Автор: Павлов И.М.   Федосов Н.М.   Северденко В.П.   Тарновский И.Я.   Ланге Б.Л.  

Теги: обработка металлов   металлы   обработка металлов давлением  

Год: 1955

Похожие

Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением

Обработка металлов давлением

Обработка металлов давлением

Теория обработки металлов давлением

Текст 
                    И. М. ПАВЛОВ, Н. М. ФЕДОС@, В. П. СЕВЕРДЕНКО,
~- ТАРНОВСКИйL Б.JI. ЛАlfГЕ, Я. М. ОХРИМЕНКО
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ДАВЛЕНИЕМ
Под научной редакцией чл.-корр. АН СССР,
щ:юф. докт. техн. наук И. М. ПАВJЮВА
Допущено
Министерсrrиюм высшего образования
СССР в качестве учебника
для метамургических вузов
д
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
НАУЧIIО·ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ
ПО ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРmИ
Москва 1955


АННОТАЦИЯ
В книге излагаются с учетом новейших
дан!fЬlх сведения по обработке металлов
давлением в соответствии с программой
курса для металлургицеских специально­
стей (кроме специальности «обработка ме­
таллов дав;1ением». Студенты этой спе­
циальности могут, пользуясь книгой, полу­
чить первое общее ЗRаКОМСТВО с их ОСНОВ·
ной дисциплиной).
Книга может быть полезной и для уча­
щихся других специальностей (механи­
ков, электриков, энергетиков и пр.), а так­
же для всех лиц, июrересующихся общими
вопрссами пластической деформации ме­
таллов и отдельными процессаl\fи обра­
ботки металлов давлением.


ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ПредиСJiовие ........................................................ 8
Введение ............................................................ 9
Основные обозначения,.принятые в кннrе ............................ 21
ЧАСТЬ I
ТЕОРИЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Глава 1. Форма тела
............................................
25
Гл а в а II. Физическая природа пластической деформации металлов 28
1. Механизм пластической деформации; явление упрочнения -
наклепа .................................................... 28
2. Рекристаллизация и горячая обработка металлов давлением 34
3. Влияние состава металла, температуры и скорости деформации 38
4. Связь процесса деформации с состоянием металла. Методы
испытания пластичности металла .......................... 41
Г л а в а III. Изменение формы тела при обработке давлением . .. .. .. .
5. Уравнение постоянства объема. Характеристики величины де-
формации ................................................. .
6. Возможные схемы деформации
... ..... ..... ..... ...... ..... .
7. Равномерlliап и неравlliОмерная деформации
...... ......... .
8. Геометрические явления при пластической деформации .. ... .
Гл а в а IV. Напряжения при обработке металлов давлением и их
43
43
51
53
58
связь с деформациями .......................................... 60
9. Напряженное состояние металла
..........................
60
10. Уравнение пластичности
.......•.............................
67
11. Закон наименьшего сопротивления
........................
73
12. Влияние внешних частей тела на ПР.оцесс деформации. Оста-
точные вапряжения ........................................ 74
13. Определе111Ие усилий при обработке металлов давлением.
Сопротивление деформации металла. Форма инструмента.... 79
14. Метод за~мены проекции сил проекциями поверхностей...... 84
15. Работа деформации при обработке металлов давлением.... 88
16. Трение при обработке металлов давлением................ 90
Г·л а в а -у. Сопоставление процессов обработки металлов давлением
Теоретические основы ковки и штамповки ........................ 93
17. S)бщее сопоставление различных процессов обработки метал-
лов давлением ...............................• .. . . . . . . . . . . .
93
18. Осадка· при ковке
........................................
97
19. Протяжка
.................................................
110
20. Прошивка
.. .... ... .... .... ... .... .... ... .... .... ... .... ..
112
21. Ковка на подкладных кольцах
. ..... .... ..... .... ..... ....
115
22. Определение тоннажа кузнечных машин-оруд»й
............
11б


4
Оглавление
Г па в а VI. Теоретические основы прокатки
.. ..... .... ..... .... ....
119
23. Усповия захвата попосы и установившегося процесса прокатки 119
24. Продопьвая деформация nри прока1'Ке
......................
122
25. Поперечная деформация при прокатке
... .......... .........
126
26. Прокатка в ручьевых вапках
.. ..... ..... ..... ..... ..... ...
128
27. УсИJiия при прокатке
... ... .... .... ... .... .... ... .... .... ..
130
28. Работа прокатки
... .... ..... .... ..... .... ..... .... .... ....
13!
29. Поперечная и косая прокатка
. • .... ...... ..... ...... ...... )35
Гп а в а VII. Теоретические основы вопочевия и прессования через очко 138
30. Процесс вопочения
........................................
138
31. Усипие и некоторые другие усповия вопочения
............
140
32. ХарактерИ1СТИка и методы прессовавия через очко
..........
142
33. Усипия, необходимые дпя прессования через очко
........
145
ЧАСТЬ II
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЦЕХОВ ПО ОБРАБОТКЕ
МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Разде.1& 1. Оборудование прокатных цехов
.. ..... .... ..... .... ..... ...
149
Г па в а VIII. Кnассификация прокатных ставов
....... ......... : .. ... 149
34. Требования, предъявляемые к прокатному оборудованию
.. ..
149
35. Классификация прокатных станов по назначению
..........
149
36. Классификация прокатных ставов по расположению рабочих
кпетей .................................................... 151
37. Кmtссификация прокатных ставов по расnопожению и копи-
честву вапков в ра6очих кпетях ............................ 157
Г п а в а IX. Характеристика основных уэпов собственно прокатного
става. Прокатная кпеть; шестеренная кпеть; гпавныii: редуктор; со-
единительные устройства ........................................ 164
38. Основные уэпы прокатного стана и их назначение
..........
164
39. Прокатные вапки
..........................................
J70
40. Станины прокатных кпетеii:
................................
J/6
4). Вкпадыши и подшипники
. .... .... ... .... ... .... .... ... ....
180
42. Нажимные в уравновешивающие устройства дпя верхнего
вапка ...................................................... 185
43. Устройства дпя реrупирова!fИя попожения нижнего в уста-
новки среднего вапков. 6севая реrупировка вапков ........ 193
44. Устроii:ства дпя смены вапков
............................
196
45. Шестереввая .кпеть
........................................
197
46. Гпаiiные редукторы стана
..................................
200
47. Соедиввтепьвые устройства
...................,............200
Гп ава Х. Вспомоrатепьвые машины прокатных цехов .............. 209
48. Назначение, виды и конструкции вспомоrатепьНЪiх машин .. 209
49. Машины дпя разрезывания прокатанного продукта
........
209
50. Машины дпя правки
.......................................
220
51. Мотапки дпя катанки и свертывающие машины мя рупонов 221
52. ХоподИJ1ьники
..............•...............................227
Г п а в а XI. Транспортные устройства прокатных це.tов
..............
231
53. Назначение и виды транспортных машин
....... .......... .
231
54. Устройства дпя продопьной травспорmровки
............. .
231
55. Устройства дпя поперечной транспортировки метаппа
......
236
56. Устройства дпя высотного перемещеиая прокатываемой попосы 237
57. Манипупяторы, кантоватепи и спвтковозы
... ...............
239


Оглавление
5
раздел 2. l(а.вибровка прокатных валков
............................
242
r п а в а XII. Понятия о калн~овке
................................
242
58. Задачи калибровки прокатвых валков
......................
242
59. Основные понятия о кали~овке валков
....................
243
r па в а XIII. Калибровка валков дпя производства пооупродукта . . 249
60. Калибровка вапков бпуминга
..............................
249
61. Калибровка обжимных трехвапковых станов
..... .......... .
251
62. Прокатка по системе ромб - ромб и ромб
-
квадрат ...... 252
63. Прокатка по системе овал - квадрат
......................
254
64. Капи~овка валков непрерывных станов
....................
255
r л а в а XIV. Кали~овка валков для прокатки пpoCThlx профмей и
JIИСТОВ ••••••••••••••••••••••••••••••••••••, ••••••••••••••••••• 256
65. Калибровка валков дпя прокатки круглых профипей
........
256
66. Калибровка валков для прокатки квадратных профипеJi .. .. 259
67. Калибровка валков дпя прокатки полосовых профипей .. .. 262
68. Калибровка вапков для , прокатки пистов
... ...... ..... ....
264
Гл а в а XV. Капибровка валков для прокатки сложных профилей и
угловой CTaJIИ ••••• , • •• •• •• • , •••••••••• •••••••••• •••••• , •• , , • • • • 266
69. Калибровка вапков дпя прокатки сложных профмей
........
266
70. Калибровка валков дпя прокатки угповой стали
..........
267
71. Калибровка валков дпя прокатки двутавровых балок
......
269
72. Капибровка вапков дпя прокатки рельсов
..... .......... .
274
Гл а в а XVI. Некоторые технологические воп,росы, связанные с ка-
пи~овкой..................,..,..,...,,.,.,..,.,..,..,.,.,,,... 278
73. Понятие ой а!)'\lатуре рабочих валков
....................
278
74. Настройка прокатного стана
..............................
282
75. Пороки продукта, яВJ1яющиеся результатом неправИJiьной ка­
либровки и Rастройки валков .............................. 283
Раздел 8. Технология прокатного производства
......................
285
Г л а в а XVII. Общая схема производства в прокатных цехах и произ-
водительность прокатных ставов ................................ 285
76. Общая схема производства в прокатных цехах
............
285
77. Часовая производительность става
........................
289
78. Определение производительности одноКJiетьевого заготовоч-
ного прокатного стана трио ................................ 290
79. Определение производительности однОКJiетьевого дуо-ревер-
сивноrо бпуминrа .......................................... 291
80. Определение производительности мноrоКJiетьевого стана. . . . . . 293
Г л а в а XVIII. Готовый продукт
....................................
297
81. Сортамент прокатных изделий
.. ..... .... ..... .... ..... ...
297
82. Схемы технологических процессов в прокатных цехах
......
298
83. Контроль технологического процесса
......................
299
Г па в а XIX. Спитки и заготовка
...•................................. 300
•
84. Спитки
....................................................
300
85. Заготовка
.. ... .... ... ... .... ... ... .... ... ... .... ... ... ...
301
86. Подготовка слитков и заготовки к прокатке
................
302
.
Гл ава ХХ. Производство полупродукта ............................ 303
87. Технологический процесс прокатки полупродукта
..........
303
88. Станы для прокатки крупной заготовки - бдумов и слябов .. 306
89. Заготовочные станы для производства мелкой заготовки .. 310
90. Технико-экономические показатели производства полупродукта 315


6
Оглавление
Гл а в а XXI. Производство рельсов и балок
........................
318
91. Сортамент и технологический процесс прокатки рельсов и
балок ....................................................... 318
92, Станы д.т1 производства рельсов и балок
........:.......320
93. Технико-экономические показатели производства рельсов и
балок ....................................................•• 324
Гл а в а XXII. Производство сортового металла и проволоки
........
326
94. Сортамент и технологический процесс прокатки сортового
металла .................................................. 326
95. Станы для производства сортового металла
..............
328
96. Станы для rврокатки проволоки (катанки) ... ...... ..... .... 338
Гл а в а XXIII. Производство ленты и заготовки для сварных труб.... 341
97. Сортамент и технологический процесс прокатки ленты и за-
готовки для сварных труб ................................ 341
98. Технико-экономические показатели производства сортового
металла, проволоки, лемы и за~отовки для сварных труб .. 345
Г л а в а XXIV. Производство листовой стали
......................
346
99. Сортаl\fент листовой стали
................................
346
100. Производство толстолистовой стали
.... ....... ....... ....
347
101. Прокатка универсальной стали
............................
354
102. Горячая прокатка тонколистовой стали
..................
356
103. Холодная прокатка листовой стали
......................
365
104. Технико-эконом11ческие показатели производства .'!истовой
стали .................................................... 372
Гл а в а XXV. Производство бандажей и колес
....................
373
Гл а в а XXVI. Производство труб
.. ... ... .... ... ... ... ... .... ... ...
377
105. Способы производства труб
..............................
377
. 106. Производство бесшовных труб
... ...... ...... ....... ......
378
107. Производство сварных труб
.. .... ..... .... .... .... ..... ..
389
Раздел 4. Процессы волочения и прессования
... ................ .
39
Г л а в а XXVII. Волочеюие
..........................................
395
108. Оборудование волочильных цехов
........................
395
109. Волочильный инструмент и вспомогательные механизмы
....
397
110. Технологический процесс волочения прутков и [}роволоки . . 399
111. Особенности технологического процесса волочения стальных
112. 'Sftoд~~~-. ~р~к;-iка. ·труб.~- -~ра~~;;~~- ~~- -~ -~j,~ц~~~~-. ~О:. 403
лочения .................................................. 405
113. Производительность волочильных станов. Брак при волоче-
нии ...................................................... 406
114. Организация работы и достижеН1Ия новаторов производства
в волочильных цехах ................................. • . . . . 408
Гл а в а XXVIII. Прессование (выдавливание через очко)
.• ...••••. 409
115. Прессы гидраnлические и механические
.........•.•...•.• 409
116. Технологический процесс прессования прутков и труб из
цветных металлов .............................• .. .. .••••• 411
117. Прессование ста,1ьных труб
. ..... .... .... .... .... ..... ...
413
1\ 8. Технико-экономические показатели прессования (располо-
жение прессового оборудования) .......................... 414


Оглавление
7
раздел 5. Оборудование и техво.nоrии куэвечноrо производства .. . .. . .. 416
r лав а XXIX. Оборудование кузнечных цехов
... .... ..... ..... .....
416
119. Общая характеристика кузнечных цехов
....... ...........
416
120. Основное оборудование кузнечных цехов
..... .......... .
41?
121. Оборудование для разделки исходного материала на за-
готовку .................................................. 440
r лав а ХХХ. Технология ковки и штамповки ...................... 441
122. Влияние ковки и штамповки на строение и механические
свойства материала изделий ............................ 441
123. Свободная ковка
. .... .... .... .... .... ..... .... .... .... ..
444
1~4. Горячая штамповка
.. ..... .... ..... .... ..... .... ..... ....
451
125. Холодная штамповка
....................................
469
126. Вопросы орrаниза11Ии и экономики кузнечно-штамnовочноrо
производства ............................................ 478
Литература .......................................................... 482


ПРЕДИСЛОВИЕ
~нига являе-кя учебником для студентов-металлургов всех
специальностей, ~qюме опециальности «обработка мeтaJIJl'OВ дав­
пением:., а также для студентов, изучающих общий курс техноло­
гии горячей обработки металлов.
Имея в виду эту цель, авторы придерживались программы,
утвержденной Министерством высшего обр~азования СССР 2 июня
1950 г., индекс No ГМ-41 (автор программы действительный член
АН УССР А. П. Чекмарев, ответственный редактор проф.
И. А. Перлин),
В книге, как и в программе, наиболее полно представлена про­
катrка. Это объясняется тем, что прокатные цехи имеются на всех
крупных металлургических заводах и оомое прокатное производ­
ство, наряду с доменным и сталеплавильным, является основным
металлургичеоким производством.
С точки зрения обра·ботки металлов давлением прокатка также
занимает особое место, поскольку через этот процесс проходит поч­
ти весь металл, потребляемый для других видов обработки: сво­
бодной ковки, штамповки, волочения и пр. Все остальные процессы
обработки металлов давлением также в достаточной мере, как это
требуется программой, отражены в книге.
Вполне сознавая возможность упущений и погрешностей в их
труде, авторы будтут благодарны з~а все критические замечания и
пожелания. За предварителыный просмотр рукописи с ее разбо­
ром авторы выражают свою признателЪ'Ность коллективам ка­
федры ковки-штамповки, руководимой проф. В. И. Залесским и
кафедры прокатки, руководимой чл. корр. АНСССР Иг. М. Павло­
вым (Московский институт стали им. И. В. Сталина).
Авторы выражают та,кже благодарность рецензентам книги:
действ. члену АН УССР А. П. Чекмареву и проф. докт. техн. наук
В. С. Смирнову.


ВВЕДЕНИЕ
Для характеристики роли обработки мет~аллов давлением в на­
родном хозяйстве С<;СР достаточно сказать, что более 7F/J/o всей
стали, выплавляемой на металлурrических заводах, обрабаты­
вается прокаткой. Кроме того, ч~асть стальных слитков подвер­
гается непосредствен-но ковке и прессованию; остальная часть
стали используется для производства фасонн~х стальных от­
ливок.
Существует много разновидностей процессов обработки ме­
таллов давлением. Рассмотрим оомые основные из них, получив­
шие в настоящее время наиболее широкое промышленное при­
менение.
Наиболее важным видом обработки металлов давлением яв­
ляется прокама. Схема процесса прокатки представлен~а на рис. 1.
Рис. 1. Схема прокатки в гладких валках
Вращающиеся прокатные валки благодаря действию трения
втягивают деформируемую •полосу в зев ABCD, образованный вал­
юами. При ·этом толщина поJiосы уменьшается, а длина и ши­
рина (обычно в значит~ьно меньшей мере) увеличивается.
Этим способом производится очень большое количество круг­
лых, квадратных и других ,простых профилей, рельсов для же­
лезнодорожвого транспорта, строительных профилей (балок с раз­
личной формой поперечного сечения), листового, полосового и
ленточного. проката, сложных профилей для машиностроения (на­
пример, для колес автомобиля, гусениц трактора) и т. д. Боль­
UJое развитие в нашей стране получила прокама бесшовных труб.


10
Введение
Схема получения полой гильзы из сплошной круглой заготовки
показана на рис. 2. Валки сообщают заготовке винтообразное дви­
жение, при этом заготовка обжимается по толщине и одновре­
менно осуществляется подготовка центральной части меrnлла .
Рис. 2. Схема прошивки круглой заготовки
в гильзу на стане косой прокатки
к прошивке, а сама про­
шивка осуществляется при
помощи оправки А (на
стержне В).
Рис. 3. Схема свободной
ковки
Важнейшими видами обрабо'ГКИ металлов давлением явля­
юrея также ковка и шrnм,повка. При свободной ковке обжатие за­
готовки ведеrея при помощи универсального инструмента - бой­
ков, закрепленных на прессах или молотах, причем непосредствен­
ное вовдействие инструмента на боковые поверхности заготовки
оrеуrетвует (.помимо бойков при свободной ковке может использо­
ваться также вспомогательный инструмент, который не закреп­
лен непосредственно на машинах). Основная схема свободной
коВ1КИ показана на рис.· 3. При свободной ковке в качестве заго­
товки используют катаный металл (преимущественно на молотах)
или слитки (преимущественно на прессах). Обработка д~авле­
нием весьма крупных слитков (до 200 т и-· более) в настоящее
время ведется только методом свободной ·ковки.
В отличие от свободной •ковки, для штамповки характерно
применение специализированного инструмента - штампов, часто
имеющих весьма сложную форму, подкладных или закрепляемых
непосредственно на машинах и воздействующих также на боко­
вые поверхности металла. Под действием давления полости ·штам­
пов за1По.лняются металлом и получается поковка нужной формы
.и размеров (рис. 4).
Штамnовка металла может быть осуществлена в горячем и хо­
лодном состоянии (горячая и холодная шта,мповка). Для горячей
штамповки применяют прутки чаще круглой и квадратной формы.
Среди раЗ1Новидностей холодной штамповки наибQ/lее расп-ростра-


Введение
11
вена листовая штамповка, исходными материалами для которой
служат листовые заготовки. Штамповка толстых листовых заrо­
Т()IВОК применяется и в горячем состоянии. Для свободной ковки
характерно индивидуальное и мелкосерийное машиностроитель­
ное производство. Для процес-
сов штамповки - серийное и
__
//,~_
массовое производство.
_:
- ,l~%'«
Рис. 4. Схема штамповки шестерни
',
,/в/ij//
'/,, ~-_.///./-> /,_,,_
л.--...~...;::::.../~/.:_,,// _,,✓ >- ✓~//
--../.._/.,_,__,,__ _
Рис. 5. Схема волочения прутка
р
Шта-м,повка широко применяется в маши.настроении, особенно
в ~автотракторной и авиационной промышленности, паровоза- и
вагоностроении, приборостроении, а также в ряде других важ­
ных отраслях промышленности. Штамповка, особенно листовая,
находит большое применение также в производстве предметов
широкого потребления (производство металлической посуды, ло­
жек, примусов, часов и др.).
Далее рассмотрим схему волочения металлов (рис. 5). Сущ­
ность- волочения заключается в протягивании ранее прокатан­
ного мeтaJIJia А через волоку В при помощи тягового усилия Р,
создаваемого специальным приводом. Горячая прокатка прово­
локи (так называемой катанки) производится обычно до дна-
метра 5-8 мм. Более тонкую проволоку из черных и цветных ме-
таллов получают волочением. Проволока служит ддя изготовле­
ния разнообразных из)(елий, широко применяемых в народном хо­
зяйстве на,шей страны: 'различных электропроводов, кабелей, тро­
сов, сеток, гвоздей, винтов и т. д. •
Волочению подвергается та·кже сортовой прокат в виде прут­
ков (круглые и другие профИJiи) для получения точных размеров,
чистой поверхности и некоторого наклепа. Наконец, волочению
подвергается большое количество труб, изготовленных прокаткой,
для изменения диаметра и толщины стенки.
Если прможить давление Р к заднему торцу заготовки или
слитка А, заключенного в цилиндре В, то металл бу:дет вытекать
через матрицу С, принимая форму выходного сечения очка
(рис. б). Этот вид обработки металлов давлением называется вы­
давливанием или прессованием через очко и широко применяетсF-
•


12
Введение
для обрабо'!'ки цветных металлов и сплавов, отчасти стали. Спо­
собом прессования через очко получают пру'l!КИ самой разнооб­
разной формы поперечного сечения, а также трубы.
Наиболее .ранним видом обра·ботки металлов давлением яви­
лась ковка. В примитивной форме ковка, вероятно, возни,кла одно­
временно с освоением металлов человеком. В древнем мире (Еги-
Рис. 6. Схема прессова1JНя через очко
пет, Рим. ·страны Востока), кроме разнообразных кованых пред­
метов, были известны рееаные из -расплющенных полос и тяну­
тые проволочные изделия (волочение). Среди скифских древно·
стей имеются необычайно тонкой работы ювелирные золотые из­
делия с коваными и тянутыми мельчайшими частями (Эрмитаж,
Ленинград). Применение ковки и волочения было известно также
в древней Грузии. В древней Руси желееные и медные кованые
изделия применялись в домашнем быту, в сельском хозяйстве и
в юачестве предметов вооружения. Кованые железные серпы в Рос­
сии изготовлялись уже в IX веке, а кованые косы - в XI веке [17].
ГромаД11ое значение имело изготовление кованых мотыг, лемехов
и топоров (обработка земли, рубка лесов). Тогда же русокими
• воинами широко применялось кованое железное оружие; в то
время ка·к англо-'Саксы пользовались еще в качестве оружия юа­
менными топорами (битва при ГастиН1ГСе в 1066 г.). С очень бо.пь­
шим искусством ковалось не только древнее руоокое оружие
(мечи, секиры и пр.), доспехи (щиты, шлемы, кольчуги и пр.) и
ручные орудия труда (топоры, мотыги, ножи, пилы и т. д.), но и
предметы строительного дела (дверная и оконная арматура, ре·
шетки, петли, замки, гвозди и пр.), художественные ивделия,
утварь, посуда (по.ztЧас очень причудливых форм) и др. Инте­
ресно, ·что обработка металлов давлением уже в древней Руси со­
провождалась термической обработкой и даже сваркой. Та-к,
в XI веке изготовлялся инструмент с наваркой ста.ли юа режущие
к;ромки (Рыбаков, «Ремесло древней Руси», 1948)~
Кроме приемов ручной ,IЮВКИ, в самые древние времена при­
менялась листовая штаwовка в виде процесса выколо'l'КИ (обко-


Введение
13
лачивания) на оправке (деревянном болване) и позднее в форме
токарно-давильного процесса, а также чеканка, насечка и пр.
В XII веке различными способами •ковки, ВЬl'Колотки и пр. из­
готовлялись крупные котлы для варки 111ищи, сковороды для вы­
в;арки соли, цепи и т. д. Весьма широко 1был развит желе~зный про­
мысел 'ПОД Москвой, в Тульском районе, где кузнецы совершен­
ствовали свой опыт с древнейших времен.
Большое развитие 'Получает кузнечное дело с момента по­
стройки ряща железоделатель-ных заводов в XVII веке (ТульС!КИе
или Городищенские-1632 г., l(остромской - 1644 г., l(ашир­
ские- 1653 г., Олонецкие-1674 г. и др.). В XVII веке в России
~уществова.ли уже оружейные заводы, изготовлявшие кованые пи­
щали и .пушtКИ, в бо.льших количествах вывозившиеся за гра­
ницу [18]. В кузницах этого !Периода применялись молоты ·с при­
водом от водяных колес. В 1700 г. один из русских оружейников
Н. Демидов переносит оружейное производство на Урал, где
с этого времени начинает быстро развиваться железоделатель­
ная промышленность.
Начиная с 1800 г., в России уже осуществлялась горячая ковка
железа в штампах (ружейные ч~асти), причем к концу первой чет_.
верти XIX века штамповались уже многие взаимозаменяемые
(стандартные) детали ружейных замков, а за границей в это время
штам111овали только ружейные курки {18].
Дальнейшее развитие процессов ·ковки и штамповки связано
с расширением ассортимента изделий, получаемых ковкой и в осо­
бенности. штамповкой, увмичением потребности в больших коли­
чествах одинаковых изделий и необходимостью иметь все более
крупные по величине кованые изделия. Появление паровых и пне­
вматичеоких молотов, кривошипных, фрикционных и гидравличе­
ских прессов превращает кузнечное ремесло ,в промышленное про­
изводство, которое все же долгое время является подсобным, за­
готовительным. 1( моменту Великой Октябр&екой социалистиче­
ской революции кузнечно-штамповочное производство было в от­
сталом состоянии.
В настоящее время в СССР создано высокопроизводительное
и технически совершенное кузнечно-штамповочное производство,
без которого не обходиtся ни одна отрасль машиностроения и ряд
других отраслей промышленности.
Процесс волочения был 'Известен еще в глубокой древности.
В I веке римляне при помощи волочения получали тонкую прово­
локу из, золота, серебра и меди.
В древней Руси процесс волочения был хорошо известен уже
в IX-X вв. fl широко применялся ремесленнИJКами К:иева, Нов­
города, Чернигова и других городов для изготовления проволоки
из цветных металлов. Несколько позже на Руси стали протяги­
вать железную проволоку. В качестве оборудования для волоче-


14
Введение
ния проволоки в то время служили волочильные скамьи, причем
на одном •конце такой скамьи укрепJJялась волочиль-ная доока,
а на другом - деревянный ворот, к барабану которого прикреп­
лялись волочильные клещи. Такие волочильные станы строились
с ручным и ,конным 111риводом. Еще ранее этого ·проволоку тя­
нули через очко непосредственно вручную.
В середине XVII века в России начали применять волочиль­
ные станы, у которых приводом служили водяные двигатели. В ео­
ст~ав волочильных цехов того времени входили •клещевые и бара­
банные волочильные станы, причем на клещевых станах получали
проволоку диаметром до 8-9 мм, а на бара1банных - до
2-2,5 мм. В качестве исходного материала для изготовления про­
волоки служили з~аготовки из кричного железа. В начале XIX века
в связи с изобретением телеграфа увеличилась потребность в тя­
нутой проволоке. Изобретение паровой машины дало возмож•
ность создать волочильные станы с паровыми двигателями.
В дальнейшем в качестве привода начали применять электриче­
ские двигатели.
Несмотря на раннее развитие воJl'Очильного производства
в России, только после Великой Октябрьокой социалистической
революции волочильно-калибровочное производство получило
большое развитие и в настоящее время занимает видное место
в нашей промышленности.
Прокатка появилась позже, чем ковка и волочение.
Первые сведения о прокатке относятся к XV веку (рисунки
Леонардо да Винчи 1495 т.). В XVI веке применялась прокатюа
свинцовых полос (для органных труб и оконной арматуры) и хо­
лодная прока'I!К8. (прогладка) полос для монеты в ручных станках.
Позже появились прокатные и «резные» станы с конным приво­
дом и с передачей от водяных колес. Первоначально листовое и
сортовое железо и листовая медь отковывались под молотами. Для
разрезки листового металла на полосы и прутки ,служили рычаж•
ные, а затем дисковые ·ножницы (резные станы), изобретенные
в ·середине XVII века. Прутки и JJИстовые обрезки тянулись на
проволоку.
Первые примитивные прокатные устрой,етва в России появи­
лись в XVII веке и 1J1рименялись главныw6бр~азом для производ­
ства полосового и мелкосортного железа. Первые станы называ­
лись плющильными и служили для плющения полосовоге же­
леза; первый листовой стан был пущен на Урале, на Чермозском
заводе в 1782 г. Интересно, что уже с начала XIX века изделия
проюатных цехов России вышли на мировой ,рынок и ценились.
очень высоко. Например, знаменитое уральское кровельное же­
лезо, получавшееся прокаткой с ·последующей nробивкой под мо­
лотами, не имело себе равного по ·качеству (антикоррозионная
стойкость). Прокатка рельсов была осуществлена в России 13,пер-


Введение
15
вые в 1843 ·г. на Выксунском заводе. Броневые листы изготовля­
лись только ковкой· под молотами, что было крайне непроизводи­
тельно. В 1859 г. мастер В. С. Пятов впервые изrотовил ·броневые
листы прокаТ'К:оЙ. В 1860 г. это изобретение было направлено
в Англию на отзыв, -причем пришел отрицательный ответ. Однако
в 1861 г. некий Браун получил в Англии пе:рвый •патент на произ­
водство брони именно этим способом.
Значительный подъем металлургической промышленности
в России относится к 90-м годам прошлого ,столетия, что было свя­
зано в первую очередь с усиленным желевнодорожным строитель­
ством, для которого .требовалось огромное количество металла
на рельсы, паровозы, вагоны. За десятилетие (1890-1900 гг.)
было уложено свыше 21 тысячи верст железнодорожных путей.
В этот период возникла большая часть южных ·заводов, пред­
ставлявших значительный шаг вперед по сравнению с уральскими
заводами с их отсталой техникой.
Наибольшее производство стали относилось к 1913 г., когда на
заводах черной металлургии было уже более 300 прокатных ста­
нов. Одна,ка средняя годовая производительность стана состав­
ляла тогда всего лишь около 12 тыс. т: механизация была очень
слабой и вся сортовая и листовая сталь прокатывалась непроиз­
водительно из мелких слитков.
За годы первой мировой войны 111роизводство чугуна, стали и
проката значитель·но снизилось, а в годы интервенции и граждан-
ской войны почти полностью остановилось.
.
Придавая решающее 1значение индустриализации для буду­
щего н,ашей страны, для построения коммунистического общества,
коммунистическая партия вела советский народ по пути создания
мощной промышленности средств 'Производства и в частности чr­
ной метал.лургии и развитого машиностроения.
Уже в 1928 г. был достигнут и превзойден довоенный ·уровень
выплавки стали, а за rОДЬI :второй и третьей пятилеток черная
и цветная ме11аллУIJ)гия шагнула далеко вперед (в 1940 г. ,в СССР
было произведено проката почти в 5 раз больше, чем в· 1913 г.).
За годы этих пятилеток был введен в работу ряд новых высоко­
производительных прокатных станов на таких крупных заводах,
как Магнитогорский, Кузнецкий, Макеевский и Запорожсталь.
Вторая мировая война прервала мирный труд ·советских людей,
но созданная вторая угольно-металлургическая база на Востоке
обеспечила производство металла на полную мощность. Происхо­
дил быстрый ввод в действие эвакуированных с Юга предприятий
и развернутым фронтом шло создание новых мощностей. В ре­
зультате .был введен в действие 21 прокатный стан, и производ­
ство проката на Востоке возросло на 57°/о,.
Пятилетний план восстановления и развития народного хозяй­
ства ~а 1946-1950 гг. являлся важнейшей частью прог-раммы


16
Введение
дальнейшего развития черной металлургии, предусмотренное про­
изводство проката 17,8 млн. тв 1950 r. было перевыполнено.
Наряду с развитием прокатного производства большое раз­
витие в годы пятилеток получили и другие виды обработки ме­
таллов давлением, в частности, кузнечно-штамповочное производ­
ство.
Создание новых отраслей советского машиностроения и, в первую оче­
редь, тяжелого и транспортного машиностроения, судострое1mя, авто-трактор­
ной и авиационвой промышленности потребовало оостройки ряда крупнейших
кузнечных и штамповочных цехов и заводов, оснащенных передовой техникой.
Постройка таких цехов на заводах тяжелоrо маmиностроевия (Ново-I(рама­
торский, Уралмаш и другие) обеспечюла возможность получения любых круп­
ных поковок. Освоена ковка стали ряда новых марок, повышено качество по­
ковок, их точность.
Из примитивной .:щноручьевой штамповки простых по форме поковок,
получаемых в незначительных количествах и с большими припусюами ю до­
пусками, штамповочное производство превратилось в мощное крупносерийное
и массовое производство поковок и деталей высокой точности и с чистой r.о­
верхнос:гью.
Сове'IС'Кая науюа об обработке металлов давлением имеет бо­
гатое историческое прошлое.
Оригинальные мысли об обработке металлов давлением бы.пи
высказаны великим русоким ученым М. В. Ломоносовым. Первые
крупные научные исследования по прокатному производству были
поставлены в России (И. А. Тиме, Индикаторные опыты над
прокаткой сmльных рельсов и балок, Горный журнал No 1, 1883).
Г.ромадный вклад в науку об обработке металлов давлением
был внесен русскими учеными: Д. К. Черновым, Р. Тонковым,
А. П. Гавриленко, В. Е. Грум-Гржимайло, А. Ф. Родзевич-Белеви­
чем, Н. С. Верещагиным, Н. С. Курнаковым, Н. Гутовским,
С. Н. Петровым, А. П. Виноградовым, А. Ф. Головиным, Л. С. Лей­
бензоном, К. Ф. Неймайером, К. Ф. Грачевым, С. П. Поре.цким,
Н. А. Соболевоким, В. Н. Рудбахом, П. С. Истоминым,
П. Т. Емельяненко, А. Е. Хейном и многими другими.
Большая и успешная работа, проведенная в СССР по углуб­
лению и расширению званий в области пластичеокой обработки
металлов, была тесно связана с развитием других теоретических
и прикладных наук. Первое существенное достижение советской
науки заключается в том, что она глубоко •прони,кл,а в очень мно­
гие практичеокие вопросы, связанные с обрабомой металлов дав­
лением.
Характеризуя состояние науки об обработке металлов давле­
нием в СССР, •необходимо указ~ать, что еще не та,к давно разные
виды обработки давлением рассматривались сами по себе, без
общего теоретического анализа. В значительной мере трудами со­
веТСЮlх ученых было показано. чtо все эти процессы можно рас­
сматрив~ать не оторванно один от другого, а как частные случаи


Введение
17
nротекания единого процесса пластической деформации в извест­
ных условиях. В дальнейшем изучение различных процессов об­
работки давлением получило новые возможности благодаря при­
менению общей теории пластичности.
Изучение частных условий, характерных. д~я различных про­
цессов обработки давлением, позволило советским ученым глубоко
развить теорию этих процессов.
Большое количество исследований было проведено по про­
цессу прокатки, общая теория которой развита главным образом
советскими учеными.
Большим успехо~ советской науки явилось, в частности, дока­
зательство возможности сверхобжатий при прокатке и увеличе­
ния суммарной вытяжки между промежуточными отжигами.
Крупное значение имеют достижения советской науки в изу­
чении процессов ·производства труб и некоторых смежных процес­
сов. Проведенные в СССР исследования и опубликованные труды
содержат ценные. материалы по процессам косой и поперечной
прокатки, прокат,ки на автоматических станах, по процессу пиль­
герования, формовки сварных труб, по выл,авливанию на прес­
сах и пр,
Опытные исследовательские работы по процессу В9лочения
и математическая разработка теории волочения также получили
у нас большое развитие.
Впервые в Советском Союзе были рассмотрены, исходя из тео­
рии пластичности, основные процессы ковки и штамповки с раз­
работкой методов практических расчетов и с анализом многих
частных случаев указанных процессов.
Значительны достижения советской науки и по изучению со­
стояния металла до обработ,ки, во время обработки и -после об­
р·або-гки. Не останавливаясь на ценных частных результатах.
уместно указать некоторые основные положения, относящиеся ко
всем видам обработки давлением.
Первым важным выводом явилось положение о том, что нет
вообще металлов с вполне устойчивыми свойствами (хрупких или
пластичных), что свойства их заметно зависят от условий обра­
ботки. Тем самым был дан стимул к изысканию н,аивыгоднейших
условий для ,каждого данного случая обрабо'ГКи и к установлению
общих законов, управляющих этими ~овиями.
];3 отлич·ие от старой теории, согласно которой строение и свой­
ства металла зависят от условий лишь последней операции, экс­
периментальные данные,, полученные в СССР, доказали, что не­
обходимо учитывать всю совокупность технологических процессов
в их взаимной с~язи.
Для советских заводов в настоящее время характерны стро­
жайшие требования к соблюдению усмновленного порядка и ре­
жима всех операций. Разработка сводньrх пооперационных схем
2 Обработка металлов давлением


18
Введение
и технологических инструкций ведется весьма тщательно, с уче­
том влияния режима всех основных процессов на свойства гото­
вого продукта.
При этом имело большое значение установление правильного
понятия сопротивления деформации металла в данном процессе
в качестве сложной величины, зависящей от многих фа,кторов; оно
было противопоставлено величине предела прочности, применяв­
шейся многими еще не так давно. Бы.по уточнено также понятие
пластичности металла в смысле его способности остаточно дефор­
мироваться без разрушения. По обоим этим важнейшим показате­
лям были получены обширные опытные материалы.
Во многих случаях обработки металлов давлением не вся
м,асса металла одновременно находится под действием инстру­
мента. Впервые в Советском Союзе было обращено внимание на
взаимодействие между частями металла, находящимися вне ин­
струмента (внешние части тела) и металлом в -самой зоне дефор­
мации. С этим взаимодействием связан ряд явлений и следствий,
которые необходимо учитывать при анализе соответствующих про­
цессов обработки.
Существенным достижением явился обобщенный анализ нерав­
номерной деформации. Были изучены сложные явления взаимо­
действия частей полосы, обжимаемых в разной степени, вопросы
выравнивания вытяжек, вынужденной поперечной деформ,а­
ции и пр.
В связи с неравномерностью деформации велись исследования
скольжения металла по контактным поверхностям, в сопоставле­
нии с переходом на них боковых поверхностей деформируемого
тела. Весьма большой интерес представило опытное и теоретиче­
ское исследование нового вопроса слипания инструмента и обра­
батываемого тела при ковке и про-катке, что нашло отражение
в теории этих ,процессов.
Большим шагом вперед следует считать изучение сове1скими
учеными поперечной и продольной деформации при прокатке
в гладких валках и сложных условий прок,атки в калибрах.
Советская нау,ка занимает одно из первых мест в разработке
общей теории напряжений и деформаций. Существенна и разра­
ботка теоретичеоких вопросов обработки металлов давлением на
основе этой общей теории.
Следует отметить при этом ряд исследований распределенИIЯ напряжt-ний
r:o поверхности контакта при ковке и прокатке с точной записью соответству­
ющих кривых; впервые в мировой практике такие исследовании были рас­
пространены также на про1Сащ в калибрах, причем было изучено ВЛИIЯНие
уС1Iовий неравI:Юмерной деформации.
Ценным достижением ЯB:\IJICЯ обобщенный анализ разли~:р:ы-х
формул работы деформации с общим ~х выводом и с получениеf,(


Введение
19
частных решений, охвативших известные ранее разрознен'liые фор­
мулы.
В связи с вопросами определения давления и работы необ­
ходимо указать также на большие успехи советской науки в об­
ласти изучения явления трения по конта·ктным поверхностям
и влияния технологической смазки. Следует отметить изучение
влияния совместного действия кривизны (вогнутости и выпукло­
сти) деформирующего инструмента и сил трения, что особенно
характерно для процесса ковки и прокатки.
В настоящее время перед наукой о пластической обработке ме­
таллов стоят важные научно-практические задачи, решение кото­
рых будет способствовать развитию технического прогресса в ме­
таллургической и машиностроительной промышленности.
Многие из вопросов, бегло затронутых нами во 1JЗ,Ведении, бо•
лее подробно излагаются в последующих раздел.ах ~ниги.


ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В КНИГЕ
Размеры деформируемого тела (слитка, болванки, штуки, ПОJJОСЫ, з1lrо­
товю1, листа, ленты и пр.):
lf - высота (толщина) до обработки (исходная, начальная);
h - высота (тОJJщин,а) nocne обработки (конечная);
В1 - иn1рина до обработки (исходная, начальная);
8 2 - ширина после обработки (конечная);
L 1 - длина до обработки (исходная, начальная);
L 2 - длина после обработки (конечная);
S1 ;ш 1 - площадь поперечного сечения до обработки (исходная, начальная);
S2 ;ш2 - площадь поперечного сечения поспе обработки (конечная);
V -объем:
М -масса.
НапряженНJЯ и деформации:
pr- сопротивление деформации;
-
удельное давление;
с: 1 - максимальное главное напряжение;
с:2 - ~:реднее главное напряжение;
са - минимальное главное напряжение;
k - сопротивление деформации при линейном напряженном состояния
(ао);
t - элементарные силы треJ1111я (напряжения);
слч - предел прочности;
", п -предел упругости;
ст - предел текучести;
Е - модуль упругости;
а - относительная упругая деформация;
i - относительная остаточная деформация (удли.нение);
fl - относительная полная деформация;
(L•
fJ.
-
вытяжка r•= -
2};
Li,
/J.c
-
средняя вытяжка.
Силы:
р _ давление металла на рабочий обрабатывающий инс-rрум('11т.
R - реакция со стороны инструмента на металл;
Т - сила трt:ния;
• F, Q - дополннтел8ные обозначени;я сил.


22
Основные обоэначв.ния, принятые в книге
Скорости:
tt - окружная скорость прокатных валков;
tt1;tt8 - скорость металла перед входом в зону деформации;
v2 ;ttь - скорость металла после выхода из зоны деформа~~ии.
Углы и дуги:
а. - угол захвата (касания) при прокатке;
~ - угол трения;
" i - критический угол при RР""атке;
а, ,:р, ф- переменные углы;
S - длина дуги;
Sa.
-
длина дуги захвата (касания) при прокатке.
Разное:
f - коэффициент трения;
п - число оборотов в минуту;
Sь -опережение при прокатке;
Sв - отставание (скольжение) при прокатке;
N - мощность;
А -работа;
"1 - коэффициент полезно1·0 действия (к. п. д.);
д - плотность.


ЧАСТЬ 1
ТЕОРИЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ
ДАВЛЕНИЕМ


Глава/
ФОРМА ТЕЛА
Форма (собственная) твердых тел является их характерным,
свойством (наряду с составом, весом, 'Прочностью, цветом и пр.),
отличающим их от жидкостей и газов. Получение твердого тела­
определенной формы возможно трояким образом.
А.Образованиеформы с отделением избытка ве­
щества от массы тела, т.е. с уменьшениеммассы·
тела. Получение таким путем ·металлических полупродуктов и из­
делий очень распространено. Сюда· относится механическая обра­
ботк.а: строжка, фрезерование, обточка, сверление, вырезка, раз­
резка на части, вырубка, откалывание. разламывание на куски
и пр. Кроме того, удаление избытка металла может достигаться
электроэрозией (действие искрового разряда или электрической­
дуги), электролитическим растворением, обычным растворением
в кислотах, местным оплавлением и сжиганием. Отделение из­
бы'ГКа металла или разделение на части механическими способами
требует, значительных усилий, причем переход металла в отходЫ'
(стружка, обрезки) связан с его обесцениванием и тем самым
с удорожанием производства изделий. Малая выгодность таких
процессов заставляет применять их только в качестве заверши­
тельных, когда р:азмеры заготовки уже заранее приближены к го­
товому изделию посредством более выгодных процессов (фасон­
ное литье, обрабо11ка давлением).
Особенностью рассматриваемых способов (А) является также­
отсутствие воздействия на строение и свойства основной остаю­
щейся массы металла.
Б. Образование формы, в частности получение металлических
полупродуктов и изделий, постепенным осаждениеМ'
или наращиванием массы илисоединением отдель­
ных частей, т. е. увеличением массы тела. Сюда относятся сле­
дующие процессы.
Литье, разделяющееся на фасонное литье и на литье слитков"
предназначаемых для обработки давлением. Наращивание массы
твердого тела происходит в этом случае путем кристаллизации ме­
талла из расплава.
Осаждение с наращиванием металлического слоя: электроли-·


26
Форма тела
тическое, химическое (т,а,кже осаждение из, парообразного со•
стояния).
Сварка, спайка, спекание, склепывание, скрепление, склеива­
.Jluе, дающие соединение отдельных металлических частей с дости­
жением за.данной формы готового более или менее сложного изде­
лия. В частности, сюда относится получающее большое распро­
,стр;анение производство металлокерамических изделий путем
спрессовывания и спекания металлических порошков (11зготовляе­
мых методами порошковой металлургии).
К особенностям данных способов (Б) можно отнести: а) необя­
зательность получения отходов (если они не получаются по тех­
'Нологическим причинам); б) возможность воздействовать на стро~­
ние и свойства получаемых изделий, подбирая наиболее подходя­
щие исходные материалы и наивыгоднейший режим самих про­
цессов (кристаллизация, осаждение, опекание) .
В. Образование формы тела с сохранением его
""1 а с с ы, что возможно только
при взаимном перемещении ча­
стиц тела в процессе его пластической деформации при наличии
необходимой пластичности мет.алла. Под пластичностью при этом
понимается способность твердоrо тела устой­
чиво изменять свою форму без разрушения,
в связи с чем пластическую деформацию называют также о ст а­
,.очной
деформацией.
Одна-ко, обладая необходимой пластичностью, тело не утрачи­
-вает своих упругих свойств полностью. Поэтому полная деформа­
u.ия тела (, + б) всегда имеет две составляющие: , -упругую и
:-l) - пластическую (рис. 7). Для обработ~ки давлением выгодно,
чтобы первая составляющая у обрабатываемого тела была наи­
меньшей (горячая обр,аботка металлов давлением).
Устойчивое сохранение произведенной деформации может от­
•сутствовать по двум причинам: а} тело не проявляет пластично­
сти, оно деформируется только упруго и восстанавливает свою на­
чальную форму после удаления на·грузки (или разрушается,· если
'был доститнут предел прочности), б) тело не способно иметь соб­
ственную форму благодаря своей текучести; в этом случае само
вещество находится не в твердом состоянии, а в промежуточном
между твердым и жид:ким или в жидком состоянии.
Пластическая деформация лежит в основе всех способов об­
-работки металлов давлением. Кроме особых, мало еще освоен­
ных процессов бесслитковой обработки давлением (прокатки,
КО8КИ), когда металл подается в механизм в расплавленном со­
-стоянии, во всех обычных случаях обработки давлением металл
поступает в механизм и выходит из него как твердое тело вполне
-определенной формы. В момент же самой обработки состояние ме,
талла определяется всеми действующими условиями, что будет
рассматриваться позже.


Форма тела
21
Наряду с получением тел требуемой формы процесс обра­
ботки металлов давлением влияет на строение и свойства металла.
Подбирая условия обработки, можно изменять качество обраба­
тываемого продукта в жел-ательном направлении.
•
---· ..,i_ __t_
6
21
зl
а
1L
f,+6
6
-т-=- t:
т-'
1tr
Рис. 7. Схема остаточ·~ой н упругой деформаций:
а - при растяжении; 6 - при сжатии; / - до деформации; 2-под на­
грузкой: 8 - после разгрузки
Сами по себе процессы обработки давлением не требуют по­
лучения отходов, образующихся лишь по технолоrичеоким при­
чинам.
Постепенное утонение и вытяж•ка металла при обработке дав­
лением сопровождается значительным возрастанием стоимости
11родукта, особенно изделий очень тонких (тонкостенные трубы
малого диаметра, тончайшая .проволока, тонкие листы и лента).
Обр,аботка металлов давлением имеет важные преимущества
11еред обработКQЙ резанием в отношении экономии м~алла, повы­
щения производительности труда, уменьшения расхода энергии,
экономии ,производственных площадей и т. д. Одна,ко обработка
металлов резанием дает возможность получения изделий
с весьма чистой .поверхностью и точных размеров. В ряде случаев
та,ких же результатов можно добиться при применении холодной
. обрабо"Гки давлением
на отделочных операциях.


28
Физическая природа пластической деформации металлов
Важным направлением технического прогресса в советской ме­
таллообрабатывающей промышленноста является постепенная за­
мена обработки резанием прокаткой, протяжкой и штамповкой.
Глава//
ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ПЛАСТИЧЕСКОЙ
ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ
1. Механизм пластической деформации;
явление упрочнения - наклепа
Если в первой четверти настоящего столетия пластическая де­
формация понималась ,крайне упрощенно - как движение частиц
металла, похожее на движение жидкости, то в настоящее времЯ'
этот процесс рассматривается как весьма сложный, связанный со
строением металлического вещества и с происходящими в нем
явлениями. Особенно сложны эти явления при горячей обработке
давлением.
Так, акад. А. А. Бочвар считает, что здесь учачвует по крайней мере
четыре механизма: 1) сдвиговой, или дюслокационный; 2) аморфно-диффу­
зионный; 3) межфазовоrо перемещения через растворение и осаждение;
4) межзеренного перемещения при н,аличии рекристаллизации. Это показы­
вает, насколько зюачителыю деформацюsr металлов определяется явлениями,
свойственными именно металлическому веществу.
Как известно, металлы состоят из связанных между собой зе­
рен, имеющих кристаллическое строение и обладающих анизо­
тропией свойств.
На рис. 8 приведена модель распределения предела прочности
для однокристальной (для монокристалла) красной меди. В зави­
симости от направления значение а,1ч получается в пределах 12-
35 кг/мм2 •
•
Ориен1'ация зерен в литом металле более или менее случайна.
Зерна имеют хаотическое расположение в центральных частях
слитка, а в поверхностных зонах преобладают ооределенные ори­
ентировки. Глубокие степени рекристаллизации дают хаотическое­
расположение зерен, т. е. отсутствие их общей ориентировки.
Однако металл, состоящий из отдельных зерен кристалличе­
ского строения, даже при хаотическом их расположении, нельзя
считать изотропным в полном смысле, его называют квазиизотроп­
ным (условно изотропным; рис. 9, слева). Скрытая кристаллич­
ность такого металла 1проявляе'Г'Ся, в частности, [фи пластической
деформ-ации, которая протекает в соотве1'Ствии с анизотропией от­
дельных зерен (переходя от зерна к зерну в nорядке их ориента­
ции по отношению к действую~μим силам)..


Механизм пластической деформации
29
-----------,--
,.
Яоно, что мноrозеренный (поликристаллический) металл мо-
жет быть анизотропным только при одинаковой ориентировке
зерен, к та-кому состоянию ме-таJJл приходит, в частности, под воз­
действием холодной обработки давлением в о д н о м п р е и м у­
щественном направлении.
Рис. 8. Пространственная модель зависимости предела проч­
ности монокристалла меди от направления испытанИJЯ (слева).
Явление фестонито~ти при штамповке колпачков (справа)
В зависимости от относительной прочности зерен и междузереноой связи
могут в разной степени развиваться деформация со взаимным смещением
зере111 (чему способствуют малые скорости деформации III высокие темпера­
туры) и деформация за счет изменения формы самих зерен (что отвечает
большим скоростям деформации и не столь высоким температурам).
Рис. 9. Схема хаотического расположения зерею. предопределяющего
квазиизотропность металла и последовательное развитие пластиче­
ской деформации (слева). Схема поворота зерна под воздействием
соседних зерен (справа)
Деформация многозеренного металла резко отличается от де­
формации однозеренного металла; это отличие вызывается вза­
имным воздействием з-ерен, изменяющим картину напряженности


30
Физи11еская природа пласти11еской деформации металлов
зерен под влиянием заданных «исходных» деформирующи~ сил;
большая роль принадлежит и междузеренной связи.
.
Начало пластической (остаточной) деформации однозеренноr()
металла сопровождается появлением на IПОВерхности зерна линий
екольжения (рис. 1О, 'СЛева), свидетел1;,ствующих о возникновении.,
в самом зерне плоскостей
скольжения.
Рис. 10. Схемы скольжения по плоско­
стю скольже!РИЯ' (слева) и явления
двойникования (справа) при пласти-
ческой деформации металла
Кроме того, пластиче­
окая деформация может
происходить и за счет- ,
двойникования (рис. 10.
справа), также дающего
картину параллельных ли­
ний (на поверхности те­
ла), трудно отличимую от
картины линий скольже­
ния.
Скольжение, возник-
шее по некоторой плоско­
сти, в дальнейшем тормо­
зится, и плоскость оказы­
вается упрочненной, при -
чем возникает скольжение
по новым плоскостям. Са­
ма пластичность •металла.
таким образом, может рас­
цениваться как способ­
ность металла давать пло-
скости скольжения (на­
пример, ограниченная способность к скольжениям имеется у спла­
вов магния и несколько менее у сплавов титана в холодном состоя­
нии в связи с их гексагональным кристаллическим строением).
По теории аморфизации при скольжении образуется слой де­
зорганизованных атомов, в дальнейшем спаивающий вплоть до
полного торможения обе смещающиеся поверхности. Согласно
более поздним взгляд.ам по плоскостям скольжения образуются
металлические облом-кн, которые при известной их ориентировке
соединяются и затормаживают дальнейшее окольжение.
Явлению скольжения предшествует упругое искажение _кри­
еталличес,кой решетки, которое возрастает при дальнейших смеще­
ниях. С ростом числа плоскостей окольжения увеличивается ~ ко­
личество резко искажеliНЫХ участков решетки, а благода·ря этому
и жесткость металла.
• Обращено вниман,ие также на то, что явления по плоскостям скольжения
еопровождаются выделением тепла с последующей передачей тепла вceft
массе металла. Элементарное ско.nьжение,, следовательно, мо~ет сопрово-


Механизм пласти11еской деформации
зr.
ж,даться III расплавлением металла с мгоовенным после того охлаждеНf!ем.
0:ж:иокенного слоя, что дает возможность объяснить и периодичность сколь­
жения.
Новейшая дислокационная теория деформации учи­
тывает наличие в теле зерна разного рода неоднородностей. Счи­
тается, что смещение мемлла происходит не сразу по всей пло­
скости скольжения, а последовательно, причем оно возникает
8 определенном месте, тде существует дислокация металла. Под.
дислокацией понимается местное искажение или нарушение пра­
вильности атомной решетки. Само смещение является движением.
дислокации, р,ае,простра1:1яющимся в определенном направлении.
Из отмеченных выше четырех механизмов деформации (А. А. Бочвар)
к холодной деформации отоосится только первый - сдниrовый или дик:лока­
ционный1 причем сама холодная деформация может влиять на равновесие ме­
таJiлической системы, способствуя, например, распаду пересыщенных твердых
растворов, что может сказываться и на условиях деформации.
Рассмотрим ход деформации многозеренного металла. Прп
сжатии (или растяжении) тела по некоторой оси наибольшие ка­
сательные н•апряжения действуют в плоокостях под углом 450-
к эrой оси. По всем прочим плоскостям (с углом наклона q, боль•
шим или меньшим 45°) действуют уже меньшие ка-сательные на-·
пряжения.
Направления плоскостей скольжения (или двойникования)
в отдельных зернах различны в зависимости от их ориентировки.
При этом найдутся зерна, у которых напр,авления легчайшего
скольжения (или двойникования) совпадут с плоскостями наи­
больших ка-сательных напряжений. Подобные зерна/ должны на­
чать деформироваться раньше других зерен (рис. 9, слева).
По мере увеличения нагрузки р•астут и ,ка-сательные напряже­
ния в любой из плоскостей. Деформация в зернах, где уже воз­
никли плоскости скольжения (двойникования), развивается­
дальше, число •этих плоскостей возрастает, форма зерен начинаеr
искажать-ся. Вместе с тем оказыв,аются нестойкими те зерна, на­
клон плоскостей которых был не 45°, а иной, например 300. Каса­
тельные напряжения в плоскостях под углом 300 (и под другими
углами) повышаются и в известный момент становятся равными
сопротивлению окольжения в соответствующих зернах. Таким об­
разом, все большее число зерен охватывается деформацией, число
r~л~костей скольжения (двойникования) возра-стает, а их направ­
Jiения становятся все более разнообразными.
При всем этом зерна подчиняют-ся общим условиям деформа­
ции тела, обжимаясь, вытягиваясь и уширяясь соответственно д•ан­
liой схеме деформации, ка·к и все тело в целом. В результате при
вьtтяжке металла по одной оси образуеrея волокнистая струк­
rура. Поскольку склонность к деформации у разных зерен раз:-


.:З2
Физическая природа пластической деформации металлов
.лична (в з-ависимости от их ориентировки}, то часть зерен прину­
дительно воздействует на отстающие, а последние, менее податли­
вые зерна тормозят деформацию более податливых, что вызы­
.вает рез·кую неоднородность напряженного состояния деформи­
руемого металла.
-При этом должны возникать и пары сил, вызывающие поворот
"Зерен и изменяющие их ориентировку (рис. 9, справа}.
Таким образом, общая картина пластической деформации мно­
тозеренного (т. е. обычного} металла является сложной и имею­
щей отклонения в различных точках тела.
Общая ориентация зерен, сообщающая металлу анизотроп­
-ность, является следствием деформации тела в одном преимущест­
венном направлении (вытяжка}.
Если после холодной обработки металл приобретает анизо­
тропность, то для металлов кубической системы характерно диа­
rон,альное расположение элементов кристаллической решетки от­
носительно этой оси, что и определяет так называемую текстуру
металла -после обработки (имеющую свои частные особенности
для nрокаткн, волочения и пр.).
Модель анизотропности для металлов кубической системы дает
наибольшую разницу в механических свойствах для обр,азцов под
углом 45° и по самим главным осям, что характерно и для анизо­
,ропноrо деформированного мноrозеренного металла.
Ярким проявлением анизотропности являются симметричные
1-1еровности {фестоны} по краю колпачков при холодной штам­
повке их из кружков, вырубленных из полос стальных, медных,
латунных и пр. Вид неровностей соответствует как модели анизо­
rропности. так и симметрии кубической: системы (см. рис. 8).
Явление фестонистости вызывает излишние 01'Ходы металла, вредно отра­
жается на работе штампсвочноrо инструмента и требует борьбы с ним.
В данном случае имеется кристаллическая анизотропность, т. е.
-различие свойств вызвано только общей: ориентировкой кристал­
лических элементов. В отличие от кристаллической: анизотропно­
сти, при механической анизотропности действует продольная во­
локнистость обработанного металла с расположением вдоль во­
локон вытянутых неметаллических включений. Благодаря меха­
нической анизотропности наблюдается разница между результа­
тами испытаний продольных и поперечных образцов, что также
имеет очень важное практическое значение.
Заметим, что для некоторых целей анизотропность обработан­
ных изделий может быть полезной, и тогда умышленно созд,ают
известную текстуру металла, используя весьма заметную разницу
в свойствах металла в некоторых направлениях, сравнительно со
средними свойствами квазиизотропного металла.
Остановимся теперь на зависимости механических свойств ме­
талла от наклепа.


Механизм пмсти11еской деформачuи
33
•
Р~азвитие наклепа металла под действием обработки давлением
характеризуется диаграммами наклепа (рис. -11). Из диаграмм.
можно заключить, что упрочнение металла при холодной обра­
ботке протекает особенно интенсивно в ,первых ее стадиях. После
же достижения 1Приме.рно двух-, 11)е.хкраmой вытяжки (50-670/о
деформации) интенсивность уже заметно снижена, причем металл
имеет ярко выраженную волокнистую структуру.
г
б
Conpgmu8лeнue
ilефорначиц
мemlZIIЛd
Лласnш'IНостfJ
неталла
,___________4,__.. ., __ __ __ _ __
Относительнос oollfomuc
Рис. 11. Диаграмма ваклепа металла при холодной обработке
давлением
Ввиду того, что по мере обра•ботки металл утрачивает пласти­
ческие свойства, после известного обжатия дальнейшая обработюа
делается невыгодной или невозможной. Чтобы получить возмож­
ность дальнейшей обработки такого металла, необходима его ре­
кристаллизация, дающая обратное изменение свойств металла:
повышение пластичности и падение жесткости.
При работе на старом маломощном оборудовании учитывалось
повышение жесткости металла при наклепе, что оправдывало от­
жиг после очень незначительной холодной обрабоТ'КИ (рис. 11, гра­
ница А}.
Тот же смысл имела и старая норма наклепа между отжигами,
определявшаяся двух-кратным обжатием или вытяжкой (рис. 11,
граница Г}. С переходом на новое оборудование эта норма утра-·
тила значение, причем необходимост& отжига стала определяться
уже другим фактором: падением пластичности меrnлла (рис. 11,
11а,1жняя кривая, граница В). Соответствующая практическая зна-·
·э Обработка мет11m1ов дамеввем


34
Физическая природа пластической деформации металлов
•
чительно возросшая величина обжатия и вытяжки между отжи-
гами дана в табл. 1.
Таблица 1
Значения вытяжки между отжигами для разных металлов и сп.11авов
MeтaJJJJЬI и CDJJIBЬI
Стараянорма..............
Сталь, дуралюминий, латунь . . . . . .
Малоуглеродистая мягкая сталь, алюминиil:
Медь ................ .
H-h •t
~··
50
67
75
80
вытяжна
р.
2
3
4
5
При обработке наготово обжатие в последней операции опре­
деляется еще иначе, исходя нз требований к свойствам изделия
(например, граница Б).
2. Рекристаллизаци~ и горячая обработка металлов давлением
Процесс рекристаллизации имеет значение:
1) при операцИ'И отжига наклепанного металла (отжиг проме­
жуточный или окончательный),
2) при горячей: обработке давлением, когда рекристаллизация
происходит во время самого процесса, и после, пока температура
металла не упадет ниже извесnюrо предела.
От рекристаллИ1Зационноrо оrжиrа 118ДО отлючать отжиг, связанный с по-
лиморфными превращениями металла.
•
Рекристаллиэацня наклепаноого железа начинается при температуре по­
рядка 45(Ji', коrда внкаких превращений нет, и может проходить с бмьшой
скоростью уже при температуре 600-65()0.
На рис. 12 представлена диаграмма зависимости механиче­
ских свойств стали от времени отжига. Чем выше температура
рекристаллизации, тем энергичнее протекает изменение свойств,
причем вначале происходит быстрое изменение свойств, после чего
наступает затухание. Таким образом, для практики ценны только
начальные участки кривых; продолжать отжиг (при данной: темпе­
ратуре) дольше известного времени нет смысла (не говоря о вре­
мени, необходимом для теплопередачи).
Диаграмма механических свойств в фуюкции температуры от­
жига дана на рис. 13 (продолжительность отжига вз.,ята такой:,
что свойства металла изм~няются уже мало). Кривые 1-1
(сплошные) относятся к большему 1118чальному наклепу металла,·
чем кривые 2-2 (пунктирные). Увеличение аnч в начале диа-


Рекристаллизация и горячая обработка металлов давлением
35
граммы объясняется выравниванием зональных остаточных на­
пряжений по сечению при температурах ниже начала ре~ристал­
лизации.
Ухудшение свойств мет.алла после известных температур от­
жига связано с чрезмерным
ростом зерна и называется "' 100
перегревом. Далее наступает ;
явление пережога, при кота- ~ 8О
ром имеется ухудшение меж-
,
дузеренной связи вплоть до 'lf,~
60
полного ее наруш~ния _вслед­
ствие окисления и оплавле­
ния.
Изготовление готового
-
,-
\.
..;..
~
оt
'
~ JIIJ•
-
,_. ,.
1/DJ
l'JO
•
,_
11W
--
-
D
1/J /ll JP //Q ,f(J
продукта путем окончатель­
ного отжига (при известном
режиме) наклепанного ме­
галла дает лучшие качества
металла, чем получение ero
путем некоторого наклепа.
При этом увеличение накле­
па, предшествующего отжи­
гу, повышает свойства гото­
Рис. 12. Диаграмма зависимости ме­
ханических свойств холоднотянутой
стали (0,08% С) от длительности от-
ЖИIГа при разных температурах
вых изделий.
,,, ....-
/
~
/
Со()'
.; .•
1
i
'
'
'
------
i"(j 2
/
Тe,Нnt'J)tlmJIJl(Z n,110qecca отжиеа,
Рис. 13. Диаграмма изменения механических свойств
накпепанноrо металла в реsультате отжига при раз­
личных температурах
Для получения мелкозернистости следует избегать рекристал­
~изации слабо наклепанного металла. Однако после очень боль­
з•


36
Физическая природа пластической дефор.11ации ,11еталлов
------
----- -
------ -
ших деформаций зерно также может стать крупным: второй мак­
симум на диаграмме рекристаллизации. Наклеп между отжигами
приходится ограничивать из-эа разрушения металла благодаря
утрате пластичности.
Q lll lll .,Jll ~Q Jll 6'lJ(J
//,,,HQCVl//1E'A6HQ(' IIIJ.W:0/71'fl' :h, %
6'
Рис. 14. Диаграммы рекристаплизации:
а - хо.nоднообработавное uектро.nвтнческое жмезо; 6
-
11яrкая стапь (0,031/о С)
при горячей прокатке
Процесс рекристаллизации полностью снимает изменения в
tвойствах металла, вызываемые наклепом. Однако и до рекриста"1-
лизации метал.л~а происходит некоторое изменение или «возврат»
свойств, не сопровождающееся изменением структуры металла, а
связанные со снятием зональных напряжений (возникших при хо-


Рекристаллизация и горячая обработка металлов давлением
37
ладной обработке давлением). Зависимость размера зерна после
рекристаллизации от степени предшествующей холодной дефор­
мации, а также после горячей деформации (см. ниже) показана
на рис. 14.
Очень наглядно она может быть прослежена при сжатии об­
разцов между шероховатыми плитами (рис. 15), при рекристал­
лизации изогнутого образ­
цаипр.
Как отчетливо видно из
диаграмм (см. рис. 14), по
мере повышения температу­
ры рекристаллизации размер
3ерна увеличивается с возра­
стающей
интенсивностью
вплоть до конца диаграммы
(полиморфных превращений
мы здесь не касаемся). Кро-
ме того, с увеличением отно­
сительной деф<>рма:цИJИ тела
rемпература начала рекри­
сталлизации понижается.
Переходя к горячей обра­
ботке металлов давлением,
9аметим, что сами понятия
холодной и горячей обработ­
ки требуют уточнения. Про­
катка медной полосы при
комнатной температуре при-
знается холодной, а при 7500
горячей; однако можно про­
катать такую полосу и при
любой промежуточной тем­
пературе, причем отнесение
каждого такого процесса к
холодной или ,горячей обра­
ботке будет уже затрудни- •
rельным. Особенностью хо­
лодной обработки является
отсутствие рекристаллизации
металла во время самого
процесса, причем наклеп раз­
вивается в полной мере.
f=О
f =О.//
.
'
Рис. 15. Распределение размера зерна
по центральной оси образцов после их
осаживаШ11Я в разных условиях трения
(f=О;f=0,4; f=0,8) ипослерекри-
ста.ллизации
При горячей обработке рекристаллиз,ация происходит и во
время пребывания металла в зоне деформации и после выхода из
нее (пока температура металла не упадет ниже известного пре­
дела), что дает сложную картину р;азвития и устранения наклепа.


J8
Физи'lеская природа пласти'lеской деформации металлов
При этом дополнительно воздействует так называемый воз­
врат- разупрочнение, происходящее ниже температур рекристал­
лизации не за счет снятия на•клепа, а благодаря уменьшению
внутренних напряжений в металле. Имеются технологические про­
цессы, включающие возврат в качестве промежуточной операции,
причем можно применять электрические способы нагрева, мест­
ный нагрев газовыми rорелюами и пр. Явление возврата в извест­
ной мере может протекать и при холодной обработке, так ка•к она
сопровождается интенсивным выделением тепла и разогревом ме­
талла (возможна даже частичная рекрисmллизация металла).
Сопоставляя рекристаллизацию металла после холодной об­
работки и оо время горячей обработки давлеюием, можно заклю­
чить, что то и другое относится к одному и тому же физическому
процессу, вплоть до о6щности самих резульmтов рекристаллиза­
ции, охватывающих изменение структуры металла, свойств ме­
талла, зависимость размера зерна от деформации и температуры
ит.д.
На рис. 14 показаоо диаграмма рекристаллизации железа при
горячей прокатке (разделение на две области при температурах
порядка 9000 стоит в связи с полиморфным превращением же­
леза).
Диаграммы рекристаллизации при горячей обработке и после
холодной обработки необходимы для решения вопросов о ка­
честве получаемого продукта.
В частности, диаграммы дают указания о возможном режиме
получения зерна тех или ицых размеров (размер зерна после го­
рячей обработки не имеет значения, если в дальнейшем предстоят
повторные на'Гревы и горячая обработюа или имеется в виду еще
специальная термическая обработка).
3. Влияние состава металла, температуры и скорости дефор~ации
Состав металла в большинстве случаев является заданным
в узких пределах и сам уже влияет н,а подбор условий обработ-ки
давлением. Общий, выраженный в математической форме закон,
определяющий свойства металла в· зависимости от его состава и
строения, неизвестен. Однако выяснение относящихся сюда зако­
номерностей ведется весьм,а усиленно, с приоритетом нашей оте­
чественной науки в этой области (акад. Н. С. }(урна ков, а,кад.
А. А. Бочвар и др.).
Влияние состава металла на свойства невозможно отделить от
связанного с составом строения меmлла. Что касается атомного
строения, то прямого соомошения между типом аrомной решетки
и пластичностью металла заметить не удается. Можно считать,
что наиболь~ч,ей пластичностью обладают чистые металлы и твер­
дые их растворы, наименьшей - их химические соединения. Боль-


Влияние состава металла, температуры и скорости деформации 39
шое значение для обработки давлением имеют малые количества
химических элементов, ничтожное содержание которых в металле
может изменить всю технологию обработки и часто делает ее
неосуществимой (влияние вредных примесей).
В целом состав металла является основным фактором, опре­
деляющим режим обработки; различные характеристики, полу­
чаемые при механических
испытаниях, также в основ-
ном зависят от состава ме-
талл а.
В тесной связи с сост.авом
находится и зависимость
свойс-гв металла от теr.mера­
туры. Имеется большое ко-\
,1ичество опытных данных о i
зависимости сопротивления ~
деформации металла р от~
температуры обработки ме-
1
талла, которые отражают
также и влияние условий на-
пряженного состояния дан-
...______________
ноrо процесса.
---- Teмnepam.f/PO
Для расчета усилий при
обработке металлов даlВлени­
ем механические свойства
деформируемого металла при
Рис. 16. К:ривые предела текучести дпя
а-железа и у-железа с переходом между
ними
заданных, температуре и скорости обработки обычно характер и•
зуют пределом текучести ат. Опыты показывают, что предел те­
кучести У-железа относительно выше, чем у а-железа, что видно
на рис. 16.
При очень высоких температурах сталь с высоким содержа­
нием углерода ~меет более низкий предел текучести, чем мягкое
железо, несмотря на то, что при низких темпер~атурах имеет место
прямая зависимость предела текучести от содержания углерода
в стали.
Используя для характеристики пластичности ударные испы­
тания, находят интервалы наибольшей вязкости, соответствующие
наилучшей сопротивляемости ме11алла разрушению, т. е. наиболь­
щей пластичности при обработке давлением (очень важно знать
и интервалы наименьшей вязкости).
Так, технически чистое железо имеет интервал хрупкости
(краонолом.кость), заставляющий прекращать горячую обработку
на время, пока металл находится при температурах, соответст­
вующих данному интервалу (хрупкость, повидимому, связана
с прису'ГСтвием в мягком железе малых ·количеств серы при недо­
статочном содержании марганца) (рис. 17).


