIB	420/380	600	800	300—750	2,95	102—250
УШГ	420/380	800	1250	260—750	2,026	128—370
1ХГ	420/380	800	1250	260—750	1,88	138—400
хг	420/380	800	1250	260—750	1,59	162—470
XIB	370/340	600	800	300—750	1,315	230—570
ХИГ	370/340	600	1250	260—750	1,15	225-655
хшв	370/340	600	800	300—750	1,315	230—570
xivr	370/340	600	1250	260—750	1,15	225-655
тельности и исполнению оборудования, но прежде все-
го по расположению прокатных клетей и оформлению
непрерывных групп клетей.
На первой линии расположено восемь клетей, из ко-
торых первая отделена, затем установлены две непре-
рывные группы.
Отделение первой черновой клети связано с условием
осуществления кантовки раската после выхода его из
клети и перед задачей во вторую клеть. Это важно для
удаления окалины с верхней поверхности раската. При
последующем после кантовки обжатии раската во вто-
рой клети обеспечивается надежное отделение окалины
с обеих боковых граней. Таким образом, при дальней-
шей прокатке гарантировано отсутствие вкатаной окали-
ны на поверхности готового профиля.
Клеть с вертикальным расположением валков в пер-
вой четырехклетевой непрерывной группе установлена
третьей по ходу прокатки. Такая компоновка клетей це-
лесообразна с технологической точки зрения. Поскольку
в этой группе кантовка раската относительно его про-
дольной оси не предусмотрена, а обжатие надо осущест-
влять по сечению равномерно, то по обычной схеме про-
катки и системе калибров прямоугольник — ящичный
197
квадрат из Ill клети выходит раскат прямоугольного се-
чения, который при обжатии вертикальными валками
будет превращен в квадратное сечение. Те же соображе-
ния относятся и ко второй трехклетевой непрерывной
группе. Из V клети выходит раскат прямоугольного се-
чения, кантуется и задается в VI клеть, из которой вы-
ходит раскат квадратного сечения. При таком разрыве
непрерывных групп и кантовке раската между ними обе-
спечивается удаление окалины с верхней и нижней по-
верхностей, поскольку в VI клети они будут уже боко-
выми.
Далее раскат не подвергается кантовке, VII клеть с
вертикальными валками осуществляет боковое обжатие,
из нее выходит раскат прямоугольного сечения.
Наличие двух клетей с вертикальными валками в
чистовой группе также целесообразно с точки зрения
прокатки как профилей круглой и квадратной стали, так
и фасонных профилей (сталь угловая, полосовая и др.).
В калибрах вертикальных валков обрабатываются боко-
вые кромки полок угловой и полосовой стали, фланцев
швеллеров, а исключение кантовки полосы между кле-
тями этой группы в известной мере способствует устой-
чивому положению раската в калибрах клетей с гори-
зонтальным расположением валков.
Расстановка клетей с вертикальным расположением



валков соответствует и технологическим схемам про-
катки фасонных профилей: швеллеров, угловой равнопо-
лочной и неравнополочной стали и др.
В целом стан относится к группе современных высо-
копроизводительных прокатных станов с высокими тех-
нико-экономическими показателями. Успешное освоение
полунепрерывных станов 350, установленных на отечест-


венных металлургических заводах, показало, что почти
все профили сортамента стана можно прокатывать при
передаче раската по обводным аппаратам, устанавливае-
мым после VIII и X клетей. Свободного выхода раската
из этих клетей нет и по существу стан работает как
непрерывный (свободный выход раската осуществляется
только из I и IX клетей).
Более совершенными являются непрерывные средне-
сортные станы. Развитие непрерывной прокатки средне-
сортных профилей вызвано прежде всего необходи-
мостью получения экономичных тонкостенных профилей.
Прокатка их связана с высокотемпературным режимом,
198
особенно когда Получается раскат малой толщины. Здесь
требуется и высокая скорость.
Поэтому на ряде отечественных предприятий установ-
лено несколько непрерывных среднесортных станов вы-
сокой технологичности и производительности.
Непрерывный среднесортный стан 350 № 2 Макеев-
ского металлургического завода (рис. 83 и табл. 16) в
своем составе имеет одну нагревательную печь, 15 про-
Рис, 83. Непрерывный среднесортный стан 350 № 2 Макеевского металлурги-
ческого завода:
1 — стеллажи для заготовок; 2 — методическая нагревательная печь; 3 — вы-
талкиватель заготовок; 4 — ножницы; 5 — клети с вертикальным расположе-
нием валков; 6 — клети с горизонтальным расположением валков; 7 — ротаци-
онные ножницы; 8 — средняя двуклетевая группа; 9—ротационные ножницы;
10 — отводящий рольганг для подачи раската готового профиля; И— холо-
дильник; 12 — отводящий рольганг
ТАБЛИЦА 16
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
НЕПРЕРЫВНОГО СТАНА 350 № 2 МАКЕЕВСКОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО
ЗАВОДА
Номер клети	d6.B' MM	^J.B» MM	N, кВт	^прив	nB, об/мин	°np <₽a6°- чая), м/с
IB	420	200	75	42,7	7—21	0,14-0,415
иг	410	700	435	31,67	9,5—23,5	0,183—0,55
шг	410	700	435	24,9	12—36	0,232—0,695
ivr	410	700	580	18,7	16—48	0,31—0,93
VB	360	400	435	13,7	22—66	0,37—1,12
vir	410	700	580	10,0	 30—90	0,58—1,7
vur	410	700	580	7,5	40—120	0,77—2,32
vuir	360	600	685	4,29	70—185	1,19—3,14
1ХГ	360	600	685	3,33	90—240	1,52—41,1
XB	360	400	685	2,87	105—280	1,79—4,75
xir	360	600	870	2,28	130—350	2,2—5,9
XIIB	360	400	685	1,63	184—490	3,1—8,3
ХШГ	350	500	870	1,31	230-614	3,8—10,1
XIVB	350	400	685	1,18	255—681	4,32—11,5
xvr	350	.500	870	1,0	300—800	4,9—13,2
Примечание. Частота вращения электродвигателя для клетей I—VIII
равна 300—900 об/мин; для клетей IX—XV она составляет 300—800 об/мин.
199
ватных клетей, установленных на одной линии в виде
двух непрерывных групп, трое ножниц, холодильник, пра-
вильную машину и ножницы холодной резки (на рис. 83
не показаны).
Стан предназначен для прокатки профилей: круглой
стали диаметром 14—32 мм; квадратной тех же раз-
меров; угловой (45X45) — (75X75) мм; периодического
профиля арматурной стали № 14—30; полосовой стали и
др. Размеры заготовки: (80X80) — (106ХЮ6) мм. Мак-
симальная скорость прокатки на стане 14,7—15 м/с.
Технологический процесс прокатки осуществляется
следующим образом. Подготовленные заготовки пода-
ются на приемные механизированные стеллажи, с кото-
рых они поштучно передаются на рольганг и транспор-
тируются к печи. Нагревательная печь, работающая на
газовом топливе (методическая, двухзонная, с боковой
задачей и выдачей, с наклонной подиной), обеспечивает
нагрев заготовки до 1180—1230° С, средняя ее произво-
дительность 100—ПО т/ч.
Из печи заготовки выталкиваются через боковое ок-
но выдачи, где установлен выталкиватель. При необхо-
димости нагретая заготовка может быть разрезана на
две части ножницами. Далее она транспортируется к
I клети непрерывной черновой группы. Эта клеть с вер-
тикальным расположением валков и является окалино-
ломателем; в ней предусмотрено незначительное (3—
5%), обжатие, обеспечивающее разрушение и разрыхле-
ние окалины, которая удаляется с заготовки при помощи
гидросбива или пара высокого давления. В последующих
клетях осуществляется деформация раската в соответст-
вующих калибрах. В случае аварийного положения
включаются рациональные ножницы, установленные за
черновой непрерывной группой. Под этими ножницами
внизу находится коробка для сбора нарезанных полос
определенной длины. В момент реза раската, выходяще-
го из VII клети, рольганг после ножниц поднимается и
нарезанные полосы свободно падают в коробку.
При нормальном процессе прокатки ротационными
ножницами осуществляется обрезь переднего конца каж-
дого раската и далее этот раскат прокатывается в по-
следующих клетях.
На выходе раската готового профиля при помощи по-
стоянно включенных в работу ротационных ножниц осу-
ществляется из XV клети резки его на длины, соответ-
200
ствующие длине холодильника (125 м). Эти раскаты с
рольганга сбрасываются на односторонний холодильник
реечного типа, где охлаждаются и передаются на отво-
дящий рольганг холодильника, затем подвергаются прав-
ке и резке на заданные мерные длины; полосы пакетиру-
ются, увязываются, взвешиваются и складируются в
штабели или отправляются потребителю.
На непрерывном стане 350 предусмотрена прокатка и
выдача готовой продукции некоторых профилей круглой
и полосовой стали в бунтах и рулонах. Для этого в на-
чале холодильника были установлены моталки для сма-
тывания раскатов круглой стали в бунты, а на линии
отводящего стана рольганга в начале холодильника —
специальные моталки для сматывания полосовой стали
в рулоны. Охлаждение этих бунтов и рулонов круглой и
полосовой стали осуществляется на специальном крюко-
вом конвейере, расположенном параллельно длине холо-
дильника (на рис. 83 не показан). Этот состав оборудо-
вания сохранился на точно таком же стане 300 Челябин-
ского металлургического завода.
Стан 350 № 2 Макеевского металлургического завода
используют сейчас для прокатки профилей только с ох-
лаждением их на холодильнике, поэтому описанное обо-
рудование демонтировано.
Особенностью этого стана является установка клетей
с вертикальными валками в составе черновой и чисто-
вой непрерывной групп клетей. Исходя из технологиче-
ских соображений в черновой группе V клеть с верти-
кальными валками расположили в такой последователь-
ности, что в ней будет осуществляться поперечное
обжатие и обеспечиваться необходимая по схеме про-
катки ширина раската. Это очень важно при прокатке
фасонных профилей.
Что же касается клетей с вертикальным расположе-
нием валков (X, XII, XIV) в составе чистовой группы, то
они обеспечивают прокатку профиля без кантовки рас-
ката между клетями, что значительно упрощает техноло-
гический процесс прокатки профиля в целом, создает
условия устойчивости работы стана. Стан весьма техно-
логичен, легко подвергается настройке на константу в
связи с наличием индивидуальных электродвигателей у
каждой клети.
При последовательном расположении клетей и непре-
рывном процессе прокатки подобные станы можно про-
201
ектировать и использовать как станы бесконечной про-
катки, если будут применены более совершенные под-
вижные стыкосварочные машины.
5.	Мелкосортные станы
В нашей стране введен в действие ряд новых по составу
оборудования непрерывных мелкосортных станов 250: J
шесть — на Криворожском, по одному на Череповецком, /
Челябинском и Западно-Сибирском металлургических
заводах, а также стан 280 на Омутнинском металлурги-
ческом заводе; в настоящее время в СССР подавляющее
количество мелкосортной стали производится на непре-
рывных станах.
Непрерывные мелкосортные станы 250 (рис. 84) име-
ют 23 рабочих клети, характеризуются скоростью про-
катки до 20 м/с и проектной производительностью •
800 тыс. т/год.
Стан состоит из одной нагревательной печи, 23 про-
катных клетей, ножниц, установленных на каждой ли- ;
нии прокатки после черновой группы клетей, холодиль-
ника, ножниц холодной резки.	;
Расположение основного и вспомогательного обору-
дования определено принятым для этого стана сортамен- -
том прокатываемых профилей, в который входят: профи-
ли круглой и квадратной стали диаметром соответствен-
но 10—24 и 16 мм; периодический профиль арматурной ч
стали № 10—20; сталь угловая равнополочная (36Х
/4
Рис. 84. Непрерывный мелкосортный стан JjjSO:
1— загрузочные решетки; 2 — подводящий рольганг; 3— нагревательная печ1
ножницы; 6 — черновая группа клетей; 7— ротационные ножницы кривошипног
ножницы; 9—тянущие ролики; 10, 11 — чистовые группы клетей; 12 — ротациа
для профилей полосовой стали; 14 — моталка для круглой стали; Z5 —холодил
весы с карманами; 18 — сталкнватели; 19 — транспортер для бунтов и рулоноэ-j
202
Х36) — (40X40) мм; сталь полосовая и др. Размеры ис-
ходной заготовки 80X80 и 60X60 мм.
Для приема заготовок на стане установлены две за-
грузочные решетки реечного типа, обеспечивающие по-
штучную подачу заготовок к рольгангу для транспорти-
рования к печи.
В настоящее время на отводящем рольганге подоб-
ных станов монтируют сбрасыватель бракованной заго-
товки с карманами. Нагревательная печь с боковой
задачей и выдачей заготовки, наклонной подиной, одно-
сторонним подогревом работает на газовом топливе;
производительность печи 100—120 т/ч.
У окна, выдачи заготовки из печи установлено рас-
пределительное устройство барабанного типа, предназна-
ченное для направления и задачи заготовки на одну или
несколько линий прокатки, так как стан осуществляет
одновременную прокатку двух заготовок. Перед черно-
вой группой клетей установлены ножницы, которые
включаются при аварийной ситуации.
Черновая группа состоит из семи двухвалковых не-
прерывных клетей: первая клеть является окалинолома-
телем. Для кантовки раската между клетями на 90° ус-
тановлены кантующие ролики или валки, представляю-
щие собой маленькие клети, прикрепленные к станине
клети.
После черновой группы клетей происходит раздвое-
ние линии прокатки — каждый раскат прокатывается в
готовый профиль в самостоятельной чистовой линии, со-
стоящей из восьми клетей с чередованием: четыре клети
с вертикальным расположением валков и четыре с гори-
зонтальным. После VII клети на каждой линии перед
чистовой группой уста-
новлены ротационные
ножницы, обрезающие пе-
редний конец раската или
разрезающие раскат на
маломерные полосы при
аварийном положении.
Перед каждой чисто-
вой группой клетей уста-
новлены так называемые
разрывные ножницы, ко-
торые осуществляют
мгновенный обрыв (от-
4 — распределительное устройство; 5 —
действия; 8 — аварийные (разрывные)
ные (летучие) ножницы; 13 — моталка
иик; 16 — ножницы холодной резки; 17 —
203
рез) раската, если в чистовой группе или далее по ходу
прокатки случилась какая-либо технологическая неис-
правность.
После чистовых групп на каждой линии размещены
скоростные ножницы (типа ротационных), которые раз-
резают раскат готового профиля соответственно длине
холодильника (125 м).
Холодильник — двусторонний, реечного типа.
На линиях отводящих рольгангов после холодильни-
ка установлены ножницы холодной резки, которые ре-
жут раскат на мерные длины, соответственно заказу.
Набор пакетов осуществляется в специальных карманах
с вмонтированными в них весами.
Ряд профилей круглой и полосовой стали прокатыва-
ется с выдачей их в бунтах и рулонах; для этого пред-
назначены специальные моталки, смещенные влево отно-
сительно оси стана сразу же после чистовых групп кле-
тей.
Непрерывные мелкосортные станы 250 (табл. 17) ха-
рактеризуются весьма высокой технологичностью в свя-
зи с тем, что каждая клеть приводится от самостоятель-
ного электродвигателя.
Таким образом, настройка стана на константу любо-
го профиля чрезвычайно проста, так как при любом диа-
ТАБЛИЦА
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
МЕЛКОСОРТНОГО СТАНА 250 ЗАВОДА «КРИВОРОЖСТАЛЬ.
Номер и тип клети	dBi мм	z6b, mm	"дв< кВт	”дв> об/мин	l
1Г	370	700	75	300—900	27,0
пг	370	700	435	320—900	21,5
шг	370	700	580	320—900	15,5
ivr	370	700	580	320—900	11,0
vr	370	700	685	320—800	7,5
vir	370	700	870	320—800	6
vur	370	700	870	320—800	4,5
VIIIB	320	600	2X200	500—1500	5,0
1ХГ	320	600	435	320—900	2,2
XB	320	600	2X200	500—1500	3,33
Х1Г	320	600	580	320—900	1,75
XIIB	270	500	2X200	500—1500	2,3
ХШГ	270	500	580	320—900	1,0
XIVB	270	500	2X200	500—1500	1,6
xvr	270	500	580	320—900	0,77
204
	пв, об/мии	“'пр- (Рабо- чий), м/с
	11,1—33,3 14,9—41,9 20,6—58,5 29,1—84,8 42,7—106,7 53,5—133,3 71,1—177,8 100—300 145,6—409 150—450 182,9—514,3 217,4—652,2 320—900 312,5—937,5 390—1170	0,214—0,642 0,288—0,81 0,4—1,133 0,564—1,585 0,825—2,045 1,035—2,50 1,38—3,43 1,67—5,0 2,43—6,93 2,5—7,52 3,06—8,6 3,07—9,23 4,52—12.7 4,42—13,2 5,59—16,5
метре валкой соблюдение константы обеспечивается ре-
гулированием частоты вращения электродвигателя при-
вода клети.
Заслуживает внимания расположение прокатных кле-
тей в чистовых группах. Смещение этих групп по ходу
прокатки объясняется тем, что при обслуживании любой
чистовой линии можно будет использовать одновременно
несколько кранов, и, следовательно, сократить время,
расходуемое на ремонты, переходы, перевалки. Кроме
того, обеспечиваются безопасные условия обслуживания
этих клетей: после каждой группы клетей имеется сво-
бодное пространство и в случае выбрасывания раската
персонал может уйти на свободное безопасное место.
Для мелкосортных станов с высокой скоростью прокатки
это очень важно.
Рассмотренный мелкосортный стан 250 является гор-
достью отечественного машиностроения и металлургии;
ряд зарубежных стран, купивших эти станы, дал им весь-
ма высокую оценку. Особенностью мелкосортных станов
является широкое применение предварительно напря-
женных клетей и отсутствие в чистовой группе клетей
кантующих (скручивающих) проводок. При этом между
клетями, как правило, устанавливают петлерегуляторы
натяжения прокатываемого
металла.
Опыт показывает, что на
непрерывных мелкосортных
станах при работе с натяже-
нием невозможно получать
готовые профили повышен-
ной точности, так как натя-
жение полосы между клетя-
ми не только сильно изменя-
ет давление металла на вал-
ки, но и влияет на уширение.
Поэтому большое значение
придается прокатке с обра-
зованием петли. В связи с
этим в настоящее время
разрабатываются различ-
ные типы устройств для ав-
томатического образования
и регулирования петли в
процессе прокатки.
для устранения излишнего
НЕПРЕРЫВНОГО
205
Ё последние годы за рубежом устанавлйвактг ОДНО*
ниточные мелкосортные станы с чередующимися рабо*
чими клетями с горизонтальными и вертикальными вал*
ками, средней производительностью 250—300 тыс. т/гоД,
на которых прокатывают простые профили из углероди-
стых сталей без кантовки. Это свидетельствует о стрем-
лении к высоким точности и качеству поверхности про-
катываемого металла. Большое внимание в этом случае
уделяется нагреву металла.
В СССР и некоторых промышленно развитых стра-
нах для нагрева качественных сталей все чаще применя-
ют методические печи с шагающим подом, начинают
строить проходные секционные печи. Эти печи гаранти-
руют минимальную длительность нагрева, резко снижа-
ют обезуглероживание стали и ее потери вследствие ока-
линообразования. Однако наблюдается неравномерность
нагрева заготовки по ее длине.
В прокатных цехах отечественных заводов работает
еще много мелкосортных станов полунепрерывного
(с линейной чистовой группой рабочих клетей) и линей-
ного типов (рис. 85), по производительности уступающих
непрерывным станам. Но отсутствие натяжения в чисто-
вых клетях этих станов способствует получению на них
проката высокой точности. Недостаток, присущий этим
станам, состоящий в том, что малая скорость прокатки
обусловливает нестабильность температурного режима
(до 100°С и более), в значительной степени устраняется
применением обводных аппаратов, исключающих задачу
раската в валки вручную. Благодаря обводным аппара-
там скорость прокатки на линейных станах при прокат-
ке профилей мелкосортной стали достигает 12—15 м/с,
что позволяет уменьшить перепад температур по длине
раската до 20° С.
Исключительную важность для сортопрокатного про-
изводства представляет повышение точности размеров
готовой продукции, связанное с совершенствованием тех-
нологии прокатки и конструкцией рабочих клетей сорто-
вых станов. На точность размеров прокатываемых про-
филей влияют качество и нагрев заготовки, усилие про-
катки, температурно-скоростной режим, натяжение,
система калибровки, тип стана, конструкция и точность
изготовления основных элементов рабочих клетей. Полу-
чение на современных средне- и мелкосортных станах
всего сортамента профилей высокого качества обеспе-
i
207
чивается за счет как стабилизации технологического про-
цесса прокатки, так и применения рабочих клетей повы-
шенной жесткости, в том числе и клетей предварительно
напряженного типа. По сравнению с клетями обычной
конструкции предварительно напряженные клети при
меньшей массе отличаются более высокой жесткостью
(до 125 тс/мм), превосходящей в 2—4 раза жесткость
обычных клетей. Для дальнейшего снижения допусков
сортового проката жесткость необходимо повышать и в
радиальном, и в осевом направлениях валков. Такие но-
вые жесткие рабочие клети получают распространение
на отечественных сортовых станах.
Очень важной проблемой в развитии непрерывной
прокатки сортового металла является регулирование
скоростного режима. Действующие непрерывные мелко-
сортные станы работают или с небольшим натяжением,
исключающим утяжку профиля, илй с петлей, которая
достигается регулированием скоростей валков. Задача
дальнейшего совершенствования непрерывной прокатки
сортовой стали состоит в создании автоматической схе-
мы управления скоростями главных электродвигателей
клетей станов.
Ждет своего осуществления трудноосуществимая
«бесконечная» прокатка. На наших заводах эксплуати-
руются непрерывные высокоскоростные стацы, на кото-
рых предусмотрена установка за нагревательными печа-
ми электросварочных («стыкосварочных») машин и, в
частности, летучих электросварочных машин, исключаю-
щих образование петель заготовок.
Из других задач развития средне- и мелкосортного
производства отметим необходимость: широкого внедре-
ния способов ускоренного охлаждения и термомехани-
ческой обработки сортовых профилей в потоке, улуч-
шающих структуру металла и повышающих его механи-
ческие свойства (рис. 86); освоения прокатки литых за-
готовок квадратного сечения от 80X80 до 200X200 мм;
повышение скорости прокатки на среднесортных станах
до 20, а на мелкосортных станах до 25 м/с в прутках и
до 30 м/с в бунтах.
Термомеханическая обработка профилей проката в
потоке, осуществляемая на основе использования темпе-
ратуры полосы, весьма эффективна и экономически це-
лесообразна: после нее повышаются пределы прочности
и текучести, что позволяет заменять профили больших
208
12
4 Рольганг, подводящий к холодильнику	qsqq
ufi-annapam
а
О"
Рис. Установка термоупрочнения периодиче-
ских профилей арматурной стали (стан 350 Маке-
евского металлургического завода):
1 —- чистовая клеть стана; 2 — летучие ножницы;
3 — направляющая стрела; 4, 5 — тянущие роли-
ки; 6 — качающиеся закалочные валки; 7, 10 —
прижимы; 8, 9 — механизм качания закалочной
ванны; 11— выбрасывающие клапаны; 12—су-
ществующий холодильник
размеров (термически необработанные) профилями
меньших размеров (термически обработанными).
Механические характеристики периодических профи-
лей № 14 арматурной стали, подвергнутой термической
обработке в потоке, приведены ниже:
Марка стали		СтЗ	Ст5	35ГС
Предел прочности ов, кгс/мм2		38/53	50/53	60/151
Предел текучести, От, кгс/мм2		24/39	30/76	40/108
Относительное удлинение 8, %		25/11	19/6,5	14/6
Примечание. В числителе теле — после нее.	— данные до	термообработки,	в знамена-
Термообработка металла в потоке экономически
весьма эффективна.
6.	Сортовые станы для малотоннажных партий
профилей проката
Ежегодно технический прогресс во всех отраслях народ-
ного хозяйства СССР требует от металлургов освоения
100—120 новых профилей. В большинстве случаев зака-
зы на новые профили ограничиваются очень малым тон-
14-999
209
нажом: годовая потребность определяется партией мас-
сой 5—10 т и только ряд профилей — массой более 50 т.
Прокатывать профили малых заказов на высокопро-
изводительных станах . экономически нецелесообразно.
Расчет затрат времени и потерь производительности ста-
на сравнительно прост и очевиден.
Рис. 87. Мелкосортный полунепрерывный стан Нижнесергинского металлургическо
1 — методическая нагревательная печь; 2 — толкатели заготовок; 3 — трехвалковая
двухвалковые клети; 7 — ножницы; 8—12, 14 — двухвалковые клети; 13, 15 — клети
пробы; 18 —моталка для мелкосортной стали; 19 — моталка для полосовой стали;
ножницы холодной резки; 24 — конвейер; 25— участок отделки с пакетирующим
механическая мастерская; II—проводковый участок; ///—вальцетокарная ма
При освоении нового профиля необходимо осущест-
вить перевалку всех клетей стана. Например, для выпол-
нения этой операции на среднесортном стане 300 № 3
или мелкосортном стане 250 № 1 ММК затрачивается
рабочая смена (8 ч). На процесс освоения нового стан?
и прокатку партии, допустим, в 30—50 т, требуется та
же полная рабочая смена (8 ч), а новая перевалка-
еще 8 ч непроизводительных затрат.
Если считать, что среднесортный стан 300 № 3 в
смену может прокатать 650 т, то за три затраченных сме-
ны окажется, что потеря производства проката составля-
ет 1900 т.
С целью удовлетворения нужд народного хозяйства
в новых профилях проката при малотоннажных заказах
в отечественной металлургии будут введены специаль-
ные малопроизводительныещрокатные станы.
Мелкосортный полунепрерывный стан 250 установлен
в 1976 г. и эксплуатируется Нижнесергинским металлур-
гическим заводом (рис. 87 и табл. 18) с очень широким
сортаментом профилей при средней производительности
30 т/ч.
Стан предназначен для прокатки сложных фасонных
профилей малотоннажных партий из углеродистой, ка-
чественной и низколегированной марок стали.
210
СортаМеПт стаНа определен следующими наиболее
дефицитными профилями: сталь угловая, равнополочная
(25X25) X (3—4), 32X32X3 и 36X36X4 мм; средняя
производительность при прокатке угловой стали 27,5—
43,4 т/ч соответственно; сталь круглая и шестигранная
диаметрами 12—14 и 16—24 мм (средняя производи-
го завода для прокатки профилей малотоннажных партий:
клеть; 4 — подъемно-качающийся стол; 5 — ножницы горячей резки раската; 6 —
с вертикальным расположением валков; 16 — ножницы; 17 — установка для взятия
20—холодильник; 21—роликовая правильная машина; 22 — дисковые пилы; 23 —
устройством; 26 — агрегат правки и резки; 27 — участок моталок; 1 — ремонтно-
стерская
тельность 24,9—43,4 т/ч соответственно); бортовые коль-
ца для автомобилей, замочные и затворные кольца, про-
фили фонарных переплетов (средняя производительность
стана 30 т/ч); лента стальная для конноподковных гвоз-
дей, для реечных домкратов, сталь полосовая и специ-
альные фасонные профили, сталь зетовая малых разме-
ров; бортовые, замочные и установочные кольца для
автомобилей КАМАЗА, новые периодические профили
и Т. д.
ТАБЛИЦА 18
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
МЕЛКОСОРТНОГО СТАНА 250, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ПРОКАТКИ
ПРОФИЛЕЙ МАЛОТОННАЖНЫХ ПАРТИЙ
Тип и номер клети	"Ал1 мм	^б.в’ мм	Тип и номер клети	^кл* мм	‘Чв* ММ
Трехвалковая,	530	1600	Двухвалко-		
I			вая:		
Двухвалковая,	360	1000	VI	360	630
II			VII	360	630
Двухвалко-			VIII	360	630
вая:			1ХГ	320	400
III	360	1000	хв	320	400
IV	360	1000	Х1Г	320	400
V	360	630	хпв	320	400
14*
211
Сторона исходной заготовки квадратного сечения 1
100X100 мм в пределах 2500—3300 мм.	з
Готовая продукция выдается в зависимости от сорта- I
мента: полосы разных профилей — в пакетах диаметром J
250—500 мм, длиной 2000—6000 мм, массой до 5 т; про- 1
фили в бунтах — массой до 190 кг, в рулонах —100 кг.
Производительность стана 250 тыс. т/год. Произво-
дительность нагревательной печи 30 т/ч.	|
Масса технологического оборудования, установлен- 1
ного на стане, 4159,3 т; численность обслуживающего j
персонала 776 человек.	1
Состав основного и вспомогательного оборудования 
следующий. Для приема заготовок установлены механи-
зированные стеллажи. Нагрев заготовок осуществляется
в двух методических нагревательных печах (трехзонных, j
с двусторонним подогревом, с торцовой задачей и вы- j
дачей).	I
Первая клеть — трехвалковая, снабжена односторон- !
ним подъемно-качающимся столом для передачи раска-
та с нижнего горизонта прокатки на верхний. Трехвал-
ковая клеть предназначена для предварительной про-
катки заготовки на раскат прямоугольного сечения за
три — пять проходов.
Для обрезки переднего.и заднего концов и резки рас-
ката на мерные длины служат ножницы. Далее разме-
щена трехклетевая непрерывная группа двухвалковых
клетей.
Средняя группа состоит из четырех двухвалковых
клетей, расположенных в шахматном порядке. Передача
раската из одной клети в другую осуществляется роль-
гангом с косорасположенными роликами.
Обратим внимание на некоторое смещение средней
группы клетей относительно линии расположения черно-
вых клетей. Такое конструктивное оформление располо-
жения клетей средней группы обусловлено возмож-
ностью исключения двух из них в отдельных схемах про-
катки профилей сортамента стана. В этом случае из
IV клети по устанавливаемому специальному желобу
раскат направляется в VII клеть; V—VI клети отлича-
ются.
В чистовой непрерывной группе с наличием чередую-
щихся клетей с горизонтальным и вертикальным распо-
ложением валков полоса прокатывается в готовый про-
филь. В потоке на линии отводящего рольганга установ-
Первая цифра — минимальное значение, вторая - максимальное.
213
212
Клети с вертикальными валками Четырехвалковые клети с горизонтальными валками чистовой
чистовой группы	группы
214
лены ножницы, осуществляющие рез раската соответст-
венно длине холодильника и намеченному раскрою по
длине поставляемой продукции.
На этом же отводящем рольганге предусмотрен меха-
низм взятия проб для проверки профиля, что позволяет
более точно настраивать стан на прокатку и получение
профиля высокой точности. Двусторонний холодильник
реечного типа обеспечивает охлаждение раскатов; после
этого раскаты подвергают правке в роликовой правиль-
ной машине; затем раскаты разрезаются с помощью
дисковых пил или ножницами холодной резки на мерные
длины. Окончательно полосы набираются в пакеты, увя-
зываются, взвешиваются. Но при необходимости они мо-
гут передаваться и на участок отделки — для удаления
поверхностных дефектов.
Если оговорено, что прокатываемые профили круглой
и полосовой стали будут поставляться заказчику в виде
бунтов и рулонов, то по выходе из чистовой клети раскат
направляется в специальные моталки. Бунты и рулоны
передаются с помощью конвейера на склад готовой про-
дукции.
Характеристика прокатных валков и электродвига-
телей стана 250, предназначенного для прокатки мало-
тоннажных партий, приведена в табл. 19.
Отметим, что подобные станы по своему расположе-
нию и составу оборудования являются технологичными,
экономически рациональными.
7.	Штрипсовые станы
Современные штрипсовые станы горячей прокатки, выпу-
скающие полосы шириной до 460 мм и толщиной 2 —
15 мм, являются преимущественно непрерывными
(рис. 88 и данные, приведенные на с. 218). В основном
они выдают заготовки для трубосварочных агрегатов
(штрипсы), выпускаемые в виде рулонов. Это объясняет-
ся тем, что способы производства сварных труб основаны
на бесконечных процессах электросварки и печной свар-
ки, требующих заготовку в рулонах. Полоса при прокат-
ке на непрерывных станах имеет меньшую разнотолщин-
ность по ширине и лучшее качество. Скорость прокатки
до 21 м/с. Исходным материалом Для штрипсовых станов
являются квадратные заготовки (обычнодо 120Х120 мм)
при прокатке сравнительно узких полос и прямоуголь-
215
ные (90—100X120—450 мм) при прокатке более широ-
ких полос. Длина заготовок до 12 м, масса до 3,8 т. Заго-
товки нагревают в методических печах с боковой задачей
и выдачей.
Часть продукции штрипсовых станов поставляется в
виде мерных полос длиной 5—8 м.
Технологический процесс прокатки штрипсов и полосо-
вой стали не отличается от прокатки сортовой стали.
Рис. 88. Непрерывный полосовой (штрипсовой) стай 300 Криворожского металлур
/ — загрузочные решетки для заготовок; 2 — кантователи заготовок; 8 —вталки 1
методическая нагревательная печь; 6 — ножницы; 7 —шлепперы; 8 — черновая J
группа клетей; // — моталки для руленов полосовой стали; /2—машины для :
пакетировщики рулонов; 16 — транспортер для уборкн обрези от ножниц; /—XV —
Рис. 89. Непрерывный штрипсовый стан 300 Магнитогорского металлургического
1— вытаскиватель заготовок; 2 —ножницы для обрези концов; 3— шестеренные
8 — ротационные ножницы; 9 —тянущие ролики; 10 — холодильник; И — упор 1-й
моталка; 16 — машина съема бунтов; А—Р— клети с вертикальным расположе
216
В составе непрерывных штрипсовых станов клетей
XIII—XV, из которых обычно 10 клетей с горизонталь-
ными валками и 3—5 — с вертикальными. Все клети, как
правило, снабжены индивидуальными двигателями. Для
получения более точных размеров полос на современных
станах последние клети с горизонтальными валками из-
готовляют по типу четырехвалковых.
Все клети с горизонтальными валками имеют жест-
кие станины закрытого типа. Производительность совре-
\\ И
гического завода:
ватели заготовки в печь; 4— выталкиватели нагретых заготовок из печи; 5 —
непрерывная группа клетей; 9— летучие ножницы; 10 — чистовая непрерывная
съема рулонов; 13 — транспортер рулонов; 14 «-машины увязки рулонов; 15 —
клети стана
комбината и схемы его автоматизации:
клети; 4 — редукторы; 5 — стол (желоба); 6— петлеобразователи; 7 —рольганг-
секции холодильника; 12 — обводной рольганг; 13 — ножницы; 14— карманы- 15 —
пнем валков; I—X — клети с горизонтальным расположением валков
217
меййЫХ Непрерывных штрппсовых станов более 1 млн.
т/год.
Непрерывный штрипсовый стан предназначен для про-
катки профилей полосовой и штрипсовой стали размерами
по толщине и ширине: (3,25—5) X (116—160); (2—
2,75) X (150—400); (3—3,5) X (370—400); 2,75X460; 80X
Х400 мм. Размеры исходной заготовки: 100Х 120Х12000;
100X200x12100; 100X300X12100; 90x400X12000; 100Х
X100X12000 мм. Масса заготовки ИЗО—3770 кг. Широ-
кий сортамент прокатываемых профилей и предопреде-
лил сортамент заготовки. Следует отметить, что данный
стан один из лучших в отечественной металлургии.
Специализированные станы подобного типа и сорта-
мента удобны для автоматизации в связи с непрерыв-
ностью процесса прокатки и прямолинейностью потока,
удобны для осуществления полной автоматизации.
На рис. 89 приведена схема автоматизации непрерыв-
ного штрипсового стана 300 ММК.
Характеристика прокатных валков и электродвигате-
лей штрипсового стана 300 ММК приведена ниже.
Характеристика прокатных валков* и электродвигателей
Номер клетей		А	I
Мощность электродвигателя кВт		130	445
Частота вращения электродви- гателя Пдв, об/мин		420—1350* **	100-1100
Общее передаточное число ре- ДуКТОра (ред.общ		40	33,35
Частота вращения пв валков, об/мин		10,5—33,75**	12—32,9
Диаметр бочки рабочих вал- ков Йб.в, мм		460/420**	390/450
Номер клетей................
Мощность электродвигателя
N^, кВт.....................
Частота вращения электродви-
гателя Пдв, об/мин..........
Общее передаточное число ре-
дуктора /ред.общ.............
Частота вращения пв валков,
об/мин..................  .
Диаметр бочки рабочих вал-
ков <Д.в, мм................
С	VI
200	600
500—1500	550—1100
12	7,25
41,7—125	75,9—151,1
460/420	410/350
у всех клетей составляет 460 мм.
* Длина бочки прокатных валков
** От минимума к максимуму.
218
Совершенно аналогичный стан работает на Макеев-
ском металлургическом заводе.
Сортамент стана: сталь полосовая и штрипс сечением
(2,3—6) X (60—227) мм. Размеры заготовки: 60X60,80Х
80, 100X100; 120X120; 80X200 мм. Длина заготовки
9,2—9,6 м. Максимальная скорость прокатки 11,6 м/с.
Нагретая заготовка выдается из печи выталкивате-
лем и передний конец ее захватывается вытягивающими
роликами. Передний конец заготовки засвечивает фото-
реле ФР1, которое дает импульс приводу рольганга пе-
ред клетью I. После выхода заднего конца заготовки из
поля действия ФР1 рольганг останавливается. При вы-
ходе заднего конца предыдущей заготовки из поля дей-
ствия ФР2 включается регулятор темпа и после задан-
ной выдержки рольганг включается вновь; новая заго-
товка подается в валки клети I. В это же время
роликами подается следующая заготовка и останавли-
вается на рольганге перед ФР2.
Перед клетями VI—X установлены петлеобразовате-
ли, которые включаются автоматически под действием
непрерывного штрипсового стана 300 ММК			IV	V
II	III	В		
590	590	200	815	
112-	-310	500—1500	275-	-600
7,25	5,29	20,59	7,25	5,29
15,44—42,8	21,17—58,8	24,3—72,9	37,9—82,8	52—113,4
430/350	400/370	460/420	420/390	440/370
VII	VIII	Д	IX	Продолжение X
590	1000	200	735	890
525—1250	160—360	500—1500	190—475	260-650
5,29	1	4	1	1
99,2—236	160—360	125—375	190—475	260—650
410/350	350—320.	460—420	340—320	340—320
219
импульса токового реле, включенного последовательно в
электрическую цепь главных двигателей. После выхода
раската из валков токовое реле отключается и дает им-
пульс для возврата петлеобразователей в исходное поло-
жение.
В нескольких метрах за X клетью находятся ротаци-
онные барабанные летучие ножницы, работающие в режи-
ме отдельных запусков при обрезке концов готового рас-
ката или в режиме резки мерных длин. Включение дви-
гателя летучих ножниц происходит от импульса токово-
го реле двигателя IX клети при входе раската в нее. Пос-
ле выхода заднего конца раската из IX клети токовое
реле дает импульс на отключение ножниц; при помощи
концевого выключателя К.В их барабаны (с ножами)
останавливаются всегда в определенном положении и
поэтому при следующих запусках ножниц они будут от-
резать концы штрипсов строго определенной длины.
При сматывании в рулоны готовых штрипсов послед-
ние по выходе из X клети поступают по рольгангу в мо-
талку, которая включается автоматически от ФР4.
Штрипсы, порезанные на мерные длины, пакетируют-
ся в пачки и роликами 9 передаются к шлепперному хо-
лодильнику. Установленное перед холодильником ФРЗ
засвечивается движущейся по рольгангу пачкой и подает
импульс на подготовку двигателей шлепперов холодиль-
ника.
При выходе пачки из поля действия ФРЗ, когда засве-
чивание его прекращается, включаются шлепперы и пе-
редвигают пакет на один шаг.
Передача пакетов со шлеппера № 1 на шлеппер № 2
осуществляется рольгангом, который состоит из двух
секций. Отключение первой секции рольганга происходит
с помощью флажкового выключателя после передачи
пакета штрипсов с первой секции на вторую.
8.	Проволочные станы
Большая потребность в катанке определила развитие
непрерывных проволочных станов, которые отличаются
друг от друга не только составом оборудования, но и его
расположением, до некоторой степени обусловливающим
технологический процесс прокатки.
Современные непрерывные проволочные станы харак-
теризуются:
220
1)	числом нагревательных печей, типом их и распо-
ложением;
2)	числом групп клетей и их расположением относи-
тельно главной осевой линии стана;
3)	типом и конструкцией клетей чистовой группы
стана;
4)	приводом прокатных клетей по группам.
Обычно .на непрерывных проволочных станах уста-
новлено по одной нагревательной печи.
Одна печь своей производительностью обеспечивала
производительность четырехниточного непрерывного
проволочного стана со скоростью прокатки в пределах
до 30 м/с. Однако с повышением скорости прокатки до
50—60 м/с потребовалась установка двух нагреватель-
ных печей на современном стане, что и принято сейчас на
отечественных непрерывных проволочных станах.
По своей конструкции печи отличаются главным об-
разом типом подины: сплошная наклонная или с шагаю-
щими балками.
За последнее время наблюдается тенденция к приме-
нению подины с шагающими балками.
Две клети на стане располагают либо одну против
другой, либо под углом по линии прокатки, как это будет
показано на одном из станов.
На стане может быть 4—5 групп клетей: черновая,
две — три средних и чистовая. Наиболее существенное
значение имеет расположение средних и чистовых групп
клетей относительно главной линии стана. Под главной
линией стана принято понимать продольную ось последо-
вательного расположения клетей черновой группы.
Клети станов отечественной конструкции расположе-
ны относительно главной линии различным образом:
симметрично и несимметрично.
Правильным следует считать симметричное располо-
жение клетей^(групп клетей), что предопределяет одно-
значность ведения технологического процесса прокатки
профиля по каждой нитке — линии прокатки.
Имеются непрерывные проволочные станы с несим-
метричным расположением клетей средних групп отно-
сительно главной линии стана. Это нежелательно, так
как требует отдельного решения для ведения технологи-
ческого процесса прокатки катанки по каждой нитке
(станы Макеевского и Криворожского металлургических
заводов),
221
Большое значение имеет состав и конструктивное ис-
полнение чистовых групп клетей. Различают клети с вер-
тикальным и горизонтальным расположением валков.
Обычно чистовые группы размещают с последователь-
ным чередованием: за клетью с вертикальным располо-
жением валков следует клеть с горизонтальным их рас-
положением. Однако на непрерывном проволочном стане
Макеевского металлургического завода в составе чисто-
вой группы клетей имеются лишь клети с горизонталь-
ным расположением валков и в этом их существенный
недостаток.
Весьма важным для проволочных станов является
оформление привода. Процесс непрерывной многониточ-
ной прокатки требует тщательной настройки стана на
константу непрерывности, что может обеспечиваться
главным образом за счет возможности регулирования
частоты вращения валков.
Поэтому наиболее совершенным конструктивным ис-
полнением следует считать оформление индивидуальных
приводов каждой клети.
Однако на ранее установленных непрерывных прово-
лочных станах черновые и средние группы клетей приво-
дятся от одного электродвигателя каждая, что исключает
возможность регулирования константы стана за счет из-
менения частоты вращения валков.
Совершенно нежелателен общий привод всей группы
чистовых клетей только с горизонтальным расположе-
нием валков и двухниточной прокатки в них. Здесь тех-
нологический процесс затруднен и усложнен не только
невозможностью настройки стана за счет изменения ча-
стоты вращения отдельных клетей, но еще и в связи с
одновременной прокаткой двух ниток: регулирование
размеров сечения по одной нитке приводится к измене-
нию размеров сечения смежной нитки.
Особенности конструкции оборудования, режимы об-
жатий, схемы прокатки и калибровки, температурно-
скоростные режимы прокатки катанки на современных
непрерывных проволочных станах приведены в работе
[14].
На проволочных станах прокатывают катанку диа-
метром 5—9 мм. Для ее производства используют линей-
ные, полунепрерывные и непрерывные станы. Современ-
ными как в отечественной металлургии, так и за рубе-
жом являются четырехниточные непрерывные станы со
222
tKopocTbk) прокатки до 40—60 м/с. На ййх производится
почти весь объем продукции.
Один из непрерывных отечественных проволочных ста-
нов (1938 г.) приведен на рис. 90. Стан состоит из 34
клетей, разделенных на пять групп: черновую (6 клетей),
три промежуточных (12 клетей) и числовую (16 клетей).
Прокатка одной нитки (стан четырехниточный) может
осуществляться через 16—18 клетей в зависимости от
схемы. Скорость прокатки на стане достигает 20—25 м/с.
Вся продукция сматывается на восьми моталках, распо-
ложенных по четыре параллельно. Производительность
стана свыше 600 тыс. т/год. Для черновой и промежуточ-
ных групп клетей предусмотрен групповой привод (в на-
стоящее время это существенный недостаток). Исходная
заготовка для стана характеризуется сечением 58х
Х58мм, длиной 9,5 м и массой 240 кг.
Стан расположен компактно. Передний конец катан-
ки достигает моталок, когда задний конец заготовки на-
ходится еще в печи. Первая клеть стана расположена не-
посредственно у печи, заготовка выходит из печи посте-
пенно и это обеспечивает сохранение ее тепла и
выравнивает температуры переднего и заднего концов
раската. Этому способствует также и то, что готовый рас-
кат к моталкам приходит значительно быстрее, чем на
линейных и полунепрерывных станах. В результате ма-
шинное время прокатки в чистовой клети возросло до
60—65 вместо 35—40 с на станах линейного типа. Эти
обстоятельства, а также большая скорость прокатки
обеспечили значительное увеличение массы бунта, что
экономически весьма выгодно, особенно для метизного
производства. Передний конец нагретой заготовки, выда-
ваемой из печи выталкивателем, захватывается прижим-
ными роликами и с помощью распределительного вра-
щающегося барабана задается в валки I клети стана по
соответствующей линии прокатки. Перед этой клетью
установлены аварийные ножницы, на которых заготовку
можно разрезать на части в случае задержки на стане.
При обычной работе выталкиватель подает через окно
выдачи к стану последовательно четыре заготовки, кото-
рые поочередно задаются распределителем в соответ-
ствующий калибр I клети (четырехниточная прокатка).
Между черновой и первой промежуточной группами
клетей по каждой из четырех линий прокатки установле-
ны летучие ножницы для обрези передних концов раска-
223
тов, препятствующих устойчивому захвату металла вал-
ками последующей клети, или для резки раскатов на по-
лосы малой длины в случае аварии на стане. Аварийные
ножницы предусмотрены также перед первыми клетями
других промежуточных групп.
Получить точно круглую катанку практически воз-
можно только при прокатке в одну нитку (при этом по- |
Рис. 90. Непрерывный проволочный стан 250 Магнитогорского металлургического
1— загрузочные механизированные стеллажи для заготовок; 2— унор; 3 —сбра
вающие заготовку; 6— проталкиватель заготовок; 7 — нагревательная печь; 8 —
вытаскиватель заготовок; 12 — распределительное устройство заготовок; 13 —
16 — первая средняя группа клетей; 17'— бракомоталка; /8 — петлевая яма и
21 — третья средняя группа клетей; 22 — чистовые клети (с вертикальным и
готового профиля; 25, 26 — пластинчатый транспортер; 27 — реечный транспортер;
типа для бунтов
лучаются меньшие упругие деформации клетей) и без
значительного натяжения раската между клетями. Это |
обусловило разделение чистовых клетей на четыре от- •
дельные группы. Чередование чистовых клетей с гори- 1
зонтальным и вертикальным расположением валков
исключило кантовку раскатов с небольшими овальными -<
сечениями, которые особенно трудно получить при высо- ,
ких скоростях. Вертикальные валки можно передвигать
по вертикали, что позволяет использовать все калибры ,
валков.
Катанку заданного размера прокатывают с образова-
нием небольших петель за промежуточными группами
клетей и между чистовыми группами клетей. При отсут- я
ствии петли возможно натяжение раската и искажение
профиля. Наличие петли небольшой и постоянной вели-
чины является условием правильного режима прокатки,
т. е. требуемого соотношения скоростей прокатки в пре- I
дыдущей и последующей клетях. В каждом устройстве 1
224
для образования петли заданная величина петли поддер-
живается автоматически: при уменьшении длины петли
скорость валков последующей клети снижается, а при
увеличении — возрастает.
Скорость вращения валков последующей клети ^изме-
няют, меняя силу тока возбуждения двигателя этой кле-
ти. Датчиками длины петли являются два фотореле для
комбината:
сыватель бракованной заготовки; 4 — подводящий рольганг; 5 — ролики, втаски-
приводные ролики выталкивателя заготовок; 9 — заготовка; 10 — горелки; 11 —
аварийные ножницы; /4 —черновая группа клетей; 15— ротационные ножницы;
петлеобразователи; 19— вторая средняя группа клетей; 20— петлеобразователи;
горизонтальным расположением валков); 23 — тянущие ролики; 24 — моталки
28— бунтовязальная машина; 29 — сбрасыватель бунтов; 30— конвейер цепного
малой и большой петель, направленные в петлевой кар-
ман. При изменении длины петли интенсивность засве-
чивания фотореле меняется. При этом фотореле дает им-
пульс электромашинному усилителю, который регули-
рует силу тока в обмотке возбуждения двигателя,
повышая или снижая его скорость.
Включение летучих ножниц для обрезки переднего
конца раската после выхода из VI клети (по каждой нит-
ке) осуществляется от импульса одного из четырех фото-
реле. При выходе из последней клети готовый раскат
направляется в одну из расположенных на одной сторо-
не четырех мотайок; направление раската катанки пооче-
редно в ту или иную моталку осуществляется трубкой,
смещаемой в горизонтальной плоскости от импульса ин-
s дикатора.
По расположению оборудования и технологическому
процессу прокатки катанки на этом стане следует сде-
лать некоторые замечания.
15—999
225
Несмотря на то, что этот стай хорошо скомпонован,
удобен в обслуживании, он имеет ряд недостатков.
В методической печи ролики, втаскивающие заготов-
ку, расположены внутри печи, что определяет тяжелые
условия их эксплуатации, затрудняет обслуживание, ре-
гулирование роликов в работе и т. д.
Черновая группд клетей имеет один общий электро-
двигатель от которого приводятся все клети. Регулиро-
вать частоту вращения валка раздельно у каждой клети
невозможно, следовательно, настройка клетей на кон-
станту стана ограничена расчетными параметрами.
Те же недостатки относятся и к первой средней че-
тырехклетевой группе.
На стане не предусмотрено охлаждение раската ка-
танки водой — установка для сорбитизации. В настоя-
щее время освоена такая установка, вмонтированная в
каждой линии прокатки и успешно работает.
В целом выполнена достаточная механизация и авто-
матизация стана, исключен ручной труд увязки бунтов—
установлены буитовязальные машины. Благодаря этим
усовершенствованиям производительность стана сейчас
более чем в 2,5 раза превышает проектную.
Характеристика прокатных валков и электродвигате-
лей непрерывного проволочного стана 250 ММК приве-
дена в табл. 20.
Потребности отраслей народного хозяйства СССР в
катанке постоянно возрастают: развивается метизное
производство, возрастает потребность в катанке, прово-
локе в строительных конструкциях, в строительстве ав-
томобильных магистралей и т. д.
Вот почему развитию проволочных станов уделяется
особое внимание.
Современное развитие производства катанки идет в
направлении осуществления процесса прокатки на вы-
сокопроизводительных непрерывных станах.
Скорость прокатки на проволочных станах в послед-
ние годы, как правило, достигает 50 м/с и более, масса
бунтов катанки 1,5 т.
Проектная производительность новых четырехниточ-
ных непрерывных станов составляет 1 млн. т/год.
Увеличение скорости прокатки и массы бунта вызва-
ли необходимость плотной укладки катанки в бунты и
осуществления контролируемого режима охлаждения в
целях получения лучшей структуры катанки (сорбити-
226
ТАБЛИЦА 21
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЗАВОДА
Параметры	Непрерывная						
	I		ц		III		
Диаметр прокатных валков d в, мм . Длина бочки валков Zg в» мм . . . Мощность электродвигателя А/дВ, кВт Частота вращения электродвигателя Лдп , об/мин	 Передаточное число редуктора i ред Частота вращения валков п в, об/мин Принятая технологическая скорость прокатки оПр **, м/с		480 430» 1000 368 280—750 45 3,3—14,9 0,74—3,35		480 430 1000 11 500 61 4,3—19,3 0,97—4,35		480 	 430 1000 50 1150 42 6,25—28,1 1,4—6,32		
Параметры	1-я промежуточная группа						
	X	XI		XII		XIII	
Диаметр прокатных валков rfB, мм . Длина бочки валков ZgB мм Мощность электродвигателя Л/дЕ . кВт Частота вращения электродвигателя ЯдВ, об/мин *		 Передаточное число редуктора г‘ред Частота вращения валков п в, об/мин Принятая технологическая скорость прокатки иПр**, м/с		320	320		320		320	
	290 800 1620 360— 720 125— 600 31,4	290 800 1250 500— 1150 163— 735 32,5		290 800 1250 500— 1150 390— 934 33,2		290 800 1250 500— 1150 248— 1112 34,1	
•В числителе — максимальные данные, в знаменателе—минимальные.
** Принятая технологическая скорость прокатки.
зации готовых раскатов). Повышается жесткость рабо-
чих клетей, снижающая допуски на размеры. В 60-х го-
дах в СССР на ряде заводов созданы непрерывные
проволочные станы с чередующимися клетями с горизон-
тальными и вертикальными валками и индивидуальными
приводами.
Проволочный стан 250 конструкции ЭЗТМ (рис. 91
и табл. 21) введен в эксплуатацию на Енакиевском ме-
таллургическом заводе. На стане 37 двухвалковых кле-
тей^ в числе чистовых — клети с горизонтальными и
228
НЕПРЕРЫВНОГО ПРОВОЛОЧНОГО СТАНА 250 ЕНАКИЕВСКОГО
черновая группа клетей
	IV		V		VI			VII	VIII		IX	
	480 430 1000 If 350- 18,2 9,1—40,7 2,05—9,15		480 430 1000 20 -720 12,5 12,9—58,1 2,9—13,1		480 430 1000 3< 320- 6,6 19,5—87,8 4,4—19,8			480 430 1000 00 -600 4,55 28,3—129 6,36—28	370 335 1000 3$ 320- 2,32 55,5—251 29,2		370- 335 1000 00 -600 1,59 81,5-368 30,6	
	2-я промежуточная группа						Чистовые непрерывные группы					
	XIV I XV I XVI I XVII						эджер XVIII :		XIX |эджер XX			XXI
	320 290 600 800 800— 1700 313— 1020 34,8	320 290 600 800 800— 1700 382— 1538 35,9		320 290 600 800 800— 1700 467— 1450 36,5		320 290 600 800 800— 1700 549— 1710 37,1	250 225 400 600 2100— 3000 697— 2593 37,8		250 225 400 600 2100— 3000 790— 3090 38,5	250 225 400 364 1850— 4000 935— 3400 39		250 225 400 364 1850— 4000 1080— 3870 40
вертикальными валками. Черновая непрерывная группа
клетей состоит из девяти клетей с горизонтальными вал-
ками диаметром 480—370 мм, в первую промежуточную
непрерывную группу входит четыре клети с горизонталь-
ными валками диаметром 320 мм. Прокатка в обеих
группах ведется в четыре нитки. Вторая и третья про-
межуточные группы состоят из восьми клетей с горизон-
тальными валками диаметром 320 мм, прокатка в них
ведется в две нитки. Чистовая группа с чаредованием в
расположении состоит из восьми клетей с вертикальны-
229
ми валками диаметром 270 мм и восьми клетей с гори-
зонтальными валками диаметром 270 мм, прокатка в
Рис. 91. Непрерывный проволочный стаи 250 Енакиевского металлургического
1 — загрузочные решетки для заготовок; 2 — кантователь заготовок; 3 — устрой
ганги; 6 — весы; 7 — толкатель заготовок; 8— нагревательные печн; Р—-устройст
подающие ролики; 12— стыкосварочные машины; 13— печи ТВЧ; 14 — черновая
первая средняя группа клетей; 18— чистовые непрерывные группы клетей; 19 —
моталки; 22 — транспортер бунтов; 23 — бунтовязальные машины; 24 — устройство
26 — вторая средняя группа клетей; I—XX1— клети
которых осуществляется в одну нитку. Каждая нитка
раската прокатывается в 21 рабочей клети. Все рабочие
клети, за исключением II—III, IV—V, приводимых по-
парно, имеют индивидуальные главные приводы, что
значительно облегчает настройку всего стана на кон-
станту непрерывности. Максимальная скорость прокатки
на стане 46 м/с.
Нагрев заготовок размерами 80X80X12 000 мм осу-
ществляется в двух методических печах; из каждой к
черновой группе рабочих клетей поступают две нитки
заготовок. Между печами и станом установлены стыко-
сварочные машины для сварки заготовок встык. Непо-
средственно перед станом находятся индукционные
подогревательные печи. Готовая катанка сматывается
моталками в плотные бунты, которые обвязываются бун-
товязальными машинами, передаются транспортерами
на крюковые конвейеры и далее на склад готовой про-
дукции.
Проектная производительность стана составляет
800 тыс. т/год.
230
завода:
ство для разгрузки брака; 4 — механизированные Подводящие решетки; 5—роль-
во для уборки возврата заготовок; 10 — подогревательная роликовая печь; 11 —
группа клетей; 15 — летучие ножницы; 16— транспортер для уборки брака; П —
водоохлаждающие трубки для готового профиля; 20 — летучие ножницы; 21 —
для набрасывания бунтов на крюки конвейера; 25 — направляющие устройства;
В настоящее время отсутствуют стыкосварочные ма-
шины. Расположение нагревательных печей определено
работой стыкосварочных машин. На линии прокатки пе-
ред черновой группой установлены подогревательные
печи заготовки, работающие на использовании токов вы-
сокой частоты.
Однако неодинаковое расстояние печей от черновой
группы клетей все-таки сказывается на неравнозначно-
сти температур заготовок, что нежелательно для ведения
технологического процесса прокатки.
В последние годы в СССР и за рубежом ведутся ин-
тенсивные поиски не только оптимального состава обо-
рудования проволочных станов, но и более рациональ-
ной конструкции рабочих клетей этих станов. Прежде
всего была значительно повышена их жесткость, обес-
печивающая точность размеров катанки. В чистовых
клетях с горизонтальным расположением валков на
ряде отечественных станов предусмотрены подшипники
жидкостного трения. Нажимные механизмы верхнего
валка рассчитывают на поджатие валка в течение ма-
шинного времени, т. е. в процессе самой прокатки. В ка-
231
честве главного привода чистовых клетей применяют
основной электродвигатель мощностью около 600 кВт
для вращения нижнего валка и вспомогательный элект-
родвигатель небольшой мощности (примерно 35 кВт,
4000 об/мин) для верхнего валка. Вспомогательный дви-
гатель предназначен для разгона верхнего валка и
синхронизации скоростей обоих валков в момент захвата
металла. Во время прокатки основную работу осущест-
вляет двигатель нижнего валка.
За последнее время, начиная с 1960 г., при произ-
водстве катанки стали широко использовать станы с
многовалковыми калибрами.
Многовалковым калибром принято называть ка-
либр, образованный тремя и большим числом валков,
оси которых находятся в одной вертикальной плоскости.
Условия деформации металла в многовалковом калибре
выгодно отличаются от условий деформации в калибре,
образованном двумя валками. При этом механические
схемы деформаций различны. Прокатка на валках с
гладкой бочкой по схеме деформации обычно характери-
зуется приращением длины раската (вытяжкой) и уши-
рением его. Прокатка же металла в многовалковом ка-
либре характеризуется одновременным обжатием по
высоте и ширине раската и значительной вытяжкой
(рис. 92). Схемы главных напряжений для деформации
обоих видов остаются одинаковыми. Разница состоит
лишь в величинах главных напряжений. Высотно-по-
перечное обжатие в многовалковом калибре является
положительным фактором, позволяющим прокатывать
малопластичные сплавы, что очень важно.
Многовалковые калибры позволяют получать про-
фили и с высокой точностью размеров. Поэтому совре-
менные мелкосортные и проволочные станы для прокат-
ки стали и цветных металлов во многих случаях про-
ектируют с применением чистовых групп клетей с
многовалковыми калибрами.
Наиболее распространенными многовалковыми калиб-
рами являются: треугольные (образованные тремя вал-
ками с гладкой бочкой), четырехугольные (образован-
ные четырьмя валками с гладкой бочкой), шестиуголь-
ные (образованные шестью валками с гладкой бочкой
или тремя калиброванными валками) и другие. Все эти
калибры применяют в той или иной мере, создавая си-
стемы (например, треугольник — треугольник).
232
Повышение точности размеров катанки достижимо
при использовании блоков чистовых клетей. Под прово-
Рнс. 92. Механическая схема деформации:
а — при прокатке в обычном калибре; б — прокатка в четырехвалковом ка-
либре
лочными блоками понимают чистовые группы клетей
проволочных станов в составе 6—13 малогабаритных
рабочих клетей, объединенных в один блок с общим
приводом, причем в блоках прокатка осуществляется
в одну нитку без кантовки (без скручивания) ее относи-
тельно продольной оси и с небольшим натяжением
(1—2%). Клети двухвалковые.
В блоках, предназначенных для прокатки катанки
диаметром 5—10 мм из круглых заготовок диаметром
16—17 мм со скоростью до 30 м/с, впервые в 1957 г.
фирмой «Кокс» (ФРГ) были применены трехвалковые
клети.
Чистовые блоки двухвалковых клетей впервые
были разработаны примерно в то же время фирмой
«Морган» (США) для прокатки катанки диаметром 5—
6 мм со скоростью прокатки до 50 м/с. В последующие
годы эти скорости в блоках чистовых клетей колебались
в пределах 50—60 м/с.
В блоках трехвалковых клетей оси валков (дисков)
расположены под углом 120° одна к другой; система
233
калибров в блоках трехвалковых клетей; треугольник —
треугольник. В двухвалковых блоках клети расположе-
ны под углом 45° к горизонтали и под углом 90° друг
к другу; система калибров в блоках двухвалковых кле-
тей; круг — овал и овал — овал.
Диаметр валков блоков чистовых клетей 152—
290 мм, расстояние между клетями 300—640 мм. Длина
одного блока клетей (без привода) 4,3—7,0 м. Общая
длина блока с приводом 5,1—14,0 м. Общая масса од-
ного блока около 50 т. Таким образом, чистовые рабо-
чие клети, устанавливаемые в блоках проволочных ста-
нов, малогабаритны, масса их невелика, они отличаются
значительной жесткостью (по причине малой длины
бочки валков), обеспечивающей производство катанки
диаметром 5—12 мм с допуском 0,1 мм.
Блоки чистовых клетей проволочных станов еще
находятся в промышленном освоении, но с их созданием
появилось новое направление в развитии современных
проволочных станов.
Развитие производства катанки в настоящее время
идет и в направлении получения ее на литейно-прокат-
ных машинах. Литейно-прокатная машина была впер-
вые создана в 50-х годах итальянцем Проперци для
производства алюминиевой катанки, а позже медной.
Процесс получения такой катанки заключается в том,
что жидкий металл прямо из плавильной печи направ-
ляется в кристаллизатор, выполненный по радиусу с
закрытым калибром, из которого затвердевший металл
поступает в непрерывной прокатный стан, а затем гото-
вый продукт сматывается в бунты.
В СССР в 60-х годах на алюминиевом заводе в За-
порожье была пущена первая машина такого типа
конструкции ВНИИметмаша производительностью око-
ло 1,5 т/ч. Скорость выхода затвердевшего металла из
кристаллизатора составляла примерно 0,2 м/с, скорость
прокатки в чистовой клети достигала 4,8 м/с. Рабочие
клети непрерывного стана (их 13) имеют трехвалковые
калибры с расположением осей валков под углом 120°
друг к другу. Позже ВНИИметмашем были созданы
машины непрерывного литья и прокатки алюминиевой
и медной катанки производительностью 5—10 т/ч при
скорости прокатки свыше 7 м/с и массе бунта до 1,5 т
для ряда заводов цветной металлургии.
Во ВНИИметмаше спроектирован и построен опыт-
234
ный агрегат, состоящий из машины непрерывного литья
с кристаллизатором радиального типа и непрерывного
стана, в составе которого универсальная планетарная
рабочая клеть (рис. 93). Агрегат предназначен для
производства стальной катанки диаметром около 6 мм
из литой заготовки сечением 38X47 мм [10]. Скорость
4	5
Рис. 93. Схема непрерывного литья и прокатки стальной катанки (ВНИИмет-
маш):
/«—радиальная машина непрерывного литья заготовки; 2 — индукционный на-
греватель; 3 — универсальная планетарная прокатная клеть; 4—летучие
ножницы; 5 — чистовая группа прокатных клетей; 6 — моталка
выхода литой заготовки из кристаллизатора составля-
ет примерно 4 м/мин. Универсальная планетарная клеть
вместе с задающей клетью (в планетарную клеть металл
задается с подпором) обеспечивает вытяжку, равную 80.
Скорость выхода раската из планетарной клети около
5 м/с. Проводимые исследования имеют весьма большую
перспективу.
9.	Заготовки и нагрев их перед прокаткой
На современных сортовых и проволочных станах исход-
ным материалом являются заготовки и блюмы различ-
ных сечений и длины.
Масса и размеры заготовок и блюмов зависят от
размеров конечного продукта и того оборудования, на
котором осуществляется прокатка. Чем длиннее готовый
раскат, тем больше машинное время прокатки и выше
производительность стана, тем меньше потери металла
на обрезь. С ростом длины раскатов стабильнее стано-
вится технологический процесс прокатки, точнее разме-
ры профиля и однороднее свойства готовой продукции.
Поэтому во всех отношениях выгоднее вести прокатку
235
Готовых раскатов больших длин и, следовательно, при-
менять заготовки и блюмы большей массы. Однако ко-
нечная длина раскатов ограничивается температурой
конца прокатки и предельной разницей температур перед-
него и заднего концов, раскатов что непосредственно
связано со скоростью прокатки. Длина готовых раска-
тов зависит также от длины холодильника, размеров
нагревательных печей, расстояния между чистовой
клетью стана и делительными устройствами (ножница-
ми или пилами).
Наибольшая масса заготовок направляется на не-
прерывные станы, где условия для сохранения тепла в
прокатываемом металле лучше.