40
Физическая •природа пластическоil деформации метаА11ов
В заключение отметим, что при низких температурах обнару­
живается постепенное падение пластичности стали вплоть до пол­
ного ее исчезновения при одновременном росте жесмости ме­
талла.
18
16
/Q
112
~/О
!8
,iб
q
2
~
r\.
'
/
,....
--
\I'\
"~
'12
•.
-
'
V
ОО 1/JD l/XJ .JI/IJ QIIIJ .nJll tftl/1 7llfl 80IJ .9PIJ ll/ll(/ 1/I/IJ 121,fl /,К//1
__.
-"
k.иnl'pamgpa vсл1,1тини.н, •с
Рис. 17. Зависи-
мость ударной
вязкости от тем­
пературы для тех­
нически \ чиcrroro
железа (по Гал­
лаю и Злотни-
кову):
1 - вова сииелом­
кости; 2 - зова
красноломкости
Это явление имеет большое пра~тическое значение уже в пре­
делах тех низких температур, которые могут встретиться в зим­
них или высотных ус."овиях (влияние низких температур на свой­
ства стали не является общим для всех ме118ллов).
Переходя к скоростным условиям обработки металлов давле­
нием, необходимо отметить, что эти условия настолько тесно свя·
заны с температурными, что принято говорить о температурно­
скоростных условиях обработки металлов давлением [3].
Рассмотрим влияние скорости, полатая, что темпер_атурные
границы 111роцесса постоянны.
При разлиtDНой длительности деформации рекристаллизация
во время самой деформации успевает совершиться в разной сте­
пени.
Длительность деформации металла при горячей прокатке очень
мала, она измеряется сотыми долями секунды (с длительностью
процесса деформации нельзя смешивать длительность прокатки,
полосы в целом от одного конца до другого). Весьма короткое
время длятся процессы деформации и при горячей ковке.
При таком коротком времени рекристаллизация полностью за­
вершиться, конечно, не может и всякое увеличение времени дол­
жно резко сказываться на степени завершения этого процесса.
Но чем полнее проходит рекристаллизация, тем выше пластиче­
ские свойства металла и ниже его сопротивление деформации. Та­
ким образом, уменьшение скорости горячей обработки давлением


Связь процесса деформации с состоянием металла
41
(при данной температуре) снижает сопротивление деформации
металла и увеличивает его пластично_сть. Однако это не должно
препятствовать повышению скорости обработки металлов, в ча­
стности, скорости прокатки, так как в большинстве случаев запас
пластичности металла достаточно высок.
Говоря о скорости обра&mш давлением, мы 111Мели в виду скорость про­
катного стана, скорость работы пресса и пр. при определенном обжатии ме­
таЛJiа. Таким образом, скорость деформации менялась у кас пропорnионально
скорости механизма.
В общем случае необходимо исходить из относительной деформации тела
в еднницу времени, т. е. брать зн~ачения относительной дефо-рмапии, прихо­
дящейся на одну секунду. •
Переходя •к холодной обработке давлением, рассмотрим сперва
процесс, не сопровождающийся возвратом. С увеличением ско­
рости холодной деформации предел текучести возрастает,- в то
время как пластические свойства ухудшаются.
Холодная обработка давлением при отсутствии возврата воз­
можна при хорошем отводе тепла от инструмента и деформируе­
мого тела и при умеренном выделении тепл~а в единицу времени,
т. е. при малых обжатиях и незначительных скоростях обработки.
Такие условия не отвечают передовому направлению в технике.
Переход на высокие скорости обработки и на наибольшие де­
формации за одну операцию сосrnвляет основную проблему об­
работки металлов давлением. Но именно в таких условиях должен
проявляться разогрев металла и инструмента и развиваться явле­
ние возврата (если даже не рекрисrnллизации) с соответствую-·
щим ув~ичением пластичности деформируемого тела. Процессы
обработки давлением, происходящие в подобных условиях, яв­
ляются наивыгоднейшими и им должно принадлежать будущее.
Увеличение скорости относительной деформации означает со­
ответствующий подъем производительности, а благодаря явле­
нию возврата, а, может быть, частично и рекристаллизации ме­
талла во время самого процесса обр~аботки сокращается или вовсе
устраняется надобность в отдельных операциях отжига наклепан­
ного металла: тепло, выделяющееся вследствие пластической де­
формации, не пропадает, ia полезно в таком случае используется.
Процессы, происходящие в этих ,наивыгоднейших условиях, бу­
дут занимать как раз промежуточное положение между процес­
сами холодной и горячей обработки металлов давлением.
4. Связь процесса деформации с состоянием мета.JJла.
Методы испытания пластичности металла
Строение и свойства продукта обработки отражают условия.
не только последней операции, но в той или иной мере определя­
ются влиянием всех предыдущих процессов (включая и условия


42
Физическая природа пластической деформации металлов
выплавки металла и пр.). Таким образом, намечая режим дан­
ной операции, приходится р_,ассматрив~ть ход всего теХ1Нологиче­
ского процесса в целом, имея в виду требования к качествам про­
дукта или изделий, а также учитывая основные факторы самой
обработки в данном процессе: пластичность металл,а и его сопро­
тивление деформации.
Сложность оценки пластичности заключается в том, что она
весьма сильно зависит от условий деформации тела, что затруд­
няет сопоставление резулытатов тех или иных испЬl'Ганий опытных
образцов с тем, что можно ожидать в условиях реальных процес­
сов. Наиболее надежные сведения о пластичности можно полу­
чить при испытаниях на обычном производственном оборудовании
в обычных условиях.
Так можно определять пластичность металла, подвергая его прокатке
с переменным обжатием: в этом случае за характеристику пластичности при­
нимается то относительное обжатне, цри котором на боковых кромках образца
нrачинают воsвикать трещины. При этом можно примеииrrь прокатку клино­
оt,разиых образцов ИJIИJ прокатывать обычные образцы при постепенном изме­
нении зазора между валками.
Другим примером испытания. прн&ижающегося к условиям обработщ
может служить опЬ1ТНая штамповка колпачка.
•
Штамповка ведется до момента появления трещины на донной части кол­
пачка. ГлуGине коопачка принимается за характеристику пластичности
метап.ла.
Отметим также осаживание обра.зцов между плоскими плитами. О пла­
стичности мета,,ла судят ПIJIИ этом по тому наибольшему обжатию, при кото­
ром на образцах появляются трещины.
Далее упомянем способы, осуществляемые в особых условиях:
различные технолоrи'Ческие пробы-на з,агиб (или на
гиб), раздачу, на расплющивание и т. д.
Широко используется проба на перегиб (повторный изгиб) до
момента р·азрушения (мерой пластичности является полное чиСJiо
перегибов).
Наконец, последняя категория способов оmосится уже к м е­
ханическим испытаниям, из которых наиболее приме­
нимы испытания на разрыв, динами,~еские испытания, испыrnния
на кручение.
Разрывные испытания, как известно, дают две относящиеся сюда основ­
ные величины: относительное остаточное удлиневие образца 3, %.! и полное
от111ОСительное сужение в шейке ф, %. Особые условия деформации и, кроме
того, низкая ее скорость резко отличают испытание на разрыв от процессов
обработки металлов давлением. В связю с этим nрименяют и ударные испы­
та1И1я на разрыв. Однако более распространены обычные ударные испытания
на изгиб надрезанных образцов.
Эти динамические испытания дают значения удельной ударной вязкости
а11 , кг.м/см1, характеризующей работу, затраченную на доведе~mе образца до
разрушения. НаМольшей стойкости nротнв разрушения, т. е. наибольшей ве­
личине ан оп,еоrает и ноаиболь'llаЧ пластичность.


Уравнение постоянства обт.ема
43
---- ---
Испытание на кручение также является динамИJЧеским, обладающим хо­
рошей чувствительностью; показателем пластичности обычно считается степень
деформации образца до его раэруmеNoЯ, иамеряемая чисnом кручений.
Этот метод испытаний особенно приме!ИIМ в трубопрокатном произ­
водстве.
Располагая различными характеристиками пластичности,
можно пытаться свести их к одной общей оценке.
Так, С. И. Губкин предлагает наносить кривые, полученные
различными методами, на одну сводную «диаграмму пластично­
сти», после чего определять показатель средней деформируемости.
Переходя к спосdбам оценки качества готового продукта, за.
метим, что вопрос' решается в связи с существованием на всех Зlа·
водах СССР системы контроля качества на основе утвержденных
стандартов и технических условий (ТУ) на все виды готовых из­
делий и в ряде случа,ев на полупродукты.
I(роме испытация• продукта общими методами механических испытаний,
применяется много практических приемовj имеющих характер техноооrических
проб.
'-
Глава //!
ИЗМЕНЕНИЕ ФОРМЫ ТЕЛА ПРИ ОБРАБОТКЕ
ДАВЛЕНИЕМ
5. Уравнение постоянства объема.
Характеристики величины деформации
Литой металл в зависимости от условий процесса литья в
большей или меньшей степени содержит усадочные раковины,
рыхлость, газовые пузыри, трещины и пр.
Например, удельный вес слитков кипящей стали может быть
всего около Л1 = 6,9 т/м3 вместо Л2 = 7,85 т/м3 после первых
сrадий горячей обработки.
,
При дальнейшей горячей обработке металл, уже уплотненный
ранее, сохраняет постоянный удельный вес. Холодная обработка
давлением, т. е. обработка в условиях отсутствия рекристаллиза­
ции металла, когда происходит его наклеп, вызывает очень не­
значиrельное уменьшение удельного веса (до 0,250/о).
С другой стороны, если наклепанный в результате холодной
обработки металл подвергнуть рекристаллизации, то его удель­
ный вес вновь восстанавливается. Поскольку, кроме случаев уп­
Jiотнения литого металла (при наличии в нем ощутимой рыхло­
сrи, газовых пузырей и пр.), удельный вес изменяется очень
Мало,допускают, что о~бъем металла при обработке
давлением остается постоянным
(1)


44
Изменение формы тела при обработке давлением
Уравнение (1) постоянства объема широко используется в
расчетах изменения формы тел при всех процессах обработки
металлов давлением. Если по начальным размерам тела необхо­
димо найти его конечные размеры или, наоборот, по конечным
размерам требуется найти его начальные размеры, то уравнение
Рис. 18. Размеры тел раЗJiичной nравипьной ,формы до
и после деформации
постоянства объема применяется самостоятельно или входит в
общую систему уравнений, необходимых для решения постав­
ленных задач.
~сходн из уравнения (1), в зависимости от формы обрабаты­
ваемого тела (рис. 18) будем иметь следующие равенства:
для прямоугольного сечения (лист, полоса, заготовка)
1
HBifj1 = hB"L2:
(2)


Уравнение постоянства объема
45
для круглого сечения (пруток, проволока)
(3)
для кольцевого сечения (труба)
или
(4)
Очень важной величиной при прокатке, волочении, прессова­
нии через очко и в ряде случаев юовки-mтаМJповки ЯВJiяется
L
вытяжкаμ=-
2 , характеризующая продольную деформацию
L1
металла.
Для прямоугольного сечения
L2
НВ1
w1
•
tJ,=-= --=- -.
L1
hB2
W2
(5)
для круглого сечения
(6)
для кольцевого сечения
:-(D1 +d1) (D1 - d1)
L2
u•1
11.=-=-=
1
L1
W2
2
2
D2
м2
1t(D2 +d2) (Da - d2)
~- __
1_
4
4
2
2
(7)
=(D1+ d1)(D1- di)
(D2+d2)(D2- d2)
Рассматривая кольцевое сече~ие трубы, замечаем, что вели-
т: (D+d)
D-d
чина
2
есть средняя окружность этого сечения, а 2
толщина стенки трубы. Таким образом, вытяжка трубы может
вызываться и сокращением сечения трубы по диаметру и умен~­
шением толщины стенки трубы (развернув кольцевое сечение в


46
Изменение формы тела при обработке давлением
D+d
D-d
полосу, получаем ширину полосы В= ~-2-и толщину Н=-2-
(рис. 19).
Вытяжка такой полосы может происходить за счет обжатия
по ширине и по толщине.
По аналогии с продольной деформацией деформацию тела по
ширинеудобноименовать поперечной деформацией,
а деформацию по высоте- высотной деформацией.
В практике часто имеют дело с такими величинами, как об ж а­
тие-осадка Н-,-h, съем D1- D2, уширение В2-В1 и пр.
Однако эти абсолютные величины не могут дать относительной
оценки деформации тела.
Рис. 19. Геометрическая схема к определе­
нию площади сечения трубы
В связи с данным обстоятельством нашли применение относи­
тельные величины:
,
1
H-h.
Jf'
H-h
h
В2-В1••В2-В1•
D1-D2•
D1- D2
'
'
'
___;;с__--=. и т. д.
В1
В2
D1
D2
Переход от выражений ш1 - со2 и ю, - ю2 к вытяжке 11- и
''t
102
обратно может быть сделан следующим образом:
(8)
и обратно:~
tJ,=
(9)


У.равнение постоянства объема
4Т
Так, при 11 = 1,27, имеем w1 -w2 = 0,27; если~ _.,,2 = 0,49,.
(1)2
(1)2
то11=1,49ит.д.
001-002 = 1-~ = 1- _1_ = 1--1-
(10)
001
001
~
/J-
и обратно:
(1)2
1- 001 -002_
"'1
В этом случае, если 11 = 1,27, то получим
OOt-OIЗ = 1 --1
-
= 0,213.
Ш1
1,27
при 001 -оо2 = 0,49 находим
IL=
1
=-
1-
=1,96ИТ.Д.
1-0,49
0,51
(11 ),
Из этих примеров IВидно, что подсчет относительной деформа-­
ции по исходным размерам тела ro1 или по конечным размераьr­
rо2 дает заметную разницу, зависящую от вытяжки:
001 -ю2 , 001 -оо2 _ (ю1 -оо2) юl
_
001
.
-
- -=!-' -·
(1)2
ОО1
ОО2 (оо1 - 002)
(1)2
.
(12)
При отсутствии поперечной деформации металла будем иметь.
В2=В1, откуда
,
СО1-002 НВ1 -hВ2 Н- h.
001
=
НВ1 =~·
H-h
=--
h
В этом случае относительное абжатие металла и вытяжка 11
определяются не по площадям поперечного сечения, а по высо­
там, причем сам вид расчетных формул (8-12) сохраняется.
В большинстве случаев на практике деформация металла ве­
дется в несколько последовательных приемов (операций, прохо­
дов, пропусков и т. п.). В частности, это харакrерно для вытяжки·
металла при горячей и холодной прокатке и при волочении.
Пусть заготовка имеет поперечное сечение roo, причем в первую­
операцию обжимается до сечения ro1 и получает вытяжку
qто дает
,.


48
Изменение формы. тела при обработке давлением
Во вторую операцию будем иметь
откуда
Wo = 1-'1 \J-2 Wi!•
Следующая операция даст
и, следовательно:
шо = Р-1 1-'2 11а ш3.
В результате для п операций будем иметь:
u.•o=Р.1Р.2'1-'-з • • • • • •1-'-пwn,
что позволяет определить полную вытяжку μ за все п операций:
(13)
Таким образом, полная вытяжка за несколько операций рав­
няется произведению из частных вытяжек. Если все частные вы•
тяжки одинаковы, то J.L1 = J.L2 = J.Lз..• Р.п =f!.r• что отвечает понятию
средней вытяжки за п операций. В этом случае имеем
откуда
,.
р. = Р,с,
"Г­
Р.с= 11 u..
(14)
(15)
Для определения числа операций п, исходя из заданных μ
и 1-'с, логарифмируем уравнение (14):
lnр, =пIn 1-'с,
,откуда
!п~
n= ln"11- =
wп _ lnwo-ln wn
(lб)
ln /J-c
ln /J-c
ln /J-c
Понятие средней вытяжки позволяет оценивать многоопера­
ционные процессы в отношении средней интенсивности деформа­
ции или же рассчитывать такие процессы, исходя из желаемой
средней ~интенсивности деформаU:Ии !-Lc.
т
H-h
H-h
акие выражения для оценки деформации, как -- или
н
- h - и пр., строго говоря, пригодны только для малых дефор-
маций: е~и H-h мало сравнительно с Н, то практически без­
различно, к какому размеру относить абсолютное обжатие - на-


Уравнение постояж:tва объема
49
чальному или конечному. Однако при обработке металлов давле­
нием обычно применяют большие деформации, и в этом случае
H-h H-h
различие между ~ и -h- получается большим. Поэтому в
теории обработки металлов давлением существует понятие об
истинных деформациях, представляющих собойнату­
ральные логарифмы относительных изменений линейных разме­
ров деформируемого тела по соответствующим направлениям.
В этом случае учитывается не только начальное Н или конечное
состояние тела h, но весь последовательный ход деформации.
Пусть в некоторый момент осадки цилиндра высота его равна
Н', а через бес·конечно малый элемент времени высота его умень­
шилась на - dН'. Tor~a относ~тельная деформация за этот эле-
dН'
мент времени равна ~ .
Полная относительная деформация цилиндра при изменении
его высоты от Н до h выразится следующим образом:
h
1(-dH') = ln~.
)Н'
h
н
Пользуясь логарифмическим коэффициентом деформации,
легко подойти к понятию смещенного объема, часто применяемо­
му в теории обработки давлением.
Рассмотрим осадку прямоугольного параллелепипеда между плоско парал­
лельными плитами. Пусrь в некоторый момент осадки высота параллелепи­
педа рав11а Н', ширина его основания равна В1 и длина основания равна L'
(рис. 20) .. При изменении высоты параллелепипеда на
- dW одновременно
ширина основания получиrг прираμ,.ение +dB' и длина +dL'.
Элементарные объемы, смещенные в раЭJiичных иапраВJiениях, выра-
9ятся так:
( dH')
dV =B'L'(-dH')= V ~- -
н
Н'
dB'
dVв=H'L'dB' = VВ';
dL'
dV = B'H'dL' = V--.
L
L'
После интегрирования в соответствующих пределах изменения лнней111,1х
размеров параллелепипеда получим объемы, смещенные по раЗJiичным на­
праВJiениям:
н
Vн=Vlnh;
В2
Vв= VlnВ~;
(17)
L2
V =Vln-
L
L1
4 Обработка кетатrов дамекве11


50
Изменение формы тела при обработке давлением
На рис. 21 полов111На Vн изображена в виде объема, ограниченоого пло­
скостями ABCD и A 1 B 1C1D', половина V L есть объем, ограниченныА плоско­
стями CDEF и C1D1E 1F 1, и половина Vв - объем, ограниченныА плоско­
стями ADFI и A1D'F'/'. ФизическиА смыСJI смещенного объема заключается в
том, что он дает нам сумму всех составляющих взаимных перемещениА частиц
металла по даноому напраВJiению и поэтому он наибооее н,аглядно хар,акте­
оизует соответствующую величину пластическоА деформации.
-1':'11
.
~
~
-
'
1
l
,, ,, ,,,.., ,,
,,,
,,
,,
_,,, I
Х'
V
~
,,
!
t
.-
}-
~
-
Рис. 20. Схема объемов, смещенных в раЗJiичных
напраВJiениях при элементарноА деформации
Так как в процессе деформации плотность
V весьма близки к постоянству, то
и объем металла
dVн= dVв+dVL.
Из уравйений (17) получаем:
lНJВ2lL.
n-=
n -+ n--=-,
h
В1•L1
( 18)
,ч:то соответствует уже рассмотренному нами ранее уравнению по­
стоянства объема в такой форме:
(19)


Воэмо:нсные cxeмtit деформации
61
Выше во всех случаях нами рассматривались так называемые
главные деформации, т. е. как бы предполагалось, что размеры
любого элемента деформируемого тела увеличиваются или умень~
шаются, но отсутствуют повороты или перекосы этого элемента.•
В механике сплошных сред доказывается, что любой элемент де•
формируемого тела можно ориентировать относительно таких
r
1
------~ ---~
1-•------lz-----
Pиc. 21. Схема объемов. смещевных по высоте, ширине
и длине параллелепипеда
трех взаимно перпендикулярных направлений, что при деформа­
ции будут изменяться размеры ребер элемента, но перекосы и
повороты будут отсутствовать. Эти направления называются
главными осями деформаций, а деформации также называются
главными. Обычно считают, что главные оси деформаций совпа•
дают с главными осями напряжений.
6. Возможные схемы деформации
С. И. Губкин рассматривает три возможные схемы деформа•
ции, обозначенные И. М. Памовым в порядке возрастания вы~
тяжки через Di , Dп и Dш (рис. 22, а). По схеме D1 размер
4*


,Изменение формы тела при обработке давлением
тела по одному направлению уменьшается, а по двум другим на­
правлениям размеры тела увеличиваются. Такая схема деформа­
ции осуществляется, например, при осадке щ1линдра между пло­
ско параллельным,и плитами или при прокатке с развитым уши-
Схе.иа Oz
CXeNa .Ол
g
Н = ~ !l.=c11nst
"
h ~/81
/
/
/
/
Рис. 22. Изменение формы призматического тела при его
деформации по схемам D1, D11' D111
рением. По схеме D11 по одному направлению размер тела
уменьшается, по другому увеличивается и по третьему остае:гся
постоянным:, Такая схема осуществляется при осадке параллеле-
L
пипеда ·С большим отношением 8 , а также при л·нстовой прокат-


Равномерная и неравномерная деформо.ции
53
ке, когда уширение столь мало, что практически им можно пре.
небречь. Схема D11 отвечает так называемой .плоской деформа.
ции. По схеме DIП по двум направлениям размер тела умень­
шается, а по третьему направлению увеличивается. Такая схема
деформации осуществляется, например, при волочении проволоки
или при выдавливании прутков через очко. Связь между дефор•
мациями по различным направлениям наглядно нллюстрируется.
по И. М. Павлову, графическим изобJ?ажением ;уравнения (19).
При заданной высотной деформации : = const уравнение (19)
соО'ГВетствует за•висимости ху = с, выражающейся равнобокой
гиперболой (рис. 22). При заданной величине высотной дефор­
мацИ!и все возможные схемы деформации укладЫ'Ваются только на
данной гиперболе, отражающей возможные различные соотноwе•
ния между х и у или между поперечной и продольной деформа.
н
циям,и. При другом значении -h - получим другую гиперболу •и т. д.
Эти гиперболы названы И. М. Павловым гиперболами деформа.
ции. СО'Вокупность ·гипербол деформацИJИ в ,пространстве дает
гиперболический параболоид деформаци,и.
7. Равн?мерная и неравномерная деформации
При осадке тела между плоскопараллельными плитами наб.
людается неравномерная, так называемая бочкообраз.ная, дефор•
мация (рис. 23), вызываемая дей­
ствием сил трения на поверхно­
стях контакта между телом и
плитами~ При отсутствии сил тре­
ния должна иметься равномерная
деформация (близкий к этому
случай деформации свинцового
цилиндра показан на рис. 24, а).
Теория равномерной деформации,
разработанная А. Ф. Головиным,
способствуе:r изучению пластиче­
ской обработки металлов.
р
г---- ----,
_J_z:
.LL
1
1
,-+
1
Рис. 23. Схема неравномерной
осадки тела между П'Jlоскими
плитами при наличии сип внешне-
го трения Т
На рис. 24, б показана коор­
динатная сетка пссле деформации
свинцового цилиндра между су­
хими грубо обработанными пли­
тами. Вследствие тормозящего
действия значительны:х сил контактного трения деформация бы•
ла неравномерной.
Неравномерность· деформации может быть вызвана и другимц
причинами, которые настолько обычны, что вполне равномерная


'64
Изменение формы тела при обработке давлением
(идеальная) деформация практически не встречается. К: основ­
ным причинам относятся:
1) трение по поверхностям соприк.:>сновения;
2) особый характер приложения деформирующих сил (изгиб
и пр.); остаточные напряжения в теле;
а
б
Рис. 24. Коордиватюая сетка после деформации ци­
линдрюческого образца:
а - раввокервая осадка; б - 11еравво11ервая осидка
3) форма инструмента;
4) форма тела;
5) неоднородность свойств обрабатываемого металла (состав,
строение, температура и др.);
6) причины, указанные выше в том или ином сочетании.
Поскольку условия неравномерной деформации очень разно­
образны, то в общем случае для рассматриваемой части неравно­
мерно деформируемого тела можно на основании уравнения по-
стоянства объема !!_ = ~ 82 заключить лишь сле)!.Ующее. Части
•
h L1.В1


Равномерная и неравномерная деформации
55
н
тела, обжимаемые больше среднего значения - . -
для всего тела
h
(или очага деформации), должны иметь и большую деформацию
в перпендикулярной плоскости; каково будет распределение этой
L
В
деформации между - 2 и _ 9 в общем случае, сказать нельзя,
L1
В1
.
н
Наоборот, части тела, обжимаемые меньше среднего значения -h-
для всего тела, будут в горизонтальной плоскос111 деформировать­
ся меньше. Поскольку отдельные части тела не свободны, но стой­
ко связаны между собой, между ними благодаря неравномерно­
сти деформации возникает взаимодействие, сильно влияющее на
напряженное состояние отдельных частей и на их деформацию
(соответственно и на скоростные условия). В результате напря- •
женное состояние при неравномерной деформ·ации весьма сложно
и непостоянно по объему тела. Если бы для выделенного объема
были известны главные напряжения а 1 , а2, а3 , то можно было бы
определить и деформацию металла по всем трем осям. Однако
установление напряженного состояния отдельных частей неравно­
мерно деформируемого тела с учетом взаимодействия между
ними особенно затруднительно. Поэтому и в этом случае приме­
няются приближенные способы определения деформации тела
в различных условиях.
••
Если неравномерность деформации вызвана неоднородностью
свойств тела, то более податливые части его обжимаются силь-
нее ( Н) и дают большее движение металла в стороны (~ и !!..2 );
,h
L1 В1
части более жесткие, воспринимая меньшее обжатие, слабее де­
формируются и в перпендикулярной плоскости.
Так, слиток, нагретый по всей массе, но резко захоложенный
сверху и снизу, обладая большей податливостью внутри и обжи­
маясь здесь в большей мере, приобретает бочкообразность за
счет выжимания в стороны внутренних масс металла. Этот слу­
чай неоднородности свойств (вызванной неравномерным ·распре­
делением температур) имеет сходство с бочкообразной деформа­
цией тела в связи с подпирающим действием трения, когда по­
верхностные слои тела также оказываются относительно упроч-
ненными.
•
Напротив, слиток, не прогретый полностью, имея более жест­
кую сердцевину, воспринимает большую деформацию в поверх­
ностных слоях и меньшую - в центральной части. В результате
бока слитка получаются впалыми.
Аналогично действуют податливые (например, свинцовые)
прокладки между телом и плитами пресса. Обжимаясь и раз­
даваясь в стороны· сильнее, чем тело, такие прокладки могут не
rолько преодолевать трение, но вызывать даже растягиваюшие


56
ИзменеlШе формы тела при обработке давлением
напряжения в поверхностных слоях тела. Громадное значение
имеет взаимодействие частей разной жесткости, если они явля­
ются структурными составляющими металла. Более податливые
составляющие, деформируясь в большей мере, принудительно
растягивают более жесткие составляющие и могут рвать их на
мелкие части (или при достаточной их пластичности способство­
вать их деформации). Взаимодействие структурных составля­
ющих разной жесткости является _источником остаточных напря­
жений 2-ro рода в теле после его деформации.
/
/./
/
/
/
/
/
/
~/
Рис. 25. Схема выравнива11Ия вытяжек раЗJiично
о!7.жимаемых элементов поперечного сеченюя полосы
Значительно более определенными являются условия нерав­
номерной деформации в последовательных процессах, протека­
ющих при наличии внешних частей полосы, с выравниванием
вытяжек всех частей полосы и получением общей вытяжки fl-c•
что весьма характерно, например, для процесса прокатки
(рис. 25). В этом случае усилия, вызываемые принудительным
выравниванием вытяжек (скоростей), могут быть настолько зна­
чительными, что в менее обжимаемых частях в растягиваемых
слоях металла возникают разрывы и трещины (очертания таких
трещин, их периодичность и пр. рассмотрены в теории жестких
концов И. М. Павлова). В частях же более обжимаемых, в слоях.
подверженных продольному сжатию, образуются волнистость, ко­
робчатость и пр.
Еспи прокатать полоску с загнутыми краями, рис. 26 а, то большее обжа­
тие этих краев •и меньшее по середине, в зависимости от ширины загнутых
краев, может дать периодюческие разрывы середины или вопнистость краев
(рис. 26 б).
Если металл остается целым и без волнистости, усилия, вы­
зываемые неравномерностью дефо~рмации, дают остаточные на­
пряжения в продукте обработки, причем при неравномерности
з9нальноrо типа получаются остаточные напряжения 1-ro рода


Равномерная и неравно.,~ерная дефоржщии
57
(если они не снимаются благодаря высокой температуре метал•
ла). В нормальных случаях прокатки, когда естественные длины
не могут выявиться путем образования волнистости и разрывов и:
наступает полное выра·внивание длин IJ~
избыток металла в бо­
лее обжимаемых частях полосы идет в ширину (вынужденное
уширение), а недостача металла в менее обжимаем.ых частях
может компенсироваться умень­
шением ширины (вынужденная
утяжка). Действительно, уравне­
ние постоянства объем дает
н
н
-
--·
В-2
h
h
-=-=-
(20)
б
---
--
1
---
\... .. --------
(1.
Рис. 26. Образец, прокатанный в условиях неравномерной деформации.
у иоторого волнистость краев сменилась разрывом cpeдireil: части
н
в
н
Если->!'с, то- 2 >1 иВ2-В1>О.При - <(1-с имеем
h
.
В1
h
В2 <J
В1
н
и В2- В1 <О. Наконец, в случае -
= f'-c
получаем
,
.•h
~2-.
=
1 и В2 -В1 = О, т. е. возможны и такие граничные зоны
В1
тела, в которых уширения нет.
Явление вынужденного уширения используется практически для искус­
ственной раздачи металла в mиpJ-DНy, для чего в соответствующих частях ка­
либра дается местJЮе сильное об)катие (увеличение ширины подошвы рельса
в ребровом калибре; увеличение высоты стенЮJ балки при прокатке по спо­
собу П. И. Полухин4).
Несмотря на то, что в известных случаях имеется свобода
для уширения металла, это уширение имеет особый характер,
в связи с неравномерностью обжатия полосы,
Нередко ра;щача металла в ширину затруднена стенками ка­
либра и тогда принудительное растяжение менее обжимаемых


58
Изменение формы тела при обработке давлением
частей особенно велико. Проявление неравномерности деформа­
ции в виде разрывов металла, трещин, волнистости, коробления,
складок, искривлений и т. д. чрезвычайно распространено в
практике и является обычной причиной брака заготовки и из­
делий.
8. Геометрические явления при пластической деформации
Процесс пластической деформации всегда сопровождается
изменением размеров тела. В связи с этим происходят важные
геометрические явления как на гранях, так и внутри тела. Пред­
положим, что на одной из граней тела проведена диагональ под
углом <?z и нанесены различные фигуры (рис. 27). Произведем
Рис. 27. Изменение
очертаний rеометри­
ческих фиrур в ре­
зультате деформации
в двух взаимно ~еР•
пендикупчряых ва­
прав.,1еяиях
,r,
hl
равномерную вытяжку тела по оси х, не изменяя его 2азмеров
по оси у (верхняя грань кубика на рис. 22, схема Dп). Ясно, что
наклон диагонали и очертания фигур изменятся как при растя­
жении резиновой ленты, причем в данном случае будет иметься
изменение масштаба координат по оси х:
Хп
La
-
=-
=11- И У11=У1·
Xz
L1
.,


Геометрические явления при пластической деформации
59
Если до деформации уравнение прямой .(диагональ) было:
У1=k1xl= ~gffl1XI'
(21)
то после вытяжки получим
или
L2
Х11=Х1-
,?1
L1
XI = -XII,
L2
что после подстановки в уравнение (21) дает
•
L
Уп=tg91 L: XII =tg'fпXII•
(22)
Таким образом, диагональ остается прямой и после действия
равномерной вытяжки, но угол ее наклона к оси х будет умень­
шаться:
L1
tg (,?1
tgipII = -L tgipl =--,
2
/L
что в пределе доожно привести к параллельности данной прямой
с осью вытяжки (при 11= 00 имеем: tgq,п=O; q, 11 =0).
Начнем теперь, сохраняя длину тела, деформировать его в
ширину (рис. 27, внизу). При этом будет уменьшаться наклон
диагонали к оси у, причем сперва восстановится исходное поло­
жение, а затем начнется приближение диагонали к параллель­
ности с осью у (координаты после деформации: хш и Уш).
Вместо двух последовательных процессов можно совместить
изменение продольных и поперечных размеров тела в одном про­
цессе (верхняя грань кубика на рис. 22, схема D1 ).
о
L2
В2
чевидно, что в этом случае продольная -- и поперечная
--
8-
L1
1
деформации действуют на положение прямой и вообще на иска•
жение геометрических фигур в обратные стороны.
Отметим. очень важное условие отсутствия геометрических
искажений на данной гуани 1ела (или на плоскости внутри тела):
tgС?п=tgq,1 или -1= -1
,
что означает равенство дефор-
L1 В1
маций (равномерных) тела по двум главным осям в данной пло­
скости. В частности, такое условие соблюдается в торцах тела
при его идеальной осадке, при последовательной прокатке листа
в длину и в ширину с равными вытяжками и пр. Искажения раз­
Jiичных многоугольников легко анализировать по составляющим
пх прямым. Круг при равномерной деформации те.яа дает эллипс,
соотношений осей которого определяется соотношением деформа­
ции по этим осям.


60
Напря:ж;ения при обработке металлов давлением
Обратное восстаJJОВЛение при равномерной деформации в
перпендикулярном направлении происходит с большой точностью,
чем пользуются в практике {увеличение диаметра и утонение
кругов (дисков) при их прокатке в продольном и в поперечном
направлениях].
!(роме практических приложений анализ геометрических яв­
лений способствует пониманию самого процесса деформации ме­
талла при обработке давлением (изменение формы и ориенти­
ровки зерен; явление анизотропности; узор булатной стали; при­
менение метода координатной сетки, скоростные условия про­
цессов обработки и пр.).
Глава IV
НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ METAJIJIOB
ДАВЛЕНИЕМ И ИХ СВЯЗЬ С ДЕФОРМАЦИЯМИ
9. Напряженное состояние металла
Если на поверхности выделенного элемента тела сила распре­
делена равномерно, то напряжение на этой поверхности пред­
ставляет собой силу, отнесенную к единице площади:
а= _Е_•F
В наиболее общем случае, когда сила на поверхности рассмат­
риваемого элемента тела различно действует на разных участках
поверхности, напряжение в данной точке поверхности (сечения)
выразится так:
dp
а=-.
dF
Для описания напряженного состояния в какой-либо точке А
объема т~а проведем сечение F через эту точку. Пусть тело на­
ходится в равновесии под воздействием системы сил Р 1 , Р2...
Вектор полного напряжения S в данной области может быть рас­
положен как угодно в пространстве. Проекция этого вектора на
нормаль п к рассматриваемой площадке называется н о р м аль­
н ы м напряжением ап. Две остальные проекции вектора полного
напряжения, расположенные в плоскости площадки, называются
касательными напряжениями тхиту (рис. 28). Через
данную точку А можно про.вести не одну площадку F, а бесчис­
ленное множество их, причем ориентировка площадки в про­
странстве определяется, как известно, направлением нормали к
. этой
площадке. Очевидно, что с изменением направления норма­
ли к площадке будут также изменяться проекции вектора пол­
,.


Напряженное состояние металла
61
ного напряжения (нормальное и касательное напряжения) и
каждому направлению нормали к площадке будут соответство­
вать определенные величины нормального и касательных напря­
жений. В механике сплошных сред доказывается, что если изве­
стн.о напря:нсенн.ое состоянld! на трех взаимноперпендикулярных
площадках, проходящих через данную точку, то можно опреде­
лить напряженное состояние на любой четвертой.
2,
Рис. 28. Составляющие вектора полного оопряження
Из механики известно, что при равновесии рассматриваемого
элемента тела, во-первых, сумма проекций всех сил, действу­
ющих на данный эл~мент, на оси ~оординат равна нулю и, во­
вторых, сумма моментов сил относительно любой оси координат
также равна нулю (что отвечает отсутствию вращения данного
элемента). Из последнего условия непосредственно вытекает
TXV = 't11х'
l
тп = тzх;
(23)
J
т=т.
1/%
%1/
Это - закон парности касательных напряжений. Учитывая
последний, можно сказать, что в наиболее общем случае напря­
женное состояние в данной точке тела описывается тремя нор­
мальными и тремя касательными напряжениями.


62
Напря:жения при обработке металлов давлением
Учитывая, однако, сложность подобного описания напряжен­
ного состояния тела, в теории обработ.:<и металлов давлением чаще
всегопользуютсяглавными напряжениями.
Выше было показано, что при заданном векторе полного на­
пряжения S (рис. 28) проекции этого вектора на оси координат
зависят от ориентировки нормали к площадке. В частном случае;
когда направление вектора полного напряжения S совпадает с
нормалью п к площадке, нормальное напряжение становится
наибольшим, а касательные напряжения равны нулю. В этом
случае нормальное напряжение называется главным, соответ­
ствующая площадка также называется главной,, а направление
нормали к этой площадке называется главным направлением.
Таким образом, главные площадки характерны тем, что .на
них отсутствуют касательные напряжения. В механике сплошных
сред доказывается, что в любой точке сплошного тела существует
только одна система осей координат (три взаимно перпендику­
лярные направления), характерная тем. что на площадках, пер­
пендикулярных к этим осям, отсутствуют касательные напряже­
ния. Действующие на этих площадках нормальные напряжения
называются главными. а соответствующие ,направления нормалей
к этим площадкам называются главными осями координат. В этом
случае напряженное состояние в какой-либо точке тела описы­
вается только тремя главными напряжениями (рис. 29).
При прокатке в гладких валках обычно считают, что в любой
точке очага деформации ABCD главные оси направлены по тол­
щине, ширине и длине полосы (рис. 30).
.J
2
Рис. 29. Главные напряжения
3
Рис. 30. Направления rлавНЪiх осев
при прокатке
Переходя к схемам напряженного состояния металла, укажем,
что различают линейное (одноосное) , плоское (двухосное) и
объемное (трехосное) напряженные состояния. Если силы, дей­
ствующие на ,цеформируемое тело, проектируются только на одну