На отечественных заводах типовые размеры загото-
вок и блюмов для прокатки сортовой стали на современ-
ных станах следующие: заготовок — от 80X80 до 170Х
Х170 мм длиной до 12 м, блюмов — до 300X300 мм
длиной до 6 м. Типовые размеры заготовок современных
отечественных проволочных станов: (60X60) — (80Х
Х80) мм длиной до 12 м. Число типоразмеров заготовок
сортовых и проволочных станов на отечественных заво-
дах небольшое (обычно не больше двух — трех), что
способствует однотипности оборудования, универсаль-
ности калибровок и облегчению технологического про-
цесса прокатки в целом.
Для нагрева заготовок широко применяют рекупе-
ративные методические печи, работающие на смеси
доменного и коксового газов с теплотой сгорания при-
мерно 2000 ккал/м3. В качестве топлива в настоящее
время используют также природный газ. Печи оборудо-
ваны керамическими рекуператорами для подогрева
воздуха до 400—600° С и металлическими трубчатыми
рекуператорами для подогрева газовой смеси примерно
до 300° С. Производительность печей сортовых станов
достигает 200 т/ч.
Применяют нагревательные печи двух основных
типов: с торцовой посадкой и выдачей заготовок и с бо-
ковой посадкой и выдачей заготовок.
Ширина пода печей первого типа достигает 7 м в
соответствии с обычной длиной заготовок до 6 м. Такие
печи служат для нагрева заготовок сечением 100Х
Х100 мм и более. Методические печи с торцовой по-
садкой и выдачей оборудованы загрузочными рольган-
гами, толкателями и разгрузочными рольгангами. Тол-
236
кателй реечного типа предназначены для посадки заго-
товок в печь, проталкивания по длине печи и выдачи их
на разгрузочный рольганг, по которому нагретые заго-
товки подают к стану.
В печах второго типа с подом шириной 13 м нагрева-
ют заготовки длиной до 12 м, сечением менее 100Х
ХЮО мм. Заготовки подаются в печь через боковое ок-
но тележкой или втягивающими
из печи выталкивателем. Про-
талкивание заготовок вдоль пе-
чи осуществляется толкателем.
В последнее время как в
СССР, так и за рубежом, для
нагрева металла на сортовых
и проволочных станах приме-
няют печи с шагающим подом.
Заготовки в этих печах не со-
прикасаются друг с другом, по-
этому исключены внешние де-
фекты, а нагрев происходит
значительно быстрее и равно-
мернее, чем в печах с толкате-
лями. При этом они меньше
находятся при высоких темпе-
ратурах, вследствие чего сни-
жается угар и обезуглерожи-
вание металла. Однако в мес-
тах соприкосновения заготовок
с балками печи отмечаются
участки с пониженной темпе-
ратурой.
Температура нагрева металла сталей различных
марок разная. Для углеродистых сталей температуру
нагрева определяют в соотзетствии с диаграммой желе-
зо— углерод. Максимальная температура нагрева £тах
углеродистых сталей примерно на 100° С ниже линии
солидуса (рис. 94). Самая высокая температура нагре-
ва сталей с минимальным содержанием углерода.
С увеличением содержания углерода температура на-
грева стали снижается. Она определяется и температу-
рой конца прокатки (обработки) той или иной стали.
Обратим внимание на то, что конец прокатки заэвтек-
тоидной стали может заканчиваться при температурах,
которые ниже значений соответствующих линий Лст
роликами, а
Рис. 94. Температурный интер-
вал горячей обработки угле-
родистой стали при различном
содержании Ск углерода
237
(рис. 94). Это связано с необходимостью рйздробленйй
сетки вторичного цементита, возникающей при охлаж-
дении вокруг зерен феррита и придающей металлу
хрупкость. Стали с примерно одинаковыми химически-
ми составом и свойствами нагревают по одному режиму.
Максимальная температура нагрева заготовок низко-
углеродистой и низколегированной стали перед прокат-
кой колебания от 1220 до 1240° С.
10.	Калибровка профилей и прокатных валков
Ранее были рассмотрены системы калибров, применяе-
мые на блюмингах и непрерывных заготовочных ста-
нах — в основном системы вытяжных ящичных калиб-
ров; лишь последние две клети непрерывного загото-
вочного стана имеют калибры системы ромб — квадрат.
Рассмотрим системы калибров, применяемые при
прокатке профилей сортовой стали.
11.	Общие положения калибровки профиля
и прокатных валков
Приведем основные определения, относящиеся к калиб-
ровке профилей и прокатных валков.
К.алибр — это просвет определенной формы, образо-
ванный двумя валками в их рабочем положении в про-
катной клети (рис. 95).
Ручей — кольцевой вырез или выступ любой формы
на бочке одного валка. Два ручья — верхнего и нижнего
валков и зазор между валками составляют калибр.
В настоящее время калибр может быть образован не-
сколькими валками, так как применяют специальные
прокатные клети с тремя валками и более.
Различают калибровку профиля и калибровку про-
катных валков.
Калибровка профиля—это метод определения
формы и размеров последовательного ряда переходных
сечений прокатываемой полосы, начиная от исходной за-
готовки до готового профиля (рис. 96).
В понятие о калибровке профиля входит также оп-
ределение формы и размеров калибра, построение ка-
либра. Все это рассматривается отдельно в связи с фор-
мой конечного профиля.
>238
Калибровкой прокатных валков принято называть
правило расположения калибров на бочке валков. Здесь
также имеется своя методика определения числа калиб-
ров и расположения их по длине бочки валков с обосно-
ванием размеров буртов, равно как и оформление са-
мих буртов. Калибровка профиля включает в себя
определение режимов обжатий в каждом проходе. При
Рис. 95. Калибры различной формы:
/ — овальный; 2—круглый; 3 — ромбовидный; 4 — квадратный; 5 — ребровой
(для узкополосной стали); 6 — прямоугольный (ящичный)
этом должно быть обоснование в соответствии с зако-
нами пластического формоизменения.
Калибры различают по форме, конструкции и на-
значению. По форме (рис. 97) калибры могут быть:
прямоугольные (ящичные), квадратные, ромбические,
овальные, круглые, шести- и многоугольные, фасон-
Рис. 96. Переходные сечения (пре^овальные калибры) при прокатке круглой
стали:
/ — квадрат; 2 —ящичный квадрат; 5 — универсальный овал; 4— круг; 5 —
стрельчатый ящичный квадрат; 6 — стрельчатый квадрат; 7 — вертикальный
овал	'
239
ные — сложной конфигурации (двутавровые балки,
швеллеры, рельсы, сталь угловая и т. д.).
В классификации калибров по форме необходимо
особо отметить характеристику, весьма важную при
калибровке прокатных валков и ведении технологичес-
Рис. 97. Калибры различной формы:
/ — ящичный (прямоугольный); 2 — ящичный квадрат; 3 — квадратный; 4 —
ромбовидный; 5 — овальный; 6 — круглый; 7— шестиугольный; 3 — много-
угольный; 9 — ребровой; 10 — для угловой стали; //—для двутавровой балки
кого процесса прокатки — наличие осей симметрии
в калибре. В соответствии с этой характеристикой раз-
личают калибры:
1)	имеющие две оси симметрии — вертикальную
и горизонтальную — калибры с полной симметрией;
2)	имеющие одну ось симметрии — с неполной или
одноосной симметрией;
3)	асимметричные.
К первой группе относят простейшие калибры:
ящичные, овальные, круглые и др.; ко второй — фасон-
ные калибры типа двутавровых балок, швеллеров, уг-
ловой стали и др.; третья группа калибров включает в
себя сложные профили типа автоободов, лемех, трак-
торный башмак, рельсовые крепления и т. д.
По конструкции калибры подразделяют на открытые
и закрытые (рис. 98). Если линия разъема валков на-
ходится в пределах контура (периметра) калибра, его
называют открытым калибром.
Если же линия разъема валков находится за преде-
лами очертания (периметра калибра), то это закрытый
калибр.
240
Обычно открытыми калибрами являются простые
калибры с полной симметрией, закрытыми — при про-
катке фасонных профилей.
По назначению калибры подразделяют на обжимные
или вытяжные, черновые или подготовительные, пред-
Рис. 98. Открытые (а) и закрытые (б) калибры:
/ — овальный; 2— круглый; 3 —черновой калибр угловой стали; •/ — ромбо-
видный; 5 — квадратный; 6 — калибр угловой стали с разделом сверху;
7 — калибр угловой стали с разделом снизу; 8 — балочный калибр с раз-
делом снизу; 9 — швеллерный калибр с разделом снизу
Рис. 99. Калибры различного назначения:
а — обжимные или вытяжные; б — черновые или подготовительные; в —
предчистовые; г — чистовые
отделочные или предчистовые, отделочные или чисто-
вые (рис. 99).
Обжимные калибры предназначены для уменьшения
площади поперечного сечения исходной заготовки до
площади, необходимой перед первым профильным ка-
либром. В черновых калибрах осуществляется прибли-
1,6—999
241
жение сечения исходной заготовки к конфигурации го-
тового профиля. В предчнстовых калибрах сечение
полосы максимально приближается к чистовому про-
филю или принимает форму ту же, что и в чистовом ка-
либре. Если для фасонных профилей (двутавровая бал-
ка, швеллер, рельс и др.) предчистовой калибр имеет
четкое очертание, то для простых симметричных профи-
лей (сталь круглая, квадратная, шестигранная и др.)
предчистовой калибр может значительно отличаться от
чистового (соответственно — овал, ромб, шестиуголь-
ник).
В настоящее время обращено серьезное внимание на
получение профилей высокой точности размеров и про-
катку профилей с размерами в пределах минусовых
допусков. Поэтому ряд предчнстовых калибров имеет
размеры и форму чистового калибра или весьма при-
ближающуюся к ним (двутавровые балки, швеллеры
и т. д.); таким образом, при прокатке профиля получа-
ется как бы оформление его в двух калибрах. При вы-
работке первого калибра происходит уточнение размеров
полосы и профиля во втором калибре.
Что же касается простых профилей круглой, квад-
ратной, полосовой стали и др., то в предчистовом калиб-
ре предварительно оформляется выполнение отдельных
элементов профиля для чистового калибра, например
вершины ромба — для углов квадрата по горизонталь-
ной оси (диагонали) чистового калибра и т. д.
Можно также привести примеры и для ряда фасон-
ных калибров.
Технологический процесс прокатки определяется ря-
дом положений, характеризующих калибровку профи-
лей и прокатных валков. Первой по значимости задачей
калибровки профиля является определение наиболее
рациональной формы раската в каждом переходном
сечении.
Из всех возможных вариантов калибровки про-
филя должен быть принят оптимальный вариант калиб-
ров, у которых в переходных сечениях раскатов должны
надежно выполняться все заданные расчетом элементов
по форме и размерам.
Второй задачей калибровки является определение
минимального числа проходов, за которое можно полу-
чить готовый профиль. Но при этом необходимо стре-
миться к тому, чтобы нагрузка на линии привода клети
?43
распределялась с учетом оггГймаЛьнбго использований
оборудования.
Все это должно быть увязано с коэффициентами вы-
тяжек (высокой деформации), основанными на законах
пластического формоизменения металла.
Здесь также принимают во внимание рациональное
использование оборудования и подготовку его к очеред-
ной плановой прокатке.
Рис. 100. Калибровка валков:
а — сортового стана (рельсовые калибры); б — полосовых (листовых) ста'
нов; / — верхний валок; 2 — иижиий валок
При минимальном числе проходов уменьшается парк
валков, вводной и выводной валковой арматуры, упро-
щается настройка клетей, облегчается обслуживание
стана. Технико-экономические показатели работы стана
значительно повышаются.
Третья задача калибровки состоит в сохранении
высоких температур прокатываемой полосы и пластич-
ности металла. Необходимо так выполнить калибровку,
чтобы понижение температуры полосы было незначи-
тельным, а распределение ее по сечению равномерным.
Четвертая задача калибровки заключается в прида-
нии калибрам, а следовательно, раскату такой формы,
чтобы на деформацию расходовалось минимальное ко-
личество энергии. Это более всего относится к прокатке
фасонных профилей. Надо выполнять такие выпуски в
калибрах, особенно фасонных, чтобы полоса не защем-
лялась и свободно выходила из калибра. В сочетании
с сохранением высоких температуры полосы и пластич-
ности металла правильная разработка форм калибров
16*
243
обеспечивает их большую стойкость, сохранение разме-
ров полосы, точность профиля.
Все это и определяет условия соответствия калиб-
ровки получению профиля высокого качества.
Пятая задача калибровки состоит в обеспечении про-
стоты настройки прокатных клетей, минимальных про-
стоев стана, связанных с перевалками, переходами с
одного профиля на другой, высокой производительности
стана.
И, наконец, шестая задача заключается в рациональ-
ной калибровке бочки прокатных валков, т. е. в наибо-
лее целесообразном расположении калибров по длине
бочки валков (рис. 100). От этого зависят технико-эко-
номические показатели стана.
Калибровка валков полосовых (листовых) станов
сводится к определенному профилированию бочки вал-
ков, которое характеризуется выпуклостью или вогну-
тостью, что зависит как от типа стана, его сортамента,
так и конструкции клети в общем составе стана.
Выпуклость бочки листового стана характеризуется
превышением диаметра бочки по середине ее длины и по
краям бочки.
Вогнутость бочки определяется разностью диаметров
краев и середины по длине бочки.
В настоящее время прокатные клети листовых ста-
нов всех типов конструктивно выполняют так, чтобы
можно было осуществить упругий противоизгиб валков
на величину, соответствующую сумме величин всех
составляющих упругой деформации прокатных валков.
Однако и при таком конструктивном исполнении уп-
ругого противоизгиба профилирование бочки валков
листовых станов необходимо: оно решает задачу умень-
шения сил давления на подшипники шеек прокатных
валков.
Решение этих вопросов позволит получить листы вы-
сокой точности равнозначных размеров по ширине и
длине полосы.
Элементы калибра
Зазор между валками является просветом между
буртами валков t и он должен быть не менее суммы
упругих деформаций станин tc и стаканов /Ст, валков
244
tB, нажимных винтон /н.в, подушек с подшипниками 1П,
а также величины допустимого износа валков Д.в-
t > ta + ^ст + t-B + ^н.в + tn + ta.n-	(17)
Величина зазора определяется местом нахождения
калибра в общей схеме, его назначением. Рекомендации
величии зазоров по буртам калибром приведены
в [2, 13].
Рис. 101. Выпуски различных калибров:
/—закрытого фланца; 2 —открытого фланца; 3—полки; 4— головки; 5 —
подошвы
Выпуск калибра, т. е. уклон боковых стенок калибра,
необходим для свободного входа и выхода раската, без
создания условий защемления полосы, что может при-
вести к окову валков. В свою очередь выпуск в калибре
позволяет регулировать ширину раската, степень за-
полнения калибра. Согласно рис. 101, выпуск для ящич-
ного калибра определится как
tgip = B —Ь/2/1р.	(78)
Обычно величина выпуска выражается в процентах.
Для фасонных калибров типа двутавровых балок,
швеллеров, рельсов выпуски оформляют индивидуально,
по особым методам расчета и построения этих калибров,
что будет рассмотрено ниже.
Величина выпусков в зависимости от формы калиб-
ра может быть принята в соответствии с рекомендация-
ми [2, 13].
Для ящичных калибров рекомендуемая величина вы-
пуска принимается в пределах 10—15%, однако на сор-
товых станах и блюмингах может быть и больше.
Нейтральная линия ^калибра (НЛК). При общем оп-
ределении нейтральной линией калибра можно назвать
такую линию, относительно которой валки оказывают
245
Рис. 102. Калибр балочного профи-
ля
равйбзйаййбе Сйлойое вбздействйе йа верхнюю и ниж-
нюю части прокатываемого металла.
Нами рекомендуется использовать аналитический ме-
тод определения положения нейтральной линий калибра,
основанный на составлении уравнений равновесия ста-
тических моментов.
В данном случае нейтральной линией калибра назы-
вается такая его горизонтальная линия, относительно
которой величины моментов
сил, приложенных к прока-
тываемому металлу от верх-
него и нижнего валков, оди-
наковы (при совмещении
нейтральной линии калибра
со средней линией валков).
В большинстве случаев ней-
тральная линия калибра
проходит через центр тяже-
сти сечения. Правильное на-
хождение положения нейт-
ральной линии калибра име-
ет важное значение.
Метод определения по-
ложения нейтральной линии калибра сводится к
следующему. Площадь калибра делят на отдель-
ные площаДи так, чтобы более удобно было оп-
ределять положение центра тяжести ее. Проводят
горизонтальную линию х—х в любом месте калибра, но
с расчетом, чтобы относительно этой линии было бы
проще определять статические моменты каждой выде-
ленной площади. Затем определяют статические момен-
ты каждой выделенной площади; принимают статиче- '
ские моменты выделенных площадей, расположенных
выше линии х—х, с положительным знаком, ниже линии
х—х с отрицательным знаком.
После этого составляют уравнение с учетом знаков
статических моментов в общем виде
l=n	li—n
Yc=y+McJyF,
(79)
где Ус — расстояние от положения проведенной линии
х—х до точки, через которую проходит нейт-
ральная линия калибра.
246
Если знак полученного значения положительный, то
НЛК надо расположить выше ранее приведенной линии
х—х, и наоборот.
В знаменателе принимают сумму всех выделенных
площадей, представляющих площадь калибра.
Например, имеем калибр балочного профиля (рис. 102). Пло-
щадь всего калибра разделим на фланцы и стенку. Ось х—х можно
провести либо по оси стенки, либо по ее верхней (нижней) линии.
Проведем эту ось по нижней линии очертания стенки. В этом слу-
чае ордината нейтральной линии определится как разность статиче-
ских моментов элементов всей площади профиля, которую можно
разделить на три части: вехние фланцы, стенка и нижние фланцы.
Статические моменты каждого из элементов относительно оси
х—х будут:
для двух верхних фланцев Mi=2FtYr,
для двух нижних фланцев M2=2F2Y2;
для стенки M2=F2Y3.
Ордината нейтральной линии калибра
y = (M1-M2 + M3)/(2F1+2F2 + Fs).	(80)
Фланцы представляют собой трапеции, а стенка — прямоуголь-
ник. Площади этих фигур и ординаты их центров тяжести равны:
____ ~Ь h V —	.
"	2	2'’	2" 3 к а2 + Ь2 Г
(81)
(82)
F3 = bd; Y3 = d/2.	(83)
Подставляя в (79) и (80) значения этих уравнений, после пре-
образований получим окончательное уравнение
‘‘ <- + « к+- 4 +">+<
I 3 (ССч "j" Di) J 3	2
у = --------------------—-----—----------------------------.(84)
hi (fli + bi) h2 (а2 + Ь2) 4- bd
При данном способе расчета закруглениями углов у
фланцев пренебрегаем, хотя их учет не вызывает осо-
бой сложности.
Как было отмечено, при цифровом расчете теперь
следует учитывать знак результата и соответственно про-
вести нейтральную линию калибра относительно линии
х—х.
Аналогичная методика определения положения нейт-
ральной линии приемлема для калибра любой сложно-
сти [2, 13].	,	।
Поскольку средняя линия валков входит в нейтраль-
ную линию кадибра, то дадим здесь ее определение.
247
Средняя линия прокатных валков — это горизонталь-
ная линия, делящая пополам расстояние между осями
верхнего и нижнего валков (рис. 103).	. .
Раздел калибра — это место, где линия очертания
профиля переходит с одного валка на другой. В закры-
тых калибрах, например балочных, в целях выравнива-
ния условий деформации фланцев профиля разделы че-
Осьверхнего валка
Ось верхнего банка
«=?
Средняя линия валков
и линия прокатки



Средняя линия валкбд 1
Линия прокатки |


Ось нижнего валка
Ось нижнееи валка
_ .
Рис. 103. Положение линии прокатки н средней лннин валков:
а — совпадение обеих линий; б — смещение линий относительно друг друга
редуются по верхним и нижним фланцам (рис. 99, 100). |
Так, для угловой стали чередование положения 1
разделов связано с необходимостью получения требуе- |
мого закругления на внутренней стороне полок.	j
Радиусы закругления отдельных элементов калибра J
выполняют с целью сохранения температуры в этих ме- 1
стах полосы, а также для предотвращения возможных |
подрезов, более благоприятных условий задачи полосы v
в калибр и деформации в нем.
Линия прокатки. Калибры на бочках валков распо- I
лагают при условии совмещения нейтральной линии ка- ;
либра со средней линией валков. Однако по техниче- (
ским причинам (неравномерность нагрева, неодинако- j
вый химсостав по сечению раската и др.) могут i
проявиться отклонения от устойчивого и одинакового 1
выхода полосы из валков.	1
Поэтому заранее предусматривают верхнее или ниж- |
нее давление валков, тем самым задают вполне опреде- I
ленное положение полосы по выходе из валков.	1
Давление валков есть превышение диаметра одного ]
из валков над другим и оно характеризуется разностью: 1
верхнее давление Д£)в = DB — DH; DB > £)н;	I
нижнее давление = DB — DB, DH~> DB,
248
(85) .)
По выходе из балков полоса будет изгибаться в на-
правлении валка с меньшим диаметром.
Как правило, на всех сортовых станах верхнее дав-
ление валков принимают в пределах 0,5—5 мм в зависи-
мости от стана и клети.
Нижнее давление принимают на блюмингах (10 мм),
чтобы при прокатке слитка по выходе раската из валков
не было большого удара по станинным роликам клети.
Обычно нейтральную линию калибра не совмещают
со средней линией валков, а располагают ее ниже сред-
ней линии валков на величину, равную 0,25 ADB. Этим
обеспечивается верхнее давление ADB. Таким образом,
линия, на которой располагаются калибры, называется
линией прокатки.
Диаметры валков, катающий диаметр. В зависимо-
сти от типа стана, его сортамента, калибровки профилей
диаметры верхнего DB и нижнего Dn валков, зазоры t
между ними могут быть самые различные. Но в качест-
ве характеристики клети, ее диаметров принят номи-
нальный диаметр Do, являющийся постоянной величи-
ной:
Do = -Db+Ph t.
(86)
На отечественных станах приняты следующие значе-
ния с учетом переточек валков и перекосов шпинделей:
Do max = 1,05Do; Do min = 0,95Dc,	(87)
где Dc — расстояние между осями Шестерен (вели-
чина постоянная).
Все вопросы, относящиеся к калибровке валков, ре-
шаются на основе значения номинального диаметра Do-
Определив Do, вычерчивают среднюю линию валков, рав--
ноотстоящую от осей верхнего и нижнего валков на
0,5 Do.
В расчетах калибровки профилей, особенно фасон-
ных, сложных по своей конфигурации, при определении
скоростных режимов прокатки необходим расчетный
диаметр прокатных валков. Иначе невозможно вести
расчеты в связи с непостоянством размеров диаметров
по периметру калибра. *
Поэтому принят условно-расчетный диаметр вал-
ков — катающий диаметр относительно калибра.
249
Катающий диаметр валков — это диаметр, которому
соответствует скорость выхода полосы из валков (калиб-
ра) без учета опережения. Независимо от степени слож-
ности калибра в общем виде катающий диаметр опреде-
ляется по приведенной высоте полосы Лприв за исключе-
нием полос прямоугольного сечения, прокатываемых на
валках с гладкой бочкой:
DK = Do (F/b) = Do /inpKB>	(88)
где J7 — площадь калибра (площадь поперечного сече-
ния полосы, выходящей из данного калибра);
b — ширина калибра по заполнению его металлом;
Лприв — приведенная высота полосы любой степени
сложности по ее сечению.
Значение DK для каждого калибра различно и зави-
сит от формы калибра.
Общая методика расчета размещения калибров
на бочке валков
При размещении калибров на бочке валков необходимо
соблюдать следующий порядок расчетов:
1.	При данных диаметрах бочки врехнего DB и ниж-
него DH валков, принятом зазоре t между ними опреде-
ляют значение номинального диаметра по формуле (86)-
2.	Определяют среднюю линию валков /с.л.в.
^с.л.в = (^в + -Ь Z/2 = Dq/2 = const.
23. Совмещают линию прокатки со средней линией
валков. Если принимают определенную величину верх-
него или нижнего давления ± (£>в—Da), то линию про-
катки соответственно смещают по вертикали.
Таким образом:
АУ = + 0,25AD.	•	(89)
4.	Определяют нейтральную линию калибра, затем
совмещают ее с линией прокатки и вычерчивают полно-
стью калибр со всеми его элементами, зазором, диамет-
рами по буртам у места зазора.
5.	Определяют ширину буртов у калибра и зазор
между валками по крайним буртам. По построенному
калибру (особенно фасонных профилей) окончательно
определяют с учетом принятых зазоров диаметры по
всем элементам бочки верхнего и нижнего валков.
250
6.	Обязательно проверяют правильность определения
диаметров по всем элементам бочки валков — по ка-
либрам и буртам между ними.
Примеры калибровки бочки валков применительно к
различным калибрам приведены при рассмотрении ка-
либровки отдельных профилей.
12.	Расчет и составление общей схемы
калибровки профилей с учетом
всего сортамента и типа стана
Схема расчета калибровки профилей — это порядок оп-
ределения последовательного ряда переходных сечений
прокатываемого профиля.
В настоящее время принято осуществлять расчеты
по двум схемам: по ходу прокатки (от заготовки до
конечного профиля) и против хода прокатки (от конеч-
ного профиля к заготовке).
При калибровке простейших профилей (сталь
круглая, квадратная, шестигранная и др.) расчет
можно вести как по ходу прокатки, так и против
него.
Правда, поскольку практически уже известны при-
мерные соотношения размеров последних трех калибров
для профилей круглой, квадратной, шестигранной стали
и ряда других, то вначале выполняют расчет против хо-
да прокатки, а затем — по ходу прокатки.
Однако для фланцевых и сложных профилей типа
двутавровой балки, швеллера, рельсов, угловой стали и
др. расчет калибровки осуществляют только против
хода прокатки, что обусловлено особенностями конфи-
гурации профиля и деформацией металла в калибре.
В любом случае важно знать размеры исходной заго-
товки. Тогда может быть найдено и распределение коэф-
фициентов деформации по проходам.
При расчете схемы против хода прокатки можно
правильнее оценить распределение коэффициентов де-
формации по проходам с точки зрения как получения
элементов переходных сечений полосы, так и нагрузок
на оборудование и двигатели.
При расчете схем против хода прокатки, калибров
представляется возможным точнее определить размеры
исходной заготовки, что очеЬь важно.
Если же расчет калибровки вести по ходу прокатки,
т. е. исходя из характеристик имеющейся заготовки, то
251
очень трудно сразу решить основные вопросы, опреде-
ляющие нормальный технологический процесс прокатки.
Приходится несколько раз выполнять перёсчеты, кор-
ректировать коэффициенты деформации по проходам.
Здесь возможны и противоречия: при известной исход-
ной заготовке не всякое корректирование допустимо и
может быть оправдано.
В любых вариантах расчета схем прокатки, калиб-
ровки необходимо исходить из условий оптимальности
при распределении коэффициентов деформации и ис-
пользования оборудования.
Основные преимущества расчета схем прокатки, ка-
либровки состоят в том, что оперативнее и точнее опре-
деляются параметры каждого калибра, соотношения ка-
либров применяемых систем; часто вообще исключаются
повторные расчеты по нахождению размеров переход-
ных сечений.
Расчет любого нового профиля применительно к
данному сортаменту стана должен быть увязан с раз-
мерами переходных сечений, которые уже имеются при
прокатке принятых на стане профилей.
Следует всегда сортамент прокатываемых профилей
делить на группы по сходимости применяемых систем
вытяжных калибров, размеров профилей между собой
и, прежде всего, по сложности этих профилей.
Так, например, схемы прокатки для сталей круглой и
квадратной по группам размеров могут различаться
только в последних трех калибрах при равнозначных си-
стемах вытяжных калибров в средних и черновых кле-
тях. Что же касается фасонных профилей, то здесь надо
принимать особые решения, поскольку условия дефор-
мации металла и прокатка профиля сложной (фасон-
ной) формы могут быть специфическими, характерны-
ми для данного профиля.
В конечном итоге должна быть рассчитана и состав-
лена общая схема прокатки профилей, входящих в сор-
тамент стана, так, чтобы определилось минимальное
число заготовок по размерам, минимальное число калиб-
ров, систем вытяжных калибров в черновых и средних
группах клетей, выдерживалась универсальность калиб-
ров и т. д.
Универсальными калибрами называются такие ка-
либры, которые являются общими при прокатке не-
скольких профилей.
252
Схема прокатки должна быть оптимальной, соответ-
ствующей технологическим условиям содержания мини-
мального парка валков при максимальной универсаль-
ности калибров, выполнения минимального числа пере-
ходов и перевалок по клетям при смене профиля; стан
должен прокатывать высококачественные профили и ра-
ботать при высоких технико-экономических показателях.
Системы вытяжных калибров. Сортовую сталь, как
и другие профили, прокатывают в калибрах разной
формы и размеров. Деформация нагретой заготовки на-
чинается обычно в обжимных или вытяжных калибрах,
предназначенных для уменьшения площади поперечного
сечения исходной заготовки до площади, необходимой
перед первым профильным калибром.
Под системами вытяжных калибров понимают повто-
ряющиеся формы взаимосвязанных между собой двух
калибров, один из которых принимается главной, основ-
ной формой; обычно принимается форма квадрата.
Применяют несколько систем калибров и все они
могут повторяться многократно, например: овал — квад-
рат, ромб — квадрат, прямоугольник — ящичный квад-
рат, шестиугольник — квадрат, овал — вертикальный
овал, овал — круг и т. д.
На современных прокатных станах из систем обжим-
ных (вытяжных) калибров наиболее распространена си-
стема ящичных калибров прямоугольник — ящичный
квадрат (см. рис. 29), которую можно применять при
минимальном размере квадратного раската в переход-
ном сечении со стороной 26—28 мм, если не требуется
получение профиля точного квадратного сечения. Раз-
новидностью системы калибров прямоугольник—ящич-
ный квадрат является система гладкая бочка — ящич-
ный квадрат. Замена ящичного калибра гладкой бочкой
возможна, если обеспечивается устойчивое положение
раската в валках в процесе обжатия и не происходит
скручивание его относительно продольной оси. Примене-
ние валков с гладкой бочкой вместо калиброванных име-
ет следующие преимущества: не требуется никакой ра-
сточки, кроме обычной подготовки поверхности валка;
полностью используется отбеленный слой валка (на чу-
гунном валке), что способствует повышению его стойко-
сти и улучшению качества поверхности прокатываемого
профиля; облегчаются условия захвата; упрощается и
удешевляется подготовка валков кшрокатке.
253
Система прямоугольник — ящичный квадрат отлича-1
ется следующими преимуществами: обеспечивается рав- !
номерность деформации металла по ширине 'В каждом 1
калибре; легко выполняется постянство глубины вреза |
ручьев на бочке валка при переточке и малом съеме |
материала валков; обеспечивается хорошее отслаивание I
окалины с боковых граней раската, простота конструк- 1
ции валковой арматуры, ее установки и настройки. Не- ]
достатком системы прямоугольник — ящичный квадрат |
является некоторая неточность в размерах сторон квад- .
рата, что неизбежно при свободном уширении.
В качестве вытяжной системы при прокатке средне-
и мелкосортной стали широко применяют систему кали* 1
бров ромб — квадрат. Ее используют и при прокатке >
профиля квадратной стали. Основное ее преимущество 
состоит в том, что при такой калибровке можно полу- *
чить правильное по конфигурации квадратное сечение. ;
Применение ее обеспечивает достаточно высокие коэф- =
фициенты деформации и хорошую устойчивость раската
при прокатке в ромбовидных калибрах (при задаче ра- ;
ската по диагонали), так и в квадратных. Существен-
ным недостатком системы ромб — квадрат является
глубокий врез квадратных калибров в валки, что огра-
ничивает применение такой системы на крупносортных
станах из-за большого снижения прочности валков.
Систему геометрически подобных калибров ромб — J
ромб, при которой после каждого прохода раскат канту- :
ют на 90°, применяют в настоящее время довольно редко. ;
Ее используют, главным образом, для прокатки качест-
венных сталей, когда по условиям пластической дефор- J
мации допустимы незначительные вытяжки. В ряде слу- :
чаев ромбические калибры строят по углу при вершине 1
а=95—97°.
Вытяжная система калибров овал — квадрат одна из
наиболее распространенных, применяемых на средне-,
мелкосортных и проволочных станах. Преимущество этой
системы в обновлении углов в квадратном сечении, что .
позволяет иметь одинаковую температуру раската по его
сечению (рис. 104). Это важно не только для выполнения
расчетов обжатий и определения размеров калибров, но
и для ведения технологического процесса прокатки в це-
лом. Система характеризуется большими вытяжками,
что также очень важно при прокатке средних и малых
сечений, но распределение вытяжек в каждой паре ка-
254
либров всегда неравномерно: в -овальном калибре вы-
тяжка больше, чем в квадратном. Вследствие этого воз-
никает неравномерное распределение нагрузок по кле-
тям.
При сравнении систем шестиугольник — квадрат и
овал — квадрат первая из них характеризуется рядом су-
щественных Преимуществ.
Рис. 104. Изменение направле-
ния обжатий при прокатке в
системе калибров овал — квад-
рат. Цифрами показаны после-
довательность н направление
обжатня
Вытяжную систему калибров овал — вертикальный
овал часто применяют в последних группах клетей не-
прерывных мелкосортных и проволочных станов. Преи-
мущество системы овал — вертикальный овал в том, что
в вертикальном овале хорошо обрабатываются острые
части задаваемого овального раската. Последующая про-
катка раската, вышедшего из горизонтального овала, в
любом другом калибре (вертикальном овале, круглом
калибре, стрельчатом или обычном квадрате) происхо-
дит без образования дефектов, связанных с резким исти-
ранием калибра острыми частями овала. Главное же пре-
имущество данной системы калибров заключается в ее
универсальности.
Подробное ознакомление с упомянутыми системами
вытяжных калибров, расчет обжатий в калибрах этих
систем, рассмотрение других вытяжных систем — область
курса калибровки валков [1, 2, 13]..
Кратко рассмотрим калибровку некоторых профилей,
в массовом количестве прокатываемых на сортовых и
проволочных станах.
13.	Калибровка профилей и валков,
предназначенных для прокатки круглой
и квадратной стали
К горячекатаной круглой стали согласно ГОСТ 2590—71
относят профили, имеющие в поперечном сечении форму
круга диаметром от 5 до 250 мм.
256
j:"J
г;.'
В общем случае схема калибровки круглой стали мо-
Ц	жет быть разделена на две части: первая представляет
собой калибровку для черновых и средних групп клетей
’I	и удовлетворяет ряду профилей, являясь в этом смысле
:	общей для нескольких конечных профилей различного
сечения (квадратной, полосовой, шестиугольной и др.), а
вторая предназначена как определенная система для по-
Рис. 105. Общая схема калибровки последних четырех клетей по различным
системам при прокатке круглой стали. Предчистовой калибр — однорадиусный
овал:
1 — квадратный калибр; 2 — ящичный квадрат; 3 — закругленный прямоуголь-
ник (черновой овал); 4 — круглый калибр; 5 — ящичный квадрат с большим
закруглением углов; 6 — стрельчатый квадрат; 7 — вертикальный овал
следних трех — четырех клетей и свойственна только
данному профилю круглой стали. В черновых и средних
группах клетей могут применяться системы калибров:
прямоугольник — ящичный квадрат, шестиугольник —
квадрат, овал — квадрат, овал — вертикальный овал.
Для последних трех — четырех профилирующих кле-
тей система калибров также не является постоянной. Оп-
ределенная закономерность наблюдается только в пос-
ледних двух клетях: чистовая имеет круглый калибр,
предчистовая — овальный, калибр третьей клети от конца
прокатки может быть различной формы, от которой и за-
висит система калибровки.
На рис. 105 и 106 показаны общие схемы калибров
последних четырех проходов при прокатке круглой ста-
ли. Из этих схем следует, что в качестве предчнстовых
применяют овальные калибры двух форм: однорадиус-
ные и с закруглением прямоугольников — так называе- i
мые «плоские» калибры. Первую схему используют при|
256	]
прокатке круглой стали большинства профилеразмеров,
вторую — главным образом для круглой стали больших
диаметров и арматурной стали.
По первой общей схеме прокатки можно отметить
семь типов калибров, применяемых в предовальной кле-
ти (см. рис. 105). По второй общей схеме (см. рис. 106)
наибольшее применение нашли калибры только двух ви-
дов: ящичный квадрат 1 и квадрат 3, врезаемый на боч-
ке валка при расположе-
нии по диагонали.
Системы и форма ка-
либров, применяемых для
черновых и средних групп
клетей, могут быть весь-
ма разнообразными и за-
висеть от ряда факторов,
главные из которых—тип
стана и конструкция его
основного и вспомогатель-
ного оборудования.
В настоящее время су-
ществует ряд приемов по-
строения чистового калиб-
ра для круглой стали:
очерчивание калибра дву-
мя радиусами из разных
центров; снятие фасок у
Рис. 106. Общая схема калибровки
последних четырех клетей по различ-
ным системам при прокатке круглой
стали. Предчистовой калибр — плоский
овал:
1 — ящичный квадрат: 2 — плоский
овал: 3 — квадратный калибр
разъемов валков с целью предотвращения лампаса ма-
лой толщины подрезов раската буртами калибра; обра-
зование выпуска очертанием калибра по разъему и т. д.
Практика показывает, что чистовой калибр, очерченный
одним радиусом и имеющий лишь один размер — внут-
ренний диаметр, не удовлетворяет требованиям получе-
ния геометрически правильного качественного профиля,
особенно профиля большого диаметра. Как правило, в
таком калибре, даже при самом незначительном измене-
нии технологических условий (понижении температуры
прокатки, выработке валков п^едчистового калибра, уве-
личении высоты овала и др.) ручьи переполняются ме-
таллом. Получение профиля в соответствии с формой
чистового калибра требует постоянного контроля разме-
ров предчистового овального раската. В случаях пере-
полнения калибра не всегда удается выдержать диаметр
профиля, даже в пределах плюсового допуска.
17—999
257
В целях устранения отмеченных недостатков рекомен-
дуется для профиля круглой стали конструировать чис-
товой калибр с развалом (выпуском), т. е. предусматри-
вать несколько больший горизонтальный диаметр по
сравнению с вертикальным. Это необходимо также в свя-
зи с тем, что раскат овального сечения, поступающий в
чистовой калибр, имеет пониженную температуру в мес-
тах по концам большой оси и тепловая усадка готового
профиля при охлаждении в направлении горизонтально-
го диаметра несколько больше, чем в направлении вер-
тикального диаметра. Интенсивный износ чистового ка-
либра круглой стали по вертикали вследствие большего
обжатия также способствует превышению размера на
1—1,5% горизонтального диаметра над вертикальным.
Круглую сталь на отечественных заводах стремятся
прокатывать по минусовым допускам. Поэтому диаметр
чистового калибра целесообразно принимать
d = 1,013 [dxo,n — (0,5 — 0,8) Д],	(90)
где д/хол—диаметр профиля круглой стали в холодном
состоянии;
Д — минусовый допуск на данный диаметр по
ГОСТу.
Определение размера горизонтального диаметра по
разъему чистового калибра рекомендуется по аналити-
чески выведенным уравнениям (Н. В. Литовченко) с уче-
том размеров диаметров профиля (табл. 22).
Построение шаблона для чистового калибра приведе-
но на рис. 107.
ТАБЛИЦА 22
УРАВНЕНИЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ДИАМЕТРА
ЧИСТОВОГО КАЛИБРА КРУГЛОЙ СТАЛИ (/?—РАДИУС КРУГА,
t — ПРОСВЕТ В КАЛИБРЕ ПО РАЗЪЕМУ)
Диаметр чисто- вого профиля круглой стали, мм	Выпуск на одну сторону ручья, %	drop	Угол а наклона касательной
105—56	20	2,042/?—0,2/	11° 20'
55—60	25	2,065 R-0,25/	14°
55—50	30	2,089/?—0,3/	16“ 40'
45—30	40	2,162/?—0,4/	21° 50'
30—10	50	2,24/?—0,5/	26° 35'
258
Радиусы закругления рекомендуется принимать по за-
висимости:
г = (0,08 — 0,1) d	(91)
Расчет и построение предчистового однорадиусного овального
калибра осуществляют по зависимости геометрических размеров ова-
ла от диаметра чистового круга (рис. 108).
Рнс. 107. Построение шаблона для чисто-
вого калибра круглой стали
В
Рис. 108. Изменения соотношений между размерами предчистового однорадн-
усного овала и диаметром чистового круга. Графики для определения:
а — размеров овала для круга данного размера диаметра; б — ширины овала
и зазора в разъеме овала
17*	259
Зная диаметр чистового .круга d, определяют по первому графи-
ку толщину овала h, по второму графику — ширину овала Ь. Одно-
временно по графику находят и зазор в разъеме калибра по бур-
там t. Но существует и примерная следующая зависимость для
^=20-4-250 мм
/а 0, Id.	(92)
Радиус очертания однорадиусного овала аналитически можно
найти по уравнению
=	—02/4(Л —0-	(93)
Легко упрощается уравнение при /=0; тогда
R = b^ + h2l4h.	(94)
Площадь овала
F = bt + -^-b(h — t).	(95)
и
Если известен радиус и толщина овала Я, то из уравнения (94)
определяют ширину овала b
b = ]6i(4K—Я) .	(96)
Размеры других форм калибров, из которых полоса задается в
предчистовой овальный калибр, вычисляют согласно положениям,
изложенным в [2, 13].
Наибольшее распространение получили следующие предовальные
сечения и соответствующие им калибры: квадрат, овал, круг, стрель-
чатый квадрат, вертикальный овал.
В системе калибров квадрат — овал — круг между размером А
стороны предовальиого квадрата и диаметром d чистового круга
практически определена следующая зависимость:
для круглой стали d=5—15 мм
A = d;
для круглой стали средних и больших размеров
Л = (1,05— 1,1) б/
Радиусы закругления углов в квадратном калибре
г= (0,1 —0,15) А.	(97)
В системе калибров предовальная полоса — овал — круг тол-
щина предовальной полосы определяется по коэффициентам т] вы-
сотной деформации и высоте h чистового овала
Я = Т]Я.	(98)
Уширение определяют по одной из известных формул; тогда по-
лучим и ширину прокатываемой полосы.
Радиус предовальиого калибра может быть аналитически иайдеи
по уравнению (94).
Обжатие в овальном калибре определится разностью
Ah = H — h.
В системе калибров круг — овал — круг диаметр задаваемого
круга D определяют по принимаемой величине вытяжки:
p,cp = D/d.	(99)
260
г
Но в этом случае необходимо выполнить проверочный расчет по
заполнению предчистового овала по ширине В, чтобы ие было его
переполнения. Здесь нет строгой аналитической зависимости, однако
должно быть выдержано условие:
Р = В —Д&.
При определении уширения в предчистовом овале расчетным об-
жатием следует принимать
Sh = D — h.
Если применяют стрельчатый квадрат (см. рис. 105), то его раз-
меры определяются зависимостью
4 = (0,9 —1,0) d.	(ЮО)
Все остальные элементы стрельчатого квадрата при построении
калибра рекомендуются [2, 13].
Размеры вертикального овального (см. рис. 108) калибра опре-
деляют, исходя из следующих соображений. Полученную в этом ка-
либре полосу в последующем овале подвергают равиомериой дефор-
мации. Тогда высота вертикального овала Н должна быть меньше
ширины горизонтального овала иа величину уширения
Н = Ь — Д&.	(101)
Ширина вертикального овала определяется по заранее приня-
тому коэффициенту высотной деформации в горизонтальном овале:
В = т]ов h-	(102)
Для расчетов уширения в горизонтальном овале обжатие можно
принимать как разность абсолютных значений
Sh=B — h.	(103)
Радиусы R и г рекомендуются:
Я = (0,7-1,0) В; г= (0,2—0,25)#.	(104)
Кцлибровка арматурной стали (ГОСТ 5781—61). Не-
смотря на большую аналогию между калибровками круг-
лой и арматурной стали периодического профиля, калиб-
ровка последней имеет свои особенности.
Чистовой калибр для арматурной стали изготовляют
в две операции: нарезают на валках ручьи по шаблону, а
затем фрезерованием или электроимпульсной обработ-
кой получают на их поверхности специальные впадины.
Впадины служат для формирования на профиле поверх-
ностных выступов, имеющих направление по трехзавод-
ной винтовой линии. Поперечные и продольные боковые
выступы (по месту разъема валков) предназначены для
обеспечения прочной связи металла с бетоном. В зави-
симости от марки стали выступы делают в одном на-
правлении (углеродистая сталь) или «елочкой» (мар-
ганцовистая сталь). Размеры элементов чистового ка-
•?61
либра (профиля) в зависимости от номера (расчетного
диаметра) прокатываемой стали определяют по ГОСТу
на данный профиль. Калибр с номинальным (внутрен-i
ним) диаметром, изготовленный с учетом минусового до-
пуска на профиль, позволяет полнее использовать валки.
Исследования и практика показали, что правильное очер-
тание поверхностных винтовых выступов зависит глав-
ным образом от требуемого отношения между расчет-
ным диаметром (номером) dp профиля и катающим ди-
аметром DK валков. Это отношение должно составлять
Ц,/Ок)<0,1.	(105)
Особенностью при прокатке арматурной стали отли-
чается и форма предчистового овала. Соотношение меж-
ду шириной и высотой предовального раската, выдавае-
мого из специального калибра, практически выдержива-
ется в зависимости от номера профиля:
В/Н (0,65 — 0,84).	(106)
Отношение стороны А предовального квадрата к ди-
аметру (номеру) периодического профиля арматурной
стали
Aid = (1,2 — 1,25).	(107)
Точное получение поверхностных винтовых выступов
и равномерное охлаждение металла по всему сечению
готового профиля возможно при плоском предчистовом
овале. О размерах и форме плоских предчнстовых ова-
лов, а также о размерах и форме предовальных калиб-
ров при прокатке арматурной стали соответствующие
данные можно найти в литературе [1, 2, 13].
Калибровка шестигранной стали. Размером профиля
шестигранной стали является диаметр вписанного круга
в сечение шестигранной стали.
Согласно ГОСТ 2879—57, размер профиля от 8 до
100 мм. Возможные схемы прокатки и применяемые сис-
темы калибров приведены на рис. 109. При многообра-
зии форм калибров, следовательно, и сечений, задавае-
мых в предчистовой калибр, каждая из этих систем имеет
свою методику расчета и характеристику ее примени-
мости, которые подробно изложены в [2, 13].
Однако предчистовым калибром является, как пра-
вило, шестиугольный калибр (рис. 110).
262
в_
I
Рис. 109. Схемы калибровки для последних трех клетей при прокатке шести-
гранной стали
При построении чистового калибра шестигранной стали (рис. Ill)
размеры предчистового шестиугольного калибра рекомендуется оп-
ределять по следующим зависимостям.
Полная ширина предчистового шестиугольника в соответствии
с принятой вытяжкой (высотной деформацией в чистовом калибре)
т] = ВЦ1 = В/2С,
откуда В = Т]2С.
Высота предчистового ше-
стиугольника определяется как
разность между размером
готового профиля и уширени-
ем раската в чистовом калиб-
ре.
В чистовом калибре ше-
стигранной стали сторона ше-
стиугольника
C = 0,577d.	(110)
Площадь калибра (пло-
щадь профиля)
F=0,866d2	(111)
Рис. ПО. Предчистовой калибр для
прокатки шестигранной стали
Зазор t между валками
принимают таким же, как и при прокатке круглой и квадратной
стали.
Общая высота чистового калибра h—2C.
Высота ручья (h—t)/2=(C—//2).
Выпуск боковой грани в чистовом калибре составляет (1—2)%.
Калибровка катанки. При ознакомлении с калибров-
кой катанки, прокатываемой на современных непрерыв-
ных проволочных станах страны, можно сделать вывод
263
Рис. 111. Основные элементы чистового
калибра шестигранной стали
о том, что по отдельным группам клетей на заводах при-
меняют различные системы калибров [14]. При этом
уместно отметить, что до сих пор еще недостаточно изу-
чены используемые на проволочных станах системы ка-
либров. Исходя из исследований, практики работы про-
волочных станов и анализа применяемых калибровок
можно рекомендовать определенные схемы прокатки и
системы калибров.
В состав непрерывных
проволочных станов
обычно входят: черновая
группа (6—9 клетей),
первая промежуточная
группа (4—6 клетей), од-
на — две последующие
промежуточные группы
(по две клети в каждой
группе), чистовые группы
(по 2—4 клети в каж-
дой).
Размеры сечений ис-
ходных заготовок обычно
60X60 и 80X80 мм.
При общем числе проходов (числе клетей при прокат-
ке одной нитки) 18—23 и принятых размерах заготовки
в каждой группе клетей возможны следующие размеры
переходных сечений квадратов, выдаваемых из послед-
ней клети соответствующей группы.
Группа
Черновая ...........................
Первая промежуточная................
Вторая промежуточная................
Третья »	................
Первая пара клетей чистовой группы . .
Сечение квадра-
та, мм
17X17—20X20
12X12—14X14
10X10—12X12
7X7—10X10
6,5X6,5—
7,5X7,5
Эти размеры сечений переходных квадратов и служат
ориентировочными для примерного определения вытя-
жек по группам клетей. При выборе систем калибров не-
обходимо руководствоваться выполнением следующих
условий; по возможности равномерной деформацией по
ширине раската в калибре; максимально простой фор-
мой калибров и устойчивым положением раскатов в
них; равномерной выработкой калибров и их высокой
264
стойкостью; обеспечением формой калибров деформа-
ции металла при минимальном расходе энергии; равно-
мерной температурой раската по всему сечению, устой-
чивой кантовкой раската и простотой настройки стана.
В соответствии с перечисленным можно рекомендо-
вать применение следующих систем калибров (рис. 112).
В первых по ходу прокатки калибрах следует применять
Рис. 112. Системы калибров, применяемые на непрерывных проволочных ста-
нах при прокатке катанки:
1 — прямоугольник — ящичный квадрат;- 2 — шестиугольник — квадрат; 3 —
овал — квадрат; 4 — овал —- круг
систему ящичных калибров прямоугольник — ящичный
квадрат, которую можно использовать до минимального
размера квадрата 26X26 мм при средних значениях вы-
тяжек 1,25—1,28. На современных отечественных прово-
лочных станах средняя величина вытяжки достигает мак-
симального значения 1,380—1,385. При максимальной
средней вытяжке система прямоугольник — ящичный
квадрат также применима, раскаты в калибрах устой-
чивы. Расчеты и практика показывают, что в черновой
группе клетей проволочных станов вместо прямоугольно-
го
го калибра можно использовать валки с гладкой бочкой-
если величина средней вытяжки меньше значения 1,38
(при этом повышается устойчивость раската). При ис-
пользовании валков с гладкой бочкой упрощается подго-
товка валков и валковой арматуры к прокатке, облегча-
ется настройка стана.
Рис. ИЗ. Элементы калибров системы шестиугольник — квадрат
В последующих клетях целесообразнее применят!
систему калибров шестиугольник — квадрат. Несмотря
на известную неравномерность деформации раската;
шестиугольного сечения в квадратном калибре, система:
шестиугольник — квадрат
обладает существенными
преимуществами перед рас-
пространенной системой
овал — квадрат (в частно-
сти, из-за большой устойчи-
вости шестигранного раска-
та в квадратном калибре,
что не свойственно овально-
му раскату в том же квад-
ратном калибре). Систему
шестиугольник — квадрат
целесообразно применять
при размерах стороны квад-
рата от 30—32 до 12—15 мм.
Размеры калибров системы
Сторона А исходного квадрата, мм
Рис. 114. Зависимость основных
размеров калибров системы шести-
угольник — квадрат от стороны А
исходного квадрата
квадрат— шестиугольник —
квадрат (рис. ИЗ) рекомендуется определять по графо-
аналитическому методу — зависимостям, приведенным;
на рис. 114. Зазоры между валками также определяют-
ся согласно графику (см. рис. 108) или аналитически 1
следующим соотношениям:
= (0,15 — 0,2) Л; ta = (0,15 — 0,2) а-,	= (0,15 — 0,2) й,
(112)
266
Размер ширины b по дну калибра
& = (0,85 — 1,05) А.	(ИЗ)
Радиус закругления углов в шестиугольном калибре
г = (0,45 — 0,5) h.	(114)
По заданному размеру квадрата определяют все раз-
меры шестиугольного калибра. Между тем на большин-
стве отечественных проволочных станов, особенно с раз-
Рис. 115. Элементы калибров системы овал — квадрат
мерой стороны квадрата 16—18 мм, получила распро-
странение система овал — квадрат, применение которой
можно объяснить скорее установившейся традицией, а
не ее преимуществами. Система калибров овал — квад-
g/Л
Alh,alh,b/h
3ft'-------
2,5
2,0
1,5
Ю
5 10	20	30	00	50
Сторона А исходного квадрата,
задаваемого в овал, мм
5	75	25	35 45
Сторона А исходного квадрата,
задаваемого в ода л, мм
Рис. 117. Зависимость размеров
овала и последующего квадра-
та от стороны А исходного
квадрата на проволочном стане
Рис. 116. Зависимость размеров
овала и последующего квадрата
от стороны А исходного квад-
рата
рат в большей мере способствует сохранению тепла в
металле, чем система шестиугольник — квадрат. Однако
для высокоскоростных проволочных станов температура
по отдельным частям раската не столь существенна, так
как температура конца прокатки обычно не ниже 1000° С.
Размеры калибров системы квадрат — овал — квад-
рат (рис. 115) рекомендуется определять по графоана-
литическому методу (рис. 116).
267
В связи с более интенсивными условиями деформации
полосы на проволочных станах рекомендуется пользо-
ваться специальным графиком (рис. 117).
Зазор между валками для этих калибров также опре-
деляется по графику (см. рис. 108) или по зависимос-
тям:
tA = (0,15 — 0,2)A; ta = (0,15 — 0,2) а-, /ов = (0,15 — 0,2)h.
(И5)
Систему калибров овал — квадрат можно рекомендо-
вать для последних предчистовых клетей как подготови-
тельную при получении точного квадрата с равными го-
ризонтальной и вертикальной диагоналями.
Тремя последними калибрами, формирующими ко-
нечный профиль, обычно являются квадратный, оваль-
ный и круглый.
Рассмотрим вопрос о диаметре катанки, имея в виду задачи про-
волочных и волочильных станов. Катанка — дефицитный профиль и
поэтому при изменении сортамента проволочного стана необходимо
учитывать изменение его производительности. Современные прово-
лочные станы, как правило, работают на предельных скоростных и
деформационных режимах. В связи с этим уменьшение диаметра вы-
пускаемой катанки ведет к снижению производительности стана.
Уменьшение производительности заметно даже при переходе с ка-
танки диаметром 6,5 на катанку диаметром 6,3 мм.
Площадь поперечного сечения катанки диаметром 6,5 и 6,3 мм
составляет соответственно Кб,5=33,2 мм2 и Кб,з=31,2 мм2.
Уменьшение производительности стана при прокатке катанки
диаметром 6,3 мм вместо катанки диаметром 6,5 мм составляет
— FK:4	33.2 — 31,2
— ЛА = -6'5   6-3. . ЮО = -	— - 100 = 6,05%.
*6,5	00,2
Поэтому даже такое незначительное уменьшение диаметра ка-
танки при всех прочих равных условиях приводит к снижению произ-
водительности стана на 6,05%. Производство катанки диаметром
6,3 мм вместо катанки диаметром 6,5 мм ухудшает технико-экономи-
ческие показатели и в случае образования большего количества ока-
лины, так как уменьшение площади поперечного сечения катанки
приводит к относительному росту поверхности металла и, следова-
тельно, к увеличению образующейся окалины, повышенному расхо-
ду металла.
Одиако исходя из общих интересов народного хозяйства произ-
водство катанки малых диаметров (5—6 мм) на современных про-
волочных станах в ряде случаев целесообразно и необходимо.
Большой экономический эффект дает и производство
катанки с высокой точностью размеров (с допуском
±0,1-—0,15 мм), и для этого есть необходимые условия
на новых станах [14].
268
При осуществлении этих прогрессивных направлений
весьма важными становятся ускоренное охлаждение ка-
танки за чистовыми клетями, внедрение блоков чистовых
клетей и повышение при этом скорости прокатки до 50—
70 м/с, клетей с многовалковыми калибрами и так назы-
ваемых калибрующих клетей высокой жесткости, а так-
же увеличение массы бунтов до 2 т и более.
Другими важными направлениями в расширении про-
изводства и улучшении качества катанки на современных
отечественных проволочных станах являются:
освоение прокатки профилей из литых заготовок се-
чением 120X120 мм и больше; широкое применение на-
гревательных печей с шагающим подом; создание бес-
конечной прокатки путем сварки концов нагретых заго-
товок встык на ходу.
Калибровка квадратной стали. Согласно ГОСТ 2591—
71 горячекатаную квадратную сталь поставляют со сто-
роной квадрата от 5 до 200 мм включительно в прутках;
сталь размером до 14 мм включительно может постав-
ляться и в мотках. Прутки со стороной квадрата до
100 мм включительно должны быть с острыми углами;
допускается притупление углов радиусом не более 0,05
стороны квадрата. Квадратные прутки сечением 100Х
ХЮ0 мм должны иметь закругленные углы радиусом, не
превышающим 0,15 стороны квадрата. Прутки со сторо-
ной квадрата менее 100 мм по соглашению сторон допус-
кается поставлять с углами радиусом закругления не
превышающим 0,15 стороны квадрата.
Схема прокатки квадратной стали является одной из
наиболее общих и распространенных. Ее используют при
прокатке большинства профилеразмеров квадратной,
круглой и полосовой стали; в ней первые четыре — пять
калибров по ходу прокатки являются общими по назна-
чению и ящичными по форме.
Непосредственная калибровка квадратной стали за-
висит от формы конечного профиля. Если готовый квад-
ратный профиль должен иметь острые кромки, то система
калибров ромб — квадрат в промежуточных сечениях
имеет квадратный и ромбовидный калибры с незакруглен-
ными углами при вершинах; если же готовый профиль
прокатывают без острых кромок, то во всех промежуточ-
ных калибрах системы ромб — квадрат должны быть за-
кругления углов, расположенных по вертикальной оси
симметрии (рис. 118). Не останавливаясь на первых по
269
ходу прокатки ящичных калибрах, обратимся к системе
калибров ромб—квадрат, где формируется квадратная
сталь. Геометрия этих калибров для прокатки квадрат-
ной стали с острыми и закругленными углами представ-
лена на рис. 119. Теорией и практикой установлены со-
отношения между размерами A/h, h/b и a/h, зависящие
от стороны задаваемого в калибр квадратного профиля
Рис. 118. Схема калиб-
ровки квадратной стали
с закругленными углами
для последних трех про-
ходов
А при условии получения острых и закругленных кромок
на готовом профиле. Графиками этих соотношений часто
пользуются на производстве. Величина зазора в ромбо-
видном /р и квадратном tK калибрах зависит от высоты
ромба h и стороны квадрата а. Значение радиуса закруг-
ления /?р при вершине ромба по вертикальной диагонали
зависит от стороны а последующего квадрата. Эти соот-
ношения можно найти в литературе [2].
Обратим внимание на форму предчистового ромба,
обеспечивающего в чистовом калибре получение квад-
ратной стали с острыми кромками (рис. 120). Ромбовид-
ный калибр строят следующим образом. Высоту ромба
h увеличивают до размера Н на величину Н—/i=2-?8 мм
соответственно стороне квадрата от 10 до 150 мм. Та-
ким образом, выступ на одну сторону ромба равен
Н — h/2 =1 — 4 мм.
Полученное очертание вершин ромба способствует хо-
рошему оформлению ребер чистового квадрата, располо-
женных по горизонтальной оси калибра. Чтобы углы у
чистового квадрата были строго прямыми вершины пред-
чистового ромба врезают под углом 90°. Конструктивные
точки соединяют радиусом, равным /?=(1—2)А. Все ос-
тальные размеры определяют по вышеприведенным со-
отношениям. Существенную роль играет и величина об-
жатий. Если для получения профиля с закругленными
углами рекомендуется назначать одно и то же обжатие
при средней вытяжке ц= 1,34-1,35 от предчистового квад-
рата к чистовому, то при прокатке квадрата с острыми
270
Номер
клети.
I
И
Ф50	$50
a	S
Рис. 119. Система прокатки квадратной стали с острыми кромками а и с
закруглением углов б
30'
Рис. 120. Ромбический калибр для квад-
ратной стали с незакругленными углами
кромками должны применяться более интенсивные об-
жатия.
Несколько разное очертание имеют и чистовые калиб-
ры для квадратной стали с закруглением углов и с ост-
рыми кромками (рис. 121). При прокатке квадратной
стали с острыми кромками должна быть небольшая раз-
ность диагоналей в чи-
стовом калибре: вер-
тикальная диагональ
Нв всегда должна
быть меньше горизон-
тальной Нт. Это выз-
вано тем, что острые
углы задаваемого в
чистовой квадрат ром-
ба имеют температуру
ниже, чем остальная
часть профиля. Менее
охлажденный металл
стали с закруглением углов а и ост-
Рис. 121. Чистовые калибры квадратной
рыми кромками б
по горизонтальной диагонали даст большую усадку при
охлаждении, и правильные размеры готового квадрата
нарушаются. Разность диагоналей вызывается также и
быстрым износом чистового калибра в вертикальном на-
правлении, как и при деформации металла в чистовом ка-
либре круглой стали. Поэтому на практике угол при вер-
шинах чистового калибра принимает более 90° на величи-
ну а=30/—3°.
14. Калибровка полосовой стали
К горячекатаным полосам относят профили прямоуголь-
ного сечения со слегка притупленными краями. Размеры
272
ТАБЛИЦА 23
СРЕДНИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫСОТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Номер прохода против хода прокатки	Коэффициенты высотной доформацин при обжатиях			
	весьма высоких	высоких	средних	пониженных
1	1,35—1,4	1,28—1,3	1,2—1,25	1,1—1,15
2	1,55—1,6	1,45—1,5	1,35—1,4	1,15—1,2
3	1,75-1,8	1,6—1,7	1,45—1,5	1,2—1,25
4	1,95—2,0	1,75-1,8	1,55-1,6	1,25-1,3
5	1,95-2,0	1,75—1,85	1,55—1,6	1,25—1,3
6	—	1,75-1,9	1,65	1,3
7		1,9	1,65	1,3
8	—	1,9	1,65	1,3
этих полос—по ГОСТ 103—57: ширина 12—200 мм, тол-
щина 4—60 мм. Разновидности полосовой стали: рессора,
гаечная полоса, лемешная сталь, автообод, обручка и
другие.
Для всех способов прокатки на современных станах
характерны несколько ребровых проходов (калибров)
после каждых трех-четырех проходов в ящичных калиб-
рах или в валках с гладкой бочкой. Обычным является
осуществление последнего ребрового прохода по ходу
прокатки в предчистовых клетях.
Современными станами для'прокатки полосовой ста-
ли малой ширины являются станы непрерывной прокат-
ки. Производят полосу и на станах с последовательным
расположением клетей, когда прокатываемый металл од-
новременно находится только в одной из них.
Для примера ниже приведен расчет по коэффициентам высот-
ной деформации (табл. 23) обжатия при прокатке полосы сечением
160X18 мм в клетях крупносортного девятиклетевого стаиа (см.
рис. 76).
Диаметры валков клетей I—IV—V—IX составляют соответствен-
но 630 и 540 мм. Материал валков: клетей I—IV — сталь, клетей V—
IX — чугуи.
Режим обжатий примем средний.
Уширение определим по формуле Зибеля:
Д& = 0,35.
Исходя из расположения оборудования на стаие, возможностей
кантовки раската и технологической целесообразности, примем в
клетях VIII и V ребровые калибры, а в остальных — валки с ящич-
18—999
273
ными калибрами и гладкой бочкой. Расчет ведем против хода про-
катки.	?
Клеть IX. т)э—1,25 (см. табл. 10); £>9=540 мм. _	
Размеры профиля с учетом температурного расширения:	;
Ьа = 1,013-160 « 162,0 мм;
ha = 1,013-18 а 18,25 мм.
Толщина входящей полосы
На = Ье = т]Л = 1,25-18,25 = 22,8 мм.
Обжатие Д% = bs — /19 = 22,8— 18,25 = 4,55 мм.
Уширение в клети IX
4 55____________
Д69 = 0,35- • У 270-4,55 ® 2,5 мм.
22, о
Площадь сечеиия полосы
Fa = baha = 162-18,25 = 2960 мм®.
Ширина входящей полосы	;
Ва = hg = 162—2,5 = 159,5 мм.
Клеть VIII. Ребровой проход. Диаметр валков по буртам D8=j
=540 мм. Катающий диаметр с учетом зазора между валками 10 мм
Ок8 = 540+ 10 — 159,5 = 390,5 мм
Примем DKs=390 мм и r)s= 1,05; тогда &8=22,8 мм, ha= 159,5 мм.;
Толщина полосы, входящей в ребровой калибр:
Я8 = Т1Л= 1,05-159,5= 167,5 мм;
обжатие в ребровом калибре
ДЛ8 = 167,5 — 159,5 = 8,0 мм.
Так как обжатие мало, а толщина полосы большая, уширением
пренебрегаем.
Окончательные размеры входящей полосы:
Н№ — bi = 167,5 мм; Вй = Л7 = 22,8 мм.
Площадь сечения выходящей полосы
Fa = 159,5-22,8 = 3640 м®.
Обратим внимание на то, что обжатие в ребровом калибре кле-
ти VIII, как и в других клетях, можно найти, исходя из предельных
условий захвата. Если температура прокатки Is=935°C, то коэффи-
циент трения /=0,8(1,05—0,0005-935) =0,465.
Тогда, учитывая, что
ДЛр = (0,5- 1,0) ДДтаХ и Д/lmax = 0,77/®Як,



имеем Д/г8 = 0,5-0,77/®/?к8 = 0,385-0,465®• 195 = 16,2 мм.
Значительная величина абсолютного обжатия, полученная из пре-
дельных условий захвата, по сравнению с обжатием, полученным по
коэффициенту, высотной деформации, вполне объяснима.