Напря:женное состояние металла
63
из осей координат, то имеет место л и н е й н о е напряженное
состояние. Возможны две схемы линейного напряженного состоя­
ния (рис. 31). Линейное цапряженное состояние практичесl.{И
имеет место при испытаниях металличеоких образцов на растя­
жение до момента начала образования шейки. Если силы, дей-
~.
•[])
~~~-6'~ ~-
L__J;t-.,
L__v' L__v'
Плоское напрн:нсенное состояние
6,6,6.~,
к_l.:;.,к_l.:;.,LV~U,
oj
бj
6з
6з
Оlfьемное напряженное сосЛ10Rнuе
Рис. 31. Схемы напряженного состояния
ствующие на деформируемое тело, дают проекции на две оси
координат, то имеет место пл о с к о е напряженное состояние
(рис. 31). Наконец, если силы, действующие на деформируемое
тело, могут дать проекции на все три оси координат, то имеет
место объемное напряженное состояние (рис. 31).
При осуществлении различных видов обработки металлов
давлением в подавляющем большинстве случаев имеет место объ­
емное напряженное состояние. Поэтому рассмотрим -его более
подробно.
Схема всестороннего растяжения весьма неблагоприятна для
пластической деформации металла. При такой схеме напряжен­
ного состояния проявляются не пластические, а хрупкие свойства
металла, т. е. такая схема в конечном счете приводит к наруше­
нию сплошности металла. При прошивке круглой заготовки на
прошивном стане (см. рис. 2) в центральной части заготовки су­
ществует схема всестороннего растяжения, вследствие чего металл
еще до встречи с носком оправки подготовляется к прошивке.


64
Напряжения при обработке металлов давлением
------
При неправильной установке оправки возможно даже нарушение
сплошности металла (разрыва) еще до встречи с оправкой, что,
однако, нежелательно, так как это приводит к образованию плен
на внутренней поверхности гильзы. Наличие всестороннего рас­
тяжения в центральной части заготовки при прошивке на про-
шивном стане доказано исследо­
ваниями И. А. Фомичева [30],
А. Ф. Лисочкина [31], В. С. Смир­
нова [29].
Схема напряженного состоя­
ния при двух растягивающих и
двух сжимающих напряжениях
возможна в .некоторых частях де­
формируемого тела при ковке.
Схема напряженного состояния
при одном растягивающем и двух
сжимающих напряжениях харак­
терна для процесса волочения
(,по оси волочения действует на­
пряжение растяжения, а по двум
остальным осям - напряжение
сжатия), а также на некоторых
участка;с длины очага деформации
при п11юка'ГКе .в глад;.,сих валках с
передним и задним натяжением.
Наконец, схема сжатия по трем
осям имеет наиболее широкое
практическое применение и осу­
ществляется в основной части де­
формируемого объема металла
при прокатке, ковке и прессовании
через очко.
. Ри с . 32. Действие инструмента на
тело (внизу) и тела на инструмент
(вверху)
Очень важно отметить, что при
взаимодействии инструмента и ме­
талла характер действия сил от
инструмента к металлу и от металла на инструмент различен
(рис. 32). Так, при сжатии ~ежду плоскими плитами металл ис­
пытывает трехосное сжатие, между тем сам инструмент в своих
поверхностных слоях воспринимает сжатие и одновременно рас­
·тяжение в плоскости этих слоев, что крайне вредно для службы
инструмента.
Для деформации тела важное значение имеют величины глав­
ных напряжений. Понятно. что если при трехосном сжатии все
,сжимающие напряжения одинаковы по величине, то пластическую
деформацию осуществить невозможно. Ниже будет показано,
-что для осуществления пластической деформации необходима не-


НапрЯ31Сенное состояние металла
65
которая разность главных напряжений, однако пластические
свойства металла проявляются в данном процессе тем лучше, чем
больше сжимающие напряжения (и чем меньше их относитель­
ная неравномерность).
Здесь мы сталкиваемся с очень важным противоречием: усло­
вия, наиболее благоприятные в смысле пластичности металла,
являются самыми тяжелыми в отношении самого осуществления
деформации. В каждом практическом случае обработки давле­
нием приходится принимать некоторое решение, учитывающее
эти противоречивые обсто~тельства.
Так, сравнивая процессы выдавливан~я через очко и прокат­
ки в валках с гладкой бочкой, можно заметить, что в первом
из них вследствие замкнутости рабочего пространства пластиче­
ские свойства металла выражены значительно ярче, чем во вто­
ром. Многие малопластичные сплавы (например, маmиевые) не
выдерживают горячей и холодной прокатки в литом состоянии.
Применяя к литым слиткам процесс прессования через очко,
можно в дальнейшем производить и прокатку их.
Усугубленное действие трехосноrо сжатия наблюдается и в
процессе ковки слитков, в связи с чем литые слитки малопластич­
ных металлов во многих случаях подвергают ковке и только за­
тем - горячей прокатке и т. п.
Чтобы уменьшить склонность к образованию трещин при ков­
ке малопластичного металла, применяют рабочий инструмент не
плоской, а вогнутой формы, что повышает влияние боковых сил;
применению вогнутых фасонных или угловых бойков, подкладок
и пр. при ·ковке слитков из высоколегированной стали придается
большое значение.
Еще больший эффект повышения пласти~ности может быть
получен в замкнутом пространстве закрытых штампов, при ковке
в жестком чехле, в муфте и пр.; с возрастанием необходимых для
деформации усилий в этом случае приходится мириться.
Переходя к прокатке, отметим, что образование трещин по
краям полосы вполне возможно при прокатке в валках с гладкой •
бочкой (свободное уширение). Прокатка в ручьевых валках с по,
вышенным обжатием по краям полосы с11ижает эту возможность;
как говорят, боковые стенки ручья поддерживают металл. Напро­
тив, при пониженном обжатии кромок (например, если в пачке
выступают края некоторых листов) их разрыв весьма облегчен.
Такие процессы, как прокатка, волочен~е, лишь условно ха­
рактеризуются некоторыми основными, общими условиями напря­
женного состояния металла в каждом из этих процессов, вообще
же говоря условия напряженного состояния никогда не бывают
вполне однородными и могут весьма сильно отличаться в раЗJiич­
ных частях зоны деформации. Очень раЗJiичные условия суще•
6 Обработка металлов даDJJением


66
Напряжения при обработке меtаллов оавлеilием
-- --- --- --
ствуют, например, в разных частях профиля при прокатке в ручье­
вых валках.
Хорошим примером резко различных условий напряженного
состояния в разных частях деформируемого тела может являться
листовая штамповка, занимающая среди процессов ковки и штам­
повки особое и притом очень заметное место.
Рис. 33. Ш,амповка колпачка из кружка
(без протяжки в матрице)
Рассмотрим процесс .штамповки колпачка из круглой листовой
заготовки - кружка, вырубленного из листа или ленты, без утоне­
ния стенки детали (рис. 33). Пуансон, действуя на дно колпачка,
вызывает растяжение в стенке колпачка, находящейся (с изве•
стным приближением) в линейном напряженном состоянии (рас­
тяжение). С другой стороны, и сама стенка тянет дно колпачка
наружу по всем радиальным направлениям, благодаря чему, вос­
принимая в то же время давление пуансона, эта часть находится
в условиях напряженного состояния сжатия по вертикальной оси
и растяжения по обеим горизонтальным осям.


3'рlJвненае плаtтичносtи
---------- -
------
В местах перехода от дна к стенке и от этой части к кружку
металл подверга.ется мало благоприятному для сохранения цело­
сти металла сложному пластическому изгибу.
В самом кружке при движении к центру каждая элементарная
часть вклинивается между такими же соседними частями, подвер­
гаясь сжатию в кольцевом направлении. Сжатие может оказаться
настолько значительным, что наступит образование складок, иду­
щих в радиальных направлениях. На отштампованном колпачке
складки дают грубые продольные риски, из-за которых изделие
бракуется.
Чтобы избежать образования складок, применяется прижим
(прижимное кольцо), оказывающий на кружок известное давле­
ние. Это давление должно быть достаточным для исключения
складкообразования, но не должно тормозить кру.жок настолько,
чтобы начались разрывы колпачка в местах изгибов.
В результате в рассматриваемой зоне имеется сжатие по двум
осям и растяжение по третьей оси.
ECJiи штамповка ведЕР"СЯ с протяжкой металла через сужающийся кооь­
цевой зазор между матрицей и пуансоном (ме11&ший, чем толщина листа),
то процесс соnрово:ищается утонением стенки коопачка, причем пмучает
сходство с обычным вОJiочением труб на оправке или на стержне. В таком
случае затотовкой ЯВJiяется чаще уже не кружок, а отштамnованный из
кружка кмпачок, стакан НJIИ rильза и пр.
1О. Уравнение пластичности
При упругой деформации в теле накомяется потенциальная
энергия, изменяется плотность и объем деформируемого вещества,
с одной стороны, и форма деформируемого тела, с другой. Поэто­
му потенциальная энергия упругой деформации состоит из энер­
гии изменения объеhfа и энергии изменения формы:
a=av +аФ
или
.
1
(24)
где а - общая потенциальная энергия в единице объема ве­
щества;
av- удельная потенциальная энергия изменения объема;
аФ-удельная потенциальная энергия изменения формы.
Исходя из энергетических условий деформации, можно делать
важные выводы, основанные на экспериментально подтверждае­
мом положении о том, что для достижения пластической деформа­
ции необходимо накопить в теле некоторое количество удельной
потенциальной энергии изменения формы, которое не зависит от
схемы напряженного состояния (или, по С. И. Губкину [З], от ме-
5•


НапрЯ31Сенuя tipu обраtотке металлов оавлени~м
ханической схемы деформации). Математический анализ данного
положения приводит к основному уравнению:
(а1 -
'2)2+(02- <rз)2+(,1 - <rз)2= 2,;.
(25)
Общая удельная потенциальюая энергия есть
1
а= -- (е1а1 + е2а2 +е3аз),
2
где ~, . е 2 , Еа - главные относительные удпинения.
(26)
Связь между удnине111И1ями и напряжениями определяется обобщенным
!!&коном Гука:
1
Е1=-[а1- v(а2+аз));
Е
1
•2=Е[а2-- '1(аз+а1)];
1
•з= -[a3 -v(a1 + а2 )],
Е
где Е - модуль упругости;
~ - коэффициент Пуассона.
(27)
После 11одстановки знаuеннй Е из уравнений (27) в _уравнение (26) по
лучюм:
1
2
2
2
а=2Е[а1+а2+а3- 2~(о1,а2+о208+ а3а1))
(28)
Удельная потенциаnьная энергия изменеН1Ия о&ьема:
1 о1+о2+о3
дV
а=--~----
--,
v
2
з
V
(29)
дV
rде V - относитепыюе изменение объема.
Пусть до деформации размеры ребер эnемен1арного параnnелепипеда
равны dx, dy и az, а после деформации - dx 1, dy1 и dzг Тогда относитель­
оое изменение объема выразится следующим образом:
или
RJIИ
dV
dx1dy1dz1-dxdydz
-
V
dxdydz
dV dx1
v= dx
Принимая во внимание, что
dx1 -dx
dx


Уравнение плsстичности
и, соответственно,
dyl
dy -•a+I:
после подстановок пмучюм
dV
- V =(1 +i::1)(1 +е 2 )(1 +ез)-1.
При малых деформациях z1 , Е2 и :з очень ммы сравнительно с единицей,
110::~тому в правой части последнего уравнения можно nренебре% двойным
и тройным произведением i.. _Тотда пмучим:
дV
\f=<1+•2+Е3,
После подстановки в последнее уравнение соответствующих значений s из
уравюеНIИЙ (27) получим:
дV 1-2v
-V- = -Е-(111 +112 +11з),
Наконец, подставим последнее выражение в уравнение (29):
l-2v
ау= 6Е (111 + 112 + 113)2.
(30)
Удельная потенциальная эн~wгия изменения формы определится из урав­
нения (24) путем подстановки в него значеюия а из уравнения (28) н ау из
уравнения (30). После такой подстановки 'ff простых преооразований получим:
J+V
й.~, = - бЕ [(111 - 112)2 + (112- 11з)2 + (113 ~111)2].
(31)
Теперь испмьзуем IЮJiоженше о независимости упругой потенциальной
энергии изменения формы аФ от схемы оопряжеН1Ного состояния. Найдем аФ
для линейного напряженного состояния, характеризующегося тем, что
11 8 = 118 = О. После подстановки последнего в уравнение (31) получим:
1+'1
2
йрл=~ • 2111
•
Но при линейном напряжен~юм состоян.ии 11 1 = 11т, Поэтому имеем:
1+V I
аФ.11 = 6Е 211т •
(32)
Но потенциальные энергии по уравнению (31) и (32) должны быть одина­
ковыми; приравнивая иоr:, находим (25):
(111- 112)2+(112- 118)'+(118- 111)'=211:.
Получаемое, исходя из энергетической теории, уравнение пла­
сrичности (25) устанавливает соотношение между пределом теку­
чести деформируемого материала и главными напряжениями, не­
обходимое для достижения пластической деформации. Однако
применеl!ие этого уравнения затруд!fительно вследст~:те ero с.лож•
s•


70
Напряжения при обработке металлов давлением
ности. Поэтому его упрощают рассмотрением некоторых частных
случаев с последующим обобщением. Полагаем, что 111 > 112 > 113.
При 112 = ' 1 + аз из уравнения (32) получим:
2
Cl -0'3 = 1,1550-1 ;
при 112 = 113 или при 112 = а1 (т. е. когда среднее главное напряже-
ние равно любому из крайних), получим: 1
На основании последних двух уравнений, обобщая, можно на­
писать:
(33)
где 1,155 ~ т ~1.
При использовании этого уравнения необходимо учитывать
знаки напряжений. Если знаки а1 и а3 различны, то получится
(34)
Уравнение пластичности может быть выведено нееколькими
способами, в частности, исходя из того положения, что пластиче­
ская деформация металлов dбусловлена действием касательных
напряжений, вызывающих смещение металла по некоторым кри­
сталлическим плоскостям скольжения.
Рассмотрим растяжение металлического тела под влиянием
главного напряжения 11 (линейное напря~енное состояние)
(рис. 34, слева). •
Обозначим наименьшее касательное напряжение, способное
преодолеть сопротивление кристаллическому сдвигу, через k1 •
Наибольшее касательное напряжение действует по москостям.
расположенным под 45°, причем оно составляет:
а
1'макс = -·
-•
2
(35)
Ясно, что кристаллический сдвиг раньше всего может возник­
нуть в плоскостях, наклоненных под 45°, когда напряжение тмакr
достигает значения k 1, т. е. при 't = k 1• Необходимое для этuго
главное напряжение 11 определится так:
О'= 21'макс = 2kt = kar
(или 110, как его часто обозначают).
Величина k характеризует сопротивление деформации металла
в линейном напряженном состоянии. отвечающая пределу теку­
чести а1•
Переходя к растяжению тела по трем осям, рассмотрим усло­
вия скольжения по диагональной плоскости под действием наи-


Уравнение пластичности
,,
большего главного напряжения а1 и наименьшего аз (рис. 34, 1,
средина).
_
Из схемы видно, что касательные напряжения • 1 и тз напра•
влены в разные стороны, благодаря чему кристаллический сдвиг
может осуществляться лишь их разJJостью, при условии:
't'1 -'t'з = k,.
6
б, .'
б,
.J
1
Рис. 34. Схемы деllствJ.ВЯ касателышх напряжений и схемы
к уравнению пластичности
Умножая обе стороны на 2, получаем:
2,1 - 2't'з = 2k1
или, переходя к главным напряжениям:
о-1- О3=ат, т.е.
:,1 = а,. +О-3.
.
\
Для случая одноосного или трехоосного сжатия все выводы
сохраняются полностью, поскольку знак изменяется у всех рас­
сматриваемых напряжений: - а, = -
а,- аз или о-1=ат+о-3•
Если знак главных напряжений различен (разноименные схемы),
то касательные напряжения действуют в одну сторону (рис. 34, /,
справа).
'


72
Напря:нсения при обработке металлов давлением
Сопротивление кристаллическому сдвигу k1 преодолевается
в этом случае уже согласным действием напряжений:
что дает
или
't1 +-ra = kt,
2't1+2т3= 2k1
т. е.
Выведенные нами согласно теории разности главных напря­
жений формулы вполне соответствуют предыдущим формулам,
полученным, исходя из энергетической теории.
Интересно, что если рассматривать результирующее касатель­
ное напряжение, действующее по площадкам, одинаково накло­
ненным к трем главным осям (октаэдрическое касательное напря­
жение), то легко можно вывести и полное уравнение пл а­
стичности:
(а1 -а2)2 + (а2-а3)2 + (а3-а1) 2 =2а:.
Достоинством теории разности главных напряжений является
ее близость к физической природе, к самому механизму , пласти­
ческой деформации (действие касательных напряжений).
Рассмотрим теперь частное условие:
а1+аа
02 = --'"--'----'-- .
2
При равенстве всех трех· главных напряжений: 01 = а2 = аз
пластической деформации ;быть не может, так как условия по всем
трем осям одинаковы (рис. 34, II, слева). Сохр.аняя теперь сред­
нее напряжение без изменений, увеличим вертикальное напряже­
ние (до знанения 01) и уменьшим продольное напряжение
(до значения а3) на одинаковую величину (рис. 34, ll, справа):
0'1 =0'2+Д И, <J3=0'2 -
.l.
Суммарное действие этих двух напряжений, проявляющееся по
поперечной оси, очевидно, не изменится, и движения металла
по этой оси попрежнему не будет:
о1+ о3=(а1+ д) + (а2-д)=а2+а2=2а2.
Отсюда получаем:
(36)
Этот же результат легко получается и из уравнения (27) для
12 при 12 = О и коэффиЦ1Иенте Пуассона v = 0,5 (постоянства объ­
ема тела).
Таким образом, обобщая, заключаем, что деформация по ка­
кой-.л.ибо из главных осей отсутствует, если главное напряжение
по ней сос7Уl,Вляет полусумму двух остальных главных напряже­
ни/J. В этом случае будет иметься плоская деформация тела. Для


Закон наименьшего сопротивле,шя
73
суждения о направлении движения металла по трем осям доста­
точно сопоставить условия деформации по каждой из осей с усло­
виями плоской деформации. При этом возможны три случая (рас­
сматривается ось, по которой дейсmует напряжение а2 ):
а +~з
1)а2>1
2•
-
деформация идет по направлению действия
главного напряжения;
-
деформация отсутствует;
деформация идет против направления дей­
ствия главного напряжения.
Левая часть приведенных выражений а2 выражает прямое
01+<:3
действие данного напряжения, а правая часть 2
косвен-
ное встречное действие по рассматриваемой оси двух других на­
пряжений.
Остановимся теперь на практических способах определения
деформации тела по главным осям.
11. Закон наименьшего сопротивле11ия
При упругой деформации связь между напряжениями и де­
формациями определяется законом Гука. При больших пластиче­
ских деформациях эта связь сложна. Поэтому ряд авторов
(А. Ф. Головин, С. И. Губкин и др.) рекомендует для приближен­
ных расчетqв деформации тела пользоваться законом наименьше­
го сопротивления. С. И. Губкин дал следующую формулировку
этого закона:
«В случае возможности перемещения точек деформируемого
тела в различных направлениях, каждая точка деформируемого
тела перемещается в направлении наименьшего сопротивле­
ния» [3].
Выведенное выше уравнение пластичности определяет только
условия, при которых осуществляется пластическая деформация,
но не указывает направлений перемещений частиц металла.
Закон наименьшего сопротивления дает возможность во мно­
гих случаях определять направление перемещений частиц ме­
талла.
При осадке прямоуголмrого параллелеп,ипеда с IК'Вадратным
основанием (В = L) средние значения главных напряжений а2
и а3 одинаковы и поэтому продольная и поперечная деформация
также одинаковы. Если же В< L (пр~моуrольное основание), то
rлавное напряжение, действующее по направлению короткой сто­
роны, меньше, чем по направлению длинной стороны, т. е. а3 < а2


74
Наnр1131Сения при обработке металлов ~-ав_л_е_ни_е_м______
---------
(рис. 35), и поэтому поперечная деформация больше продольной,
ИJIИ 82 > !:-2
•• Следовательно, деформация больше
в том напра-
В1 L1
влении. в котором действует меньшее напряжение.
--t
б,
Рис. 35. Главные на­
пряжения при осадке
параллелепипеда ме­
жду ПЛОСКИМИ ПIЛИ-
тами
'
12. Влияние внешних
частей тела на процесс
деформации.
Рис. 36. Схема отщ~ы­
той (свободной) про­
ш,mки
Остаточные напряжения
Пластическая дефор­
мация протекает в осо­
бых условиях, если тело
имеет внешние части,
не подвергающиеся в
данный момент процес­
су пластической дефор-
мации.
При неравномерной деформации одни
части тела деформируются в большей ме­
ре, другие - в меньшей. Хотя внешние
части тела находятся вне инструмента, но
между ними и деформируемым металлом
существует взаимодействие, влекущее за
собой изменения в напряженном состоя­
нии и в ходе деформации металла (соответственно и в скорост­
ных условиях процесса), влияющее и на сами внешние части
тела. При этом обязательным условием взаимодействия будет
сохранение целости металла, благодаря чему только и может
~уществовать связь между внешними частями и массой тела, на­
ходящейся под непосредственным действием инструмента.
При открытой прошивке (рис. 36) центральная часть металла,. находя­
щаяся под непосредственным воздействием инструмента, взаимодействует с пе­
риферийной частью поковки, которая противодействует вытеканию металла из
центральной част (А). В свою очередь. вследствие прошивки п~иферийная
часть поковки испытывает давлеН1Ие на внутренней поверхности раздепа двух
частей поковки. Периферийная часть поковки в данном случае и11рает роль
«в~шnей части» тР.ла.
-Внешние части тела не обязательно должны быть замкнутыми.
Так, при установившихся процессах прокатки и волочения внеш­
ние части имеются в виде двух концов- входящего и выходя­
щего. В процессе прессования через очко имеется только один
внешний конец - выходящий. Значение внешних частей деформи­
руемого тел11 было впервые рассмотрено И. М. Павловым в его
«Теории жестких концов» [2] как раз применительно к этим про•


Влияние внешних •acтeil тела на процесс деформации
75
цессам. Основной принцип этой теории заключается в установле­
нии связи, взаимодействия между внешними частями и металлом,
находящимся под действием инструмента. Следствиями этого ос­
новного положения являются соответствующие изменения напря­
женного состояния, деформации и скоростей движения металла,
а также изменения, относящиеся к самим внешним частям тела.
Наиболее явственно значение внешних частей выступает при
резко выражекной неравномерности деформации, например при
прокатке в ручьевых валках.
В качестве модели (см. рис. 25) допустим, что заготовка с квадратным
сечеюием получает очень сильное обжатие в средней части (например,
н
н
-,;= 2,4) 111 умеренное по краям (например, т= 1,2).
Нечто подобное с плавным возрастанием обжатия к середине имеется
в ,разрезном калибре при прокатке балок.
Если бы края и середину заготовки обжимали вполне самостоятельно, то
средняя часть получила бы значительно большую вытяжку, чем Щ>айни~!о и при
одинаковой началыюй длнне всех трех полос средняя полоса получнпась бы
значительно большей д,11И1Щ.i чем крайоиа. Так как все три попосы связаны
между собой и имеются внешние части тела, то фактически вытяжка их
будет одинаковой (за иск.rJючением начальной и конечной стадии процесса,
по концам средней части образуются выступы, вследствие отсутствия в этом
случае выраваивающего действия внешних частей; однако эти явления уже
не относятся к уетановившемуся процессу прокатки).
Выравнивание вытяжек или длин с доведением их до среднего
значения имееr принудительный характер и тре­
бует значительных усилий. Вначальнойстадиипро­
цесса более обжимаемые массы металла еще могут прорываться
вперед и uбгонять отстающие, менее обжимаемые чаоrи полосы.
Но после образования выходящего внешнего конца полосы сверх
известной минимальной длины всякие взаимные смещения слоев
металла в этом конце тормозятся уже настолько, что наступает
выравнивание вытяжек и, соответственно, скоростей движения ме­
талла. Таким образом, в установившемся процессе
сами •концы полосы, как выходящий, так и входящий, имеют свои
выравненные постоянные по сечению скорости: vh
и Vк· Однако плоскости, в которых горизонтальные скорос'Ги оди­
наковы, не обязательно совпадают с геометрическими границами
зоны (очага) деформации при прокатке и могут находиться на не­
котором от них расстоянии.
Поскольку эти скорости определяют собой пути, проходимые
обоими концами полосы в секунду, то за время t получим длины
полосы до и после обработки:
L1=VнtиL2=vьl,
p.==Lt=~ ·
L.
ин
откуда
(371


76
Напряжения при ибработке металлов оавлением
т. е. выравнивание вытяжек и выравнивание скоростей предста­
вляет собой одно и то же явление. Препятствуя взаимному сме­
щению слоев металла, внешние части полосы ведут себя как же-
сткие упоры (жесткие концы).
,
Выходящий конец задерживает, тормозит части
полосы, стремящиеся иметь повышенные скорости, и, напротив.
принудительно тянет за собой те части, которые сами по себе
имели бы :меньшие скорости.
Входящий коиец, наоборот, толкает вперед отстаю­
щие слои за счет натяжения слоев, стремящихся идти с большей
скоростью.
Постоянство скоростей несомненно имеется в самих внеШ'Них
частях полосы вне зоны пластической деформации металла. Если
учесть, однако, наличие жестких упоров по границам пластиче­
ской зоны, то с некоторым приближением можно допустить, что
и внутрп этих границ отклонения от средней продольной скорости
в каждом данном сечении не очень значительны и в порядке упро­
щения ими можно пренебречь. Подобная абстракция, принимае­
мая в теории жестких концов И. М. Павлова, весьма упрощает
анализ скоростных условий процесса.
Конечно, известная связь между частями полосы действует
и внутри деформационной зоны, причем благодаря этой связи так­
же прсисходит некоторое выравнивание вытяжек и скоростей.
Однако при отсутствии внешних концов была бы возможна более
значительная разница в движении различных слоев металла.
Так, в 11ачальной стадии выдаВJiивания через очко металл истекает как
вязкая жидкость: чем дальше от стенок очка (задерживающих внешние слои
благодаря трению) и ближе к центру, тем выше скорость потока. По этой
причине выходящий пруток в самом своем начальном переднем конце несет
выпук.1ость (рис. 37, вверху).
Однако, когда конец выйдет ИJЗ очка на длину, превышающую минималь­
ную, ою движется дальше уже как твердое тело с зафиксированным· положе­
нием слоев и зерен и с постоянной кривизной своего выпуклого конца (име•
ются лишь остаточные упругие юапряжения и деформации). Скорости в этом
конце постоянны, и сам он вбливи выхода действует как жесткий упор
(рис. 37, внизу).
Вступление в действие выходящего конца при прокатке и окон­
чание действия входящего конца, определяющие собой н а ч а л о
и окончание установившеrося процесса, легко
реrистрируюn:я разными способами (изменения в уширении по­
лосы, в по,1ном давлении металла на валки, искажение - смятие
плоского среза на входящем конце полосы, когда его длина ста­
новится меньше минимальной и пр.). Все эти способы связаны
с влиянием концов на напряженное состояния деформируемого
металла, на самую деформацию и на скоростные условия.
Возвраща11сь к вопросу об остаточных напряжениях, отметим,
что они возникают в продукте обработки в основном благодаря


Влияние вн.еш.-tUХ частей тма н.а процесс деформации
77
неравномерности деформации, но особенно при наличии жестких
концов, а также~ связи с влиянием температурных условий обра­
ботки (термические напряжения). Пусть в результате процесса
выдавливания или волочения пруток получил растягивающие
Рис. 37. Образование внешней части
11рутка при выдавливанюи через очко:
Uп - скорость движения металла
вблизи поверхности прутка; ис - ско­
рость движеооя металла &иже к
цен1J'альным слоям металла
+
+
+
Рис. 38. Модель равновесия
продольных зоюальных остаточ-
ных напряжений
продольные напряжения в по­
верхностных слоях и сжимаю­
щие- внутри. Модель натяну­
тых струн и сжатой пружины
хорошо иллюстрирует состоя­
ние такого прутка (рис. 38):
струны и пружина находятся в
раВНОВ€}СИИ друг с другом ..
Подобная взаимная уравно­
вешенность в пределах данного
объема тела, находящегося вне
действия внешних сил, являет­
ся основным свойством остаточ­
ных на,ПiJ>яжен,ий (это не значит, что остаточные напряжения не
могут участвовать в более сложном равновесии, когда на данное
тело воздействуют еще и внешние силы). Другим существенным
свойством остаточных напряжений является их объемный харак­
тер (кроме продольных, всегда имеются напряжения и в перпен­
дикулярной плоскости).
При нарушении равновесия остаточных напряжений происходит соответ•
ствующее изменение размеров (иногда и формы) тела. Так., если срезать не­
сколько струн на модели рис. 38, то пружина разожмется И1 дпнна тела воз­
растает. Если срезать струны с одного края, то произойдет ис~ивление
в обратную сторону и т. д. Вот почему nри механической обработке изделий
так часто наблюдаются поводка, коробление, выпадение из размеров и другие
вредные явления. ИзмененНJЯМИ размеров тела при удалении некоторых его
<:,11оев пользуются дпя определения величиllЬI и распределения остаточных н,а-


Напряжения ripu о6ра6оrке мет4Алов Ьавлен.ием
пряжений (рис. 39). Вредность остаточных напряжений заключается также
в том, что. суммируясь с внешней нагрузкой, они как бы понижают прочность
тела. Кроме того, если поверхностные слои ·,·епа весут растягивающие напря­
жения, то ухудшается стойкость поверхоости те.па против коррозЮИ~.
Кроме снятия остаточных напряжений посредством термической обработки
можно удалять особенно вредные растягивающие напряжения в поверхностных
слоях тела, деформи,руя эти слои (осаживая и расплющивая их) поколачи­
ванием, встряхивавием (ммкие детали) во вращающихся барабанах, обдувкой
дробью и пр.
i
1,.. _
IQ
1 Qt-t---мr---+~'r-1
"'~ /Or--t --~
l 2/JI-I --+ -~
~
~ JQl-+- -1 --
----+
111} ................._
_ _,___, ___,_. ..J
о //IJ(J
_..
.-
-
z
1/Q()
--
"+' \.
1/Q()
--
1
\
j
\/
о
А
и
у
1/
v+
1/IJIJ
~
ltlrJ () ИК)
--
----
5
д1
r--.. .....
.i,,,,,,,
~r,....,..,....
1/Qfl IJ
---
,.J., ..
_Jt
-.....:;;,
1/(КJ () l/fllJ
-
.... :... .._
Рис. 39. Диаграммы остаточных наЩ)яжениА в круглых латунных прутках:
А - пруток праrянут; Б - пр}-ТОК пос.~е праrяжки подвергнут хо.подвой обкатке;
1 - продопьные; 11 - копьцевые: 111 - радиапьные напряжения
В заключениеотметим явлениеконцентрации иапря­
жен и й (как действующих при, обработке давлением, так и оста­
точных) во всякого рода надре.1ах, трещинах, порах и т. д.
Местные переюапряжеяия, вызванные подобными дефектами, могут в не•
сколько раз превосходить срецнее напряжение в данной зоне те.па. Грязная,
неровная поверхность металла (ноздреватость, неслитины. рванины, инородные
включения и пр.), так же как и загрязненные внутренние массы металла
(вк.11ючения шлака, частиц огнеупоров и пр.), газовые пузыри.. рыхлость
и т. д., - все это вредно не ТО11ько само по себе.' но III в связ111 с громадным
местным повышением вапряжений, легко приводящим к разрушению металла
(fИС. 40).


ОпреЬе.мние ycUAиi.l при оЬработке металлов Ьавлен.ием
19
С данной точки зрения ясна полезность устранения как вну­
тренних, так и внешних дефектов слитков, заготовки и готовых
изделий, в частности: обрезки р,ваной кром·юи, обдирки и зачистки
нездоровой поверхности металла, полировки поверхности и т. п.
13. Определение усилий при
обработке металлов давлением.
Сопротивление деформации
металла. Форма инструмента
Выше было отмечено, что
при решении задач в главных
напряжениях необходимо знать
а,, а2 и аз как некоторые функ­
ции координат. Таким образом
для определения этих трех не­
известных величин необходимо
иметь три уравнения.
Первым из них обычно яв­
ляется уравнение равновесия.
Уравнение пластичности обыч­
но используется в качестве вто­
рого уравнения системы. Нако­
нец, в качестве третьего урав­
нения используется связь меж­
ду средним главным напряже­
нием а2 и каким-либо крайним
(а, или а3 ). Ниже это будет по­
яснено при решении некоторых
задач. Остановимся теперь бо­
Рис. 40. Концентрация напряже­
ний, вызванная инородным вклю­
чеН1111ем А, в металле
лееподробнонапонятии сопротивления деформации
металл а.
Мы уже останавливались на процессе прошивки, причем отме­
чали противодействие со стороны внешних масс прошиваемого
ТР.Ла.
Рассмотрим еще следующую модель.
Если сжимать свинцовый цилиндрик между гладкими хорошG смазанными
плитам111 пресса, то он будет деформироваться сравнительно легко. Одюако,
заключив такой циливдрик в стальную муфту (рис. 41.i вверху), можно будет
добиться его осаживания лишь с громадным трудом. Сопротивление цилин­
дрика сжатию в этом случае определится не СТО11ько свойсrвами самого свни­
цового сердечника, сколько жесткостью муфты, препятствующей раздаче
свинцового сердечника в стороны.
Перейдем теперь к влиянию трения по поверхностям сопри-
косновения тела и инструмента.
•
Произведем осаживание цилиндрических образцов разной на­
чальной толщины между плоскими плитами при различных коэф­
фициентах трения (рис. 41, внизу) ..


80
НаnрМtсения при обработке металлов /Jавлен.ием
----------
Не имея возможности снизить коэффициент трения до крайне­
го значения (f = О), найдем соотвf rствующую величину сопро­
тивления деформации экстраполяцией. При f = О влияние трения
/
/
-- -- --- ---
Толщина полосы f/
,,
,,,
/(озtрtрuциент трения f
Рис. 41. Сжатие тела, заключенного в жесткую муфту (вверху); зависи­
мость сопротивления деформации от толщ11ны полосы Н (в середине) и от ко-
эффициента трения f (внизу)
полностью исключено: таким образом, искомая величина соответ­
ствует линейному напряженному состоянию и обозначена нами
qерез k = (Jo = ат. Физический смысл этой величины явс1'вует из


Определение усилий при обработке металлов давлением
81
"
того, что при отсутствии трения сопротивление деформации опре-
деляется только свойствами самого металла и представляет собой
как бы «природную жесткость» металла. Можно предположить,
что жесткость, присущая самому металлу, сохраняется без изме­
нений и во всех других условиях напряженного состояния.
Проведя горизонталь на уровне k (рис. 41, внизу), мы отделим
низ диаграммы от верха (до кривой), причем последний будет
представлять собой долю влияния трения.
Обозначая эту добавочную ~тавляющую через q, получаем:
р=k+q.
(38)
Совершенно ясна связь полученного уравнения с выведенным
оыше упрощенным видом уравнения пластичности. Действительно,
учитывая законы действия и противодействия, имеем: р = о1 ;
величина k может быть сопоставлена с or, а q - с минимальным
главным 1Напряжением о3 . Таким образом, получаем: а1 = а r + aJ
ИЛИ0'1- 0'3=(JТ•
Разделив обе части уравнения (38)
n= Р-=1+
k
на k, будем
q
k•
иметь:
(39)
Коэффициент п дает оrношение сопротивления деформации
данного процесса к сопротивлению деформации при линейном
напряженном состоянии.
Опытные определения коэффициеlfl'а п показывают. что величин,а его для
прокатки и ковки может превышать 2.
Если n= 2, то
оtкуда
"
q
_,_ =2=1+-,
k
k
q
-
= 2-1=1илиq=k.
k
В этом случае сопротивление р, которое приходюrся преодолевать при
обработке металла давлением, на 50% обуслоВJiено препятствием со стороны
подпирающюх сил трения и на 50% «природной жесткостью:. металла.
Из найденного соотношения следует, что при анализе сопро­
тив.(lения деформации при больших зна'Чениях коэффициента п
в первую очередь надо учитывать подпирающие силы трения,
и только во вторую - изменения, происходящие в самом
металле.
Рассмотренная зависимость указывает на то, что при обра­
боткедавлением, желательно максимальное уменьше­
ние трения по поверхностям коит.акта.
Зависимость сопротивления деформации от начальной толщи~
ны осаживаемого тела таЮJ<е. связана с влиянием трения" по­
скольку с уменьшением толщины Н тела растет относительное
значение поверхностей контакта (при Н = О как бы весь объем
"еталла перехdдит в поверхность). Наоборот, с увеличением тол-
6 Обработка мстаппов дав.певием


82
НаnрЯ31СеНJJ.я при обработке метал.11Ов давлеНJJ.ем
щипы тела влияние поверхностей контакта, а следовательно, и
трения падает. Теоретически при Н = 00 значение поверхностей
контакта и трения должно утрачиваться полностью, причем вели­
чина р переходит в k (линейное напряженное состояние). Началь­
ный ход опытных кривых (рис. 41) отвечает такому теоретиче­
скому пределу, но дальнейшее их продолжение (экстраполяция)
Jюзможно только условно (пунктир на рис. 41), так как при боль­
шой толщине осаживаемого тела деформация протекает в осо-
бых условиях.
•
Резкое воорастание сопротиВJiеюия деформации тел очень малой толщины
характерно для многих случаев практиКИJ: для холодной прокатки тонкой
ленrrы, горячей прокатки тонких листов и т. д. Известен ряд способов пони•
жеооя влияния данного обстоятельства. Так, составляют пачку (пакет) ив
нескмьких отдельных листов. При прокатке такой пачки сопротивление де•
формации р определяется толщИП101!: всей пачки, ТWiщиюа же п•родукта обра­
ботки после разделения пачки соответствует одному листу.
Другой способ борьбы с трением при обработке тонкого продукта - это
применениетехнологическойсмазки, чтоособеннохарактернодля
холодных видов обработки. При надлежащем подборе амгзки можно снизить
сопротивление деформации обрабатываемого мeтaJIJia очень резко.
Влияние трения по поверхностям контакта было нами рассмот­
рено для случая осаживания тела между плоскими плитами.
Однако кроме плоской формы инструмент может быть выпуклым
и вогнутым (не говоря о сложной форме).
•
Рассмотрим действие на осаживаемое тело вогнуrого (ер <О).
плоского (ер= О) и выпуклого (ер> О) инструмента с прямыми
стенками (рис. 42).
Находя горизонтальные составляющие силы давления R и си­
лы трения Т, замечаем следующее:
1) горизонтальные составляющие Rx и Т хПРИ ер > О направ•
лены в разные стороны, причем Rx направлена в сторону движе-
ния деформ,ируемого металла. а Тх - против него;
.
2) при ер = О сила R становится вертикальной и составляю­
щая Rx обращается в нуль; Т х сохраняет прежнее !Направление -
против движения деформируемого металла;
3) при ер< О силы Rx и Т х оказываются направленными в одну
сторону - против движения деформируемого металла.
ТаКiИ!м образом. при выпуклой форме рабочего инструмента
горизонтальные составляющие силы R и силы трения Т противо­
действуют друг другу, причем влияние подпирающего действия
трения ослабляется. При вогнутой форме действия их становятся
согласооанными и направляю-гся nротив движения деформируе­
мого металла:
Из схемы рис. 42 следует, что:
Rx = R sino:p;
Тх= Tcos-.p = Rfcos9.
(40)
(41)


Определение усилий при обработке металлов давлением
89
Полное погашение действия· горизонтальных сил трения дости­
гается при условии:
т. е.
или
Тх=Rx,
Rfcos<p = Rsin'f
f= sinер = tgtp•
cos ер
что с переходом к углу трения ~ дает tg ~ = tg ер
з _,,
1
-
~-
,~о
.
Boeнgmfllii инструмент
т
i'-fJ
llлocкuii
инст 'AlfJRm
R:r:
О<. 'f~JJ
!/еал кoн,ycJt«ll1ll
uнt:mpy.11l1Н111t1 s,
~>О
8111n91U1w инструмент
f"
~
Рис. 42. Влияние формы инструмента на схему действия CИ\rl
и на деформацию тела
(42)
R
Поскольку форма инструмента влияет на •условия напряжен­
ного сосrояния тела, она действует также на сопротивление дефор­
мации и весьма заметно на саму деформацию тела. Для случаев
деформации в условиях ер<~ (т. е. когда T>R~) характерна
бочкообразность формы тела. Если qi = ~. то тело сохраняет свои
геометрические очертания без заметных искажений.
Наконец, если qi > ~. то благодаря расклиниванию тело полу­
чает впалую по бокам форму. Эти формы тела показаны на
6*


84
Нrт.рЯ31Сения при обработке металлов давлением
рис. 42 (между степенью бочкообразности и углом ер имеется
обратная зависимость, характеризующаяся плавной кривой).
Следует отметитьJ что применение выпуклого илю вогнутого инструмента
впечет за собой неравномерность деформации тела, искажающую напряжен­
ное состояние тела.
14. Метод замены прое•щий сил проекциями поверхносrей
Рассмотрим, как~м образом можно, исходя. из среднего дав­
ления, определять суммарные силы в разных проекциях. Пусть на
прокатный валок действуют со стороны полосы нормальные на­
пряжения р, отвечающие среднему давлению (рис. 43). Проекuия
его на вертикальную ось:
Pz = pcos (1).
z
1(
:t:
l
,,,,
Рис. 43. Схема к определению давления металла
на валки.,по оси Z- Z
Элементарное давление на площадку длиною ~ = Rdep, рас­
положенной под углом ер, выразится так:
•
dPZ = pBR cos fd-p.
После интегрирования в пределах изменения Q! от О до а по­
.пучим:
.
Pz=BRpsinrt..
(43)
Произведение R sin а представляет собой горизонтальную про-
екu.ию дуги захвата (и хорды):
-
lx•= Rstn«.
(44\


Метод замены проекцш'l cu проекциями поверхностей
85
Следовательно,
BRsinа; =Blx,
есть проекция всей поверхности соприкосновения на горизонталь­
ную плоскость. Таким образом, для вычисления Р следует брать
перпендикулярную к направлению силы плоскостную проекцию
области деформации Bl и нагружать полученную поверхнос11
удельным давлением р.
-
а
---
P.r
6
Рис. 44. Схема к опредепевию вертикальной силы Рz при вдавли­
вании пуансона и горизонтальной силы Рх при волочении продукта
круrлоrо сечения
Этот полезный метод, нашедший свое применение в разных
:областях техники, в отношении обраоогки металлов давлением
был применен и доказан И. М. Павловым [2] в общем виде.
Пусть требуется определить вертикальную суммарную силу Pz
для случая, когда поверхность контакта имеет сложную форму
(рис. 44, а).
Проектируя поверхность контакта на горизонтальную плос­
кость, получаем площадь S х• причем искомое вертикальное дав-
пение
•
(45)


-86
НаnрЯ31Сения при обработке металлов давлением
Докажем данный принцип в общем виде.
На поверхности контакта (при ширине В= 1) выделим эле­
ментарный участок s, на единицу площади которого действует
нормальное напряжение р. Спроектировав напряжение р и пло­
щадку s на координатные оси, можно на основании подобия тре­
угольников написать (рис. 45).
_f!_ = ..J!L= Рх •
s
Sz
'Z
х
Рис. 45. Схема к методу замены проектирования
нормальных сил проектированием поверхностей
контакта
откуда
PSz=PxS и PSx=PzS,
Обычный путь определения, например, полного вертикального
давления Р z. как мы видели при выводе вертикального давления
прокатки, сводится к нахождению проекций Pz нормальных на­
пряжений, определению вертикального давления на элементар­
ную площадку s и к суммированию давлений по всей П()верхности:
Б
pz = LPz5•
А
Громадная трудность такого пути при сложных очертаниях


Метод ~амен.ы проекций сил проекциями поверхностей
87
поверХIНОСТИ контакта очевидна. Однако выражение PzS можно
заменить выражением ps х, имея, таким образом:
Б
Б
Б
pz=LPz5=LPSx=Р,LSx=pSx,
А
А
А
В результате вместо перехода от нормального напряжения р
к его проекции Pz мы, сохраняя полное значение р, переходим от
элемента поверхности контакта s к его проекции sx, Все практи­
ческое преимущество рассматр.иваемого метода заключается
в простоте суммирования элементарных проекций поверхности
контакта (рис. 45):
•
Б
JSx = Sx,
А
Точно таким же образом для горизонтальной суммарной силы
Р х имеем:
Б
Б
Б
Рх= ~PxS=LPSz=РLSz=PSz.
(46)
А
А
А
Пусть требуется определить горизонтальную силу Р х при воло­
чении (см. рис. 44, б). Прилагая общий принцШI, имеем:
Рх·= pSz = р(w1- !1'2)-
(47)
Если давление распределяется по цилиндрической поверхности,
например по поверхности прокатного валка, то для определения
полного давления необходимо брать не всю эту дуговую поверх­
ность, а ее проекцию LB где 1- длина хорды (вместо дуги S).
Имея в вщцу, что для процесса прокатки длина хорды
l = V(H-h)R,
(48)
получаем следующую формулу пОJIJНого давления nрокатки:
P=pBV (H-h)R.
(49)
Метод замены проектирования сил проектированием поверх­
ностей контакта можно распространить и на силы трения.
ПосколькуТ=fР,тоТх=fРzиТz= fРх•
Подставляя сюда найденные выражения для Рх и Рz , полу­
чаем
Тх= fPSx;
Tz = fpSz.·
(50)
(51)
Таким образом, для определения суммарных сил трения сле­
дует проектировать поверхность контакта не 1На перпендикуляр­
ную, а на параллельную плоскость.


88
Напряжения при обработке металлов давлением •
15. Работа деформации при обработке металлов давлением
Рассмотрим процесс осаживания тела между двумя плоскими
плитами (рис. 46). Полная сила, противодействующая деформа­
ции при некотором промежуточном состоянии тела, будет:
l
р=pz=w,p.
ts,i
Если допустить, что сопро­
тивление деформации р метал~
ла остается постоянным, то по
мере осаживания сила Р будет
меняться только в зависимости
от увеличения площади основа­
ния тела. Объем тела, неизмен­
ный во все время деформации:
откуда
Рис. 46. Схема к выводу формул
!Работы деформации
(52)
Из этого выражения видно, что по мере осаживания (умень­
шение высоты z) полная сила Рz растет по гиперболе.
Произведем дополнительное осаживание тела на величину Лz.
Приращение затраченной на деформацию работы А, отвечающей
бесконечно малому осаЖИJванию Лz, обозначим через лА. Оче­
видно:
V
дА = -Pzдz= -р-дz
z
(знак минус стоит потому, что работа протекает в напр~влении
убывания z).
Заменяя бесконечно малые соответствующими дифференциа­
лами, получаем:
Vdz
dA=-p
•-.
z
Полная работа А выражается определенным интегралом урав­
нения, взятым в пределах от первоначальной высоm z = Н до
конечной высоты z = h:
h
Н
А=- \pV~= 'pV~=
.
z
.}
z
Н
h
н
-
pVllnzl =pV(lnН- lnh)=pVln; .
(53)
h


Работа деформации при обработке металлов давлением
139'
Полученная формула логарифмического вида впервые была­
предложена еще в 1874 г. Финком.
Выведем, теперь, пользуясь той же схемой, формулы работы·
других видов.
Предположим, что во время осаживания тела сохраняются·
без изменений не только объем его V и сопротивление деформации
р, но и полное давление Pz, Поскольку, однако, Pz = щх Р то заr
все время деформации площадь поперечного сечения тела ll>x
считается (совершенно условно) как бы постоянной.
Допустим, что площадь отвечает !Начальному состоянию тела::
Тогда полное давление
V
wх=н·
V
pz =PWx=p- .
Н
Работа постоянной силы Р будет происходить на пут.и Н - h',.
отвечающем абсолютному обжатию тела (разность уровней).
Имеем:
H-h
(
Ан= Р (H-h) = pV--
54)•
z
н
Положим теперь, что площадь wx соответствует конечному·
состоянию тела:
Тогда:
V
Wx=- .
h
V
pz=pwx=Р-
•
h
иработанатомжепутиН- h:
H-h
h
А,1 = Pz (H-h) = p'-t'
(55У·
Общий вывод позволяет заключить, что правильной из трех
выведенных q:jормул является логарифмическая формула Финка,.
учитывающая изменение состоЯJНия тела во время деформации.
В литературе известно много формул работы деформации.,.
работы прокатки и пр. Впервые А. П. Виноградовым было выяс.­
нено, что все они приводятся к трем видам:
H-h А
V H-h
АVIН
А =pV---; н=Р
ни=Рn-.
11
h
h
Позже И. М. Павлов да:Л обобщенный вьrвод этих трех фор-­
мул, только что рассмотренный нами. Этот вывод показал оши­
бочность формул вида:
H-h
Ah=pV---
h
и Ан=pV н


90
Напряжения при обработке металлов давлением
Остановимся 111а зависимости суммарной работы от дробности деформации,
т. е. от числа отдельных приемов, применяемых для осуществления некоторой
общей деформации тела.
Из логарифмической формулы следует, что суммарная ~работа не должна
зависеть от их числа; она зависит лишь от конечных размеров деформируемого
-тела (при постоянстве сопротивления деформации р).
Однако это правильно лишь при оrсутствии ynpyrlllX свойств у деформи­
~уемого тела. Если же упругие свойства имеютсяJ то каждое последующее
,обжатие требует повторного доведения тела до пластического состояния (выше
предела упругости) с повторной затратой работы на дополнительную дефор­
'Мацию.
Таким образом, суммарная работа деформации тела, обладающего упру­
rостью, тем выше, чем бмьше дробность деформацию. Данное обстоятельство
-особенно существенно при холодной обработке жесткого металла.
16. Трение при обработке металлов давлением
Как видно из предыдущего, пр.и обработке давлением трение
•имеет очень большое значение, так как с трением тесно связаны
многие важнейшие вопросы.
Трение при обработке давлением отличается от обычного тре­
ния в механизмах (машинное трение) большим удельным давле­
нием (порядка 10-50 кгjмм2 при горячей обработке и 50-
250 кг/мм 2 при холодной обработке), высокой температурой де­
формируемого металла при горячей обработке и наличием окислов
(окалины) на его поверхности, постоянным обновлением трущих­
•ся поверхностей не только благодаря износу (как при машинном
трении), но и в силу тоrо, что по мере утонения и вытяжки ме­
талла отношение поверхности к объему растет, причем внутренние
2
Рис. 47. Схемы сухого (вверху) и жидкого (внизу) трения:
J и 2 - трущиеся поверхности; 3 - слой смазки
массы металла приближаются к поверхност.и и выходят на нее..
Характер трения при обработке металлов давлением может быть
различен, от сухого (рис. 47, вверху) до жидкостного (рис. 47,


Трение при обработке мета.11.11ов дав.11ением
91
внизу), когда вместо непосредственного взаимного смещения двух
шероховатых поверхностей имеется скольжение слоев смазки
друг по другу с преодолением внутреннего трения. Однако даже
при самой актиВIНоЙ смазке труЩИ1Хся поверхностей при холодной
обработке давлением слой смазки настолько тонок, что трение
сильно зависит от физико-химических явлений между смазкой и
металлом (в связи с этим такая смазка именуется граничной).
Активная маслянистая смазка имеет молекулы с полярными груп­
пами (ОН, СООН, COONa, COOI( и др.), которые и обеспечивают
ее сцепление с металлом. Замечательно, что даже малая добавка
поверхностно-активных _веществ (жирные кислоты, соли этих
кислот, являющиеся мылами, и пр.) сообщают омазке необход,и­
мую связь с металлом, что используется, в частности, 1при приме­
нении смазочных эмульсий.
Рассмотрим влияние на трение при обработке металлов давле-
нием некоторых основных факторов.
•
Состояние поверхности инструмента и ме­
т а л л а. Состояние поверхности инструмента влияет на условия
rрения чрезвычайно сильно, - изменяя это состояние, можно по­
лучить крайние значения коэффициента трения порядка от
f = 0,7 до f = 0,05. Наибольший коэффициент трения дает искус­
ственно загрубленная поверхность инструмента (насечка и на­
варка обжимных прокатных валков для улучшения захвата), наи­
меньший отвечает полированному инструменту со смазкой (хо­
.лодная обработка давлением). При обработке инструмента дви­
жение р~зца, шлифовального круга и пр. ориентировано относи­
тельно осей инструмента, благодаря чему наблюдается разница
в коэффициенте трения вдоль и поперек обработки. }(роме того,
имеется некоторая разница вдоль по резцу и против резца. Эти
явления именуются анизотропностью трения [4].
Износ инструмента, в частности образование сетки трещин
при частых .и резких изменениях температуры поверхности, также
имеет направленность, что, в свою очередь, дает известную ани­
зотропность трения. Услови я трения зависят от налипания о бра -
батываемоrо металла на рабочий инструмент. Это вредное явле­
ние вЬ1Зывает увеличение коэффициента трения, причем в ряде
случаев препятству-ет веденмю процесса обработки (листовая
штамповка, волочение, хОIЛодная прокатка, проводки сортовых
прокатных станов, инструмент трубопрокатных станов). Состоя­
ние поверхности обрабатываемого металла также
влияет на условия трения. Сюда относятся в первую очередь
состояние и физико-механические свойства слоя окислов на по­
верхности заготовки (окалины), а также действие технологиче­
ской смазки.


•
92
Напр{!ЖеtШя при обработке металлов давлением
температура обрабатываемогометалла.Мно­
гие исследования дают типичную кривую с максимумом около
500-'-8000 (рис. 48), причем по применяемым температурам для
горячей обработки стали характерна правая ниспадающая часть
кривой, а для некоторых других металлов и сплавов - левая
восстающая часть.
удельнOе давление на поверхно~ти контак-
т а. Имеющиеся опытные данные [2] по холоднои прокатке для
i •KDNHttmНtlR
t me,11neptТ171JI/JO
1~;:,j
~
1 fJHD.IIQ
.~
1 .fQl/•6'QO• 1
~
1
'ljNnepomppo od';lot!omыdot'.иP~O
.иетон.11а
Рис. 48. Зависимость коэффициевта
трения от температуры обрабатывае­
мого металла
сухих и для смазанных поверх~
ностей дают значительное па­
дение коэффициента трения
(с уменьшающейся интенсив~
ностью) по мере возрастания
удельного давления, причем эта
зависимость наблюдается для
различных металлов и сплавов
(при прокатке в закаленных
чугунных валках).
Состав металла. Хи­
мический состав обеих трущих­
ся поверхностей влияет на усло­
вия трения очень значительно и
притом сложным образом. От
состава металла, обрабатыва­
емого в горячем состоянии, зависят свойства окислов, процесс
вторичного окисления, удельное давление (влияние на трение)
и пр. При холодной обработке состав металла влияет на поверх­
ностные явления взаимодействия между металлом •И смазкой.
а при сухом трении на явления непосредственного контакта
между металлом и инструментом. Даже очень, тонкая пленка
окислов при холодной обработке также сильно влияет на .трение.
а состояние этой пленки зависит от состава. Принято считать.
что коэффициент трения ниже, если обе трущиеся поверхности
относятся к различным металлам, однако от этого правила име­
ются отступления.
Скорость смещения инструмента и тела. Дан­
ные по машинному трению противоречивы в связи с влиянием
многих побочных факторов. Предварительная выдержка двух тел
в состоянии контакта под давлением увеличивает коэффициент
трения при их последующем скольжении. Захват металла валка­
ми при прокатке с уменьшением окружной скорости валков улуч­
шается, 'Чем широко пользуются в станах с регулируемым числом
оборотов.
.
В связи с влиянием на условия трения при обработке металлов
давлением большого числа факторов (нами рассмотрены только
основные факторы) численные значения коэффициента трения


Сопоставление процессов обработки металлов давлением
98
сильно колеблются. Ниже приведены средние значения коэффи­
циента трения при различных условиях обработки:
fорячая обработка давлением:: •
загрубленная поверхность инструмента .
естесrвенная поверхность инструмента
Холодная обработка давлением:
поверхность инструмента грубая . . . .
Ноэффициент
треиия, /
ДО 0,7
0,2-0,5
.
0,09-0,1
и выше
поверхность инструмЕ.'нта полиров:~нная, со
смазкой.....
.
.
.
.
.
.
.
.
.
О ,05-0,07
и ниже
Глава. V
Уrол треиия
~.
rрад.
35
11-25
5-6
и выше
3-4
и ниже
СОПОСТАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ
• МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ.
.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОВКИ И ШТАМПОВКИ
17. Общее сопоставление различных процессов обработки
металлов давлением
Сопоставляя различные процессы, можно заметить большую
близость между процессам.и волочения, прессования через очко
и продольной прокатки, чем, например, между продольной про­
каткой и ковкой. Если ковкой производится вытяжка полосы, то
после каждой операции инструмент приводится в исходное поло­
жение, после чего выполняется следующая операция. Между опе­
рациями полоса смещается на одну подачу, чтобы действию
инструмента подвергся новый ее участок. Подобные п е р и о д и­
ч е с к и е, прерывные процессы не являются совершенными,
в 011юшении действия инструмента невыгодна смена рабочих и
холостых ходов, в отношении самого процесса отрицательной
является возможная неравномерность обработки по длине про­
дукта.
Указанные недостатки отсутствуют в процессах регулярных,
последовательных. К ним относятся волочение, продольная про­
катка, а также с .известн~ми оговорками, прессование через очко
и некоторые случаи штамповки. Эти процессы характеризуются
тем, что обрабатываемый металл последовательно проходит через
область деформации и каждый участок тела воспринимает про­
цесс одинаково с предшествующими участками.
Если отбросить такие случаи, как разнотолщинность по длине
заготовки благодаря падению температуры металла при горячей
прокатке, то все части полосы в последовательных процессах
обрабатываются в одинаковых условиях, что и· обусловливает
постоянство строения и. свойств продукта обработки по длине по•
JIOCЫ (рис. 49).


94
Теоретические основw ковки и штамповки
С точки зрения работы механизма эти процессы также наи­
более выгодны, поскольку их можно вести непрерывно (причины.
вызывающие перерывы-паузы в работе, чисто технические и по
... ,
мере улучшения производства
могут все более устраняться).
Сопоставим теперь последо­
вательные процессы: волочение.
прессование через очко и про­
катку. Допустим, что для про­
ведения этих процессов имее,rся
однотипный механизм: круглые
ролики или валки.
Располагая клещевым ус­
тройством (рис. 50, /) можне>
захватить конец полосы и осу­
Рис. 49. Схема последовательного ществить процесс волочения.
11.
процесса
причем вся уже обработанная
Рис. 50. Сопоставле­
ние процессов вмоче­
ююя (/) и прокат-
ки (l/)
11асть полосы будет находиться под напряжением и следователь­
но, возможности деформации обрабатываемого продукта будут
ограничены стойкостью этой части полосы.


Сопоставление процессов обработки металлов давлением
95:
С другой стороны, растяжение выходящего KOHIJ/З металла
создаст благоприятные для деформации условия напряженного со­
стояния в зоне деформации: будет иметься согласное действие
тянущей силы и обжимающих сил.
Прекратим теперь действие тянущей силы и приложим на­
столыко значительную вталкивающую силу к входящему концу
полосы, чтобы металл стал выходить из инструмента (рис. 85).
При этом в связи с интенсивным сжатием всей массы металла он
должен поддерживаться стенками инструмента (замкнутое про­
странство приемника пресса между поршнем и очком).
Для процесса прессQваН!Ия характерно большое трение и гро­
мадное общее сопротивление: металл находится в условиях ин­
тенсивного сжатия по всем 'J1l)eм осям, что затрудняет деформ~а­
цию. Однако сама величина деформации в данном процессе не­
ограничена: можно сжимать металл в цилиндре в той мере, ка­
кая требуется для осуществления любой степени деформации (вы­
тяmюи).
Осуществим теперь процесс обработки з,а счет принудитель­
ного вращения роликов от внешнего привода (рис. 50, /1), что бу­
дет отвечать процессу прокатки.
Процесс сможет происходить, очевидно, только если полоса:
пойдет вслед за валк~ми, что будет зависеть от наличия трения.
Отсюда следует, что возможности прокатки в смысле осуществле­
ния деформации полосы ограничены условиями трения.
Из анализа равновесия сил при прока11ке вытекает, что про­
дольные силы трения не только во входной, но и в выходной ча­
стях -зева валков направлены внутрь. Так же направлены силы,
трения и· по поперечной оси. Таким образом, с точки зрения усло­
вий напряженного состояния процесс прокатки был бы наиболее·
вытоден при наименьшем коэффициенте трения, что обусло­
вило бы уменьшение сопротивления деформации ме:млла и пр.
Данное обстоятельство указывает также на выгодность внешнего·
натяжения полосы. •
Прокатные станы, в которых осуществляется тяга за выходящий конец.
имеют бОJiьшое ,распространение при хОJiодной ленточной прокатке, приче~.
наблюдается тенденция увеличения мощюости намоточных барабанов по срав­
нению с мощностью самой прокаткой КJiefl"И, что указывает на рост элементов,
процесса вОJiочения в данном комбинированном процессе. Громадное значеюие
имеет натяжение полЬсы (ленты) и со стороны входа. Так называемое «заднее>
юатяжение резко снижает сопротиВJ1е111ие деформации металла.
Отметим в заключение, что с переходом от одного процесса
обработки к другому и сопутствующим ему изменением напря­
женного состояния деформируемого тела ме.няется также способ­
ность тела деформироваться без разрушения. Т~ак, усугубленные­
условия трехосного сжатия при прессовании через очко обуслов­
ливают самую высокую пластичность металла в этом процессе.


Теоретичес,ше основь,, ковки и штамповки
------------
К.роме процессов обрабо11ки металлов давлением, считающихся
.основными (волочение, прессование через очко, прокатюа, ковка
и штамповка), существуют еще сложные виды обработки метал­
.лов давлением, занимающие промежуточное положение между ос­
новными. Теория та,ких видов обработки давлением разработана
.еще ср,авнительно мало.
Из числа сложных или промежуточных процессов отметим (кроме про­
.катки с натяжением) еще следующие.
1.Прокатка-штамповка (прокатканаковочныхвальцах).Про­
~есс отвечает прокатке заготовки в паре или в двух парах валков, имеющ11Х
на своей поверхности разъемные по.ловинки или четверти штампов,, сходящиеся
,и закрывающиеся при подходе к зоне деформации. Изделия могут иметь срав­
нительно простую форму (заготовка для штамповкю), но могут быть и весьма
-сложВЬJми (прокатка цепей из полос крестообразного сечения).
2.Периодическая пipокатка. При обычной продольной про­
катке продукт имеет постоянное сеченме (профиль) по длине. Можно. одвако,
111ыпо.лннть калибровку валков таКИt.t образом, что сечение будет изменяться
,no длине ручья,! т. е. по ходу прокатки, причем будет прокатываться уже фа­
.сонное (по длине) изделие; на окружности валков последовательно разме­
щается неско.лько один,аковых калибров, следующих один за другим. При
прокатке в таких валках на полосе будет воспроизводиться форма калибров,
периодически повторяясь, в связи с чем данный процесс и получил наимено­
.вание периодической прокатки.
Требуется тщательное установление условий даНJНого процесса и точное
регулирование их во время работы с по.лным согласован~ием всех условий для
111ижнего и ве~рхнего валков.
ПериодRЧеской прокаткой можно изготовлять фасонные ивделия, в том
числе обычно по.лучаемые штамповкой (если не говорить про фасонное литье);
достигается последовательность и бо.льшая производительн~ость процесса.
~Одним из важных видов продукта~ по.лучаемого прокаткой на· ковочных валь­
цах или на станах периодической прокаткю, является фасонная заго:rовка
.JJ)IЯ последующих операций ковки в штампах.
Очень бо.льшое применение процесс периодической прокатки нашел в спе­
_циальной области производства труб в виде так н~азываемого пильге~рования.
·валки ПИ1Льrерных стан,ов имеют ко.льцевой калоор с уменьшаюll}.имся попереч­
ным сечением, ооагодаря чему здесь происходит обжатие трубы (на стержне).
Особенностью процесса явл,rе:rся то, что направления движения валков и про­
дукта взаимно пр1УГИвоположны. Труба просовывается вперед на о-дин шаг,
для чего часть калибра представляет собой свободвый зазор.: затем обжимает­
•СЯ в рабочей части калибра, после чего кантуется и вновь продвиrается вперед
-через зазор и т. д.
3.Прокатка продукта переменного сечения (профиля)
·путем регулировки валков на ходу. Для производства продукта переменного
,сечения большой длины получили применение процессы прокатки в станах
,с регулируемым во время работы расстоянием между валками h, прИ'Чем это
;расстояние может изменяться по тому или иному закону, в зависимости от
заданной формы изделия (по длине).
4.Обкатка на специальных машинах. Дляпо.лучения по­
лых тел вращения (бандажи для колес,' кольца для подшипников кач.ени11
и т. д.) прошитая заготовка предварительно одевается на одlfН валок и затем
·прокатывается между двумя валками, соприкасающимися с наружной и вну­
-тренней поверхностями заготовки.
К.роме процессов, имеющих сложный характер, существует ещ~
~большое число видоизменений любого способа обработки давле-


Осадка при ковке
9t
нием, характеризуемых условиями, несколько отJFИчными от ос­
новного процесса (волочение через очко или через ролики; про­
катка с одним приводным и вторым холостым валком и мн. др.).
Очень важна в практическом отношении проблема выбора того
или иного процесоа обработки металлов давлением для производ•
ства данных изделий из данного металла или сплава; при этом
приходится не ограничиваться одной обработкой давлением, но
взвешивать возможности применения и друnих процессов (литье,
металлокерамика, электролитичеокое осаждение и пр.). Если об­
рабо11ка давлением должна применяться, то существенным: вопро­
сом является момент перехода к ней от других процессов (вес и
размер слитка и пр.).
Выбирая наиболее подходящий технолог.ический процеос, при­
ходится считаться со свойствами обрабатываемого металла. Так,
можно отметить необходимость ковки или прессования через очко
перед прокаткой, если металл обл.адает малой пластющостью
в литом состоянии (в данном случае имеют значение условия на­
пряженного состояния, сказывающиеся на пластичеоких свойствах
металла). При выборе процесса производства данных изделий и
при ус11ановлении режима отдельных операций принимаются во
внимание различные обстоятельства, влияющие на состояние ме­
талла во время •И после обработки, а также техни-ко-экономи!lеские
показатели производства.
Переходим к рассмотрению отдельных основных процессов об­
рабо11ки давлением, начиная с процессов ковки и штамповки.
18. Осадка при ковке
В идеализированных условиях отсутствия внешнего трения
(f ,,.;, О) осадка имеет равномерный характер, так что, например,
цилиндр,.ический образец остается цилиндрическим весь ,период де­
формации, а образец в форме прямоугольного параллелепипеда со­
храняет свою форму и после деформации, изменяя, одна,ко, свои
размеры.
Любые ячейки координатной сетки на данной грани или в па­
раллельном сечении внутри тела будут изменяться оД'Ина-ково.
Так ,как структурные изменения в меmлле связаны с величи­
ной деформации, то можно считать, что как структура, так и свой­
ства металла в различных его учас11ках при деформации в отсут­
ствии .сил трения будут одJИнаковыми (однородные строение и
свойства).
К~ак следует из теории пластической деформации, при отсут­
ствии контактных сил трения о2 = оз = О и деформация протекает
в условиях линейного напряженного состояния, причем нормаль­
ное главное напряжение о 1 распределено по поверхности ком-
1 Обработка металлов дав.певвем


98
Теоретические основы ковки и штамповки
такта равномерно. Работа деформации в этих условиях может
быть определена из рассмотренного уже выражения (53):
А=
н
n-- .
h
В реальных процессахf>О, всвязисчемо2>О ио3>О, что
означает появление объемного напряженного состояния.
2
3
4
Рис. 51. Ве-пичина бочкооб­
разования при одинаково/\
осадке цилиндрических об­
разцов на разпично обрабо-
танных плитах:
1 - третий класс qpcтoтi,i пп11•
ты; 2 - девятый класс чистоты;
3 - двенадцатый класс чистоты;
4 - двенадцатый кпасс чистоты
с:о смазкой
Поокооьку действие юонта·:к:-гных сил
трения уменьшается по высоте образца,
объемное 1Налряжеюное сосrоя:ние полу­
чается 111ера,вномерным ,в разных точ­
ках образца.
Наличие кон,,актного 11рения значи­
тель·но изменяет деформацию, причем
нера1Вномерность деформации при осад­
ке увеличивается по мере роста сил
грени,я.
Различное развитие бочкообравности
хщошо видно при осадке одинаковых
образцов под плита~м-и, обра0011анными
с неодинакооой чистотой (рис. 51).
При осажиоза~нии тела происходит
1 переход боковой поверхности на ,кон­
т.аК11НУю поверх:ность. Этот процесс свя­
зан с наличием конта'lmНых сил трения
и .возрастает с увеличением оооэффици­
ента трения. На ,рис. 52 ,виден IFpOцecc
перехода ·боковых граней: ,н:~а торец пртт
осадке ЦИЛ'ЮН!Ц,РИ'ЧеоКJrХ СВИ'НЦОВЫХ об­
разцов, с координатюой сеткой на :их бо­
ковой пооерхности. С увеличением ко­
эффициента трения это явлеН'Ие возра-
стает, о чем можно судить при сравнении отдельных образцов.
Явление перехода боковых ,граней на торцы тесно связано
с процессами, происходящими на самых торцах. При наличии кон-
11актных сил трения перемещение металла в радиальном направ­
лении сдерживается этими силами, причем образуются зоны за•
трудненной деформации, прим,Ьiкающие к контактным поверхно­
стям (рис. 53).
Торможение на торцах осаживаемого образца можно видеть,
если предварительно закрасить торцевые поверхности образцов
(рис. 54). Темные средние учас'Гки свидетельствуют о наличии тор­
можения (прилипания). Периферийные кольцевые части торцов
представляют собой участки, перешедшие с боковых граней на
торец.


1•
Н,.шt
l/0
юr.
класс чистить, -J
35
1171.
Dт
\
30
Вар
25
20
t.:t.
qo
35
30
-
./
..,
10
t,3⁄4.:
1/(/
35
•'
JO
25
20
б.%
11(}
НЛ(JСС 11ut1mum111·/2
35
1/со8н11 со eиQ.'llfuu
30
l.S
20
G,~
о
ю
20
30
'10
$0
60
1(J
Рис. 52. Стадии перехода боковых граней на торцы n•ри осадке
образцов под митами с различной чистотой обработки .И со см~щкоА. ,
11 - высота образца, мм;
•-
степень дефор.~ации, 1/о (Я. .М. О~рц~еJJКО) ,
,
J
С1
J


100
Теоретические основы ковки и шта•товки
При данном отноше1tни D : Н и величине коэффициента трения f наряду
i:o скольжением металла по контактной поверхности проявляются сдерживаю­
\ЦИе силы трения.
Преодолеть эти силы псгче всего на периферии конrrакта; именно здесь
92
91
,.
l
91
Рис. 53. Различные зоны у осаженного об­
разца (С. И. Губкин). Образец из алюми­
ниевого смава. BfllYТpИ зон показана твер-
дость по Роквелпу
и появляется скольжение,
которое охватывает
при
данной степени деформации
образца тем относительно
больший участок, чем ниже
коэффициент треНIИя и боль­
ше величина Dисх : Ниr:х .
Остальвая часть кон­
такта относится к учаотку
прилипания. Если условия
растекания метапла таковы,
что оно тормозится значи~
тельно, то в качестве ком­
пенсирующего действия на­
чинается про~есс перехода
боковых граней на торец,
который становится тем бо­
лее вероятен, чем больше
коэффициент трения и мень•
ше отношение D исх : Н исх,
однако этот процесс имеет
место при пюбых вел11чинах
D:H.
Описанные явления показаны на суммарном графике (рис. 55), относя­
щемся к осадке свинцового образца диаметром 25 мм и высотой 40 мм. По
dси абсцисс на этом графике откпадываются степени деформации. а по оси
ординат - размеры радиуса об-
разца. Линия 1, характеризует
изменение радиуса бочки образ­
ца, п!lния 2 относится к расчет­
ной величине радиуса, получен-
ной ,в предположений отёут­
ствия контактного трения. Ли­
ния l1 представляет фактиче­
скую величину радиуса торца
образца с учетом перехода бо­
ковых граней на торец. Ли­
ния 4 показывает изменение
исходного радиуса вследствие
явления скольжения и линия
S по:tзывает йзменение ра·
диуса участка прилипания.
Рис. 5. , а отвосится к осадке
ца грубо . обработанных nли­
тах. На рис. 55, б дав анало­
rнчный график дпя осадки 11111
d!лифовальных ппитах. Бочко­
сi,бразность здесь выражена
менее ярко, чем в предыду­
щем случае,- переход боковых
rpaнet иа 'I'орец менее интен­
сивен li ,уtlасток прилипания
с"НИЖt'К.
Рис. 54. Участки заторможенного
металпа на торцах осаживаемых
образцов


Осадка при ковке
101 •
На рис. 55, в приведены те же кривые д,11я случая осадки иа; полирован,.
ных плитах. Переход боковых граней на торец здесь ограниче11 еще бопее :,
участок припипания отсутствует даже при 100/о деформации.
На рис. 55, г показан анапогнчный график д,11я случая осадки на хорошо
смазанных mитах. Это уже случай равномерной деформации.
При осадке на 20-250/о очень высоких образцов (D: Н.;:: 0,4-
- 0,5) бочкообразование •происходит 1В дJВух местах вблизи контак­
тов. При этом зоны, в ·которых образуется бочкообразность, не от­
личаются по деформациям и напряжениям от тех, которые имеют
место в случае осадки обычных образцов. Область между двумя
боч,ками получает деформацию, близкую к равномерной
(И. Я. Тарновский и А. А. Поздеев), что свидетельствует об от­
сутствии объемного напряженного состсяния в средИей части оса­
женного образца с двумя бочками. При дальнейшей осад,ке (по
Е. П. Унксову до 400/о) обе бочки сливаются в одну общую
и осадка характеризуется обычными условиями.
Осадка образцов с прямоугольным поперечным сечением про­
текает в более сложных условиях, чем в случае цилиндрических
образцов. Неравномерность деформ&ции усугубляется тем, что де­
формация вдоль ,контактной поверхности несимметрична. Так как
металл течет по линии наименьшего сопротивления, то в ~учае
прямоугольного nоперечного сечения образца !Поперечная дефор­
мация (уширение) больше продольной деформации (удлинения).
Эта разница имеет наибольшее зн,ачение вдо,ль осей прямоуголь­
ника (рис. 56). Вслед~твие вЬIIПучивания, аналогичн()Го dочкооб­
ра·зованию при осадJКе цилиндричес~их образцов, паралле.пмиnед
принимает в плане форму эллипса и в конце концов nоперечйое
сечение стремится к кругу. Однако сами ребра сохраняются до
весьма больших степеней деформации, что объясня~я nримерно
одинаковыми местными условиями течения метапла (перпендику­
ляр,ио обеим сторонам сечения). Описанный выше факт стремле-.
ниJI: любой формы поперечного сечения превратитьсJJ в круглое
сечение формулмруется в виде правила наименьшего периметра •
в процессе осадки. Это правило не имеет исключений в по существу ,
отражает действие закона наименьшего СО'Противлени.яt ~еоrласно
которому пластические деформации протекают по линии наимень.
шего сопротивления.
При осадке образцов с попере1Ц11,1м сечением в виде пр,~моуrопьника прв
отсутствии контактвых см трения, когда попереч111,1е сечеиИfl ~аются reo,.
метрически подобными, весь период деформации (рис. 57, а, по И. Я-. Тариов­
скому) характеризуется радиальной схемой движения метаппа, как и в CJiyчa~
ципиндрическнх образцов. Если предполоокнть одинаковые усповия треки~
вдопь всей контактной поверхности, то, на основании закона наименьtuеrо со­
противпения, течение металла будет происходить по кратчайшим нормаляi
к периметру сечения (рис, 57, 6, А. Ф. Гоповвн, С. И. Губ'кни)-.
,
На том основании, что при осадке уширение больше, чем nро­
дольная деформация, можно сделать заключение о направлении


"
'J,AIAI
,.~'.:.---
' - •22....-....--т-т-т--r---г--т-г--т--r-т-:--
'(
•21m--1-.:.+---+ -l - -+ -+ --t- --,- -, --=-t- -:::;~
18~+-, -+ --i--+- -+ - -+ -- -,f---+ --:::~--±;,,,,,~~
/6~~4-~-+--1~-1---h."'4:~~ь,..,,,:=н..-t-Н,,:-Н
1~.
.
•
',
•'\
-0,
i~ .AUI
,(j•..
22').
--
•~ :.',
.'
.
20_
..
•,
; 1,-: -,
{ , ·•···
-
~
"
.
,.
ra .-
..
rj
....
-
.,
(,
:С
lr.q
...
..
\ЧJ'•
., ::_·;• .:) •../.
..
·. i:;
'
\ 1·,..
(. :-::
•.
'/}' .,
( ~~·
.
~
r8
'6
"'• '
'·1; ·,
~
"v
v·
'.
~-
'\
1:\
[:\...
l?
1./
1-
.\_
f'\. -
'.
'\
~
1/
/
2
о
/?.
1.•
1,,
L..., ,!il,i ~
"
'\
!'--.
'\
1"'-
'1
~
""
'\
1"'-
,.
"'
'\
r"..
r- ... ..
'1
""
'\
"
""
'1
""
,,
"'
VVV-
/V
.го
зо
В,3⁄4
{j
)
~~
~~~~
--~
У'-\
l---
i....-,,;
-
"'
"
~'\
-
'\
"
'\.,
~)
"
"\~
"
~'\
\_
"
1""
"
"'
r-.. ...
"
'\
~--
---~
"' '\.
l"\.
v·/ ~
5
1/0
so бl)
Рис. 55 СуммарньiА граф!IК~ иллюстрирующиll nроцессы, •·nроисходящие на
i.
',
,
1',,.
,,
•'
(-
..-.
,
.
'


6
".
к
,
~r.
~-
--
к-
"' "'
--
~
--~~'\
"' "'
-~
,,_.....
,1'\.
""
"'--
,_
""'"'
.
'\. _
'
~--
-~
·-
~
.,
"r--...
"'
"\
"
"'
"'
"\.
'
""'
"-
"
"\.
..,
"
I"'-
•"
'
'\•
"'
"
~ 1'\.
"
"'
!'-
"
'
"
"'
~
~
~ "1'\.
""
.:~
'.
~'
~;
'\''
')~к..
/[}
..
го •·'·
.so
60
контактяоА поверхности осаживаемых образцов (Я. .М. Охрименко) , . . . _
.,.