274
Рис. 122. Схема прокатки поло-
сы прямоугольного сечения
160X18 мм
Расчет обжатий в остальных кле-
тях аналогичен. Проверка по усло-
виям захвата металла валками не-
обходима. Схема прокатки полосы
сечением 160X18 мм и расчетные
данные приведены на рис. 122.
Калибровка других профилей по-
лосовой стали, соответствующие па-
раметры размеров элементов профи-
лей, методика расчета калибров при-
ведены в работах [1, 2, 13].
15. Калибровка угловой стали
По ГОСТ 8509—72 и ГОСТ
8510—72 равнополочную угло-
вую сталь прокатывают с пол-
ками шириной от 20X20 до
Рис. 123. Схема прокатки и калиб-
ровки профилей угловой стали
Рис. 124. Прокатка угловой стали в открытых калибрах со свободным ушире
иием
18*
275
250X250 мм, неравнополочную угловую сталь — от
25Х 16 до 250X160 мм.
Схема калибровки угловой стали зависит от типа ста-
на, размеров исходной заготовки, а также от общего
принципа построения калибров валков черновой, проме-
жуточных и чистовой групп клетей. На современных сор-
товых станах широко применяют прокатку угловой стали
с развернутыми полками в закрытых калибрах (рис. 123).
Распространена и прокатка угловой стали в открытых
калибрах со свободным уширением, впервые разрабо-
танная в отечественном прокатном производстве
(рис. 124). Прокатка со свободным уширением весь-
ма удобна на непрерывных станах, где наличие
клетей с вертикальным расположением валков обе-
спечивает необходимый контроль размеров ширины
полок.
Вершины угловых калибров располагают в валках
сверху, а концы полок — снизу. При таком расположении
калибров облегчается удаление окалины и воды, а про-
катываемый раскат устойчив на рольганге при задаче в
валки и выходе из них.
Обратим внимание на построение чистового калибра.
В нем происходит выпрямление полок углового профиля
до образования прямого угла у вершины и обжатие по
толщине полок. Различают чистовой калибр со стеснен-
ным (ограниченным) уширением и со свободным ушире-
нием. На приведенных схемах даны чистовые калибры
со свободным уширением, имеющие большие преимущест-
ва. При их использовании исключено образование зау-
сенцев и можно прокатывать в одном чистовом калибре
угловую сталь нескольких размеров.
Калибры равнополочной угловой стали врезают от-
носительно вертикальной оси так, чтобы каждая полка
имела с вертикальной осью угол 45°. При этом не воз-
никают горизонтальные силы, способствующие осевому
смещению валков друг относительно друга, ибо верти-
кальные проекции обеих полок равны между собой. Ра-
венства вертикальных проекций обеих полок, как прави-
ло, достигают и при расположении в валках калибров не-
равнополочной угловой стали (см. рис. 85). В этом случае
биссектриса угла не перпендикулярна осям валков. Го-
ризонтальное смещение валков исключено, но такой ка-
либр непригоден для прокатки в нем угловой стали од-
ного номера с разной толщиной полки, так как при изме-
276
нении зазора между валками изменение толщины
большей и меньшей полок будет неодинаковым.
Чтобы равномернее обработать все сечение раската
и получить закругление полок по определенному радиу-
су, необходимо чередование расположения разъема вал-
ков. Обычно принято, чтобы предчистовой калибр имел
раздел сверху. В этом случае хорошо оформляется очер-
тание полок в чистовом калибре и, кроме того, верхний
край полок загнут под прямым углом.
Характер обработки кромок и степень защемления
раската зависят от выпуска по краям полок. В зависи-
мости от толщины полок выпуски применяют в пределах
5—10%. Чем больше толщина полки, тем больше дол-
жен быть выпуск. Малый выпуск приводит к преждевре-
менному износу калибра и повышенному расходу энер-
гии, а также к некачественной кромке профиля.
При расчетах калибровок угловой стали для опреде-
ления толщины полок можно пользоваться коэффициен-
тами высотной деформации при прокатке полосовой ста-
ли (см. табл. 23). Один из методов расчета, разработан-
ный Н. В. Литовченко, основан на определении длины
средней линии-полок при их последовательном разверты-
вании. Анализ действующих схем калибровок показывает,
что угол при вершине в каждом последующем против хо-
да прокатки калибра изменяется на величину ах=8-г-
-4-10°. При большом числе фасонных калибров принима-
ют ,а=5°. Следовательно, изменение угла при вершине
калибра можно представить в виде прогрессии.
= 90 + ах (п — 1),	(116)
где п— порядковый номер расчетного калибра против
хода прокатки.
Угловую сталь с большими размерами полок прока-
тывают в 7—8 проходов. Угол при вершине у первого по
ходу прокатки фасонного калибра, куда задают прямо-
угольный раскат, равен 145—150°. Если принять, что
изменение угла в каждом калибре ах— 10°, то при ап =
= 150° число фасонных калибров можно найти из урав-
нения
150 = 90 4- 10 (ji — 1), откуда п = 7.
Значения величины ах можно принимать и более 10°,
если размеры профиля малы, а характеристика стана
допускает применение интенсивных обжатий. Однако, как
277
правило, при малых размерах угловой стали, прокатыва-
емой в четырех-пяти фасонных калибрах, вполне доста-
точно применять ах= 10°.
В первый по ходу прокатки калибр задают прямоу-
гольный раскат, который подвергается в нем значитель-
ному изгибу и интенсивной высотной деформации, что
обеспечивает требуемое формирование всех элементов
профиля. Начиная от предчистового калибра и до исход-
ной прямоугольной полосы, полки всех промежуточных
калибров имеют три элемента: прямую наклонную часть,
дугу и горизонтальную часть. Примерный расчет калиб-
ровки угловой стали подробно приведен в работах [2 и
13].
16.	Калибровке прокатных вапков
с квпибрами простой формы
Системы калибров, применяемые на черновых клетях
сортовых станов, в большинстве ящичного типа; прямо-
угольник—ящичный квадрат. На средне- и мелкосорт-
ных станах в клетях по ходу прокатки применяют систе-
мы овал — квадрат, шестиугольник — квадрат, затем
овал — вертикальный овал и некоторые другие.
Расположение калибров на бочке валков осуществля-
ется на основании следующих положений.
Для непрерывного стана число калибров определяет-
ся по числу калибров, расположенных на бочке валков
I клети, поскольку соблюдается принцип прямолинейнос-
ти линии прокатки — линии прохождения раската через
все клети. Однако и в этом случае возможно увеличение
числа калибров на тех валках и на той клети, где разме-
ры ширины калибров малы и можно увеличить число ка-
либров. При этом перекос раската между клетями незна-
чителен.
Но если калибровка валков осуществляется на обыч-
ном стане, то принимают следующий принцип расположе-
ния калибров на длине бочки валков.
Крайние бурты по ширине оформляют, исходя из га-
баритных размеров вводной и выводной арматуры. Ши-
рину крайних буртов конструктивно надо принимать, со-
образуясь с тем, чтобы при работе на крайнем калибре
можно было с помощью вводной или выводной арматуры
регулировать положение полосы в калибре, что способст-
вует ее устойчивости.
278
На оставшейся части длины бочки валков калибры
располагают в зависимости от того, какая ширина бур-
тов между калибрами будет принята. Ширина буртов
между калибрами в свою очередь зависит от формы ка-
либра, глубины вреза ручья.
Для ящичных шестиугольных калибров конструктив-
но принимают ширину бурта между смежными калибра-
ми, равную примерно высоте ручья. Это положение под-
тверждает достаточную прочность буртов.
Если же применять ромбовидные, овальные и круг-
лые калибры, то минимальная ширина буртов может
быть принята равной половине высоты ручья.
Для квадратных калибров, врезанных на диагональ,
минимальная ширина бурта также должна быть не ме-
нее половины высоты ручья, но лучше если она останет-
ся в пределах до глубины ручья. Например, для чугун-
ных валков прочность бурта шириной, равной половине
глубины ручья, будет недостаточной, что подтверждает-
ся практикой.
Таким образом, можно предложить следующие мето-
дические указания при осуществлении калибровки вал-
ков:
1)	сначала определяют размеры крайних буртов;
2)	оставшуюся часть длины бочки валков делят на
сумму ширины калибра и примерно на половину глуби-
ны ручья этого же калибра (для однотипных калибров).
В результате находят число калибров, которое можно
расположить по всей длине бочки валков.
На рис. 30 приведена калибровка валков при распо-
ложении калибров прямоугольной формы. Калибровка
валков для фасонных калибров будет рассмотрена соот-
ветственно в главах, посвященных прокатке профилей
сложной формы. На рис. 73 приведена калибровка вал-
ков только для угловой стали.
Расположение калибров угловой стали на валках при-
нимают следующим образом. Вначале находят нейтраль-
ную линию калибра, которую совмещают со средней ли-
нией валков. Если прокатку ведут с верхним давлением,
то нейтральную линию располагают ниже средней линии
на расстоянии, равном четверти предусмотренного дав-
ления. Калибровка чистовых валков для неравнополоч-
ной и равнополочной угловой стали показана на рис. 73.
17.	Валковая арматура сортовых станов
Прокатка любого профиля высокого качества невозмож-
на без применения валковой арматуры. Назначение вал-
ковой арматуры сводится к направлению прокатываемо-
го металла при входе в валки, выходе из валков, удер-
жанию его в калибре при обжатии и кантовке раската
на определенный угол. В то же время валковая армату-
ра может служить причиной появления поверхностных
дефектов на готовом профиле. Поэтому вопросам проек-
тирования, изготовления, установки и службы валковой
арматуры на стане должно уделяться самое серьезное
внимание.
Валковую арматуру подразделяют на вводную, вывод-
ную и кантующую.
На современных прокатных станах всех типов уста-
навливают главным образом арматуру качения (роли-
ковую). Это относится ко всем группам арматуры. Роли-
ковая арматура имеет ряд существенных преимуществ,
по сравнению с арматурой скольжения, широко приме-
нявшейся ранее.
Эти преимущества сводятся к следующему: 1) обес-
печивается высокое качество поверхности прокатанного
металла, так как между соприкасающимися поверхнос-
тями раската и вращающихся роликов отсутствует отно-
сительное смещение, а поэтому исключаются на прока-
танном металле царапины, риски, подрезы и другие по-
верхностные дефекты; 2) уменьшается расход энергии на
кантовку раската по выходе из валков; 3) облегчается
подача металла в валки; 4) упрощается настройка всего
стана; 5) повышается точность размеров прокатываемых
профилей; 6) стойкость арматуры качения в сотни раз
выше, чем арматуры скольжения, и это значительно сни-
жает число комплектов роликовой арматуры. При заме-
не арматуры качения или ее ремонте сменяют лишь ро-
лики, а остальные детали используют весьма продолжи-
тельное время. Таким образом, стоимость комплекта ро-
ликовой арматуры за весь срок его службы получается
незначительной по сравнению с комплектом арматуры
скольжения.
Вводная валковая арматура центрирует прокатывае-
мый металл по всей длине относительно оси калибра и
удерживает раскат в определенном положении, преду-
преждая его «сваливание» или скручивание относитель-
280
но продольной оси. По своей конструкции вводная армату-
ра может быть либо в виде направляющих линеек с ро-
ликами (прокатка полосовой стали, швеллеров, балок
рельсов), либо в виде коробок с вмонтированными в них
роликовыми пропусками. Последние применяют при про-
катке некоторых простых и фасонных профилей (сталь
угловая, квадратная, круглая).
Вводная роликовая арматура показана на рис. 125.
Рис. 125. Вводная роликовая арматура
Так как роликовые пропуски служат не только для
направления раската, но и для удержания его, то ролики
арматуры следует монтировать в упругих опорах, пред-
ставляющих собой пружины. Такое устройство ролико-
вых пропусков необходимо в связи с тем, что в процессе
прокатки возможно отклонение толщины раската от но-
минальной, в соответствии с которой и установлены эти
пропуски. Обычно так конструируют пропуски для про-
катки круглой и квадратной сталей, периодического про-
филя арматурной стали и других профилей.
Выводная валковая арматура. На всех клетях сорто-
вых станов обычно применяют верхнее давление валков,
причем раскат отгибается книзу. Поэтому выводные про-
водки устанавливают на нижний валок.
Часто требуется установка выводных линеек, предо-
твращающих боковое перемещение раската (рис. 126).
На современных станах рациональнее использовать спе-
281
циальные выводные коробки (рис. 127). В таких короб-
ках более жестко крепятся и легче регулируются линей-
ки с роликами. Если же прокатывают профиль сложного
сечения, например угловую сталь, и требуется на выходе
удерживать раскат в определенном положении, то воз-
можно применение верхней и нижней выводных проводок
роликового типа.
Рис. 126. Вводные лннейки с роли-
ками
Рис. 127. Вводные коробки роликово-
го типа:
1 — корпус; 2, 6 — отверстие для раз-
мещения опор проводок; 3 — ролико-
вые линейки; 4 — ролик; 5, 9 — регу-
лировочные болты; 7 — соединительный
болт; 8 — брусок; 10 — плоская пружи-
на
Выводная кантующая арматура. Более сложной по
конструкции и настройке является выводная кантующая
арматура роликового типа. По своей конструкции она
может быть с одним калибром и с расположением нес-
кольких калибров на бочке кантующих валков. Ролико-
вую кантующую арматуру с одним калибром применяют
большей частью на промежуточных и чистовых клетях
непрерывных средне- и мелкосортных, а также прово-
лочных станов (рис. 128). Многоручьевую роликовую
(валковую) арматуру широко применяют в черновых
группах клетей непрерывных сортовых и проволочных
станов и особенно в клетях непрерывных заготовочных
станов (рис. 129). Важным при проектировании выводной
кантующей арматуры является определение угла скручи-
вания раската на участке от рабочих валков до кантую-
щих роликов (валков) и конструирование калибровки
кантующих роликов (валков). Часто между двумя рабо-
282
чими клетями устанавливают и выводную кантующую ар-
матуру, и вводные пропуски (рис. 130). При этом раскат
между клетями должен быть скручен относительно про-
дольной оси так, чтобы он входил во вводные пропуски
последующей клети скантованным на 90°.
Рис. 128. Роликовая кантующая арматура (ролики, кантующий калибр, шаб-
лон)
Тогда угол скручивания на длине от рабочих валков
до кантующих роликов при кантовке на 90° определится
по равенству
ах = (UL — Q 90°,	(117)
где I—расстояние от оси прокатных валков до оси
кантующих роликов (валков);
L — расстояние между осями прокатных валков со-
седних рабочих клетей;
1Г—расстояние от оси вводной арматуры до оси
прокатных валков последующей рабочей клети.
Угол наклона рабочих поверхностей неприводных кан-
тующих роликов (валков) должен быть равен углу ах.
Однако вводную арматуру на последующей клети не
устанавливают, если нет необходимости в удерживании
раската в строго определенном положении. Тогда равен-
283
Рис. 129. Многоручьевая роликовая (валковая) кантующая арматура
284
ство для определения угла наклона рабочих'поверхнос-
тей кантующих роликов (валков) примет вид
ах = (//£) 90°.	(118)
При этом (обычно в случае прямоугольных и квад-
ратных сечений) в момент подачи в последующую клеть
раскат докантовывается рабочими валками. Таким обра-
Рис. 130. Схема кантовки при вводной арматуре в последующей клети
зом, выводная кантующая арматура будет работать под
полным усилием скручивания раската только до момен-
та, когда передний конец будет захвачен валками после-
дующей клети.
Число калибров на кантующих валках (их крепят на
станинах рабочих клетей при выходе раскатов из рабо-
чих валков) должно быть равно числу калибров, распо-
ложенных на прокатных валках. Это необходимо для
того, чтобы не перемещать кантующее приспособление,
если производится переход на прокатку в других калиб-
рах на рабочих валках.
18.	Отделка сортовой стали
Отделочные операции при производстве сортовой стали
предназначены для придания ей после прокатки требуе-
мых свойств и товарного вида. К ним относят резку, ох-
лаждение, правку, термическую обработку и другие от-
делочные операции, осуществляемые на современных
сортовых станах в технологическом потоке на специаль-
ном оборудовании.
285
Горячая резка профилей сортовой стали больших разве;
меров на мерные длины выполняется зубчатыми пилам^к
салазкового типа, располрженными между' чистовся»
клетью и холодильником.
Холодная резка профилей больших размеров (nplie
необходимости) осуществляется на складах на пилах трезв
ния.	W
Профили средних и особенно малых размеров разре<И
зают на длины (в соответствии с длиной холодильника я»,
i	на летучих ножницах.	»
?	Резка на конечные длины профилей малых размеров»
Ji	(сечений) происходит на эксцентриковых ножницах хсиИ
лодной резки с верхним резом, установленных в технод»
логическом потоке за холодильниками и правильными!»
машинами. На ножницах холодной резки мелкосортной»
стали режется одновременно несколько готовых раскатов»
;	для чего используют профильные ножи.	1И :
т	Режимное охлаждение. Подавляющее большинство» j
i J	профилей углеродистых и легированных сталей проходя!» !
режимное охлаждение, влияющее на структуру и свой-» '
ства металла. Для охлаждения крупно- и среднесортноЯИ ।
стали применяют шлепперные холодильники с поперечим
ным перемещением охлаждаемых профилей.	।
Охлаждение среднесортной и особенно мелкосортной^
сталей осуществляют на холодильниках реечного типа.Ч.
в длину достигающих 150 м. Работа холодильников сов- Ж
ременных прокатных станов выполняется в автоматичес-
ком режиме. Металл на холодильниках обычно охлажда- 4
ется от 700—800 до 80—120° С. Холодильные устройства 1
не должны быть «узкими» местами на станах и поэтому 
их пропускная способность должна соответствовать про- I
изводительности основного оборудования.	Я
Правка. Вся сортовая сталь после охлаждения про- а
ходит правку на роликоправильных машинах с консоль- С
ными или двухопорными профильными роликами. Ка- Я
чество или точность правки определяется шагом роликов I
и их числом. Очень большой шаг роликов не дает необ- Л
ходимой точности правки, при малом шаге возрастает |
давление на ролики. Точность правки определяется и Л
числом роликов в правильной машине. Чем их больше,
тем лучше правка. Обычно для правки профилей, боль- ' j
ших размеров в машине установлено 5—9 роликов, для Я
правки профилей средних и малых размеров 7—11 роли- Я
ков.	Н
286
Сматывание в бунты горячей катанки и круглой стали
(диаметром 5—50 мм) на проволочных и мелкосортных
станах выполняют моталками. Опыт показывает, что оп-
тимальными по размерам для транспортирования и даль-
нейшей обработки являются тяжеловесные бунты с на-
ружным диаметром примерно 12500 и внутренним 850 мм.
Сматывание происходит на моталках с неподвижным
бунтом и моталках с вращающимся бунтом. При работе
моталки с неподвижным бунтом на каждом витке при
одном обороте водила (изогнутой трубки) катанка скру-
чивается вокруг своей оси на 360°, в связи с чем на
моталках этого типа можно сматывать катанку диамет-
ром не более 13 мм. Скорость сматывания здесь прак-
тически не ограничена, но моталки с неподвижным бун-
том использовать нельзя из-за скручивания профиля не-
круглого сечения. При работе моталки с вращающимся
бунтом катанка сматывается без скручивания, что поз-
воляет применять этот тип моталки для круглой стали
больших диаметров и некруглых профилей. Однако при
этом скорость сматывания (скорость прокатки) ограничи-
вается до 20 м/с при наружном диаметре бунта 1250 мм
из-за неуравновешенной массы бунтов и возникновения
большой центробежной силы.
На высокоскоростных проволочных станах для сма-
тывания катанки в бунты можно применять так называ-
емые дифференциальные моталки. От обычных моталок
с неподвижным бунтом они отличаются тем, что в них
вращаются и водило, по которому катанка поступает от
чистовой клети стана, и бунт (в противоположную сто-
рону). Суммарная скорость вращения водила и бунта
катанки равна скорости выхода металла из чистовой кле-
ти. Разные же соотношения угловых скоростей водила и
бунта обеспечивают формирование бунтов катанки с
плотной укладкой витков. Дифференциальные моталки
применяют при скоростях прокатки,, превышающих
30 м/с.
Бунты катанки, уплотненные и увязанные в двух мес-
тах на бунтовязальных машинах, попадают на крюковой
конвейер для окончательного охлаждения и транспорти-
ровки их на склад.
Т ермическая обработка сортовой стали представляет
собой весьма важную отделочную операцию. Одним из
самых перспективных способов упрочнения сортового
проката в настоящее время является термомеханическая
287
обработка в технологическом потоке за чистовыми кле-
тями станов. При этом конечные свойства металла зави-
сят от марки стали, сечения проката, степени деформации
и температуры металла перед закалкой, закалочной сре-
ды и температуры отпуска. Полосы периодического про-
филя арматурной стали диаметром 10 мм из низколеги-
рованной марганцовистой стали 25 ГС в результате тер-
момеханической обработки в потоке имеют предел проч-
ности, равный 115—130 кгс/мм2 (повышается в два ра-
за), и относительное удлинение 10—13%. Термомехани-
ческую обработку применяют на ряде мелкосортных
станов наших заводов.
Ускоренное охлаждение металла непосредственно пос-
ле прокатки в потоке станов улучшает его структуру
(механические свойства) и уменьшает окалинообразова-
ние и обезуглероживание. Регулируемое и ускоренное ох-
лаждение водой прокатного нагрева имеет особое значе-
ние для улучшения качества катанки, скорость прокатки
которой на современных станах весьма высока. Этот про-
цесс позволяет получать пластичный металл со структу-
рой мелкодисперсного перлита (сорбита), что способст-
вует большим вытяжкам при волочении. Ускоренное ох-
лаждение катанки после чистовой клети проволочных
станов перед смоткой в бунты резко сокращает расход
металла в окалину и выгорание улерода. Исследования
показали [10], что если на линейных проволочных ста-
нах при температуре конца прокатки 800—850° С, ско-
рости прокатки до 8 м/с и массе бунтов до 80—90 кг об-
разуется 15—18 кг окалины на 1 т металла, то на непре-
рывных проволочных станах при температуре конца про-
катки 1000—1050° С, скорости прокатки 25—30 м/с и мас-
се бунтов до 300—350 кг на 1т металла приходится около
30 кг окалины. Отсюда и большой расход кислоты при
травлении катанки, поступившей с непрерывных станов
(42 кг на 1 т металла), по сравнению с расходом кислоты
при травлении катанки, поступившей с линейных
станов (25 кг на 1 т металла). Поэтому ускоренное ох-
лаждение металла на непрерывных станах трудно пере-
оценить. Чаще всего охлаждение катанки на непрерыв-
ных станах осуществляется водой в направляющих тру-
бах, при котором готовые раскаты поступают от чисто-
вых клетей к моталкам.
Упрочняющая термическая обработка сортового про- *
ката с отдельного нагрева в термических отделениях про- '
288
катных цехов из-за значительного коробления менее раз-
вита, чем термическая обработка листового проката. Од-
нако и сортовой прокат (круглую, квадратную, угловую,
периодического профиля арматурной стали и другие про-
фили) целесообразно подвергать термической обработ-
ке. Упрочняющий режим термической обработки
сортовой стали может состоять в нагреве прутков в не-
прерывных печах с роликовым подом в зависимости от
марки стали до 800—900° С, закалке водовоздушной
смесью в камере с роликовым подом и отпуске в печи при
400—550° С.
На рис. 86 была показана схема установки для тер-
мической обработки металла в потоке непрерывного
среднесортного стана 350 Макеевского металлургическо-
го завода. Эта установка конструктивно выполнена до-
полнительно, уже после того, как стан смонтировали,
установили и ввели в эксплуатацию. В приведенной схе-
ме хорошо виден технологический процесс обработки по-
лос в четырех ваннах с водой и механизацией этой уста-
новки.
Осмотр, зачистка поверхностных дефектов, сортиров-
ка, дополнительная правка и резка, контрольные испы-
тания, клеймение и маркировка, и другие отделочные
операции выполняют на складе. Их объем зависит от
профиля, его размеров, назначения и требований, предъ-
являемых тому или иному виду сортовой стали.
19.	Качество сортовой стали и меры
предотвращения дефектов
Высокое качество сортового проката определяется соот-
ветствием его геометрических размеров и механических
свойств требования ГОСТов и технических условий.
Остановимся на причинах возникновения дефектов
сортовой стали и мерах их предотвращения.
Наиболее характерным дефектом прокатного произ-
водства является неправильный профиль как по очерта-
нию, так и по точности размеров. Часто готовый про-
филь получается с заусенцами (рис. 131,а—б). Это про-
исходит, когда в данный калибр из предыдущего посту-
пает раскат большего, чем нужно, сечения, или из-за по-
вышенного уширения при недостаточной температуре
металла. Появление заусенцев на раскате в подготови-
19—999	289
теЛьных и предчнстовых калибрах ведет к образованию
на готовом профиле закатов (рис. 131,г).
Если прокатку ведут при слишком высокой темпера-
туре, то чистовой калибр заполняется металлом не пол-
ностью, что приводит к искажению профиля, например к
невыполнению угла при вершине и неправильному очер-
танию концов полок угловой стали.
Рис. 131. Виды дефектов профилей сортовой стали:
а, б — круг и квадрат с переполнением («лампасами»); в — сталь угловая с
переполнением калибра; а — сталь круглая с односторонним «лампасом»; д,
е— сталь круглая и квадратная со смещением валков; яс —сталь полосовая
с закатом (складкой) на боковой грани; з — сталь полосовая с закруглением
боковых граней
При осевом сдвиге валков возникает характерный де-
фект профиля круглой и квадратной стали (рис. 131, д, е);
в случае прокатки угловой стали это приводит к получе-
нию профиля с разной толщиной полок.
Полосовая сталь при исходной квадратной заготов-
ке меньших чем требуется размеров может получиться с
невыполненными углами (рис. 131,ж); при выработан-
ном ребровом калибре готовый полосовой профиль мо-
жет быть с выпуклыми кромками (рис. 131, з).
Перечисленные дефекты профиля возникают при не-
правильной настройке стана или прокатке при темпера-
туре, не соответствующей требуемой технологии. Поэто-
му для предотвращения их надо правильно настраивать
стан, систематически отбирать пробы по клетям и под-
держивать требуемый температурный режим прокатки.
Частыми дефектами сортовой стали являются риски,
царапины, вдавленная окалина. Продольные царапины и
риски часто бывают на большой длине раската, а глуби-
на их на мелкосортной стали достигает 0,1—0,2 мм. Уда-
ляют их абразивной зачисткой. Причиной возникновения
царапин и рисок обычно является низкое качество вал-
290
ковой арматуры. Применение роликовой арматуры каче-
ния, а также использование для проводок «мягкого» ма-
териала (серого чугуна) — одна из надежных мер предот-
вращения этих дефектов.
Вдавленная окалина на готовом профиле является
следствием недостаточного удаления ее в первых прохо-
дах. В связи с этим отметим важность использования
ящичных калибров, способствующих хорошему отслаива-
нию окалины. Следы окалины на готовом профиле уда-
ляются чаще всего абразивной чисткой.
Поверхностные дефекты на металле в виде всевоз-
можных отпечатков и надавов являются следствием не-
высокого качества поверхности основного технологичес-
кого инструмента-валков. В связи с этим важно подчер-
кнуть необходимость правильного хранения валков и
своевременного их ремонта.
Механические свойства сортового материала в значи-
тельной степени зависят от температурно-деформацион-
ных условий прокатки в последних проходах. Соблюде-
ние температурного режима соответственно химическому
составу прокатываемой стали и обеспечение требуемых
обжатий (вне критической области) способствуют полу-
чению мелкозернистой структуры металла и высокому
уровню механических свойств.
ГЛАВА VII.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ПРОИЗВОДСТВА СОРТОВОЙ СТАЛИ
1. Производительность станов
Технически возможная часовая производительность ста-
на определяется по равенству
А = 3600G/T т/ч.	(119)
Практически возможная часовая производительность
равна
А' = 3600GK/T т/ч,	(120)
где G—масса заготовки, т;
Т — ритм прокатки, с;
К.—коэффициент использования стана.
19*
291
Коэффициент использования стана учитывает неиз-
бежные потери времени из-за небольших и случайных за-
держек, нарушающих нормальный ритм прокатки (стан
при этом не останавливается); значение коэффициента
принимают 0,85—0,90, причем более высокое значение
относится к непрерывным станам.
время., с
Рис. 132. График работы крупносортного стана 650 линейного типа
При заданной массе заготовки подсчет часовой про-
изводительности сортового стана сводится к определению
ритма прокатки, т. е. к определению частоты поступле-
ния заготовки на стан. Ритм прокатки на сортовых ста-
нах обычно определяют с помощью так называемых гра-
фиков Адамецкого — графиков работы во времени. На
рис. 132 представлен график работы крупносортного ста-
на 650 линейного типа. Также выглядит и график рабо-
ты рельсо-балочного стана. На графике отчетливо вид-
ны ритмы прокатки на стане и продолжительность про-
катки одного раската. Продолжительность прокатки од-
ного раската на стане складывается из времени прокат-
ки в отдельных клетях и пауз для передачи раската из
клети в клеть. РиТм прокатки будет тем меньше, чем
292
А холодильникам
Время, с
Рис. 133. График работы непрерывного мелкосортного стана 350
больше клетей на стане и чем равномернее распределена
продолжительность прокатки по клетям. , ,
На рис. 133 приведен график работы непрерывного
мелкосортного стана 350. Через каждую клеть этого
стана раскат проходит только один раз и раскат нахо-
дится одновременно в нескольких или во всех клетях.
Ритм проката стана равен
T=tM+tn,	(121)
где /м—машинное время (время прохода) в одной клети,
tn—время паузы между концами прокатки данно-
го и началом прокатки следующего раската в
одной клети.
Продолжительность прокатки одного раската на не-
прерывном стане равна
ГпР = /м+2^	(122)
т. е. составляет сумму времени одного прохода и пауз
между всеми клетями. Из формул следует, что одновре-
менная прокатка раската в нескольких клетях и в каж-
дой клети по одному проходу обеспечивают на непре-
рывных станах минимальные ритм и продолжитель-
ность прокатки раската.
Увеличение производительности непрерывных станов
связано прежде всего с увеличением скорости прокатки
и массы заготовок (их длины). Производительность не-
прерывных станов возрастает с повышением обжатий по
проходам, позволяющих применить заготовки большего
сечения и, следовательно, большей массы.
После определения ритма прокатки для каждого про-
филя становится возможным определить среднюю прак-
тически возможную часовую производительность стана.
Она равна
А л2 л3
где «1, 02, а3 — доли различных профилей, прокатывае-
мых на стане;
Лр	А'3 — производительнЬсть стана при прокат-
ке тех же профилей, т/ч.
При определении годовой производительности сорто-
вых станов необходимо знать фактическое число работы
их в течение года, которое меньше номинального числа
294
часов на величину простоев. Современные станы рабо-
тают по непрерывному графику, т. е. без выходных и
праздничных дней, останавливаясь только на капиталь-
ные и планово-предупредительные ремонты.
Ниже приведены данные Гипромеза для нормирова-
ния времени работы сортовых станов [4].
	Рельсо- балочные и крупно- сортные станы	Непрерывные и полунепрерыв- ные станы		
		средне- сортные	мелко- сортные	проволоч- ные
Продолжительность ре- монтов, сут:				
капитальные ....	4	4	4	4
планово-пр едупреди- тельные		18	12	12	12
Продолжительность ра- боты в течение года*:				
номинальная ....	343/8232	349/8376	349/8376	349/8376
фактическая ....	281/6800	304/7300	308/7400	312/7500
Простои**, ч (%) . . .	1432(17)	1076 (13)	976(12)	876(10)
* Трн смены по 8 ч; в числителе — сут, в знаменателе — ч. ♦♦ В простои
станов включены приемка и сдача смен, поломки валков и др.
2. Технико-экономические показатели
Расход металла. Выход годного из блюмов или заго-
товки определяется потерями металла на угар в нагре-
вательных печах и во время прокатки, отходами на об-
резь и браком.
Отходы при производстве рельсов из блюмов состав-
ляют около 5%, выход годных рельсов из блюмов будет
равен 95%. Отсюда расход блюмов на 1 т годных рель-
сов составляет 100:95=1,05. При расходе слитков спо-
койной стали на 1 т блюмов, равном 1,25, расход слит-
ков на 1 т годных рельсов составляет
1,25-1,05= 1,31 т.
В расход металла при прокатке балок входят также
потери при прокатке на блюминге и рельсо-балочном
стане. Подавляющее количество балок, швеллеров и дру-
гих фасонных профилей производят из кипящей стали,
поэтому расход металла на блюминге (при частичном
использовании спокойной стали) примерно равен 1,12.
Готовые балочные раскаты режутся на разные длины,
при этом часть металла теряется. Практически коэффи-
295
Цйент расхода металла при прокатке балок из блюмой
составляет 1,06. Расход слитков на 1 т балок равен
1,12-1,06 = 1,187 т.
При прокатке сортовой стали расход металла тем
больше, чем больше размер и качественнее профиль.
Наибольший расход металла — на крупносортных ста-
нах, наименьший — на мелкосортных и проволочных.
Это происходит потому, что готовые раскаты крупно-
сортной стали сравнительно небольшой длины, а мер-
ные длины их еще короче.
Выход годного из заготовки на современных сорто-
вых станах в среднем составляет 91—96%, при этом
большие значения относятся к мелкосортным и прово-
лочным станам. Отсюда расход заготовки на 1 т готово-
го проката
100: (91 =96)= 1,099= 1,041.
Расход топлива. На рельсо-балочных и крупносорт-
ных станах при нагреве блюмов и заготовок больших се-
чений в методических рекуперативных печах расход ус-
ловного топлива составляет примерно 500 тыс. ккал/т
нагреваемого металла. На мелкосортных и проволочных
ТАБЛИЦА 24
РАСХОД ВОДЫ НА СОРТОВЫХ СТАНАХ, м’/ч
Станы	Нагреватель- ные устрой- ства	Валки	Подшипники	Воздух	Смазочные устройства	Вспомога- тельные уст- ройства	Смыв окалины	Общий
Рельсо-балоч- ные и крупно- сортные . . .	1200*	250	400	500	250	600	200	3400
Непрерывные и полунепрерыв- ные: средиесорт- ные ....	900*	400		500	300	200	300	2600
мелкосорт- ные ....	150**	500			500	150	300	200	1800
проволочные .	150**	600	—	400	150	450	250	2000
• Расход воды на три печи.
•• Расход воды на одну печь.
296
ТАБЛИЦА 25
РАСХОД ВАЛКОВ НА СОРТОВЫХ СТАНАХ
	 о	Количество прока-		
	<v В-	тайного металла, ТЫС Т		Удельный
Станы, клети	к о			расход валков, кг/т
	2 м «	между	после всех	
		переточ- ками	переточек	
Рельсо-балочный:				
черновая двухвалковая ре-			210—270	
версивная клеть ....	6	35—45		3—5
черновые трехвалковые кле- ти	7-8	5—6	35—48	
чистовая двухвалковая клеть	5—7	2,5—3	12,5—21	
Крупносортный 650—750 ли- тейного типа:				
черновая двухвалковая ре-			120-150	2,5
версивная клеть . . , .	 6	20—25		
черновые трехвалковые . .	6—8	3—5	18—40	
чистовая двухвалковая . .	6—8	2—2,5	12—20	
Непрерывный среднесортный 350-400:				
горизонтальные валки клетей черновой группы ....	5-6	10-15	50-90	1,0—1,5
то же, чистовой группы . .	5—7	5—6	25—42	
вертикальные валки . . .	5-7	6-8	30—56	
Непрерывный мелкосортный 300—250:				
клети черновой группы . . горизонтальные валки клетей	5-6	10—12	50—72	0,4
чистовой группы ....	6—7	5—6	30-42	
вертикальные валки клетей . Непрерывный проволочный:	7-8	4—5	28—40	
клети черновой группы . .	6-7	12—15	72—105	0,3
клети промежуточной группы	7	8—10	56—70	
клети чистовой группы . . . Непрерывный штрипсовый:	10	2—4	20—40	
вертикальные валки . . .	10	20-25	200—250	
горизонтальные валки клетей черновой группы .....	12—15	6—10	72—150	
то же, чистовой группы . .	15—20	2—4	30—80	
четырехвалковые клети чис- товой группы:				
рабочие валки ....	15—20	0,5—1	7,5—20	
опорные		10	10-15	100-150	
* При большом количестве фланцевых профилей в программе стана.
297
станах при нагреве заготовки со стороной 50—100 мм в
печах той же конструкции расход составляет примерно
350 тыс. ккал/т нагреваемого металла. - ,
Расход электроэнергии при прокатке широкого сор-
тамента рельсо-балочной продукции и сортовой стали ко-
леблется в значительных пределах. Он зависит от вида
профиля, его размера, размера сечения исходной заготов-
ки, марки стали, типа стана, конструкции вкладышей
подшипников и других факторов. Средний удельный рас-
ход электроэнергии на 1 т готового проката составля-
ет [4]:
на рельсо-балочных станах 65, на крупносортных 600—650 (ли-
нейного типа) 50—55, на непрерывных и полунепрерывных средне-
сортных соответственно 300—400 и 40—45, на непрерывных мелко-
сортных 250—50 и на непрерывных проволочных 70 кВт-ч.
Расход воды, м3/ч, для охлаждения элементов обору-
дования, воздуха и смыва окалины на различных сорто-
вых станах представлен ниже. Общий расход воды дан
без учета повторного использования ее [4].
Расход валков. Данные о расходе валков на различ-
ных сортовых станах, по данным Гипромеза [4], пред-
ставлены в табл. 25.
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
ПРОИЗВОДСТВО ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
Листовой прокат, особенно холоднокатаный, является
одним из самых экономичных видов металлопродукции.
Из него можно изготовлять разнообразные штампован-
ные и сварные конструкции и изделия, отличающиеся
меньшей массой по сравнению с литыми. Так, сварные
трубы для газо-нефтепроводов и другие профили, изго-
товляемые из листового проката, имеют стенки тоньше,
чем горячекатаные, и поэтому их использование снижа-
ет расход металла на 10—15%.
Доля листового проката в общем объеме прокатного
производства в промышленно развитых странах посто-
янно возрастает, что объясняется быстрым развитием ка-
питального строительства, автомобильной, авиационной,
электротехнической, консервной и других отраслей про-
мышленности. В настоящее время в СССР доля листово-
го проката в общем производстве проката составляет
несколько более 40%.
Производство листа в общем выпуске проката в СССР
будет неуклонно возрастать, в связи с чем будет про-
должено строительство новых высокопроизводительных
листопрокатных станов.
Листовая сталь подразделяется на толстолистовую,
тонколистовую горячей и холодной прокатки и универ-
сальную. Определяющей в этой классификации является
толщина. Так, по отечественным стандартам листы тол-
щиной от 4 до 160 мм относят к толстым; листы толщи-
ной до 3,9 мм (включительно) относят к тонким. Универ-
сальная сталь — горячекатаная сталь прямоугольного
сечения шириной от 160 до 1050 мм и толщиной от 4 до
60 мм — прокатывается на универсальных станах, клети
которых имеют вертикальные валки, обрабатывающие
боковые кромки. При этом кромки получаются после
прокатки готовыми. У толсто- и тонколистовой стали бо-
ковые кромки в большинстве случаев получаются гото-
выми только после резки на ножницах.
299
Деление листов на толстые и тонкие является услов-
ным. Эта условность становится все большей по мере раз-
вития непрерывной прокатки, так как на современных не-
прерывных листовых станах прокатывают шйрокий сор-
тамент, включающий как тонкие, так и толстые листы.
I,	ГЛАВА VIII.	I
ГОРЯЧАЯ ПРОКАТКА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ	1
‘	1. Сортамент	1
...	Как уже отмечалось, повышение доли листовой продук-	1
|	ции в выпуске проката является одним из основных на-	|
8	правлений в развитии современного отечественного и за-	1
I	рубежного прокатного производства. В связи с этим за	1
|	последние годы резко возросли объем и сортамент горя-	|
чекатаной листовой стали. Приведем в качестве примера 1
некоторые размеры горячекатаной листовой стали:	|
по ГОСТ 1577—70 производится горячекатаная тол- 1
столистовая качественная углеродистая и легированная |
i	конструкционная сталь толщиной от 4 до 160 мм. Шири- |
?	на толстых листов 600—3800 мм, длина 2—12 м. Сталь, 1
j	прокатанная на непрерывных станах, может поставлять- 1
f	ся в рулонах;	s,
согласно ГОСТ 5520—69 производится толстолисто- 1
,	вая горячекатаная углеродистая и низколегированная 1
сталь, пригодная для сварки и предназначенная для из- |
готовления деталей и частей паровых котлов и сосудов, 1
работающих под давлением при нормальной, повышен- ?
ной и минусовой температурах. Размеры листов: толщи-
на 4—160 и ширина 600—3800 мм, длина 2—12 м. Сталь, ;
прокатанная на непрерывных станах, может поставлять- •
ся в рулонах;
по ГОСТ 5521—76 производится свариваемая угле- ’л
родистая и низколегированная толстолистовая и тонко- !
листовая сталь, предназначенная для изготовления свар- i
ных конструкций для судостроения. Размеры толстых ?
листов: толщина 4—160 и ширина 600—3800 мм, длина 1
2—12 м. Размеры тонких листов: толщина 0,5—3,9 
(4,0) и ширина 600—1400 мм длина 1,2—4 м. Толсто- и j
тонколистовая сталь, прокатанная на непрерывных ста-
нах, может поставляться в рулонах;
300
ГОСТ 82—70 распространяется на горячекатаную
сталь прямоугольного сечения (полосовую) шириной от
160 до 1050 и толщиной от 4 до 60 мм, прокатываемую
на универсальных станах. Полосы поставляются длиной
от 5 до 18 м;
сталь листовая горячекатаная по ГОСТ 19903—74 из-
готовляется в листах и рулонах толщиной от 0,5 до 160
Рис. 134. Классификация размеров
и наименование профилей листовой
стали:
I — лента; II — полосовая; ZZZ —
универсальная; IV — рулонная хо-
лоднокатаная; V—рулонная горя-
чекатаная; VI — листы; VII — пли-
ты
и от 1,2 до 12 мм соответственно. Длина листов при ши-
рине 600—3800 мм составляет 1,2—12 м. Ширина стали,
поставляемой в рулонах, равна 500—2200 мм;
горячекатаная лента из углеродистой стали обыкно-
венного качества, согласно ГОСТ 6009—74, имеет тол-
щину 1,2—5,0 и ширину 20—220 мм. Лента получается
горячей прокаткой или продольной резкой горячекатаной
листовой рулонной стали и поставляется в рулонах.
Классификация размеров профилей листовой стали в
зависимости от способа производства может быть при-
мерно представлена в виде рис. 134.
Согласно ГОСТ 16523—70, горячекатаную и холодно-
катаную углеродистую сталь толщиной до 3,9 мм вклю-
чительно и шириной не менее 500 мм классифицируют
по: 1) видам продукции при поставке (на листы и руло-
ны); 2) нормируемым характеристикам (на категории
1—5); 3) качеству отделки поверхности (на группы: I—
особо высокой отделки, II—высокой отделки; III—по-
вышенной отделки, IV— обычной отделки);
4) способности к вытяжке (сталь категорий 1 и 5, на
глубокую Г, кроме стали марки ВСт1, и нормальную—Н);
5) методам испытаний [с контролем механических
свойств, вытяжки и микроструктуры или без контроля
301
их — только по штампуемости (дополнительная марки- |
ровкаШТ)].	I
Согласно ГОСТ 380—71, в зависимости от назначения все мар- ’1
ки углеродистой стали обыкновенного качества подразделяются на |
три группы, поставляемые по: механическим свойствам (А); химиче-
скому составу (Б); механическим свойствам и химическому соста- 1
ву (В).	I
Такая классификация относится к профилям горячекатаной тол- Я
столистовой, широкополосной (универсальной) и холоднокатаной |
тонколистовой стали. В свою очередь в зависимости от нормируемых |
показателей сталь каждой группы подразделяется на категории: ,1
А—1—3; Б—1,2; В—1—6.	1
Буквы Б и В, означающие группу стали, ставятся перед обозна- я
чением ее марки, группа А не указывается, например: СтЗ, ВСтЗ, 1
БСтЗ.	|
Для обозначения степени раскисления после номера марки стали |
добавляются следующие индексы: кп — кипящая, пс — полуспокой- |
иая, сп — спокойная, например: СтЗкп, БСтЗпс, ВСтЗсп. Номер соот- 3
ветствующей категории стали добавляется в конце ее марки, на- |
пример; СтЗкп2, БСтЗсп2, ВСт4псЗ. Если же заказывается сталь |
необходимой категории без указания степени раскисления, тогда в |
обозначении марки номер стали и категорию отделяют друг от дру- я
га знаком тире, например: СтЗ—2, ВСтЗ—2, ВСт5—5.	|
Согласно ГОСТ 19903—74, на сортамент листовой го- |
рячекатаной стали принята классификация по точности |
прокатки, плоскостности, характеру кромки и размерам. |
Как видим, указанные ГОСТы в известной мере клас- |
сифицируют профили листовой стали не только по тол- 1
щине, ширине, маркам, но также и по назначению. I
Несколько обособленно выделяется производство si
тонких и тончайших лент, которые по сортаменту раз- 1
нообразны в силу различного их назначения. От их вы- 1
пуска зависит, однако, развитие многих важных отрас- I
лей народного хозяйства таких, как радио, телевизион- j
ная и в значительной мере автомобильная промышлен- 1
ность. Так, в качестве примера кинескопы для цветных I
телевизоров требуют ленты толщиной 0,1—0,12 мм с а
чрезвычайно высокой точностью по ширине и длине 1
(планшетность).	I
Рассмотрим отдельно производство горячекатаной |
толстой, тонкой и холоднокатаной листовой сталей. 1
2. Технологические операции	1
при производстве листовой стали	|
Общепринятыми можно считать следующие варианты |
технологических схем прокатки толстолистовой стали, 1
если исходным полупродуктом стана являются слитки |
или слябы;	I
302
1) слиток—подготовка к нагреву, нагрев, прокатка
на подкат определенной толщины и ширины, нагрев под-
ката, прокатка на лист окончательных размеров, отдел-
ка листа (обрезь переднего, заднего концов раската
и др.);
2) сляб — подготовка к нагреву, нагрев, прокатка
на стане на лист определенной ширины и толщины от-
делка листа (обрезь переднего, заднего концов раска-
та, боковых кромок и др.).
Видно, что прокат профилей толстолистовой стали
из слитков имеет большее число технологических опера-
ций, которые усложняют полный цикл прокатки листа.
Причем особое место занимает подготовка слитков к на-
греву, т. е. обрезь верхней и нижней его частей.
Несомненно наиболее рациональной и экономически
эффективной следует считать технологию прокатки, при
которой исходной заготовкой является сляб.
На современных непрерывных тонколистовых станах
принято «перекрытие» сортамента листовой стали по
толщине более 4 мм. В определенных пределах толщин
весь раскат готовой толстолистовой стали оформляется
и поставляется в рулонах. Этот процесс включает в себя
следующие технологические операции: подготовка слябов
к нагреву, нагрев и прокатка их на лист, оформление
раската в рулон; в некоторых случаях при необходимос-
ти раскат разрезается на листы определенной длины.
Значительно больше технологических операций вы-
полняется при холодной прокатке тонких листов. При-
мерная технологическая схема холодной прокатки тон-
ких листов включает следующие операции: подготовка
горячекатаных рулонов к прокатке (травление поверх-
ности листа, предварительная смазка ее), холодная
прокатка рулонов на непрерывном стане, очистка поверх-
ности рулонов холоднокатаной листовой стали от загряз-
нений (масла, частично оставшейся окалины и др.), от-
жиг рулонов в печах для снятия наклепа (упрочнения),
дрессировка металла—прокатка отожженного листа
на дрессировочных станах. Дальнейшие операции пос-
ле дрессировки связаны С назначением тонколистовой
стали.
3. Исходный материал и нагрев его
перед прокаткой (общие положения)
Исходным материалом для производства горячекатаной
листовой стали на современных станах, как правило,
являются слябы. Однако в ряде случаев применяются и
слитки, если нет возможности обеспечить стан слябами
или требуется прокатка листов специального назначе-
ния: большой ширины, толщины и длины. Технологичес-
кие операции при применении слитков нами в общем ви-
де рассмотрены.
На отечественных толстолистовых станах использу-
ют слитки прямоугольного сечения массой от 6—8 до
120 т. Однако основной объем проката получают из слит-
ков массой 22—25 т, большая их масса определяется
уже специальным назначением листа. Размеры и соот-
ношение сторон слитков, предназначенных для произ-
водства слябов и профилей толстолистовой стали, при-
ведены в разделе о производстве полупродукта. Однако
следует указать, что при определении толщины слитка
надо исходить не только из условий кристаллизации жид.
кой стали, структуры зерен литой стали и последующих
условий ее деформации, но и учитывать такое суммар-
ное обжатие, которое обеспечило бы получение готовой
листовой стали требуемого качества. В зависимости от
толщины h прокатываемого листа минимальную толщи-
ну Н слитка рекомендуется принимать в следующих пре-
делах:
Толщина листа й, мм .	8—20	20—40 50—100 120—205
Минимальная толщина
слитка Я, мм....... (18—20) h (12—18) h (7—12) й (4—7) ft
Как правило, слитки большой массы, предназначен-
ные для производства листовой стали, отливают в из-
ложницы, уширенные кверху и снабженные утепляющи-
ми надставками. Конусность слитков должна быть мини-
мальной. В настоящее время конусность слитка на
одну сторону принята 1,5—2,5%; чем больше масса слит-
ка, тем больше конусность. Качество поверхности
слитков и слябов определяет и качество готовой листо-
вой стали. Поэтому их подготовке к нагреву и прокатке
уделяют особое внимание.
Поверхностными дефектами и признаками неподго-
товленности слитка к нагреву и прокатке являются пле-
304
ны, продольные и поперечные трещины наличие при-
быльной части, усадочной раковины и выступов на ниж-
ней части от выработки поддонов. Происхождение этих
дефектов рассмотрено в первой части — при производ-
стве полупродукта.
Прокатка толстолистовой стали из слитков требует
особой и обязательной подготовки по следующим основ-
ным технологическим положениям.
Необходимо осуществить обрезь верхней и нижней
частей слитка перед посадкой в печь. В усадочной рако-
вине концентрируются различные ликваты, легкоплав-
кие соединения, которые при нагреве в печи превраща-
ются в жидкую фазу и заливают подину печи или про-
никают на подину зон нижнего подогрева. Но удаление
прибыльной (верхней) части слитка приводит к прежде-
временному в ряде случаев довольно часто повторяюще-
муся выходу нагревательной печи из строя, что связано
с ее остановками, ремонтом и потерей производительнос-
ти стана. Кроме того, ненужные верхнюю и нижнюю час-
ти слитка, составляющие почти 20% от его общей массы,
нагревать в печи, расходуя для этого топливо, нерацио-
нально. Кроме того, после обрези верхней и нижней час-
тей слиток оформляется в более удобную и рациональ-
ную форму, что благоприятно отражается на его про-
движении вдоль подины печи и на собственно процессе
прокатки.
Поверхностные трещины и плены удаляются с по-
мощью огневой пневматической или наждачной зачист-
ки. При удалении поверхностных дефектов следует выдер-
живать соотношение между шириной b канавки и ее глу-
биной hv в месте расположения дефекта: Ь//гг^44-6. Ес-
ли это соотношение не выдерживается, то в процессе об-
жатия могут образовываться наплывы металла и, таким
образом, получатся новые дефекты.
На поверхности сляба могут проявляться следующие
дефекты: продольные и поперечные трещины, плены.
Возможно, что все эти дефекты наследственные и обра-
зовываются при прокатке слитков на слябинге. Проис-
хождение продольных и поперечных трещин на поверх-
ности сляба также бывает связано с температурным ре-
жимом нагрева или охлаждения. Поверхностные плены
образовываются еще при прокатке слитка, подкорковые
пузыри которого располагаются близко к поверхности
(малая толщина внешней стенки слитка до подкорковых
20—999
305
пузырей) и при высотной деформации смещаются к ней,
проявляясь в виде дефекта.
На современных листовых станах имеются механизи-
рованные установки для удаления поверхностных’дефек-
тов. Слябы, получаемые на современных блюмингах или
слябингах в настоящее время, как правило, обрабаты-
ваются в потоке на машинах огневой зачистки и на ста-
ны подаются качественными. Прокатка листовой стали
из слябов более рациональна, так как при этом повыша-
ется качество листовой стали и расходный коэффициент
металла получается минимальным. Размеры и массу
слябов при прокатке толстых листов на линейных станах
принимают в зависимости от размеров листов. В этом
случае более подходящими являются те слябы, которые
имеют наименьшую толщину и наибольшую ширину,
что уменьшает число проходов, тем самым оптимизируя
технологические операции и увеличивая производитель-
ность стана. Длина слябов при прокатке листов на ли-
нейных станах часто ограничивается длиной, бочки вал-
ков, так как слябы больше этой длины не могут прока-
тываться в поперечном направлении для получения не-
обходимой ширины (увеличения ширины листа). Что же
касается применения слябов на непрерывных тонколисто-
вых станах, то следует отметить, чем меньше их толщи-
на, тем меньше требуется клетей и времени прокатки.
Однако при определении размеров слябов следует учи-
тывать, что одним из главных факторов, повышающих
производительность непрерывных листовых станов, яв-
ляется возрастание массы слябов. Это достигается за
счет увеличения их толщины, ширины и длины. На дей-
ствующих непрерывных станах длина слябов ограничи-
вается размерами нагревательных печей, скоростью
прокатки, расстоянием между черновыми клетями и мо-
жет достигать 10—12 м.
Слябы являются исходным материалом и при про-
катке универсальной стали. Ширина слябов в этом слу-
чае принимается больше ширины готовой полосы (лис-
та) на 30—50 мм, а толщина и длина определяются ис-
ходя из длины прокатываемой полосы, а также размеров
нагревательных печей. Универсальная листовая сталь
прокатывается на одноклетевых универсальных станах и
поэтому чем меньше толщина слябов, тем больше произ-
водительность станов. Размеры слябов определяются со-
ответствующим ГОСТом, согласно которому онц делятся
306
по толщине и ширине на две группы прй следующей гра-
дации размеров (приведена в скобках):
1) толщина //=1004-145, ширина 5 = 3004-700 мм
(Д5=5 и Д5=200 мм соответственно); 2) толщина Н =
= 1504-250, ширина 5 = 7004-2000 мм (ДЯ = 10 и Д5 =
=50 мм соответственно).
Длина слябов L может быть от 1300 до 5000 мм.
Для нагрева слябов и слитков в настоящее время при-
меняют главным образом устройства двух типов: мето-
дические печи и нагревательные колодцы. Методические
печи используют для нагрева слябов и слитков сравни-
тельно небольшой массы (обычно не более 6 т), колод-
цы— для нагрева слитков больших размеров и массы.
Нагрев слябов осуществляется в методических много-
зонных печах с торцовой посадкой и выдачей, двусторон-
ним подогревом, работающих на газовом топливе. По-
догрев газа и воздуха осуществляется примерно до 800
и 400° С соответственно. Как правило, методические пе-
чи отапливаются смесью доменного и коксового газов
или природным газом. Часовая производительность ме-
тодических печей, установленных на современных высо-
копроизводительных станах, при холодном всаде — до
150 т, при горячем — до 250 т.
При горячей прокатке листовой стали происходит зна-
чительное снижение температуры металла. Чтобы за-
канчивать прокатку при необходимой температуре, обес-
печивающей структуру металла готового листа, давление
его на валки и др., слябы надо нагревать как можно
больше. Однако при этом следует учитывать недопусти-
мость чрезмерного роста зерна, перегрев, пережог, по-
верхностное обезуглероживание и большое окисление
металла. Температура нагрева слябов определяется хи-
мическим составом стали и допускается в пределах
1150—1250° С; максимальной величиной следует считать
1280° С, так как выше этой температуры будет происхо-
дить нежелательный процесс перегрева металла, способ-
ствующий появлению пережога. Продолжительность на-
грева металла зависит от температуры слябов при поса-
де, их толщины и главным образом химического состава.
С точки зрения режимов нагрева все стали следует
разделить на шесть групп:
1) малоуглеродистые стали (кипящие). Их можно на-
гревать интенсивно до максимальной температуры
1280° С, без опасения возникновения больших внутренних
20*
307
напрйжёний, развитие которых может привести к обра-
зованию трещин;
2) спокойные углеродистые стали с содержанием уг-
лерода до 0,3%. Такие стали требуют некоторого сниже-
ния интенсивности и пониженной температуры нагрева
1270° С;
3) стали с содержанием углерода 0,3—0,5%. В эту
группу входят также марганцовистые 15Г—ЗОГ, 09Г2,
10Г2; хромистые 15Х —
35 X; стали 15ХСНД,
15ГС, 14Г2, стали свО8Г2,
свЮГА, свО8ГС, 08Г2С,
св12ГС. Все они объеди-
нены в данную группу на
о о,2 0,4 о,б 0,8 1,0 1,2 1,4‘ основе схожих теплофи-
Соаертаниеъ,/ч	т
зических характеристик.
Рис. 135. Температура нагрева металла Нагрев СТЯЛеЙ ДЭННОЙ
независимости от содержания углеро-	требует большой
осторожности по сравне-
нию со сталями, объединенными во второй группе:
4)	углеродистые стали с содержанием углерода 0,5—
0,75%; марганцовистые стали 40Г—70Г, 10Г2—15Г2,
А12, гаечная сталь, хромистые стали 40Х, 45Х, 10ХСНД,
ТВМ, 25Г2С, 18Г2С, 30ХГ2С, 35ГС, 14ХГС, 20Г2С. Здесь
также объединение сталей основано на близкой сходи-
мости их теплофизических свойств, а нагрев металла осу-
ществляется до температуры 1180—1190° С;
5)	высокоуглеродистые и легированные стали с содер-
жанием углерода 0,75%, эвтектоидные и заэвтектоидные
стали. Здесь же и кремнистые стали 55С2, 60С2, 60С2ХА,
40ХС, 35ХГС, УГ, УВ. Температура нагрева — не выше
1180° С;
6)	высоколегированные и специальные стали, нагрев
которых осуществляется по особому технологическому
режиму, отвечающему требованиям теплофизических
свойств.
Подобная классификация сталей по нагреву вполне
приемлема и может быть рекомендована для разработки
режимов нагрева слитков в нагревательных колодцах.
Обработка данных о температурных режимах нагре-
ва сталей позволяет рекомендовать зависимость, приве-
денную на рис. 135.
При прокатке листовой стали на непрерывных станах
широко применяется горячий всад слябов в нагреватель-
308
йые печи. Слябы, прошедшие через машину огневой за^
чистки в потоке обжимных станов и резку на мерные
длины, сразу же поступают в нагревательные печи листо-
прокатных станов. Количество горячих слябов обычной
стали поступающих в нагревательные печи листопрокат-
ных станов достигает 90% и выше от общего объема про-
ката., При этом на склады полупродукта поступает лишь
небольшое количество слябов, требующих охлаждения и
дополнительной зачистки поверхностных дефектов. Бла-
годаря большой поточности горячего металла на участ-
ках слябинг — листопрокатные станы значительно со-
кращаются площади складов полупродукта, увеличива-
ется производительность нагревательных печей, снижа-
ется расход топлива.
Работа и конструкция отдельных типов нагреватель-
ных печей будут приведены при рассмотрении работаю-
щих листопрокатных станов.
4. Станы для прокатки толстолистовой стали
Станы, предназначенные для прокатки толстолистовой
стали, классифицируются по следующим признакам: чис-
лу клетей и их конструкции, типу нагревательных уст-
ройств, длине бочки валков — сортаменту листовой стали,
составу вспомогательного оборудования.
По числу клетей станы бывают одно-, двух-, трех и
четырехклетевые. По конструкции в состав одноклете-
вых станов входят двух-, трех- или четырехвалковые кле-
ти (рис. 136, 137).
При прокатке универсальных листов малой толщины,
поставляемых в рулонах (возможен и рез раскатов
на мерные длины), на одноклетевом стане устанавлива-
ется универсальная двух- или четырехвалковая клеть.
Все одноклетевые станы работают по принципу ревер-
сивности.
Большое распространение для прокатки толстолисто-
вой стали получили двуклетевые станы. При этом соче-
тание клетей по конструкции разнообразное; практичес-
ки, с точки зрения рациональности процессов получения
листа необходимого качества, может быть примерно де-
вять типов станов (рис. 138). Трехклетевые станы полу-
чили свое развитие два десятилетия назад. В их составе
принята стабильная схема расположения клетей: пер-
вая— двухвалковый окалиноломатель, но может рабо-
309
ТаТь и для обжатия раската й поперечном направлении;
вторая—черновая реверсивная двухвалковая; третья—
четырехвалковая реверсивная универсальная.
В последнее время спроектированы и устанавлива-
ются четырехклетевые станы, в составе которых первая
клеть — двухвалковая и работает как окалиноломатель,
ff
Рис. 136. Схема одноклетевого стана
для прокатки толстых листов:
а — расположение валков в двухвалко-
вых клетях; б — в четырехвалковых
клетих; 1 — камерные печи или нагре-
вательные колодцы; 2 — подводящий
и раскатный рольганги; «3 — реверсив-
ная клеть двухвалковая или четырех-
валковая; 4 — шестеренная клеть; 5 —
электродвигатель
Рис. 137. Схема одиоклетевого тол-
столистового стана с трехвалковой
клетью:
а ~ расположение валков; 1 — на-
гревательные печи; 2— подводящий
печной и раскатной рольганги; 3 —
подъемно-качающийся стол; 4 —
прокатная трехвалковая клеть;
5 — отводящий рольганг; 6 — ше-
стеренная клеть; 7 — редуктор; 8 —
электродвигатель
вторая —двухвалковая с вертикальными валками, также
предназначена быть окалиноломателем, две остальные —
черновая и чистовая четырехвалковые реверсивные.
Непрерывные станы для прокатки толстолистовой ста-
ли не устанавливаются, хотя они высокопроизводитель-
ны, но ограничивают сортамент листа по ширине. Обычно
потребность в ряде профилей толстолистовой стали
по толщине и ширине удовлетворяется использованием
непрерывных широкополосных станов прокатки тонких
листов.
Развитие прокатки листовой стали в отечественной
металлургии определило три типа листовых станов, ха-
рактеризующихся следующими длинами бочки прокат-
ных валков, мм: 2000—2300; 3000—3500; 5000—5500.
Наибольшее разнообразие в длинах бочек валков и
типах клетей наблюдается у однбклетевых толстолисто-
310
вых станов, что связано с широким сортаментом толсто-
листовой стали. Одноклетевые толстолистовые станы
имеют большое преимущество по сравнению с другими,
так как не требуют особой перестройки при переходе на
прокатку листа любых размеров в пределах возможной
ширины, определяемой длиной бочки валков. Кроме то-
го, в процессе работы возможно изменение любого тем-
пературно-скоростного режима и обжатий, что очень важ-
но при прокатке листов из высокоуглеродистых и леги-
рованных сталей, тем более если легированные стали
имеют переходные температурные фазовые превращения.
В настоящее время наиболее распространенными явля-
ются одноклетевые станы с четырехвалковыми клетями,
которые имеют установки гидравлического противоизги-
ба бочки валков и за счет упругой деформации обеспечи-
вают получение листа с одинаковыми размерами толщи-
ны в любом направлении раската. Это важно не только
с точки зрения экономии металла, но и технологического
использования готового листа при изготовлении различ-
ных конструкций.
Универсальные клети, применяемые на одноклетевых
толстолистовых станах, имеют преимущество перед обыч-
ным в том, что с помощью вертикальных валков осу-
ществляют обжатие в поперечном направлении раската,
тем самым обеспечивая прокатку листа с катаными кром-
ками, что исключает операцию их обрези, значительно
уменьшает расходный коэффициент металла и повышает
качественные показатели готовой продукции. Однако уни-
версальные клети ограничивают сортамент толстолисто-
вой стали по ширине. Их применение эффективно при
прокатке листа определенной ширины, диапазон измене-
ния которой связан с конструктивными пределами изме-
нения установки в рабочее положение вертикальных вал-
ков. Этим положением и объясняется строгая специали-
зация станов, где установлены универсальные клети; та-
кие станы по типу клети называют универсальными.
Общее развитие станов определялось стремлением к
повышению их производительности, улучшению качества
поверхности и высокой точности толщины толстолистовой
стали, изменению сортамента листовой стали с освоени-
ем профилей минимальной толщины (нижний предел
размеров толстолистовой стали) и др. В процессе экс-
плуатации толстолистовых станов решались задачи со-
вершенствования технологии, конструктивного оформле-
ЗП
ЧУ	2
ф ф£ ^ф-ф-44-444-44
44
4
У	ч
4=4=<^~^^Ф_Ф’ Ф44
44^ ^44“4444’4^4 Ф
'5
44
"О7	г
4 4^ ^4ф4 ф-ф 44 4'4
5
'312
44
5
В
$•
44
5
^4
6
4ФО4Ф4ФФФФ4^М
у
44
нйя прокатных клетей и вспомогательного оборудо-
вания.
В настоящее время можно считать определившимися
двуклетевые станы, предназначенные для прокатки тол-
стых листов следующих двух типов:
1) обе клети — четырехвалковые реверсивные;
2) черновая — четырехвалковая реверсивная, чисто-
вая— четырехвалковая универсальная реверсивная (см.
рис. 138).
Разновидностями этих типов двуклетевых станов с
достаточно высокими технико-экономическими показате-
лями следует считать толстолистовые станы, у которых
в качестве черновых клетей установлены двухвалковые
реверсивные клети. Такой вариант станов приемлем для
сортамента листовой стали сравнительно малой ширины
и повышенной толщины в расчете, что при прокатке слит-
ков или слябов сохраняются высокие температура раска-
та и пластичность металла, упругий прогиб валков не-
значителен, точность раскатов по толщине вполне удов-
летворительна и возможные отклонения размеров раска-
та, выдаваемого двухвалковой черновой клетью, будут
компенсированы дальнейшей прокаткой в четырехвалко-
вой чистовой клети. Наиболее постоянно расположение
оборудования трехклетевых толстолистовых станов. Как
правило, первая клеть стана — с вертикальными валка-
ми (окалиноломатель), вторая — двухвалковая черновая
реверсивная, третья — четырехвалковая чистовая универ-
сальная реверсивная. С технологической точки зрения
трехклетевые станы вполне соответствуют условиям про-
катки качественных толстых листов высокой точности.
Сочетание работы двух клетей: первой — с вертикальны-
ми валками и чистовой — универсальной обеспечивает
получение листа с заданными размерами по ширине и
катаной кромкой.
Развитием конструкции трехклетевых толстолисто-
вых станов в отечественной металлургии следует считать
вновь разработанные и уже успешно работающие четы-
Рис. 138. Схемы черновых (слева) и чистовых (справа) клетей в двуклетевых
станах прокатки толстолистовой стали:
1 — двухвалковая реверсивная клеть; 2 —рольганг между клетямн; 5 —трех-
валковая клеть; 4 — подъемио-качающиеся столы; 5 — четырехвалковая ре-
версивная клеть; 6 — вертикальные валки четырехвалковой универсальной
клети
313
рехклетевые станы. Они отличаются не только числом
клетей, их расположением и назначением, но и техноло-
гией прокатки толстолистовой стали вообще,-включая в
поточную технологическую линию термическую обработ-
ку готового листа.
В составе четырехклетевого стана последовательно на
одной линии установлены следующие клети:
1)	с горизонтальными валками (окалиноломатель);
2)	с вертикальным расположением валков (окалино-
ломатель);
3)	черновая четырехвалковая реверсивная;
4)	чистовая четырехвалковая реверсивная.
Однако черновая четырехвалковая клеть может ра-
ботать и как чистовая, когда осуществляется прокатка
листов с большой толщиной (свыше 40—50 мм). Техно-
логическим процессом также предусматривается исполь-
зование клети с вертикальными валками для осуществле-
ния периодического обжатия (в нескольких проходах)
раската в поперечном направлении, что улучшает качест-
во готовой толстолистовой стали.
В отечественной и зарубежной практике производства
толстолистовой стали нет других станов, строго предназ-
наченных только для прокатки сортамента толстых лис-
тов. Обычно к ним добавляют обжимную типа слябинга
клеть или ряд клетей, или же после толстолистового ста-
на располагают непрерывную группу клетей.
Рассмотрим технологический процесс прокатки тол-
столистовой стали на примере работающих одно-, двух-,
трех- и четырехклетевых прокатных станов.
5.	Прокатка толстолистовой стали
на одноклетевых станах
На одноклетевых станах прокатывают листы, как прави-
ло, толщиной более 25 и шириной 1800—5000 мм из слит-
ков массой 8—120 т и больше. Основная часть толстых
листов прокатывается из слитков и слябов массой 8—
25 т. При достаточной ширине исходных слитков или сля-
бов (при этом не производят прокатку их в поперечном
направлении) лучшим вариантом одноклетевого стана
является стан с четырехвалковой или с универсальной
четырехвалковой клетями. Трехвалковые клети (со
средним холостым валком меньшего диаметра), получив-
шие к началу XX в, большое распространение для про-
314
катки листов толщиной 4—50 мм, вследствие существен-
ных недостатков (прокатка в валках разного диаметра,
невысокие обжатия по проходам, длительные паузы меж-
ду проходами, наличие громоздких подъемных столов
и др.) постепенно вытесняются четырехвалковыми кле-
тями. Новые трехвалковые клети для прокатки толстых
листов в настоящее вре-
мя на заводах и станах
не устанавливаются.
Состав оборудования
современного одноклете-
вого стана обычно следу-
ющий:	нагревательные
устройства, основная
клеть стана, правильная
машина, ножницы про-
дольной и поперечной
резки, оборудование от-
делочной части стана.
Рассмотрим _ состав
оборудования и техноло-
гический процесс прокат-
ки толстолистовой стали
на примере работающего
одноклетевого стана 3500
(рис. 139). В сравнении
с подобными существую-
щими этот стан более
технологичен. Для нагре-
ва слитков или подкатов
Рис. 139. Толстолистовой стаи 3500:
1 — нагревательные печи; 2—механи-
ческий окалиносбиватель; 3— прокат-
ная клеть; 4 — паровая машина (при-
вод); 5 —рольганг; 6 — ножницы попе-
речной резки; 7 —шлепперы; S —пра-
вильная машина; 9 —дисковые ножни-
цы; 10 — карманы готовой продукции;
11 — ножницы для разделки бракован-
ных листов; 12 — поле гусиных шеек;
13 — ножницы для обрезки боковых
кромок; 14 — передаточная тележка
установлено семь печей камерного типа. Перед клетью
расположен механический окалиносбиватель. Двухвал-
ковая реверсивная прокатная клеть оборудована канто-
вателями и манипулятором. На линии потока раската
готового профиля установлены гильотинные и дисковые
(кромкообрезные) ножницы, роликовая правильная ма-
шина.
Сортамент стана: сталь толстолистовая толщиной
12—120, шириной 1200—3000 и длиной до 12000 мм.
Исходным полупродуктом являются, как правило,
слитки массой 4,7—7,4 т. Масса слитка определена
на основе оптимального раскроя поставляемого ли-
ста при минимальном расходном коэффициенте ме-
талла.
315
Технологический процесс прокатки толстолистовой стали на
этом стане следующий. Нагретые до необходимой температуры слит-
ки из камерных печей с выдвижным подом подают краном на стан.
Перед приемным рольгангом стана установлен механический окали-
иосбиватель с цепями на приводном барабане [20]. Удерживая на
весу клещами краиа, горячий слиток подводят к окалиносбивателю,
который цепями снизу сбивает поверхностный слой окалины на нем.
Затем слиток подают к клети и прокатывают при одновременном
удалении окалины с его верхней поверхности.
Вначале производят прокатку за несколько проходов по длине
слитка для снятия конусности. Затем — в поперечном направлении до
получения необходимой ширины, после чего прокатывают лист до
конечной толщины только по длине раската.
В первых двух-четырех проходах процесс прокатки для снятия
конусности осуществляется при обжатиях за один проход по 20 мм.
При прокатке в поперечном направлении (10—16 проходов)—при
обжатиях за один проход 13—15 мм, в остальных 20—25 проходах
продольной прокатки обжатия за один проход принимаются в пре-
делах 5—9 мм с уменьшением от большего к меньшему значениям;
последние два прохода стремятся осуществить при обжатиях не бо-
лее 2—3 мм, чтобы уменьшить разнотолщинность готового листа
(«проглаживающие» проходы).
Диаметр прокатных валков 980 мм, материал — стали 60ХН
илн 60ХНМ. Валки выполнены с выпуклостью 0,2—0,3 мм. Чем боль-
ше диаметр валков, тем меньше его выпуклость.
Полученный раскат поступает к гильотинным ножницам, кото-
рые осуществляют обрезь головной и донной частей слитка. Далее
в потоке раскат (толщиной до 60 мм) подвергают правке. Макси-
маьная температура листа при правке составляет 600° С, после чего
раскат поступает к дисковым ножницам, которые осуществляют об-
резь кромок. Для обрези кромок на листах толщиной более 25 мм
установлены отдельные ножницы, сбоку которых имеется специаль-
ная подвижная тележка для переноски листа.
Наличие поверхностных и внутренних дефектов листа контроли-
руется на складе готовой продукции при помощи ультразвукового
дефектоскопа. Готовая продукция для окончательного оформления
ее товарного вида подвергается термической обработки в термиче-
ском отделении.
При работе двухвалковых толстолистовых станов на одну тон-
ну годного листа в среднем расходуется (расходный коэффициент по
металлу 1,48):
Топливо, кг................................200
Огнеупоры, кг..............................0,5
Электроэнергия,	кВт-ч..................... 24
Материал валков,	кг......................1,05
Текстолит, кг............................0,028
Вода, м3.................................. II
Одноклетевой трехвалковый стан 2850 (рис. 140) ус-
тановлен в 50-х годах. В состав стана входят две
нагревательные методические печи, роликовая правиль-
ная машина, гильотинные ножницы для обрези торцовых
частей и боковых кромок раската, карманы готовой про-
дукции со сбрасывающим устройством. Нагревательные
316
методические печи — двухрядные, трехзонные, с нижним
подогревом, с торцовой подачей и боковой выдачей ме-
талла.
Стан предназначен для прокатки толстолистовой ста-
ли толщиной 8—30 и шириной после обрези 1400—
2100 мм; размеры слябов по толщине и ширине 113—
— 170X900 мм, их масса 1,1—2,65 т. На стане также
Рис. 140. Толстолистовой стан 2850:
1 — проталкиватель слитков (слябов); 2 — стационарный стол; 3—нагрева-
тельная печь; 4—выталкиватели; 5 — поворотное устройство; 6— наклонный
рольганг; 7 — транспортный рольганг; 8 — подъемно-качающиеся столы; 9 —
прокатная клеть; 10 — правильная машина; 11— стеллажи; 12— ножницы
поперечной резки; 13, 15 — ножницы продольной резки (для обрези боковых
кромок); 14— шлепперы; 16 — карманы для готовой продукции
прокатывают и слитки массой 1,2—2,7 т. Максимальная
скорость прокатки 3,5 м/с.
Процесс прокатки на этом стане осуществляется следующим об-
разом. Слитки или слябы предварительно обрабатываются на скла-
де — удаляются поверхностные дефекты, обрезается прибыльная
часть слнтка н т. д. Затем металл подается в печь, нагревается до
необходимой температуры и выгружается на рольганг выдачи, ко-
торый имеет поворотный стол, осуществляющий ориентацию поло-
жения слитка или сляба в горизонтальной плоскости.
По специальному роликовому желобу сляб (слиток) подается
к прокатной клети. В первых проходах прокатка сляба осуществ-
ляется в поперечном направлении до необходимой ширины, а затем —
в продольном до заданной толщины готового листа. Если же сляб
больших размеров по длине, а нужен широкий лист малой толщи-
ны, что сопровождается максимальными нагрузками на рабочую ли-
нию и электродвигатели, то предусматривается прокатка с задачей
в валки «на угол».
При прокатке слитков в первых проходах снимается конус-
ность, а затем выполняются те же операции, что н для слябов. Ве-
личины относительных обжатий, применяемые на стане, находятся в
пределах 18—20%. Поворот раската в горизонтальной плоскости
между проходами осуществляется коническими роликами, установ-
ленными на подъемно-качающнхся столах, которые передают его с
одного на другой горизонт прокатки. Удаление окалины с поверхно-
сти раската в процессе прокатки осуществляется с помощью гидро-
сбнва.
317
Раскат с заданными размерами по ширине и толщине поступа-
ет к правильной машине, проходит правку, затем подается на вто-
рую линию, где осуществляется обрезь переднего и .заднего его
концов и боковых кромок. Готовые листы сбрасываются в карманы
для оформления пакета или поштучно, маркируются, взвешиваются
и передаются для последующих возможных технологических опе-
раций.
Прокатные валки при длине бочки 2850 имеют диаметры: верх-
него и нижнего 850, среднего 650 мм. Привод верхнего и нижнего
валков осуществляется от электродвигателя мощностью 2000 кВт.
При работе трехвалковых станов типа рассмотренного выше на
одну тонну годного листа в среднем рарходуется (расходный коэф-
фициент по металлу 1,315):
Топлива, кг................................ 188
Электроэнергии,	кВт-ч.....................60,5
Валков, кг................................. 1,9
Прокатные валки отливаются из чугуна и имеют от-
беленный слой глубиной 15—25 мм. Химический состав
чугуна следующий, %:
С 2,9 —3,2; Si 0,4 —0,55; Мп 0,25 —0,45;
Р 0,5 —0,55;
добавки легирующих элементов — хром, никель. Твер-
дость поверхности валков HSh60. Стойкость всех валков
между перевалками составляет 12—15 тыс, т проката,
срок службы верхнего и нижнего валков 4—5 переточек.
Одноклетевые станы по составу оборудования и тех-
нологическому процессу не сложны и другие варианты
подобных станов далее рассматриваться не будут.
6.	Прокатка толстолистовой стали
на двуклетевых станах
Наибольшее применение для прокатки толстолистовой
стали в отечественной металлургии получили двуклете-
вые станы, имеющие следующее сочетание клетей, распо-
ложенных последовательно: первая — черновая, двух-
валковая, реверсивная; вторая—чистовая, трехвалковая.
Такие станы работают на Магнитогорском (стан 2350)
и Кузнецком (стан 2150) металлургических комбинатах.
Однако лучшими сочетаниями, будут такие, когда первая
клеть — четырехвалковая (или двухвалковая), реверсив-
ная, а вторая — четырехвалковая, универсальная (или
просто четырехвалковая), реверсивная. Современное на-
318
23375 ।	43000	,	38800
О
я
я
я
СО
а
о
d
Я
&
ih“
5 Р.
св * о ••
И <S> HX0
О Р « о =
йййа§
я
я
са . я S
и as а «
. М св
и°° I е> я
—t ’ о. г»
Я Я
Q-M -5 Д
СУ 5 я Я I
В* 53 я я »
1§Ш
3 Я
Нй
е> ®<в
t* Я Л
Ош
^p.g'a
« Л о “ j ч
&^и«5“
се
я я
Я се
2 *
... <У\0
*-< л я о
Я
и 2
§ w
Sf •> I м СЭ »
Я Я^ Я>о
се я *» я О •*>
я я з S 3
л з я 2 к я
§ 7я§5®
н' а §.*3
8,-а । а§
« и Я
§g«£8a
°\О I s о.«
о о I Р 3
я се
т»Я 2 « 5) И
р, й	о g
й7«	я а
я 2 «а и
«ч рчЯ ЧЯсЗ
319
правление в проектировании толстолистовых станов от-
носится к последним сочетаниям названных типов про-
катных клетей.	- '
Для примера рассмотрим технологический процесс
прокатки толстолистовой стали на двуклетевом стане
2350.
Толстолистовой стан 2350 (рис. 141) имеет черновую
двухвалковую реверсивную и чистовую трехвалковую
клети. Для нагрева заготовок установлены три методи-
ческие печи. Правку листа в горячем состоянии произ-
водят на роликовой правильной машине, после которой
расположены ножницы предварительной обрези передне-
го, а при необходимости — и заднего концов раската.
На линиях перемещения раската готового профиля уста-
новлены инспекторские стеллажи устройства, кантую-
щие лист на 180° в вертикальной плоскости, затем дис-
ковые и кромкокрошительные ножницы. Готовый про-
филь маркируют на маркировочной машине. Операции
отделки выполняют на втором инспекторском столе, а
готовые листы складывают в собирательные карманы.
По мере накопления взвешенные пачки листов масёой
до 8 т передаются на склад готовой продукции.
Сортамент стана: толщина готового листа 5—25, ши-
рина 1000—2000 мм; максимальная длина 18 000 мм
(с учетом получения листов неполных кратных длин).
На современных станах устанавливаются весы, на ко-
торых взвешивается каждый сляб, подаваемый в печь.
Нагрев слябов осуществляется в соответствии с маркой
стали и допускаемым интервалом температур для исклю-
чения перегрева и температурных напряжений, порож-
дающих продольные поверхностные и внутренние трещи-
ны. Максимальная температура нагрева различных ма-
рок стали определяется склонностью их к перегреву и
пережогу.
Температура пережога металла зависит от химичес-
кого состава стали, прежде всего от углерода:
Содержание углерода в
стали, %	......	0,1	0,2	0,3	0,5	0,7	0,9
Температура пережога
стали, °C.......... 1490	1470	1410	1350	1280	1220’
Здесь также следует обращать внимание и на распо-
ложение горелок в печи. Если горелки в сварочной зоне
расположены в один или два ряда, а не в шахматном
320
2150
Рис. 142. Расположение лунок на рифле-
ном валке
порядке, то повышается вероятность образования участ-
ков местного пережога.
Нагретые слябы поштучно с помощью отводящего
печного рольганга подаются к первой прокатной клети
стана — черновой, двухвалковой, реверсивной. В этой
клети сляб за несколько проходов прокатывается на не-
обходимую ширину готового листа; толщина подката
определяется температурой и одинаковым временем про-
катки сляба в обеих
клетях. В первой кле-
ти за 15—21 проход
выдается подкат тол-
щиной 55—20 мм. По-
ворот сляба в горизон-
тальной плоскости осу-
ществляется пальце-
вым кантователем.
Центрирование сляба
и раската относитель-
но бочки прокатных валков производится манипулято-
ром, установленным с задней стороны первой клети.
На этом стане, как и на стане 2150, в первой (черно-
вой) клети верхний прокатный валок — рифленый, с лун-
ками овальной формы (рис. 142), чем обеспечивается
надежное снятие поверхностной окалины, которая уда-
ляется с помощью гидросбива высокого давления (свыше
100 ат) —коллекторами, установленными с каждой сто-
роны клети. Лунки имеют глубину 5, ширину 30 и длину
40 мм. Следует иметь в виду, что при использовании
таких валков нагрузка на электродвигатель значительно
возрастает. Кроме того, повышенная глубина лунок при
прокатке высоколегированных и нержавеющих сталей
может привести к образованию чешуйчатой поверхности
на готовом листе.
Температурный режим прокатки в чистовой клети
определяется следующей температурой начала прокатки
раската, поступающего с черновой клети ( в числителе—
для низкоуглеродистых, в знаменателе — для высоко-
углеродистых сталей):
Толщина раската после черно-
вой клети, мм........... 50—40	30	16
Температура раската, °C . . •	970/980	930/940	910/920
Понижение температуры раската зависит от его тол-
щины и времени прокатки с учетом пауз. Понижение
21—999	321
(124) f
температуры град, после каждого прохода можно опре-1
делить по формуле В. А. Тягунова:
Д/ — Ат4-00 » _£
16 h0
где t0—температура раската в предыдущем проходе,
°C;
h0 — толщина раската в предыдущем проходе, мм;
г — 2пр4-2пауз — время прокатки в данном проходе
и время паузы за ним, с.
Согласно принятому температурному режиму прокат-
ки слябов в черновой клети число проходов в чистовой
клети в зависимости от толщины листа составляет 7—9.
Режимы обжатий, принятые на данном стане, также со-
гласованы с мощностью электродвигателей и прочностью
прокатных валков. В дальнейшем листовую сталь под-
вергают термической обработке.
Техническая характеристика оборудования, входящего в дву-
клетевой стан 2350, следующая.
Нагревательные печи — методические, трехзонные, двухрядные с
нижним подогревом, торцевой подачей и выдачей слябов. Каждый
толкатель слябов имеет свой индивидуальный привод.
Черновая двухвалковая реверсивная клеть приводится от элек-
тродвигателя мощностью 1840 кВт н частотой вращения 0—80 об/мин.
Диаметр прокатных валков .0 = 850, а длина бочки валков £=
=2390 мм, по краям бочки валков имеются скосы шириной по
20 мм. Валкн — чугунные; скорость прокатки 1,7 м/с.
Чистовая трехвалковая клеть приводится от электродвигателя
мощностью 2300 кВт и частотой вращения 375 об/мин, через редук-
тор с передаточным числом i=6,8. На главной линия клети установ-
лены два маховика диаметром 3500 мм и массой 13,95 т каждый, i
Диаметры верхнего и ннжнего валком 950, среднего 550 мм. Длина
бочкн валков 2290 мм с выполнением тех- же скосов на краях. Ма-
териал валков — чугун. Скорость прокатки 2,7 м/с.
Правильная машина — семивалковая с семью опорными роли-
ками, работает со скоростью правки 0,54 м/с. Ранее работавшие
ножницы поперечной резки, установленные после правильной маши-
ны, были рассчитаны на резку листа максимальной толщины 25 мм
при <ть=424-50 кгс/мм2. Материал ножей—сталь 6ХС; уклон верх-
него ножа 3—5°. Перемещение листа (раската) по рольгангу и пер- 1
вому инспекторскому столу осуществляется со скоростью 1 м/с. 1
Дисковые ножницы имеют ножи диаметром 920—1000 мм, изго- |
товленные из стали 6ХВ2С; рассчитаны на разрезание листа толщн- j
ной 5—25 и шириной 900—2300 мм прн <у&=75 кгс/мм2; скорость ре- I
зания 0,32—0,34 м/с.	|
Кромкокрошительные ножницы с максимальным усилием реза , I
125 тс рассчитаны на порезку кромок шириной 10—150 мм на дли- I
ны 800—1000 мм. Материал ножей — сталь 50ХНВ.	|
Ножницы поперечной резки с усилием реза 125 тс предназначе- 1
ны для окончательного раскроя раската на заказные размеры листа 1
и рассчитаны на рез максимального сечения — 25X2500 мм.	]
322	I
Карманы для готового листа — раздвижные, для листов шириной
от 700 до 2300 мм; оборудованы сбрасывающим устройством.
Клеймовочная машина — пневматическая поршневая. Скорость
цепных транспортеров и рольгангов 1 м/с.
Двуклетевой толстолистовой стан 2150 Кузнецкого металлурги-
ческого комбината отличается от рассмотренного стана 2350 лишь
меньшей длиной бочки прокатных валков. Отметим также, что пер-
вая клеть в первоначальной установке была трехвалковой; сейчас
она заменена двухвалковой реверсивной клетью.
Показатели работы двуклетевых листовых станов
следующие (в числителе — для стана 2350 в знаменате-
ле-2150):
Расход на 1 т готового проката:
металла, т ............................ 1,262/1,235—
1,238
условного топлива, кг............... 134/116—117
электроэнергия, кВт-ч............... 63,4/54—55
валков, кг.......................... 2,4/0,7—0,75
воды, м3................................... 41,6/20
Продолжительность перевалки валков:
черновой клети, ч...................... 1,5/1,5—1,75
верхнего и нижнего чистовой клети, ч .	1,0/—
среднего чистовой клетн, мин ....	10—15/15—20
7.	Прокатка толстолистовой стали
на трехклетевых станах
Опыт работы двуклетевых станов и современные требо-
вания, предъявляемые к толстолистовой стали, обусло-
вили направление в развитии толстолистовых станов.
За последние два десятилетия спроектированы и уста-
новлены типовые трехклетевые станы, предназначенные
для прокатки толстых листов из различных сталей. В со-
став станов входят следующие клети: с вертикальными
валками; двухвалковая реверсивная; четырехвалковая
реверсивная универсальная. В настоящее время успешно
работают три толстоЛДстовых стана 2800 и один стан
2300, имеющие одинаковый состав оборудования; лишь
один из станов 2800 и стан 2300 имеют на линии распо-
ложения клетей непрерывные шестиклетевые группы,
предназначенные для прокатки тонколистовой стали.
Трехклетевой толстолистовой стан 2800 (рис. 143)
включает в себя три нагревательные печи (на других
станах — четыре), три последовательно расположенных
клети и вспомогательное оборудование: правильные ма-
шины, дисковые и гильотинные ножницы, расположенные
на двух технологических линиях потока готовой толсто*
21*
323
листовой стали, душирующие установки, кантователи,
листоукладчики, шлепперы и др. Стан предназначен для
прокатки толстых листов из углеродистых и легирован-
ных сталей толщиной 4—50, шириной от 1500 до 2600 мм
и длиной до 12 м. В качестве исходной заготовки исполь-
Рис. 143. План трехклетевого толстолистового стана 2800:
1 — загрузочное устройство; 2 — толкатели; 3 — нагревательные печн; 4 — клеть
чистовая универсальная четырехвалковая клеть; 7—правильная машина; 5—•
// — дисковые ножницы; 12—14—краны грузоподъемностью 75/15, 20/5, 25 т
зуют слябы различных размеров и массы сечением
100—230x650—1300 мм.
Технологический процесс прокатки толстых листов на
этом стане следующий. Слябы после удаления на них
поверхностных дефектов подаются к нагревательным пе-
чам. Нагревательные печи — методические, четырехзон-
ные, двухрядные, с нижним подогревом, торцовой зада-
чей и выдачей слябов. В зависимости от марки стали
нагрев слябов осуществляется по трем режимам до сле-
дующих температур: 1260—1270, 1220—1240, 1200—
1220° С. Нагретые слябы подаются к первой клети с вер-
тикальными валками, где осуществляется их обжатие
в поперечном направлении. Величина обжатия принима-
ется из расчета нарушения сплошности окалины, которая
здесь же удаляется с помощью гидросбива. Кроме раз-
рушения и удаления окалины, в первой клети задается
ширина сляба с таким расчетом, чтобы при прокатке
его во второй клети в поперечном направлении ширина
готового листа была бы обеспечена без больших откло-
нений от нужного размера. Периодическая прокатка
324
раската с обжатием в вертикальных валках обеспечива-
ет получение хорошей катаной кромки.
. Во второй клети первоначально осуществляют попе-
речную прокатку сляба (3—5 проходов) до получения
номинальной ширины листа плюс припуск (120—160 мм)
с вертикальными валками; 5 — черновая двухвалковая реверсивная клеть; 6 —
кантователь; 9 — размоточная тележка; 10 — ножницы с наклонными ножами;
соответственно
на обрезку кромок. Затем раскат поворачивают в гори-
зонтальной плоскости на 90° с помощью поворотного
рольганта, центрируют манипуляторными линейками и
задают в валки этой клети для прокатки листа теперь
только в продольном направлении.
Таким образом, в первых двух клетях осуществляет-
ся оформление ширины листа и выдача подката опреде-
ленной толщины. Окончательная прокатка толстого листа
производится в чистовой четырехвалковой реверсивной
универсальной клети.
При прокатке толстолистовой стали из слябов длиной
2000 мм и отношением ширины листа к ширине сляба
не более двух рекомендуются следующие припуски
(в числителе—при толщине слябов меньше, а в знаме-
нателе— больше 180 мм):
Толщина листа, мм ... .	10	11—12	>20
Припуск, мм............. 130/140	140/150 160/160—170
Температурный режим прокатки во второй клети
определяется главным образом маркой стали; темпера-
325
тура начала прокатки для малоуглеродистых сталей
должна быть не ниже 1160, для высокоуглеродистых и
легированных 1170° С. Температура раскатов, переда-
ваемых на чистовую клеть, должна быть не ниже 1020—
1050, а в первом проходе при обжатии раската — не ме-
нее 1000° С.
Толщина раскатов, выдаваемых из второй клети в
чистовую, зависит от толщины готового листа:
Толщина раската, выда-
ваемого из черновой
клети, мм.......... 15—16 20—25 30—35 40-45 50-60 60—80
Толщина готового листа,
мм................. 4—5 6—8 9—10 12—15 16—20 >20
Чистовая четырехвалковая клеть имеет с передней
стороны вертикальные валки, которые осуществляют об-
жатие раската в поперечном направлении. Таким обра-
зом, в чистовой клети осуществляется обжатие раската
как горизонтальными, так и вертикальными валками.
Средняя температура конца прокатки в чистовой кле-
ти также зависит от марки стали и при определенной
толщине листа имеет примерно следующие значения:
Толщина листа, мм...........8—10	11—15	^16
Температура перед проходами,
°C:
двумя последними .... 770—790 750—770 750—760
последним................. 750—770 740—750 730—740
Толстолистовая сталь, прокатанная при температуре
ниже 700° С, приобретает значительный наклеп, поэтому
она должна быть выделена из партии проката и подвер-
гнута испытанию особо.
В зависимости от толщины листа на этом стане поток
металла распределяется на две технологические линии
для осуществления отделочных операций: первая — для
листов толщиной от 4 до 24 мм включительно, вторая —
25 мм и более.
Первая технологическая линия предназначена для
листов с катаной кромкой. После чистовой универсаль-
ной клети готовые листы поступают к машине горячей
правки. Отсюда с помощью шлепперов и двухсекцион-
ных стеллажей, оборудованных транспортными цепями
роликового типа, листы передают на другую линию по-
тока металла. В начале второй линии установлена вто-
рая роликовая правильная машина, предназначенная
Для правки листов толщиной 15—50 мм при пониженной
326
температуре. При дальнейшем перемещений листы попа-
дают на душирующую установку, выполненную в виде
навесных трубок с отверстиями длиной, равной ширине
рольганга, где охлаждаются водой. Режим охлаждения
регулируется скоростью перемещения листа.
С помощью четырехсекционных механизированных
стеллажей лист подается на третью технологическую ли-
нию. Каждая секция на линии рольганга имеет упоры.
Инспекторский стол оборудован кантователем листов,
осуществляющим его поворот на 180° в вертикальной
плоскости. На одной из секций инспекторского стола
дефектный лист может быть сдвинут в сторону, чтобы
не задерживать общий поток металла. На линии роль-
ганга установлены разметочный стол и гильотинные
ножницы с манипуляторами для поперечной резки листа.
Рядом с этими ножницами справа установлены нож-
ницы для взятия проб на испытание и реза обрези на
части. Готовый лист поступает в карман, подвергается
осмотру и затем термической обработке. Таков общий
технологический процесс прокатки листа с катаной кром-
кой.
Если же прокатывают лист не с катаной кромкой,
то после ножниц поперечной резки, расположенных на
третьей технологической линии, часть листов может по-
даваться дальше карманов, а остальные — снова на вто-
рую линию, расположенную параллельно третьей, но
находящуюся на другой стороне от скрапных ножниц. На
этих линиях расположены дисковые ножницы с кромко-
крошителями, осуществляющие обрезь боковых кромок.
После дисковых ножниц в потоке установлены гильотин-
ные ножницы, которые производят окончательную попе-
речную резку раската на листы стандартных размеров.
При прокатке листов толщиной от 25 до 50 мм и бо-
лее раскат после чистовой клети проходит правку в го-
рячем состоянии. Правильная машина — выдвижная.
Правленый раскат передается на вторую линию, где
может осуществляться его доправка, затем — на третью
линию, с которой шлепперами снова сдвигается на вто-
рую линию (за ножницами для отбора проб). На второй
линии имеются двое гильотинных ножниц, предназна-
ченных для обрези боковых кромок, с соответствующи-
ми установочными устройствами (магнитные манипуля-
торы, линейки), обеспечивающими точную ширину гото-
вого листа. Эти ножницы смещены друг относительно
327
Друга и расположены по обе стороны рольганга. Обреза-
емые части кромок подают специальными отводящими
транспортерами в скрапную коробку. Затем толстоли-
стовую сталь на гильотинных ножницах поперечной
резки режут на окончательные размеры и передают на
склад готовой продукции для последующей термообра-
ботки.
В этом потоке толстые листы — из сталей специаль-
ных марок или с особыми требованиями по механическим
свойствам, что связано с замедленным охлаждением,
сразу же после чистовой клети передают на специальный
листоукладчик, установленный в конце рольганга за
первой правильной машиной. Далее с этого листоуклад-
чика раскат снимают краном и переносят к установкам
замедленного охлаждения.
Характеристики прокатных клетей стана и их электродвигателей
приведены ниже:
Номер клети .... Диаметр валков, мм:	I	II	III
рабочих 		1000	1150	800
опорных 		—	—	1400
Длина бочки валков, мм Мощность электродвига-	600	2800	2800
теля, кВт	 Частота вращения элек-	883	2574	5516
тродвигателя, об/мин . Передаточное число ре-	150—350 6,1	0—30—60	0—60—120
дуктора 			—	—
Скорость прокатки, м/с .	1,21—3,0	2,35—4,7	2,51—5,02
Вертикальные валки универсальной III клети приводятся от ин-
дивидуальных электродвигателей мощностью 2000 кВт с частотой
вращения 500—1000 об/мин через цилиндрический редуктор. Диаметр
вертикальных валков 700 мм, длина бочки валков 150 мм.
Правильные машины рассчитаны на правку толстолистовой ста-
ли толщиной; первая — от 4 до 20, вторая — от 15 до 50 мм. Ско-
рость правки: на первой 0,5—0,95 м/с, на второй 0,4—0,8 м/с. Ма-
шины снабжены опорными роликами.
Ножницы поперечной резки усилием реза 250 тс рассчитаны на
максимальную толщину листа 25 мм. Ножницы для обрезки продоль-
ных кромок усилием реза 600 тс рассчитаны на толщину листа 25—
50 мм. Дисковые ножницы рассчитаны на рез листа толщиной 4—
25 мм со скоростью 0,383—0,415 м/с. Машина для клеймения рабо-
тает от пневмоцилиндра.
Как отмечено выше, на одном из станов 2800 установлена не-
прерывная группа четырехвалковых клетей, предназначенная для про-
катки тонких листов. В этом случае к сортаменту толстолистовой
стали дополняется сортамент стана 1700: готовые листы толщиной
2—8 и шириной 700—1420 мм; масса рулона до 7,5 т. Практически
такую комбинацию двух станов рекомендовать нельзя, так как при
этом не используется установленное оборудование, снижаются тех-
328
нико-экономические показатели работы стаиа, качество готовой ли-
стовой стали не на уровне требований. При прокатке толстых листов
не работает высокопроизводительная тонколистовая группа клетей;
при прокатке тонких листов простаивает вспомогательное оборудо-
вание на технологических линиях толстолистовой стали.
Технико-экономические показатели трехклетевых ста-
нов 2800 следующие:
Объем производства за год, тыс. т.............. 800—825
Скорость прокатки, м/с......................... 5
Расход на 1 т годного проката:
стали, т:
кипящей..................................... 1,225
спокойной ................................ 1,2—1,22
условного топлива, кг.......................165—170
электроэнергии, кВт.........................65—75
прокатных валков, кг........................2,5—2,85
8.	Прокатка толстолистовой стали
на четырехклетевых станах
В настоящее время проектируют и устанавливают ока-
линоломатели с горизонтальными валками большой мощ-
ности. Для разрушения поверхностных слоев окалины
достаточно относительного обжатия 3—5% и в ряде
случаев клети окалиноломателей применяются для вы-
сотной деформации, что позволяет повысить производи-
тельность стана. Поэтому установленный в 1973 г. на
заводе «Азовсталь» высокопроизводительный толстоли-
стовой стан 3600 (рис. 144) вправе следует считать че-
тырехклетевым станом.
Это — крупнейший толстолистовой стан в Европе,
имеющий в своем составе уникальное основное и вспо-
могательное (отделочное) оборудование. В ближайшие
годы на отечественных металлургических заводах пред-
полагается строительство таких же станов, имеющих
подобный сортамент готовой продукции, что позволит
обеспечить потребности судостроительной, строительной,
газовой, нефтяной и других отраслей народного хозяй-
ства страны.
В сортаменте стана 3600 предусмотрена прокатка
листа толщиной от 5 до 50 и плит толщиной от 50 до
200 мм. Максимальная ширина листа 3,2, длина 28 м,
плиты 2—3,2 и 12 м соответственно.
На стане прокатываются следующие стали (в % от
общего объема производства): углеродистая обыкновен-
ного качества 15; углеродистая для судостроения 15,
329
для мостостроения 10, для котлостроения 25; прочие 35.
Небольшую часть листов предусмотрено прокатывать
из высоколегированных и специальных сталей с преде-
лом прочности 120 кгс/мм2.
Предусматривается 100%-ная термическая обработка
готового листа. Производительность стана 1750 тыс. т
в год, из них 250 тыс. т — толстые плиты для строитель-
ства станин различных металлорежущих станков и т. д.
Прокатка готовых листов осуществляется из слябов и
слитков. Ширина и толщина слябов 1100—1900X350—
130, а длина до 3000 мм. Масса слитков 16 и 30—37 т,
высота 2—3 м.
Слябы перед прокаткой нагреваются в пяти методи-
ческих печах производительностью до 125 т/ч каждая.
Печи четырехзонные, рекуперативные, двухрядные; ши-
Рнс. 144, Толстолнстовой стан 3600 завода «Азовсталь»:
1— нагревательные колодцы; 2— весы; 3— стеллажи с толкателями для слябов;
матель с горизонтальными валкамн; 7—клеть с вертикальными валкамн; 8—чер
10 — толкатель; 11— чистовая четырехвалковая клеть; 12— роликовая закалочная
для возврата листов; 16 — нормалнзационные печи; 17— душнрующие устройства;
толщиной до 17 мм; 21, 36 — правильная машина для листов толщиной до 50 мм;
горский стол (стеллажи); 25— дефектоскоп; 26 — разметочное устройство; 27 —
29 — сдвоенные кромкообрезные ножницы для листов толщиной до 50 мм; 30—
ъъчъ для закалки; 33 — роликовая закалочная машина; 34 — методическая печь
ножницы; 41 — роликовое поле
рина печи 7,9, длина 31,5 м. Первая печь от стана пред-
назначена для нагрева слябов из легированных марок
стали (меньшая потеря тепла при транспортировке).
Перед посадкой в печи каждый сляб взвешивается.
Слитки, поступающие в холодном или горячем со-
стоянии, нагреваются в четырех группах нагревательных
колодцев, размеры камер которых 9850X3300x4500 мм.
Стан состоит из четырех клетей: окалиноломателя,
с вертикальными валками и двух четырехвалковых. Пли-
ты прокатываются на первой четырехвалковой клети.
Боковое обжатие осуществляется клетью с вертикаль-
ными валками закрытой конструкции. Валки (£) =
330
= 900 мм) установлены на подшипниках качений, длй-
на бочки £=400 мм; привод валков — индивидуальный;
двигатели установлены над клетью. Рабочие рольганги
перед клетью с вертикальными валками снабжены ко-
ническими роликами для поворота заготовки в горизон-
4—методические четырехзонные печи; 5 — кантователь слитков; 6 — окалиноло-
новая четырехвалковая клеть; 9— стеллажи для толстых листов (плит) недокатов;
машина; '13— кантователь листов; 14 — передаточные стеллажи; 15— стеллажи
18 — передаточные стеллажи; 19, 20, 35, 39 — правильная машину для листов
22— холодильники роликового типа; 23— душирующее устройство; 24 — инспек-
ножннцы для отбора проб; 28—дисковые ножницы для листов толщиной до 20 мм;
ножницы поперечной резки; 31— маркировочное устройство; 32 — методическая
для отпуска; 37 — ножницы поперечной резки; 38— пакетирующие карманы; 40 —
тальной плоскости на 90°. На вводной стороне клети
с вертикальными валками предусмотрен гидравлический
толкатель с максимальным усилием 8 тс; на выходной
стороне клети установлено подвижное устройство для
сбива окалины водой.
Производительность установок для термической об-
работки позволяет поставлять все листы толщиной 5—
50 мм и значительную часть плит термически обработан-
ными. Листы толщиной 5—50 мм подвергаются следую-
щей термообработке:
1)	упрочнение в потоке;
2)	нормализация в методических роликовых печах;
331
3)	вне потока: закалка и отпуск; нормализация, от-
пуск.
Плиты толщиной 50—200 мм замедленно охлаждают-
ся и термически обрабатываются в вагоннйК печах.
Снабжение стана водой осуществляется по замкну-
тому циклу. Установлено два отстойника пресной воды.
Морская вода применяется только для охлаждения элек-
тродвигателей. Стан расположен в девятипролетном
здании длиной 1,3 км. Становый пролет длиной 281 и
шириной 36 м.
Повышенные требования, предъявляемые к толщине
листов по допускам, обусловили применение двух мас-
сивных четырехвалковых клетей со станинами закрытого
типа и максимальным давлением прокатки 4600 тс. На
первой обжимной четырехвалковой клети слитки прока-
тываются на плиты с конечной толщиной 50—200 мм,
а слябы — на заготовку, предназначенную для дальней-
шей прокатки в чистовой четырехвалковой клети. Плиты
после прокатки и маркировки толкателем передаются
на «горячий» стол для дальнейшей транспортировки в
пролет отделки и термообработки.
Первая реверсивная обжимная четырехвалковая клеть
имеет рабочие валки диаметром ИЗО длиной бочки
3600 мм, установленные на подшипниках жидкостного
трения. Индивидуальный привод валков — от двух дви-
гателей мощностью по 6920 кВт каждый. Частота вра-
щения валков 0—40—80 об/мин, скорость прокатки до
4,4 м/с. Раствор валков 1000 мм. Рабочие рольганги
клети снабжены коническими роликами и передвижными
направляющими линейками.
На второй реверсивной четырехвалковой чистовой
клети, конструкция которой аналогична черновой, про-
катываются листы толщиной 5—50 мм. Диаметр рабочих
валков 1030, длина бочки 3600 мм. Опорные валки у
обоих четырехвалковых клетей имеют диаметр 1800 и
длину бочки 3400 мм. Привод рабочих валков чистовой
клети от двух электродвигателей мощностью по 8800 кВт.
Частота вращения валков 0—70—140 об/мин. Скорость
прокатки на чистовой клети до 6 м/с. Раствор валков
160 мм. Для удаления окалины во время прокатки
по обеим сторонам чистовой клети размещены сопла
для подачи воды под давлением. При сбиве окалины во-
дой высокого давления выделяется большое количество
пара, поэтому клети снабжены специальными отсасы-
332
вающими. устройствами. Загрязнения И окалина 6
поверхности валков удаляются резиновыми щет-
ками.
Закалочная роликовая машина установлена на рас-
стоянии 44 м за рабочей клетью. Машина предназначена
для повышения прочности главным образом сталей с
низким содержанием углерода, но может служить и
для регулируемого охлаждения прокатанных листов
до температур, необходимых для загрузки в нормализа-
ционные печи или для правки листов. Охлаждение ли-
стов осуществляется водой, подаваемой под давлением
20 кгс/мм2.
Закалочная машина имеет 70 нижних и столько же
верхних роликов диаметром 240 и шагом 500 мм, рас-
положенных один над другим, каждый из которых опи-
рается на два опорных ролика. Зазор между роликами
устанавливается в соответствии с толщиной подвергае-
мых закалке листов при помощи механического устрой-
ства. Между роликами установлены ряды сопел. Привод
роликов от десяти двигателей мощностью по 112 кВт
каждый.
Все ножницы стана имеют одинаковую конструкцию
(резка качением) и только на «горячих» столах защище-
ны от излучаемого тепла; усилие реза 1900 тс; число
ходов в минуту 18. Ножницами обрезают передние- и
задние концы прокатываемых листов, имеющих темпе-
ратуру 300—900° С. Всю обрезь с помощью барабанных
ножниц разрезают на малые части и сразу же грузят
транспортерами в вагоны.
Нормализационные печи с роликовым, подом длиной
по ИЗ м предназначены для нормализации листов тол-
щиной 5—50 мм, прокатываемых из углеродистых и
низколегированных марок стали. Непосредственно в по-
токе установлено три таких печи, производительность
которых равна производительности стана. Температура
загружаемых листов 600—700° С, а нагреваются они до
900—970° С. Разгрузка печей производится одновремен-
но с загрузкой нагретых листов со скоростью 1 м/с. Под
состоит из 193 роликов диаметром 450 мм, изготовлен-
ных из жаропрочной стали. Щаг роликов 580 мм. Произ-
водительность печи 187 т/ч. После нормализации листы
охлаждаются водой в охлаждающем устройстве до
температуры 450—550° С и передаются к правильным
машинам.
333
На правильных машинах производится правка лис-
тов толщиной 5—17 мм при температуре 300—800° С;
более толстые листы сначала поступают на, первый хо-
лодильник, служащий для регулирования их темпера-
туры, а затем при 200—500° С подаются в правильную
машину. Все три правильные машины стана имеют оди-
наковую конструкцию; их ролики установлены на под-
шипниках качения.
Холодильники — дискового типа; два площадью по
1600 и один— 1300 м2. Диски холодильников диаметром
700 мм изготовлены из стального литья и с шагом
800 мм насажены на валах. Расстояние между валами
600 мм. Некоторые, более толстые листы в конце холо-
дильников могут иметь температуру до 250° С, поэтому
за холодильниками установлены охлаждающие устрой-
ства, которые охлаждают листы 100—120° С.
В потоке прокатанные листы подвергаются контро-
лю с помощью ультразвукового дефектоскопа и разме-
чаются. Затем на ножницах отрезаются полосы для из-
готовления образцов для испытаний.
Обрезка боковых кромок и разделка листов толщи-
ной 5—50 мм на заказные длины производится на двух
линиях резки, оборудованных сдвоенными боковыми и
поперечными ножницами. Обе линии соединены между
собой реверсивным шлеппером.
Готовые листы после маркировки перемещаются на
подающий рольганг, на котором производится их конт-
роль, очистка и приемка. Раскат и листы с большими
поверхностными дефектами зачищаются шлифовкой на
специальной решетке. Готовые листы длиной до 28 м
взвешиваются на сдвоенных весах, установленных на
рольганге, где их масса автоматически регистрируется.
После взвешивания листы транспортируются к уклад-
чику размером 24X14 м, где после укладки в стопы
опять взвешиваются. Затем стопы кранами транспорти-
руются на склад готовой продукции.
Листы, требующие добавочной обработки с целью
ликвидации поверхностных дефектов, порезки и правки,
передаются на линию доотделки. Здесь имеется пра-
вильная машина, ножницы, клеймовочная машина, весы
и укладчик.
В отделении для термической обработки листов вне
потока металла имеются две методические печи роли-
кового типа.
334
Отделочные устройства стана спроектированы с та-
ким расчетом, чтобы в перспективе они могли работать
от вычислительной машины.
9.	Профилировка бочки прокатных валков
листовых станов
Важной проблемой при прокатке толстых листов явля-
ется повышение точности их геометрических размеров,
т. е. снижение поперечной разнотолщинности и улучше-
ние плоскостности. Значение про-
филировки бочки прокатных вал- •Дь-.--------—
ков листовых станов всех типов
при этом трудно переоценить; с ее
помощью можно получить требуе- *7	—р-т"
мую (равномерную) толщину ли-
ста ПО Ширине. ОднаКО На ПраК- Рис. 145. Изгиб валков при
прокатке полосы
тике решение этой задачи зат-
руднительно. Дело в том, что
величину упругого прогиба валков определяют наряду
с полным давлением металла на валки и технологиче-
скими факторами, изменение которых в ходе прокатки
может быть самым неожиданным.
В большинстве случаев бочки валков черновой ре-
версивной двухвалковой клети имеют цилиндрическую
форму, которая сохраняется во время работы за счет
охлаждения их водой. Упругий прогиб валков при про-
ходе раската, в результате которого образуется оваль-
ная щель между валками, способствует его устойчиво-
сти в процессе прокатки (рис. 145). Опорные валки чис-
товых четырехвалковых клетей и нижний рабочий валок
цилиндрические, а верхний рабочий валок имеет неболь-
шую выпуклость бочки.
Для уменьшения разнотолщинности листов на новых
валках рекомендуется сначала прокатывать широкие и
тонкие листы, а по мере выработки валков — менее ши-
рокие и более толстые. Разнотолщинность по ширине
листа (полосы} зависит от температуры прокатки и ве-
личины обжатия, принимаемого в последних проходах.
В связи с этим процесс прокатки следует заканчивать
при требуемых температуре и величинах обжатий в по-
следних проходах. На отечественных листовыд станах
применяется различная не только по форме, но и по ве-
личине профилировка бочек прокатных валков.
335
Это объясняется различным сортаментом листовой
стали, а также технологическими условиями работы
стана.
В последнее время найдено новое техническое реше-
ние, обеспечивающее резкое снижение поперечной раз-
нотолщинности листов. Оно заключается в возможности
Рис. 146. Схемы устройств гидравлического противощита и дополнительного
щита валков четырехвалковой клети толстолистовых станов:
а — с противоизгибом рабочих валков и совпадением направления усилий
противоизгиба с направлением усилия прокатки Р; б — с дополнительным
изгибом рабочих валков; в — с противоизгибом опорных валков и с направ-
лением усилий противоизгиба АГ; совпадающим с направлением усилия про-
катки Р; I — лист; 2 — рабочие валки; 3 — опорные валки; 4 — устройства
противоизгиба и дополнительного изгиба валков; 5 — удлиненные шейки опор-
ных валков

изменения профиля бочки валков за счет их дополни-
тельного упругого изгиба или противоизгиба. При этом
соответственно изменяются форма просвета между ра-
бочими валками и в требуемом направлении толщина :
листа по его ширине. Практически дополнительный •,
упругий изгиб или противоизгиб валков создается
гидравлическими устройствами.
На' современных листовых станах . используют раз- ’
личные схемы .устройств упругого изгиба и противоиз- \
ззв
гиба как рабочих, так и опорных валков (рис. 146).
Эффективность первой (а) и второй (б) схем, пока-
занных на рис. 146, одинакова.
Устройство противоизгиба по схеме третьего типа
(в) увеличивает упругую деформацию станин, снижает
полное давление металла на валки, но для своего осу-
ществления требует больших усилий.
Противоизгиб опорных валков эффективнее на ста-
нах с отношением длины бочки валков к их диаметру
L/Dz>2. При отношении LID,<2 регулирование профи-
ля валков предпочтительнее осуществлять изгибом или
противоизгибом рабочих валков. Отметим также, что
одно из основных достоинств упругого противоизгиба
опорных валков состоит в том, что его можно использо-
вать для регулирования как поперечного, так и про-
дольного профиля листов и полос. Можно сочетать про-
тивоизгиб рабочих и опорных валков.
Исследования показывают, что влияние исходного
профиля сляба на профиль готовых листов незначи-
тельно. Главным фактором, влияющим на поперечную
разнотолщинность листа (раската), является выпук-
лость (или вогнутость) бочки прокатных валков. При
этом кривизна бочки валков зависит от их теплового
расширения и износа, а эффективность упругого про-
тивоизгиба тем выше, чем больше ширина прокатывае-
мых листов. Это подтверждается для всех трех схем
противоизгиба проведенными исследованиями прокатки
листовой стали при выпуклых рабочих и цилиндричес-
ких, опорных валках. Давление металла на валки во
время испытаний при температуре прокатываемой поло-
сы 900° С и относительном обжатии 35% достигало
4000 тс.
Для устранения поперечной разнотолщинности листа
при прочих равных условиях при упругом противоизги-
бе рабочих валков развивается усилие 200 тс, а при
изгибе опорных валков — примерно 900 тс.
10.	Термическая обработка профилей
толстолистовой стали
Термическая обработка листовой стали повышает ме-
ханические свойства металла. В зависимости от марок
стали выполняются следующие виды термической об-
работки: нормализация, закалка с последующим отпус-
22—999
337
ком, замедленное охлаждение, и высокотемпературный
отпуск.
• Нагрев металла для нормализации изакалки с от-
пуском обычно осуществляется в проходных роликовых
печах, а высокотемпературный отпуск после прокатки—
в колпаковых печах. Температура нагрева толстолисто-
вой стали при нормализации 900—950° С. После норма-
лизации толстолистовая сталь подвергается правке и
поверхностному осмотру. Обнаруженные дефекты уда-
ляются и отбираются пробы для механических испы-
таний.
При закалке толстолистовая сталь нагревается
в проходной роликовой печи до температуры 850—
900° С, а затем быстро охлаждается под специальным
закалочным прессом. Закаленные листы отпускаются
в проходной роликовой печи при 600—700° С в течение
примерно двух часов. После отпуска листы охлаждают-
ся под закалочным прессом, правятся и передаются на
выполнение последующих операций отделки. Листы по-
вышенной толщины (20—50 мм), большой ширины и
длины подвергаются замедленному охлаждению и вы-
сокотемпературному отпуску в специальных колпаковых
печах.
Выполняемые виды термической обработки толсто-
листовой стали в зависимости от марок стали и толщи-
ны листов приведены в табл. 26.
Что же касается конкретных сталей, то технологи-
ческий режим их термообработки следует выбирать со-
гласно рекомендациям, изложенным в справочниках и
литературе.
После термической обработки листы подвергаются
щелочному и кислотному травлению, травлению в подо-
гретом состоянии, благодаря чему удаляются загрязне-
ния и окалина. При щелочном травлении используется
расплав, состоящий из 70% каустической соды (NaOH)
и 30% натриевой селитры (NaNOs), подогретый до тем-
пературы 480° С. При кислотном травлении применяется
раствор серной кислоты (H2SO4) в воде с концентраци-
ей 18—24%. Этот раствор подогревается паром и в за-
висимости от марки стали, подвергаемой травлению,
в ванну добавляются поваренная соль и селитра.
После травления поверхность толстолистовой стали
подвергается отбеливанию и пассивированию в раство-
ре серной кислоты по специальным режимам- Затем
338
ТАБЛИЦА 26
виды термической Обработки толсТолистовои стали
Сталь	Толщина листа, мм		
	4—9	10-15	16-25
Углеродистая (котельно- топочная и мостовая)	Нормализация		
Конструкционная низко- легированная; строитель- ная	Нормализация		Закалка с от- пуском
Углеродистая (качест- венная машинострои- тельная)	При содержании С^0,5%—нормализа- ция, при С 2г 0,5%—отпуск		
листы промываются и сразу же переносятся в ванну,
содержащую 5%-ный раствор соды, подогретую до тем-
пературы 90—95° С. После ванны листы просушиваются
на воздухе и передаются на дальнейшие отделочные
операции.
11.	Перспективы развития производства
топстолистовой стали
Развитие отечественных толстолистовых станов будет
идти по пути освоения автоматизированной прокатки
листов толщиной до 40—50 и шириной до 3000—4500 мм
из непрерывнолитых слябов толщиной 300—350 мм и
массой до 50 т.
При этом будут предусматриваться:
1)	нагрев слябов в методических печах с шагающим
подом, способствующий ускоренному и более равномер-
ному прогреву металла по сечению;
2)	применение рабочих четырехвалковых клетей с
высокой жесткостью станин (модуль жесткости до
1000 тс/мм) и большим сечением стоек станин (до
10000 см2 каждая), с диаметром опорных валков до
2000 мм и их упругим противоизгибом;
3)	повышение скорости прокатки до 5—6 м/с с целью
снижения разнотолщинности переднего и заднего концов
листов;
4)	повышение скорости установки верхних валков
черновых реверсивных клетей до 40—80 мм/с, с точ-
22*	339
йостыо установки ДО 1 мм, а чистовых клетей 10—И
25 мм/с и 0,1 мм соответственно;	
5)	создание роликовых закалочных устройств для Я
термической обработки готовых листов в'потоке с ис-Я
пользованием прокатного нагрева;	
6)	применение неразрушающих методов контроля 1
размеров и качества листов, имеющих высокую произ- I
водительность и объективность.	1
Некоторые из этих положений получили уже свое I
практическое применение на рассмотренном толстолис- ]
товом стане 3600.	I
12.	Прокатка листовой стали на непрерывных	1
и полунепрерывных широкополосных станах	I
Общие положения	I
В настоящее время все большее развитие получает го- |
рячая прокатка листовой стали, осуществляемая на не- |
прерывных и полунепрерывных широкополосных станах. 1
На этих станах прокатывают тонко- и толстолистовую ]
сталь толщиной от 1—1,2 до 12—16 и шириной 1850— ]
2150 мм.	I
Определение и классификация широкополосных лис- 1
товых станов на непрерывные и полунепрерывные осно- |
вываются на числе клетей, входящих в черновую и чис- I
товую группы, их расположении и принятой технологии |
прокатки.	I
Если черновая группа представлена одной клетью и 1
в ней осуществляется реверсивная прокатка, а в чисто- |
вой группе, состоящей из нескольких клетей — непре- 1
рывная прокатка, то такой стан называют полунепре- |
рывным листовым станом горячей прокатки.	1
Когда черновая группа состоит из нескольких клетей j
различных конструкций и в каждой из них раскат под- I
вергается обжатию только за один проход (при этом |
направление прокатки не изменяется), то такой стан J
при наличии последующей непрерывной группы чисто- |
вых клетей принято называть непрерывным листовым |
станом горячей прокатки. Поскольку на этих станах I
прокатываются ленты большой ширины (более 600 мм), |
то к их названиям добавляют слово широкополосные. |
Непрерывные и полунепрерывные широкополосные ста- э
ны горячей прокатки листов также характеризуются .1
340
длиной бочки валков, Кто ойределйет сортамент профи-
лей листовой стали по ширине.
Большое развитие широкополосных станов непре-
рывного и полунепрерывного типов объясняется их вы-
сокими технико-экономическими показателями по срав-
нению со станами обычной прокатки, прежде всего по
производительности, особенно отнесенной к тонне обо-
рудования. Рулонная сталь, полученная на современных
широкополосных непрерывных и полунепрерывных ста-
нах, имеет более точные размеры, лучшую чистоту по-
верхности и дешевле стали, прокатанной в листах.
За последние годы в нашей стране построено не-
сколько новых непрерывных широкополосных станов.
В 1969 г. на Новолипецком металлургическом заводе
введен в эксплуатацию один из совершенных отечест-
венных непрерывных агрегатов листовой прокатки —
стан 2000. В 1975 г. на Череповецком металлургическом
заводе установлен такой же непрерывный широкополос-
ный стан горячей прокатки 2000, но с более совершен-
ным оборудованием, при проектировании которого учте-
ны недостатки предшествующего стана. Намечается
строительство широкополосных станов и на ряде других
металлургических заводов.
Современные непрерывные станы горячей прокатки
позволяют получать листы высокого качества, предна-
значенные для холодной прокатки (допуск по толщине
горячекатаных листов ±0,025—0,05 мм), и расширяют
возможность использования в машиностроении сравни-
тельно дешевого горячекатаного листа вместо холодно-
катаного. Это особенно важно для производства свар-
ных труб, гнутых профилей и т. д.
Общая протяженность технологической линии широ-
кополосных станов значительно возросла, что в зависи-
мости от скорости определяет машинное время и темпе-
ратуру конца прокатки готового листа. В связи с этим
обеспечение возможности регулирования температуры
прокатываемого металла на рассматриваемых станах
приобретает весьма важное значение.
Полунепрерывные листовые станы горячей прокатки
проектируются и устанавливаются с различным количе-
ством клетей (от шести до десяти). Одна черновая,
возможно универсальная, реверсивная клеть и непре-
рывная группа чистовых клетей применяются для срав-
нительно небольшого объема производства (1,2—
341
1,5 млн. т в год). При прокатке высоколегированных
сталей, требующих большого числа проходов, целесо-
образно использовать в качестве черновой универсаль-
ную реверсивную клеть, что облегчает охлаждение
сравнительно толстых полос, трудно осуществляемое на
непрерывных станах.
Рабочие клети современных широкополосных станов,
как правило, четырехвалковые. В черновых универсаль-
ных клетях диаметр рабочих валков равен 1150—1250,
у опорных 1520—1620, а вертикальных 1000 мм. В чи-
стовых клетях диаметр рабочих валков достигает 720—
820, а опорных 1520—1620 мм. Увеличение диаметра
опорных валков вызывается расширением сортамента
листов, прокатываемых из легированных сталей, что по-
вышает усилие прокатки, и ужесточением допусков на
поперечную разнотолщинность листов.
Точность профиля, его планшетность, устранение раз-
нотолщинности определятся конструктивным решением
вопроса о применении подшипников для прокатных
валков. В настоящее время рабочие валки (чугун с от-
беленным слоем или легированный чугун) устанавли-
ваются в подшипниках качения, а опорные (кованая
сталь) — в подшипниках жидкостного трения. Станины
клетей делаются закрытого типа с сечением стоек
6500—7000 см2. Нажимные винты чистовых клетей име-
ют повышенную скорость перемещения (0,75—2,0 мм/с)
и малую инерционность, что позволяет более эффектив-
но регулировать толщину проката, чем изменением на-
тяжения полосы между клетями.
В универсальных клетях черновых групп станов по-
следних лет вертикальные валки приводятся от отдель-
ных электродвигателей, расположенных сверху. Нижнее
расположение двигателей вертикальных валков хуже
из-за попадания на них горячей окалины. Для привода
горизонтальных рабочих валков черновых универсаль-
ных клетей применяются тихоходные синхронные элект-
родвигатели мощностью 5000—10 000 кВт и частотой вра-
щения 100—150 об/мин, что позволяет устанавливать
в главных линиях одноступенчатые редукторы, кото-
рые более надежны в эксплуатации, чем многоступен-
чатые.
Между клетями чистовой группы станов устанавли-
вают петледержатели (петлерегуляторы) пневматичес-
кого, электромеханического или гидравлического типа,
342
обеспечивающие постоянное межклетевое натяжение
полосы во время прокатки, примерно равное 1 кгс/мм2.
При этом следует иметь в виду, что в установившемся
режиме прокатки натяжение полосы создается не пет-
ледержателем, а тяговым усилием электродвигателей
клетей. Однако при изменении натяжения создаваемого
петледержателем, нарушается равновесие режима про-
катки, которое восстанавливается воздействием на ско-
рости вращения валков клетей системы автоматическо-
го регулирования положением петледержателя. Без
натяжения полоса теряет устойчивость в валках, что
может привести к аварии.
На рассматриваемых станах разнотолщинность вы-
зывается следующими причинами: большим охлаждени-
ем заднего конца полосы при прокатке в чистовых
клетях; температурным изменением диаметра рабочих
валков; прокаткой концов полосы без натяжения. По-
перечная разнотолщинность является в основном следст-
вием упругой деформации, изменяющей форму щели
между рабочими валками. Упругая деформация осталь-
ных частей рабочей клети вызывает изменение зазора
между валками по высоте, т. е. образование продольной
разнотолщинности.
Обычная жесткость четырехвалковых клетей горя-
чей прокатки составляет 500—700 тс/мм. Жесткость ра-
бочих клетей, т. е. минимум их упругой деформации при
прокатке, определяется в основном деформацией вал-
ков и станин. Жесткость клетей можно повысить за
счет увеличения диаметра рабочих и опорных валков,
при этом уменьшится прогиб валков и повысится точ-
ность проката, а также сечения стоек и поперечин ста-
нин. Упругая деформация станины в вертикальном на-
правлении (по ее оси) в четырехвалковых клетях горя-
чей прокатки составляет в среднем 0,5—1,0 мм.
Для уменьшения разнотолщинности листов из-за уп-
ругого прогиба и выработки валков осуществляют про-
филирование их бочки шлифованием. Обычно контур
бочки всех нижних рабочих валков, окалиноломателей
и всех опорных валков прямой. У верхних рабочих вал-
ков бочку делают с небольшой выпуклостью (до
0,25 мм — в чистовых клетях и до 0,40 мм — в черно-
вых). Однако подбор профиля валков и регулирование
их температуры путем изменения подачи охлаждающей
жидкости вдоль бочки валков в процессе прокатки не
343
всегда достаточны для получения требуемой ровности
листов из-за инерционности.	1
Очень эффективным для получения- минимальной!
поперечной разнотолщинности полосы и улучшения ее!
ровности является принудительное регулирование про-1
филя валков в процессе прокатки путем их упругого!
противоизгиба или дополнительного упругого изгиба, что!
уменьшает значение предварительной профилировки!
валков. Однако главным условием повышения произво-1
дительности и точности листовой продукции является!
оснащение непрерывных листовых станов системами!
автоматического регулирования толщины (САРТ)|
и ЭВМ.	1
Практически на всех непрерывных станах горячей!
прокатки за последней клетью чистовой группы уста-|
навливают микрометры рентгеновского типа для изме-|
рения толщины полосы. Исправления отклонений в тол-1
щине полосы производятся косвенным и прямым регу-|
лированием. При косвенном регулировании импульсы!
на изменение настройки рабочих клетей поступают от|
месдоз, измеряющих усилие прокатки и устанавливаё-1
мых под нажимными винтами. При прямом регулирова-1
нии сигнал на установку нажимных винтов рабочих кле-3
тей поступает от рентгеновского микрометра, располо-|
женного за последней чистовой клетью.	1
Обязательным для всех САРТ полосы является ста-,
билизация межклетевых натяжений. Вместе с тем от-'j
метим, что горячая полоса под действием натяжения |
может утягиваться по ширине на межклетевых участ-1
ках. Поэтому величина натяжения должна быть как!
можно меньше, т. е. находиться на пороге устойчивости!
прокатываемой полосы.	j
Передний конец полосы заправляют в моталку при;
скорости прокатки не выше 10—11 м/с, а затем повыша-i
ют ее до максимальной (21—25 м/с). При этом ускоре-
ние составляет примерно 0,05—0,1 м/с2, что способству-1
ет выравниванию температуры по длине полосы (при;
ускорении происходит разогрев прокатываемого метал--:
ла по длине из-за увеличивающейся скорости деформа-;
ции) и к равномерной нагрузке на двигатели. При более;
быстром разгоне полоса разогревается очень сильно,;
что ведет к снижению сопротивления металла деформа-jj
ции и может вызвать ее утонение при выходе из стана.|
На непрерывных и полунепрерывных станах цсходцой,
'i
заготовкой являются катаные или литые слябы толщи-
ной 250—300 мм, длиной 10—12 м и массой 40—45 т.
Как правило, первые клети этих станов — окалино-
ломатели (один или два): двухвалковые с вертикальным
и горизонтальным расположением валков, в которых
осуществляется обжатие по периметру сляба и тем са-
мым разрушается поверхностный слой окалины. При
величине относительной деформации в окалиноломате-
лях 5—15% разрушенная окалина удаляется с поверх-
ности сляба водой высокого давления (до 150 атм и бо-
лее) .
Если ширина сляба меньше ширины готовых листов,
то за окалиноломателями устанавливается уширитель-
ная четырехвалковая клеть, осуществляющая прокатку
сляба в поперечном направлении. Обычно в технологии
современных станов предусматривается получение сля-
бов большой ширины, чтобы прокатывать их на готовый
лист только в продольном направлении. Наибольшая
величина относительного обжатия за один проход в чер-
новых универсальных клетях составляет 40—45%.
Толщина раскатов, выходящих из черновой группы
клетей, обычно равна 40 мм и зависит от числа клетей
в чистовой группе. Суммарное обжатие, осуществляемое
в черновых клетях непрерывных листовых станов, со-
ставляет примерно 80% от общего обжатия. В целях
достижения постоянного теплового режима прокатки в
чистовых клетях стана необходимо, чтобы раскат по-
ступал туда с одной и той же температурой (950—
1000°С), поэтому при выходе из черновой группы кле-
тей предусматривается охладительное устройство, либо
раскат может просто выдерживаться на рольганге. Пе-
ред чистовой группой клетей установлены ножницы для
обрези переднего конца раската и чистовой окалиноло-
матель.
Величина относительного обжатия в чистовом окали-
ноломателе составляет 5—10%; этого достаточно для
дробления окалины, образующейся при прохождении
промежуточного рольганга. Раздробленная окалина
удаляется водой высокого давления. Чистовой окалино-
ломатедь — двухвалковая клеть. Чистовые клети — че-
тырехвалковые, первая из них универсальная. Число
чистовых клетей от шести до восьми.
Относительное обжатие в клетях чистовой группы
примерно одинаково (40—45%) и определяется проч-
345
ностью валков и мощностью электродвигателя. Одна»
в целях снижения разнотолщинности по ширине готовые
листов обжатие в предчистовой клети уменьшается дс
20—25, а в чистовой — до 10—12%.