104
Теоретические основ11~ ковки и штамповки
среднего и минимального главных напряжений. Наибольшее на­
пряжение а 1 совпадает с действующей внешней силой, наимень­
шее сопро11ивление аз имеет место вдоль максимальной дефор,ма­
Рис. 56. Схема перехда прямоуго.пь•
ного поперечного сечения в кругпое
при осадке (И. Я. ТарновскиА)
tZ
ции, т. е. перпендикулярно
большой стороне прямоугольни:
ка, и среднее напряжение а2
действует вдоль большой оси
прямоугольнпL 1
'
1
Е<:.11и основание образца
представляет собой квадрат,
ТОа2=аз И а2- аз=о, что
соответствует одинаковым де­
формациям по обеим горизон­
тальным осям поперечного се­
чения, как и в случае осадки
цилиндрических образцов.
При осадке в реальных ус­
ловиях параллелепипеда с ос­
нованием, у которого имеет
место большая разница между
длиной и шириной (Ь » а) де­
формация вдоль большей сто­
роны (продольная) относи­
тельно невелика и на этом ос­
новании в теории напряженно­
го состояния полагают (рис. 57):
q
Рис. 57. Схема течения м~аппа при осадке образцов с поперечным сечением
в виде прямоуrольвика
а та,юке


()садм при ковке
/05
откуда после преобразований следует:
а2- а3=0,57ат.
Таким образом, при различном отношении сторон поперечного
сечения осаживаемого парал,!lелепипеда разность изменяется &
пределах
(56)
Большое значение при осадке имеет определение усилия, так
ка,к по нему можно найти работу деформации, а также .необходи•
мый тоннаж машины ._ орудия
для производства тех или иных.
операций.
Для определения усилия осадки необходимо знать закон рас­
пределения давления по контакт.ной поверхности, при котором осу­
ществляется пластическая деформация, т. е. необходимо знать на­
пряжение на ·контактной поверхности.
Пусть в некоторый момент ос;дкн ц1111нндр имеет высоrу Н н диаметр D,..
Напрамение rпаввых осей координаt выберем так, как показано на рис. 58.
Выдепим зnемеит) высота которого равна высоте ци.пиндра. Рассrояние от на­
чапа координат до зnемеюrа обоsначим через х, а дпнну основания зnемент•
через dx. Напряження, действующие на выдепенный эпемент, показаны на.
рис. 58. Полагаем, что цевтрапьВЬJй угол а мап.
Напишем уравнение равновесия (сумма проекций на ось 8 всех cu~ дей­
ствующих на зnемент, равна вупю):
а
'
а8х11.Н-(а8+dа8)(х+dx)«Н+2а2dxHsin- -2tхa.dx= О.
.
2
Пос.,~е преобразования с учетом того, что а2 = cra (цилиндр - осесиммет­
а
ричиое те.по), 2 sin 2
-
а (д,11я мапых уrпов) и пренебрегая мапой высшего,
порядка, попучих:
dx
da8 =-21: 8
,
(57)
rде t....-удепьная сипа трения.
Приме~яют раЗJJич11ые способы опредепения вепичины 't · По одному из аих.
1:= аа f,
по другому cnoco~ (постоянство cu трения)•.
<t=a"f.
(58),
(59)'
• Первой из чиспа известных в питературе выведена форму.па С. Н. Пет­
рова в пр~можении -r = pf;
•
cr,,
Р- fD
1--·
зн'
эта форму.па верна при D : НЕ;;; 5.


t06
Теоретu-,еские основы ковки и· штамповки
Решим поставленную задачу, пользуясь уравнением (58). Тогда у~авне~
ние (57) запишется так:
•
2f
da3= -
а1- dx-
H
Так как в вашем случае 02 = оз, то в уравне~':f nластнчности т = 1.
м поэтому имеем:
't
°'
'1:
1
-
--к
~
1
'J+dб3
~-
О\,)
:i:::
~
3.1
ltl~
~
.D
116,
~
11
L
D
~г
Рис. 58. Схема к·выводу формулы уделЬ!JОГО
давления осадки (Е. П. Унксов) .
Рис. 59. Эпюра '·нормальныJ
напрюкениА при осадке
или
Из последнего и, уравнения (бlJ) получим:
daa
=_
Jl. dx.
аа+ат
Н
После интеrрнррвания получим
2{.
-
ln(а3+ат)=- ~х+с
-2fx+c
аз+ат=е н
(61)


.осадка npa ~овке
107
или.
-2/
--х
'
н
сrз+Gт=се
(62)
Найдем с из граничных условий (на боковой поверхнос;1'И дамение отсут­
ствует):
D
аа.=О,при х= --
.
2
После подстановки этого условия в уравнение (62) получим
/D
с= атен
Подставим значение с в уравнение (62)
(63)
Последнее уравнение дает нам закон нвменения е11 , i, зависимости, от х
(рис. 59).
Для технических расчетов IН~аиболее важное значение имеет
величина среднеtо ·(удельного) давления {ёопроти-мения дефор­
мации металла) р, которое является частным от деления полного
•
•
D2·
усилия осадки Р на площадь контакта -;!--.
.
...
4
Элемемарное усилие, приходящееся на площадь элементарного кольца,
выразится так (рис. 59) :
или
dP= а12ттxdx
•
2f(D •)
••
dP = ате Н 2-х 2тсхdх.:
(•
,,
•
•:'·
D
После инrrегрирования .э-roro _уравнения в пред~ах t1змене1,Щя ll щ О до 2
1
получим
(64)
Среднее удельное давление (сопротивление деформации) выразится так:
_2_cr_r_( /; _ l-f ~ }·
р=;= -(t-~ )2
(65)
Это формула Е. П. Унксова.


108
Теоретичес,ше основы ковки и штамповки
Решение той же задачи в предположенищ что -с = ~т f, дает следующее
выражение д,пя среднего дамения:
50
40
..
t
~20 •
~
~ --~
~fO
~
о n-----,~;;::..;,;;;_~- -~- - - - - -
.
4
-~----·-·>·
j
...__
...._
.
·-·---·
· -./
Рис. 60. Экспериментально построенные эпtоры
вормапыrых и касательных ~апряжений при
осадке ципиндрических образцов:
1-8 - ocaJU[a беs смазки; 2-4 - осадка со смазкой;
1-2 - пор11вт.вые ВВПряJКРВВЯ; 8-4 - кас&ТеJ\ЬВЫе
ваnряжеиа
•
(66)
В обычных математических выводах не учитывают различия
в условиях конта,ктного трения на участках прилипания и сколь•
жения, поэтому они не могут претендовать на высокую точность.
Кроме того, при выводе обычных уравнений делаются большие
упрощения (принимается, что аз не зависит от высотной· коорди•
наты, что i1апра1ВЛения главных ооей одинаковы в любой точке
конмкта lt в любой момент осадки и т. д.).
В смысле дальнейшего улучшения имеющихся формул наиба•
лее важен вопрос о действительном распределении "t по контактной
поверхности.
Хара·ктер этого распределения впервые исследован Е. П. Унксо·
вым (1952), который показал, что силы трения возрастают от кр,ая
пропорционально нормальным напряжениям, затем имеют поста•
явное наибольшее значение 1На некотором участке, после чего па·
дают до нуля в центре контактной площади. Этим же исследов.а•
телем получены экспериментальные данные по распределению нор·
малЬ~Ных напряжений, которые имеют куполообразный характер
.с максимумом в середине контакта в случае осадки цилиндриче·
ских образцов (рис. 60).
•
,.


Осадка при -мвм
109
Однако, судя IIO высотам споя металла, вьrrекающеrо в узкие щели ша
инструменте при осадке образцов, это распредепение зависит от велючины от­
ношения D : Н образцов и коэффициента трения, прячем может быть я об­
ратным, т. е. не куполообразным, 11. вогнутой формы. Так, по опытным данным
вогнутая форма имеет место при D: Н <!:: 2+2,5, а выпуклая - при D: Н
более 3,5 .- 4,0 (рис. 61, /).
:0:H>3,5f'.0
+g
]}:ff>f,O
IJ: Я<2,Оt2,5
,_
--
\
~
-
11
-
.....,,
\
.,.
~
z
D
P1tc. 61. Форма споев металла, вытекших в ще­
пи инструмента при деформации высоких и
низких образцов (Я. М. Охрименко)
Таким образом; известная часть практических спучаев ковки и штамповки
происходит в усповиях, когда нормальные напряжения на торце осаживаемого
образца не возрастают, а убывают к его центру.
При деформации металла в закрытом со всех сторон штампе распределе­
вие нормальных напряженийJ судя rro :высотам вытекающих в шепи споев ме­
талла, имеет характер, показанный 11а рис. 61, ll. На торцах высоких образцов
имеет место почти ровный спой металла, который становится тем более
выпуклым, чем D : Н > 1,0. На боковой поверхности вогнутQстъ слоев имеет
место при D: Н,;;;,: 1,0. При D : Н > l,0 вытекающий в щель CJIOЙ металла
-становится выпуклым.
•
Е. П. Унксов предложил упрощенную формулу для определе­
ния среднего удельнаго дамения (сопротивления деформации)
при горячей осадJКе цилиндра до конечных размеров D и Н:
р _ат( 1+0,17 ~);
(67)
Таким образом, по расчетным формулам получается, что
удельное давление зависит от D и f. Чем больше f, а также чем
н
D
~ольmе Н, тем больше р.


110
Теоретичес,ше основы ковки и штамповки
I(ачественно эт.а зависимость подтверждается опытными дан­
ными.
D
.
Интересно отметить. что дпя рысоких цН111индров (ммые 11 ) р слабо за-
D
~-
висит от f и Н, ~о для низких цилиндров (большие Н ) р очень CRIIЬHO зависнt
от этих факторов.
Рис. 62. Штамповка осадкой:
1 - заусенец
Работа при осадке определяется посредством логарифмиче­
ской формулы, уже рассмотренной нами ранее.
В практике штамповки широко применяется осадка в полости
штампов в качестве предварительной операции. 1( опер,ациям
этого типа можно также отнести штамповочные операции в окон­
чатель,ных ручьях, при ,которых преобладает осадка с заполне­
нием рельефа 1Полости (рис. 62). Эта ооерация оса.дюн, при кото­
рой схема напряженного оостояния-трехосное сжатие, выражена
более ярко, чем при обычной осадке. Кроме контактных сил тре­
ния здесь большую роль играет подпирающее действие стенок
штампа, так что общее давление течения резко возрастает.
Важнейшей операцией в кузнечном производстве является
и обычная свободная осадюа между· плоскими плитами.
19. ПрОТЯ?J(КЗ
Операция протяжки (вытяжки) весьма часто применяется
в технологии ковки и горячей штамповки.
Операцию протяжки можно рассматривать состоящей из ряда
последовательно осуществленных осадок, причем в отличие от
обычной осадки при протяжке всегда имеются внешние жесткие
концы заготовки (на рис. 63, / и //) .


Протя:нска
1/f
Таl{}{м образом,· едИJНичная деформация при протяжке - это
осадка бойком, который не перекрывает с одной или с двух сто­
рон заготовку.
Внешние части заготовки сдерживают деформации в перпенди­
кулярном направлении относительно оси заготовки (уширение)
•
Рис. 63. Схема операции кузнечной
протяжки
и таким обр,азом способствуют увеличению продольной деформа­
ции, т. е. протянутой длины при да-иной высотной деформации
!!о_ . Соотношение продольной и поперечной деформаций зависит
h1
от величины подачи а численно равной /0 при протяжке. Рассмот­
рим деформацию элемента, находящегося при протяжке между
бойками (рис. 63, ///}.
Если размеры элемента, находящегося к началу деформации
между байками h0, Ьо, 10, то после деформации эти размеры станут
равными соответственно:
h1 =h0 -дh; Ь1 =Ь0 +ЛЬ; l1 =l0 +Лl,
где Лh - обжатие;
ЛЬ - уширение;
Лl - удлииение.
Площадь бойка используется наиболее рационально, если его
ширинаВ =lo +Лl.
Величина л = Лl : ЛЬ назы~ается ,коэффициентом удлинения
при протяжке.
Опытным путем установлено, что величина л зависит от О'l'НО­
шения величины подачи а к ширине Ь0 протягиваемой заготовки.


112
Теоретичес,ше основы ковки и штамповки
Так,при~~1,5 ).= 1, при ьа_>1,5 '·<1ипри~<1,5 '·>
~
о
~
> 1 (Цшей:ле).
Следовательно, для получения наилучших условий: протяжки
величина подачи должна быть меньше чем 1,5 ширИJНы -заготовки.
l(ак показ~али опыты, наличие внешних частей: при протяжке
.приводит ,к появлению продольных растягивающих напряжений:
в части очага деформации, примыкающей: к боковой: поверхности
полосы. Это связано с возможностью поверх,ностных надрывов.
Кузнечная протяжка выполняется так же между вырезными
бойками. Хотя сопротивление деформ,ации металла при этом по­
вышается, значительно возрастает и пластичность металла, чем
и пользуются в случае обработки малопластичных металлов. Для
ускорения протятки ,на ее первых стадиях и в случае досmточно
пластичных металлов применяют бойки закругленной: (см.
рис. 347) формы.
После протяжки такими бой:ками полоса получается с греб­
нями, которые затем сглаживаются на плоской: части бой:ков.
Удельное давление при протяжке может быть определено та­
ким же способам, юак и при осадке. Приближенная формула
Е. П. Унксова для плоских бойков имеет вид:
(68)
тде а - подача;
h1 - вЫ1СОта ·проrянутой: затотовки.
20. Прошивка
Операция rфошивки весьма JJ>аспространена при свободной:
ковке и горячей: штампов·ке и заключается в образовании полости
внутри ээ.готовки. Прошивка, применяющаяся при свqбодной:
ковке, обычно бывает открытой: (рис. 64). Заготовка 1 устанавли­
вается на плоский: боек и с помощью прошивня 2 прошивается от­
верстие диаметром D .
При прошивке таким способом металл под прошивнем выд,ав­
ливается в стороны, причем настолько интенсивно, что при не­
большой: величине перемычки h в зоне I периферийная часть за­
готовки II даже отделяется от прошивня в его нижней: части. За­
готовка получает бочкообразность, в месте входа прошивня в за­
готовку образуется утяжина, а нижние края торца заготовки не­
сколько приподнимаются над уровнем бойка. Высота заготовки в
процессе прошивки остается неизменной, если ~ 0 ~ 0,5 + 0,6 для
случая плоского торца прошивня. В противном случае заготовка
осаживается, и тем больше, чем больше указанное отношение при·
ближ,ается к 1, когда имеет место осадка без прошивки. ,


Прошивка
113
При закрытой прошивке заготовка сначала раздается сво­
бодно, но затем встречает стенки полости, и процесс протекает в
новой обстановке (рис. 65). ECJJи полость штампа имеет дополни­
тельные карманы или углубления, то вытесненный металл будет
р
Рис. 64. Схема открытой 11рош11вки
Рис. 65. Схема закрытой прошивки
,,
Рис. 66. Схема прошивки квадрат­
ной заготовки в цппиндрнческоf't
по.nости штампа
поступать в них до тех пор, пока сопротивление поступающего ме­
талла не превысит сопротивления выдавливания металла между
стенками полости и прошивнем н,австречу движению последнего.
Этот процесс представляет собой обратное выдавливание.
В качестве спожпого примера прошивки можно привести прошивку квад­
ратной заготовки в матрице с круrпым отверстием (рис. 66). l(вадратная за-
готовка размером стороны а3 помещается в матрицу диаметром D = аз У 2 +
+ 1 2 мм и затем прошивается.
'•
8 Обработка метаJIЛов давлевием


114
Теоретическиs •сновы ковки и штамповки
Выпучивание граней заготовки приводит к встрече заготовки с боковыми
стенками матрицы, и векоторый момент будет происходить радиальная раз­
дача металла, а затем при дальнейшей прошивке - обратное выдйвливание
металла.
~ ~~ ffr~
6i
G2
зG2
~
fGi
Gi
~
G;►
Gз
2
·аз
~2
а
о
Рис. 67. Механические схемы напряжений и деформации при прошиnке
(С. И. Губкин):
о - открытая прошивка; 6 - закрытая прошивка
Рис. 68. Образование полости прошивкой при штамповке
Схемы напряжений и деформаций при прошивке представлены
на рис. 67. Е. П. Унксов [10] вывел следующую формулу для
удельного давления при открытой прошивке:
Dп
/-
Р= 2ат (t+l,151n_o_ _)(e h -1-f Dп) (69}
(t~п)2
.Dп
h
(обо:аначения по рис. 65). •


Ковка на подкладных кольцах
115
С. И. Губкин предложил следующую формулу для удельного
д;:~вления при закрытой прошивке:
р=11а(2+ 4fl +l_Dп).
(70)
'
т
D-Dп3h
Наибольшее удельное давление будет в конце прошивки, когда
t - наибольшее, а h - наименьшее. На рис. 68 показан пример
штамповки с образованием полости путем прошивки (предвари·
тельно заготовка получила наметку для центровки при заклады­
вании в окончательный ручей). Внешняя часть заготовки запсм:..
няет полость штампа путем истечения.
21. Ковка на подкладных КОJiьцах
При ковке на двух подкладных кольцах можно из круглой за"
готовки получить поковку с двумя выступами (рис. 69, а). Для
получения изделия с одним выступом ковка производится на од­
ном подкладном кольце (рис. 69, б).
б
Рис. 69. Форма изделий, получающихся при ковке
-
на подкладных кольцах:
а - на двух подкладных ко.лъцах; б
-
на одном подкладном КОIIЪЦ~
,.
Из сравнения рис. 69 с рис. 64 видно, что ковка на подкладных
кольцах является операцией противоположной открытой про:
шивке.
Опыты показывают, что высота центральной части поковки в
одних условиях уменьшается, а в других увеличивается,· что заци:
сит от соотношений размеров поковки в каждый данньiй мом·~!if
процесса.
D
В начальных стадиях ковки при малой величине отношения - -
'
; f/1
происходит уменьшение h, т. е. металл вытекает более интенсивн(i
из центральной части поковки в периферийную, а в дальJ1е~'ше.м
более интенсивно в отверстия колец и происходит. уаели~н1-1е /1J
в•


116
Теоретические основы ковки и штамповки
22. .Определение тоннажа кузнечных машин-орудий
Наиболее просто определить работу или давление непосредст­
венным измерением этих величин с помощью динамометра, сило­
мера, ходомера и т. д., однако это требует предварительного осу­
ществления данного процесса, во многих случаях еще только про­
ектируемого.
Экспериментально-расчетный способ определения работы
и давления основан на моделировании процессов пластической де­
формации с измерением необходимых величин и последующим их
пересчетом с помощью масштабных коэффициентов.
Трудность этого способа состоит в правильной оценке условий
подобия с нахождением пересчетных коэффициентов. Положение
о подобии заключается в наличии пропорциональности между ра­
ботами А и объемами V, если деформируются подобные тела оди­
.на,ковоrо вещества:
А1 Vi
(71)
А,= V,'
а также между давлениями Р и контактными площадями ы подоб­
ных тел
Р1
ЬIJ
Р, =-:;-.
(72)
Е<:ли объем модели или площадь контакта
из первого выражения имеем
равны единице, то
A=aV,
где а - удельная работа деформации;
и из второго выражения
(73)
Р=pw,
(74)
где р - сопротивление деформации (удельное давление);
ы - соответствующая проекция контактной поверхности.
Эти выражения и положены в основу подбора машин для
ковки и штамповки. В случае использования первого выражения
метод расчета называют объемным, а при использовании второго
Rыражения - плоскостным. Для того чтобы учесть влияние ско­
рости деформации, масштабного фактора неравномерности напря­
женного состояния и ряда других факторов, в формулы вводят
дополнительные коэффициенты или определяют удельную работу
(или давление) в условиях данного процесса.
По О. О. Сонrнну (1894), мнн,нмальная удельная рабq__та а свободной ков­
кв составляет 0,4 кгм на I см 3 заключенного между плоскими байками ме­
~алла. Однако дЛя успешной ковки он рекомендует принимать
а= 0,6-0,8 кгм1см3 и при массовом производстве даже 1,0 кгм/смз. При ра­
ё1оте с вырезными боАками а составляет соответственно 0,2; 0,35 и 0,5 кгм/смз.
С. В. Порецкий, (1923) подтвердил эти данные. Е. П. Унксов (1933) также •


Определение тоннажа кузнечных машин орудий
IJ'l..
получил аналоrичJtЫе результаты; на основании своих опытов он принщ,1ает
а= 1,0 кгм;см3 при ковке мелких ТОltКИХ поковок и при осадке дисков. Расчет
ведется по формуле (73):
•
Ауц = aV.
Проф. И. А. Тиме (1899) предложил для опред-е.ления общей ра!Ьrы J11РИ
протяжке на плоских бойках формулу
А0ощ = 75qд (k -1),
(75)
где q - вес поковки, кг;
Л - удельная работа протяжки, равная 40-50 кгм/кг;
k- коэфф1111.иеит укова (при протяжке).
Один из эмпирических методов определения работы деформации при
штамповке учитывает число ударов молота. Расчет ведут по форму.пе:
a.F
Ау.ц=- ,
(76)
п
где F - площадь проекции изделия, см2;
а - удельная работа на 1 см2 площади;
п - число vдаров.
По О. И. Залесскому а= 156 кгм/см2 для молотов двойного действия.
Ауд соответствует исПWiьзуемому запасу работы одного удара молота в КЮ11О­
граммоме1 рах.
Упрощенная формула М. В. Сторожева для сопротивления деформации
при штамповке имее'l' вид
•
Р=2~zа?( 1+f ~)F1
,
(77)
где ~ - для тел вращения равен 1 и для тел с· прямоугольной проекцией 1,15;
z - коэффициент неравномерности "8nряженноrо состояния; в sависимости
от сложности поковки он берется равным 1-1,5;
•
•
• '+'
"т CJT
аср _____
т-
2
где а~- предел текучести металла поковки при температуре конца штамповки
и ат' то же для заусенца;
s - ширина мостика заусенца;
h - толщина заусе11Ца;
F'-
площадь проекции поковки, вмючая мостик заусенца.
Полное давление деформации, по которому подбирают !Куз­
нечное оборудование, определится из произведения удельного дав­
ления на площадь проекции поковки и на ряд коэффициентов, учи­
тывающих факторы, еще не учтенные при выводе данной формулы
удельного давления.
Здесь имеется в виду учет масшта~а (по С. И. Губкину при измененш1
объема поковки с 25 до 25 ООО см3 этот коэффициенrr изменяется от 1,0 до 0,4);
скорость деформации (по С. И. Губкину для гидравлических прессов коэффи­
циент, учитывающий влиямие скорости деформации, равен 1-1,25; для криво­
шипных и фрикционных машин 1,.25-1,5; для молотов 2,0-3,0); неравномер­
~юсть напряженного состояния (по С. И. Губкину для изделий простоll формы
следует брать коэффициент 1,1; для изделиll сложной формы 1,3 и для весьма
сложных форм 1,5; при условии- неравномерности распределения температуры
этю коэффициенты соответственно повышаются до 1,3; 1,5 и 1,8).


118
Теоретические gсновы ковки и штамповки
Удельное давление можно подсчитать по формулам, уже рас­
смотренным ранее (§ 20).
Для перехода от работы .к весу падающих частей молота слу­
?f<'8Т ~ед:ующие выражения:
а)
Ао!:iш
Gv2
А =--=11--·
уд
n
2g'
(78)
(79)
где А общ - работа, необходимая для совершения данной опера­
ции, кгм;
'1 - к. п. д. удара (0,8-0,95);
п - число ударов;
О - вес падающих частей, кг;
'g - ускорение силы тяжести. м/сек2;
v - скорость рабочих органов молота в момент удара
: (4,5-7,5 м/сек);
Нм - высот падения рабочего инструмента, м.
В некоторых случаях при выводе формул для работы деформа­
ци~ полную работу А 06щ определяют как сумму двух состав­
~rяющих • '
Аобщ = ААеф + Атр,
где АдеФ - работа без учета сил трения,
Атр-, работа сил трения при деформации.
Для определения веса падающих частей молот подсчитывают
сперва работу деформации, а затем по работе определяют вес па­
дающих частей молота при помощи формулы (78).
Необходимое давление пресса определяется по наибольшему
усилию деформации, причем давление пресса, как и вес падаю­
ших частей молота, принимается по ближайшему большому зна­
цению, имеющемуся в характеристике машин нужного типа.


Условия захвата полосы и установившегося процесса прокатки 119
Глава VI
ТЕОРЕТИЧЕСl(ИЕ ОСНОВЫ 'ПРОl(АТl(И
23. Условия захвата полосы и установившегося процесса прокатки
Дуге АВ, по которой осуществляется контакт между полосой
и валками при установившемся процессе прокатки, отвечает цен­
тральный угол (Хц, именуемый углом касания. Этот угол не­
сколько отличается (благодаря упругим деформациям валков) от
начального угла «3 , под которым полоса встречается с валками,
1-1азываемого углом захвата. Однако в порядке упрощения обычно
не проводят разницы между этими двумя углами, именуя их углом
захвата а. Введем yrOJI трения j:i:
f = tg~,:::::; ~-
Подаваемая в вал,ки с известной силой полоса в свою очередь
воспринимает со стороны валков нормальные реакции R и силы
трения Т (рис. 70). Если j:i > а, то полоса захватывается валками
и происходит переход от естественного захвата полосы валками
к установившемуся процессу. Условие j:i = а является крайним,
при котором может произойти захват или валки будут проскаль­
зывать по переднему концу полосы (нередко при такой «борьбе»
сил полоса даже выбрасывается- из валков). При j:i < а естествен­
ный захват невозможен. Таким образом, условия захваrn ограни-.
чивают угол а, связанный с абсолютным обжатием полосы
(рис. 71):
H-h=D(l-cos«).
(80)
или упрощенно:
Н-h =D(l-cos«) =D2sin2 ~~R«1.
(81)
2
Ограничение угла а, следовательно, распространяется и на об­
жатие Н -h (при данном диаметре валков D).
В практических усJiовиях прокатки происходит сплющивание
передних кромок полосы и поэтому равнодействующая давления
приложена под углом меньшим, чем а. Это улучшает захват и
дает возможность иметь угол захвата несколько больший, чем j:i,
и соответственно увеличивать Н - h.
.
Важно, что при известном коэффициенте трения естественный
з~ахват происходит в более тяжелых условиях, чем мог бы идти
установившийся процесс прокатки (если бы он вовникал без есте­
ственного захвата) .
По мере заполнения металлом зева валков точка приложения
М равнодействующей F (см. рис. 70, б) смещается все ближе к се­
редине дуги захвата, куд,а она приходит уже при полном запал-


I
---· -/
Рис. 70. Схемы захвата полосы валками (а), перехода
к установившемуся процессу (б) и самостоятельно воз­
никающего устано~ившегося процесса (в)


Условия захвата полось~ и установившегося процесса прокатки 121
нении, т, е. к началу установившегося процесса. Угол клина (J) по­
степенно уменьшается от а до f (см. рис. 70, б). Если условно
допустить, что коэффициент трения ~остоянен, то будет постоянен
и угол между реа,кцией R и равнодействующей F, равный углу
трения·~- Таким образом, по мере перехода от захвата к устано­
вившемуся процессу все время происходит отклонение равнодей­
ствующей F в сторону движения полосы.
H-h_fr._ D "QSot
2-t: 2"'
H·h=D{l-cosa)
Рис. 71. Схема к выводу формулы, связывающей обжа­
тие попосы, диаметр валков и угоп захвата
Если бы установившийся процесс возник самостоятельно. то
равновесию горизонтальных сил прокатки, т. е. вертикальному по­
ложению равнодействующей F, отвечало бы соотношение (см.
рис. 70, в).
~=..!.или ct=2~.
2
(82)
При том же угле захвата а и том же обжатии Н- h, что и
в случае естественного захвата полuсы, угол трения ~ (коэффи­
циент трения f) мог бы в данном случае быть в два раза ниже:
/3 = ..::__
2
С другой стороны при том же угле трения (коэффициент тре­
ния f) угол захвата а мог бы быть в два р;аза больше с соответ­
ствующим увеличением обжатия Н - h. Такой случай отвечает со­
отношению а= 2/3. Однако в обычных случаях прокатки действи-
«
тельно соотношение f3 = -; так как угол захвата а ост,ается по-
2•
стоянным. Таким образом, хотя для естественного захвата и надо
иметь угол трения (коэффициент трения f) ~ = а, но когда металл
уже войдет в валки, надобность в таком угле трения утр,ачивается


122
Теоретические основы прокатки
и он мог бы составлять только ..!:.. . Это было бы, однако, только
2
при одинаковом значении коэффициента трения при захвате
и в установившемся процессе. Если в последнем случае этот коэф­
фициент трения ниже, то разница в условиях обоих процессов
также сокращается, например до 1,5 вместо 2.
•
В результате все же-значительная доля сил трения оказывается
имишней и расходуется иным образом, а именно - обусловли­
вает увеличение скорости движения прокатываемой полосы, при­
чем со стороны выхода из очага деформ,ации эта скорость оказы­
вается больше самой скорости валков (явление опережения).
24. Продольная деформация при прокатке
Благодаря опережению только по некоторой части длины дуги
касания силы трения имеют одинаковое направление с вращением
валков, а в остальной части длины дуги касания, примыкающей
к плоскости выхода полосы из валков, сил~ трения направлены
в сто)Юну, противоположную направлению вращения валков.
Граница между эти,ми двумя участками расположена под некото-
Рис. 72. Схемы действия rоризонrrальных сил прокатки
при отсутствии прилипания
рым центральным углом У, называющимся кр и т и чес к им
углом, а вертикальное сечение в зоне (очаге) деформации,
проходящеечерезэтvлинию, называется критическим
rечением (рис.72).


Лродольная деформация при прокатк11
123
Величина опережения S h обычно определяется в виде относи­
тельной разности скорости nолосы и валков ,в плоскости выхода,
выраженной ,в процентах:
S•
vh-v• 10
h = -------
0%-
V
(83)
Ра<:ематривая участок между критическим сечением и плоско­
стью входа, придем к выводу, что в этой области валки опере­
жают металл или металл стегает от ~валков. Вследствие этого в
плоскости входа скорость полосы меньше горизонтальной проек­
ции окружной скорости· валков (или горизонтальной скоростл
валков). Это явление называется отставанием и выражается сле­
дующим образом:
Sн=
vcosсе- t'н
vcos се
100 %-
(84)
~
}~
1/h 1
и~
J1
~11::::i
~ !ll'f%
1
i"5
1
~ 11.
...,
н
1
~
1
..
1
а
,
о
Рис. 73, Схема скоростных условий прокатки
Схема скоростных условий проце<:еа прокатки показана на
рис. 73.
Для вычисленияSh и S8 необходимо знать угол у. И. М. Пав-
лов вывел уравнение для у, исходя из условия рав:новесия
(см. рис. 72):
(85)
В порядке упрощения можно считать, что
.
сс
сс
s1n-~ -,
2
2


124
Теоретические основы прокатки
и не различать касательные и горизонтальные силы трения (т. е.
полагать, что косинусы углов равны единице). Тогда получим
(для единицы ширины полосы):
Тх1 = pR (ot-1) ~;
(86)
сх
сх1
Rx= pRcxsin- = pR-;
2
2
Тх11 = PR1~ .
Подставляя эти значения в ~оотношение (85), имеем:
,
а,2
(сх-1)Р~-р-2- = Pi~,
откуда
или
(87)
(88)
(89)
Зависимость (89) - основное соотношение прокатки
-
при­
ближенно выражает овязь между тремя характеристическими уг­
лами: углом захвата а, углом трения ~ и критическим углом у.
При большом избытке сил трения отношение 2~ становится
весьма малым, причем угол у приближается в своему. пределу
у = ~. Если з·ахват произошел при условии ~ = а, то в устано-
2
вившемся процессе
1= ...!..(t-
~) = О,25сх = О,25~.
2
2~
Таким образом, переход от захвата (при а = ~) к установив­
шемуся процессу, сопровождающийся (при условии постоянства
коэффициента трения) освобождением половины всего трения.
обусловливает развитие области накопления опережения на одной
четвертой части зева валков. Наконец, если подставить в соотно-
шение (89) значение ~ = ~ (условие самостоятельно возник-
2
шеrо установившегося процесса), то -получим:
1=;(1- :)=о.
Формула дпя расчета опережения выводится из условия постоянства се­
кундного объема металла, проходящеJ:О через любое вертикальное сечение
воны (очага) деформации при установившемся процессе прокатки


Продольная деформация при прокатке
125
(90)
(величины с щексом у относятся к критическому сечению).
В критическом сеченl!IИ отсутствует взаимное смещение между полосой
и валками, поэтому:
v1 = vcosy.
Так кrк уrм у обычно равен нескольким градусам, то, не допуская боль­
шой поrрешности, можно положить cos у = 1 и, следовательно,
v,:::: , v.
После подстановки последнего в ураввение (90) получим
v"
вт н,
-v-= В2 h- -.
При отсутствии уширения в области опережения (или при пренебреже­
нии им) получим
v"
нт
-v-=т·
После подстановки последнего в уравнение (83) находим
нт
Sь=--,;--l
Согласно формуле (81) Ну - h = Rт 2 ми Н1= h+ Ry 1. Поэтому после
простых преобразований будем иметь:
(91)
Эта формула ямяется упрощенной, так как бЫJiо сделано допущение, что
в критичесkом сечении rоразонтальная скорость валков равна окружной ско­
рости валков.
Точlf8я формула имеет вид:
Sь= Вт [D(l-cos1)+h)cosт -l .
(92)
Ва
h
Отставание S н можно определить самостоятельно, но имея формулу опе­
режения, легко получить из нее и формулу для отставания, связав эти две
величины:
откуда
ми
VCOSot-Vн
VCOSot
Vн
=]--- .
vcosor.
S=]-
__!!_L = ] - ]+Sh
Н
Vp.COSot
fJ. COS ot
Ву [D(l-cosy)+h]cosy
Sн=\- В1
Hcosor.
(93)
(94)
В данном случае отставание Sнлишь для удобства вывода определялось
по горизонтальной оси, вообще же оно имеет одинаковое значение и по верти­
кально'й оси и в касательном напрамении.