Необходимым условием прокатки в чистовой группе
является соблюдение постоянства секундных объемов
металла в каждой клети (FaVn=const или hnvn=const,
так как ширина раската во всех клетях чистовой группы
постоянна; здесь hn и Fn — толщина и площадь сечения
раската, выходящего из данной клети, ип—скоростг
прокатки в данной клети). Как отмечено выше, совре-
менные непрерывные широкополосные станы hi
скорости прокатки до 25 м/с. Это приводит к тому
температура конца прокатки достигает 850—900°
, что
С и
для получения мелкозернистой структуры, не приводя-
щей к наклепу при сматывании раската на моталках
необходимо быстро охлаждать его в потоке до 550—
600° С.
Сматывание раскатов при высокой температуре из1
за медленного охлаждения рулонов приводит к чрезмер-
ному росту зерен и выделению по их границам третич-
ного цементита, вызывающего хрупкость стали. Для
ускоренного охлаждения раскатов между последней
клетью стана и моталками над отводящим рольгангом
и под ним устанавливают устройство для подачи охлаж-
дающей воды.
На линии отводящего рольганга длиной 150—200 м
устанавливаются два типа моталок для сматывания в
рулоны раскатов тонких и толстых листов на расстоя-
нии 80—100 и 150—180 м от последней чистовой клети
соответственно. Оба типа моталок работают синхронно
с чистовой группой клетей.
13. Развитие
непрерывных листовых станов
горячей прокатки
Одним из первых широкополосных станов непрерывной
прокатки является стан 1680 завода «Запорожсталь»,
установленный в 1935 г. Он состоит из четырех методи-
ческих печей, с торцовой задачей и выдачей нагретых
слябов и двусторонним подогревом. Первая двухвалко-
вая клеть — черновой окалиноломатель, вторая — четы-
рехвалковая уширительная, перед которой установлен
346
заталкиватель сляба после поворота его на 90° в гори-
зонтальной плоскости. В состав черновой группы входят
три универсальных четырехвалковых клети. Перед чис-
товой группой, состоящей из шести четырехвалковых
клетей, установлены ножницы и чистовой окалинолома-
тель.
За последней клетью расположены: ножницы го-
рячей резки раската большой толщины; роликовые пра-
вильные машины; ножницы холодной резки и после них
дополнительные роликовые правильные машины. Тонко-
листовая и толстолистовая толщиной до 6 мм стали
поставляются в рулонах, для формирования которых
установлены три моталки. Скорость прокатки листа
9,0 м/с. Сечение слябов 100—150X600—1550 мм, длина
2,5—6,0 м и масса 1,7—7,0 т. Профиль листовой стали
1,6—12X600—1550 мм.
Примерно по таким же схеме и составу оборудова-
ния в 1950 г. на Магнитогорском металлургическом ком-
бинате был установлен стан 1450 (рис. 147) с той лишь
разницей, что после уширительной клети был установ-
лен пресс усилием 1800 тс для обжатия раската в гори-
зонтальной плоскости и выравнивания боковых кромок
по большим граням, а первые две универсальные кле-
ти — двухвалковые. Несколько иначе оформлены холо-
дильники после чистовой группы клетей; ножницы рас-
положены в начале каждой стороны холодильника, в
конце которого установлены моталки для сматывания
тонких листов в рулоны. Скорость прокатки на этом
стане 7,82 м/с. Сечение слябов 100—135X520—1010 мм,
длина 1,75—4,8 м, масса 0,84—3,6 т. Сортамент листо-
вой стали 2—8X710—1000 мм.
Анализ работы этих станов показал, что скорости
прокатки листовой стали очень малы, что обусловливает
низкую температуру конца прокатки и большую разни-
цу температур переднего и заднего концов раската (до
100°), приводящую к его повышенной продольной раз-
нотолщинности. Наличие двух двухвалковых универ-
сальных клетей в черновой группе не обеспечивает не-
обходимой минимальной разнотолщинности по ширине
листа. Недостаточно шести четырехвалковых клетей в
чистовой группе. Мощности отдельных агрегатов стана
и приводов не отвечали требованиям технологического
процесса прокатки. Эти критические замечания послу-
жили основой для детальной доработки проектов совре-
347
12200
12200
13850
24230
7350
25450
9 — гильотинные ножни
11315, 11315,133(15
liiiiiii
ililii]
iiini
Схема слябинга 1150 и тонколистового стана 2500 горячей прока'
менных непрерывных широкополосных (тонколисто^
вых) станов.
Одним из таких станов является непрерывный тон-
колистовой стан 2500 горячей прокатки, установленный:
на Магнитогорском металлургическом комбинате в од-:
ной линии со слябингом 1150 (рис. 148). Характеристи-
ка реверсивной универсальной клети слябинга приведе-
на ниже:
ф1
ф
17800
30300 г j
5500
Рис. 147. Схема расположения оборудования на тонколистовом стане 1450 горяч
1 — методические печи; 2— черновой окалиноломатель; 3 — уширительная кл
стовые четырехвалковые клети; 8 — летучие ножницы;
тр~п
Рис. 148.
/ — нагревательные колодпы; 2 —слитковоз; 3— передвижная тележка; 4 — ос
нымн валками; 7 — манипулятор с кантователем; 8 — машина огневой зачисП
окалиноломатель; 13—1 клеть (уширительная); 14, 16, 17—П—IV клети черно!
20—25 — V—X клетн чистовой группы; ^ — рольганг с душирующей установи
348
Диаметр валков, мм:
горизонтальных ............................... 1150
вертикальных D?............................ ООО
Длина бочки горизонтальных и вертикальных вал-
ков L, мм.................................  •	2Ю0
Мощность электродвигателя валков, кВт:
горизонтальных.............................. 2-4600
вертикальных............................... 2200
прокатки (ММК);
4 — универсальные клети; 5 — ножницы; 6 — чистовой окалиноломатель; 7 — чи-
10 — холодильник; И — моталки; 12— межцеховой транспортер
(ММ К):
ротное устройство; 5 — клеть с вертикальными валками; 6 — клеть с горизонталь-
9 — ножницы; 10 — конвейер обрезков; // — нагревательные печи; /2 —черновой
группы; 15 — гидросбив окалины; 18 — ножницы; 19 — чистовой окалиноломатель;
27 — моталка; 28— стеллажи для толстых листов
349
Частота вращения электродвигателя валков,
об/мин:
горизонтальных.................................. 0—50—120
вертикальных.............................'	100—200
Скорость прокатки при частоте вращения
50 об/мин, м/с................................ 3,0
Стан 2500 рассчитан на прокатку листов толщиной
1,5—12 мм и шириной 1000—2350 мм; масса рулона до
10 т. Исходный сляб имеет толщину 115—250 и ширину
1000—1600 мм. Стан предназначен для прокатки угле-
родистых, автотракторной, судовой, топочной, котельной
и других сталей. Максимальная скорость прокатки
14,15 м/с. Характеристика электродвигателей и прокат-
ных валков стана 2500 приведена в табл. 27.
Поступающие на слябинг 1150 слитки массой 10—
22,5 т садятся в рекуперативные нагревательные колод-
цы, имеющие следующие характеристики:
Активная площадь пода, м2...................... 23,8
Производительность одной ячейки, т/ч . . . .	18,5
Удельный -расход топлива, кг./т.............. 34
Температура, °C:
посада металла.............................. 0—900
выдачи металла........................... 1250—1290
Количество ячеек, шт............................ 32
Емкость ячейки, т............................... 100
ТАБЛИЦА 27
характеристика электродвигателей и прокатных валков
Параметры	Номе^				
	I	II	ш	IV	V
Мощность элек- тродвигателя, кВт	4600	4600	4600	4600	5000
Частота вращения электродвигате- ля, об/мин . . .	428	428	428	428	500— 1000
Общее передаточ- ное число . . .	24,6645	11,8085	8,4275	8,4275	4,556
Частота вращения	17,4	36,3	45	45	65
валков, об/мин	—	—	—	—	150
Диаметры рабо-	1100	900	900	900	
чих валков, мм .	1060	865	866	865	
Примечание. В числителе — минимальные, в знаменателе — макси
350
Нагретые слитки подаются слитковозоМ, а от близ-
расположенных ячеек краном к приемному рольгангу,
затем к клети слябинга, где слиток прокатывается на
сляб заданных размеров, который транспортируется
к машине огневой зачистки для удаления поверхност-
ных дефектов. На линии передвижения сляба установ-
лены ножницы усилием реза 2500 тс, которые осуществ-
ляют обрезь переднего и заднего концов раската, а так-
же рез его на мерные длины. Отходы после резки с
помощью пластинчатого транспортера подаются в дру-
гой пролет здания.
Слябы, имеющие достаточно высокую температуру и
предназначенные для прокатки толстых листов, можно
подавать, минуя печи, на линию расположения клетей
прокатного стана. Практика работы слябинга показыва-
ет, что после ножниц температура слябов не бывает
ниже 1100° С. Если еще учесть некоторый подогрев
слябов в машине огневой зачистки, то их средняя тем-
пература составит 1150° С, что вполне достаточно для
придания металлу необходимой пластичности.
На основном потоке металла слябы с помощью
шлепперов передаются с линии слябинга к приемному
рольгангу нагревательных печей или же на стеллажи,
с которых далее транс-
портируются на склад,
тонколистового стана 2500	Где охлаждаются и под-
клети	готавливаются к даль-
	VI	VII	VIII	IX	X
	5000	5000	5000	5000	5000
	500—	500—	500—	500-	500—
	1000	1000	1000 2,846	1000	1000
	125	200	250	250	250
	200 мальиые	245 зиачеие	275 700 675 я.	385	410
нейшей прокатке. Нагре-
вательные печи — мето-
дические, четырехзон-
ные, двухрядные, с ниж-
ним подогревом, торцо-
вой задачей и выдачей
слябов. Печи рассчитаны
на напряженность пода
650 кг/(м2-ч); тепловой
режим их работы полно-
стью автоматизирован.
Активная площадь печи
составляет 158 м2. Нагре-
тые слябы поступают в
черновой двухвалковый
окалиноломатель с риф-
леными валками, где при
351
малых относительных обжатиях (3—5%) обеспечивает-
ся разрушение и удаление окалины с помощью гидро-
сбива (давление воды до 150 атм).	' -
Для обеспечения заданной ширины готового листа
сляб подвергается прокатке в поперечном направлении;
для поворота сляба на 90° в горизонтальной плоскости
с обеих сторон уширительной клети установлены пово-
ротные устройства. Длины бочек валков: чернового
окалиноломателя 2000, уширительной клети 3200, всех
остальных клетей 2500 мм.
После уширительной в черновых клетях производят
прокатку раската до необходимой толщины. На выходе
раската за каждой черновой клетью установлен гидро-
сбив для удаления окалины. При аварийных ситуациях
на стане раскат после черновой группы клетей может
быть сброшен в специальный карман. Перед чистовой
группой установлены ножницы для обрези переднего и
заднего концов раската, затем — чистовой окалиноло-
матель также с гидросбивом. Окончательная прокатка
осуществляется в шести четырехвалковых клетях чисто-
вой группы. Между клетями чистовой группы находятся
петлеобразователи, обеспечивающие одновременное на-
тяжение полосы. При необходимости за последней
клетью чистовой группы работают ножницы горячей
резки (на схеме не показаны). Раскаты готового про-
филя перед моталками подвергаются ускоренному
охлаждению с помощью душирующего устройства и за-
даются в моталки, где сматываются в рулоны. Моталки
рассчитаны на массу рулонов до Ют. Производитель-
ность такого стана 3,5—4,0 млн. т в год.
Опыт эксплуатации стана 2500 при высоких скорос-
тях прокатки позволил выяснить его недостатки и опре-
делить состав оборудования станов, спроектированных
и установленных за последнее десятилетие. Такими ста-
нами горячей прокатки тонких листов являются станы:
1700 Ждановского им. Ильича и Карагандинского ме-
таллургических заводов; 2000 — Новолипецкого и Чере-
повецкого металлургических заводов. Все эти станы
более совершенны по конструктивному исполнению и
технологическому процессу прокатки.
Рассмотрим непрерывный широкополосный стан
1700 горячей прокатки листа, работающий на Караган-
динском металлургическом заводе, в сочетании со сля-
бингом 1150 (рис. 149). Этот слябинг отличается от
352
рассмотренного ранее чередованием валков; по ходу
прокатки вначале валки располагаются горизонтально,
а затем — вертикально, что обеспечивает хорошее офор-
мление боковых граней сляба, тем самым придавая им
устойчивость в печи при проталкивании в процессе на-
грева. Длина бочки горизонтальных валков слябинга
2300, вертикальных 1950 мм. Мощность электродвига-
телей горизонтальных валков 2X5000, вертикальных —
2X2000 кВт. Скорость прокатки на слябинге 4,8 м/с.
Технологический процесс прокатки слябов и листо-
вой стали аналогичны с рассмотренным станом 2500.
Обратим лишь внимание на следующие особенности
стана 1700. На стане установлено два черновых окали-
ноломателя: первый — с вертикальными, второй — с
горизонтальными валками. В черновую группу входит
пять клетей, четыре из которых — универсальные. Пер-
вая клеть черновой группы с диаметром рабочих валков
1000 мм не является универсальной, так как при необ-
ходимости она может использоваться в качестве ушири-
тельной. Установка пяти четырехвалковых клетей черт
новой группы обеспечивает прокатку сляба в подкат
с минимальной разнотолщинностью.
В составе чистовой группы число клетей увеличено
до семи, что также обеспечивает прокатку с повышен-
ными качественными показателями. Суммарное обжатие
здесь можно распределить так, чтобы минимальное его
значение в последней чистовой клети будет практически
«проглаживающим». Диаметр прокатных рабочих вал-
ков универсальных клетей черновой группы 900, чисто-
вой 700 мм; диаметр опорных валков (в обеих группах
клетей) 1400 мм. Длина бочки валков 1700 мм. Мощ-
ность электродвигателя на черновой клети 4600, на чис-
товой— 6000 кВт, с частотой вращения 428 и ПО—
410 об/мин соответственно.
На стане установлено две группы моталок с диффе-
ренциацией сортамента профилей листовой стали по
толщине при сматывании раскатов в рулоны. Транспор-
тировка горячекатаных рулонов осуществляется с по-
мощью конвейеров. Окончательная отделка готового
проката (продольная или поперечная резка, нормализа-
ция и т. д.) осуществляется на отдельно установленных
агрегатах. •
Сортамент стана следующий: готовый лист толщиной
1,2—14 и шириной 750—1550 мм прокатывается из сля-
23—999
353
бов размером 150—230X750—1550X4600—9500 мм;
масса рулона до 28 т. Максимальная скорость прокатки
на стане 15 м/с. Средняя производительность стана
4,85 млн. т. в год.
Рис. 149. Слябинг 1150 н широкополосный непрерывный стан горячей прокатк
1 — нагревательные колодцы; 2 — слнтковозы; 3 — передаточная тележка; 4 — кЛеп
бов; 8 — нагревательные печн; 9 — клеть с вертикальными валками; 10 — черново
четырехвалковые клетн П—V; 13— летучие ножницы; /4 —чистовой окалннол
вейер горячекатаных рулонов; 18— подъемно-поворотный стол; 19— агрегат п(
речной резки 4—12X1550 мм; 22— агрегат нормализации; 23 — агрегат раздели
26 — штабелирующее устройство
Рис. 150. Шнрокополосовой непрерывный стан горячей прокатки 2000 Новолипс
1—разгрузочное устройство; 2— загрузочное устройство; 3 — передаточное у<
печами; 7 — окалиноломатель с вертикальными валками; 8 — двухвалковая кле?
вой зачистки раската в потоке; И—летучие ножницы; 12—чистовой. oкaлинoJ
полосы толщиной до 12 мм и до 16 мм соответственно; 16 — конвейер горячека1
12X1850; 19 — агрегат разделки некондиционных листов; 20 — агрегат поперечна
бов; 5 и В — линии отделки слябов № 1 н 2 соответственно 1
354
В годы девятой пятилетки два стана 2000 установле-
ны на Новолипецком и Череповецком металлургичес-
ких заводах (1975). Станы рассчитаны на потребление
литого исходного сляба, поступающего с МНЛЗ. На них
(Карагандинский металлургический завод):
слябинга 1150; 5 — машина огневой зачистки; 6 — ножницы; 7 — транспортер сля-
окалиноламатель; 11 — четырехвалковая I клеть; 12—черновые универсальные
матель; 15— чистовые четырехвалковые клети VI—XII; 16 — моталка; 17 — кон-
дольиой резки; 20 — агрегат поперечной резки 1,2—4X1550 мм; 2/ —агрегат попе-
некондиционных листов; 24— сталкиватель слябов; 25—сдвоенный толкатель;
кого металлургического завода:
ройство; 4 — толкатели; 5 — методические нагревательные печи; 5 — рольганг за
I; 9 —черновые универсальные четырехвалковые клети II—V; /0 —машина огне-
матель; 13—чистовые четырехвалковые клети VI—XII; 14, /5—моталки для
ных рулонов; 17 — подъемно-поворотный стол; 18 — агрегат холодной резки 1,2—
резки толстых листов; 2/ —агрегат поперечной резки 1,2—4X1850; А — склад сля<
t •
23:
355
учтены недостатки в конструкции оборудования и тех-
нологическом процессе, которые проявились при экс-
плуатации станов 1700.	- ,
Широкополосной непрерывный стан горячей прокат-
ки 2000 Новолипецкого металлургического завода
(рис. 150) рассчитан на прокатку листовой стали тол-
щиной 1,2—16 и шириной 900—1850 мм из листового сля-
ба, поступающего с МНЛЗ, размерами 170—250X900—
1850X4800—10500 мм и массой до 36 т.
Технологический процесс прокатки и состав обору-
дования стана следующие. Полученные с МНЛЗ слябы
складируются, осматриваются и зачищаются. Затем
слябы подаются в нагревательные печи — пятизонные,
методические, с торцовой задачей и выдачей, двусторон-
ним подогревом, оснащенные контрольно-измерительной
аппаратурой автоматического регулирования процесса
нагрева металла. Печи соединены между собой роль-
гангами.
На стане установлены черновые окалиноломатели:
первый — с вертикальным, второй — с горизонтальным
расположением валков. Черновая группа состоит из че-
тырех универсальных четырехвалковых клетей. Практи-
ка показала, что необходимо удалять поверхностные
дефекты на литых слябах после разрушения литой
структуры, поэтому машина огневой зачистки металла,
в потоке установлена после первой универсальной кле-
ти. В состав чистовой группы входят ножницы, чистовой
окалиноломатель и семь четырехвалковых клетей. Рас-
кат готового профиля в зависимости от толщины сматы-
вается в рулоны на дифференцированных моталках.
Диаметр рабочих прокатных валков в черновой группе
стана 1200, в чистовой 800 мм; опорных (в обеих груп-
пах) — 1600 мм. Длина бочки валков 2000, а в черно-
вом окалиноломателе с вертикальными валками 800 мм.
При максимальной скорости прокатки 20 м/с и воз-
можным доведением ее до 22 м/с стан может обеспечить
годовую производительность 6 млн. т. Масса установ-
ленного на стане оборудования — 38 тыс. т, мощность
главных электродвигателей 119 тыс-кВт.
Непрерывный широкополосной стан горячей про-
катки 2000, установленный на Череповецком металлур-
гическом заводе, по своему составу оборудования, сор-
таменту слябов и готовых листов аналогичен рассмот-
ренному выше, Однако в конструкцию отдельного
е
356
г
оборудования и его расположение внесены ряд сущест-
венных изменений, что целесообразно рассмотреть (без
схемы стана).
На этом стане впервые установлены нагревательные
печи с шагающими балками; предусмотрена возмож-
ность посадки в печи горячих слябов. Топливо — при-
родный газ калорийностью 8500 ккал/м3. Производитель-
ность одной печи (по проекту их четыре) 400 т/ч при
всаде холодных слябов. Продолжительность нагрева
слябов до температуры 1200—1250° С в среднем око-
ло 3 ч.
В черновом окалиноломателе с вертикальными вал-
ками происходит обжатие нагретых слябов по ширине.
Цель обжатия (АЛ«50 мм)—уменьшение типоразме-
ров слябов и разрушение слоя окалины, которая сбива-
ется водой давлением 110—130 атм. В последующе?
двухвалковой клети с горизонтальными валками также
после прокатки осуществляется гидросбив окалины при
обжатии ДЛ=50-4-60 мм.
Затем последовательно расположены четыре черно-
вые универсальные четырехвалковые клети, из них три
последние образуют непрерывную группу, создание ко-
торой позволяет уменьшить снижение температуры рас-
катов и сократить протяженность стана. Двигатели по-
стоянного тока клетей непрерывной группы дают воз-
можность регулировать в широких пределах скорость
прокатки в зависимости от сечения раскатов, величины
обжатия и температуры прокатываемого металла. Здесь
в большей мере представляется возможность произво-
дить прокатку с ускорением, что впервые было примене-
но на стане 2000 Новолипецкого металлургического за-
вода.
Температура раскатов перед чистовой группой кле-
тей 1000—1150° С. Передний и задний концы полос пе-
ред подачей в чистовую группу обрезаются на летучих
ножницах.
За чистовым окалиноломателем и за первыми тре-
мя — четырьмя чистовыми клетями осуществляется
удаление окалины водой высокого давления. Гидросбив
используется и для снижения температуры раската при
прокатке толстых листов. Для выравнивания температу-
ры по длине раската, прокатка в непрерывной чистовой
группе клетей производится с ускорением, примерно
равным 0,05—1,0 м/с2.
357
Скоростной режим в чистовых клетях может быть;
разным: прокатка с меньшей скоростью, чем скорость
заправки полосы в моталку, осуществляется g ускорени-
ем по всей длине полосы; с большей — изменяется от
постоянной заправочной при захвате полосы моталкой
(~10 м/с) до максимальной (21 м/с) (при этом проис-
ходит разгон чистовых клетей вместе с моталкой). Дви-
гатели чистовых клетей — постоянного тока и много-
якорные. Температура конца прокатки профилей листо-
вой стали всех толщин находится в пределах 830—
900° С.
На отводящем рольганге за чистовой группой клетей
полосы охлаждаются водой со скоростью 6—50° С/с.
Количество охлаждающей воды регулируется в зависи-
мости от размеров сечения готового раската, его темпе-
ратуры, марки стали, скорости движущегося раската и
может достигать 14,0 тыс. м3/ч. Температура полосы
перед свертыванием в рулон 500—600° С.
За станом установлены две группы моталок по три
в каждой; первая — для полос толщиной 1,2—8 мм от-
стоит от чистовой клети примерно на расстоянии 100 м;
вторая — для полос толщиной 4—16 мм отстоит от чис-
товой клети на расстоянии 250 м. Готовая продукция
может поставляться в рулонах и листах. Производи-
тельность стана: 300—1270 т/ч (в зависимости от сече-
ния прокатываемых листов); годовая производитель-
ность примерно 6 млн. т. На стане предусмотрена комп-
лексная автоматизация всех операций технологического
процесса, в том числе и отделки прокатанной продук-
ции.
При потреблении в качестве исходной заготовки сля-
бов, полученных на МНЛЗ, производительности в пре-
делах 6,0—6,3 млн. т год и максимальной скорости про-
катки 20—21 м/с непрерывные широкополосные станы
2000 имеют следующие показатели:
Расход металла на 1 т годного проката, т . . . .	1,02
Выход годной продукции, %............................ 98
Выпуск продукции иа:
1 т механического оборудования, т/т............... 200
1 кВт мощности электродвигателей главных при-
водов, т/кВт...................................... 48
одного работающего, т/чел........................ 6300
Расход воды, м8/ч:
холодной . ...................................... 30 000
горячей.......................................... 100
358
Расход:
пара, т/ч.................	.................... 22
сжатого воздуха, нм3/мин........................ 195
электроэнергии, кВт/ч.............................. 63	000
природного газа, нм3/ч.......................... 50000
Полунепрерывный листовой стан 810, установленный
на Новосибирском металлургическом заводе (рис. 151),
предназначен для прокатки качественных и легирован-
Рис. 151. Стаи горячей прокатки листовой стали 810 Новосибирского металлур-
гического завода:
/ — толкатели и приемный стол для слябов; 2 — пульт управления толкате-
лями и нагревательными печами; 3 — методические нагревательные печи; 4—
черновой окалиноломатель с вертикальными валками; 5 — черновая двухвал-
ковая реверсивная клеть; 6 — ножницы 350 тс; 7 — электропреобразователн
тока (агрегаты Леонардо); 8 — чистовой окалиноломатель; 9 — пятиклетевая
чистовая группа четырехвалковых клетей; 10 — комбинированные редукторы
(шестеренные клети); // — опрокидыватель рулонов; 12— моталки; 13—кон-
вейер для рулонов
ных сталей. Размеры исходных слябов ПО—150X320—
710X1300—2700 мм. Сортамент готовой листовой стали:
толщина 1,25—6,35, ширина 350—710 мм, длина — по
заказу.
Стан имеет четыре методические нагревательные
двухрядные печи, с торцовой задачей и выдачей слябов
и двусторонним подогревом. На стане установлено семь
прокатных клетей, первая из которых — окалинолома-
тель с вертикальными валками, вторая — черновая
двухвалковая реверсивная. На линии потока металла
расположены ножницы для обрези переднего и заднего
концов раската с усилием резания 350 тс. Перед чисто-
вой группой клетей также установлен окалинолома-
тель— двухвалковая клеть с диаметром рабочих валков
360—410 и длиной бочки 840 мм. Чистовая группа со-
стоит из пяти четырехвалковых клетей, приводимых от
359
индивидуальных электродвигателей. Диаметр рабочи
валков 490—525, опорных 916—1040 мм, длиной бочю
813 мм. За чистовой группой установлены двё мотали
с опрокидывателями для сматывания раскатов в руло
ны и передачи их на конвейер.
Технологический процесс прокатки на этом стан»
сравнительно прост и во
многом
аналогичен
ренным выше на непрерывных станах. Нагретые в пе-
чах до температуры 1250° С слябы поступают к черно-
вому окалиноломателю (диаметр рабочих валков
670—724, длина бочки 200 мм), который осуществляет
обжатие боковых кромок, разрушая поверхностный слой
окалины при одновременном оформлении ширины сля-
ба. Далее сляб прокатывается в черновой реверсивной
клети по двум схемам: если его ширина недостаточна,
в поперечном направлении, а затем после поворота в го-
ризонтальной плоскости в продольном. Если же ширина
сляба соответствует заданной ширине листа, сляб про-
катывается за 5—9 проходов до заданной толщины и
передается к чистовой группе клетей. Температура кон-
ца прокатки на черновой клети 1100° С.
Прокатка в чистовой группе клетей начинается при
1050 и заканчивается при 900° С. Скорость прокатки в
черновой реверсивной клети составляет 3,82—6,0 м/с,
в чистовых клетях по выходе раската из валков 4,1—J
8,2 м/с.	-	'
Готовая листовая сталь сматывается в рулоны и пе-
редается для выполнения соответствующих отделочных;
технологических операций.	j
Увеличение производства горячекатаной листовой;
стали в предстоящие годы в значительной мере будет
обеспечиваться строительством новых непрерывных
станов с длиной бочки валков 2000 мм и более произво-
дительностью 4—7 млн. т в год.
При создании
новых
и
совершенствовании
действу-
ющих непрерывных станов горячей прокатки будут ре-
шаться следующие важные технические и технологиче-
ские вопросы:	;
1)	освоение прокатки листов толщиной от 1—1,2 до
20, шириной до 2000 мм и более из непрерывнолитых,
слябов массой 50—60 т;
2)	использование нагревательных печей с шагающи-
ми балками;
3)	повышение скорости прокатки до 25—30 м/с;
360
4)	создание непрерывных черновых групп из универ-
сальных четырехвалковых клетей;
5)	создание непрерывных чистовых групп в составе
7—8-м и четырехвалковых клетей, оснащенных устрой-
ствами упругого противоизгиба валков;
6)	широкое внедрение автоматического регулирова-
ния размеров полосы в процессе прокатки;
7)	применение гидросбива окалины с прокатывае-
мого металла водой давлением до 150—180 ат;
8)	внедрение технологической смазки при прокатке.
14.	Прокатка листовой стали на планетарных
и реверсивных станах
В нашей стране и за рубежом для горячей прокатки
тонких листов применяют планетарные станы, обжатие
металла на которых осуществляется большим числом
внешних (планетарных)
холостых валков, враща-
ющихся за счет трения,
развиваемого от их кон-
такта с приводными опор-
ными валками (рис. 152).
В клети планетарного
стана имеется два опор-
4 3 2
Рис. 152. Схема прокатки листовой
стали на планетарном стане:
/ — петь; 2 —задающие валки; 3 — ра-
бочие планетарные валки; 4 — опор-
ные валки; 5 — прокладочные валки
ных приводных валка
большого диаметра
(~500 мм), каждый из
которых окружен 15 ра-
бочими холостыми вал-
ками небольшого диа-
метра (~50 мм). Обоймы опорных валков, в которых
размещены рабочие валки, связаны между собой и вра-
щаются синхронно. Рабочие валки вращаются против
направления прокатки; их окружная скорость отлича-
ется от окружной скорости опорных валков из-за про-
скальзывания. Каждой парой рабочих валков произво-
дится небольшое обжатие (А/г=0,4-е-0,5 мм). Но так
как их много, в итоге суммарное обжатие полосы за
один проход составляет 90—95% и больше. При скоро-,
стях заднего конца полосы 0,025 м/с и переднего
ип~0,5 м/с общий коэффициент вытяжки равен
р, = и0/ин ==-. 0,5/0,025 = 20.
361
Соответственно такое же высокое значение суммар-'
ного коэффициента вытяжки получим из отношения тол-1
щины задаваемого сляба (Я «60 мм) к толщине гото-
вой полосы (/г«3 мм). По причине небольшого диамет-
ра рабочих валков уширение полосы практически
отсутствует.
К недостаткам планетарных станов относятся дина-
мические удары в моменты соприкосновения рабочих
валков с прокатываемым металлом и неровности на
поверхности листа, для устранения которых за планетар-
ной клетью устанавливаются прогладочные валки.
В последнее время интерес к планетарным станам
возрос прежде всего по причине возможности их ис-
пользования (из-за высокой вытяжки) как связующего
звена между МНЛЗ и станами окончательной прокатки.
Для горячей прокатки листов толщиной 1,6—20 и
шириной до 1600 мм применяют реверсивные станы с
моталками в печах. Причина создания подобных станов
заключается в том, что не во всех случаях для прокатки
листов (преимущественно тонких) выгодно применять
непрерывные и полунепрерывные станы с их высокой
производительностью. В условиях сравнительно неболь-
шого масштаба производства при прокатке легирован-
ных малопластичных сталей, требующих узкого темпе-
ратурного интервала деформации, использование станов
с моталками в печах является целесообразным. Приме-
нение почти непрерывного промежуточного подогрева
раската в печах позволяет прокатывать на этих станах
тонколистовую нержавеющую, трансформаторную и
другие легированные стали в рулонах большой массы.
Стан с печными моталками обычно состоит из чер-
новой универсальной реверсивной двухвалковой клети
для прокатки слябов в подкат и чистовой реверсивной
четырехвалковой клети, с обеих сторон которой распо-
ложены подогревательные печи с моталками в них.
Подкат из черновой клети толщиной 10—25 мм (в за-
висимости от толщины конечного листа и стали) про-
ходит по рольгангу под передней подогревательной
печью и поступает в реверсивную четырехвалковую
клеть, по выходе из которой тянущими роликами на-
правляется в заднюю подогревательную печь, где попа-
дает в прорезь моталки и наматывается на нее. После
этого клеть и моталки реверсируются и прокатка по-
вторяется в обратном направлении.
362
Главное требование, предъявляемое к моталкам, —
синхронность работы с реверсивной клетью.. Барабаны
моталок изготовляют из жаропрочной стали, валы по-
стоянно охлаждают водой. Температура печей состав-
ляет 1000—1150° С. Прокатка в клети осуществляется
за 3—7 проходов со скоростью 7—10 м/с. Окалина сби-
вается с раската при прокатке водой высокого давле-
ния. Готовая полоса сматывается в рулон на специаль-
ной моталке, расположенной на некотором расстоянии
от стана. Перевалки делают часто вследствие того, что
все проходы происходят в одной реверсивной клети (че-
рез 4—6 ч работы).
Средняя производительность станов с моталками в
печах 600,0 тыс. т в год; при прокатке высоколегирован-
ных сталей производительность станов составляет при-
мерно 200,0 тыс. т в год. Основные недостатки работы
этих станов следующие: разнотолщинность листов (на
концах толщина листа больше) вследствие большего
остывания их концов при соприкосновении с охлаждае-
мыми барабанами моталок; частая смена валков; срав-
нительно невысокое качество поверхности листов.
На Новолипецком металлургическом заводе стан
с печными моталками 1200 прокатывает трансформатор-
ную сталь из литых слябов размером 150—160Х800Х
Х4100—4300 мм. Однако такие станы в дальнейшем не
получат большого развития, так как масштабы произ-
водства требуют использования высокопроизводитель-
ных полунепрерывных и непрерывных станов, способ-
ных прокатывать стали любых марок, включая и высо-
колегированные.
15.	Отделка горячекатаной листовой стали
Основные положения
Все операции, которым подвергается листовая сталь
после прокатки для придания ей требуемых свойств
и товарного вида, называются отделочными. К отделоч-
ным операциям при горячей прокатке листовой стали
относятся: правка, охлаждение, термическая обработка,
травление, дрессировка, резка, удаление поверхностных
дефектов и др. В зависимости от состава оборудования
стана и назначения готовой продукции листы проходят
все операции или часть из них. На современных листо-
363
прокатных станах отделочные’ операции производятся?
в технологическом потоке металла и на складе готовой?
продукции.
Правка листовой стали производится для придания
ей ровной поверхности, так’ как листы после прокатки,"
особенно толщиной до 20 мм, получаются неровными
и не удовлетворяют требованиям ГОСТа. Толстолисто-
вую сталь правят в горячем состоянии (700—900°С),
так как при этом требуются меньшие усилия и снижа-
ются остаточные напряжения в металле. Правильные
машины располагаются за чистовой клетью на расстоя-
нии 30—60 м от нее, при этом металл сохраняет высо-
кую температуру.
Холодная правка применяется для листов, не вы-
правленных на машинах горячей правки, а также став-
ших неровными при охлаждении и после термической
обработки. На непрерывных станах правку листовой
стали производят в холодном состоянии, для чего ис-
пользуют многороликовые правильные машины (с опор-
ными роликами). Скорость правки определяется произ-
водительностью машины и составляет 1—5 м/с.
Охлаждение . толстолистовой стали происходит на
воздухе при транспортировке по рольгангам, роликовым
цепным транспортерам и на стеллажах-холодильниках.
Транспортеры — роликовые, цепные со скоростью дви-
жения цепей 0,3—0,5 м/с. Стеллаж-холодильник состоит
из настила плит, механизма поперечного перемещения
(шлепперы), . подводящего и отводящего рольгангов.
После охлаждения листы осматривают с обеих сторон,
при этом они кантуются на 180°.
Исключительно важное значение имеет регулируе-
мое и ускоренное охлаждение горячекатаных широких
полос в потоке непрерывных и полунепрерывных ста-
нов. Значение быстрого охлаждения полос с температу-
ры конца прокатки 850—900° С, обеспечивающей мелко-
зернистую структуру, до 550—600° С при сматывании их
на, моталках увеличивается с повышением скорости про-
катки. Сматывать листовую сталь, особенно мало- и
среднеуглеродистую, при температуре 850—900° С нель-
зя из-за очень медленного охлаждения рулонов, приво-
дящего к росту ферритных зерен и выделениям по их
границам третичного цементита, вызывающего хруп-
кость стали. Ускоренное охлаждение горячекатаных по-
лос после выхода их из последней клети стана способ-
364
ствует получению пластичного металла с равномерны-
ми свойствами по длине листа. В охлаждающих
системах на отводящем рольганге длиной 150—200 м
применяют душирующие устройства в виде труб с отвер-
стиями диаметром 3—6 мм, через которые на движу-
щийся готовый раскат сверху и снизу подается вода под
давлением. Отдельная система предусматривается для
охлаждения роликов рольганга. Система охлаждения
имеет оборотный цикл.
Регулируемое и ускоренное охлаждение полос на от-
водящем рольганге высокоскоростных широкополосовых
станов, работающих с ускорением, может быть осу-
ществлено только при высоком уровне автоматизации
процесса, так как необходимо учитывать температурные
перепады по длине и толщине листа. Все современные
отечественные широкополосовые станы в ближайшие го-
ды должны быть оборудованы линиями ускоренного
охлаждения полос.
В настоящее время для обеспечения требуемого
охлаждения металла наметилась тенденция использо-
вать на этих станах две группы моталок: первая — на
расстоянии 60—150 м от последней клети для свертыва-
ния тонких полос, вторая — на расстоянии до 200—
250 м от последней клети для свертывания полос толщи-
ной до 14—16 мм. Моталки ролико-барабанного типа,
работающие при скорости прокатки 20 м/с и более, мас-
са рулонов до 40 т. Для получения плотных рулонов
правильной формы при свертывании осуществляется не-
большое натяжение полосы.
В цехах горячей прокатки толстых листов широко
применяют нормализацию, с помощью которой снима-
ется наклеп и повышается пластичность стали. В ряде
случаев печи для нормализации толстых листов уста-
навливаются сразу за правильной машиной параллель-
но основному рольгангу.‘По выходе из печи листы пра-
вятся на роликовой правильной машине, установленной
за печью, и далее подаются в общий поток металла. На
многих станах нормализационные печи расположены
вне основного технологического потока.
В последние годы в связи с возросшей потребностью
в высокопрочном стальном прокате широкое применение
получила термическая обработка горячекатаных листов
в агрегатах непрерывного действия, в состав которых
входят нагревательные (нормализационные) печи с ро-
365
ликовым подом производительностью 10—30 т/ч и боль-
ше. Процесс термической обработки листов в зависимо-
сти от марки стали состоит из нагрева их до 900—
1000° С, закалки в прессе под давлением и отпуске при
400—700° С. Закалочные прессы обеспечивают закалку
листов с минимальным короблением. Расход воды при
Рис. 153. Закалочный пресс термичес-
кой обработки толстых листов:
1 — прижимы с брызгалами; 2 — роль-
ганг; 5 —механизм подъема нижней
рамы; 4 —подвижная рама; 5 — непод-
вижная рама; 6 — коллекторы подвода
воды к брызгалам; 7 — трубы для под-
вода воды
з акал ке	соста вл нет
1500—6500 м3/ч. После та-
кой термической обра-
ботки предел прочности
низколегированных ста-
лей достигает 80—
120 кгс/мм2. Агрегаты
для осуществления нор-
мализации и закалки с
отпуском толстых листов
действуют на станах 2800
и 2800/1700. Закалочные
прессы (рис. 153) уста-
навливаются непосред-
ственно за нагреватель-
ными печами. Скорость
продвижения листов че-
рез закалочный агрегат
составляет 0,6 м/с. При
отпуске применяют па-
кетный способ нагрева
толстых листов, что уве-
личивает пропускную
способность отпускных
печей.
Часть горячекатаной
листовой ‘стали подверга-
ют травлению в нагретом
растворе серной или со-
ляной кислот. Цель травления — очистить металл от
окалины.
В соответствии с техническими условиями и заказа-
ми прокатанные листы подвергаются поперечной и про-
дольной резке. Эти операции осуществляются на меха-
низированных и автоматизированных агрегатах.
Для обрезки боковых кромок листов и их разрезки
вдоль на несколько узких полос применяют двухпарные
и многопарные дисковые ножницы соответственно. Тол-
366
щина листов, разрезаемых на дисковых ножницах,
обычно не превышает 25—30 мм.
Для поперечной резки листов на мерные длины и
обрези переднего и заднего концов применяют ножницы
с верхним наклонным ножом (гильотинные ножницы).
Сопротивление резанию на ножницах с наклонным но-
жом оказывает не вся площадь сечения разрезаемого
листа, а лишь небольшая его часть. Поэтому усилие ре-
зания значительно уменьшается. Толщина листов, раз-
резаемых на гильотинных ножницах, обычно не превы-
шает 50 мм.
Резку рулонной стали толщиной 1,2—12 мм произво-
дят на специальных агрегатах. Кроме резки на мерные
длины, на этих агрегатах осуществляют также обрезку
боковых кромок, правку, сортировку, промасливание,
укладку в стопы, взвешивание и упаковку листов.
16.	Пороки листовой стали
К основным порокам горячекатаной листовой стали от-
носятся неудовлетворительные механические свойства,
неточность размеров, волнистость и поверхностные де-
фекты.
Неудовлетворительные механические свойства листо-
вой стали возникают в результате изменения режимов
нагрева, прокатки, охлаждения и термической обра-
ботки.
Неправильные размеры толстых листов получаются
вследствие прокатки слитков или слябов, масса которых
не соответствует заданным размерам листов (например,
при недостаточной массе слитков или слябов листы по-
лучаются меньшей длины или толщины против требуе-
мых) ; при большой выработке валков в середине, вслед-
ствие чего недостаточно металла для получения необхо-
димых ' размеров; при неправильной регулировке
температуры валков, из-за чего середина листа получа-
ется излишне толстой.
Неправильная резка приводит к получению узких
или коротких листов, а также листов с косым резом.
Большое значение при резке имеет состояние режущих
кромок ножей. При несвоевременной замене затупив-
шихся ножей края листов оказываются смятыми и не-
ровными.
При прокатке листов на непрерывных станах шири-
на их определяется раствором вертикальных валков
367
черновых универсальных клетей. Поэтому при их не-з
правильной установке листы, прокатываемые на этих*
станах, могут оказаться недостаточной ширины. J
При неправильной профилировке бочки валков и не-
равномерном нагреве слитков или слябов листы полу-;
чаются разнотолщинными по ширине. В результате 3
этой неравномерности деформации раскатов по ширине ;
возникает разная величина вытяжки. Листы могут быть ?
и коробоватымй, когда неравномерность обжатий (вы-
тяжек) возникает в двух направлениях. Листы с не-
большой волнистостью могут быть выправлены при
правке, с большой волнистостью и коробоватые не вы-
правляются. Волнистость обычно наблюдается при про-
катке тонколистовой стали.
Листы могут иметь разную толщину и по длине. При- j
чиной этому чаще всего является неодинаковая темпе- ;
ратура по длине раската. Применяемая в настоящее
время прокатка с разгоном в чистовых группах клетей ’
полунепрерывных и непрерывных станов, вызывающая
разогрев листов при росте скорости деформации, явля- ;
ется одним из наиболее эффективных способов устра-
нения продольной разнотолщинности.
Неудовлетворительная поверхность листов может ;
получаться вследствие вдавливания окалины в металл =
(окалина чрезвычайно жестка при низкой температуре),
закатывания шлака, из-за чего на поверхности листов
образуются вмятины и рябизна. Окалина на металле
вызывает повышенную выработку валков, в результате
на поверхности листов число дефектов увеличивается.
Удаление поверхностных дефектов на горячекатаных ji
листах осуществляется главным образом различными
способами наждачной зачистки.
17.	Методы расчета режимов обжатий
при прокатке слябов, толстых и тонких листов
В настоящее время насчитывается одиннадцать методов ‘
определения режимов обжатий, имеющих теоретическое ;
. обоснование.
1.	Метод, основанный на предельных условиях за-
хвата. Большая часть действующих блюмингов, блю- *
мингов — слябингов, слябингов, листовых прокатных ста-
нов по всей рабочей линии клети или клетей имеет до-
статочную прочность и мощность двигателей.
368
г
В таком случае рекомендуется расчет режимов об-
жатий выполнять по предельным условиям захвата
раската валками. Этот метод получил наибольшее рас-
пространение в отечественной металлургии и применяет-
ся тогда, когда заранее известно, что нет никаких огра-
ничивающих условий, связанных с прочностью оборудо-
вания или мощностью привода. Если же указанные
данные отсутствуют, тогда при определении величин
обжатий, составлении общей схемы прокатки необходи-
мо выполнить дополнительные проверочные расчеты
на прочность элементов рабочей линии или мощность
электродвигателя.
Предельные условия захвата полосы валками Харак-
теризуются равенством коэффициента трения тангенсу
угла захвата	’
f=tga.	(125)
Запишем это условие в виде:
f=tga = Ca,	(126)
где С — коэффициент пропорциональности.
Приравнивая дугу захвата ее хорде, получим
a =	(127)
Подставим значение а в выражение (126), тогда
максимальное обжатие A/imax будет
АЛтах = -^-^.	(128)
В диапазоне изменения угла захвата а от 1 до 30°
среднее значение 1/ССред=0,95. Подставляя это значе-
ние в формулу (128), получим
Ahmax = 0.95Т R 0,9fafl.	(129)
При определении максимального обжатия по этой
формуле необходимо учитывать износ прокатных валков
и устойчивость работы приборов автоматического
управления процессом прокатки, что возможно только
при надежном захвате полосы валками. Отмеченные
положения корректируются соответственно коэффициен-
тами:
Айтах = 0,9Kn/Caf2jR,	(130)
где 7<п=0,9 —коэффициент, учитывающий переточку
валков;
?
24—999
369
/Са=0,95 —коэффициент уменьшения обжатия из |
расчета надежного захвата полосы валками. 1
В окончательном виде расчетная формула- имеет вид 1
Mmw = 0,77fR.	(131)|
Здесь f — коэффициент трения, принимается по литера- |
турным данным или определяется по формулам: fCr= 1
= 1,054-0,0005/ — для стальных валков, t — темпер ату-1
ра прокатываемой полосы, °C; )чуг=0,8)Ст— для чугун- |
ных валков. Радиус валка 7? в последнем уравнении на- л
до принимать для новых валков.
По этой формуле проведен примерный расчет режи- 1
мов обжатий на блюминге с последующим определением 1
схемы прокатки (глава II).	'
2.	Метод', основанный на использовании полной мощ- i
ности электродвигателя. Оборудование современных j
листовых станов выполняется с достаточным запасом :
прочности и в ряде случаев «узким» местом является <
недостаточная мощность электропривода. В таком слу- 1
чае расчет режимов обжатий следует основывать только j
на мощности электродвигателей.	(
При применении этого метода необходимо сделать (
следующие дополнительные замечания. Как правило, |
максимальные мощности электродвигателей использу- 1
ются на тонколистовых станах холодной прокатки и а
чистовых группах клетей тонколистовых станов горячей 1
прокатки. Однако при прокатке листа максимально воз- ]
можной ширины и минимальной толщины, который pa- 1
нее в сортамент стана не входил, что сейчас на практи- I
ке часто встречается, расчет режимов обжатий выпол- 1
нять следует также по данному методу.	1
Полная мощность прокатки включает в себя пять
составляющих, расходуемых на: N\ — преодоление
внутренних сил трения (внутрикристаллитные сдвиги !-
в процессе пластической деформации); N2 — преодоле-
ние контактных сил трения между полосой и валками;
#з — преодоление сил трения в подшипниках шеек про-
катных валков; jV4— преодоление сил трения, возника-
ющих в подшипниках всех опор главной линии прокат- ’
ной клети или стана, когда процесс прокатки отсутству-
ет, ее называют мощностью холостого хода; Ms —
ускорение или замедление вращающихся масс главной
линии прокатного стана или клети.
370
Сумма первых двух составляющих может быть
определена по формуле И. М. Павлова, выведенной им
по крутящему моменту.
N1 + N2 = fpBDav.	(132)
При условии отсутствия опережения после преобразова-
ния получим
N^N^pBbhv,	(133)
где р — удельное давление металла на валки, кгс/мм2;
В — ширина прокатываемой полосы, мм;
v — скорость прокатки, м/с;
а — угол захвата, рад;
D— диаметр прокатных валков, мм.
Мощность 2V3 определяется по эмпирической формуле
N3=2Pfmv-^,	(134)
где Р— полное давление металла на валки, кгс;
/ш — коэффициент трения в шейке валков;
d — диаметр шейки валков, d~0,6D.
Четвертая составляющая мощности прокатки может
приниматься (Nx.-x.-—мощность холостого хода):
для станов с подшипниками качения и жидкостного
трения
=	(0,05 -4- 0,1) (Nj, + N2) = (0,05 -ч- 0,1) рВЫиг,
(135)
для станов старого типа с подшипниками скольжения
= (0,1 н- 0,2) (Л^ + N2) = (0,1 -ь- 0,2) рВЫы. (136)
Пятая составляющая определяется по динамическо-
му моменту
Мдин=—^-е,	(137)
3/D
где С£)2рнв —приведенный к валу электродвигателя
маховой момент всех вращающихся частей привода и
валков, тм2; е — угловое ускорение (замедление) элек-
тродвигателя при прокатке, об/мин/с.
Для блюмингов и слябингов при разгоне принимают
ер=30ч-40 об/мин/с, при торможении (замедлений) ет=
=60-^80 об/мин/с.
Мдин при ускорении принимается положительным,
при торможении (замедлении) — отрицательным.
24;
371
шипниками скольжения
= (1,1 ч-1,2) рВД/ш.
Соответственно обжатия будут
(1,05 4-1,1) рВо
или ап =---------------------
Мощность, определяемая по динамическому моменЯ^И
ту, будет равна
МдинП	—	(1381«
0,7162
где п — частота вращения электродвигателя, об/мин.ИИ
Если не учитывать пятую составляющую, тогда пол-^И
ная (суммарная) мощность может определяться: для лИ
станов с подшипниками качения и жидкостного трения 1И
(1,05 -ь 1,1) рВЫит,	(139) Я
для станов старого типа, у которых валки с под-
(140)	Я
(141)	Я
(142)	I
Величина удельного давления принимается предва- -Я
рительно на основе литературных данных, а затем снова Я
проверяется после определения Д/i; возможно двукрат- Я
ное повторение расчетов. Ms учитывается при определе- Я
нии обжатий на блюмингах и слябингах.	Я
3.	Метод расчета режимов обжатий, основанный на 'Я
равенстве полных давлений металла на валки в каждом Я
проходе. Если в рабочих линиях прокатных клетей нет Я
никаких других факторов, ограничивающих возмож- ‘Я
ность использования полной мощности электродвигате- Ж
ля, кроме прочности прокатных валков, то расчет ре-
жимов обжатий следует ’ вести только по данному ме- ла
тоду.	'Я
Технологический процесс прокатки листов при Я
равенстве величин полного давления металла на валки Я
характеризуется высокой устойчивостью работы обору- Я
дования в целом. Поэтому полагая, что в каждом Я
проходе или в каждой клети полные давления металла Я
на валки равны между собой, будем иметь	Я
Р1 = р2==рз== ...	(143) Я
ИЛИ	= Рав2 V~ Рз&з V=	Я
= •••(144). I
372
Если за исходный критерий принимается обжатие в
первом проходе (первой клети), то обжатие во втором
проходе (второй клети) будет равно
2 \p2bJ r2 1	v '
В общем виде, если расчет режимов обжатий ве-
дется по ходу прокатки, последнее уравнение может
быть записано
Рп-1
Рп
У R„-i
Вп / Rn
Shn—\.
(И6)
Для блюмингов, слябингов, реверсивных толсто-
листовых станов, станов, имеющих клети с одинаковы-
ми диаметрами валков
( \«
—	(147)
Рп !
В этом методе также приходится предварительно
принимать величину удельного давления р-п, если pn-i
известно. Затем по найденному значению произво-
дится повторный расчет: определяется рп, уточняются
все параметры. Если отсутствуют хотя бы примерные
данные по величинам удельных давлений, р находят по
наиболее слабому месту на стане (по прочности деталей
привода или прокатных валков). Затем в первом про-
ходе принимают определенное среднее значение удель-
ного давления с известным запасом, полагая, что в
последнем проходе его величина приблизится к макси-
мальной. Обычно строится примерный график распреде-
ления удельного давления по проходам и на его основе,
производится предварительный расчет с последующей
повторной проверкой и уточнением величины удельного
давления на валки.
Если же в процессе прокатки происходит заметное
изменение ширины полосы и диаметры прокатных вал-
ков по клетям разные, тогда задачу надо решать по
уравнению (146) с полной подстановкой входящих в не-
го параметров.
4.	Метод, основанный на использовании прочности
прокатных валков, является дополняющим к расчету
режимов обжатий, основанному на равенстве величин
полного давления металла на валки в каждом проходе.
373
Применение данного рассматриваемого метода рас;
чета режимов обжатий получило большое распростра-
нение, так как на современных листовых станах проч-
ность прокатных валков является основным граничным
фактором.
При расчетах обжатий по данному методу исходят >
из условия, что все остальные параметры не являются ;
лимитирующими, а условия,
возникающие и действующие
на валки при прокатке, не дол-
жны превышать прочность
валков на изгиб.
При равномерном распре-
делении нагрузки на бочке
валка (рис. 154) усилие, до-
пускаемое условием
сти, определяется по
нию
Рис. 154, Схема действия сил
на валки при прокатке листовой
стали
0>4Р3 Оизг
Рдоп Z,4-/-o,5B
где D — диаметр бочки
валка (для трехвалковых кле-
тей — крайнего, мм);
оизг— допускаемое напряжение на изгиб, кгс/мм2;
L — длина бочки валка, мм;
Z—длина шейки валка, мм;
(148)
прочно-
уравне-
В—ширина раската (листа), мм.
Примерные значения допускаемых напряжений на
изгиб (в кгс/мм2) в зависимости от материала валков
приведены ниже:
Валки из чугуна:
обыкновенного...................... 7—8
легированного..................... 8—9	'
Стальные валки:
литые................................. 10—12
кованые........................... 12—14	
кованые из легированной стали . .	14—16	«
Допускаемое полное давление металла на валки -1
будет	а
^доп — рВ	.	(149) Ж
*
374
Подставляя это значение в уравнение (148), после
преобразования получим величину максимального об-
жатия
м	_____
max [(L + /- 0,5В) рВ]2 ’
Однако возможен расчет режимов обжатий и по
прочности шейки валка. Тогда
Рдоп = -^^,	(151)
где №ш=0,1 d3— момент сопротивления шейки
валка на изгиб;
C^0,55d — расстояние от края бочки валка до оси
нажимного винта;
r^O.ld— радиус галтели;
d — диаметр линейки валка.
Принимая d=0,6Z), после подстановки значений и
преобразований получим окончательное уравнение:
= 0.23^<
гаах	(рВ)2	'	'
5.	Метод расчета режимов обжатий по крутящему
моменту электродвигателя рекомендуется применять в
том случае, когда лимитирующим по характеристике
крутящего момента в рабочей линии клети является
привод. Все остальные элементы рабочей линии имеют
достаточную прочность и надежность в работе.
Чаще всего этот метод применяется при расчете
режимов обжатий на блюмингах и слябингах; его так-
же можно рекомендовать при расчете режимов обжатий
на первых клетях толстолистовых станов.
Общий момент на валу электродвигателя, необходи-
мый для вращения валков прокатной клети, можно
представить в следующем виде:
Л4ДВИГ = ^-пр+^подш + ^р, ±	(153)
Момент прокатки для двух валков определяется по
уравнению
=	(154)
где ф— коэффициент, учитывающий плечо равнодейст-
вующей давления металла на валки относительно вер-
375
тикальной оси проходящей по центрам валков. МоменЯ
сил трения в подшипниках шеек прокатных валковЦ
определяется по уравнению	, ,
•^ПОДШ " Pf ПОДШ d,	(155}Я
где /подш — коэффициент трения в подшипниках. 1
Имеется следующая эмпирическая формула для Я
ориентировочного определения момента сил трения:Я
ЛГТР = (0,08^0,12)(ЛГПР+ЛГПОДШ).	(156)1
Коэффициент трения /Подш рекомендуется принимать |
в следующих пределах для подшипников: 'качения или |
жидкостного трения 0,003—0,005; текстолитовых и 2
лигнофолевых 0,02—0,05; бронзовых и баббитовых j
0,07—0,1.	j
Подставляя соответствующие значения параметров |
входящих в уравнение (155), (156), получим	<1
ЛЛ _ рУкМ + 1,2/иодш^ + (0,08-0,12) X	j
;идв —	>	)
X Р R&h ~Ь 1,2/подш р)	ИЧ7\
Если принять среднее значение коэффициента перед ,|
круглой скобкой в последнем слагаемом числителе 0,1, -1
то уравнение после приведения подобных примет вид |
. (168) ]
Откуда находим максимальное обжатие	1
<159)
1\ \ I , 1 г	}
Если расчет ведется для блюмингов или слябингов, то
необходимо учитывать и динамический момент Л4ДИН, *
принимая его значение по характеристике двигателя или
по ранее приведенному уравнению.
6.	Метод определения режимов обжатий по коэффи- 1
циентам высотной деформации применяется, когда из- J
вестны названные коэффициенты применительно к дан- J
ному стану. Этот метод рекомендуется применять преж-
де всего на толстолистовых станах.	|
Из практики известно, что коэффициенты высотной
деформации уменьшаются по ходу прокатки в связи с
376
потерей металлом пластичности и уменьшением тол-
щины полосы. По этим граничным коэффициентам де-
формации строится график переходных коэффициентов
деформации.
Определение величины обжатия сводится к следую-
щему. Если начальная высота сляба Н раската h, а об-
жатие в' данном проходе Aft, то коэффициент высотной
деформации будет
K =	. (160)
а в общем виде для л-ного прохода
Яп = Яп_1/(Я„_1-Айп).	*	(161)
На основании уравнения (160)
Aft — Я ^1 —	(162)
или К = Я/ft.	(163)
Таким образом, в общем виде
Aftn = я^ (1 -	;	(164)
hn = Нп-\1Кп. П	(165)
Принимая по графику значение К для данного про-
хода, определяют все остальные параметры.
7.	Метод определения режимов обжатий по величи-
не относительной деформации является одним из самых
простых. Он может быть рекомендован для любого типа
стана, прокатывающего слябы, толстый и тонкий лист
при различном температурном режиме.
Обычно этот метод применяют в том случае, когда
заранее проверены технологические параметры стана:
мощность электродвигателя, прочность прокатных вал-
ков, а по ним соответственно определены относительные
деформации. Тогда, принимая практические значения
величин относительных деформаций, производят расчет
режима обжатий (абсолютных величин) по проходам.
В расчетах можно принимать любые значения относи-
тельных обжатий, разумеется, меньше их максимальных
значений.
За коэффициент относительной деформации прини-
мается отношение абсолютного обжатия в данном про-
ходе к толщине задаваемой полосы, выраженное в про-
центах
#„ = -^-100%.	(166)
н
377
проходов; по оси абсцисс откладывают
по оси ординат — значение Ко- Так как '
(167) '
(168) |
(169)
•100 = fl-----100, то
\ н
Значение коэффициентов относительной деформаций
по проходам может быть самым различным в зависи-
мости от типа стана и условий изменения формы метал-
ла. Обычно в первых проходах Ко имеет максимальные ;
значения, а к концу прокатки уменьшается.
Для коэффициентов относительной деформации внц
чале строится график, а затем определяются обжатия и =
размеры полосы. Для построения графика принимают
в первом и последнем проходах Ко, проводят через эти ;
точки прямую, на которой находят его значения для
промежуточных
число проходов,
Kh = К0Н/100
„ H — h
ИЛИ Кл -------
0 н
h= ”(100-Ко) 
loo
ц___	1007г
“ 100-ко 
8.	Расчет режимов обжатий при прокатке листовой
стали с задачей полосы «на угол» нашел применение
на толстолистовых станах, имеющих часть механическо-
го оборудования или деталей рабочей линии, не удов-
летворяющих требованиям необходимой прочности.
Когда сляб или раскат задается передней гранью
параллельно продольной оси бочки валков, то возникают
большие динамические нагрузки, которые приводят к
разрушению муфт, трефов валков и самих валков.
В этом случае рациональнее задавать раскат в валки
под определенным углом к их горизонтальной оси, тог-
да динамические воздействия на детали рабочей линии
клети будут минимальными, а вытяжки распределяются
в поперечном и продольном направлениях (рис. 155).
Для определения получающейся ширины раската В2
(листа, сляба) И. М. Павлов вывел следующую фор-
мулу.
В^'В-^ ,
V 1 + sin2 Sx (р.2 — 1)
где Bt — ширина задаваемого раската;
р, — вытяжка в данном проходе;
61 — угол задачи раската в валки, град.
И
(170)
378
(172)
(173)
Вытяжка определяется как отношение высот раската
<171>
h
По известной величине К. и другому параметру лег-
ко определяется третий
H=Kh = K(H — \h).
Откуда АЛ =	= И (1---М.
9.	Метод расчета режимов
обжатий по кривым, удельного
расхода энергии на тонну про-
катанной листовой стали в настоя-
щее время начинает широко при-
меняться. Он заключается в из-
мерении расхода энергии при
прокатке того или иного профи-
ля и отнесении его к тонне про-
катанного металла с учетом тол-
щины, ширины или сечения по-
лосы. Согласно этим данным, мо-
жно определить величины обжа-
тий по клетям (проходам). Рас-
ход энергии при прокатке пред-
ставляется в виде графиков, на
оси абсцисс которых откладыва-
ется вытяжка или толщина по-
лосы. Конкретный пример расче-
та будет рассмотрен применительно к одному из станов
холодной прокатки листа.
10.	Метод расчета режимов обжатий, основанный на
использовании пластичности металла, применяется в
том случае, если прокатке подвергается малопластич-
ная сталь, а все остальные параметры процесса дефор-
мации не являются лимитирующими.
М. А. Зайков, В. Н. Перетятько и В. С. Целуйков
предложили расчетную формулу, по которой определя-
ется величина максимального обжатия при прокатке ли-
стовой стали
АЛР = (1-----—
Р	Kkm
\ е А
где Айр—максимальное обжатие, при котором разруша-
ется металл;
Рнс. 155. Схема прокатки ли-
стовой стали «на угол»
И,
(174)
379
= —-----коэффициент, .учитывающий критерий
1,63
пластичности По\	- -
т—показатель схемы напряженного состояния
По формуле С. И. Губкина
Критерий пластичности Ло изменяется от 2,76 доЯ
2,54 при понижении температуры прокатки от 1300 дбЯ
1000° С.	Я
11.	Метод расчета режимов обжатий с учетом полной^
проработки металла по высоте полосы применяется приЯ
прокатке слябов в вертикальных валках. Этот же методя
может быть применен для определения величины об-Я
жатия в редуцирующем стане, когда прокатываются ли-Я
тые слябы, полученные на МНЛЗ.	Я
Для расчета применяют формулу Т. М. Голубева Я
у0,2	Я
Мпд9 = 0,0175-^- Н,	(176) I
А ’	jg
где Д/1пд—обжатие,, обеспечивающее полную деформа- 1
цию полосы по высоте в-данном проходе, мм; 3
Ус — средняя скорость прокатки, мм/с.	|
Рассмотрим конкретный пример расчета обжатий при прокатке J
тонколистовой стали по величинам относительных деформаций при- J
менительно к стану 1450 (рис. 149), предназначенного для горячей^
прокатки листа из углеродистых, конструкционных и трансформа-- Я
торных сталей. Расчет производится для прокатки тонколистовой Л
стали сечением 2ХЮ00 из слябов, размерами 105X680X2050 мм. 1
Прокатка осуществляется с уширением сляба в черновой уширитель- J
ной четырехвалковой клети.	Я
Исходя из практических данных значение относительной дефор- !
мации в черновом окалиноломателе ео = 9,5°/о, что дает обжатие
Д/1=еоЯ/1ОО=9,5-105/100= 10 мм и толщину выходящего раската J
/г= 105—10=95 мм.
Уширительная клеть. Относительное обжатие в уширительной
клети определяется необходимостью получения конечной ширины
готового профиля. Прокатка раската происходит в поперечном на- •
правлении. Коэффициент высотной деформации
К = H/h — b/В = 1000/680 = 1,47.
Толщина раската, выходящего из уширительной клетн
71 = 95/1,47 = 64,5,
а обжатие Д/г=95—64,5=30,5 мм.
Относительное обжатие в уширительной клети равно:
ДА	30,5
ео = _7Г •100 = “7Г~ -100 = 32,2%.
п	уо
380
После уширительной клети раскат поворачивается в горизон-
тальной плоскости на 90° и прокатывается вдоль.
Первая универсальная двухвалковая клеть. Принимаем величи-
ны относительных высотных обжатий в горизонтальных валках пер-
вой универсальной двухвалковой клети 28,5%, в последней универ-
сальной четырехвалковой клети 40%. Строим график значений от-
носительных деформаций, чтобы определить ее для второй
универсальной двухвалковой клети (рис. 156). Обжатие в первой
универсальной двухвалковой клети
Д/г = еаН/100 = 28,5-64.5/100 =
Номер клети
Рис. 156. График значений от-
носительной ' деформации по
проходам (клетям) при прокат-
ке иа черновой группе клетей
стана 1450
= 18,35 мм,
а толщина выходящей полосы
h = Н — Д/г = 64,5 — 18,35 =
= 46,15 мм.
Рис. 157. График для определения
значений относительной деформа-
ции Ео по клетям чистовой группы
стана 1450. Прокатка тонколнстоаой
стали сечением 2X1000 м
-Вторая универсальная двухвалковая клеть. Согласно графику
на рис. 156 относительная высотная деформация для этой клети
ео=34,3%. Обжатие в клети
Д/г = 34,3-46-15/100= 15,8 мм,
а толщина выходящей полосы
/г = 46,15 —-15,8 = 30,35 мм.
Третья черновая универсальная четырехвалковая клеть. Отно-
сительная высотная деформация для этой клети принята 40%. Об-
жатие в клети
Д/г = еоЯ/100 = 40-30,35/100 = 12,14 мм.
Округлим значение обжатия до 12,35 мм, чтобы получить целое
число толщины раската, выходящего из этой клети
/1 = 30,35— 12,35 = 18 мм.
Чистовая группа клетей. В чистовом окалиноломателе при про-
катке тонколистовой стали всех размеров может быть принята по-
стоянная величина абсолютного обжатия Д/г=0,5 мм. Это условие
381
облегчает настройку чистового окалииоломателя. Таким образоа^М
в первую клеть чистовой группы поступает (после окалииолома^^^И
ля) раскат толщиной	_
hi = 18 — 0,5 =17,5 мм.
Из последней клети чистовой группы выходит готовый профия^И
толщиной he=2 мм (по условию).
Общий коэффициент высотной деформации в чистовой груп^^^Н
К = Я/h =17,5/2 = 8,75,	Щ
Среднее значение коэффициента высотной деформации по про^И!
ходам	ЯЩ
КОр = 1^8,75 = 1,44.
Если Лср=1,44 был бы одинаковым по всем клетям, из первой^И.
клети выходил бы раскат толщиной
hx = Нх!Кср = 17,5/1,44 = 12,1 мм.
При этом обжатие в первой клети было бы Aht=17,5—12,1 =
= 5,4 мм, а среднее значение относительной деформации
во ср = -^.100 =	-100 = 30,850%.	Ж
/jj	1/,0
Однако исходя из практических данных, относительное обжатие Лв
в первой клети чистовой группы принимаем eOi=40% (обычно это 'Я
значение составляет 35—40%). Тогда относительная деформация в Ш"
первой клети будет больше средней в 1,295 раза.	W
В последней (шестой) клети относительная деформация должна Ж
быть соответственно уменьшена и равна	'	«
8ов = 8оср/1.295 = 30,85/1,295 = 23,8%.	||
Имея крайние значения деформаций eoi=4O% и еОв=23,8%, 'f
строим график для определения деформаций в промежуточных кле- '
тях, принимая изменение их по закону прямой линии (рис. 157).
Расчет рекомендуется вести по ходу прокатки от первой к шестой %
клети.
eoi = 40%; Ahj = 0,4-17,5 = 7 мм; ht = 17,5 — 7=10,5 мм
е02=37%; Ah2 = 0,37-10,5 = 3,Эмм; h2= 10,5 — 3,9 = 6,6 мм;
еоз = 33,7%; Ah3 = 0,337.6,6 = 2,25 мм; h3 = 6,6 — 2,25 = 4,35 мм
е04 = 30,5%; Ah4 = 0,305-4,35 = 1,35 мм; h4 = 4,35— 1,35 = 3 мм
8оз = 27%; Ah6 = 0,27.3 = 0,8 мм; h5 = 3 — 0,8 = 2,2 мм.	-
Из шестой клети выдается готовый профиль толщиной he=2 мм.
Следовательно, Ahe=2,2—2=0,2 мм.	t
В последней чистовой клети относительное обжатие получилось
меньше, чем принято по начальным условиям. Это объясняется 'у
округлением цифр в промежуточных расчетах.
Вертикальные валки универсальных черновых клетей устаиав-
ливаются на постоянном расстоянии между собой с учетом темпе- Ж
ратуриой усадки ширины готового листа. Для нашего случая просвет я
между вертикальными валками универсальных клетей должен быть &
равен 5 = 1,015-1000=1015 мм.	J1
382	В
18. Производительность и расход материалов
при горячей прокатке листовой стали
Производительность станов горячей прокатки. По ана-
логии с ранее рассмотренными станами технически воз-
можная часовая производительность (т/ч) листового
стана.
.	3600 — G
- Т ’
а практическая часовая производительность
д	3600 —GK
1—	Т
где G — масса исходного сляба, т;
Т — ритм прокатки, с;
К. — коэффициент использования стана.
Для листовых и сортовых станов значение коэффи-
циента использования стана находится в пределах
0,85—0,90; большее значение относится к непрерывным
станам. Этот коэффициент учитывает простои стана без
останова главных двигателей.
Ритм прокатки двуклетевого стана с последователь-
ным расположением клетей зависит от распределения
общего числа проходов по клетям. Он будет минималь-
ным, если каждая клеть стана будет одинаково загру-
жена по времени. Ритм прокатки непрерывного стана оп-
ределяется методом работы на нем. Предположим, что
ширина исходных слябов, поступающих на стан, соот-
ветствует ширине готовых листов и поэтому прокатка
сляба в поперечном направлении не нужна. В черновых
клетях раскат прокатывается последовательно, в чисто-
вых— одновременно в нескольких или во всех клетях.
Как правило, на непрерывных станах время прохода в
черновых клетях меньше времени прохода в чистовых
клетях и поэтому ритм прокатки определяется, как
где tM—машинное время прохода в одной клети чисто-
вой группы, одинаковое для остальных клетей
чистовой группы;
ta— время паузы между концом прокатки предыду-
щего раската и началом прокатки следующего
раската для одной клети чистовой группы.
383
При данной скорости ритм прокатки в чистовой груда
пе будет тем меньше, чем меньше пауза между концом!
прокатки предыдущей и началом прокатки -следующей^
полосы в одной клети. Факторами, способствующими?
росту производительности непрерывных станов, являют-'
ся повышение скорости прокатки, увеличение массы ис-
ходного сляба и готового рулона.
Листовые станы горячей прокатки обычно работают
по непрерывному графику, поэтому фактическое число
часов работы в году при определении годовой произво-
дительности равно 7500.
Расход металла при горячей прокатке листовой стали
в основном зависит от вида исходного материала (слит-
ки или слябы), размеров прокатываемых листов и типа
стана. Наибольший расход металла происходит при про-
катке толстолистовой стали на обычных станах с после-
довательным расположением клетей, где значительна
обрезь боковых кромок, переднего и заднего концов.
В среднем расход металла на 1 т годных толстых листов
из углеродистой стали обыкновенного качества состав-
ляет 1,3 т при прокатке из слитков и 1,15 т — из слябов.
Расход металла снижается при прокатке листовой ста-
ли на универсальных станах, так как боковые кромки
листов при этом не обрезаются. Наименьший расход ме-
талла— при прокатке листовой стали на непрерывных
станах, особенно при сматывании листов в рулоны.
В среднем коэффициент расхода металла при горячей
прокатке листовой стали на непрерывных станах состав-
ляет 1,05.
Заметим, что одним из наиболее эффективных спосо-
бов экономии металла является прокатка листовой про-
дукции с минусовыми допусками. Для стимулирования
производства проката с минусовыми допусками за-
водам страны предоставлено право поставлять боль-
шую часть проката, в том числе широкополосную
сталь многих толщин по теоретической массе, т. е.
массе, определяемой по номинальным размерам сече-
ния профиля.
Расход тепла на нагрев металла при прокатке тол-
стых листов из слитков примерно равен 800 тыс. ккал на
1 т, из слябов — около 600 тыс. ккал на 1 т листов. При
нагреве холодных слябов расход тепла на 1 т листов на
непрерывных и полунепрерывных станах приблизитель-
но составляет 500 тыс. ккал.
384
Расход электроэнергии главными электродвигателя-
ми на действующих листовых станах колеблется в широ-
ких пределах и зависит от размеров исходных материа-
лов, сортамента стали, типа стана. Для толстолистовых
станов с длиной бочки 2500—2800 мм средний расход
электроэнергии при прокатке листов всех размеров из
слябов равен 50—60 кВт-ч/т, включая расход энергии на
термообработку и отделку. Такой же расход электро-
энергии можно принять и для непрерывных и полуне-
прерывных станов горячей прокатки тонких листов.
Расход воды на станах горячей прокатки составляет
20—30 м3/т листов (давление воды—г несколько атм.).
Расход валков равен 0,8—1,5 кг/т листов. Меньшие
значения относятся к станам, на которых листы прока-
тывают из слябов.
ГЛАВА IX
ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
1.	Общие положения
Прокатку металлов осуществляют преимущественно при
высоких температурах, используя при этом снижение со-
противления деформации. Вместе с тем необходима про-
катка и в холодном состоянии, которая целесообразна
при малой толщине прокатываемого продукта, когда
из-за большого отношения поверхности к объему быст-
рое охлаждение металла не дает возможность обеспе-
чить высокую температуру в деформационной зоне
(прокатка тонких листов). Холодная прокатка придает
изделиям высокие точность размеров и качество поверх-
ности, что невозможно при горячей прокатке, а также
особые физические, в частности магнитные свойства.
В последние годы производство холоднокатаного ли-
ста, жести и ленты все более увеличивается. Это связа-
но с тем, что во многих отраслях народного хозяйства
постоянно растет потребность в тонколистовой стали с
высокими механическими свойствами, точными размера-
ми, хорошим качеством поверхности. Холодная прокатка
в сочетании с термической обработкой дает возможность
изготовлять тонколистовую сталь, удовлетворяющую
этим требованиям. В 1977 г. доля холоднокатаного листа
25—999
385
й общем объеме листопрокатного производства СССР.-*
составляла примерно 19%; в дальнейшем эта доля будет,;
неуклонно расти и к 1-990 г. предположительно достигнет. 1
37%.
Современным способом холодной прокатки листовой -!
стали является рулонный, при котором металл в виде •<
длинных полос сматывается в рулоны большой массы.
Для прокатки тонколистовой стали в рулонах применя-
ются главным образом непрерывные станы, а при не-
большом объеме производства одноклетевые реверсив-
ные станы с четырехвалковой клетью и многовалковые:
Рулонная прокатка на непрерывных и одноклетевых ста-
нах происходит с натяжением полосы. Значительно ре- ,
же используют полистную холодную прокатку на одно-
клетевых реверсивных станах (без натяжения). .
Совершенствование технологии холодной прокатки -
идет по пути повышения точности готовой продукции за
счет: жесткости рабочих клетей; применения средств уп-
ругого противоизгиба прокатных валков; повышения
качества валков и оснащения станов системами автома-
тического регулирования толщины листа в процессе про-
катки. Жесткость рабочих клетей определяется в основ-
ном упругой деформацией валков и станин. Увеличение
диаметра рабочих и опорных валков снижает их износ,
повышает точность проката за счет уменьшения прогиба
и увеличивает теплоотдачу. Упругая деформация стани-
ны в вертикальном направлении на современных станах
холодной прокатки составляет 0,3—0,5 мм; уменьшение
этой деформации достигается увеличением сечения сто-
ек и поперечин.
2.	Исходный материал и подготовка его
к холодной прокатке
Исходным материалом для холодной прокатки являются
горячекатаные листы толщиной 1,5—5,0 мм. Первой
операцией в цехе холодной прокатки является очистка
поверхности листов от окалины, чтобы она не вдавлива-
лась при холодной прокатке в металл и валки. Применя-
ют химический и механический способы удаления ока-
лины. Химический способ наиболее распространен, так
как он способствует получению чистой поверхности лис-
тов, пригодной в дальнейшем для качественного нанесе-
ния защитных покрытий. При химическом способе при-
386
меняют агрегаты непрерывного и периодического дейст-
вия для травления углеродистой стали в растворах
серной или соляной кислот. Непрерывное травление обе-
спечивает высокую производительность, максимальную
автоматизацию процесса и минимальный расход кисло-
ты. Для обеспечения непрерывности травления задний
конец предыдущего рулона^-сваривают стыкосварочной
машиной с передний"кбнДомтоследующего. При этом уве-
личивается масса рулона, что значительно повышает про-
изводительность станов холодной прокатки. Когда ста-
ли плохо свариваются, для осуществления непрерывного
травления устанавливают машины механической сшивки
концов рулонов. Места механической сшивки (двойной
толщины) не прокатываются, а после травления выреза-
ются, что увеличивает отходы металла.
Большое положительное значение для повышения
производительности травильных агрегатов имеет разру:
шение поверхностной окалины перед травильными ван-
нами в дрессировочных двухвалковых или четырехвал-
ковых клетях, обеспечивающих обжатие до 5%. Способ
травления — каскадный. Концентрация свежего раство-
ра серной кислоты достигает 20—22%; температура кис-
лотного раствора составляет 60—80° С; скорость движе-
ния полосы через травильные ванны 3—5 м/с. Длина
травильных агрегатов достигает нескольких десятков
метров. После травления полоса промывается в ваннах
с холодной и горячей водой и сушится горячим возду-
хом. Затем на дисковых ножницах обрезаются боковые
кромки, а для предотвращения коррозии при хранении
полоса промасливается и свертывается в рулоны требу-
емой массы.
В последнее время для травления горячекатаных по-
лос углеродистой стали вместо раствора серной дислоты
стали применять раствор соляной кислоты. Травление в
горячем растворе соляной кислоты концентрацией около
20% обеспечивает одинаковое удаление всех окислов
железа (высших и низших), в то время как сернокислот-
ный раствор хорошо травит только низшие окислы. Про-
дукты солянокислотного травления лучшЬ растворяются
вводе, а само травление происходит примерно в два ра-
за быстрее, чем сернокислотное; поверхность листов при
солянокислотном травлении получается более ровной,
что способствует их качественному -покрытию другими
металлами и составами. При солянокислотном травле-
25*
387
нии значительно меньший расход кислоты. Наконец, про-^^И
дукты солянокислотного травления FeCh и FeCh весьма^ЯИ
эффективно потребляются в металлургическом произвол-
стве; потребление же продукта сернокислотного 'травле-
ния (железного купороса) на месте затруднительно. Од-
нако соляная кислота весьма токсична, разъедает рези-
ну; стоимость агрегатов для солянокислотного травле-
ния значительно выше, чем для сернокислотного.
Для очистки от окалины горячекатаных полос из ле-
тированных сталей используют дробеметную обработку. яИ
Этот вид механической обработки вместо травления при-
меняют при очистке сталей, окалина которых очень
тверда. Чугунная или стальная дробь, ударяясь о лист с
большой скоростью, разрыхляет и разбивает окалину. Щ
К подготовительным операциям перед холодной прокат-
кой-для удаления поверхностных дефектов на горячека-
таных рулонах некоторых специальных сталей относится
шлифовка.
3.	Влияние процесса холодной прокатки
на свойства стали	'Як
При холодной прокатке стали с увеличением степени де- 'И|
формации повышаются все характеристики прочности:
предел текучести, предел прочности, твердость. Проч-
ность особенно возрастает на начальных стадиях дефор- ^В
мации (до 20—30%), при дальнейшем повышении сте- Я.
пени деформации интенсивность упрочнения уменьшает- ЯВ
ся. Способность металлов упрочняться зависит от типа В
их кристаллической решетки. Известно, что металлы и И.
сплавы с гранецентрированной кубической решеткой
обычно упрочняются сильнее, чем с объемноцентриро-
ванной кубической. При холодной прокатке происходят Яв
межзеренные и внутризеренные разрушения, появляются «В
микроскопические трещины, которые с ростом степени МГ
деформации увеличиваются, что приводит к понижению
пластичности металла. Наибольшее понижение пластич-- 
ности происходит на начальных стадиях холодной дефор- И|
мации, т. е. когда резко возрастает упрочнение. По мере	Ко-
роста деформации (до 50—70%) металл становится	К
очень прочным и хрупким (рис. 158). Дальнейшая его «
прокатка без промежуточного отжига затруднительна. К
При холодной прокатке форма зерна металла измени- .К
ется в соответствии с общей схемой деформации; они ' В
вытягиваются в направлении прокатки и уменьшают ж
388
свои размеры по высоте (сжимаются). Металл получа-
ет волокнистое строение, что приводит к неодинаковым
свойствам его в разных направлениях. Разница в свой-
ствах наклепанного металла, обусловленная волокнис-
тым строением, называется механической анизотропией.
При холодной прокатке металла вместе с изменением
формы зерен происходит изменение ориентировки их
пространственной кристалличе-
ской решетки в результате на-
правленности скольжения (сдви-
гов) по определенным плоско-
стям и направлениям в этих пло-
скостях; образуется текстура де-
формации (при обжатиях при-
мерно 50%), что играет важную
роль в холодной прокатке тон-
ких листов, где степень дефор-
мации достигает больших значе-
ний. Тип текстуры определяется
главным образом типом кристал-
лической решетки металла и схе-
мой деформации и почти не за-
висит от схемы напряженного со-
стояния. Металлы, у которых
большинство зерен имеют одина-
ковую ориентировку, приобрета-
ют свойства, близкие к свойствам
вятся кристаллически анизотропными. Это обстоятельст-
во имеет весьма важное значение, например, при произ-
водстве трансформаторной стали. Таким образом, необ-
ходимо различать кристаллическую и механическую ани-
зотропии, первая обусловлена структурой, вторая —
внешней формой зерен. При относительно малых
обжатиях преобладает механическая анизотропия, при
больших—оба вида. Механическая анизотропия
обычно устраняется при рекристаллизации; кристал-
лическая анизотропия (текстура) может сохраняться,
изменяться или исчезать, что зависит от температуры
отжига.
Плотность металла при холодной прокатке обычно
уменьшается. Это объясняется тем, что при деформации
образуются межзеренные пустоты и трещины, уменьша-
ющие плотность и увеличивающие объем металла. Одна-
ко эти изменения весьма невелики (максимум 0,1—
О 20 М 60 80
вымяхка*/'
Рис. 158. Изменение механи-
ческих свойств стали в за-
висимости от степени дефор-
мации при холодном волоче-
нии (0,27% С)
стано-
389
0,2%), что позволяет использовать условие постоянства
объема в расчетах технологических параметров холод-
ной прокатки.
При холодной прокатке металла обычно понижаются
его электропроводность и коррозионная стойкость. На-
клеп углеродистой стали приводит к уменьшению ее маг-
нитной проницаемости и повышению коэрцитивной силы,
так как в результате внутризеренных искажений и оста-
точных напряжений затрудняются намагничивание и
размагничивание.
Большое значение при холодной прокатке имеет по-
вышение температуры деформируемого, металла, дохо-
дящее в отдельных случаях до сотен градусов. Чем ниже
температура прокатываемого металла и выше его сопро-
тивление деформации, тем больше выход тепла. Разо-
грев деформируемого металла снижает его жесткость,
повышает пластичность и может способствовать проте-
канию фазовых превращений (выделению новых фаз).
, При нагревании наклепанного металла до сравни-
тельно невысокой температуры (примерно до 0,3 ТПл)
происходит его частичное разупрочнение, снижается
прочность и повышается пластичность, но текстура и
другие свойства, характерные для деформированного
состояния, остаются неизменными. При дальнейшем по-
вышении температуры наклепанного металла наступает
рекристаллизация. Температура начала рекристаллиза-
ции зависит от степени предшествующей деформации'
Чем больше деформация и искажение кристаллической
решетки, тем легче и при более низких температурах
происходит рекристаллизация. Обычно температура на-
чала рекристаллизации металлов, по данным А. А. Боч-
вара, составляет 0,4 Тпл, где Тпл— абсолютная темпера-
тура плавления стали. При рекристаллизации наклепан-
ный металл полностью разупрочняется, его пластичность
повышается до значений, соответствующих иенаклепан-
ному состоянию (рис. 159).
Теория дислокаций объясняет разупрочнение накле-
панного металла исчезновением дислокаций, вызванных
холодной прокаткой. При рекристаллизации происходит
зарождение и рост новых равноосных зерен; волокнистое
строение и связанная с ним механическая анизотропия
исчезают. Размер зерен ко времени окончания рекри-
сталлизации зависит от ее температуры и длительности,
а также от степени предшествующей деформации и ве-
390
личины зерен до холодной прокатки. Чем выше темпера-
тура и больше длительность отжига, тем крупнее зерна.
Большое влияние на величину зерен в рекристаллизаци-
онном металле оказывает степень предварительной де-
формации. Так, при критической степени деформации
(5—15%) в процессе рекристаллизации наклепанного
металла возникают аномально крупные зерна. Чем круп-
нее зерна в исходном состоянии до холодной прокатки,
тем они крупнее и после ре-
кристаллизации.
Сочетанием степени хо-
лодной деформации при
прокатке и режиме рекри-
сталлизации можно полу-
чить зерна различной вели-
чины, что имеет большое
значение для придания ме-
таллу требуемых свойств.
Рекристаллизационный от-
жиг может быть промежу-
точным между ступенями
Рнс. 159. Зависимость механических
свойств холоднодеформироваиной
стали от температуры отжига
холодной прокатки и конеч-
ным. Текстура рекристаллизации зависит от температу-
ры отжига после прокатки: чем выше температура, тем
совершеннее структура.
Общее обжатие на современных станах холодной
прокатки составляет 70—90%, что способствует повыше-
нию механических свойств и обеспечивает лучшее каче-
ство поверхности листовой стали. Величина общего об-
жатия зависит от химического состава стали и может
ограничиваться прочностью валков, мощностью двига-
телей и невысокой пластичностью металла. С ростом уп-
рочнения стали сопротивление деформации значительно
увеличивается и может достичь такого значения, что
дальнейшая прокатка станет затруднительной, тогда
применяется промежуточный отжиг. Величина обжатия
может ограничиваться также твердостью валков. При.
недостаточной твердости валков прокатка сильно на-
клепанной стали вызывает их большое упругое смятие.
Обжатия также зависят от натяжения раската между
клетями и от качества смазки поверхности листа, т. е.
ее способности не выдавливаться в зоне деформации.
Обжатие за проход обычно не превышает 40—50%.
При больших обжатиях возникает значительная упругая
391
деформация клети и, как следствие, значительная нерав-
номерность деформации полосы. Заметим, что рост
удельного и полного давления металла на валки Цо про-
ходам увеличивается не только вследствие наклепа, но
и в связи с уменьшением толщины полосы.
j 4. Прокатка листов на непрерывных станах
Для холодной прокатки листовой стали наибольшее
применение получили непрерывные многоклетевые (2—
6 клетей) станы, являющиеся наиболее производительны-
ми. Основную долю в сортаменте холоднокатаной угле-
родистой стали составляет конструкционная листовая
сталь толщиной 0,5—2,5 мм. Подкатом для непрерывных
станов холодной прокатки являются горячекатаные
травленые рулоны со смазанной поверхностью. Толщина
подката составляет в зависимости от толщины готовой
продукции 2—5 мм при прокатке листов и 1,5—3 мм —
жести.
Современный цех для производства тонких холодно-
катаных листов и полос, кроме непрерывного стана с
четырехвалковыми клетями, включает агрегаты травле-
ния, термической обработки, дрессировки, поперечной и
продольной резки, сортировки листов, нанесения защит-
ных покрытий и другое оборудование.
На непрерывных станах холодной прокатки диаметр
рабочих валков, изготовляемых из высоколегированных
сталей (типа 9Х2МФ) и имеющих твердость поверхности
бочки до 100 ед. по Шору, достигает 660 мм. Диаметр
опорных валков равен 1300—1600 мм. Эти валки изго-
товляют или составными (внутренние валы из кованой
стали типа 9Х), или цельнолитыми. Твердость поверхно-
сти бочки опорных валков HSh 70.
Шейки рабочих валков устанавливают обычно на
роликовых подшипниках качения, опорных — на под-
шипниках жидкостного трения. Скорость перемещения
нажимных винтов до 15—20 мм/мин с точностью их ос-
танова ±0,01 мм. Уравновешивание верхних рабочего и
опорного валков гидравлическое. Рабочие валки приво-
дятся от индивидуальных электродвигателей (одного или
двух) постоянного тока мощностью до 4800 кВт каж-
дый с регулированием скорости вращения в больших
пределах через шестеренную клеть и универсальные
шпиндели. Расстояние между рабочими клетями опре-
392
деляется исходя из технологических параметров стана
и составляет примерно 4 м.
Холодная прокатка рулонной листовой стали произ-
водится со значительным натяжением полосы между
клетями и между последней клетью и моталкой, для
чего установлены пресспроводки. Прокатка без натяже-
ния невозможна, так как полоса теряет устойчивость в
валках. Кроме того, натяжение обеспечивает значитель-
ное уменьшение давления металла на валки, что позво-
ляет прокатывать полосу с высокими обжатиями за каж-
дый проход (заметим, что заднее натяжение снижает
величину давления металла на валки больше, чем перед-
нее) и способствует плотному сматыванию листовой ста-
ли. Удельное натяжение при холодной прокатке обычно
не превосходит 50—6О°/о предела текучести прокатывае-
мого металла в данном состоянии.
Моталки станов холодной прокатки делают раздвиж-
ными с консольным расположением барабана, а при про-
катке широких полос — с использованием второй откид-
ной опоры. Исключительно большое значение при холод-
ной прокатке имеет технологическая смазка поверхности
прокатываемого листа. Смазка снижает коэффициент
трения между валками и прокатываемым металлом, что
уменьшает давление металла на валки, упругий прогиб
валков и общую деформацию клетей. Таким образом,
прокатка со смазкой при прочих равных условиях обус-
ловливает большие обжатия. Смазка снижает расход
энергии, уменьшает износ прокатных валков, повышает
качество поверхности проката, способствуя равномерно-
му распределению обжатия по ширине листа. Значение
смазки тем больше, чем меньше толщина прокатываемо-
го листа и выше обжатия. Качество смазки определяет-
ся ее способностью прочно удерживаться на скользящих
друг по другу поверхностях и не выдавливаться при воз-
никающих больших давлениях металла на валки. Это
свойство смазки обусловливается присадкой поверхност-
но активных веществ, в частности жирных высокомоле-
кулярных кислот (например, стеариновой). Применяе-
мые для смазки в больших количествах эмульсии играют
также роль охлаждающей среды, значительно удли-
няя срок службы валков. В то же время смазка должна
легко удаляться с поверхности готовых листов, так как
при последующем отжиге в отдельных местах на ней
могут оставаться трудно удаляемые пятна. На станах
393
холодной прокатки имеются установки для охлаждения*
и очистки технологической смазки. После охлаждения и.<
очистки смазка вновь может использоваться по назначе-;
нию.
Бочку валков станов холодной прокатки тщательно’
обрабатывают на вальцешл'ифовальных станках; она не.,
должна иметь каких-либо дефектов. Глубина закаленно-.
го поверхностного слоя должна составлять не менее 6%
диаметра валков, так как его уменьшение за все пере- ;
шлифовки не превосходит 5%. Рабочие валки первой и
последней клетей станов холодной прокатки выполняют-
ся шероховатыми для лучшего захвата и для предотвра-
щения сваривания листов при отжиге. Шероховатость ,
создается в специальной дробеструйной установке с i
помощью чугунной дроби. Важным фактором при фор- "
мированин горячекатаных рулонов большой массы явля-
ется качество сварных швов; при хорошем качестве
швов скорость холодной прокатки можно не снижать.
Холодная прокатка на непрерывных станах происхо-
дит с переменной скоростью. Заправочная скорость со-
ставляет около 1 м/с. После заправки переднего конца
полосы в моталку происходит возрастание скорости про-
катки до рабочей, при этом ускорение (разгон стана)
составляет 1,5—2,5 м/с2. Рабочая скорость остается по-
стоянной в течение почти всего времени прокатки рулона
и снижается до заправочной только при проходе заднего
конца полосы. Готовый холоднокатаный рулон снимает-
ся с моталки и отправляется на склад, а в разматыва-
тель перед станом подается новый горячекатаный рулон.
С увеличением скорости прокатки уменьшаются: ко-
эффициент трения металла навалки; полное давление54£=-
талла на валки; упругая деформация клетей; толщина
"выходящей полосы. Чем больше скорость прокатки, тем
большая длина полосы будет прокатываться при ускоре-
нии и замедлении стана, что увеличивает отходы метал-
ла в обрезь из-за изменения толщины листа в эти перио-
ды. Отсюда экономически целесообразно прокатывать
рулоны большой массы при соответствующей автомати-
зации процесса прокатки в целом.
S.	Прокатка листа на реверсивных и ленточных станах
Поскольку станы холодной прокатки предназначены
для передела сортамента листовой стали, получаемой
на станах горячей прокатки, то и длины бочек валков на
394
них аналогичны. На металлургических заводах получили
развитие станы холодной прокатки с длиной бочки вал-
ков 1200, 1450, 1700, 2000 и 2500 мм.
По числу клетей станы холодной прокатки классифи-
цируются на одно-, двух-, трех-, четырех- и пятиклете-
вые. Как правило, за исключением одноклетевых ста-
нов, на всех остальных установлены четырехвалковые
клети. Одноклетевыё станы могут иметь четырех-, шести-
и многовалковые клети самой различной конструкции.
Они устанавливаются в тех случаях, когда определена
величина производительности, ограниченная технологи-
ческими особенностями прокатки определенной стали
(обычно высоколегированной).
Одноклетевые четырех или шестивалковые реверсив-
ные станы применяют при сравнительно небольшом объ-
еме производства, когда строительство непрерывного
стана экономически невыгодно.' Впереди и сзади такого
стана устанавливают моталки, приводимые отдельными
двигателями, обеспечивающие постоянное натяжение
прокатываемого металла со стороны входа и выхода по-
лосы из стана, благодаря чему уменьшается давление
металла на валки и достигается большее обжатие. Станы
этого типа получили широкое распространение в СССР
и за рубежом. В большинстве случаев они имеют длину
бочки валков 1200—2030 мм и обеспечивают прокатку
листов с отношением минимальной толщины к макси-
мальной ширине 1:6000. Скорость прокатки на реверсив-
ных одноклетевых четырехвалковых станах составляет
10—20 м/с, а масса рулонов — до 30—45 т.
Подкатом для реверсивных одноклетевых станов яв-
ляются травленые горячекатаные полосы с промаслен-
ной поверхностью и отожженные Холоднокатаные поло-
сы, поставляемые в рулонах. Суммарное обжатие на этих
станах при холодной прокатке малоуглеродистых сталей
без промежуточного отжига достигает 70—75%, для
нержавеющих сталей не превышает 50—60%. Например,
реверсивный листовой стан с четырехвалковой клетью
1200 конструкции УЗТМ предназначен для холодной
прокатку листов толщиной 0,2—2,5 и шириной 500—
1050 мм из горячекатаных листов толщиной 2—4 и ши-
риной до 1050 мм в рулонах массой до 15 т при скорости
прокатки до 15 м/с. Диаметры барабанов передней и
задней моталок 500 мм, мощность электродвигателей мо-
талок 850 кВт. Рабочая четырехвалковая клеть 500/1300Х
395
X1200 мм имеет двигатель мощностью 4600 кВт. Произ-
водительность стана 15—16 т/ч.
Реверсивные станы часто применяют для прокатки
листов из труднодеформируемых сталей (трансформа-
торной, нержавеющей и др.), так как число проходов на
этих станах не ограничено. ”
Рис. 160. Схема шестивалкового
стана 850 ММК
Так, например, на Магнито-
горском металлургическом
комбинате установлен одно-
клетевой шестивалковый
реверсивный стан холодной
прокатки (рис. 160), имею-
щий в своем составе две мо-
талки 1 и 3, расположен-
ных с каждой стороны кле-
ти. Прокатная клеть имеет
валки диаметром: рабочих
185—175, опорных 575—
525 мм. Рабочие валки при-
водятся от электродвигате-
ля мощностью 885 кВт с ча-
стотой вращения 384—
800 об/мин; привод безре-
дукторный. Скорость про-
2 рассчитан на прокатку вы-
катки 2,64г—4,0 м/с. Стан
соколегированной и специальной сталей из подката
толщиной 2—3,5 мм на толщину готового листа 0,5—
1,7 мм. Ширина готового листа 630—750 мм.
Разновидностью реверсивных станов холодной про-
катки являются многовалковые станы, преимущество
которых состоит в том, что благодаря применению рабо-
чих валков малого диаметра за один проход достигаются
значительно большие обжатия, чем на одноклетевых че-
тырехвалковых станах. Многовалковые станы отличают-
ся небольшими габаритами и массой и дают возможность
прокатывать листы и ленту с отношением толщины к
ширине 1:40000 с более жесткими допусками, чем на од-
ноклетевых четырехвалковых станах. Многовалковые
станы работают с большим натяжением листов и ленты
(до 30—40 тс), что позволяет прокатывать их с малыми
допусками по толщине.
На рис. 161 приведена рабочая клеть 20-валкового
стана 1200 конструкции ВНИИметмаша, предназначен-
ного для прокатки электротехнической ленты размером
0,1X1000 мм из листов толщиной 3,5 мм со скоростью
396
5—10 м/с в рулонах массой до 15 т. Клеть имеет рабочие'
валки диаметром 55 и три ряда опорных валков диамет-
ром 100, 175 и 300 мм. Приводными являются четыре
опорных валка диаметром 175 мм. Главный двигатель
стана двухъякорный постоянного тока мощностью 2Х
XI310 кВт. На стане имеются две моталки, каждая с
Рис. 161. Рабочая клеть 20-валкового става 1200 холодной прокатки ленты
(ВНИИметмаш):
1 — станина; 2 —опорные валки; 3 — проводка; 4 — рабочие валки; 5—нажим-
ной механизм
тремя электродвигателями общей мощностью 852 кВт, в
результате значительно снижен маховой момент и облег-
чено регулирование натяжения ленты в разных периодах
прокатки. Подача технологической смазки на стане ав-
томатизирована.
Подобный 20-валковый стан 700-3 установлен на
397
ЯЖЕНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ПРОКАТКЕ ИЗ ПОДКАТОВ ТОЛЩИНОЙ 0,5-1,5 мм	Полное давление металла на валки, тс	
	( Скорость прокатки, м/с	
	Удельное иатяженне, кгс/мм*	переднее
		заднее
	Натяжение, кгс	переднее
		заднее
	Суммар- ное обжатне е, %	
	Относи- тельное обжатне, АЛ -^-100, %	
	Обжатне ЛЯ, мм	
Ы ТАБЛИЦА 28 °° РЕЖИМЫ ОБЖАТИЙ И HAT ПОЛОС ТОЛЩИНОЙ 0,15 мм	Толщина выходя- щей полосы Л, мм	
	Толщина задаваемой полосы Н, мм	
	Номер про- хода	
	00	Ю			
	O^bCOOCOCO о r- oo oo 0,00 о		ЮООООО СООООЬ'	-
	Ю 00	00		OOOQOOO	
	—< 04 —< 04 —< cq cq		-Ч 03	04 ОЗ	
	Г' О4Ю			
	г- о co oo о 03 lO —< 04 04 04		со оо о оз ю —< —< 04 СЧ 04	
				
	co ь- о союю о —< —< 03		о союю о «-ч >—1 *—< оз	
	OOOQOOO ОООООФ о OQ О О 04 00 *— со со со со ^0403	а?	о о о о о OOOQC4 00^*0^* СО со со 03	а? . а*
		ч		
о ь. <3 <ъ о st	OOOQOOO ооооьоо о о о о со —* со СО СО СО СО со СЧ	<ъ а st	OQOOO О OQ о О о о оз со СО со ю со оз	8 <3  а st
Q at 3 S'	00 СОСО ь- ь- о о со* со со оо* со* о сч со Ю СО С4* 00 о	сз at 3 =Г	ю ь- со о ю 03 со Г- 00	<3 at 3 S'
§		§		2
Ьч	00 сосоою	Ьч	со Tt<CO	ь»
	о о со оо со ь- ю 04 сч оз оз со со 04		Ю О со 00 оо' 04 03 со со OI	
	ЮЮ 00 О4Ю со О| О| 04	' о		ю ою со со 04 О| *—<*—< О	
	о о о о о о о		о о о о о	
	Ю	ОЗ ю озо г- Ю СО О|—< w-7 о* о* о о* о о*		Ю со Tt« —ч Ю Г- Ю со 04 *-4^ о* о* о о о	
	Ю	04 Ю (NO Г- Ю со OJ —< — о оо о о		ю СОт^ч-ч О Ь- Ю со О| ~Ч* о о о* о	
	—< О4СО ТНЮ со г-		*- О4СО^Ю	
Магнитогорском металлургическом комбинате  с той
лишь разницей, что длина бочки валков на нем 700—
750, диаметр рабочих валков 26—40, а опорных 58—60,
103—106 и 180 мм. Стан предназначен для прокатки по-
лос толщиной до 0,05 мм с повышенной точностью по
* толщине и чистоте обработки поверхности.
При прокатке полос толщиной 0,15—0,2 мм применя-
? ется ряд технологических схем обжатий, которые пред-
ставляют практический интерес (табл. 28)
6.	Двуклетевые станы холодной прокатки листов
Двуклетевые станы холодной прокатки листов получили
широкое применение в качестве дрессировочных, осуще-
ствляющих небольшие обжатия для придания наклепа в
поверхностном слое листа после его отжига. Обычно эти
станы устанавливают вслед
за многоклетевыми станами
холодной прокатки и являют-
ся как бы их продолжением,
поскольку выполняют заклю-
чительную операцию в общем
технологическом процессе хо-
лодной прокатки листа.
На рис. 162 приведена схе-
ма двуклетевого дрессиро-
вочного стана 1200 цеха хо-
лодной прокатки листа Маг-
нитогорского металлургичес-
кого комбината. В состав
Рис. 162. Схема двуклетевого
стана 1200 холодной прокатки
листовой (ММК)
этого стана 3 входят разматыватель рулонов 1, натяж-
ные ролики 2 перед станом и, после него, моталка 4 для
сматывания дрессированного листа. Стан предназначен
для дрессировки холоднокатаных полос в рулонах, про-
шедших светлый отжиг. Толщина листа 0,2—0,6, ширина
730—820 мм. Внутренний диаметр рулона 500, наружный
1800 мм, масса до 15 т. Характеристики прокатных вал-
ков (в числителе — рабочих, в знаменателе — опорных)
и электродвигателя приведены ниже:
Диаметр валков, мм................... 500—485/1320—1220
Длина бочки, мм......................... 1200/1200
Масса валка, кг.......................... 2280/22000
Мощность электродвигателя, кВт ...	4X180
Частота вращения,	об/мии............... 750—1000

Отожженные рулоны на тележке с помощью транспор-!^»
тера дрессировочного стана подаются к разматывателю,1^И
где осуществляется проверка маркировки, -удаляется|^В
упаковка, обрезаются смятые и загрязненные внешниН^И
витки. При этом металл с температурой выше 40° С наЦ^Н
дрессировку задавать не разрешается. Передний конецЗ^В
полосы задается в натяжные ролики и в валки прокат-|^в
ных клетей на заправочной скорости; , разгон стана осу-1^И
ществляется после включения регуляторов натяжения
полосы всех зон. Максимальное обжатие при дрессиров-
ке составляет 4%, наибольшее давление металла на jK
валки 500 тс, крутящий момент, передаваемый рабочим
валком., 10 тм. Технологическая скорость прокатки равна‘^В
24,5 м/с. Средняя производительность стана 45—50 т/ч,$И
Прокатка на максимальной скорости осуществляется 4яВ
до тех пор, пока на головках разматывателя остается |В
15—20 витков полосы, после этого скорость прокатки ;яВ
понижается до заправочной. Задний конец рулона про- ЛК
пускается на поднятых верхних валках обеих клетей. ЯГ
Величина натяжения полосы между клетями в зависи- 1В.'
мости от стали находится в пределах 2—4,5 тс. Смотан- Я'
ный в рулон дрессированный лист передается на после- «Ж*
дующие технологические операции.	Як
Подобные двуклетевые станы имеются и на других чВ
отечественных заводах с той лишь разницей, что у них як
увеличена длина бочки прокатных валков соответствен- -В
но длине бочки валков многоклетевых станов холодной Я
прокатки.	Ж
 4»’'.
7.	Трехклетевые станы	Ж
холодной прокатки листов	Я
Трехклетевые станы холодной прокатки получили свое Ж
развитие на основе исследований о возможностях ис- ж
. пользования пластических свойств металла при холод- ж
ной прокатке. Это обусловило увеличение исходной тол- Я
щины полосы и суммарной высотной деформации при Я
* сохранении высоких физико-технических свойств метал- 'Д'
ла. В свою очередь увеличение толщины задаваемой по- Я
лосы позволило повысить производительность станов го-
рячей прокатки листов.
В первой клети трехклетевого стана принимается не- Я
большая величина относительного обжатия, благодаря ж
чему как бы снимается разнотолщинность по ширине ,'1
400
полосы, во второй — максимальное и в третьей — мини-
мальное относительные обжатия. Такие закономерности
в распределении обжатий по клетям действительно обе-
спечивают- минимальную разнотолщинность по ширине
полосы. Однако в производственных условиях часто ис-
пользуют исходный раскат повышенной толщины, что в
Рис. 163. Схема трехклетевого стана 1450 ММК:
1 — разматыватель рулонов; 2 — прокатные клети; 3 — моталка
свою очередь порождает необходимость принятия боль-
ших обжатий в первой клети.
Для примера рассмотрим трехклетевой стан 1450 хо-
лодной прокатки листа Магнитогорского металлургиче-
ского комбината (рис. 163).
Стан предназначен для прокатки листа толщиной
0,8—2,0 и шириной 630—1000 мм. Подкат толщиной
!	2,0—3,5 и шириной 630—1000 мм поступает в рулонах со
стана 1450 горячей прокатки. Суммарная величина от-
носительных обжатий составляет 40—60%. Диаметр
прокатных валков 430—450, опорных 1080—ИЗО мм.
Мощность электродвигателей на каждой клети 1470 кВт
с частотой вращения 62,8—232,6 об/мин. Скорость про-
катки от 2,74 до 5,27 м/с.
ji Технологический процесс прокатки на этом стане
включает три стадии: установку рулона на разматывате-
ле; задачу переднего конца раската на заправочной ско-
рости и последующий разгон стана до рабочей скорости
прокатки; сматывание готовой полосы в рулон и тран-
26—999	401
спортировка его для выполнения последующих опер!
ций.	.5
Такие станы устанавливались в период развития л)
стопрокатного производства в отечественной металлу)
гии (1950—1955 гг.). Скорость прокатки на них 2,75-
5,5 м/с. В настоящее время такие станы реконструир)
ются с целью повышения скорости прокатки. Новые ст!
ны трехклетевые не устанавливаются.
8.	Четырехклетевые станы
холодной прокатки листов и лент
Как отмечено ранее, получение качественного профил
листовой стали и ленты обусловило необходимость у»
личения числа клетей на стане. Поэтому на отечестве!
ных заводах большое распространение получили чет1
рехклетевые станы 1700, успешно работающие при выс<
ких скоростях прокатки. Поскольку состав и располоЖ!
ние основного оборудования на четырехклетевых станг
примерно одинаковы, рассмотрим план и технодогиш
ский процесс прокатки холодного листа на одном из ниЛЯ
В 1969 г. на Магнитогорском металлургическом кош|
бинате установлен один из крупнейших в стране стаибй
холодной прокатки листа — непрерывный четырехклетеЯ
вой стан 2500 (рис. 164). Он предназначен для производя!
ства холоднокатаных листов из углеродистых сталеМ
толщиной 0,6—2,5 и шириной 1050—2350 мм в рулонйЯ
массой до 25 т. Скорость прокатки до 21 м/с. Диаметру
рабочих валков 500, опорных 1500 мм; длина бочки вал?Я
ков 2500 мм. Мощность электродвигателя каждой клет1и
2X2800 кВт, частота вращения 300—500 об/мин. Л
Поступающие из цеха горячей прокатки рулоны предал
варительно свариваются на стыкосварочном агрегате С&
тщательной обработкой шва и передаются на два непрбг|
рывных травильных агрегата, где осуществляется удале-d
ние поверхностной окалины. Затем поверхность лисТ(йЙ]
смазывается и он сматывается в рулоны, которые ужЦ
прокатываются на стане от исходной до заданной тоЙ«Я
щины.	‘
Четыре прокатных клети стана — четырехвалковыён-.
перед станом установлен разматыватель рулонов, на вы-'
ходе —моталка для сматывания раската готового пр0г§
филя в рулон. Далее рулоны подвергаются отжигу - Й
402	'Ш
® s ..
_ я s
26‘
403
линия раскроя
колпаковых печах и после охлаждения прокатываются-
на дрессировочных станах 2500 и 1700.
Для станов такого типа режимы обжатий определя-
ются по прочности валков и мощности электродвигате-.
лей. На стане установлены агрегаты поперечной и про-
дольной резки, сортировщики листов и
змо
2800
Рис. 165. Схема четырехклетевого тонколистового стана холодной прокатки
400 Магнитогорского калибровочного завода:
1 — разматыватель рулонов; 2 — редуктор (шестеренная клеть); 3 — прокатные
клетн; 4 — моталка
листов. Стан достаточно механизирован и автоматизи-
рован; его среднегодовая производительность 1550 тыс. т.
Представляет интерес и четырехклетевой стан 400 хо-
лодной прокатки листа и ленты (рис. 165), установлен-
ный на Магнитогорском калибровочном заводе. Все кЛе-
ти стана — четырехвалковые; стан рассчитан на прокат-
ку ленты толщиной 0,2 и шириной 180—300 мм из ис-
ходной полосы толщиной 2,0—3,0 мм. Рабочая скорость
прокатки от 7,5 до 15 м/с, максимальная 20 м/с. Наи-
большая масса рулона 3,7 т. Диаметр барабана разма-
тывателя 450—520 мм, моталки 500 мм. Наибольший .
наружный диаметр рулона 1500 мм.
Стан достаточно механизирован и автоматизирован.
Рабочие валки приводятся через индивидуальные элект-
родвигатели мощностью 2X325 кВт и частотой вращения
700—1500 об/мин. Диаметр рабочих валков 150—200,
опорных 500 мм; длина бочки валков 400 мм.	?!
Стан оборудован жесткими клетями; максимальное i
давление металла на валки 200 тс. Прокатываемые мар-
ки стали: 08кп, Юкп, 08пс, Юпс, 08 и 10.
Рулон устанавливается на одном из разматывателей,
передний конец полосы задается в первую прокатную и
404
ТАБЛИЦА 29
РЕЖИМЫ ОБЖАТИЙ И НАТЯЖЕНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
НА ЧЕТЫРЕХКЛЕТЕВОМ СТАНЕ 400 ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ЛЕНТЫ
РАЗЛИЧНОЙ ТОЛЩИНЫ И ШИРИНЫ
Размер заготовки, мм	Маршрут прокатки, мм	Суммар- ное отно- сительное обжатие, %	Натяжение между клетями, тс I-П | П-ш| III—IV
Горячекатаный подкат в рулонах
2,5X300	2,5—1,90—1,65—1,35—1,28	48,8	6,16	5,67	5,15
1,2X300	2,5—1,57—1,07—0,76—0,64	74,5	5,75	4,36	3,43
	1,2—0,9—0,74—0,63—0,59	50,8	4,62	4,13	3,71
	1,2—0,8—0,55-0,42—0,37	69,1	4,18	3,32	2,76
Отожженный подкат в рулонах
0,75 X 300	0,75—0,61—0,54—0,5—0,48	36,0	3,0	2,88	2,61
0,5X300	0,5—0,41—0,35—0,32—0,3	40	1,92	1,8	1,7
	0,5—0,35—0,29—0,24—0,215	57	1,8	1,64	1,42
последующие клети на заправочной скорости. Затем ско-
рость повышается до рабочей и готовый профиль полу-
чается за четыре прохода. Прокатка осуществляется с
передним и задним натяжением полосы между клетями
в зависимости от размеров полосы в пределах 2,5—
6,0 тс; натяжение со стороны разматывателя и моталок
2 тс.
Суммарное относительное обжатие также определя-
ется размерами толщины заготовки и готовой ленты и
составляет 45—75%. Величина относительного обжатия
также зависит от того, что принято в качестве исходной
заготовки: горячекатаный подкат в рулонах (макси-
мальное относительное обжатие) или отожженный под-
кат в рулонах. Режимы обжатий и натяжений при про-
катке на этом стане ряда профилеразмеров ленты при-
ведены в табл. 29.
9.	Пятиклетевые станы
холодной прокатки листов
Опыт эксплуатации трех- и четырехклетевых станов хо-
лодной прокатки листа показал, что для получения ли-
стов малой толщины (порядка 0,2 мм) из подката тол-
405
1
2
3
Рис. 166. Тонколистовой стан
1250 холодной прокатки (ММК):
1 — разматыватель рулонов;
2 —рабочие клети; 5 —моталка
Шиной 2,2—2,5 мм необходимо увеличить число клететИ
что обеспечит также минимальную разнотолщинносД
по ширине раската. А это означает, что первая и пм
следняя прокатные клети должны выполнять подготовив
тельную и заключительную, чистовую операции, услЯ
виями обжатий которых устраняется разнотолщинносИ
по ширине готового листа, а основную долю высотисЯ
деформации должны осущЙЯ
?га га й ствлять промежуточные клетм
Й S S S га Экспериментальные исслЦ
j jr iji дования показали, что при рй|
раниченных сортаментах поДВ
ката и готового листа приеЯя
лемым является пятиклетеваД
стан холодной прокатки, сМ
стоящий из четырехвалковьЯ
клетей. Такие станы способней
прокатывать лист из малоум
леродистой стали толщиной
менее 0,2 мм (жесть). Л
Для производства жести в пределах толщин листа!
0,076—0,55 мм применяют кипящую марку стали с ссЯ
держанием: С=0,06-4-0,09%; Sis^0,01%; Мп = 0,27-0
-4-0,45%; S^0,3%; Р=0,01-4-0,02 %. Пониженное содей
жание кремния и фосфора уменьшает склонность ста.»
к коррозии. Уменьшение содержания фосфора в два рйй
за во столько же раз увеличивает срок службы нелакйЦ
рованных консервных банок.	. и
Жесть делится на три группы:	Я
1)	покрытую тонким слоем олова (Sn) (белую илж
луженую);	Ц
2)	покрытую сплавом 20% Sn-|-80% Pb (серую; Й
без покрытия — черную);	J
3)	белую и черную, дополнительно покрытую лай
ком (лакированную).
В настоящее время широкое развитие получает по*'?
крытие жести способами хромирования или никелиро-.<
вания. Специализация' пятиклетевых станов на произ^
водстве жести обусловливается большой потребность^
в ней в связи с развитием отраслей пищевой промыв^
ленности.
Рассмотрим технологический процесс холодной;!
прокатки тонких листов (жести) на конкретных ста^;
нах.	-/Я
406
Пятиклетевой непрерывный стан холодной прокатки
листа 120Q Магнитогорского металлургического комби-
ната (рис. 166) введен в эксплуатацию в 1956 г. и пред-
назначен в основном для производства холоднокатаной
жести толщиной 0,2—0,36 и шириной до 1050 мм в ру-
лонах массой 15 т. Толщина исходного листа, подавае-
мого в виде горячекатаных рулонов, равна 2,2—3,0 мм.
Рабочая скорость валков в чистовой клети при диа-
метре 500 и длине бочки 1200 мм составляет 17,3—
28,2 м/с. Диаметр опорных валков 1340—1220 мм. Мощ-
ности электродвигателей первой и последней клети 2200
и 2X2000 соответственно, промежуточных по 2Х
Х1600 кВт с частотой вращения 125—780 об/мин. Про-
ектная производительность стана 700 тыс. т в год.
Материал рабочих валков — сталь 9Х2МФ и 9X2 с
твердостью поверхности HSh 95—100, опорных — сталь
9ХФ и 9X2 с твердостью поверхности HSh 40—80. Под-
шипники рабочих валков — роликовые, опорных — жид-
костного трения.
Для данного стана применяются следующие толщи-
ны подкатов:
Толщина, мм:
подката . . 2,2	2,4—2,7	2,7	2,2—3,0
листа . . . 0,2—0,36 0,35—0,6 0,5—0,63 0,5—1,25
Основные операции технологического процесса про-
катки жести из холоднокатаной полосы следующие: уда-
ление окалины с поверхности исходного раската с по-
следующим промасливанием; прокатка полос (рулонов)
на стане в холодном состоянии; обезжиривание; отжиг;
дрессировка; резка рулонов на мерные листы; чистовое
травление перед покрытием; нанесение покрытия; конт-
роль качества жести с покрытием; упаковка. В зависи-
мости от назначения прокатываемого профиля отдель-
ные технологические операции могут быть исключены.
Основное требование, предъявляемое к подкату, за-
ключается в высокой точности его размеров. Примерная
зависимость между толщинами исходного подката Н,
готового листа h и суммарной величиной относительного
обжатия 8 может быть представлена следующим выра-
жением:
Н = 100/г/(100 — е).	(177)
Продольная разнотолщинности подката также весь-
ма нежелательна; на его поверхности, не должно быть
407
никаких пороков. Всякое, даже минимальное отклоняли
ние от номинальных размеров исходного подката привш^В
дит в ряде случаев к проявлению значительных дефеЦ^В
тов. Вот почему подготовке поверхности исходного по|ЦК
ката уделяется особое внимание.	'ЯВВ
Режимы обжатий на стане определяются исходя нВ
мощности электродвигателей или прочности валкое^»
Один из вариантов расчета режимов обжатий будеЦИ
рассмотрен ниже.
При прокатке осуществляется тщательный контролыН
температуры рабочих валков, чтобы исключить изменечЯ
ние йрофилировки их бочки. Обычно валки охлаждают^»
водой, а прокатываемую полосу — эмульсией; смеськЯВ
пальмового масла с водой. Подача на поверхность поло-|в
сы пальмовой эмульсии наряду с ее охлаждением обес-’Ц
печивает равномерность слоя смазки, это способствует Д
уменьшению контактного трения полосы с валками, йЯ
также удельного и полного давления металла на валвд/Я
Поэтому обращается особое внимание на контроль
технологией подготовки эмульсии любого заданного со-
става и ее температуру.	ж
Технологический процесс прокатки полосы начинает-'"-,
ся с задачи переднего конца рулона и его прохождения
по всем клетям стана с заправочной скоростью; рабочая.
скорость устанавливается после снятия одного-двух вит-
ков раската с моталки при отсутствии каких-либо при-
знаков искажения профиля или неустойчивого его поло-
жения в клетях.
Устойчивость полосы в валках каждой клети обеспе-
чивается тогда, когда деформация по ширине полосы
одинакова, температура поверхности бочки рабочих
валков не превышает 80, а опорных 50° С, подача ох-
лаждающей воды по всей длине бочки валков стабиль-
ная, эмульсия распределяется по ширине полосы равно-
мерно. При прокатке различных полос настройка стана
осуществляется по особым, дополнительным инструкциям.
Прокатка рулонов производится с натяжением поло-
сы между клетями; величина натяжения после клетей
определяется размерами полосы и находится в пределах
(в числителе — для полосы толщиной 0,2—0,4, в зна-
менателе — 0,45—0,6 мм):
Номера клетей .... I П	III	IV V
10—30 5—15 5—10 2—8 2
Натяжение, тс ... . — — — — Т _
408
Рулон готового листа подается далее на осуществле-
ние последующих операций: обезжиривание, отжиг,
дрессировку и т. д.
На Карагандинском металлургическом заводе также
установлен пятиклетевой непрерывный стан 1700 холод-
ной прокатки с четырехвалковыми клетями. Диаметр
рабочих валков 600, опорных 1500, длина бочки валков
1700 мм. Стан предназначен для прокатки листов шири-
ной 700—1550 и толщиной 0,4—2,0 мм из низколегиро-
ванных и конструкционных сталей в рулонах массой до
45 т и скоростью до 25 м/с. Рабочие клети стана более
жесткой конструкции, рассчитанные на усилие прокат-
ки 2200—3000 тс и скорость перемещения нажимных
винтов до 17 мм/мин, когда металл в валках, и до
50 мм/мин, когда металла в валках нет. Сечение стоек
станин 7150 см2. На стане предусмотрены системы авто-
матического контроля толщины и распределения натя-
жения по ширине полосы. Применены системы упругого
противоизгиба рабочих валков. На стане автоматически
снижается скорость прокатки при проходе сварных швов
через рабочие клети. Производительность стана
1300 тыс. т в год.
10.	Примерный расчет обжатий,
применяемых на тонколистовом стане
холодной прокатки 1200
Допустим, необходимо определить режим обжатий при прокатке
тонколистовой стали толщиной 0,25 из подката толщиной 2,2 мм;
ширина подката и готового листа 710 мм.
Расчет произведем, исходя из равномерной загрузки электро-
двигателей стана, суммарная мощность которых составляет
^ + ^ + ^ + ^ + ^=15800 кВт.
Для прокатки указанного профиля имеется диаграмма удельного
расхода энергии (рис. 167). Согласно этой диаграмме при общем
обжатии Н—h=2,2—0,25=1,95 мм суммарный расход энергии со-
ставляет 82 кВт-ч/т. Определим, какое количество израсходованной
энергии приходится на 1 кВт установленной на стане мощности при-
вода клетей.
С = 82/15800 = 0,0052.
Эта величина для данных условий прокатки является постоянной.
В связи с тем что в основу положен расход энергии, пропорциональ-
ный мощности электродвигателей, определим, какую мощность будет
расходовать каждый электродвигатель. Для этого умножим мощ-
ность каждого электродвигателя на коэффициент С.
409
9*
Тогда:	j
W' = CNt = 0,0052-2200 = 11,4 кВт-ч/т
Al’= у' = Л^ = 0,0052-3200 = 16,6 кВт-ч/т	’’
1V' = CWB = 0,0052-4000 = 20,8 кВт-ч/т.	J
Полученные величины отложим последовательно на оси ординар
принимая за начало ординату, отвечающую толщине подката 2,2 м1(
Рис. 167. Распределение обжатий по кривой удельного расхода энергии при
прокатке жести толщиной 0,25 мм иа рабочих валках диаметром 500 мм
Пересечение каждой ординаты с кривой определяет точку на осн абс-
цисс, отвечающую толщине выходящей из клети полосы: Н~2,2 мм;
/г, = 1,4 мм; Л2=0,8 мм; й3=0,48 мм; А4=0,35 мм; й5=0,25 мм.
Тогда обжатня по клетям определятся (мм):
Aftj = Н — hi = 2,2 — 1,4 = 0,8;
Ай2 = hr — ft2 = 1,4 —0,8 = 0,6;
Afts = ft2 — /is = 0,8— 0,48 = 0,32;
Aht^hs — ht = 0,48 — 0,35 = 0,13;
Afts = A4 — As = 0,35 — 0,25 = 0 1.
410
ТВ
Далее по формулам можно определить относительное обжатие е=
= 100. Ыг/Н, % и угол захвата а=5,75 У AJi/R, град.
Удельные и полные давления на тонколистовых станах холодной
и горячей прокатки находятся по формулам и кривым, предложен-
ным А. И. Целиковым. Для определения горизонтальной проекции
дуги захвата по формуле Хичкока необходимо знать удельное дав-
ление металла на валки. В зависимости от величины относительной
деформации находим значение pcp/l,15ffs по кривым на рнс. 168.
Рис. 168. Зависимость рср и %, от относительного обжатия
Но это значение определится, если будет известна величина 6=
=2//х/Д/г, в которую входит горизонтальная проекция дуги захвата
1х. На основании исследований предварительно примем
/х=1,4 У^ДД.
После определения удельного давления значение проекции дуги
захвата будет уточнено (однако в расчетах будет какая-то погреш-
ность).
Значения 1х по проходам, мм:
/Ж1 = 1,4 /250-0,8 = 19,94 мм; lx2 = 1,4 /205-0,6 = 17,2 мм;
1хз = 1,4V 250-0,32 = 12,5 мм; /^=1,4/250-0,13 = 8,0 мм;
1хз = 1,4/250-0,1 = 7,0 мм.
Принимаем коэффициент трения по клетям (рис. 169): fi=0,10;
/2=0,07; f3=0,04; Д=Ь=0,02.
Тогда 64 = гЛ/дл/ДЙ! = 2-0,1-19,9/0,8 = 4,97,	= 36,3%;
62 = 2-0,07-17,2/0,6 = 4,04, е2= 42,7%;
63 = 2-0,04-12,5/0,32 - 3,12, es = 40,0%;
64 = 2-0,02-8,0/0,13 = 2,46; е4 = 27,1 %;
65 = 2-0,02-7,0/0,1 =2,80; е5 = 28,6%.
411
ds,xSc!tfH^
Ю -
60
50
00
Рис. 170. Изменение предела те-
кучестн для жести в Зависимо-
сти от степени деформации
30
Q 20	00	60
По кривым (рис. 168) находим:
T’cpi/1 >1	= J>7;
W1 > 15oS2 = ’>75; Pcp3/1 J5oS3 =1,55;
W>15oS4= 1,25; p0pi/l,15oS5= 1,25.
Значения сопротивления деформации по проходам для прокаты;
ваемого металла (жести) можно найти -	- - -
в литературе, учитывая пр
Рис. 169. Зависимость коэффициента
трения от скорости прокатки по дан-
ным завода «Россельштейн» (сплош-
ная линия) и по данным Стоуна (пунк- .J
тирные линии) с разной смазкой:
/ —' смесь пальмового масла с водой;
2 — эмульсия минерального масла;
3 — эмульсия пальмового масла
этом суммарную относительную деформацию металла (рис. 170):
Osi=55 кгс/мм2; Os2=65 кгс/мм2; Озз=68 кгс/мм2; osi=69 кгс/мм2;
ass = 70 кгс/мм2.
Удельные давления по проходам, кгс/мм2:
рор1 = 1,15-55.1,7= 107,5; р0Р2 = 1,15-65.1,75 = 131,0;
рсрз= 1,15.68-1,55 = 121,0; р0Р4 = 1,15.69-1,25 = 100,0;
рор5 = 1,15-70-1,25 = 101,0.
Определим горизонтальные проекции очага деформации в каж-
дой клети (мм) с учетом упругого сплющивания валков по формуле
Хичкока (без поправочного коэффициента 1,15, учитывающего по-
вышенное сплющивание валков) :
//?Aft + (р/?/9500)2+ р/?/9500;
lxi = /250-0,8+(107,5-250/9500)2 + 107,5-250/9500 = 17,2;
lX2 = /250.0,6+ (131-250/9500)2 + 131 -250/9500 = 16,2;
1ка = /250-0,32+ (121-250/9500)2+ 121 -250/9500 = 12,3;
Zx« = /250-0,13+ (100-250/9500)2 + 100-250/9500 = 8,89;
412
/Ж5=/250-0,1 + (101-250/9500)2 + 101-250/9500 = 8,31.
Сравнивая полученные значения горизонтальных проекций де-
формационных зон с предварительно принятыми, отметим, что:
lxi — расчетная меньше принятой на 14%; 1x2— на 6%; 1хз — на
1,6%; lxi. — расчетная больше принятой на 11,0% и 1x5 — на 18%.
Имеющиеся расхождения, естественно, нежелательны и вносят
некоторую неточность в определение величин удельного и полного
давлений металла на валки. Однако данный диапазон расхождений
для практических расчетов допустим.
Для достижения точности результатов можно рекомендовать
повторение расчетов. Так, например, полученные величины горизон-
тальных проекций дуг захвата можно вновь подставить в формулу
для определения 6 и найти значение рсР/1,15а3. Далее определяет-
ся удельное давление рс₽ н по нему снова находится длина дуги
захвата. Третий расчет будет окончательным.
В данном примере перерасчеты по определению 1х опускаем.
Примем полученные результаты для определения полного давления
металла на валки, тс:
P1 = Pcpi В1Х1 = 107,5-710-17,2 = 1310;
Р2 = Рср2В1х2= 131-710-16,2= 1500;
Р3 = РсрзВ1хз= 121-710-12,3= 1060;
Pt = Pcpt Blxi = 100-710-8,89 = 630;
?8 = Peps £/«= 101-710.8,31 =594.
Обратим внимание на то, что вычисление полного давления ме-
талла на валки произведено без учета межклетевого натяжения про-
катываемой полосы. Однако устойчивый процесс холодной прокатки
возможен только при полосе, подвергнутой натяжению между кле-
тями. Определим удельные давления металла на валкн с учетом меж-
клетевого натяжения. При этом примем натяжение между разматы-
вателем и первой клетью 0,1 Os; между всеми клетями и последней
клетью и моталкой одинаковым и равным 0,4ffs.
Тогда для клети I:
,1
Д/Н
+ 512^
Sj + 2
X
где Н = ht — 2,2 мм; = 1,4 мм; AA! = 0,8mm;	= 4,97;
&>-!-	ff° 1	0,1-35	= 0,92;
	*	1,15-35	
	оч	0,4-55	= 0,65;
Si-1-			
		1,15-55	
	2Kt		
413
йн определяется по формуле
ге/-—------------ 9194/'Тод----------------
*Н = 1/	= |/ -^.2,23-97-1,45’97 = +73 мм
После подстановки получим
, 1
Рср1 ~ 0,8
0,92-1,15.35
2,2
2,97
Г/ 2,2 \2.97
[Д 1,73 /
1.4 Г/ 1 73 \6.97
+ 0,65.1,15.55-——	— 1
6,97 [\ 1,4 /
*=69,0 кгс/мм2.
= 1,25(28,5+26,6) =
Для клети II:	Л
h0 = 1,4 мм; hi = 0,8 мм; ДЯ3 = 0,6 мм; 63 = 4,04;	= gj = 0,65;
ftH = 8’1,43-04.0,85’04 = 1,0 мм;	Ц
рср2 = 60,2 кгс/мм2.	1И
Для клети III:	ЯМ
йо=О,8мм; ^ = 0,48 мм; Дй3 = 0,32; 63 = 3,12;	ЯВ
6,24 Г--------------
^ = ^ = 0,65; йн = у/ 0,82’12.0,484’12 = 0,58 мм.	М
Рсрз = 69,0 кгс/мм2.	, "ДВ
Для клети IV:	Д
йо=0,48 мм; fti = 0,35 мм; Дй4=0,13 мм; б4 = 2,46;	ДИ
^ = ^ = 0,65; йн = 4'9)Ло,481’46.О,353’46 = 0,38 мм.
Рср4 = 59,7 кгс/мм2.
Для клети V:
h0 = 0,35 мм; Tix = 0,25 мм; Дй5 = 0,1 мм; 65 = 2,8;
5 6 /-----------------------------------
?о = ^==0>65’> Ан= У 0,351>8.0,253-8 =0,28 мм.
Рзр5 = 62,4 кгс/мм2.
Полные давления металла на валки по клетям при нормальном
процессе холодной прокатки, т. е. при принятом натяжении полосы, :
составляют, тс:
р\ = р'р1 В1Х1 = 69-710-17,2 = 842;
Р2 = Pcp2Blx-2 = 60,2.710-16,2 = 690;
Рз = р'р3В/д3 = 69.710.12,3= 605;
= РсР4 В1ха = 59,7.710.8,89 = 378;
Рз = РсР5В1х5 = 62,4-710.8,31 = 368.
414
41. Перспективы развития тонколистовых
станов холодной прокатки
В *ближайшем будущем в нашей стране предполагается
резко увеличить производство холоднокатаных листов
из углеродистых, нержавеющих, электротехнических
сталей и жести. В связи с этим будет продолжаться
строительство новых непрерывных станов, имеющих в
составе: пять—семь рабочих четырехвалковых клетей с
длиной бочки валков 2000—2300 мм, скоростью прокатки
30—40 м/с и массой рулонов до 60 т для производства
листов; пять—шесть рабочих четырехвалковых клетей с
длиной бочки валков 1300—1400 мм, скоростью прокат-
ки 40—50 м/с и массой рулонов 40—50 т для производ-
ства жести.
В настоящее время в отечественной металлургии
имеются технические решения по установке непрерыв-
ных станов холодной прокатки тонких листов и лент с
применением многовалковых клетей. Подобные станы
также получают развитие и за границей. Кроме того,
сейчас уже решен вопрос о бесконечной прокатке тонко-
листовой стали, заключающейся в том, что концы пода-
ваемых на стан рулонов свариваются встык. Образуемая
петля (запасная длина исходной полосы) располагается
в специальной яме-накопителе. Один из таких станов в
настоящее время устанавливается на Новолипецком ме-
таллургическом заводе.