126
Теореrич.еские основы прокатки
Точное значение опережения и отставания необходимо при
проектировании и анализе технологического процесса прокатки на
непрерывных станах, при прокатке с образованием петли, а также
при прокатке периодических профилей.
Выше при сопоставлеlf\ИИ скоростей в определенных вертикальных сечениях
зоны (очага) деформации ИNелась в внду средняя скорость металла в дан,ном
сечении. Кроме того, предполагалось, что по обе стороны от критического се­
чения по всей мине дуг зон опережения и отставания имеет место скольже­
ние между полосой и валками. В действительности, в известных услови,ях про­
катки может иметься зона прилипания, расположен111Вя по обе стороны от кри­
тического сечения, и фактические продольные скорости в данном вертикальном
сечении могут отклоняться от среднего значения. Все это яв.1яется следствием
неравномерности деформации при прокатке и должно учитываться в ТОЧНЪI'<
исследованиях процесса.
25. Поперечная деформация при прокатке
Основной схемой напряженного состояния прокатываемой по­
лосы является трехосное сжатие. Природа подпирающих про­
дольных напряжений, вызываемых трением, теперь нам уже дос­
таточно ясна (см. рис. 72); знак же высотного и поперечного на­
пряжений не мог вызвать сомнений и раньше. Однако на основ­
ную схему накладывается еще влияние дополнительных условий
(например, влияние внешних частей полосы, вызывающих, в част­
ности, растяжение кромок полосы; влияние неравномерности тем­
пературы металла и т. д.).
Совсем особые условия напряжеьного состояния имеются при
прокатке в ручьевых валках и в других случаях прокатки с заве­
домо предусмотренным неравномерным обжатием по ширине
полосы.
Существенное значение для лроцесса прокатки представляет
определение уширения, т. е. поперечной деформации (поскольку
она не задана наперед, как при волочении и прессовании через.
очко).
Наиболее старая, простейшая формула имеет вид:
(95)·
где а - коэффициент, в среднем равный 0,5, но значительно изменяющийся,
в зависимости от многих условий.
Часто пользуются несколько более сложной формулой:
(96)·
для которой можно брать коэффициент С от 0,35 до 0,40. Формулу этого· типа.
предложил С. Н. Петров, - а данного вида, позже - Э. Зибель.
В2
Относительное уширение - 81- характеризует поперечную
деформацию более правильно, чем 11бсолютное уширение (В2 --


Поперечная деформация при прокатке
127·
-В1). Так как объем nрокатываемой полосы постоянен, то при за­
данном относительном обжатии имеем:
..!!_ = const = _!:!_ •
82.
h
L1
В1
н
Это уравнение показывает, что при заданном
изменение по,
h
перечной деформации обязательно влечет за собой обратное изме­
нение продольной деформации.
При изменении диаметра валков, но при прочих равных усло­
виях, изменяется угол -захвата и длина дуги касания полосы с
валками, или длина зоны (очага) деформации, которую можно
оценивать длиной хорды.:
l= V (H-h)i.
При этом возрастает продольное сопротивление со стороны сил
трения, вследствие чего продольная деформация (вытяжка)
уменьшается, а поперечная деформация соответственно увеличи-
вается.
1
В более общем виде можно сказать, что соотношение между
продольной и поперечной деформациями опре~еляется соотно­
шением между горизонтальными, продольными и поперечным
напряжениями, зависящими от размеров зоны (очага) деформа­
ции. В связи с этим на поперечную деформацию влияет не только
длина зоны (очага) деформации, но и ее ширина (или ширина
полосы). С увеличением ширины полосы растет поперечное на-
•
В
•
L
пряжение и вследствие этого - 2 уменьшается, а - 2 соответст-
В1
L1
венно увеличивается. Например, при тонколистовой прокатке ши­
рина зоны (.очага) деформации во много раз больше ее длины,
в
поэтому поперечная деформация - 2
-
в этих случаях настолько
в,
мала, что часто ее даже не учитывают.
Напряжения, действующие по различным осям, sависят не
только от размеров зоны (очага) деформации, но и от коэффи­
циента трения f. В обычных условиях прокатки с увеличением f
н
и при прочих равных условиях (в частности, при -;; = const)
в
~
увеличивается 81
2 и ,соответственно уменьшается т; .
В формулах (95) и (96) н~е учтена зависимость уширения ню от коэффи­
пиента трения, ни от ширины полосы. В формулах советск111Х исследователей
(С. И. Губкин, И. Я. Тарновский, Б. П. Бахтинов) учитывается зависимость
уширения от/, а в формуле И. Я. Тарновскоrо учитывается также зависимость
уширения от ширпы полосы.


128
Теоретические основы прокатки
В заключение рассмотрим зависимость уширения от обжатия
Н
В2
полосы. С увеличением - одновременно возрастают как
-
h
В1
L
~
таки-2
-, но опытные данные показывают,
что обычно -- pac-
L1
ч.
тет относительно быст.рее, чем :: . Что
.:ка~_~ется
абсолютного
ущирения В2 - В1, то оно возрастает с· ~~~~ем абсолютного
обжатия H-h .
•
,
.
•,..
26. Прокатка в ручьевых валках
Прокатка в ручьевых· валках имеет широкое распространение.
При ручьевой прокатке обжатие полосы по ширине неодина~ово
(за исключением ящичных или прямоугольных калибров), попе­
речная деформация является сложной, различной по характеру
й величине в разных частях профиля, и точно подсчитывать ее по
обычным формулам невозможно.Общие закономерности попереч­
ной деформации в этом случае были рассмотрены нами ранее
(п. 7, стр. 57).
I
--,-
1lI
-т--.------
II
N
------
~, ....
nil4,----,, -
'f
L__
-.с:: -
q .....-r,'\:':JI
l__~____._
__
Рис. 74. Основные схемы процесса прокатки, симметричны~
относительно вертикальной и горизонтальной осей
,· И. М. Павлов предложил [4] следующую классификацию раз-
• личных случаев прокатки с нерацномерной деформацией (рис. 74)
в сопоставлении с прокаткой прямоугольной полосы в валках с
гладкой бочкой (табл. 2).


Прокатка в ручьевых валках·
129
Таблица 2
Типовые схемы прокатки
Схrма 1•
Постоянные величины
1
Переменные величины
1
ID+hl-
jJ
1
1
1
1
1
fJ-
h
нOt
11
1
fJ- r+hl D
/1
1
1
1
н
ot
III
1
fJ- ID+hr н
1
1
1
D
h
Ot
IV
1
fJ- ID+ hl
]11
н
D
h
Ot
Процесс прокатки, идущий по схеме 1, характеризуется постоянством по
ширине полосы таких основных величин, как μ, D + h, D, h, Н и а.
Схема II относится к случаям прокатки в валках с гладкой бочкой, сим­
метрич1Юй по ширине ю высоте заготовки, имеющей переменную толщину Н.
Непостоянство величины Н обусловливает непостоянство угла захвата а.
Схема III соответствует прокатке заготовки постоянной толщины Н в сим­
метричном (по ширнне и высоте) калибре. В данном случае уже три из
рассматриваемых величины являются переменными по ширине полосы: D, Н
11 а. Непостоянство рабочего диаметра валков D резко отлИ1Чает схему III от
схемы II, оно влечет за собой и непостоянство окружной скорости валков t1
110 ширине калибра.
Схема ·1v объединяет схемы II и III, т. е. охватывает случаи прокатки
в калибре· заготовки переменной толщины (при симметрки по ширине и вы•
соте). Здесь переменными являются уже четыре величины: Н, D, h и а.
Имеются и более сложные условия прокатки, когда процесс является
асимметричным относительно вертикальной и горизонтальной осей (раздельно
или одновременно). Дополнительные усложнени.я вносят также косое распо­
ложен,ие калибра, причем диаметры обоих валков изменяются (взаимно, в
обратном порядке) по ширине полосы.
Во всех вошедших в классификацию типовых схемах сохра­
няется постоянство вытяжки μ по ширине полосы.
Особое значение данный вопрос приобретает при анализе про­
цесса, идущего по схемам 11, 111 и IV, где вследствие непостоян-·.
ства угла захвата а по ширине полосы граница поверхности ко~­
такта со стороны входа не является прямолинейной.
Имеются все основания считать, что части полосы,_ еще • не •
вошедшие в соприкосновение с валками, но неразрывно связан­
ные с соседними уже обжимаемыми частями, подчиняются общей
вытяжке полосы. Участки, в которых расположены такие части
полосы, именуют внеконтактной областью деформации. Принуди• .
тельная вытяжка металла во внеконтактной области, происходя~
щая благодаря выравнивающему действию внешних частей поло-.
9 Обработка uеталлns цaeJJe.11.11"11


1.ЗО
Теоретические осttовы прокатки
сы и на·личию внутриметалличоских связей, сопровождается как
вынужденной высотной утяжкой (т. е. обжатием металла до его
rQприкосповения с валками), так и вынужденной поперечной
утяжкой.
.
Благодаря главным образом трудам советских ученых, теория
прокатки прямоугольной полосы в валках с прямой бочкой полу­
чила заметное развитие; •теория же прокатки с неравномерным
обжатием, главным образом прокатки в калиброванных валках,
находится еще в начальной стадии разработки.
27. Усилия при прокатке
Определение общего давления полосы на валки (и,'Iи, что то
же, валков на полосу) производится по методу, описанному выше
(§ 9).
•
Переходя к вопросу о распределении давления пс поверхности контакта,
остановимся на выводах А. И. Целикова (5].
На расстоянии Х от плоскости~ выхода полосы из валков выдели•м элемент
длиною dx ( направлен,ия осей координат и все сбозн,ачени.я пс казаны
_и~ рис. 75). Предполагая, что уширение отсутствует, достаточно иметь в виду
)(
Рис. 75. Схема к выводу уравнений для Рх
.
.
с.n:иницу ширины полос.ы. Н_аписав для выделенного элемента уравнение равно­
весия и, уравнение пластичности и р~;шив эти уравнения совместно, получим
уравнение для Рх (давление в точке, находящейся на расстоянии Х от плос•
кости-выхода, или в точке, которой соответст~ует толщина h_, в зоне дефор-
мации).
.
•
Так ~ак силы rрения в зонах отс:тарания и опережения имеют различные
направления, то решение указанных выше двух уравнений производится от-
дельоо для хаждоА зоны.
.•
.


Усилия при прокат~
Заменяя дуrу касания полосы с валком хордой и nолаrая, что 't ""'! to,
А. И. Целиков получил следующие форr,1ущ,1.
Для зоны отставания:
P.r = ~[(~)\;08-1)+1] .
-
(97)
Для зоны опережения:
В этих формулах:
Pr= : [(; )\~18 + 1)-1] \
k = 1.15 сrт;
l
8=2fH-h,
(98t
(99)
rде / - дЛина зоны (очага) деформации.
Величины ~о и !;1 учитывают влияние заднеrо и переднего натяженюя на
Рх, причем:
ао
;o=l--;
k
где с; 0 и cr 1 - удельные заднее и переднее натяжения.
При отсутствии заднего и переднего натяжений !;,0 = ~1 = 1
(97) и (98) принимают следующий вид:
для зоны отставания
P.r= :[(~((8- 1)+1];
дЛЯ зоны опережения
Рх=+ [(:r)~(8+1)- 11
(НЮ)
(101)
и формуль,
(102)
(103)
По этим формулаr.t А. И. Целиков построил эпюры расnреде.11ения удель­
ного давления 110 дуге захвата (рис. 76). Из рис. 76, а видно, чw··с увеличе­
нием f возрастает давление при прокатке, причем эта зависимо9ь выступает
тем резче. чем меньше толщина полосы при данном диаметре, валков. Из
рис. 76, б видна зависимость давления при прокатке от относительного обжа-
D
тия, а из рис. 76, в от отношения -h
.
Чем больше D и меньше h, тем больше
давление при прокатке. Применение переднего и особенно задm!ГО натяжения
значительно умевьшает давление на валки при прокатке (рис. 76, г). Полвое
павление полосы на валки можно полvчить из следующеrо,rравнения:
l
,1•~
Р-В1+В1sd
-
2
Р-А х.
о
Выразив dx через dhx и производя юrrеrрирование отдельно д.пя зон от­
ставания и опережения, при отсутствия переднего и заднего натяжения по-
9*


}J32
Теоретические основы прокатки
.,пучим выражение для Р. Среднее давление р получается от деления Р на nло­
~щадь соприкосновения полосы с валком:
p=k (Н-:;(3-1)(:т ).[( :т )'-I ],
(I04)
rде Нr - толщина nмосы в критическом сечении.
3
2
а
t
4- НапраВленш:
про,тткц
-
,1
Рис. 76. Эпюры распределен,ия удельного дав.,ения 110 дуге захвата
в зависимости от различных факторов [5]
...
'Вт.
Оmоmение -
h
определяется ИG уеловия, что в критическом сечении Рх
по форму.1ам (102) и (103) одинаковы. В результате получим:
. ( ~т )' ~:-.~-+J/ ,-:::=~•
j,,, 1
(105)


133
Jlсилия при прокатке
,--
--
_______________;_______________
На рис. 77 представлена диаграмма А. И. Цел1щьва для rреднего (удельного)
давления р.
Определение полного давления Р, исходя из среднего давле­
ния р и определение сил Pz и Р_0 уже было рассмотрено нами ра­
нее (п. 14).
оО
150
l/0
30
20
/
-тт
~
j
I
11-11
so 1/S Q{l м н.10
1
~1
/
I
,/
J
//
1
1
IJ
/
J
/
/
/
J
/
11
J
J
/,,
J
-,
J
~[7
///
J
1/ )'
J/
J
,,
/,J
,/
J
,/
,J
-
2.f' 22.S".
2tJ
,
/
7
/
/
,
-
J
J
1Г
"
1/
IJ
J
,,
J
,1
.,;
,
,
.,;
/
~
,,,.
,,
/
,
,,
,,
1'
:.,,
1,,"
~'
,,, ,,.
.JJ
--
V
....
-
/.,
J
7 ,/.,
,,, ~,,,,.
.. .... ..
__....-
~
J
,,,
J
11
--~
:zq88
/. ....
,..
.....
;,,: ,:;,
_., ,
-
--
-
--
_.,,
-
,J
f
1)"
КJ1211/16IRlOО211281'/1.'/11
О,%
Рис. 77. Среднее удельное давление в зависимости от внешнего трения
(от коэффициента 13) 11ри обжатиях от 2,5 до 500/о [5)
Впервые идея опытного определения напряжений, действующих по поверх­
ностям коmакта, была высказана русским ученым Родзевич-Белевичем
в 1913 г., предложившим проделать цилиндрИJЧеское отверстие (миоrо диа­
метра) в валке, выходящее на его поверхоость от внутренне/% осевоА полости.
сообщающейся с манометром. В отверстии имеется пришлифованный поршень,
воспринимающий местное давление металла и передающиА его к манометру
через жИдкость. Предложение Родзевич-БелевИ'Ча им осуществлено не было.
В настоящее время по количеству и качеству исследований
распределения давления при прокатке советским ученым принад­
лежит первое место. Одно из последних исследований давления
при прокатке прямоугольных полос в валках с гладкой бочкой.
квадратной заготовки в овальном калибре и фасонной заготовки
~ балочном фасонном калибре (двутавровая балка) было произ­
ведено В. П. Северденко [28], использовавшим емкостные элек­
трические датчики с записью результатов на осциллографе.


194
1'еоретич.еские основы прокатки
________ :__________________ _
28. Работа прокатки
Ранее нами была рассмотрена ло;-арифмическая формула ра­
боты применительно к сжатию тела между параллельными плос­
кими плитами, использо­
вание этой формулы в
иных условиях требует
специального обсужде­
ния.
_j
ЛRz
В процессе прокатки
(рис. 78) радиальная си­
ла R работы не произво­
дит, как перпендикуляр­
ная скорости v.
Но тогда равна нулю
и суммарная работа дВУХ
составляющих этой силы:
RxИRz:
Рис. 78, Схема к вопросу о применимости откуда
логарифмической формулы работы к про-
•
цессу прока1ки
AR=-AR.
х
z
Распространяя вывод логарифмической формулы на данный
процесс, мы рассматриваем работу осаживания элементар1-юго
столбика .металла (рис. 78) как раз силой Rz и, следовательно,
определяем работу именно данной силы. Но с обратным знаком
она равна работе горизонтальной силы Rx. Для рассматривае­
мого случ.ая, когда опережение отсутствует, Rx = Т.\· , что указы­
вает на равенство работ обеих сил (но с обратным знаком). Таким
образом:
(106)
В действительности работа прокатки определяется касатель­
ными силами трения, направление которых совпадает с окружной
скоростью v. Поскольку этими же силами определяется и крутя­
щий момент прокатки, причем между крутящим моментом и рабо­
той прокатки имеется очень простая связь, соответствующая фор­
мула работы именуется формулой работы прокатки по крутящему
момеАту.
Работа силы Тх меньше рабогы трения касательных сил (на
величину работы вертикальной силы Tz), и, таким образом, лога­
рифмическая формула дает несколько заниженный результат.


Поперечная и косая прокатка
/35
Мы видим, что вывод логарифМJIЧе{:КОЙ формулы в условиях
процесса прокатки относится лишь к силе R1, работа которой
только косвенным образом может быть приравнена к работе гори­
зонтальной силы Т, сопоставимой в свою очередь с работой про­
катки, совершаемой касательными силами тре1Jия.
Определяя работу этих касательных сил с учетом опережения,
будем иметь (для единицы ширины и для точного выражения
f = tg~):
'
Tl- тп = pR(«--;)tg~-pR1tg~ = pRtg~(or.-21}
или, переходя к мощнс;х:ти,
N= (Т1-Тп}v = pRtg~v(ос- 21),
что для двух валков дает
N ..,,, pDtg~v(:i- 2т).
(107)
И. .М. Павловым было предложено приведение этой форму,1ы
к •:.пучаю отеутствия опережения, что не изменяет численного ре-
зультата. В этом случае у = О и tg~ = tg ~-, что дает (вводя ши-
2
рину полосы В):
N=pBDotVtg~
2
и соответственно крутящий момент (для двух валков):
.
.
:'v1=N_!_ = pBDor.rtg~=2рВor.,
2tg_!:.. .
V
2
2
(108)
Мы-рассмотрели вопросы работы деформации, не касаясь ра­
боты, затрачиваемой на преодоление вредных сопротивлений в
частях прокатного стана; не затрагивались также способы опре­
деления работы и мощности по практическим показателям. То
и другое относится к специальному курсу прокатного производ­
ства.
29. Поперечная и косая прокатка
Процесс прокатки, рассмотренный выше, именуется обычно
продольной прокаткой, и ему соответствует схема, показанная на
рис. 79, /.
Поворачивая верхний валок, получаем схему косой прокатки
(рис. 79, l/) и схему поперечной прокатки (рис. 79, JJ/).
I(ак видно из этих схем, в очаге деформации валки движутся
в разные стороны; задавая в валки круглую заготовку плашмя,
можно при достаточном контакте заставить заготовку вращаться.
Продвигая ее тем или иным способом вперед, можно получить
обжатие заготовки по диаметру и осевую ее вытяжку, направлен-


156
Теоретические основы прокатки
--------------------------- ---
ную вдоль бочки валков (рис. 80). Условия напряженного состоя­
ния в этом случае неблагоприятны для вытяжки, так как, дефор­
мируясь в длину, металл продвигается по неподвижной (относи­
тельно данной оси) поверхности обоих валков. Особенность дан­
ного процесса состоит в непрерывной смене условий напряжен­
11
б
DI
Рис. 79. Схема перехода от
продольной прокат1<н / к ко­
сой 1/ и поперечной 111
ного состояния металла в раз­
ных зонах заготовки благодаря
вращению обрабатываемого
тела: в вертикальной плоско­
сти заготовка подвергается об­
жатию, а в горизонтальной
происходит ее расплющивание,
благодаря чему поперечное се­
чение приобретает яйцевидную
форму. Подвергаясь попере­
менному воздействию тех и
других условий, металл теряет
свою целость в осевой части
заготовки, причем образуетсн
продольная осевая полость.
Такое явление позволяет ис­
пользовать данный процесс для
Рис. 80. Схема поперечной
прокатки
проиэводсrnа продукта трубчатой формы из сплошной заготовки.
Еще сравнительно недавно образование полости связывали с дей­
ствием касательных напряжений, предполагая, что верхняя и
нижняя части расплющенной яйцевидной заготовки при враще­
нии смещаются одна относительно другой со сдвигом и с нару­
шением связи между центральными слоями.
Поставленные в СССР исследования показали, что напряжен­
ное состояние в центральных частях заготовки является более
сложным и сопровождается растягивающими напряжениями,


Поперечная и косая прокатка
1:П
действие которых и имеет основное значение при образовании по­
лости.
Поперечная прокатка применяется в ряде специальных произ­
водств, причем продвижение заготовки сквозь зев валков осуще­
ствляется толкающим устройством или за счет некоторой разности
окружных скоростей вал -
ков. Очень подходящим
данный процесс мог бы
явиться для производства
изделий сплошного круг­
лого сечения, переменно­
го по. их длине, однако
некоторым препятствием
для осуществления такого
-:&
вида прокатки является
опасность получения по­
.rюсти внутри изделий.
Близким к поперечной
прокатке является про­
цесс косой прокатки, ши­
роко применяемый в про-
изводстве труб. При ко- Рис. 81. Схема действия валков и оправ-
сой прокатке оси валков
кн на заготовку при косой прокаткl:!
располагаются не параллельно, а под некоторым углом к средней
линии. Заготовка, кроме вращения под влиянием составляющих
Vy окружной скорости валков, продвигается в осевом направле­
нии, что обусловлено составляющей vx окружной скорости, на­
правленной вдоль оси заготовки (рис. 81). Явление образования
полости сохраняется и при косой прокатке, что и используется
для производства трубной полой заготовки (гильз) из сплошных
слитков или из сплошной заготовки (процесс косой прокатки ча­
сто именуется процессом прошивки, а соответствующие станы на­
зывают прошивными).
Важным условием осуществления процесса 'Щ)ОШивки являет­
ся применение оправки. Считалось, что назначение оправки за­
ключается в улучшении поверхности уже образовавшейся рваной
полости и в раздаче ее с утонением стенки гильзы. Однако мел­
кие разрывы и трещины, сопутствующие свободному образованию
полости, дают пленистость внутренней поверхности труб.
В настоящее время не доводят металл до разрушения ранее
встречи с пробкой, для чего оправку располагают настолько глу­
боко, что носик пробки сам производит прошивку металла, кото­
rый по степени напряжен1,ости находится почти на грани разру­
шения.
Сами валки прошивных станов делают бочкообразными с входным кону­
сом и с конусом раскатки со стороны выхода (рис. 81).


138.
Теоретические основы _волочения и прессования через очко
Во входном конусе заготовка захватывается валками и по мере продви,
жения в продольном направлении (ось х - х) с одновремеlfным вращением
обжимается и несколько скручИ1Вается. При этом в соответствии с уменьше­
нием поперечного сечения происходит вытяжка заготовки.
В конусе раскатки, в зазоре между валками и пробкой оправки. металл
обжимается еще более интенсивно, что сопровождается утонением стен,ки по­
лучаемой гильзы, раздачей ее по диаметру и вытяжкой по оси х - х.
Косая прокатка может осуществляться не только в бочкообраз•
ных валках, но и в дисковых и ,в грибовидных валках, причем сущ­
ность процесса во всех этих случаях остается общей.
•Теория косой и поперечной прокатки получила большое разви­
тие в трудах советских ученых.
Глава V/1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОЛОЧЕНИЯ
И ПРЕССОВАНИЯ ЧЕРЕЗ ОЧКО
30. Процесс волочения
Волочение применяется для получения из черных и цветных
металлов проволоки, 1J1рутков, труб круглой, квадратной, прямо­
угольной и шестигранной формы, фасонных профилей и т. n.
(рис. 82).
Волочением возможно получать изделия весьма малых разме­
ров поперечного сечения, одинаковых по
всей длине, с узкими допусками и с по­
вышенной прочностью и твердостью.
Рис. 82. Сечения некоторых видов фасонны~
прутков и труб
Рис. 83. Строжка плени­
стых прутков
В некоторых случаях на волочильных с-~:анках производят стружку прут­
ков и труб из цветных металлов с целью удаления с их поверхоости плен,
неглубоких трещин и других дефектов (рис. 83).
Недостатками волочения являются: 1) ограниченность дефор­
мации за одну протяжку и 2) большой расход энергии на преодо-


Процесс волочения
139
ление трения, возника.ющего между металлом и стенками
очка.
Преимущества волочения возрастают при отнесении этого про­
цесса к завершительным стадиям производства, что и обусловило
широкое применение вмочения в народном хозяйстве СССР для
обработки заготовки относительно малого сечения (катанки,
труб) уже после ее получения другими способами.
Сила Р, приложенная к переднему концу протягиваемого прут­
ка, называется усилием волочения (см. рис. 50), усилие волоче­
ния, отнесенное к 1 мм2 поперечного сечения прутка после его вы­
хода из волочильного очка, называет<:я напряжением волочения.
Необходимым условием процесса волочения является требо­
вание, чтобы напряжение волочения было меньше предела упру­
гости ~yn материала прутка при выходе его из волочильного
очка. В противном случае выходящий из очка пруток будет
утрачивать размеры, полученные в очке.
Определим наибольшую силу тяги Р при -волочении и свяжем
ее с сопротивляющимися силами.
Условия службы выходящего конца обу<:.ловливают необходи­
мость соотношения
Р < 0!2'уп·
(109)
Сила :rяги Р затрачивается на деформацию металла, на пре­
одоление трения в очке и сопротивлений, имеющихся перед входом
в очко.
Силу, необходимую для деформации металла, можно выразить
через р (оо1 - 002). Сумму дополнительных сопротивлений обозна­
чим ч~рез Т.
Имеем
откуда
(1)1 -(1)2
<rуп
Т
---=-----
(11О)
р
или
w1 -ш2
<rуп
Т
11-=
---+1 = -----+1.
(111)
р
рШz
Данное соотношение подтверждает, что возможная деформа­
ция (вытяжка) металла при волочении ограничена стойкостью
выходящего конца, причем мерой является предел упр_rгости ме-
талла (после его выхода из очка).
.
Для повышеRИя возмож1Юй вытяжки металла μ при волочени.и необходимо
~
т
увеличивать отношение - и уменьшить вредные сопротивления
--
По-
р
~
следнее достигается применением рациональной смазки.


140
Теоретические основы волочения и прессования через очкп
--- --
Gуп
Увеличение - отвечает облегчению деформации металла в самом во-
р
почильном очке (падение р) и увеличению жесткости мeтaJIJia после выхода
нз очка (увеличение ау, J. Одн,нм из решений этой проблемы явля~тся процесс
горячего волочения, когда нагрев металла перед входом в очко дает снижеНJИе
величины р, а резкое охлаждение метама при выходе из очка обеспечивает
повышение величины ауп,
При волочении прутков, труб и проволоки имеет место растя­
жение по одной (продольной) оси и сжатие по двум другим осям
(вJ:i(сотной и поперечной), причем растягивающее главное напря­
жение вызывается активным тяговым усилием на цепи или бара­
бане волочильного стана, а два главных сжимающих напряжения
вызываюкя реактивным сжимающим ~ействием конуса волоки.
При этом центральные слои воспринимают продольные деформа­
ции, а остальные слои испытывают еще дополнительные деформа­
ции сдвига и изгиба, причем в поверхностных слоях развиваются
остаточные растягивающие напряжения, а в центральных слоях -
сжимающие напряжения.
Неравномерная деформация обусловливает также некоторую
неоднородность строения металла по сечению и неравномерность
механических свойств.
31. Усилие и некоторые другие условия волочения
На усилие волочения оказывают влияние: 1) химический со­
став, свойства и температура протягиваемого металла, 2) мате­
риал, форма и состояние поверхности очка волочильного инстру- •
мента, 3) трение на поверхности контакта, 4) величина и скорость
деформации.
Химический состав влияет как на величину р кг/мм2 , так и на
a,n (материала выходящего конца прутка), благодаря чему ока­
зывает сильное воздействие на условия волочения. Вообще го­
воря, условия волочения тем более благоприятны, чем интенсив­
нее упрочнение металла или чем больше различие между жестко­
стью входящего и выходящего концов прутка.
Материал волочильного инструмента также оказывает влия­
ние на усилиr волочения, что связано главным образом с разли­
чием в коэффициентах трения. При волочении в стальных воло­
ках усилие волочения больше, чем в волоках из твердых сплавов,
а при волочении в алмазных волоках оно значительно меньше, чем
при волочении в волоках из твердых сплавов.
Форма очка волочильного инструмента также влияет на
усилие во!очения и на износ очка, что заставляет изыскивать на­
иболее рациональные угол конусности, ширину цилиндрического
пояска и пр. На усилие волочения действует также состояние по­
верхности очка tполировка) и поверхности обрабатываемого
металла.


Усилие и некоторые другие условия волочения
141
С увеличением степени деформации усилие волочения, ес1ест•
венно, увеличивается.
Усилие волочения практически не зависит от скорости, пр.1 ко•
торой происходит волочение; не оказывает заметного влияния
скорость волочения и на механические свойства холоднотянутоrо
металла.
Для уменьшения коэффициента трения между стенками '3оло­
чильного канала и протягиваемым прутком применяется смазка
и, кроме того, различные предварительные покрытия и обмазки
поверхности обрабатываемого тела.
С. И. Губкин [3] рекомендует для определения напряжения при волочении
с учетом всех потерь следующую формулу:
rде (1)1
Р = ат {_!.!!:!!._(~)а+ ~[1 - r~ )а] +
W2
WL
а
\Wl,
+
4_ (tg(X + _l_)',
(112)
з-Vз
2J
Jt ro2 - площади поперечного сечения до и
l - длина цl!JЛиндрической части очка;
М - периметр профиля;
1
после волочекия;
f
а=----+------!;
(Х
cos-
2
(Х
tgcxros -
2
F
ь= ---- +-----
(Х
cos-
2
(Х
tglXCOS -
2
(113)
(114)
где а - угол наклона образующей поверхоости обжимающей части канала к
его оси;
f - коэффициент тренНS\, который для различных металлов и сплавов в за­
висимости от качества смазки и состояния деформируюЦtеrо инстру­
мента при холодной деформации лежит в пределах 0,04-0, 12.
Советскими исследователями изучен метод волочения с проти­
вонатяжением, снижающим давление на стенки волоки и значи­
тельно увеличивающим стойкость волоки.
В настоящее время волочение производится главным образом
в холодном состоянии с развитием наклепа металла (на рис. 84
показано изменение механических с-войств стали, вызванное хо­
лодным волочением) .
Частные обжатия за одну протяжку колеблются в пределах
25-350/о, оптимальные суммарные обжатия между отжигами со­
ставляют 75-85о/в-
Последовательный ряд размеров поперечных сечений, которые
сообщаются металлу при волочении, называется маршрутом во­
лочения. Правильно составленный маршрут волочения должен


142
Теоретич.есхие основы волочения и прессования через оч.кп
о6еспечl'lвать: 1) минимальное количество протяжек, 2) отсутст­
вие обрывов при протяжке, 3) точность размеров и 4) сответ­
ствие маршрута конструкци-и волочильного стана.
Juиr,·
;.:wJl. ~- - 1- -+-+ - -+-+ - -- -if --+l-l
32. Характеристика
и методы прессования
через очко
Выдавливание мяг­
ких металлов - св~нца
и олова - известно с
XVII-XVIII столетия,
однако этот способ по­
лучения прутков, труб
и профилей из других
цветных металлов начал
широко внедряться в
промышленность в кон~
це прошлого столетия.
• Позднее начали прессо­
вать стальные изделия,
ct прессование изделий
9fJ 98 из нержавеющей и хро-
ID JD JfJ
86' 7// 82
С§.иNарноt- llf:нeamvt-, 'У.
Рис. 84. Изменение предела прочности
сталыюй проволоки в зависимости от сте- .
пени холодной деформации
мистой стали и некото­
рых никелевых спла­
вов было освоено толь­
ко за последние 10-
15 лет.
Впервые условия течения материала при прессовании были
изучены русскими учеными Н. С. Курнак-овым и С. Ф. Жемчуж­
ным еще в 1913 r. в связи с. разработкой основ физико-химиче­
ского анализа.
В дальнейшем значительный вклад в дело изучения процесса
прессования внесли С. И. Губкин, П. С. Истомин, И. М. Павлов
и ряд других исследователей.
Получение изделий путем прессования имеет большое произ­
водственное значение, преимущественно, однако, для цветных ме­
таллов и сплавов. Этим способом получают проволоку, прутки
диаметром от нескольких миллиметров до 360-400 мм, трубы с
внешним диаметром до 350-400 мм при толщине стенок 1,5-
8 мм и ряд сложных профилей.
•
При прессовании действует резко выраженное трехосное сжа­
тие, и поэтому путем прессования ·можно обрабатывать многие
труднодеформируемые спла~ы. не выдерживающие деформации
при прокатке и волочении.


Характеристика и методы прессования через очко
143
Прессованием получают весьма точные по размерам и разно­
образные по профилю изделия в одну операцию с очень большой
деформацией (вытяжкой).
.
Процесс пр&сования может быть прямым и. обратным.
llI
Рис. 85. Процесс прессования через очко
При прессовании прямым методом обрабатываемый металл
помещают в цилиндрич&кий приемник, с одной стороны которогс
укрепляется матрица, имеющая' отверстие, соответствующее сече­
нию пр&суемого изделия, а, с другой сторонЫ,·В приемник входит
пуансон с прессшайбой на конце. (рис. 85 1- ·и·•II).


144
Т11оретические основы вfJлочения и прессования через очко
Под влиянием давления прессшайбы металл выдавливается
через очко (матрицу), причем естественно предположить, что
движение металла внутри цилиндра происходит так, как показано
на рис. 85, /, т. е. прямым путем. Опытное изучение процесса по­
казывает, однако, что такое простейшее движение наблюдается
только при малых сопротивлениях трения на поверхностях кон­
такта металла и инструмента и при малой вытяжке; оно харак­
терно также для некоторых металлов (красная медь), у ко~орых
коэффициент трения меньше, чем у других металлов.
Трение в данном случае преодолевается по всей •внутренней
рабочей поверхности приемника а-а-а, внутренней поверхности
матрицы б и поверхности выходного очка в.
При уменьшении сечения выходного очка, т. е. увеличения
вытяжки, трение и суммарное сопротивление движению мета.'lла
будут возрастать. После увеличения внешнего трения до извест­
ного предела движение металла начнет идти иным образом, с
исключением с.мещения металла по поверхностям контакта
а-а-а, б-б и с образованием новых .внутренних поверхностей
раздела; трение по которым оказывается меньшим, чем по внеш­
ним поверхностям контакта.
Можно привести сравве/llие с движением песка в песочн,ых часах: песок
оста,ется в контакте со стеклянными, стенками сосуда, заворачивается внутрь
и опускается вниз центральной струей, образуя воронку.
При используемых в практических случаях весьма значитель­
ных вытяжках (обычно не нижеμ= 12 для однократного прессо­
вания) движение металла внутри цилиндра чаще происходит с
«заворотом» (рис. 85, 1/), причем поверхности б - б матрицы яв­
ляются упорами и скол1- жение по ним, как и по поверхностям
а-а-а, отсутствует.
Если движение металла идет без зав~рота, то поверхностный окисленный
и заrрязненвый слой слитка попадает на поверхность прутка и не ухудшает
внутренних частей изделия. При «завороте:. поверхностный слой слитка устрем­
ляется в воронку и оттуда в осевую часть прутка, образуя утяжку. Эти явле­
ния имеют большое практlDЧеское значение ю заставляют применять особые
приемы работы: прессование с рубашкой, т. е. со срезанием поверхностного
слоя благодаря наличию кольцевого зазора между прессшайбой и приемNoиком;
оставление недопрессованноrо пресс-остатка в цилиндре и др.
На рис. 86 показана схема прессования труб по прямому ме­
тоду. После прессования в приемнике остается невыдавленный
металл, так называемый прессостаток.
Большой интерес представляет более новый обращенный, или·
обратный, способ прессования, при к6тором выходное очко рас­
полагается в самой прессшайбе (см. рис. 85, / /1), причем исклю­
чается смещение металла по поверхностям а-а-а и б-б и про­
исходит смещение лишь по поверхности г-г и в-в без заворота.


Усилия, необходимые для прессования через очко
145
Несмотря на преимущества обратного метода, он получил
ограниченное распространение из-за сложности конструкции
пресса.
1
1/ 6'
Рис. 86. Схема прессовэвия трубы:
1 - приемник; 2 - сnиток; З
-
щ.•кс-шаllба; 4 - игла:
5 - выпрессовка; 6 - труба
•
33. Усилия, необходимые для прессования через очко
На величину усилия, необходимого для прессования через
очко, оказывают влияние: 1) температура ,прессования, 2) степень
деформации, 3) длина слитка, 4) скорость прессования, 5) вели­
чина профиля и форма сечения очка матрицы, 6) состояние по­
верхности приемника и матрицы и др. Чем выше температура,
меньш·е степень деформации, скорость деформации и длина слит­
ка, тем меньше необходимое для прессования усилие. Скорость
прессования оказывает небольшое влияние на усилие прессова­
ния.
Наибольшее усилие требуется при [lроссовании через матрицы
с цилиндрическим профилем очка и наименьшее - с конусным,
причем угол конусности очка матрицы а делают не больше
25-300.
Чем чище обработаны поверхности пр~мника и матрицы, тем
меньше требуется усилие при прессовании.
При прошивке слитков иглой на усилие прессования оказывает
влияние форма конца иглы и состояние поверхности ее. Наимень­
шее усилие требуе-гся при применении иглы со слегка закруглен­
ным концом.
где
Усилие прессования можно определить по формуле:
"'1
А =nсапч"'~ lg-,
(115)
"'2
с - коэффициент, учитывающий вnияние трен,ия и неравно­
мерность распределения напряжений в заготовке, причем
10 Обработка металлов давлением


146
Теоретические t1сн.овы волочения и прессования ч.ереэ оч.ко
при прессовании сплошных профилей с= 4, rладкостен­
ных труб с = 5-6 It ребристых труб с = 7;
апч - предел прочности при растяжении в области температур
прессования;
н
п = 1 + 0,0S D - коэффициент, учитывающюА влияние трения металла
о стенки приемника, когда высота заготовки больше диа­
метра пр111~мника;
D - диаметр приемника;
Н - высота заготовки;
(l)J -
площадь поперечного сечения заготовки;
(1)2 -
ПЛQщадь поперечного сечения прессуемс,rо изделия.