Будет продолжено строительство реверсивных листо-
вых, ленточных и многовалковых станов. На новых ста-
нах профилирование валков с целью уменьшения по-
перечной разнотолщинности будет осуществляться пу-
тем регулируемой величины упругого изгиба, а для
уменьшения продольной разнотолщинности в процессе
прокатки использоваться автоматические системы регу-
лирования толщины полос. При этом также создаются
системы технологической смазки и охлаждения валков
с совершенными способами очистки смазочно-охлаждаю-
щей эмульсии и системы подачи моющего раствора на
готовую полосу для улучшения чистоты ее поверхности.
ВНИИТмаш совместно с НИЦтяжмашем УЗТМ и
ВНИИАчерметом разработал автоматическую систему
ограничения натяжения и регулирования толщины про-
катываемой полосы по ее длине. В этой системе (рис.
171) грубое регулирование толщины полосы осуществля-
415
ется нажимными винтами первой клети по сигналу кон-
тактного микрометра КМ, расположенного после нее, а
точное — изменением натяжения полосы между четвер-
той и пятой клетями по сигналу радиоизотопного микро-
метра РМ. Для уменьшения влияния транспортного за-
паздывания при измерении применяется непрерывно-
релейный метод регулирования. Он состоит в том, что
скорость перемещения нажимных винтов пропорцио-
нальна скорости прокатки; включение двигателя нажим-
ного механизма происходит только при отклонении тол-
щины полосы от установленных пределов. Эта система,
внедренная на пятиклетевом непрерывном стане 1200,
при прокатке жести обеспечивает поддержание толщины
полосы по всей длине с точностью ±0,005 мм.
На современных станах регуляторы натяжения поло-
сы применяют во всех межклетевых промежутках. В ка-
честве регулирующего воздействия используют переме-
щения нажимных винтов последующих клетей, а в ряде
режимов — изменения скоростей двигателей привода
клетей.
В настоящее время в СССР ведется большая работа
по улучшению ровности, т. е. уменьшению коробовато-
сти и волнистости холоднокатаных листов. Для этой
Рис. 171. Схема регулирования толщины прокатываемой полосы по ее длине:
416
цели используется профилирование рабочих и опорных
валков согласно калибровке и тепловое профилирование
валков путем охлаждения или нагрева их бочек. При
разнообразном сортаменте проката число валков с соот-
ветствующей для каждого случая оптимальной профили-
ровкой оказывается очень большим. Поэтому более эф-
фективным является тепловое профилирование, но при
Рис. 172. Схема непрерывного тонколистового стана холодной прокатки 1740.
установленного на заводе «Домнарвет> (Швеция):
/ — разматыватель рулонов; 2 — моталка рулонов готового листа; 3 — уро-
вень рабочей площадки у клетей стана; 4^ уровень пола цеха; 5 —массив-
ная часть бетонного фундамента, выступающая над уровнем пола
нем значительна температурная инерционность измене-
ния профиля валков.
В последнее десятилетие были разработаны и внед-
рены наиболее эффективные методы воздействия на про-
филь валков принудительным противоизгибом или до-
полнительным упругим изгибом, осуществляемым при
помощи специальных гидравлических устройств.
Известно, что при большом диаметре опорных валков
прокатная клеть стана холодной прокатки листов полу-
чается очень высокой. Для того чтобы линия прокатки
стана находилась ближе к уровню пола, считается целе-
сообразным опустить фундамент клети вниз. В связи с
этим нижний опорный и частично рабочий валки скры-
ваются под уровнем пола. Все это усложняет обслужи-
вание клети и перевалку стана в целом, так как особенно
важным является постоянное наблюдение за условиями
работы и характером износа нижних опорного и рабоче-
го валков, что позволяет предотвратить ряд нежелатель-
ных явлений, связанных с износом контактных поверх-
ностей валков и ухудшением качества поверхности гото-
вого листа.
27—999	417
В связи с этим появилось конструктивное решение об
установке прокатных клетей на фундаменте, который
выступает над уровнем пола, толщиной' Примерно?
1000 мм (рис. 172), что обеспечивает полное обозрение;
всех механизмов и валков, расположенных ниже линии
прокатки, и упрощает перевалку валков. Вполне возмож-
но, что новые тонколистовые станы холодной прокатки
будут устанавливаться с аналогичным расположением
клетей на фундаменте.
12.	Отделка холоднокатаной листовой стали
Отделка холоднокатаной листовой стали в основном
производится в рулонах. При этом обеспечивается не-
прерывность процессов, облегчается их механизация и
автоматизация, увеличивается производительность отде-
Рис. 173. Колпаковая печь для Свето-
вого отжига рулонной листовой стали
Йосле холодной прокатки
лочных агрегатов.
Для устранения нак-
лепа и достижения тре-
буемых механических
свойств холоднокатаная
углеродистая листовая
сталь подвергается свет-
лому рекристаллизаци-
ному отжигу при 720-т-
750° С, который осущест-
вляется в кблпаковых пе-
чах и непрерывных агре-
гатах с протяжными
печами.
Отжиг в колпаковых
печах (рис. 173) являет-
ся наиболее распростра-
ненным видом термиче-
ской обработки холодно-
катаной листовой стали
в рулонах наружным ди-
аметром 1500—2700 мм.
и массой 10—45 т. Хо-
лоднокатаная полоса пе-
ред отжигом проходит
электрохимическую (или
другую) очистку. Печь
состоит из неподвижно-
418
го пода 7, внутреннего колпака-муфеля из жаростой-
кой стали 2 и наружного нагревательного колпака 1,
устанавливаемого над муфелем и футерованного изнут-
ри огнеупорным кирпичом. В наружном колпаке внизу
имеются горелки 9 и дымовые отверстия 6.
Рулоны 3 устанавливают на поду друг на друга в
стопу и накрывают муфелем, который погружается в
песочный затвор для предотвращения окисления отжи-
гаемого металла. Продукты сгорания топлива (газа),
выходящие из горелок, сначала направляют вверх (спе-
циальными экранами), а затем через дымовые отверстия
выводят с помощью эжектора 5..Внутрь муфеля непре-
рывно подают защитный газ (95—97% N2 и 3—5% Н2).
Для ускорения нагрева металла колпаковые печи име-
ют вентиляторы 8, осуществляющие принудительную
циркуляцию защитного газа, проходящего между руло-
нами в специальных прокладках 4 и передающего им
тепло от стенок муфеля. Один нагревательный колпак
обслуживает 3—4 стенда (пода). После нагрева очеред-
ной садки до требуемой температуры^колпак переносят
на другой стенд; при этом тепло футеровки колпака ис-
пользуется для нагрева новой садки. Топливо (коксовый
или смешанный газ) сгорает между нагревательным
колпаком и муфелем или в трубах (радиантных) из жа-
ростойкой стали.
Для ускоренного охлаждения рулонов применяют
специальные колпаки, которые устанавливают под му-
фелем после переноса нагревательных колпаков на дру-
гие стенды. Имеющийся на верху такого колпака вен-
тилятор подает в пространство между колпаком и му-
фелем холодный воздух.
Термическая обработка в непрерывных агрегатах —
наиболее прогрессивный способ, так как при таком от-
жиге температура всей полосы одинакова, что обеспечи-
вает однородность структуры и свойств отоженного ме-
талла. При этом время отжига составляет несколько ми-
нут. Возможна полная механизация и автоматизация
всех операций непрерывного отжига. В состав непрерыв-
ных агрегатов для светлого отжига входит оборудование
для очистки полосы.
Непрерывные агрегаты термической обработки сталь-
йЭх-^ододнокатаных полос (жести) с башенными про-
тяжными печами состоят из входного, печного и выход-
ного участков (рис. 174). Входной участок агрегата
27*
419
включает в себя два разматывателя рулонов, ножницы
для обрезки концов полосы и машину для их сварки,
тянущие ролики и петлевое устройство (башню), обес-
печивающее непрерывное движение полосы через печь.
Здесь устанавливают также оборудование для обезжи-
ривания, электролитической или щелочной очистки по-
лосы в ваннах с последующими моечно-щеточной очист-
кой, промывкой горячей водой и сушкой нагретым воз-
духом.
В печном участке производятся пять операций: на-
грев до 700—750° С, выдержка при этой температуре,
замедленное охлаждение до 400—480° С, ускоренное ох-
лаждение до 20° С (соответственно камеры а, б, в, г, д).
Камера нагрева отапливается газом, сжигаемым в ра-
диантных трубах. В камере выдержки для точного регу-
лирования температуры предусматривается электриче-
ское отопление. В камере замедленного охлаждения
устанавливаются водоохлаждаемые трубы. Для быстро-
го охлаждения имеются водяные теплообменники с вен-
тиляторами, а после печи — бак для замочки полосы и
установка для ее сушки.
Полоса транспортируется с натяжением через каме-
ры башенной печи в вертикальном положении при помо-
щи тянущих роликов. Для создания газового затвора в
Рис. 174. Непрерывный агрегат термической обработки стальных холоднока-
таных полос (жести):
/—рулон; 2— разматыватель рулонов; 3, /5 — тянущие ролики; 4— ножницы
для обрези концов полосы; 5 — тянущие ролики; 6 —машина для стыковой
сварки концов рулонов; 7 — петлевое устройство (башня) с очисткой поверх*
ности; 8 — натяжные ролики; 9, /4 — петлевые устройства; /0 — дисковые нож-
ницы для обрезки боковых кромок; //— петлевое устройство; 12 — регулятор
натяжения; /5 — печной участок (камеры ускоренного нагрева и охлаждения);
16 — ножницы для вырезки сварных швов; 17 — моталки
420
печи, заполненной защитным газом, в местах входа и вы-
хода полосы из. печи служат уплотняющие приводные
ролики, которые также способствуют движению полосы.
Заправка полосы в печь и протягивание ее при обрыве
осуществляются с помощью тележки, расположенной
наверху печи и перемещающейся по рельсам.
Выходной участок агрегата состоит из петлевого ус-
тройства, башня которого заполняется полосой при ее
разрезке, ножниц поперечной резки и двух моталок.
Скорость движения полосы в непрерывных печах башен-
ного типа достигает 6—7 м/с, производительность око-
ло ,20. т/ч.
Следующей за отжигом отделочной операцией угле-
родистой стали является ее дрессировка, заключающая-
ся в холодной прокатке листа (полосы) с величиной от-
носительной деформации 0,5—3,0%. Задачей процесса
дрессировки является улучшение поверхности тонколис-
товой стали, имеющей после горячей прокатки и травле-
ния много неровностей, а также для создания поверх-
ностного упрочнения (наклепа). Последнее имеет суще-
ственное значение для листов, подвергаемых в дальней-
шем холодной штамповке, так как при недостаточно
жесткой поверхности металла на ней могут появиться
линии сдвига (следы от пересечения плоскостей сдвигов
с внешней поверхностью листа). При этом качественное
покрытие штампованных изделий другими металлами,
лаками, красками исключено. Сюда относятся главным
образом автотракторные листы, жесть и декапирован-
ные (отожженные и травленые) листы.
Как правило, рабочие валки на дрессировочных ста-
нах (одно- и двуклетевых) применяют тех же размеров,
что и на станах холодной прокатки данного цеха. Со-
временные дрессировочные станы с четырехвалковыми
клетями, с рабочими валками в них диаметром пример-
но 400 и опорными 1200 мм (двухвалковые клети имеют
диаметр примерно 800 мм), с длиной бочки валков
1200—2500 мм рассчитаны на прокатку рулонов массой
35—45 т при скорости дрессировки 25—30 м/с. Двукле-
тевые станы применяют для дрессировки полос толщи-
ной 0,22—0,25, одноклетевые—-для 0,3—0,38 мм и
больше.
Проведенные в последние годы исследования пока-
зывают, что применение технологической смазки при
дрессировке улучшает поверхность листов и уменьшает
27а—999	421
расход валков. Необходимым условием для получения
листа высокого качества является устойчивость процес-
са дрессировки, которая обеспечивается главным обра-
зом постоянством заднего и переднего натяжений, ко-
торые создаются специальными натяжными устройства-
ми. Величина заднего и переднего натяжения обычно
составляет не менее 0,4os. При дрессировке листов штуч-
ным способом натяжение, естественно, осуществить
нельзя.
На некоторых современных широкополосовых станах
еще значительная продолжительность процесса дрес-
сировки, осуществляемого на заправочной скорости. Это
приводит к тому, что в каждом рулоне значительная дли-
на полосы не приобретает качественных показателей от
дрессировки. Поэтому необходимы агрегаты, обеспечи-
вающие процесс непрерывной дрессировки листа, для
чего в них следует осуществлять сварку рулонов. Это
позволит сделать режим дрессировки более устойчивым,
значительно улучшить качество дрессированных листов
и повысить производительность.
Другими отделочными операциями тонколистовой уг-
леродистой стали являются продольная и поперечная
резка полосы, смотанной в рулоны, для чего применяют-
ся агрегаты поперечной резки на мерные длины; агре-
гаты продольной резки широких полос, комбинирован-
ные агрегаты для поперечной и продольной резки. Мас-
са исходных рулонов, подаваемых на агрегаты попереч-
ной и продольной резки, достигает 40 т и более; скорость
перемещения полосы в процессе резки 1—7 м/с.
13.	Особенности производства
холоднокатаной трансформаторной стали
Трансформаторная (электротехническая) листовая сталь
идет на изготовление трансформаторов, электрических
машин и приборов. Эта сталь отличается низкими поте-
рями при перемагничивании, высокой магнитной индук-
цией и низким значением коэрцитивной силы. Толщина
электротехнической горячекатаной и холоднокатаной
листовой стали составляет 1,0—0,1 мм. Лучшая транс- .
форматорная сталь — холоднокатаная.
Максимальное содержание кремния в холодноката-
ной трансформаторной стали обычно не превышает 3,5%,
так как при большей его концентрации значительно сни,-
422
жается пластичность и увеличивается жесткость стали.
Сталь в основном прокатывается толщиной 0,5, 0,35 и
0,2 мм в рулонах. Поставляется холоднокатаная транс-
форматорная сталь в листах длиной 720—2000 и руло-
нах шириной 240—1000 мм.
Чем меньше толщина листа, тем меньше потери при
перемагничивании и выше служебные качества транс-
форматоров и приборов. Лучшие показатели удельных
потерь холоднокатаной трансформаторной стали состав-
ляют 0,5—0,6 Вт/кг при перемагничивании ее с часто-
той 50 Гц и максимальном значении индукции 10 000 Гс.
На магнитные свойства трансформаторной стали ос-
новное влияние оказывает содержание кремния, который
повышает электросопротивление и способствует при на-
греве росту крупных зерен, что увеличивает магнитную
проницаемость стали. Образованию крупных зерен со-
действует и строгое ограничение в стали других приме-
сей— углерода, серы, фосфора, водорода, азота.
Холоднокатаная трансформаторная сталь текстуро-
вана, она имеет высокие магнитные свойства в направ-
лении прокатки (в горячекатаной стали текстуры нет).
Две наиболее характерные текстуры трансформаторной
Направление прокатки
Рис. 175. Текстура трансформаторной стали:
а — ребровая; б—кубическая
27а*
423
стали —ребровая и кубическая — показаны на рис. 175.
При ребровой текстуре диагональная плоскость ку-
бической решетки (ПО) совпадает с плоскостью прокат-
ки, а направление легкого намагничивания в решетки
а-железа (100)—с направлением прокатки. Направле-
ние трудного намагничивания (111) составляет с на-
правлением прокатки угол 55°. Анизотропия магнитных
свойств при данной текстуре учитывается при изготовле-
нии трансформаторов для того, чтобы магнитный поток
и направление прокатки (направление малых потерь и
высокой магнитной проницаемости) совпадали.
При кубической текстуре плоскость (100) совпадает
с плоскостью прокатки, а ребра куба (направления лег-
кого намагничивания) располагаются по направлению
прокатки и поперек ее. Таким образом, магнитные свой-
ства у сталей с кубической текстурой одинаковы в на-
правлении прокатки и поперек ее; эти стали целесообраз-
но применять в качестве сердечников трансформаторов
и приборах, в которых направление магнитного по-
тока изменяется во времени. Исходным материалом при
холодной прокатке транформаторной стали являются
горячекатаные рулоны с толщиной листа примерно
2,5 мм.
В цехе холодной прокатки сначала осуществляется
обезуглероживающий отжиг горячекатаных рулонов при
температуре 800° С в течение ~30 ч без защитной ат-
мосферы. Затем производится непрерывное травление
отожженных рулонов в растворе серной (соляной) кис-
лоты.
Холодная прокатка трансформаторной стали толщи-
ной 0,5 и 0,35 мм происходит в два передела (с промежу-
точным отжигом) при общем обжатии за каждый, пере-
дел ~60%. Затем осуществляется окончательный
высокотемпературный отжиг при температуре 1150—
1180° С, приводящий к росту крупных зерен. Это связа-
но с тем, что трансформаторная сталь (твердый раствор
кремния в a-железе) при нагреве не имеет превращения
a-Fe<±Y-Fe. Росту крупных зерен способствуют и незна-
чительные примеси других элементов, составляющие со-
тые и тысячные доли процента. Например, содержание
углерода в готовом листе составляет всего 0,004—
0,008%,
При отжиге текстура деформации переходит в тек-
стуру рекристаллизации, ориентированную по-другому.
424
Таким образом,.ребровая или кубическая текстура полу-
чаются в результате рекристаллизации при окончатель-
ном высокотемпературном отжиге. Этот отжиг произво-
дится в защитной атмосфере, представляющей собой
азот или сухой водород. Последний, соединяясь с кисло-
родом, образует пары воды, которые сразу же испаря-
ются и рафинирует сталь, поглощая остатки углерода.
Кроме того, сухой водород способствует получению наи-
более совершенной кубической текстуры, но он дорог по
сравнению с азотом и взрывоопасен. По этой причине
чаще всего в качестве защитной среды от окисления
применяют азот (или смесь азота и водорода).
В цехах холодной прокатки трансформаторную сталь
изготовляют с электроизоляционным покрытием, что
позволяет повысить ее эксплуатационные и антикорро-
зионные свойства. Рулоны разрезают на листы требуе-
мых размеров на агрегатах поперечной и продольной
резки. Холодную прокатку трансформаторной стали
осуществляют также на одноклетевых станах, а в по-
следнее время на 20-валковыХ' станах, обеспечивающих
получение готового листа высокого качества.
14.	Нанесение покрытий на поверхность
листового проката
Наиболее действенным методом защиты металла от кор-
розии и придания его поверхности необходимых физи-
ко-химических свойств является нанесение защитных по-
крытий; покрытия бывают металлические и неметалли-
ческие.
Металлические толстые покрытия наносят, опуская
листы в расплавленный металл (чаще всего цинк, олово,
алюминий), тонкие — электролитическим путем. Неме-
таллические покрытия (пластмассы и лаки) наносят на
листы в виде пленок или порошков с помощью вращаю-
щихся валков и электрических полей высокого напря-
жения.
Значительное количество листового проката подвер-
гают цинкованию, которое вместе с покраской повышает
срок службы листов (кузовы автотракторных машин,
кровля зданий и т. д.) в четыре—пять раз. Горячим
цинкованием (опусканием листов в расплавленный цинк,
имеющий температуру 450—500° С) получают толщину
цинкового покрытия примерно 10 мкм. При электроли-
425
тическом цинковании толщина покрытия составляет при-
мерно 0,5 мкм.
В СССР производство оцинкованной листовой,стали
осуществляется на непрерывных агрегатах горячего цин-
кования на металлургических заводах. В непрерывных
агрегатах горячего цинкования листов конструкции
УЗТМ — ВНИИметмаша, кроме сварки рулонов, совме-
щены операции очистки термической обработки, горячего
цинкования и разделки полос на отдельные листы. Ско-
рость движения полос при горячем непрерывном цинко-
вании достигает 1,5 м/с.
Большую долю в производстве проката с прокрытия-
ми занимает белая (луженая) жесть, широко применя-
ющаяся для консервирования пищевых продуктов. В за-
висимости от назначения и состояния поверхности жесть
изготовляют двух марок: ГЖК— горячелуженую жесть
консервную, ГЖР — горячелуженую жесть разную.
Жесть поставляют в листах шириной 712, длиной 512 и
в рулонах шириной полос 137—321 мм. Толщина сталь-
ной основы жести 0,20—0,36 мм; она прокатывается из
низкоуглеродистой стали 08кп, имеющей следующий
химический состав: С = 0,05-4-0,И %; Мп=0,25-4-0,50%;
S и 0,04%; остальное Fe. Толщина оловянного по-
крытия жести горячего лужения на каждой стороне: по
первому классу покрытия 1,92—2,67, по второму 1,58—
1,91 мкм.
Прогрессивным и экономически выгодным способом
нанесения покрытия на жесть является электролитиче-
ское лужение. В зависимости от состояния поверхности
и назначения жесть изготовляют двух марок: ЭЖК —
электролуженую жесть консервную (применяется по-
крытой пищевым лаком), ЭЖР—электролуженую жесть
разную.
Жесть поставляют в листах шириной 712—724 мм,
длиной 512 — 820 и в рулонах шириной полос 221—
712 мм. Номинальная толщина оловянного покрытия
жести электролитического лужения на каждой стороне
следующая: по первому классу покрытия 1,15, по вто-
рому 0,77, по третьему 0,40 мкм.
На рис. 176 представлена схема агрегата непрерыв-
ного электролитического лужения с кислым электроли-
том. В ванне электролитического лужения анодом явля-
ются электроды из чистого олова, находящиеся по обеим
сторонам движущейся полосы, а катодом сама полоса.
426
Электролит состоит из раствора сернокислого олова,
серной кислоты, фенола и различных добавок. Темпера-
тура электролита около 40° С. Скорость движущейся по-
лосы 8—10 м/с.
Оплавленный в индукторе слой оловянного покрытия
сразу же охлаждается холодной водой, при этом получа-
ется блестящая поверхность жести. Промасливание по-
Рис. 176. Схема агрегата непрерывного электролитического лужения жести:
разматыватели; 2 — гильотинные ножницы; 3 — сварочная машина; 4 —
подающие ролики; 5 —ваииа электролитического обезжиривания; 6 — ванны
травления и промывки; 7 — ваина электролитического покрытия полосы оло-
вом; 8 —камера сушки; 9— камера пассивации; 10 — моталка; // — летучие
ножницы; 12 — листоукладчики
лосы способствует лучшей сохранности покрытия, штам-
пуемости жести и ее коррозионной стойкости.
Остановимся на технических требованиях для жести.
Согласно ГОСТу, жесть марки ЭЖК должна иметь глад-
кую и чистую поверхность без рванин, раковин, ржавых
пятен, трещин, плен, расслоений, незалуженных участ-
ков и загрязнений. Допускаются лишь отдельные незна-
чительные дефекты, не нарушающие целостности покры-
тия; например, для первого класса покрытий — одна не-
пролуженная точка диаметром до 1 мм, пузырьки
такого же диаметра в количестве не более 3 шт. на од-
ном листе или на 1 м длины полосы, рванины по кром-
кам глубиной не более 1,5 мм.
На поверхности и кромках жести марки ЭЖР на од-
ном листе или 1 м полосы в рулоне, кроме вышеприве-
денных дефектов для жести ЭЖК, допускаются поверх-
ностные царапины, непролуженные полосы шириной до
5 мм общей площадью не более 50 см2, пузырьки диа-
метром до 5 мм в количестве не более 10 шт. и другие
незначительные дефекты. Жесть марки ЭЖК должна
выдерживать восьмикратный, а жесть ЭЖР — шести-
кратный перегиб на 90° вокруг губок радиусом 1,5 мм
без признаков надлома или отслоения олова. Жесть
должна выдерживать испытание на вытяжку сфериче-
427
ской лунки (по методу Эриксена). Глубина лунки для
толщин 0,20—0,36 мм не менее 6,2—8,0 мм соответствен-
но; для жести ЭЖР допускается глубина лунки на 1 мм
меньше. Одним из испытаний является определение ко-
личества олова на поверхности (йодометрическим или
изотопным методом).
Технические требования и характер испытаний хо-
лоднокатаной жести горячего лужения остаются в ос-
новном теми же, что и для жести электролитического
лужения. Жесть горячего лужения консервная дополни-
тельно испытывается на пористость оловянного покры-
тия, что связано с тем, что она применяется без покры-
тия пищевым лаком.
Расход олова на тонну жести при горячем лужении,
карточек (листов) составляет 16—18 кг (максимум
20 кг), а при электролитическом лужении — примерно
4—6 кг (максимум 7 кг). Производительность современ-
ных агрегатов электролитического лужения непрерыв-
ного типа в среднем в 15 раз больше, чем агрегатов го-
рячего лужения жести.
Кроме белой жести, широко применяют безоловяни-
стую жесть: черную лакированную, хромированную и Дру-
гие виды. Хромированная лакированная жесть — новый
материал, успешно заменяющий белую жесть, на луже-
ние которой расходуется дефицитное и дорогостоящее
олово. ЦНИИЧМ совместно с Лысьвенским металлурги-
ческим заводом и ВНИИТВЧ создана технология по-
крытия непрерывно движущейся стальной полосы хро-
мом и пищевым лаком. Хромирование производится
электролитическим способом, лакирование — в электри-
ческом поле высокого напряжения, сушка лакового
слоя — индукционным нагревом. Скорость движения по-
лосы составляет 3—90 м/мин. Толщина стальной основы
0,22—0,5 мм, хромового подслоя 0,03—0,05 мкм, толщи-
на покрытия пищевым лаком 3—8 мкм. Себестоимость
хромированной лакированной жести примерно в четыре
раза меньше себестоимости белой жести горячего лу-
жения и в три раза — белой жести электролитического
лужения с последующим нанесением слоя пищевого
лака.
Новая жесть обладает всеми свойствами, необходи-
мыми для получения качественной цельноштампованной
консервной тары. Высокая коррозионная стойкость, срав-
нительно низкая стоимость и большая технико-эконо-
428
мическая эффективность производства хромированной
лакированной жести обеспечивают широкое, использова-
ние ее в различных отраслях народного хозяйства.
Производство всех видов жести в стране в значитель-
ной степени будет развиваться в направлении снижения
ее толщины до 0,15—-0,07 мм при использовании много-
валковых станов.
Рис. 177. Схема установки для непрерывного покрытия пластмассовой сталь-
ной холоднокатаной полосы
В последнее время расширяется производство листов,
покрытых различными пластмассами. Сочетая в себе
прочность, гибкость стального листа, высокую антикор-
розионную стойкость и декоративность пластиков, ме-
таллопласт в ряде случаев заменяет нержавеющую сталь,
цветные металлы и сплавы. Поэтому он с успехом мо-
жет быть использован в машиностроении, химической и
электротехнической промышленности, судостроении.
На рис. 177 приведена схема установки для непре-
рывного покрытия пластмассой стальной холодноката-
ной полосы толщиной 0,1—1,0 и шириной 500—1000 мм
в рулонах массой до Ют, впервые спроектированной
ВНИИметмашем и УЗТМ по технологии ЦНИИЧМ. Ру-
лон стальной полосы после очистки, термообработки и
дрессировки устанавливают на разматыватель 1. Затем
после сварки с другим рулоном полоса проходит элек-
тролитическое обезжиривание, щеточно-моечное устрой-
ство, электролитическое травление, пассивацию и сушку
в агрегате 2. После этих операций на поверхность поло-
сы в машине 3 наносится клей, который подсушивается
в электрической печи 4. Для получения прочного сцеп-
ления клея с металлом и пластиком полоса нагревается
в печи 5 примерно до температуры 200° С и с рулона 6
на нее накладывается полихлорвиниловая пленка тол-
щиной 0,3 и шириной 530—1020 мм. Полоса с пленкой
прокатывается в валках 7, охлаждается на участке 8 и
сматывается на моталке 9 в рулоны массой до 5,5 т. Для
непрерывности процесса покрытия в линии предусмот-
429
рены петлевые ямы. Скорость движения полосы в уста-
новке достигает 50 м/мин.
Производство проката с защитными покрытияйи бу-
дет развиваться в предстоящие годы ускоренными тем-
пами. Особое внимание уделяется увеличению производ-
ства оцинкованного стального листа, белой и безоловя-
нистой жести, листов с неметаллическими покрытиями.
При этом получат дальнейшее развитие непрерывные
технологические процессы нанесения покрытий, в связи с
чем предусматривается увеличение длины готовых изде-
лий.
15.	Производительность и расход материалов
при холодной прокатке листовой стали
Производительность станов холодной прокатки. Практи-
ческая часовая производительность листового стана хо-
лодной прокатки определяется так же, как и листового
стана горячей прокатки, с учетом коэффициента исполь-
зования стана. Станы холодной прокатки листов рабо-
тают также по непрерывному графику. Фактическое чис-
ло часов их работы в году при определении годовой про-
изводительности можно принимать до 7500: Передний и
задний концы рулонов прокатываются на заправочной
скорости. Длительность прокатки на рабочей скорости,
что является одним из основных факторов повышения
производительности станов, зависит прежде всего от
массы рулонов: чем она больше, тем выше производи-
тельность станов.
Расход металла при холодной прокатке на непрерыв-
ных и реверсивных станах определяется главным обра-
зом обрезью концов рулонов из-за отклонений по толщи-
не готовых листов. Масса отходов определяется длинами
концов рулонов, прокатываемых на заправочной скоро-
сти и массой рулонов: чем больше масса рулонов, тем
меньше процент отходов. Расход металла зависит также
от вида и марок стали прокатываемых листов и их на-
значения. В среднем расход горячекатаного металла при
холодной прокатке рулонной стали составляет 1,07 т на
1 т листов. В пересчете на слитки это будет примерно
1,35 т на 1 т листов. Для жести приведенные значения
будут составлять соответственно 1,09 т и 1,373 т на 1 т
листов. Выпуск холоднокатаного листа с минусовыми
допусками намного снижает расход металла.
430
Расход тепла в цехах холодной прокатки составляет
около 250 тыс. ккал на 1 т листовой стали.
Расход электроэнергии на прокатку, отделку и тер-
мическую обработку холоднокатаного металла равен
90—100 кВт ч на 1 т листов. Для прокатки, отделки и
термической обработки жести электролитического луже-
ния (пятиклетевой стан) потребляется примерно 300 тыс.
кВт-ч на 1 т продукции.
Расход воды на станах холодной прокатки составляет
20—30 м3 на 1 т листов.
Расход валков равен 0,8—1,25 кг на 1 т проката.
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ
ПРОИЗВОДСТВО ТРУБ
И СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ
ГЛАВА X.
ПРОИЗВОДСТВО БЕСШОВНЫХ ТРУБ
1.	Сортамент
По применению стальные трубы делятся на следующие
группы:
1)	предназначенные для передачи идких, газооб-
разных и твердых веществ;
2)	предназначенные для передачи тепла (жаровые,
кипятильные);
3)	конструктивные, используемые в шарикоподшип-
никовой, автотракторной и авиационной промышленно-
сти;
4)	применяемые при бурении скважин (бурильные и
обсадные);
5)	специального назначения — орудийные, баллон-
ные и др.
По методу производства большую часть стальных
труб делят на два основных класса: бесшовные и свар-
_ные^
Стальные бесшовные горячекатаные трубы прокаты-
вают с наружным диаметром от 25 до 820 и толщиной
стенки от 2,5 до 75 мм. При последующем уменьшении
диаметра в горячем состоянии (при редуцировании с
натяжением) получают трубы с минимальным диамет-
ром 17 и толщиной стенки 1,7 мм.
Длина поставляемых труб 4—12,5 м. Внутренний и
наружный диаметры, толщина стенки и разностенность
определяются требованиями потребителей. Овальность
(разность размеров максимального и минимального диа-
метров в одном сечении трубы) и разностенность не дол-
жны выводить размеры труб за предельные отклонения:
по наружному диаметру от ±0,5% до 1,25%; по толщине
стенки от ±6% до 12,5%.
432
Технические требования, предъявляемые к бесшов-
ным горячедеформированным трубам общего назначе-
ния из углеродистой и,легированной стали, приведены в
ГОСТах, которые соответствуют рекомендации СЭВ по
стандартизации.
Готовые бесшовные трубы испытываются на растя-
жение, твердость, сплющивание, загиб, раздачу, борто-
вание, проходят химический анализ и гидроиспытание
по соответствующим ГОСТам. Контроль механических
свойств труб из сталей марок 10, 20, 35, 45 допускается
неразрушающими методами.
Общая технологическая схема производства бесшов-
ных труб предусматривает две основные операции:
1)	получение (прошивка) из сплошной литой, ката-
ной или кованой заготовки (слитка) полой толстостен-
ной гильзы;
2)	раскатка полученной гильзы в тонкостенную
трубу.
2.	Процесс прошивки заготовки в гильзу
Технологический процесс прошивки заготовки в гильзу
следует рассматривать в зависимости от диаметра тру-
бы. Так, если трубы имеют сравнительно малый диаметр,
то они прокатываются по схеме: нагрев сплошной ката-
ной заготовки — прошивка ее в гильзу — последующая
прокатка на нужный размер и редуцирование. Если же
прокатываются трубы больших диаметров (более
200 мм), то тогда в качестве исходной заготовки стремят-
ся применять литые полые слитки круглого сечения.
Соотношение наружного диаметра готовой трубы и слит-
ка	. Схема прокатки труб больших диамет-
ров может быть следующей: нагрев литых полых слит-
ков —- прокатка слитка на гильзу — прокатка гильзы на
размер трубы — окончательное оформление- размеров
трубы.
В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к
бесшовным трубам, подготовке поверхности исходной
заготовки придается исключительное значение. Удаля-
ются самые незначительные поверхностные дефекты, так
как любой неудаленный дефект может явиться концен-
тратором напряжений и послужить причиной разруше-
ния сплошности тела трубы. Удаление дефектов осущест-
вляется в соответствии с техническими положениями,
28—99.9
433
изложенными ранее при рассмотрении прозводства по-
лупродукта.
Первая технологическая операция — прошивка’нагре-
той заготовки или слитка в полую гильзу осуществляет-
ся на станах поперечно-винтовой (косой) прокатки или
на прессах (для высококачественных сталей). По форме
валков прошивные станы бывают трех типов: с бочко-
образными валками — валковые; с грибовидными вал-
Рис. 178. Схема прошивки заготовки в прошивных клетях с валками:
а — бочкообразными; б — дисковыми; в — грибовидными
В валковых прошивных станах горизонтальные оси
валков расположены под углом 5—12° к оси прокатки и
с перекосом одна относительно другой. В грибовидных
прошивных станах валки установлены в горизонтальной
плоскости под углом 30°, в вертикальной — 7,5° к оси
прокатки. Каждый валок имеет две конические поверх-
ности, соответствующие двум основным зонам деформа-
ции. В дисковых станах валки насажены на два парал-
лельных вала, вращающихся в одном направлении. Ось
прокатки смещена на 50 мм в вертикальной плоскости
ниже осей валков. Как и в других станах, дисковые вал-
ки имеют две конические поверхности, которые являются
рабочими в процессе прошивки.
Рассмотрим процесс прошивки нагретой заготовки в
гильзу на валковом прошивном стане с оправкой. Рабо-
чие валки имеют двойную конусность и вращаются в од-
ну сторону, в результате чего заготовка получает вра-
щение, характерное для поперечной прокатки, и посту-
пательное движение вследствие того, что оси валков
расположены под некоторым углом а к осевой линии
434
прокатки (рис. 179). На входном конусе происходит под-
готовка металла заготовки к прошивке на оправке; на
выходном — утончение стенки гильзы между оправкой и
валками. Пережим валков (место перехода от входного
конуса к выходному) сглаживает участок перехода де-
формации сжатия заготовки по наружному диаметру к
деформации расширения. Входные конусы валков дела-
ют или одинаковой длины, или несколько короче выход-
Рис. 179. Расположение прокатных валков
в клети (вид сверху)
ных. Большая длина выходного конуса обеспечивает по-
лучение гильз с геометрически правильной поверхностью
и большим расширением. Углы наклона образующих
входного (конуса прошивки) и выходного конусов при-
мерно одинаковы и составляют 4—5°.
При вращении и поступательном движении заготов-
ка постепенно подвергается обжатию по всей окружно-
сти и на всю длину. В зоне прошивки происходит скру-
чивание заготовки, поэтому возможны трещины на ее
поверхности.
Действие сил или изменение скоростей распределя-
ются следующим образом. Вращательное движение ме-
таллу придает составляющая скорости вращения валков
У2, поступательное 1Л:
Vx = V sin a; V2 = V cos а.	(178)
В зоне прошивки из-за конусности валков просвет
между ними постепенно уменьшается, поэтому скорость
валков по направлению прокатки увеличивается, а вмес-
те с ней возрастает частота вращения слитка.
Если диаметр валков Dx, а частота вращения п, то их
окружная скорость определится
у2= Лесова.	(179)
60
С этой же скоростью вращается и слиток в данной точ-
ке, однако при иных размерах диаметра dx и частоте
вращения пх
Усл = ^^-.	(180)
ои
Приравнивая скорости, будем иметь
Dx п cos а = dx пх
или пх = п cos а.	(181)
dx
Равенство свидетельствует о том, что при постоянных
значениях и и а частота вращения деформируемого
слитка пх возрастает с увеличением Dx и уменьшением
dx, т. е. по направлению прокатки. Следовательно, в зо-
не прошивки происходит скручивание слитка.
За один оборот заготовки каждая точка ее поверхно-
сти подвергается обжатию дважды. При обжатии заго-
товки она сплющивается в перпендикулярном направле-
нии, вследствие чего ее поперечное сечение становится
овальным. При такой знакопеременной деформации ме-
талл деформируемой заготовки испытывает различные
напряжения в разных ее частях. В местах действия сил,
обеспечивающих обжатие, возникают напряжения сжа-
тия. При этом их максимальное значение будет на кон-
тактных поверхностях; к центру заготовки сжимающие
напряжения убывают. В зоне прошивки величина напря-
жений сжатия возрастает. По причине неравномерного
рапределения сил сжатия удлинение заготовки также
происходит неравномерно; оно убывает от периферийных
слоев к центру. На переднем (подвергаемом обжатию)
конце заготовки образуется вогнутость, а в средних час-
тях возникают растягивающие и скалывающие напряже-
ния, нарушающие сплошность металла. Образование
трещин начинается в центре заготовки, где напряжения
максимальны, и идет в радиальных направлениях.
Образование осевой полости обусловлено разруше-
нием металла заготовки и связано дефектами на внут-
ренней поверхности гильзы в виде плен. Поэтому на
практике прошивку ведут так, чтобы предупредить про-
извольное вскрытие осевой полости. Для этого носок оп-
равки выдвигается на некоторое расстояние вперед пе-
ред линией пережима валков (рис. 178), что способст-
вует образованию осевой полости правильного очерта-
436
ния и получению внутренней поверхности' гильзы без
плен.
На выходном конусе гильза раскатывается на оправ-
ке. Здесь конусность валков обратна конусности на вхо-
де, поэтому по мере продвижения гильзы ее наружный
диаметр увеличивается. Заготовка, своей средней частью
надвигается на неподвижную оправку, что способствует
интенсивному образованию полости, которое начинается
еще в зоне прошивки. На выходном конусе, как и на
входном, наружные слои прокатываемой гильзы удли-
няются больше по причине более значительного влияния
сжимающих сил.
Длину заготовки (слитка) при прошивке принимают
на основе расчетов и в соответствии с необходимой дли-
ной трубы; при этом гильза должна уменьшаться в вы-
ходном желобе прошивной клети.
3.	Горячая прокатка
бесшовных труб
на установках с пилмгримовым станом
Впервые прокатка бесшовных труб началась на установ-
ках с пилигримовым станом (примерно в 1890 г.). На
этих установках прокатывают трубы круглого, квадрат-
ного и других сечений из углеродистых, низко- и средне-
легированных сталей наружным диаметром от 48 до
650 мм с толщиной стенки от 2,25 до 50 мм и более; в
большинстве случаев диаметр прокатываемых труб бо-
лее 140 со стенками толщиной не менее 7—8 мм. Длина
труб, поставляемых с пилигримовых установок, обычно
не превышает 22 м. Исходным материалом для прокат-
ки являются круглые или многогранные слитки массой
1—3 т. При производстве труб ответственного назначе-
ния применяют катаную заготовку.
Технологический процесс получения гильз на установках с пили-
гримовым станом следующий. Нагретый до 1200—1220° С в методи-
ческой печи слиток транспортируется на прошивную валковую клеть
с диаметром валков 450—1000 мм. При получении толстостенной
гильзы вытяжка на этой клети составляет 1,5—2,0. Обычно один
прошивной стан обслуживает два пилигримовых стана.
На пилигримовом (периодическом) стане в гильзу вводится оп-
равка (дорн); затем гильза вместе с оправкой подается в валки ди-
аметром 600—1000 мм (в зависимости от диаметров прокатываемых
труб). Частота вращения валков 40—90 об/мин.
Валки вращаются навстречу движению подаваемой гильзы. За
каждый оборот валков гильза подвергается обжатию между дорном
28—999
437
и калибром на длине подачи, которая обычно не превышает 30 мм.
Валки при вращении образуют круглый калибр с переменными высо-
той и шириной. В поперечном разрезе ручей одного валка можно
разделить на три участка (рис. 180): рабочий конус («боек») с по-
Рнс. 180. Рабочий валок пилигримовой клети и различные по назначению его
участки калибра:
/^•—номинальный диаметр прокатного валка; 0Ь 02, 0з — центральные углы
рабочего, полирующего и выходного участков; Д/2 — расстояние от оси трубы
до бурта валка; Dq —диаметр бурта; Ъ— ширина бурта; />тах *“ макси-
мальный диаметр трубы, задаваемый в калибр; I—р.абочий участок калиб-
ра; II—полирующий (калибрующий) участок; III—выходной участок; IV —
участок поворота гильзы и подачи ее в валок
верхностью переменного радиуса; полировочный с поверхностью по-
стоянного радиуса; холостой или выпускной.
На первом участке происходит деформация гильзы с переходом
ее в трубу, на втором — сглаживание неровностей на поверхности
трубы и получение окончательных размеров диаметра и толщины
стенки; на третьем — поворот гильзы с оправкой (дорном) и подача
ее в валки.
Процесс прокатки на пилигримовом стане следующий. В поло-
жении I валки рабочими поверхностями начинают подвергать об-
438
жатию гильзу на длине подачи, при этом оправка вместе с гильзой
смещается назад (положение//).
Подвергаемый обжатию между калибром и дорном металл в
виде готовой трубы сдвигается с оправки (дорна) в противополож-
ном направлении. Затем происходит сглаживание поверхности участ-
ка сформованной' трубы (положения III), после чего она выходит
из соприкосновения с валками, так как увеличивается ширина и вы-
сота калйбра. В этот отрезок времени (положение IV) оправка с
Рис. 181. Трубопрокатный стан горячей прокатки:
1 — рольганги для слитков; 2— нагревательные методические печи; 3 — под-
водящий рольганг; 4— прошивной стан; 5 — две клети пилигримовых станов;
6 — приемные желобы (рольганги); 7 — пила для обрезки пилигримовых голо-
вок; 8 — рольганг; 9— печь перед калибровочным станом; 10 — калибровоч-
ный стан; 11— правильный стан; 12— обрезные и разрезные станки; 13—
рольганги
гильзой подается при помощи специального устройства вперед, по-
ворачиваясь на 90° вокруг продольной оси для обеспечения равно-
мерного обжатия по всей окружности. Вращение валков стана и
движение оправки с гильзой синхронизированы. Раскатка гильзы в
готовую трубу происходит за несколько минут, суммарная вытяжка
при этом составляет 8—12.
Такая значительная вытяжка объясняется обжатиями за каж-
дый оборот валков сравнительно небольшого участка гильзы, рав-
ного величине подачи. Число подач при раскатке зависит от ряда
факторов и составляет обычно 120—180.
Прошивка слитков в гильзу и раскатка гильзы в готовую трубу
осуществляются, как правило, с одного нагрева. Гильзу на пилигри-
мовом стане раскатывают не до конца, задняя ее часть остается не-
докатаной. Эта часть, как и передний неровный отрезок трубы, об-
резается на салазковых пилах; здесь же при необходимости трубы
разрезаются на нужные длины, затем проходят калибровку и дру-
гие отделочные операции.
На рис. 181 приведен примерный план одного из станов для го-
рячей прокатки бесшовных труб. Технологический процесс прокатки
труб на этом стане следующий. Слитки, нагретые в методических пе-
чах, подаются к прошивочному стану. После прошивки гильза на-
28:|
439
правляется к одной из клетей пилигримового стана, где прокатыва-
ется до размера трубы с заданным диаметром и толщиной стенки.
Готовая труба передается к центральному отводящему рольгангу, на
линии которого установлена дисковая пила, предназначенная для
обрезки переднего и заднего концов раската.
Обрезанный раскат нагревается в промежуточной подогреватель-
ной печи до температуры 900—1000° С и задается в калибровочный
стан, где трубе придается сечение правильного круга с точным раз- 
мером наружного диаметра. Калибровочный стан имеет диаметр
валков 800 мм; величина обжатия на этом стане составляет 4—
5 мм, поэтому калибр делается почти без выпусков.
Если трубы не подвергаются калибровке, тогда они проходят
правку в горячем состоянии на правильном стане, имеющем два на-
клонных гиперболоидных валка. Дальнейшие операции сводятся к
обрези концов труб, разрезке труб на длины, нарезке резьбы на кон-
цах труб, навинчиванию муфт, гидравлическим испытаниям и т. д.
Производительность такого стана составляет примерно 50—
55 труб в час длиной 20—25 м наружным диаметром 300—500 мм и
толщиной стенки 8,5—13 мм; при необходимости толщина стенки
может достигать 20—22 мм.
4.	Горячая прокатка бесшовных труб
на установках с автоматическим станом
На этих установках прокатывают трубы диаметром
38—529 мм со стенками толщиной более 3 мм. Техноло-
гический процесс прокатки состоит из двух основных
операций: прошивки круглой катаной заготовки в гиль-
зу и прокатки гильзы в готовую трубу (рис. 182). Диа-
метр заготовки для большинства труб близок к наруж-
ному диаметру готовой трубы.
В настоящее время заготовку для производства бес-
шовных труб прокатывают из слитков спокойной высо-
кокачественной стали массой 9,0—10,0 т. Слитки подвер-
гают обжатию на блюмингах и без промежуточного
нагрева подают на трубозаготовочные станы, где и прока-
тывают в заготовку круглой формы. Затем такую заго-
товку разрезают пилами горячей резки на мерные дли-
ны и после охлаждения тщательно обрабатывают ее по-
верхность.
Только после удаления поверхностных дефектов
круглая заготовка снова нагревается до температуры
.1180—1200° С в печах (кольцевых или с наклонным по-
дом) и выдается к приемному желобу перед прошивным
станом. В валки прошивного стана заготовка подается
толкателем.
Прошивку (в грибовидных валках) осуществляют на
водоохлаждаемой оправке. Полученная гильза переда-,
440
ется по наклонному стеллажу к автоматическому двух-
валковому стану, с диаметром валков 630—1ОО0 мм и
постоянным направлением их вращения; перед станом
возможен подогрев гильзы. На бочке валков автомати-
ческого стана имеется ряд круглых калибров. При ра-
Рис. 182. Схема прокатки бесшовных труб на трубопрокатном агрегате 400:
/ — заготовка; 2, 3 — прошивные стаиы № 1 и 2; 4 — автоматический стан;
5, 6 — раскатной стаи № 1 и 2; 7 — калибровочный стан; 8— правильная ма-
шина
боте стана верхний валок перемещается двигателем в
вертикальном направлении.
Перед автоматическим станом имеются приемный
желоб и вталкиватель. Прошитая гильза попадает в
приемный желоб и вталкивается в определенный калибр
валков, в который вставляется оправка на длинном
стержне, соответствующем длине раската готовой тру-
бы. Прокатку труб на автоматическом стане, как прави-
ло, осуществляют за два прохода (рис. 183). После каж-
дого прохода труба передается на переднюю сторону
роликами обратной подачи, которые находятся на зад-
ней стороне стана.
После автоматического стана прокатанная тру.ба по-
дается в раскатные машины (раскатные станы), на ко-
торых:
441
улучшаются ее внутренняя и наружная поверхности;
устраняется разностенность; увеличивается диаметр
на 5—7 мм; устраняется овальность. Для придания тру-
бе хорошей поверхности валки раскатного-стана дела-
ются из закаленного чугуна. Обычно с одним автомати-
ческим станом работают два раскатных.
После раскатного гильза подается на окончательную
отделку в калибровочный стан, состоящий из клетей,
Рис. 183. Ролики обратной подачи:
а — процесс прокатки (ролики разведены); б—подача роликами раската
(прокатные валки разведены)
расположенных под углом 45° последовательно. Валки
калибруются таким образом, что первые клети имеют
круг с развалом, а последняя—точный круг. Представ-
ляется возможным уменьшить диаметр круга на 3—7 мм;
соответственно увеличится длина трубы.
В настоящее время для установок с автоматическим
станом принята следующая единая технологическая схе-
ма (рис. 184):
1)	нагрев круглой катаной заготовки в кольцевой печи
с вращающимся подом;
2)	прошивка круглой заготовки на прошивном стане и
получение толстостенной гильзы;
3)	прокатка гильзы в трубу на автоматическом стане;
4)	раскатка трубы на раскатном стане с целью устране-
ния разнотолщинности стенки по ее длине;
5)	горячая калибровка трубы по диаметру в калибро-
вочном стане;
6)	охлаждение трубы;
7)	холодная правка трубы в косовалковом правильном
стане.
По этой схеме разработаны три типовых трубопрокат-
ных агрегата с автоматическими станами 140, 250 и 400.
442
I
юооо . зггоо
I — склад заготовок; // — отделение станков для отделки труб;/ — весы грузоподъемностью 15 т; 2— наклонная ре-
шетка со шлеппером; 3—загрузочная и выгрузочная машины; 4 — нагревательная кольцевая печь; 5 — правильный
стан; 6—рольганг; 7 — зацентровщик; 8— наклонная решетка; 9 •—наклонная решетка для бракованных заготовок;
10—автоматический стан; 11 — раскатной стан; 12—калибровочный стан; 13 — подогревательная печь;
14— фрикционный выталкиватель из печи; 15 — редукционный стан; 16 — холодильник; 17— правильный стан
443
Сортамент труб, прокатываемых на этих агрегатах,
приведен ниже:
Трубопрокатный агрегат...........
Диаметр, мм:
заготовки .....................
трубы .........................
Толщина стенки трубы, мм ... .
Длина трубы, м...................
140	250 ' '	400
70—150 75—250
38—140 76—245
3—20	3,5—45
11,5	15,5
130—350
127—426
4—60
15,5 *
Технологический процесс производства бесшовных труб примени-
тельно к разработанным выше агрегатам осуществляется следующим
образом.	•‘•«р
Трубная круглая катаная заготовка поступает на склад трубо-
прокатного цеха. После предварительной подготовки поверхности
(осмотр, удаление дефектов и т. д.) каждая заготовка взвешивается
на весах и далее по наклонной решетке со шлепперами подается к
загрузочной машине кольцевой печи. В кольцевой печи заготовка
нагревается до температуры 1230—1280° С. Кольцевая нагреватель-
ная печь представляет собой форму замкнутого пустотелого кольца,
образуемого внутренней и наружной стенками, сводом и подом. Го-
релки расположены на наружной и внутренней стенках печи. Печь
разделена на четыре зоны: подогревательную, нагревательную, сва-
рочную и томильную. Подвесной свод, наружные н внутренние стены
печи — стационарные, а под вращается вокруг геометрического цент-
ра печи со скоростью 1,5 м/мин.
Вследствие вращения пода печи заготовка перемещается от окна
загрузки к окну выдачи, проделывая путь, примерно равный длине
окружности печн, так как эти окна расположены рядом. Производи-
тельность печи составляет .40 т/ч. Заготовки выдаются из печи по'
одной.
На участке рольганга от кольцевой печи к прошивному стану
установлен пневматический центровщик, центрирующий заготовку в
торец. Центрированную заготовку передают при помощи выбрасыва-
телей с рольганга на наклонную решетку, по которой она скатываг
ется во вводной желоб переднего стола прошивного стана. Во избе-
жание сильной вибрации заднего конца заготовки при прошивке
кромка желоба после приема заготовки закрывается.
Прошивка круглой заготовки из углеродистой стали в полую
гильзу осуществляется в косовалковом прошивном стане при тем-
пературе 1220—1250° С. Коэффициент вытяжки на прошивных ста-
нах достигает 4,2.
. Прошитые гильзы по наклонной решетке передаются в приемный •
желоб автоматического стана, где производится их прокатка в тру-
бы на короткой оправке. Температура прокатки гильз в трубу
1080—1180° С. Коэффициент вытяжки на автоматических станах
1,6—2,2. Длина заднего стола автоматического стана определяет на-
ибольшую возможную длину прокатываемых труб и составляет
12—16 м.
От автоматического стана получения труба подается на наклон-
ную решетку, по которой перекатывается к раскатным станам. Сов-
ременные агрегаты с автоматическими, станами имеют в своем сос-
таве два раскатных стана в связи с их относительно низкой произ-
водительностью. Задача труб в каждый раскатной стан производит-
ся поочередно. Раскатные станы устраняют разиотолщинность тру;
444
бы, осуществляют раскат наружных и внутренних рисок, получаю-
щихся при прокатке на автоматическом стане. Процесс прокатки на
этом стане осуществляется при температуре примерно 900—1080° С.
Конструкция раскатных станов аналогична конструкции прошивных
станов.
Дальнейшие технологические операции сводятся к горячей ка-
либровке труб по наружному диаметру, охлаждению на холодиль-
нике, правке на станах с геликоидальными валками; в специальном
отделении осуществляется обточка торцов, нарезка резьбы, гидрав-
лическое испытание, нанесение покрытий и другие отделочные опера-
ции в зависимости от назначения трубы.
Производительность агрегатов с автоматическими станами выше,
чем установок с пилигрнмовыми станами. Кроме того, на установках
с автоматическими станами можно прокатывать трубы из различных
легированных сталей, что является большим преимуществом этого
способа производства. Скорость прокатки на прошивном стане сос-
тавляет 7—8, на автоматическом 5,1—5,3 м/с.
На разработанных агрегатах при высоком уровне конструктор-
ского исполнения оборудования обеспечивается прокатка труб вы-
сокой точности с уменьшенной разнотолщинностью стенок. Агрегаты
имеют следующие показатели работы:
Агрегаты		140	250	400
Мощность электродвигателей главных			
приводов, кВт		3400	5000	8100
Общая масса оборудования, т . . . .	3820	3850	10 750
Удельный расход на 1 т труб:			
воды, м3		14,5	10,5	16,0
пара, т		0,03	0,03	0,03
воздуха, нм3		340	450	275
электроэнергии, кВт		85	95	80
5.	Трубопрокатный агрегат с раскатным станом
Технический интерес представляет трубопрокатный аг-
регат с трехвалковым раскатным станом 160 (рис. 185),
предназначенный для прокатки труб диаметром 40—
160 с максимальной толщиной стенки 45—50 мм и дли-,
ной 4—9 м из углеродистых, легированных и высоколе-
гированных сталей. На агрегате предусмотрена также
возможность прокатки труб диаметром до 200 мм.
Агрегат состоит из нагревательной печи с кольцевым
вращающимся подом, прошивного стана, трехвалкового
раскатного стана, оправко-извлекателя, печи промежу-
точного нагрева, трехвалкового и пятиклетевого калиб-
ровочных станов, холодильника и правильных станов.
Кольцевая нагревательная печь и прошивной стан ана-
логичны описанным выше.
445
446
После прошивного стана раскат трубы на длинной
оправке подается в трехвалковый раскатный стан, где
осуществляется сглаживание их наружной поверхности
и обеспечивается равномерная толщина стенки. Дефор-
мация металла в трехвалковом раскатном стане проис-
ходит в калибре, образованном тремя специально калиб-
рованными валками. Из раскатного стана трубу вместе
с оправкой подают к оправкоизвлекателю, а после из-
влечения оправки из трубы — к печи для промежуточного
подогрева.
Особенностью дальнейшей прокатки трубы в трех-
валковом калибровочном стане является ее редуцирова-
ние поперечной прокаткой без оправки. При этом обес-
печивается высокая точность калибровки труб различ-
ных размеров на одних и тех же валках. Отклонения по
наружному диаметру не превышают ±0,5 мм, а по тол-
щине стенки +15%, что в 2—3 раза превосходит точ-
ность размеров труб, изготавливаемых на других агре-
гатах.
Получаемые на этих станах трубы используются при
изготовлении роликовых и шариковых подшипников, что
дает большую экономию металла.
Технико-экономические показатели стана 160 приве-
дены ниже:
Суммарная мощность главных электродвигателей, кВт . 3600
Масса оборудования,	т............................2187
воды, м3 . .......................................... 20
пара, т..............................................0,1
воздуха, м3 . . ,....................................180
электроэнергии, кВт..................................130
6.	Прокатка труб на непрерывных станах
Значительное распространение получил способ непре-
рывной прокатки труб на станах специальной конструк-
ции, который основан на тех же законах пластического
формоизменения металла, что и при обычной прокатке.
Однако определение константы стана в этом случае
несколько труднее, так как надо совершенно точно оп-
ределять: площадь поперечного сечения трубы на выхо-
де из каждой клети; катающий диаметр; величину опе-
режения.
В настоящее время разработан ряд непрерывных
трубопрокатных станов с различным составом оборудо-
447
448
вания и технологическим процессом прокатки труб.
Крупнейшие предприятия нашей страны по производству
стальных бесшовных труб построены целиком на базе
нового отечественного оборудования, характеризующе-
гося высокой степенью механизации и автоматизации,
поточностью и непрерывностью технологического процес-
са. К ним относятся трубопрокатные цехи Бакинского,
Закавказского, Первоуральского, Челябинского, Нижне-
днепровского и других заводов.
ТАБЛИЦА 30
РАЗМЕРЫ ЗАГОТОВОК И ГОТОВЫХ ТРУБ, ПРОКАТЫВАЕМЫХ
НА ТРУБОПРОКАТНОМ АГРЕГАТЕ 32-102
Параметры	Исходная заготовка	Гильза после про- шивного , kстана л	Труба после стана		
			непрерыв- . кого	калибро- вочного	редукци- онного
Наружный диа- метр, мм . . .	140	136	108	60—102	30—73
Толщина стенки, мм 					14—20	3-7,5	3—8	1,75—6
Максимальная длина, м . . .	3,2	7	20,5	—	—
В качестве примера рассмотрен трубопрокатный аг-
регат с непрерывным станом 30-102, предназначенный
для производства относительно тонкостенных бесшовных
труб диаметром 30—102 мм (рис. 186). Размеры загото-
вок и готовых труб, получаемых на этом агрегате, при-
ведены в табл. 30.
Технологический процесс прокатки на стане 32—102 осуществля-
ется следующим образом. Пакеты круглых катаных заготовок дли-
ной 6—12 м со склада после обработки подаются краном на качаю-
щиеся загрузочные решетки секционных печей скоростного нагрева;
где нагреваются до 1100—1250° С; перед подачей в печь каждая за-
готовка взвешивается. На выходе из печи заготовка в нагретом сос-
тоянии разрезается делительными ножницами на мерные части, ко-
торые подаются к пневматическому зацентровщику и далее к ввод-
ному желобу прошивного стана. Из вводного желоба зацентрованная
заготовка толкателем задается в валки прошивного стана, где про-
шивается на оправке в гильзу. Конструкция клети обеспечивает ее
небольшую массу и повышенную жесткость, что определяет умень-
шение разностенностй гильз при высоких скоростях прошивки до
7,9 м/с.
Выходная сторона стана имеет четыре центрователя, поперемен-
но удерживающих стержень при прошивке, и стационарную упор-
ную головку, что позволяет обеспечить: производительность до 300
449
заготовок в час, надежную центровку стержня и гильзы, возможность
свободного вращения стержня и оправки и их интенсивное внутрен-
нее охлаждение.
С помощью механизмов гильза подается в желоб перед непре-
рывным станом: в нее вводят оправку длиной 19,5 м, диаметр ко-
торой определяет внутренний диаметр трубы в процессе прокатки
на непрерывном стане. Гильза с оправкой задается в валки девя-
тиклетевого непрерывного стана, где производится прокатка.
Полученные трубы после освобождения от оправок поступают
по рольгангам к решетке и по одной направляются либо в 11-клете-
вой калибровочный, либо в 19-клетевой редукционный станы, рабо-
тающие с некоторым натяжением раската между клетями.
Перед калибровочным станом трубы поштучно нагревают до
920—950° С в индукционной подогревательной печи. Концы труб
после станов обрезают на дисковых пилах; затем трубы подают к
стыкосварочной машине, где стыкуют в секции длиной до 35 м.
Стыкованные попарно секции подают ко второй стыкосварочной ма-
шине, где каждую из них приваривают к концу бесконечной редуци-
руемой трубы.
Для безостановочной работы редукционного стана за второй
стыкосварочиой машиной установлены петлевое устройство и пра-
вильная машина, обеспечивающие работу стана в момент стыкования
отдельных секций. Перед прокаткой на редукционном стане трубы
подогревают в индукционной печи до 920—950° С.
По выходе из редукционного стана бесконечная труба разреза-
ется на летучих ножницах на мерные длины и транспортируется к
холодильнику. После охлаждения трубы поступают на шесть поточ-
ных линий отделки, где подвергаются правке, обработке торцов, де-
фектоскопии и в зависимости от назначения термической обработке.
Технические характеристики работы стана 30-102 приведены в
табл. 31.
ТАБЛИЦА. 31
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АГРЕГАТА 30-102
Стаиы	Рабочие клети			Рабочие валки			Привод валков	
	количество клетей, шт.	число валков в одной кле- ти, шт.	расстояние между валка- ми, ММ	диаметр, мм	1 длина бочки, мм	окружная скорость, м/с	число двига- телей, шт.	общая мощ- 1 иость, кВт
Прошивной . .	1	2			800	500	3,5-	1	3700
						7,95		
Непрерывный .	9	3	1150	550—	230	3,9—	9	9750
				530		6,0		
Калибровоч- ный ....	11	3	320—	330	180	1,6—	3	660
			340			2,9		
Редукционный .	19	3	320—	330	180	6,2—	3	2900
			340			11,8		
450
Показатели работы стана следующие:
Суммарная мощность	главных двигателей, кВт . .	17010
Масса оборудования,	т............................... 3400
Удельный расход на 1 т труб:
воды, м3............................................ 40
пара, т............................................ 0,14
воздуха, м3........................................ 20,0
электроэнергии, кВт-ч........................... 300,0
7.	Агрегаты для прессования труб
За последние годы большое распространение получило
производство стальных труб прессованием. Способ про-
изводства труб прессованием обусловлен возрастанием
потребности в трубах из высоколегированных и мало-
пластичных сталей, прокатка которых затруднительна
или совсем невозможна.
Способом прессования получают биметаллические
трубы с одно- и двусторонним планировочным слоем,
что способом прокатки получить чрезвычайно трудно.
Наконец, трубы сложного сечения невозможно получить
другими способами, кроме прессования.
В отечественной трубной промышленности применя-
ются горизонтальные гидравлические прессы усилием
1600 и 3150 тс, продукцией которых являются трубы и
трубчатые профили следующих размеров:		
Пресс усилием, тс		1600	3150
Наружный диаметр трубы, мм . .	.	38—114	57—150
Толщина стенки, мм		. 2,5—6,0	2,5—8,0
Длина трубы, м		4—9	4-9
Технические характеристики прессов для производст-
ва труб следующие:		
Номинальное усилие главного цилиндра, тс Наибольшая скорость главного цилиндра, мм/с:	1600	1170—3150
при холостом		500	500
при рабочем ходе 		300	300
Наибольший ход, мм	 Размеры слитка, мм:	1975	2270
длина 		700	700
диаметр		100—190	145—270
Максимальная масса слитка, кг		220	315
Давление рабочей жидкости, кгс/см2 . . . Габариты установки, мм:	180—320	180—320
высота		6200	7285
длина 		36 850	43810
ширина 		7700	12000
Масса всей установки, т		240	530
451
Технологический процесс прессования следующий .(рис. 187).
Исходным материалом для производства труб, способом'прессования
является катаная заготовка круглого сечения диаметром 100—
270 мм, длиной 2—7 м из нержавеющих, жаропрочных й других
высоколегированных сталей и сплавов.
После резки заготовок на мерные длины они подакпея в индук-
ционную печь, где нагреваются до температуры 1100—1200° С в за-
висимости от марки стали. После нагрева — в прошивной пресс.
Рис. 187. Последовательность операций при прессовании трубы из гильзы:
/ — контейнер; 2 —матрица; 3 — матрицедержатель; 4 — игла; 5 —штемпель;
6 — прессшайба; 7 —гильза; 8 — дисковая пила; 9 — труба; 10 — прессостаток;
11 — гидрозажим
Перед укладкой в контейнер прошивного пресса заготовки покрыва-
ют жидким стеклом.
На гидравлическом вертикальном прошивном прессе усилием
900 тс заготовку предварительно прошивают в полую гильзу (/).
После этой операции гильзы подаются в кольцевую соляную ванну
с электронагревом, где в зависимости от марки стали подогревают-
ся до температуры 1100—1200°С (возможно до 1180—1250°G).
Из соляной ванны нагретая гильза выдается на передаточную
тележку, где очищается от избыточной соли и покрывается волок-
нистым стеклом с помощью специального приспособления. Внутрен-
няя поверхность гильзы покрывается порошковым или волокнистым
стеклом, которое при этом расплавляется.
После такой предварительной подготовки поверхностей гильза
подается в контейнер гидравлического горизонтального пресса и
проталкивается до упора в матрицу (II). В отверстие гильзы вводит-
ся трубная оправка, которая образует с матрицей кольцевую щель.
Через эту щель усилием прессштемиеля впрессовывается труба или
соответствующий фасонный профиль (III).
Выпрессованная труба поступает на выходную сторону пресса,
где с помощью дисковой пилы обрезается прессостаток и отделяется
прессшайба (IV). После этого труба подвергается термической об-
работке 'и отделочным операциям, предусмотренным технологичес-
452
ким процессе».. Технико-экономические показатели работы рассмот-
ренного агрегата для прессования стальных труб из высоколегиро-
ванных сталей и сплавов приведены ниже:
Пресс Пресс
1600 тс 3150 тс
Мощность всех вспомогательных электродвига-
телей, кВт..................................... 20X50	20X50
Масса всегд оборудования, т.................... 650	850
Удельный расход на 1 т трубы (охлаждение ин-
струмента и печей):
технической воды, м3........................... 100	100
электроэнергии, кВт-ч . .  ................. 1000	1000
ГЛАВА XII.
ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ ТРУБ
1.	Сортамент
Сварные трубы изготовляют различными способами:
электросваркой (с прямым швом, со спиральным швом),
печной сваркой, электросваркой сопротивлением и т. д.
Общий диапазон диаметров труб, получаемых различны-
ми способами сварки, 5—1620 мм (по внешнему диамет-
ру), В настоящее время наибольшее развитие получил
способ производства труб электросваркой. Этим спосо-
бом изготовляют трубы диаметром 8—1620 мм. Что же
касается печной сварки труб, то сортамент их находится
в пределах диаметров 3—102 мм. Этот способ также по-
лучает большое развитие.
Наиболее высокопроизводительными современными
станами или агрегатами для производства сварных труб
являются трубоэлектросварочные агрегаты дуговой
электросварки труб большого диаметра под слоем флю-
са с прямым и спиральным швом. Кроме них применя-
ются станы для сварки труб сопротивлением и аргоно-
дуговой сварки.
Несколько обособленно представляются станы для
печной сварки труб.
В данной последовательности рассмотрим кратко эти
станы с соответствующим технологическим процессом
производства сварных труб.
2.	Стан 426—820 для дуговой электросварки	*
труб большого диаметра
с прямым швом под слоем флюса,
Этим способом можно получать трубы с внешним диа- 
метром 8—1620 мм прн толщине стенки 1—16 мм. В дан-
ном случае мы рассмотрим типовой агрегат, предназна-
ченный для производства труб диаметром 426—820 мм с
толщиной стенки 6—12 мм и длиной И—12,1 м из горя- j
чекатаных листов шириной 1300—2500 мм и длиной до
Рис, 188. Схема расположения оборудования трубоэлектросварочиого агрегата
/ — листоукладчик; 2 —листоправильная машина; 3 — кромкострогальиый станок
машина для загибки краев листа; 7 — пресс 1800 тс предварительной формовки;
ной сварки; 13 трубообрезиой станок; /4—станок для зачистки сварных швов
ки покрытых труб
12,5 м. Лист из углеродистой и низколегированной стали
с содержанием углерода до 0,4% и марганца 1,0—1,1%
с пределом прочности до 60 кгс/мм2 и пределом текуче-
сти до 35 кгс/мм2 (рис. 188).
Технологический процесс получения труб электро-
сваркой с прямым швом под слоем флюса состоит из
трех частей: формовки и подготовки листа, сварки листа
в форме трубы и отделки готовой трубы (рис. 189).
_£сщачекатаныи лист необходимых размеров подается
на двухсторонний листоукладчик. С помощью кранбалки
с четырьмя магнитами по одному листу подается на ро-
лики рольганга, на линии которого расположена девя-
тироликовая правильная машина.
После правки лист поступает к первому кромкостро-
гальному станку, где осуществляется снятие припуска
до 8 мм с каждой стороны и придается параллельность
его продольным кромкам. После первого кромкостро-
гального станка передается во второй кромкострогаль-
454
ный станок, который снимает по 4 мм припуска с каждой
стороны и скашивает продольные кромки под углом 35°;
с нижней стороны оставляют притупление (ровную грань
по всей длине) 1—2 мм. Далее по мере прохождения
листа в случае необходимости осуществляется обрезь
переднего и заднего концов листа.
Затем лист поступает в дробеметную установку, где
цомки листа очищаются от окалины по ширине до 70 мм
одновременно с верхней и нижней сторон; применяется
чугунная дробь.
426-820:
№ 1; 4 — гильотинные ножницы; 5 — дробеметная установка; 6 — трехметровая
8 — пресс окончательной формовки; 9 — передвижной рольганг; 10 — стаи наруж-
на концах трубы; 15 — эспандер; 16 — покрасочная машина; 17—печь для суш-
Подготовленный таким образом лист проходит через
трехклетевой непрерывный стан, где осуществляется
предварительная загибка кромок по радиусу, соответст-
вующему радиусу готовой трубы.
После этого лист корытообразной формы подается к
гидравлическому прессу усилием 1800 тс, с помощью
которого листу придается u-образная форма. Эта заго-
товка задается в последующий пресс с усилием 12 000 тс
для осуществления окончательной формовки.
За прессом установлен передвижной рольганг, кото-
рый распределяет заготовки на четыре рольганга-акку-
мулятора для создания запаса перед трубосварочными
станами; общий запас 8 заготовок.
Отсюда с помощью передвижного рольганга получен-
ная заготовка подается поочередно к одному из трех
станов наружной сварки труб, расположенных на само»
стоятельной линии. Каждая линия состоит из двух кле-
тей с вертикальными и горизонтальными приводными
453
Рнс. 189. Схема технологического процесса производства сварочных труб:
1— правильная машина; 2— кромкострогальный станок; 3 — ножницы; 4— дробеметная установка; 5 — стаи для загиба кромок
листа; 6 — пресс 1800 тс; 7 — пресс 1*2 000 тс; 8 — непрерывный стан; 9 — приварка планок; 10— стан для внутренней сварки;
// — трубообрезный станок; 12— станок для снятия валика шва; /«3 —пресс 10 000 тс; 14 — трубообрезной станок
валками и двух сварочных клетей, установленных на
одной, общей раме.
Перед каждым станом расположены подъемные кан-
тующие ролики для установки разъема трубной заготов-
ки точно по оси направляющего ножа.
Вертикальные и горизонтальные валки калибруются
соответственно определенному диапазону размеров диа-
метра трубы.
Сформованная трубная заготовка проталкивается
через клети с вертикальными валками в первую клеть с
приводными горизонтальными валками, которыми пода-
ется в сварочную клеть соответственно со скоростью
сварки.
На выходе имеются направляющие, которые сохра-
няют в требуемом для сварки положении стык заготовки.
Сварка наружного шва трубы производится специ-
альным трехдуговым сварочным автоматом переменного
тока. Скорость сварки труб составляет 1—4 м/мин.
После этого из непрерывных станов трубы подаются
на передвижной рольганг, который распределяет их по
вводным рольгангам установок для приварки технологи-
ческих планок, предназначенных для обеспечения проч-
ности шва на концах трубы.
Затем труба подается к одному из пяти станов внут-
ренней сварки труб; при этом труба поворачивается
швом книзу. Внутрь трубы на тележке подается свароч-
ная штанга со скоростью сварки 0,65—2 м/мин. Свароч-
ная головка устанавливается на конце штанги., Сварка
производится двумя дугами, направленными в одну ван-
ну. Первая дуга вертикальная, вторая — наклонена под
углом 45° вперед. При таком технологическом процессе
обеспечивается наложение внутреннего шва с перекры-
тием низа наружного шва. Наружный шов, нагреваясь,
подвергается частичному отпуску, в результате чего
улучшаются его механические свойства.
Электродная проволока при внутренней сварке пере-
двигается вдоль штанги по специальным направляющим
трубкам, изолированным от корпуса. Подача флюса в
зону сварки и отсос неиспользованного флюса после
сварки производятся по трубопроводам, проложенным
также вдоль штанги. Сварочная головка имеет устрой-
ство для отсоса газов, выделяющихся в процессе сварки.
После окончания сварки внутреннего шва включается
обратный ход тележки, труба возвращается в исходное
29—999	457
Положение й подаётся йа Наклонный ребристый стеллаж.
При перекатывании труб по этому стеллажу .сбивается
флюс, приставший к шву на внутренней поверхности
трубы.
Затем трубы поступают на инспекционные решетки,
где осуществляются их осмотр и отрезка концевых пла-
нок. Обнаруженные дефекты удаляются здесь же или
труба передается на трубообрезной станок для' обрезки
дефектных концов. После этого трубы поступают к стан-
ции для зачистки сварочных швов на концах с внутрен-
ней и наружной сторон.
Калибровка концов трубы, раздача ее по диаметру
с одновременной калибровкой по всей длине и испыта-
ние внутренним давлением производится на комбиниро-
ванном гидравлическом прессе — эспандере с номиналь-
ным усилием 1000 тс. Труба наполняется водой низкого
давления, а калибруется водой давлением до 265 атм.
При этом труба раздается по диаметру на 1—2%, одно-
временно калибруется по всей длине, прижимаясь к
внутренней поверхности штампа.
Средняя производительность такого агрегата состав-
ляет 1 млн. т в год.
Технико-экономические показатели
трубоэлектросварочного стана 426-820
Расход основных материалов на 1 т труб:
заготовка (лист) для труб, т................... 1,025
флюс, кг........................................11,5
электродная проволока, кг ...................... 5,65
топливо (условное), кг .... ....................15f7
Энергетические затраты на 1 т труб:
производственная вода,	м3......................10,2
сжатый воздух, м3...............................58,0
пар, кг..................................... 0,825
электроэнергия, кВт-ч...........................60,0
Рис. 190. Стан для дуговой сварки под слоем флюса труб со спиральным швом:
сварка концов полосы вставок; 5 — петлеобразова^ель; 6—обрезка кромок поло1
ющие ролики; 10— формовка полосы по спирали; // — наружная и внутренняя
458
3.	Стан 650 для дуговой сварки труб
со спиральным швом под слоем флюса
Сварка труб со спиральным швом имеет то преимущест-
во, что позволяет получать из полосы одной ширины
трубы различного диаметра. Трубы, изготовленные этим
способом, имеют большую жесткость вследствие нали-
чия сварного шва, расположенного по спирали.
Вообще способом спиральной сварки можно получить
трубу определенного диаметра из полос самой различной
ширины, что является главным преимуществом этого
процесса перед ранее рассмотренным.
Стан для дуговой сварки труб со спиральным швом
под слоем флюса приведен на рис. 190. Подаваемая по-
лоса в рулонах устанавливается в разматыватель, после
которого подвергается правке на правильной машине.
Для обеспечения надежной и плотной, точной сварки
концов полосы встык после правильной машины
осуществляется обрезь концов полосы. Далее полосы
свариваются между собой, и, таким образом, получается
полоса бесконечной длины. На технологической линии
имеется накопитель (аккумулятор) полосы, что необхо-
димо для компенсации длины при сварке концов полосы
встык. Далее осуществляются обрезь кромок полосы,
очистка поверхности кромок чугунной дробью. За этим
производится снятие фасок резцами — выполняется та-
кая же форма скоса, как и для сварных труб с прямым
швом: скос кромок под углом 35°, снизу сохраняется при-
тупление 1—2 мм. После этого полоса подвергается
правке и подается к формовочному стану, где осуществ-
ляется формовка трубы по спирали. Сформированная
труба далее подвергается сварке по наружному и внут-
реннему швам. Данный способ производства труб поЗво-
1 — разматывание полосы; 2—правка полосы; 3— обрезка концов полосы; 4 —
сы; 7 —очистка кромок дробью; « — снятие фасок резцами; 9 — правильно-пода-
сварка; 12 — резка трубы на мерные длины
29*	459
ляет получать трубы бесконечной длины. .После сварки
трубы разрезаются на мерные длины и выполняются
все остальные технологические операции по отделке, ис-
пытаниям и сдаче.
Технико-экономические показатели работы этого аг-
регата по расходу основных материалов и энергетиче-
ским затратам аналогичны как и на трубоэлектросва-
рочном агрегате с прямым швом.
4.	Стан для электросварки труб
сопротивлением
В настоящее время -в промышленности эксплуатируются
трубоэлектросварочные агрегаты следующих типоразме-
ров: 6—32, 10—76, 20—102, 73—220. Соответственно
типу агрегата па каждом из них производятся трубы
указанных диаметров. Толщина стенки труб в пределах
0,4—8,0 мм.
Рассмотрим в качестве примера технологию произ-
водства труб на стане 20—102 (рис. 191), поскольку тех-
нологический процесс и состав оборудования других ста-
нов аналогичны.
Технологический процесс состоит из трех следующих
операций: подготовки полосы к формовке; формовки,
сварки и калибровки труб; отделки труб.
При производстве труб электросваркой сопротивле-
нием заготовкой служит холоднокатаная или травленая
горячекатаная лента в рулонах. Рулоны подаются в раз-
матыватель с загрузочным устройством. Далее рулон
разматывают и подвергают правке на листоправильной
машине. Концы полосы обрезаются на ножницах, чтобы
подвергнуть далее сварке встык задний конец предыду-
щего и передний конец последующего рулонов. Даль-
нейшие технологические операции аналогичны рассмот-
ренным ранее.
Подготовленная лента подвергается формовке на не-
прерывном формовочном стане, сварке встык сопротив-
лением в сварочном узле стана. Полученная труба далее
подвергается правке в калибровочном стане и правиль-
ной клети и разрезается на мерные длины.
Трубоэлектросварочный стан состоит из сварочных
электродных колец, связанных с вращающимся свароч-
ным трансформатором, и сжимающих неприводных вал-
460
горизонтальные валки формовочного стана; /0 —валки с разрезной шайбой формовочного стана; // — вертикальные валки формо*
вочного стана; 12—направляющие валки; 13 — электросварочная машина с гратосннмателем; 14—механизм удаления наружного
грата; 15— сжимающие валки; 16— валки гладильные; 17 — холодильник; 18 — овалнзнрующне валки; 19— валки калибровочных
клетей; 20 — вертикальные валки калибровочного стана; 21— правильная головка; 22 — дефектоскоп; 23 — летучий отрезной станок
461
ков. Процесс сварки осуществляется переменным током
низкого напряжения частотой от 50 до 150 Гц.
Окончательная обработка труб осуществляется на i
участке отделки, где трубы подвергают правке, торцов-
ке концов на торцовочных станах и испытанию на гид-
равлических прессах, при необходимости — трубы под-
вергают термообработке.
Скорость сварки,	м/мин..............10—60
Расход на 1 т труб:
воды, м3............................. 3,5
сжатого воздуха, м3................... 80
электроэнергии,	кВт-ч................ 80
5.	Стан для аргоно-дуговой сварки труб
С ростом технического прогресса возрастает потребность
в трубах небольших диаметров из нержавеющих, жаро-
упорных и других высоколегированных сталей. Изготав-
ливать такие трубы весьма сложно и наиболее эконо-
Рис. 192. Схема дуговой электро-
сварки труб с защитой дуги инерт-
ным газом:
1 — шов трубы; 2 — вольфрамовый
электрод; 3 — керамическое сопло,
через которое подается инертный
газ; 4 — электрическая дуга; 5 —
шовосжимающие ролики
мичным способом являет-
ся способ производства
труб аргоно-дуговой свар-
кой (рис. 192).
Основная потребность
труб этой категории по
маркам стали определи-
лась диаметром 6—76 мм.
В отечественной метал- :
лургии соответственно вы-
явилось два типа агрега-
тов, классификация кото-
рых основана на диапазо-
не диаметров труб с их
перекрытием: станы 6-32
и 10-70, толщина стенок .
труб соответственно 0,4—
1,25 и 0,8—Змм.	4
Процесс аргоно-дуго-
вой сварки основан на ис- *
пользовании тепла, источником которого является элект-
рическая дуга, получающаяся между изделием и неплав-
ким электродом. Зона сварки и электрод защищены стру-
ей инертного газа (аргона или гелия), который одновре-
менно ограничивает зону распространения тепла около
шва, тем самым обеспечиваются лучшее плавление и про-
462
вар соединения. Сварка осуществляется постоянным
током.
Состав оборудования обоих станов одинаков со ста-
нами сварки труб электросопротивлением при той же
технологии подготовки полосы к формированию трубы.
Скорость сварки находится в пределах 0,4—4,0 м/мин.
На станах установлены машины аргоно-дуговой сварки
полосы встык вместо стыкосварочных машин сварки оп-
лавлением. Сварка труб осуществляется аргоно-дуговы-
ми головками специальной конструкции.
Преимущества аргоно-дуговой сварки труб в срав-
нении с ранее рассмотренными способами следующие:
1)	полная защита металла и электрода от окисляю-
щего воздействия кислорода воздуха;
2)	возможность сварки без специальных электродных
покрытий, флюсов и последующей очистки шва от флю-
сов, и шлаков;
3)	устойчивость горения дуги, что облегчает осущест-
вление непрерывного процесса сварки;
4)	высокие механические свойства и коррозионная
стойкость сварного шва, хороший внешний вид его;
5)	безопасность напряжения сварочного тока как при
холостом ходе, так и при горении дуги (12 В).
Все это и определило применение рассмотренных ста-
нов, технологический процесс которых основан на ис-
пользовании аргоно-дуговой сварки.
6.	Станы для непрерывной печной сварки труб
Потребность народного хозяйства и промышленности в
водогазопроводных трубах небольших размеров (диамет-
ром 0,5—4") очень велика. Такие трубы в больших коли-
чествах получают на станах непрерывной сварки труб.
На отечественных заводах, в частности на Челябинском
трубном заводе, получили применение станы для печной
сварки труб диаметром 0,5—2 и 1—4 дюйма.
Трубы, полученные на станах печной сварки, удовлет-
воряют следующим требованиям: допуск по наружному
диаметру для труб диаметром до 40 мм составляет
±0,5 мм, для труб диаметром свыше 40 мм он равен
±1%; допуск по толщине .стенки составляет —15% от
номинальной толщины стенки.
Как правило, исходным материалом для изготовления
труб служит горячекатаный штрипс, поставляемый в ру-
463
Лонах. Но может быть и штрипс, получаемый продоль-
ным роспуском рулонов.	- ,	1
Длина штрипсовой полосы в рулоне должна быть до-,
статочной, чтобы обеспечить общепринятый технологи-
ческий процесс получения сварных труб, который сво- .
дится к следующему (рис. 193).
Поворотным краном взвешенные рулоны устанавливают на раз- ’
матыватель, конец штрипса задают в правильную машину, которая,
производит размотку и правку штрипса. За правильной машиной .•
Рис. 193. Схема непрерывного трубосварочного стана:
/ — консольный кран: 2 — желоб для рулонов; 3 — разматыватель; 4 —девя-j *
тироликовая правильная машина; 5 —ножницы; 6— электросварочная машина
для стыковой сварки концов штрнпса; 7 — тянущие ролики; 8— электромагнит- .
ные ролнкн; 9— тянущие ролики; 10 — регулятор петли; 11 — электросвароч-^ **
ные машины для приварки иглы к штрнпсу; 12— нагревательная печь; 13 — Г
формовочно-сварочный стан; 14 — дисковая пила; 15, 19 — охладительные сто-;*, 1
лы № 1 и 2; 16 — цепной транспортер; 11 — ^калнноломатель (калибровочный ,
стаи); 18 — цепной транспортер; 20 — карманы, находящиеся в отделочной;^
пролете	$
установлены ножницы, предназначенные для обрезки концов рулоед?
перед сваркой. Далее штрипс поступает на сварочный аппарат, где!
задний конец предыдущего рулона приваривается к переднему концу!
последующего рулона. Непрерывность процесса обеспечивается об-^
разованием петли между тянущими роликами и петлеобразователем/й
Между петлеобразователем и печью образуется вторичная петляв
размер которой остается все время постоянным, что обеспечиваем
неизменное натяжение штрипса в печи. Имеется специальный регу4
лятор петли.	ж
Нагрев штрипсовой полосы осуществляется в печи туннельного^,
типа; нагрев кромок штрипса до температуры 1280—1320° С. В зави-4
симости от марки стали температура кромок может быть на 40—SO’S
выше.	я
По выходе из печи у окна выдачи кромки штрипса обдуваются^
сжатым воздухом, при этом температура кромок может достигать^
величины 1350—1450° С.	л
я
1
464
Перед сжатием кромок, с которых окалина уже сдута, в свароч-
ных валках вторично обдуваются кромки воздухом. Этот повторный
процесс обеспечивает температуру кромок в пределах 1500—1520° С.
Далее штрипс поступает в шестиклетевой формовочно-сварочный
Стан, в первой клети которого он формуется, а во второй — свари-
вается; в последующих клетях — редуцируется.
После выхода из стана температура трубы несколько понижает-
ся; далее за формовочным станом может быть установлена пила для
разреза трубы на мерные длины. Но может быть сразу же установ-
лен 14-клетевой редукционный стан; при работе с натяжением рас-
ката трубы между клетями обеспечивается получение трубы с раз-
личной толщиной стенки из штрипса максимальной толщины.
Расположенный далее трехклетевой калибровочный стан пред-
назначен для калибровки труб и частичного удаления окалины с их
наружной и внутренней поверхностей; температура труб находится
в пределах 750—850° С, что достигается охлаждением труб водой.
По выходе из калибровочного стана трубы в потоке разрезаются
на заданные длины с помощью летучей пилы. За пилой установлен
выбрасыватель, которым трубы передаются на охлаждающие стел-
лажи (стол), где температура трубы понижается до 450—480°С.
После полного охлаждения на холодильнике трубы передаются
к станам холодной правки, далее — на торцовку, гидроиспытание,
нарезку концов, навертку муфт, окраску или оцинковку.
Преимуществом процесса непрерывной печной сварки труб явля-
ется возможность изготовления трубы из уширенного штрипса за
счет применения больших обжатий и редуцирования с натяжением.
Это позволяет унифицировать ширину, толщину и сечение штрипсов,
доводя их до минимального числа профилер азмеров.
Отечественные станы печной сварки труб характери-
зуются комплексной механизацией всего технологичес-
кого процесса изготовления труб от разматывания руло-
на до увязки готовых труб в пакеты; высокой степенью
автоматизации процесса, включая отделку и промасли-
вание труб в электростатическом поле, поточностью рас-
положения оборудования, широкой унификацией отдель-
ных машин и узлов.
Следует отметить некоторые особенности конструк-
тивного оформления оборудования. Так, например, ра-
зогрев печи, нагрев штрипса перед сваркой могут осу-
ществляться при отоплении печи природным или коксо-
вым газом; замена свода может производиться секциями.
Валки клетей формовочно-сварочного стана име-
ют индивидуальный электропривод. Конструкция кле-
тей с вертикальными и горизонтальными валками со-
вершенно аналогична с конструкцией редукционного
стана.
Летучая дисковая пила обеспечивает рез на ходу бес-
конечной трубы на мерные длины от 8 до 12 м с допус-
ком ±50 мм. Представляет интерес конструкция приво-
455
да пилы, обеспечивающая перпендикулярность реза рас-
ката в потоке.
Примерная производительность агрегатов печной
сварки труб в зависимости от толщины стенки и диамет-
ра трубы может колебаться в пределах: первого стана
малых труб 30—43 т/ч, второго стана труб с повышенным
диаметром труб 43—56 т/ч.
Технические характеристики	станов	непрерывной
печной сварки труб встык	0,5-2"	1—4"
1. Формовочно-сварочный		
Число клетей	 Максимальная скорость выхода тру-	6	6
бы из стана, м/мин		50—100	50—96
Масса стана, т		29,5	35,0
2. Редукционный		
Число клетей	 Максимальная скорость выхода тру-	14	10
бы из стана, м/мин		420	350
Масса стана, т . 			ПО	73,5
3. Калибровочный		
Число клетей	 Максимальная скорость выхода тру-	3	3
бы из стана, м/мин		... 420	350
Масса стана		22	22
7. Станы для холодной прокатки труб
Станы для холодной прокатки труб предназначены для
производства труб весьма широкого сортамента с особо
точными геометрическими размерами.
В отечественной металлургии изготовляются станы
трех типоразмеров: ХПТ-75, ХПТ-55 и ХПТ-32.
Обычно заготовкой для этих станов служат бесшов-
ные или сварные трубы из углеродистых, легированных
и высоколегированных марок стали с пределом проч-
ности до 90 кгс/мм2.
Состав механического оборудования стана следую-
щий: рабочая клеть с приводным механизмом, главный
привод с цилиндрическим редуктором, распределитель-
но-подающий механизм, механизм отвода патрона, уста-
новки и движения стержня оправки, гидравлическое уп-
равление механизмами стана.
На рис. 194 приведен один из станов холодной про-
катки труб, по которому легко читается технологический
466
процесс прокатки. Техническая характеристика и техни-
ко-экономические показатели работы станов холодной
прокатки труб приведены ниже.
Техническая характеристика станов холодной про-
катки труб	Стаи 32	Стан 55	Стан 75
Заготовка Наружный диаметр, мм	22—41	38—73	57—102
Толщина стенки, мм . Масса (максимальная),	1,35-6	1,75—12 145	2,5—20
КГ			48		200
Готовая труба Наружный диаметр, мм	16—32	22—55	40—80
Толщина стенки, мм . Технологические пара- метры Максимальное уменьше-	0,4-5,0	0,75—10,0	0,75—18
ние поперечного сечения, %		 . . .	88	88	88
Максимальное уменьше- ние толщины стенки, % Максимальное уменьше-	70	70	70
ние наружного диаметра, мм		24	33	32
Максимальное уменьше- ние внутреннего диамет- ра, мм 		6	6	6
Технико^экономические показатели			
Расход основных мате- риалов:			
пара, кг/ч			60	
воздуха, м3/ч  • •		5	
эмульсии для охлаж- дения валков, л/мин.		100—120	
Следует отметить, что на станах холодной прокатки
можно получать и трубы переменного профиля, пере-
менного сечения за счет отвода и ввода оправки внутрь
трубы с последующей задачей ее в калибр.
В последние годы широкое распространение полу-
чили станы холодной прокатки тонкостенных труб — ро-
ликовые станы, у которых вместо валков большого диа-
метра с калибрами сложного переменного сечения при-
меняются три ролика малого диаметра с калибром по-
стоянного сечения. Конструктивно эти ролики оформлены
467
Рис. 194. Схема расположения оборудования стана для холодной прокатки труб:
J—стол выдачи; 2— пила; 3— смазочная станция и охлаждение; 4 — рабочая клеть; 5 — приводной механизм: 6—приемный
стол; 7— главный привод; 8 — распределительно-подаюгций механизм; 9— гндроуяравление; 10— плитный настил и ограждения;
11 — аккумулятор гидроуправлёния; 12 — механизм установки и отвода стержня	1
так, что, перемещаясь, ойи попеременно то сближаются,
то удаляются, тем самым изменяются и размер калибра,
обжатие, диаметр трубы.
Другие способы получения труб
В настоящее время имеются и другие, кроме вышерас-
смотренных, способы получения труб. Так, имеется спо-
соб производства биметаллических труб, основанный на
предварительном получении биметаллической заготов-
ки с последующей электросваркой ее после формовки.
Трубы с двойной стенкой, но из одинакового мате-
риала могут быть получены методом спайки. Обычно
после формовки между слоями закладывают медную
проволоку; медь имеет свойство в расплавленном со-
стоянии равномерно распределяться по периметру и дли-
не контактных поверхностей, а при охлаждении и за-
твердевании медь «схватывает» оба слоя из однородно-
го материала, в связи с чем и получается двухслойная
труба.
Весьма разнообразны способы получения труб из ма-
териалов в расплавленном состоянии и соответствующе-
го литья. Здесь также следует приобщить получение труб
самой различной формы методом вытаскивания заправ-
ки из расплава при интенсивном охлаждении жидкой
фазы в самом начале формообразования трубы.
ГЛАВА XIII.
ПРОИЗВОДСТВО СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ
1.	Периодические профили
В связи с широким развитием машиностроения, посто-
янным совершенствованием выпускаемых машин и тех-
ническим прогрессом в технологии изготовления машин
возникает все большая необходимость в получении бо-
лее экономичной заготовки, а также профилей сложной
формы.
К экономичной исходной заготовке можно отнести
ряд периодических профилей, представляющих собой
круглую сталь с переменным сечением на определенной
длине раската. Так, например, для изготовления осей и
полуосей грузовых автомобилей требуются профили
переменного сечения (рис. 195), которые ранее получа-
469
ЛйСь путем обточки заготовки круглого сечения На токар-
ных станках. При этом был высокий расходный коэффи-
циент металла — много металла уходило в- стружку.
К тому же стоимость изготовления оси или полуоси ав-
томобиля была намного больше, нежели в случае, если
заранее задается для окончательной отделки заготовка
переменного сечения.
В настоящее время такие профили, как правило, по-
лучают способом горячей прокатки на специальных ста-
Рис. 195. Схемы поперечно-винтовой прокатки круглых периодических профи-
лей:
а — с дисковыми валками; б—с коническими валками; / — заготовка; 2 —
рабочие валки; 3 — натяжное устройство; DB —диаметр валка; dQ —диаметр
заготовки;dn —диаметр профиля; PQ —осевое усилие; а—угол профиля
валков; 0 — угол наклона осей валков; ф— угол разворота осей валков; ив —
скорость вращения валков; и3—скорость вращения заготовки; и — скорость
прокатки
нах или на обычных прокатных станах, но с определен-
ной калибровкой прокатных валков. К профилям перио-
дических сечений относятся ступенчатые и конические ва-
лы и оси, полуоси для автомобилей, торсионные валы,
шпиндели текстильных веретен и др. Если эти профили
производить резанием, то расход металла в стружку мо-
жет достигать 25%.
В настоящее время установлено несколько станов по-
перечно-винтовой прокатки (Московский завод мало-
литражных автомобилей, Конотопский завод «Красный
металлист», Минский тракторный завод, Челябинский
электромашиностроительный завод и др.).
Рассматриваемые типы станов классифицируются
главным образом по наибольшему диаметру потребля-
емой и прокатываемой заготовки. Принята следующая
градация: 10, 20, 50, 70, 80, 100, 120, 220 мм. Скорость
470
прокатки на этих станах 2—6 м/мин, натяжение 1—-60 тс.
В связи с широким диапазоном размеров диаметров ис-
ходной заготовки соответственно получается и различная
производительность станов — от 0,02 до 33 т/ч.
На металлургическом заводе им. Дзержинского ус-
тановлен стан, предназначенный для получения периоди-
ческих профилей с любым переменным сечением по дли-
не готового раската (рис. 196).
Рис. 196. Трехвалковый стан 100 горячей прокатки круглых периодических
профилей (конструкция ВНИИметмаш):
/—пневматический толкатель; 2 — приемный желоб; 3 — заготовка; 4 — про-
водка; 5—прокатный валок; 6 — гидравлический цилиндр нажимного меха-
низма; 7 — зажимной патрон; 8 — копировальная линейка; 9—привод валков
Технологический процесс прокатки профилей на этом
стане сравнительно прост. В качестве исходной заготов-
ки применяется сталь круглая определенных размеров по
диаметру. Длина заготовки, как и диаметр ее, определя-
ются исходя из размеров конечного профиля и общей
вытяжки. Предварительно нагретая заготовка в печи по-
ступает на стан, где и осуществляется ее прокатка.
Прокатный стан представляет собой установку типа
токарного станка, на направляющих станины которой
перемещается тянущая тележка с захватом для заготов-
ки. Приводные прокатные валки смонтированы так, что
могут изменять свое положение, образуя просвет опре-
деленных размеров; число валков — три.
Таким образом, по мере изменения образующегося
просвета между валками и протягивания заготовки полу-
чается готовый профиль переменного сечения.
471

Рис. 197. Различные периодические
профили, получаемые способом
горячей прокатки
клети. При использовании
Далее раскат может разрезаться на мерные, соглас-
но раскрою, длины и подвергаться обработке на после-
дующих технологических операциях.	' '
Следует отметить, что получение профилей перемен-
ного сечения по данной технологической схеме не явля-
ется сложным. Большим преимуществом является в из-
вестной мере независимость
процесса прокатки и разме-
ров заготовки от конечно-
го профиля; переходы с од-
ного профилеразмера на
другой не требуют остано-
вок стана для перевалок или
смены калибра. Сам процесс
прокатки на стане может
быть непрерывным во вре-
мени, если стан обеспечива-
ется необходимой заготов-
кой.
Новым техническим ре-
шением ^рляется прокатка
периодических профилей
сложных сечений в двухвал-
ковой или многовалковой
любой из названных клетей
непременным условием является жесткая кинематиче-
ская связь валков между собой и точно рассчитанные
диаметры валков, длина окружности которых определя-
ет выполнение профиля по длине, кратность числа про-
филей, отвечающую длине окружности.
В последнее время широкое распространение получи-
ли многовалковые прокатные клети, обеспечивающие
одновременное обжатие по всему периметру прокаты-
ваемой полосы.
Такие клети могут быть использованы для прокатки
периодических профилей любой степени сложности
(рис. 197). Обычно число валков — три или четыре. Все
валки также находятся в Жесткой кинематической
связи и являются приводными, что служит гарантией
получения профиля высокой точности по форме и раз-
мерам.
Для четырехвалковой клети может быть применено
оформление привода только двух валков, если в сорта-
мент прокатываемых профилей входят простейшие фа-
472
сонно-периодические профили лишь с односторонней пе-
риодичностью.
В трехвалковом калибре при прокатке периодических
профилей кинематическая связь всех валков обязатель-
на, так как в сортаменте нет таких профилей, где бы
была допущена известная несимметричность в оформле-
нии элементов периодичности.
Технико-экономические показатели работы станов
определяются исходя из сортамента профилей и приня-
тых технологических параметров для данного стана.
2.	Производство шаров. Станы для прокатки
коротких тел вращения
Процесс получения шаров различных диаметров куз-
нечно-прессовыми способами весьма сложен и трудое-
мок.
ВНИИметмаш разработал совершенно новый техно-
логический процесс получения шаров — прокатку их на
Рис. 198. Схема поперечно-винтовой прокатки шаров:
1 — заготовка; 2— готовые изделия; 3 — рабочие валки с винтовыми калибра-
ми; 4 — проводки
специальных станах. Этот технологический процесс сво-
дится к следующему (рис. 198). Нагретая заготовка
круглого сечения подается между двумя вращающимися
косорасположенными валками с винтовым калибром,
образованном двумя ручьями, выполненными на поверх-
ности валков. Профиль, размеры калибра соответствуют
форме и размерам прокатываемого шара.
Захватываемая валками (началом калибра) нагретая
заготовка вращается и одновременно продвигается по
оси прокатки. Вследствие увеличения высоты бурта ка-
либра заготовка подвергается обжатию, приобретает
30—999
473
форму шара и в конечном итоге отделяется dr основной
массы заготовки, выдается как готовый шар. За каждый
оборот валков прокатывается один шар. Однако .можно
выполнить двух-, трех- и четырехзаходные винтовые ка-
либры, что позволит за один оборот валков получать
соответствующее число шаров.
Данный способ производства шаров позволил умень-
шить расход металла на 20% и увеличить производитель-
ность в 2—10 раз по сравнению с ранее применявшими-
ся методами. При этом обеспечивается достаточно вы-
сокая точность изготовления шаров — выдерживается
допуск 0,2—0,4 мм. Этим способом в отечественной ме-
таллургии прокатывают шары диаметром 25—125 мм.
Процесс прокатки шаров, предназначенных для под-
шипников, отличается от приведенного выше способа
прокатки мельничных шаров только лишь способом от-
деления от отформованного шара перемычек, которые
не обрезаются и не обкатываются. При этом шар не раз-
ворачивается в калибре, а выходит из валков строго по
оси, проходящей через полосы перемычек.
Характеристикой стана является диаметр прокаты-
ваемого шара. Производительность шаропрокатных ста-
нов самая различная, и она зависит от частоты враще-
ния валков, их калибровки и диаметра — шара. В оте-
чественной металлургии работают шаропрокатные станы
25-50, 40-80, 80-125, обеспечивающие производительность
45—385 шт/мин.
3.	Производство колес и бандажей
Колеса в процессе эксплуатации испытывают ряд физи-
ко-механических воздействий, например, в местах стыка
рельсов при движении вагонов колеса подвергаются зна-
чительным динамическим воздействиям. Одновременно
между контактными поверхностями колеса и рельса
проявляется трение-скольжение. Колеса работают при
знакопеременных температурных условиях.
Эти основные факторы обусловливают определенный
технологический процесс производства колес, а равно и
бандажей для колес.
Специально для колес определен следующий хими-
ческий состав стали, %: 0,52—0,60 С (для отдельной
группы колес допускается 0,57—0,65 С); 0,5—0,9 Мп;
0,17—0,37 Si; ^0,04 PuS; 0,25 Сг, Си и Ni (каждый),
474
Для железнодорожного транспорта применяется че-
тыре типа колес, размер которых определяется диамет-
ром, измеряемым по большей части контактной поверх-
ности колеса (рис. 199).
В настоящее время производство колес осуществляет-
ся путем сочетания двух процессов обработки металлов
давлением: прокатки и кузнечно-прессовой обработки,
Рис. 199. Основные размеры желез-
нодорожного колеса:
Н — толщина диска колеса; йв =
высота выступа
Рис. 200. Последовательность
получения железнодорожных
колес
причем кузнечно-прессовых операций применяется значи-
тельно больше, чем прокатных.
Основные технологические операции производства ко-
лес следующие (рис. 200).
1)	резка и ломка холодных слитков на заготовки со
взвешиванием и рассортировкой последних по весовым
группам (см. рис. 200,а);
2)	нагрев заготовки в печах до заданной технологи-
ческой температуры;
3)	обжатие (осадка) и прошивка отверстия в заго-
товке на прессе № 1 (см. рис. 200,6);
4)	формовка заготовки в колесо на прессе № 2 (см.
рис. 200,в);
5)	раскатка заготовки в колесо (см. рис. 200,г);
30*
475
6)	калибровка колес и выгибка диска иа прессе № 3
(см. рис. 200, д);
7)	термическая обработка колес;	- -
8)	механическая обработка колес.
При указанной последовательности технологических
операций поверхность катания колес подвергается за-
калке и отпуску, благодаря чему повышается износо-
стойкость колес.
Склад слитков
00 00 т
о о о о 'U
Го о о о о"|
[_О о о О
с □ а о
а а а а
/Г
13
4	5 6 7
Рис. 201. Схема расположения оборудования колесопрокатного стана:
1 — станки для резки слнтков; 2 — гидравлические станки для ломки слит-
ков; 3—карусельные нагревательные печи; 4 — парогидравлический пресс
усилием 7000 тс; 5 — пресс для штамповки ступицы и обода колеса; 6—коле-
сопрокатный стаи; 7 — парогидравлический пресс усилием . 2500 тс; 8— кару-
сельные закалочные печи; 9— закалочные столы; 10 — кольцевые печи изотер-
мического отжига; 11— карусельные станки для обточки колес; 12 — колодце-
вые печи для отпуска колес; 13—станки для ремонта колес
Однако последние две операции могут чередоваться в
обратной последовательности.
Схема расположения и состав оборудования колесо-
прокатного стана приведены на рис. 201.
Технологический процесс производства колес на стане сводится
к следующему. Слитки шестигранной и двенадцатигранной формы
массой 3—3,2 т и периметром, измеренным на высоте 1 м от данной
плоскости, 1613—1632 мм разрезаются на шесть или пять заготовок,
соответственно размеру колеса. Каждая группа периметров имеет
самостоятельный раскрой. Перед разрезкой слитки тщательно осмат-
ривают и поверхностные пороки удаляют вырубкой или автоген-
ной зачисткой. Разрезка слитков осуществляется на специальных
многорезцовых слиткоразрезных станках, при этом рез производится
не на всю глубину, а оставляется шейка и далее слиток разламыва-
ется ца части с помощью слитколомателя, представляющего собой
клин, выполненный на конце штока.
Нагрев заготовки производится до температуры 1200—1250° С в
специальных печах секционного нагрева с вращающимся подом. Пе-
чи разделены на четыре зоны: подогревательную, две нагревательные
И выдержки. Загрузка заготовок в печь и выдача их из нее осущест-
вляются с помощью напольных машин.
Нагретая заготовка после удаления окалины подается на пресс
№ 1, где производится свободная осадка заготовки до высоты при-
476
мерно 200 мм, что отвечает технологическим параметрам. При этом
оставшаяся окалина сдувается с помощью пара; затем эта заготов-
ка вторично подвергается осадке до высоты примерно 105 мм с од-
новременным выполнением прошивки отверстия.
Далее в прессе № 2 производится штамповка намечаемых сту-
пицы и обода колеса.
После оформившихся ступицы и обода заготовка в таком виде
подается в раскатный семивалковый стан, где окончательно форму-
ются обод, диск, ступица.
Прокатанное колесо передается в пресс № 3, где производится
калибровка колеса по наружным размерам с допуском на механи-
ческую обработку и выгибание диска; одновременно на этом же
прессе прошивают в диске два отверстия и производится нанесение
клейма (марка стали и дата изготовления).
Технологическим процессом устанавливается, что калиброван-
ные колеса после пресса № 3 должны иметь температуру не ниже
800—850° С. Охлаждение колес производится на шлепперном холо-
дильнике с регулируемой скоростью движения до температуры
550—600° С.
Чтобы избежать флокенообразования, колеса снимают с холо-
дильника и загружают в шахтные ямы для изотермической выдерж-
ки при температуре 550—600° С в течение 2,5—3 ч.
После этого производится их нагрев в кольцевых печах до за-
калочной температуры (/=8504-920° С) в течение 2 ч.
Закалка осуществляется на особых закалочных столах; частота
вращения колеса 30 об/мин. На поверхность катания в течение 60—
80 с под давлением 4 атм. подается вода, нагретая до температуры
25—30° С.
После закалки колеса подвергаются отпуску: нагрев в колод-
цевых отпускных печах и совместное охлаждение до температуры
350—400° С, затем эти колеса выдаются из печей и охлаждаются на
воздухе.
В связи с особой ответственностью в эксплуатации
колеса подвергаются детальному испытанию.
Прежде всего каждое колесо подвергается контроль-
ному испытанию на твердость: она должна быть в пре-
делах среднего значения НВ 400. От партии (125 колес)
выбирается одно колесо для-* копровых испытаний. От
группы колёс одной плавки отбираются образцы для
определения механических свойств. Колеса, имеющие
необходимые механические характеристики, передаются
в отделение механической обработки, где на специаль-
ных станках производится обточка ступицы, обода и от-
верстия:
Наличие обточных и расточных станков, устанавли-
ваемых в колесопрокатном цехе, позволяет выдавать из
цеха вполне готовые колеса.
Технико-экономические показатели производства колес
Расход металла, %:	' '
от слитка (100%) до заготовки......................22,5
от заготовки (100%) до терновых колес..............9
термическая и	механическая обработка............15
Выход колес, %:
от слитков..........................................60
от заготовки.......................................77,5
Расход на 1 т годных колес:
электроэнергии (с учетом механической обработки),
кВт-ч...............................................90
топлива, ккал......................................600
Технологический процесс производства бандажей
аналогичен рассмотренному, как для колес, с той лишь
разницей, что применяется или цилиндрический слиток
Рис. 202. Последовательность тех-
нологических операций при произ-
водстве бандажей:
а — заготовка; б — промежуточная
осадка; в окончательное полу-
чение профиля
с большим отверстием, или изменяется форма штампов
у прессов с выполнением внутреннего отверстия большо-
го диаметра бандажа. При механической обработке бан-
дажа обточке подвергается внутренняя поверхность;
размер внутреннего диаметра выдерживается с соблю-
дением допуска на посадку. Последовательность опера-
ций при производстве бандажей показана на рис. 202.
4.	Производство гнутых профилей
В настоящее время производство гнутых профилей в
отечественной металлургии получает широкое развитие.
Производство гнутых профилей характеризуется
большими преимуществами перед всеми другими спосо-
бами получения профилей сложной формы. Эти преиму-
щества следующие:
1.	Обеспечивается возможность получения профилей
любой конфигурации в поперечном сечении с различными
размерами по ширине, толщине и длине из полосовой
стали, стали различных марок, цветных металлов и спла-
вов.
2.	Создаются условия осуществления в общем техно-
логическом потоке ряда других вспомогательных опера-
478
ций (перфорация, сварка, различные виды покрытия по-
верхности, окраска и т. д.),
3.	Обеспечивается высокое качество поверхности, ко-
торое свободно контролируется в процессе формоизме-
нения полосы.
4.	Обеспечивается высокая точность размеров с лю-
бой степенью жесткости допусков по всем элементам
профиля.
5.	Простота механического оборудования всего ста-
на, обеспечивающего технологический процесс гибки; ма-
лые габариты, незначительная масса всего оборудования.
6.	Доступность и благоприятные условия труда, на-
глядность самого процесса гибки, что позволяет осуще-
ствлять настройку стана на получение профиля высокой
точности.
7.	Малый расход энергии, высокая стойкость валков,
устойчивость самого процесса.
8.	Минимальный расходный коэффициент металла.
Коэффициент использования металла составляет 99,5—
99,8%. Высокие технико-экономические показатели ра-
боты профилегибочных станов.
Гнутые профили во многих случаях являются закон-
ченными деталями или изделиями, не требующими до-
полнительной обработки.
Процесс получения профилей способом гибки сводит-
ся к осуществлению последовательного процесса пласти-
ческой деформации исходной полосы по оформлению от-
дельных элементов и всего профиля в целом в соответ-
ствующих фасонных калибрах.
С точки зрения технологических возможностей про-
цесса гибки следует отметиФь, что этим способом можно
получать любые профили сложной конфигурации попе-
речного сечения с выполнением поперечных и продоль-
ных ребер жесткости, перфорированные, с элементами
двойной толщины, а также плакированные пластиками
и т. д.
Все это обусловливает возможность применения за-
готовок любых размеров по ширине и толщине. Макси-
мальные значения размеров исходной заготовки: по ши-
рине до 600 мм при толщине 2—8 мм и по ширине до
1500 мм при толщине от 1 до 4 мм со специальными тех-
ническими, служебными свойствами.
Процесс профилирования весьма перспективен и бу-
дет значительно развиваться.
479
Профилегибочные станы классифицируются главным
образом по толщине и ширине исходной полосы или лис-
та, необходимых для формирования профилей принято-
го сортамента. Так, например, в отечественной металлур-
гии установлены станы (агрегаты): 1—4X400—1500;
2—7X80—500; 1—4X50—300; 2—8X100—600 и др.
Рис. 203. Схема расположения профилегибочного стана 1—4X50—300 завода
7— разматыватели; 2 — правильная машина; 3—ножницы; '4 — стыкосварочная
8— следящие ролики; 9 — промасливающее устройство; 10 — непрерывный формо
резки открытых профилей; 13— правильные клети; 14— летучая дисковая пила
промасливания профилей; 17 — участок укладки, профилей в ряды; 18 — машины
Как мы отметили выше, предельных границ по раз-
мерам исходной полосы для профилегибочных станов
практически нет, однако установлено, что предельной
шириной исходной полосы следует на сегодня считать
ширину 2500 мм, а толщину 20 мм. Эти размеры явля-
ются предельно определяющими максимальные сило-
вые параметры процесса.
Особенностью процесса профилирования является
обязательное изменение формы полосы, тогда как при
прокатке форма полосы может не изменяться, а изменя-
ются лишь размеры. При профилировке не изменяется
длина задаваемой полосы, ширина (по средней линии
полосы) и лишь в отдельных местах перегиба может не-
значительно измениться толщина полосы. С точки зре-
ния теоретических положений при гибке очаг деформа-
ции распространен далеко за пределами прокатных вал-
ков на входе и выходе полосы.
В целом же процесс гибки может быть бесконечным,
поскольку при холодной деформации представляется
более реальная возможность осуществления сварки сты-
ков рулонов (отдельных полос).
Особенностью технологического процесса получения
профилей методом гибки является правильность опреде-
ления калибровки — последовательности формирования
отдельных элементов профиля и условиями, определяю-
480
ЩиМи равномерность распределения Напряжений по се-
чению профиля.
При неучете этих положений профиль на выходе из
последней формующей клети может скручиваться отно-
сительно продольной оси или даже изгибаться в про-
дольном направлении.
11 1Z 13	74
«Запорожсталь»:
машина; 5 — гратоспнматель; 6 — петлеобразователь; 7 — правильная машина;
вочный стан; // — правильно-калибровочная клеть; /2 —летучие ножницы для
для резки закрытых профилей; /5 — инспекторские стеллажи; 16— машина для
для укладки пачек профиля
С другой стороны, при разработке технологических
параметров процесса гибки необходимо предусмотреть
простоту изготовления валков, которые представляют со-
бой набор отдельных шайб, калибровка которых отно-
сится к отдельным элементам профиля, что значительно
упрощает изготовление—подготовку к работе профиле-
гибочных валков.
Отметим здесь также установку вспомогательных ро-
ликов и калибровку их. М,ежду клетями, как правило,
устанавливаются вспомогательные ролики, которые так-
же подвергаются калибровке, ибо они выполняют не
только роль направляющих, но и дополнительно осуще-
ствляют гибку — получение профиля.
Примерный состав оборудования и технологический процесс по-
лучения гнутых профилей способом последовательной холодной гибки
полосы можно рассмотреть на примере одного из профилегибочных
станов (рис. 203).
Рулоны, поступающие со стана горячей прокатки, в холодном
состоянии подаются на одно- или двухпозиционный разматыватель.
Передний конец верхнего витка полосы отгибается и задается в
правильную машину. Пройдя необходимую правку, полоса поступа-
ет к гильотинным ножницам, которые обрезают передний конец пе-
ред поступлением полосы к стыкосварочной машине.
На стыкосварочной машине производится сварка полосы встык в -
случае профилирования простых профилей. Бесконечная полоса на-
капливается в петлевом устройстве, по выдаче из которого вновь
подвергается правке на второй роликовой правильной машине. Да-
лее установлены следящие ролики, которые направляют полосу со-
481
ответственно форме калибра с последующим промасливанием по-
верхности полосы перед задачей ее в стан.
Стан представляет собой непрерывный формовочный 'агрегат,
состоящий из нескольких клетей (число клетей определяется при
конструктивной разработке стана), где и производится последова-
тельная гибка полосы до окончательного профиля. За станом уста-
новлены летучие ножницы, осуществляющие резку полосы простой
конечной формы готового профиля. В линии потока установлены
правильные клети, где профиль окончательно оформляется до пол-
ной упруго-технической устойчивости.
Если же профиль имеет сложную форму и его на ножницах ре-
зать нельзя, тогда используется дисковая пила. Полученный, таким
образом, профиль в потоке подвергается окончательному чистовому
промасливанию, пакетированию и взвешиванию в увязанных пачках.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Громов Н. П. Теория обработки металлов давлением. М., «Ме-
таллургия», 1978. 360 с. с ил.
Гр уде в А. П. Внешнее трение при прокатке. М., «Металлургия»,
1973. 288 с. с ил.
Диомидов Б. Б., Литовченко Н. В. Калибровка прокатных
валков. М., «Металлургия», 1970. 312 с. с ил.
Королев А. А. Механическое оборудование прокатных цехов чер-
ной и цветной металлургии. М., «Металлургия». 1976. 544 с. с ил.
Литовченко Н. В., Антонов С. П., Бояршинов М. И.,
Плотников П. И. Производство толстолистовой стали. М.,
«Металлургия», 1964. 307 с. с ил.
Павлов И. М. Теория прокатки. М., Металлургиздат, 1950. 610с.
с ил.
Полухин П. И., Федосов Н. М., Королев А. А., Мат-
веев Ю. М. Прокатное производство. М., «Металлургия», 1968.
675 с. с ил.
Производство гнутых профилей. Справочник. Под ред. И. С. Три-
шевского. М„ «Металлургия», 1975. 535 с. с ил.
Прокатное производство. Справочник. М., Металлургиздат, 1962.
т. I, 743 с., т. II, 685 с. с ил,
Суворов И. К. Обработка металлов давлением. М., «Высшая
школа», 1973. 381 с. с ил.
Третьяков А. В., Трофимов Г. К., Зюзин В. И. Механи-
ческие свойства металлов и сплавов при обработке давлением.
М., «Металлургия», 1964. 222 с. с ил.
Целиков А. И. Основы теории прокатки. М., «Металлурги^»,
1965. 247 с. с ил.
Ц е л и к о в А. И., 3 ю з и н В. И. Современное развитие прокатных
станов. М., «Металлургия», 1972. 400 с. с ил.
Чекмарев А. П., Калужский В. Б. Гнутые профили проката.
М., «Металлургия», 1974. 264 с. с ил.
482
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Арматура валковая:
вводная 280, 281
выводная 281, 282
кантующая 283, 284
Балки:
расчет, методы 109
— Исходной заготовки 117
— балки № 14 118—121
----№ 20 121—126
схемы прокатки 106
широкополочные 104
Бандажи, производство 478
Блюминги:
автоматизация 57—60
показатели работы 95—97
привод 28, 56
производительность 48, 54, 55
ритм прокатки 49, 50
схемы прокатки 38, 47, 48
Блюминги-слябинги 33
Блюмы:
дефекты 88—90
зачистка резаками 94
— огневая 61, 90—92
непрерывнолитые 65
расчет обжатий 39, 40
Гнутые профили:
преимущества 478, 479
производство 480—482
Давление валков 248
Диаметр катающий 249, 250
Дрессировочные станы 399,400
Жесть 406, 426, 427—429
Заготовки:
зачистка резаками 94
— термофрезерная 93, 94
— шлифованием 94, 95
нагрев 236, 237
сортамент 67, 68, 236
Заготовочные непрерывные
станы:
показатели работы 95—97
производительность 87
ритм прокатки 86
Калибровка:
арматурной стали 261, 262
блюмов 34, 41—43
валков 239, 250, 278, 279
заготовок 78—84
катанки 263—268
квадратной стали 269—272
круглой стали 256, 257—260
полосовой стали 272—274
угловой стали 275—278
шестигранной стали 262, 263
Калибры:
вытяжные 253—255
конструкция 240
многовалковые 232
универсальные 253
форма 239, 240
Колеса, производство, 474—478
Колодцы нагревательные:
регенеративные 22
рекуперативные 23, 24
электрические 26
Листовая сталь:
дефекты 367, 368
защитные покрытия 425—430
охлаждение 364, 365
разнотолщинность 335, 343
расчет обжатий 368, 409,414
----крутящий момент 375,
376
— мощность двигателя
370—372
-----относительные дефор-
мации 377, 378, 380—382
----- пластичность металла
379
-----прокатка на угол 378,
379
----проработка металла 27,
380
----- прочность валков 373—
375
----- равенство давлений
372, 373
---- расход энергии 379
----условия захвата 368—
370
резка 366, 367, 422
термическая обработка 337—
339, 365, 418—421
травление 366, 387
трансформаторная 422—425
Машины непрерывного литья
заготовок:
производство 62—65
совмещение со станами 66
Периодические профили 469—
473
Противоизгиб валков 337, 344
Профилировка валков  335—
337, 343, 417
Рельсо-балочные станы 100—
102
483
Рельсы:
закалка 156 ,
испытания 157—159
отделка 153—156
размеры 98, 99
характеристика 99
Слитки:
зачистка 305
масса 15, 305
нагрев 19, 20
обрезь 15, 305
размеры 16, 17, 38, 304
Слитковоз 31
— автоматизации	работы
60, 61
Слябинги:	-х—
показатели работы^дВР^97
производитедьиббть 48, 55
Слябы^х-"''
^.-дефекты 88—90, 305
зачистка 61, 90—92
нагрев 307
непрерывнолитые 65
размеры 14, 15, 306, 307
расчет обжатий 45, 46
Сор тог, ад, сталь:
~"~Дёфе1<ты 289—291
охлаждение 286
правка 286
сматывание 287
термическая обработка 208,
209, 287—289
Сортовые станы:
крупносортные 164
— 450 183—188
— 500 167—172
— 600 176—182
— 950/800 172—176
мелкосортные 164
— линейные 206—207
— непрерывные 202—206
— полунепрерывные 206,
210—215
проволочные 220, 221
— непрерывные 223—230
показатели работы 295—298
производительность 291—294
специализированные	164—
166
среднесортные 164
— непрерывные	189—193,
199—202
— полунепрерывные	189—
198
Толстолистовые станы:
двуклетевые 318—323
непрерывные	340—342,
346-350
одноклетевые 314—318
показатели работы 384, 385
полунепрерывные 340—342,
344—346
пр оизво дительность' 3 Я 3
трехклетевые 323—329
7?Етырехклетевые 329—335
Тонколистовые станы горячей
прокатки:
непрерывные 340—342
планетарные 361, 362
показатели работы 384, 385
полунепрерывные 340—344
х""^производительность 383
реверсивные 362,-363
Тонколистовые стаиы холодной
прокатки:
двуклетевые 399, 400
многовалковые 396, 397, 399
непрерывные *В92—394
показатели работы 431
производительность 430
пятиклетевые 405—409
реверсивные 395, 396
трехклетевые 400—402
четырехклетевые 402—405
Трубопрокатные станы холод-
ной прокатки 466, 468
Трубы бесшовные:
прессование 451—453
прокатка иа агрегате с рас-
катным станом 445—447
----непрерывных станах
447—451
----- установках с автомати-
ческим станом 440—445
---------пилигримовым
станом 437—450
Трубы сварные:
сварка аргоно-дуговая 462,
463
— дуговая прямошовная 454,
458
-----спиральношовная 459,
460
— электрическим сопротив-
лением 460—462
— печная 463—466
Универсальный балочный стан
102, 103
Условие непрерывной прокатки
75, 76
Шары, производство 473, 474
Швеллеры:
расчет, методы 127
— швеллера № 12 133—136
----№ 40 138—141	'
схемы прокатки 127
Штрипсы 161
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение ............................................... 3
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ПРОИЗВОДСТВО БЛЮМОВ, СЛЯБОВ И ЗАГОТОВОК 6
ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОД-
СТВА ................................................... 6
1.	Требования предъявляемые к прокатной продукции .	.	6
2.	Специализация прокатного производства и основные техно-
логические операции.....................................10
3.	Классификация прокатных станов и общие схемы произ-
водства .............................................11
ГЛАВА II. ПРОИЗВОДСТВО БЛЮМОВ И СЛЯБОВ................. 14
1.	Сортамент . .........................................14
2.	Характеристика	слитков...............................15
3.	Нагрев слитков.....................................  18
4.	Станы для прокатки блюмов и слябов.................. 27
5.	Режимы обжатий, калибровка валков и процесс прокатки 33
6.	Производительность блюмингов и слябингов ....	48
7.	Электропривод и автоматизация блюмингов и слябингов .	56
8.	Производство полупродукта на машинах непрерывного ли-
тья заготовок...........................................62
ГЛАВА III. ПРОИЗВОДСТВО ЗАГОТОВОК ..................... 67
1.	Сортамент............................................67
2.	Станы и технология прокатки....................  .	69
3.	Режимы обжатий н калибровка валков...................75
4.	Производительность заготовочных станов...............86
ГЛАВА IV. КАЧЕСТВО ПОЛУПРОДУКТА. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕ-
СКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ	ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУПРОДУКТА 88
1.	Дефекты	полупродукта.................................88
2.	Способы	зачистки полупродукта........................90
3.	Технико-экономические показатели производства полупро-
дукта	............................................95
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ПРОИЗВОДСТВО РЕЛЬСО-БАЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ и
СОРТОВОЙ СТАЛИ..........................................98
ГЛАВА V. ПРОИЗВОДСТВО РЕЛЬСО-БАЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ .	98
1.	Сортамент............................................98
2.	Рельсо-балочные станы...............................100
3.	Заготовки и	нагрев их	перед	прокаткой..............105
4.	Калибровка	двутавровых	балок........................106
5.	Калибровка швеллеров........................  .	.	127
6.	Калибровка рельсов.................‘................141
7.	Калибровка прокатных валков.........................150
8.	Отделка рельсо-балочной продукции. Методы испытаний. ,	153
435
7	Стр.
ГЛАВА VI. ПРОИЗВОДСТВО ГАРТОВОЙ СТАЛИ................. 160
1. Сортамент .	. /............................д	.	160
2. Сортовые станы /................................'	.	161
крупносортные хтаны
Среднесортныр^станы
Мелкосорт]
Сортовые
проката
7. ШтртпссТ
8. Провожу
J<3aro20l£6
10. Кж
u<O6i
4.
5.
6.
7 стаи!
1НЫ д.
................................167
.................................188
.................................202
малотоннажных партий профилей
..................................209
................................215
.................................'	)220
*е стань/ .
:ые станы
и на/рев их
ррофилей
:ения кали
'составление <
перед прокаткой................../235
и прокатных валков .	.	.	/ 238
бровки профиля и прокатных валков 238
эбщей схемы калибровки профилей
с/четой всего сортамента и типа стана	.	.	./.	. 251
13/\алябровка профилей и валков, предназначенных Для про-
y/jfdTKH круглой и квадратной стали .	.	. .	. 255
^С. Калибровка полосовой стали .	.	.	•
15.	Калибровка угловой стали .	.	.	/ ....	275
16.	Калибровка прокатных валков с калибрами простой формы 278
17. Валковая арматура сортовых станов/.....................280
18. Отделка сортовой стали .	.	.................285
ТЭТ) Качество сортовой стали и меры.п'редотг.ращения дефектов 289
.и
(иб^овка
yfe пол<>1
чет
ГЛАВА VII. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗ-
ВОДСТВА сортовой стали .................. 291
1.	Производительность станов ..............................291
2.	Технико-экономические показатели.......................295
।
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
ПРОИЗВОДСТВО ЛИСТОВОЙ СТАЛИ................................299
ГЛАВА VIII. ГОРЯЧАЯ ПРОКАТКА ЛИСТОВОЙ	СТАЛИ.............300
L. Сортамент...............................................300
(2ЛТехнологические операции при производстве листовой
стали................................................. 302
3.	Исходный материал и нагрев его перед прокаткой (общие
положения).............................................  304
4.	Станы для прокатки толстолистовой	стали ....	309
5.	Прокатка	толстолистовой	стали	на	одноклетевых	станах	314
6.	Прокатка	толстолистовой	стали	на	двуклетевых	станах	318
7.	Прокатка	толстолистовой	стали	иа	трехклетевых	станах	- 323
8.	Прокатка толстолистовой стали на четырехклетевых станах ’ 329
9.	Профилировка бочки прокатных валков листовых станов 335
10.	Термическая обработка профилей толстолистовой стали 337
11.	Перспективы развития производства толстолистовой стали 339
12.	Прокатка листовой стали на непрерывных и полунеПре-'"’
рывных широкополосных станах............................340
13.	Развитие непрерывных листовых станов горячей прокатки 346
14.	Прокатка листовой стали на планетарных и реверсивных
станах .	.	.	.	.	.	,	.............361
4«6
Стр.
15.	Отделка горячекатаной листовой стали ............... 363
16.	Пороки листовой стали................................367
17.	Методы расчета режимов обжатий при прокатке слябов,
толстых и тонких листов.................................368
18.	Производительность и расход материалов при горичей
прокатке листовой стали	383
ГЛАВА IX. ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ.............. 385
G) Общие положения.......................................385
Ер Исходный материал и подготовка его к холодной прокатке 386
(g) Влияние процесса холодной прокатки на свойства стали 388
(4) Прокатка листов на непрерывных станах................392
5? Прокатка листа на реверсивных и ленточных станах '.	394
О Двухклетевые станы холодной прокатки листов	.	.	.	399
7.	Трехклетевые станы холодной прокатки листов	.	.	.	400
8.	Четырехклетевые станы холодной прокатки листов и леит 402
9.	Пятиклетевые станы холодной прокатки листов	.	.	у-405-
(jy Примерный расчет обжатий, применяемых на тонколистс/
вом стане холодной прокатки 1200	....	.	409
11.	Перспективы развития тонколистовых станов холодной
прокатки................................................415
12:	Отделка холоднокатаной	листовой	стали................418
13.	Особенности производства холоднокатаной трансформа-
торной стали............................................422
(Ц7 Нанесение покрытий на	поверхность	листового проката 425
Q5) Производительность и расход материалов при холодной
прокатке листовой стали	......................... 430
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ
ПРОИЗВОДСТВО ТРУБ И СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ .	432
ГЛАВА X. ПРОИЗВОДСТВО БЕСШОВНЫХ ТРУБ.................... 432
1.	Сортамент.............................................432
2.	Процесс прошивки заготовки в гильзу...................433
3.	Горячая прокатка бесшовных труб на установках с п'или-
гримовым станом..........................................437
4.	Горячая прокатка бесшовных труб на установках с авто-
матическим станом........................................440
5.	Трубопрокатный агрегат с раскатным станом ....	445
6.	Прокатка труб иа непрерывных станах...................447
7.	Агрегаты для прессования труб.........................451
ГЛАВА XII. ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ ТРУБ.................... 453
1.	Сортамент.............................................453
2.	Стан 426—820 для дуговой электросварки труб большого
диаметра с прямым швом под слоем флюса ....	454
3.	Стан 650 для дуговой сварки труб со спиральным швом
под слоем флюса....................................459
4.	Стан для электросварки труб сопротивлением	.	.	.	460
5.	Стан для аргоно-дуговой сварки труб.............462
6.	Станы для непрерывной печной сварки	труб	....	463
7.	Станы для холодной прокатки труб................466
487
Стр.
ГЛА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ГЛ/
ГЛАВА XIII. ПРОИЗВОДСТВО СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ . . .	469
1.	Периодические профили..............~ ?	.	.	.	.	469
2.	Производство шаров. Станы для прокатки коротких тел
вращения................................................473
3.	Производство колес и бандажей........................474
4.	Производство гнутых профилей.........................478
 Библиографический список..............................482
Предметный указатель....................................483
%
1- А
2. '
ЧА
UP	Борис Борисович Диомидов
Никита Васильевич Литовченко
ГЛ.
ИБ № 312
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
3.
Редакторы издательства Н. Ф. Фокина, А. И. Савкин
д	. Художественный редакторов. В. Баталова
*•	Технический редактор Н. В. Сидорова
5.	Корректоры Н. И. Шефтель, Г. Л. Копперойнен
g	Переплет художника В. 3. Казакевича
7*	--------------------------------------!-----------------:--------------------
g	Сдано в набор 04.05.79. Подписано в печать 02.10.79. Т-18434 Формат бумаги
о	84Х108’/зз Бумага типографская № 2 Гарнитура литературная Печать высокая
у	Усл. печ. л. 25,62 Уч.-изд. л. 28,24 Тираж 9800 экз. Заказ № 999
10	Цена 1 р. 40 к. Изд. № 2939
1	1., -----------------------------------------------------------------------------------
12	Издательство «Металлургия», 119034, Москва, Г-34, 2-й Обыденский пер., д. |4
Владимирская типография «Союзполиграфпрома»
13	при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии
14	и книжной торговли
600000, г. Владимир, Октябрьский проспект, д. 7
46