ЧАСТЬ II
ТЕХНОЛОГИЯ
И ОБОРУДОВАНИЕ ЦЕХОВ
ПО ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ
ДАВЛЕНИЕМ


РАЗДЕЛ i
ОБОРУДОВАIIИЕ ПРОКА TIIЫX ЦЕХОВ
Глава Vlll
·
'
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ
34. Требования, предъявляемые к прокатному оборудованию
Прuкатный стан является слож11ым комплексом различных
машин и механизмов. Современное отечественное тяжелое маши­
ностроение и электромашиностроение располагают всеми возмож­
ностями для производства самых разнообразных сложных и круп­
ных машин, необходимых в прокатном производстве.
Основные требования, предъявляемые к оборудованию саг.ре­
менных прокатных цехов:
1) обеспечение высокой производительности и высокого каче­
ства продукта обработки (точность размеров п чистота поверхно­
сти проката);
2) механизация и автоматизация процесса прокатки и всех
вспомогательных операций;
3) обеспечение требуемой последовательности и режима тех­
нологического процесса;
4) надежность в эксплуатации, быстрота и дешевизна ремон­
тов.
Оборудование прокатных цехов выбирается в зависимости от
сортамента проката, требуемой производительности и принятого
технологического процесса.
35. Классификация прокатных станов по назначе11ию
Согласно этой классификации прокатны~ станы подразд(:ЛЯ­
ются на два основных типа:
1) станы для производства полупродукта в виде заготовок
различных размеров и формы, служащих исходныы материэлом
при прокатке различных прокатных изделий;
2) станы для производства готового продукта в виде различ­
ных прокатных изделий.
К числу станов для производства полупродукта относятся:
Блуминrи и слябинrи- крупныезаготовочныестаны
с валками диаметром 800-1400 мм, предназначенные для про-


JSO
Классификация прокатю,и станов
катки с.о:итков в заготовки крупных размеров и раЗJiичной формы
(б.аумы, слябы, фасонная заготовка), идущие в основном в ка­
чес,:ве полупродукта на -крупносортные станы для прокатки сорто­
вой· стали, на листопрокатные станы для прокатки листовой стали
и на заготовочные станы для прокатки заготовок более мелких
разме-оов.
3аготовочные станы с валками диаметром450-
800 мм, предназначенные для дальнейшей прокатки крупных заго­
rовок (блумов) в заготовки мелких размеров, идущих в основном
в качестве полупродукта на сортовые и проволочные станы для
прокатки сортовой стали и проволоки.
К числу станов для производства готового продукта, т. е. раз­
личных прокатных изделий, относятся: .
Рельсобалочные станы свалкамидиаметром750-
900 мм, предназначенные главным образом для прокатки же.1ез­
нодорожных рельсов, балок высотой от 180 до 600 мм и более,
швеллеров высотой от 180 до 460 мм и других крупных профилей.
С орто вые ст ан ы с валками диаметром 250-750 мм,
предназначенные для прокатки сортовой стали: круглой и квад­
ратной от 8 до 150 мм, балок и швеллеров высотой от 50 до
200 мм, угловой от 20 Х 20 до 200 Х 200 мм и др. В зависимости
от ра3Меров прокатываемой в этих станах оортовой стали они
часто делятся на крупносортные с валками диаметром 500 +-
750 мм, среднесортные с валками диаметром 350: 500 мм и мел­
косортные с валками диаметром 250+350 мм.
Необходимо отметить, что основной величиной, определяющей
размер прокатного стана, предназначенного для прокатки сорто­
вого металла, является диаметр валков последни-х клетей.
Пр о вол очные ст ан ы с валками диаметром чаще всего
250 мм, предназначенные для прокатки проволоки (катанки)
.м:иаметром 6-1О мм.
.
Листопрокатные станыдляпрокаткилистовойстали
в горячем состоянии толщиной от 0,25 до 60 мм и более, с длиной
бочки валков от 800 до 5000 м.п.t.
JIистопрокатные станы для прокатки листовой ста­
ли В ХОЛОДНОМ -СОСТОЯНИИ ТОЛЩИНОЙ ОТ 0,008 ДО 4 ММ, С ДЛИНОЙ
бочки валков от 30(\,до 2800 мм.
Универсальные станы для прокатки универсальной
стали шириной от 200 до 1500 мм и для прокатки широкополочных
ба.1юк.
Трубопрокатные стаиы для прокатки бесшовных и
сварных труб.
·
Бандаже- и колесопрокатные станы,служащие
ДJIЯ прокатки железнодорожных бандажей и колес.
Станыспециального назначения, служащиедля
прокатки прочих прокатных изделиt.


Классификация станов по расположению рабочих клетей
151
36. Классификация прокатных станов по расположению
рабочих клетей
Согласно этой классификации прокатные станы подразделя­
ются на одноклетьевые и многоклетьевые. Самым простым являет­
<"Я одноклетьевой стан, состоящий из расположенных в одну ли­
нию рабочей клети, шестеренной клети и двигателя (рис. 87). Эти
станы имеют большое распространение и применяются в качестве
крупных заготовочных станов - блумингов и слябингов листо­
прокатных станов для горячей и холодной прокатки ;истовой
стали, трубопрокатных станов и др.
Рис. 87. Одноклетьевой стан
Рис. 88. Стая с расположением нескольких
рабочих клетей в одну линию
Однако в большинстве случаев применяются многоклетьевые
~таны, которые можно подразделить на два основных типа:
1) станы с линейным расположением клетей и 2) станы с последо­
вательным расположением клетей.
Самым простым и дешевым станом с линейным расположением
клетей является стан, у которого все рабочие клети расположены
в одну линию (рис. 88-). Такое расположение рабочих клетей в
настоящее время применяется главным образом у рельсобалоч­
ных и крупносортных станов.
Один из существенных недостатков этих станов заключается в
том, что валки всех клетей имеют одинаковое число оборотов
и, следовательно, в этих станах нельзя осуществлять прокатку со
скоростью, повышающейся по мере увеличения в процессе про­
катки длины полосы.
Это обстоятельство, а также и то, что производительность
прокатных станов повышается с увеличением степени дифферен­
циации производственного процесса, заставили в дальнейшем при­
менять прокатные станы с расположением рабочих клетей в не­
сколько линий.
Простейшим видом такого стана является двухклетьевой стан,
схема которого изображена на рис. 89. Этот стан состоит из двух
рабочих клетей, но расположенных не в одну линию, а последо­
вательно в две линии. На этом ,стане металл прокатывается сна­
чала в несколько пропусков в первой клети, а затем во второй


152
Классификачuя прокатных станов
клети. Подобного рода станы применяются для прокатки толстых
листов.
На рис. 90 изображена схема средt1есортного стана 450 мм с
расположением рабочих клетей также ,в две линии. l(ак видно и~
.1.
этой схемы, валки черновой
f
линии имеют больший диа-
ф~
метр, что очень важно для пер-
вых пропусков.
-
•
•
·
В дальнейшем, для некото-
Рис. 89. Двухклетьевой стан
с последовательным распо
ложением клетей
-
••
.
т
'lерно6ая линия
:О=ВООнн
.
n=.;o-go
рых случаев прокатки приме­
нили еще большую дифферен­
uиацию, располагая клети в
три, четыре и даже пять лиijИЙ.
Такое расположение приме­
няется для проволочных, мел-
косортных, а также для рель­
собалочных станов.
На рис. 91 изображена схе­
ма проволочного стана с рас­
положением рабочих клетей в
четыре линии. l(ак видно из
этой схемы, стан имеет значи­
тельно большую дифференциа­
цию скоростей прокатки и диа­
метров валков, чем стан, изо-
..,
t-
:
•
1
"
l/ucmoo'a11 лuни11
JJ=ч.fO
n=!I0-/50
-;
--
Рис. 90. Стан с расположением рабочих клетей в две линии
браженный на рис. 90. Характерно для этого стана также то, что
наtШная со второй чернавой ЛИН.ljИ, через каждую клеть полоса
пропускается только один раз и находится одновременно в не-


Классификация станов по расположению рабочих клетей
f s.з
скольких клетях. Последнее достигается тем, что передний конец
полосы задают в следующую клеть, не ожидая выхода всей по­
лосы из предыдущей клети (петлевая прокатка).
Наибольшей степени дифференциации производственного про­
цесса достигают· на станах с последовательным расположением
1/l'рно#ая лшщ;,
D=,ИDмм
n =120
r,
(
1-н чисто!Jая личин р
D=2 .f0
п •.fOO
(
,ш ...
2-п чисто8ап линuR
D=2 .fDl 'fl1
п=500
Рис. 91. Стан с расположением рабочих клетей в четыре линии
клетей, в которых полоса через каждую клеть пропускается толь­
ко один раз, т. е. число ра,бочих клетей у этих станов берется рав­
ным требуемому числу пропусков полосы между валками.
Наиболее совершенными станами этого типа являются непре­
рывные станы {рис. 92). Рабочие клети у этих станов располага­
ются последовательно одна за другой. Расстояние между клетями
делается обычно меньше длины прокатываемой полосы, и поэтому
последняя одновременно прокатывается во всех или нескольких
клетях. Диаметр валков и число их оборотов подбираются таким
образом, чтобы во всех клетях соблюдалось соотношение:
V1w1=V2W2 =VnWn= COПSt.
где w п - площадь сечения прокатываемой полосы при выходе И3
данной клети, см 2 ;
v п- скорость выхода полосы из этой же клети, см1сек.


154
Классификация прокатншс станов
Из этого условия следует, что скорость прокатки по мере
уменьшения сечения прокатываемой пооосы должна увеличи­
ваться.
Станы непрерывной прокатки начали применяться уже более
50 лет назад. но быстрое развитие непрерывной прокатки· в ме­
таллургии начинается примерно с половины 20-х годов нашего
столетия. В настоящее время эти станы применяются довольно ши­
роко для прокатки заготовок. листов. ленты. а также для прокат­
ки мелкосортного металла.
а
б
Рис. 92. НепрерывRЫй стан:
а - с групповым приводом; 6 - с иидивидуапьвым првводох
На непрерывных станах достигается громадная производитель­
ность при полном исключении ручного труда. На этих станах,
благодаря автоматизаnии процесса прокатки, можно применять
скорости прокатки значительно qольшие, чем на станах линейного
rипа с ручным обслуживанием. Скорость прокатки в последней
клети непрерывных станов достигает 30 м/сек.
Существенным недостатком непрерывных станов является воз­
можность растяжения или сжатия прокатываемой полосы между
клетями с нарушением ее размеров по сечению. В связи с этим за
последнее время получили распространение для прокатки средне­
сортной и крупносортной стали станы с зигзагообразным распо­
ложением клетей. схема одного из которых изображена на рис. 93.
На этих станах в каждой клети производится также один пропуск,
но полоса в них не находится одновременно в нескольких клетях


-
-
~
Р
и
с
.
9
3
.
С
т
а
н
с
з
и
г
з
а
г
о
о
б
р
а
з
н
ы
м
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
е
м
к
л
е
т
е
й
N
•
/
,
И
О
А
С
.
n
=
.
J
O
D
-
6
0
0
0
6
/
A
f
U
N
.
Н
о
.
:
r
о
л
о
/
J
и
л
ь
н
и
н
-
~
7
1
1
1
2
0
1
1
1
n
e
1
1
e
i
i
•
•
•
8
1
_
-
,
•
1
N
=
.
9
D
D
.
1
1
c
n
=
.
J
5
0
v
d
'
l
/
l
f
и
н
Ф
-
-
.
~
n
=
.
!
О
О
-
1
0
0
0
0
6
/
м
v
н
N
=
l
5
0
0
A
Q
n
=
.
J
O
D
·
6
0
0
0
6
/
I
I
I
V
/
f
Р
и
с
.
9
4
.
С
т
а
н
ш
а
х
м
а
т
н
о
г
о
т
и
п
а
:
N
r
/
O
Q
O
.
l
f
C
п
,
,
1
7
5
-
1
.
s
о
о
о
/
,
.
,
и
н
1
-
4
-
к
.
1
с
т
и
с
д
и
а
.
~
е
т
р
о
м
в
а
л
к
о
в
4
2
0
м
м
;
5
-
1
1
-
к
.
п
е
т
и
с
д
и
а
м
е
т
р
о
м
в
а
л
к
о
в
3
2
0
м
м
;
.


156
Классификация прокатных станов
--------------
-
и помещается на рольганге между последовательными ра-5очими
клетями. Чтобы не делать здание слишком длинным,· клети рас­
полагают в трех параллельных ходу прокатки рядах и передают
прокатываемую полосу из ряда в ряд или рольгангами с косо рас­
положенными роликами или шлепперами. Прокатка в каждом
Рис. 95. Полунепрерывный ст:ш
ряде идет в сторону, про­
тивоположную направле­
нию прокатки в предыду­
щем ряду.
Разновидностью этого
типа станов являются так
называемые шахматные
станы с расположением
чистовых клетей в шах­
матном порядке (рис. 94) .
Для прокатки ме.r~ко­
сортной стали нашли при•
менение так называемые
полунепрерывные станы,
имеющие
непрерывную
черновую группу и чисто·
вую линию, состоящую из
нескольких рабочих кле­
тей, расположенных ли­
нейно (рис. 95).
Однако в современных
непрерывных станах ука­
занный выше основной
недостаток - устраняется
применением
индивиду­
ального при.вода каждой рабочей клети С1Г электродвигателей
с широкими пределами регулировки числа оборотов, что тюзво­
ляет точно установить скорость прокатки для каждой клети.
Необходимо отметить еще одно усовершенствование современ­
ных непрерывных станов - применение клетей с вертикальными
валками. Установка таких клетей исключает кантовку полосы
и ненадежные в работе кантующие проводки.
В последнее время непрерывный метод в прокатном производ­
стве получает все большее и большее развитие. В дальнейшем
непрерывный метод прокатки будет распространен и на более
крупные сортовые станы. Непрерывные станы имеют преимуще­
ства по сравнению со станами других типов не только в отноше­
нии процесса прокатки и производительности, но и в отношении
капитальных затрат на здание, получающееся более узким и от­
носительно меньшей площади, и на оборудование, из которого
исключаются дорогостоящие рольганги и шлепперы.


Классификация станов по расположению и количеству валкоа 157
37. Классификация прокатных станов
по расположению и количеству валков в рабочих клетях
Число валков и их взаимное расположение в прокатной клети
может бЬJть очень разнообразно. Оси валков в клетях могут быrь
расположены горизонтально, вертикально или наклонно.
---
а
Рис. 96. Валки клет~й дуо
l(лети дуо с постоянным направлением вра­
щения валков.Уэтихклетейдварабочихвалка.Осиобоих
валков расположены горизонтально. Каждый валок вращается
постоянно в одном направ.11ении. Число оборотов валков в минуту
постоянно (рис. 96, а).
В настоящее время эти клети широко применяются в станах,
в которых полоса проходит через клеть только один раз (чистовые
клети линейных станов, клети непрерывных станов и групп, клети
сrанЬв с последовательным расположением клетей и т. д.) и в
тонколистовых прО1Катных станах, катающих тонкие и сра'В.Нитель-
но короткие и легкие листы.
.
Реверсивныеклетидуо (рис.96б).Валкиэтихклетей
имеют переменное направление вращения, для чего устанавлива­
ются специальные реверсивные электродвигатели. Реверсивные
клети дуо используются при прокатке крупных слитков и заго­
товки на блумингах, слябингах, броневых, толстолистовых и уни­
версальных станах дуо, на обжимных клетях рельсобалочных
станов и т. д. Недостатком реверсивных станов является высокая
стоимость .z&игателя.
Прокатные клети трио. В этомслучаевпрокатной
клети устанавливаются три прокатных валка с горизонтальными
осями, расположенными в одной вертикальной плоскости
(рис. 97, а). Валки имеют вращение в постоянном направлении.
При подаче полосы с задней стороны на переднюю полоса имеет
·не холостой ход, а рабочий, вследствие чего удается сохранить
температуру прокатываемой полосы, повысить производитель­
.ность, применяя подъемные устройства. облегчить тяжелый труд
рабочих, обеспечить возможность прокатки тяжелых и длинных


15/J
К.лассификация прокатных станов
полос, избежать установки дорогостоящего реверсивного стано­
вого двигателя.
Основным недостатком клетей трио при прокатке тяжелых и
длинных полос является установка тяжелых и дорогостоящих
подъемных устройств.
•
-
-
а
б
•
2
Рис. 97. Схемы вращеJПJя валков в клетях трио (а, б) и в клети
двойное дуо (в и г)
В настоящее время клети трио устанавливаются во всех ли­
ниях линейных сортовых станов. если в одной клети необходимо
сделать несколько пропусков.
С развитием и все большим распространением современных
совершенных типов станов t: непрерывным и последовательным


Кмссификация станов по расположению и количеству валков
159
расположением клетей, с одним пропуском в каждой клети, клети
трио все более и более теряют свое значение.
Прокатные клети двойное дуо (доппель-дуо).
В этих клетях две пары валков с горизонтальными осями уста­
новлены в двух параллельных вертикальных плоскостях в одной
клети таким образом, что обеспечивают прокатку в двух взаим­
нопроmвоположных направлениях (рис. 97, в, г). Эти клети
по конструкции много сложнее клетей трио, но· создают возмож­
ность более полного использования (ючки валков и более точной
их установки. Эти клети нашли применение в мелкосортных ста­
нах ( Dн=ЗОО+ 350 мм) д,ля прокатки качественной сортовой
стали.
Прокатные клети трио со средним валком
м а л о r о д и а метр а. Учитывая влияние диаметра валков на
вытяжку и уменьшение высоты подъема, было предложено для
прокатки листов диаметр среднего валка брать меньше по срав­
нению с диаметром верхнего и нижнего валков (D = 0,66
Dн = 0,66 Dn). Для большей прочности средний тонкий валок по­
переменно во время прокатки опирается в верхний и нижний ва­
лок и лист пропускается между верхним и средним или между
средним и нижним валками (рис. 97, б).
Клети трио с уменьшенным диаметром среднего валка в на­
стоящее время применяются для прокатки тонких и средних ли­
стов; верхний и нижний валки приводные и вращаются в одном
направлении, средний валок обычно холостой и вращается за
счет трения о верхний или нижний валок.
Этот тип клетей в настоящее время отживает, уступая место
реверсивной клети кварто (чеrырехвалковой).
Прокатные клети переменное дуо. Влинейных
станах с приводом всех валков данной линии от одного двига­
теля и с одним пропуском полосы в каждой клети применяется
клеть переменное дуо, являющаяся некоторым видоизменением
клетей трио (рис. 98, а). В каждой последующей клети устанав­
ливаются в чередующемся порядке по два валка: нижний и сред­
ний и верхний и средний.
Для передачи крутящего момента двигателя валкам последу­
ющих клетей в каждой клети вместо отсутствующего нижнего
или верхнего валка устанавливается соединительный шпиндель.
Эти станы устанавливаются для прокатки проволоки и мелко­
сортного железа. При прокатке проволоки в отдельных клетях
этих станов возможна прокатка одновременно нескольких полос.
Процесс прокатки непрерывный. Полосу задают в последующую
клеть, не ожидая выхода ее из предшествующей. В этом случае
между клетями полоса образует петлю, почему эти станы назы­
ваются петлевыми (рис. 98, б). В настоящее время задача полосы
осуществляется с передней стороны линии вручную, с задней же


160
Классификация прокатных станов
стороны по обводкам. В современных комбинированных мелко­
сортных станах эти клети находят себе применение.
Многовалковые прокатныеклети.Учитываяпре­
имущество клетей с малым диаметром рабочих валков (большую
вытяжку и меньшее давление металла на валок при проходе по­
лосы между валками) и одновременно необходимость их усиле­
ния, были предложены многовалковые клети: четырехвалковые
(кварто) -с ~вумя рабочими и двумя опорными валками
(рис. 99, а), восьмивалковые (рис. 99, б), двенадцативалковые
(рис. 99, в) и двадцативалковые (рис. 99, г).
а
Рис. 98. Схема взаимного расположения валков в клетях переменно~ дуо:
а - вид с задней стороны; 6 - план
В станах горячей и холодной прокатки нашли большое приме­
нение четырехвалковые клети. Многовалковые клети применяются
при холодной прокатке тонких с точными размерами листов и по-
. лос. М-ноговалковые клети
устанавливаются как с постоянным на­
правлением вращения валков, так и с реверсивным. У всех этих
клетей рабочими валками являются два приводных валка ма­
лого диаметра, остальные валки больш·ого диаметра - холостые
и служат опорными. В этих станах часто полоса катается боль­
шой длины и после каждого пропуска сматывается в виде руло­
на: рулонная прокатка листов и полос.
Клети с вертикальными валками.Воизбежание
кантовки прокатываемой полосы в некоторых типах современных
станов между клетями дуо с горизонтальными валками устанав­
ливаются клети дуо с вертикальными валками, .с осями, распо­
ложенными в одной вертикальной плоскости (рис. 100), -
· новейшие
проволочно-непрерывные станы, заготовочные, штрип­
совые станы.
Универсальные клети. При прокаткеуниверсального
железа и слябов требуется готовый продукт, у которого все че­
тыре стороны прямоугольного профиля были бы взаимно-пер-


Классификация станов 110 расположению и количеству валков
161
пендикулярны и четыре угла были бы прямыми. При прокатке
такой полосы между двумя горизонтальными цилиндрическими
валками боковые грани обычно получаются слабо вогнутыми или
слаб® выпуклыми.
а
8
Рис. 99. Схемы распОJiожения валков в многовалковых клетях
Для борьбы с э·1им явлением в прокатной к.ТJети, кроме вал­
ков с горизонтальными осями, устанавливаются валки с верти­
кальными осями. Клеть получается более сложной конструкции.
Вертикальные валки устанавливаются впереди или позади го­
ризонтальных валков, иногда же они устанавливаются и спереди
и сзади. Валки с горизонтальными оtями могут быть установлены
по системе дуо, трио или кварто (рис. 100 б, в).
Клети специальноrо типа.Дляпрокаткиспециаль­
ных профилей (бандажей, цельнокатанных колес, бесшовных
труб) применяются прокатные клети специального типа. От рас­
смотренных типов они могут отличаться по количеству валков в
клети и по их взаимному расположению. Схемы некоторых клете1°1
приведены на рис. 101 а. б, в, .:.
11 Обработка металлов д11вленисм


а
ll
Рис. 100. Схемы nзаимного расположения валков в клетях с вертикальными
валками:
а - к.петь с вертикальными валками; б
-
универсальная к.петь дуо с одяоn napoll
вертикальных ва.,ков; в - универсальная клеть трио с двуыя парами всртикп.,ыrых
•
валкоА


1\*
------------------------------------
lf
6
Рис. 101. Схемы взаимного расположения валков в прокатн&tх клетях
специального типа:
а - горизонтальный баидажеnрокатныll стаи: б
-
ко.~есоnрокатвый стен; в - про­
шивной стан с rрибоиидными вмками; г - прошивной стан с дискоРыми валками
о


164
Характеристика основных узлов прокатного стана
Во многих случаях на одном и том же прокатном стане уста­
навливаются клети различных типов. Например, на первой линии
современных рельсобалочных станов обычно используется ревер­
сивная клеть дуо, а на второй линии - клети трио. Другой при­
мер проволочного стана; клети которого расположены в несколь­
ко линий: на первой линии часто применяют клети трио, а на
чистовых линиях - переменные дуо и т. д.
Глава IX
ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ УЗЛОВ
СОБСТВЕННО ПРОКАТНОГО СТАНА.
ПРОКАТНАЯ КЛ~ТЬ; ШЕСТЕ·РЕННАЯ КЛЕТЬ;
ГЛАВНЫА РЕДУКТОР; СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОАСТВА
38. Основные узлы прокатного стана и их назначение
Прокатный агрегат (прокатный стан) состоит из следующих
основных узлов: сдной или нескольких прокатных клетей, двига­
теля, редуктора, шестереЮJОЙ клети. маховика и соединительных
деталей между отдельными узлами (рис. 102). Вся установка
монтируется на общем фундаменте.
В зависимости от типа стана в его состав входит один
(рис. 103) или несколько подобных агрегатов (рис. 104).
,
В отдельных типах прокатных станов некоторые узлы могут
отсутствовать.
В других типах прокатных станов количество перечисленных
выше узлов в одной установке увеличивается (например, число
прокатных клетей в одном агрегате доходит до девяти) ..
Если собственно прокатный стан с неско.лькими последова­
rельными клетями приводится в действие от одного общего дви­
гателя, то редуктор также может быть установлен общий
(рис. 105).
П рок а т н ы е клети. Прокатные ваJ1ки устанавливаются в
прокатных клетях. Прокатная клеть должна воспринять давление
металла на валки, обеспечить валкам возможность вращения в
требуемом направлении с минимальными потерями энергии и
правильную, точную и быструю установку валков.
•
Число оборотов валков в минуту должно находиться в некото­
рых пределах. зависяших от типа стана, профиля и марок прока­
rываемой стаJ.1и.
Принятые практикой в настоящее время числа оборотов в ми­
нуту валков некоторых клетей разного типа__ станов приводятся
а8rабл. 3.


.5
1
D~__:,
1'
·.,~
--
\
в
6'
1
'1
P1rc. 102. Схема основных уЗJJов ЛИt1ttt1 1,рокатного стана:
1 - ;хвпгатР-11,; 2 - моторная М}фта; 3 - редуктор; 4 - маховик: 5 - коренная
муфта; 6 - шестеренчатая меть; 7 - соедин11тельный шпиндель;
8 - рабочая меть
Рис. 103. Одноагрегатный прокатИЪJй стан
1
1
Рис. 104. Многоаrреrатный прокатный
стан
\:
'
'
1
~е--:·
!.
1
1
1
f
Рис. 105. Мноrоклетьевой непре• 1
рывный стан с общим двигателем
и редуктором
1


166
Характерцстика осНDвных узлов прокатного ста11а
Таблица 3
Число оборотов в минуту валков клетеii разных станов
Тип ста!!а
Назначение 1 D.11 , мм 1
Число
Стан
нлети
o!I мин.
Б,1уминr
Одноклетьевоii реверсив-
1150
0-120
ный дуо
Слябинг
То же
1100
0-100
Обжимной
Линейный трио
850
40-60
Сортовой
Зиrзаrообразныii
Обжимная
630
28,4
Чистовая
540 114,6-229,2
»
Линейный
Обжимная
600
50-90
Чистовая
450
90-147
»
3 иrзагообразныii
Обжимная
400
57
Чистовая
315
215-400
Проволочный
Непрерывный
Обжимная
354
6-19
Чистовая
259
800-1600
Следует отметить, что по мере автоматизации прокатных ста­
нов число оборотов валков в минуту будет увеличиваться.
1( основным узлам прокатной клети относятся: прокатные
валки, вкладыши скольжения и подшипники качения, подушки
прокатных станин, прокатные станины, устройства для регули­
ровки 'Валков, устройства для уравновешивания валков, крепеж­
flЫе части и т. д. Прокатная клеть устанавливается на фунда­
ментных линейках, укрепляемых на фундаменте.
Становые двиrатели. Двигателем прокатных станов
в настоящее время служит электродвигатель постоянного или пе­
ременного тока (асинхронный или синхронный). Старые паровые
машины почти на всех станах заменены электродвигателями.
В реверсивных установках применяются двигатели постоян­
ного тока, в установках с широким диапазоном изменения числа
оборотов - двигатели постоянного тока и асинхронные двигатели
переменного тока с регулированием числа оборотов, в установ­
ках, работающих в условиях слабо колеблющегося числа оборо­
тов (установках с маховиком), - асинхронные двигатели. В уста­
новках с посто·янным числом оборотов - синхронные двигатели
переменного тока.
•
Моторы могут выполняться как быстроходнымю с числом оборО'l'Ов •более
250 в минуту, так и тихоходными, с числом оборотов якоря мею~е 250 в минуту.
В современных прокатных установках примен.яются быстроходные становые
электродвигатели, требующие для своего изготовления меньшего количества
дефицитных материалов (медного провода для обмотки), занимающие меньше
места в цехе. имеющие меньший вес и более дешевые.
Мощность становых двигателей в rорячепрокатных цехах ко-
11еблется н зависимости от типа стана от 125 до 10 ООО л. с.


Основные узлы прокатного стана и их назначенuР.
167
Число становых двигателей у одного прокатного стана зави­
сит от типа стана и доходит до 14 (непрерывный широкополос­
ный стан) с общей мощностью до 40 ООО л. с.
Электродвигатели допускают кратковременную перегрузку.
В табл. 4 приведен Ммокс прокатки по отношению к номиналь­
ному моменту двигателя Мн.
Таблица 4
Максимальный момент прокатки разных двигателей
Тип двигател~й
Реверсивный
Нереверсивный
»
Мманс про11ат11и
2,5-3 Мн
1,5-2 М11
4-6 М11
Примечание
Без маховика
С маховиком
Становые редукторы.Присовременномсостояниима­
шиностроения и электромашиностроения в СССР стоимость бы­
строходного двигателя с редуктором у прокатных станов ниже
стоимости тихоходного, в связи с чем эта установка является
общепризнанной и общераспространенной. Расход электроэнергии
также повышается очень незначительно. Коэффициент полезного
действия одноступенчатого редуктора благодаря крупным дости­
женипм советского редукторостроения достигает 0,98.
Щестеренные клети.В прокатныхклетяхвращающий
момент двигателя необхсдимо передать одновременно нескольким
валкам, находящимся в одной клети (от двух до шести). Двига­
тель и редуктор имеют один приводный вал. Для распределения
вращающего момента между рабочими валками и придания им
требуемого направления вращения между редуктором (или при
отсутствии такового между двигателем) и прокатными клетями
устанавливается шестеренная клеть.
М а хо в и к и. Процесс прокатки складывается из ряда отдель­
ных пропусков полосы между валками и необходимых пауз
между пропусками. При прокатке во время прохода полосы
между валками для деформации металла требуется значитель­
ный вращающий момент двигателя, доходящий до 500 т. м. Вра­
щающий момент двигателя во время холостого хода сравни­
тельно незначителен. Время прокатки полосы в отдельных про­
пусках, особенно в первых пропусках обжимных и заготовочных
станов, очень незначите.пьно (0,5 .., _ 0,7 сек.). Время пауз между
пропусками колеблется в пределах 2 -: - 7 сек. Вследствие этого на­
грузка на мотор носит характер пиковой - ударной (рис. 106).
Мощность установленного двигателя должна обеспечить возмож-


168
Характеристика основных узлов прокатного стана
ность прокатки полосы в наиболее тяжелом пропуске с наиболь­
шим моментом (с наибольшей: мощностью), в остальное время.
и тем более во время холостого хода, - двигатель будеr недогру­
жен. Пиковая нагрузка мощных прокатных станов создает резкn
ударную нагрузку на электростанцию, что крайне нежелательно.
Для уменьшения мощности устанавливаемого станового двига­
теля и смягчения ударов на станционный: двигатель у станов.
работающих с постоянным направлением вращения валков, уста­
навливаются маховики.
"'
г,
11
11
J1
11
L_
t.Ct'lf
Рис. 106. Диаграмма моментов прокатки в обжимной клети
лИП1ейноrо стана
Для стана с маховиком
Мор= Мдв + Мдин-мах
(116)
где ·Мпр - момент, потребляемый: станом во время пропусю1
полосы между валками, и момент потерь на трение
во всех трущихся частях, приведенный: к ва,,у дви­
гателя;
Мдв- момент, развиваемый: двигателем;
Мдии-мах - динамический момент маховика, приведенный к валу
двигателя.
Значение Е (запас энергии маховика) принимается в зависи­
мости от назначения стана и мощности двигателя (табл. 5).
Таблица 5
Значение Е (запаса энергии маховика) в зависимости
от назначения стана и мощности двигателя
Стан
Сортовой
Тонколистовой дуо
15+25
10+15
10+12
Примечание
Без регулирования
скорости
С регулированием
скорости


Основные узлы прокатного стана и их наэначени-е
169
Чем больше число оборотов маховика, \·ем меньше может быть
его вес и диамеrр, т. е. тем легче и меньшего размера может
быть установлен маховик. Поэтому при наличии редуктора
у стана маховик устанавливается на валу малой шестерни ре­
дуктора. Для более равномерной нагрузки подшипников малой
шестерни редуктора вместо одного маховика часто устанавли­
ваются два маховика меньшего веса по обе стороны малой
шестерни.
м
t.сен
Рис. 107. Диаграмма моменlfов станового двигателя при
наличии маховика (обжимная клеть линейного стана)
На рис. 107 приводится "'
диаграмма станооого двига­
теля во ·время работы при
наличии маховика. Как видно
из диаграммы, 'Максимальная
мощность двигателя резко
снижается и нагру:жа его вы,
равнивается. Действие махо­
вика основывается на том,
что во время пропуска поло­
сы число оборотов двигателя
незначителЬ1Но снижается, од-
Рис. 108. Диаграмма моментов станового,
nв11гателя чистовой клети мелкосортноrо
стана
новременно снижает ч-исло оборотов и маховик, отдавая при это~1
часть запасенной 1в нем энергии. Во время же пауз число оборото~
мотора повышается до ,нормаль'Ного, маховик же 0Д1Новременно
повышая число оборотов, пополняет отданную энергию и, как при­
нято говорить, заряжается. Маховик может соответствооать свое­
м.у наз1начению только тогда, когда к началу прокатки следующей
полосы он достаточно зарядится, т. е. когда между отдельными
пропусками о~ой и той же полосы будут иметься достаточные по
времени паузы.
При более равномероой загрузке стана (чистовая 1<леть непрерывного
мелкосортноrо стан,а рис. 108, чистовая линия линейного проволочного стана
и др.), роль маховика будет не положительна, а отрицательна. По этой же
причине у ,реверснвm,~х станов маховики не устанавливаются.


170
Харахтеристика осн.овных узлов прокатного стана
Соединительные детали. Для передачи крутящего
момента от двигателя прокатным валкам двигатель, вал редук­
тора, вал маховика, главные шестерни и прокатные валки должны
быть соединены между _собою. Соединение осуществляется соеди­
нительными валами, соединительными шпинделями и соедини­
тельными муфтами.
Муфта, соединяющая двигатель с редуктором, :цазывается
моторной:; муфты и шпиндели, соединяющие редуктор или дви­
rаrель с главной: шестерней:, называются главными муфтами
и главными шпинделями; наконец, муфты и шпиндели, соединя­
ющие валки одной клети с валками другой: прокатной: клети,
.а также главные шестерни с валками первой прокатной клети. -
называются соединительными валками - шпинделями и соедини­
тедьными муфтами (см. рис. 102).
39. Прокатные валки
Прокатные валки можно классифицировать по ряду призна­
ков:
2
t_;,_t_.·
1
Рис. 109. Эскиз валка нормального типа:
J- треф; 2- шеlка; а - бочка
Рис. 110. Эскиз консольного валка дискового трубопрошивного стана
1) по расположению шеек валков относительно бочки:
2) по форме бочки:
З) по материалу валков:
4) 110 технологии изготовления валков.


Прокатные валки
171
Шейки валков могут располагаться по обе с1сроны валков
(валки нормального типа, рис. 109), или по одну сторону бочки
(валки консольного типа, рис. 110). Валки нормального типа
широко применяю~я: при горячей и при холодной прокатке
(рабочие и опорные).
а
Рис. 111. Прокатные: валки нормального типа:
а - с гладкой бочкоll; б
-
с PY'lbl'BOII бочкой
Основными элементами валков являются бочка (рабочая
часrь валка), две шейки и трефы. Бочка валка может быть глад­
кая (при прокатке листов, рис. 111, а) или ручьевая с кольце­
выми проточками, соответствующими в продольном сечении
валка форме ручья (рис. 111, б).
Гладкая бочка-цилиндрическая, слабовогнутая или слабu­
выпуклая (рис. 112, а, б, в) применяется при прокатке листов.
слябов, у горизонтальных рабочих и опорных валков.
У клетей прошивных станов с косо установленными валками
форма бочки коническая, состоящая как бы из усеченных кону­
сов. сложенных большими основаниями с цилиндрической частью
между ними (рис. 113).
Кольцевые прорези у ручьевых валков по форме бывают очень
разнообразны, в зависимости от формы и размеров профиля
прокатываемой в них полосы.
При переточке изношеюных валков форма ручья восстанавлооается, но
одновременно рабочий диаметр валка умен,ьшается. Уменьшение рабочих диа­
метров стальных мягких и полутвердых чугунных валков сортопрокатных ста­
нов допустимо, исходя ИG условий прочности валка после переточки, до 10%
от первоначальных разМ.!!!ров. Для валков с отбеленной наружной поверхностью


172
Характеристика основных узлов прокатного стана
бочки глубина вреза ручья после переточки не должна выходить mз области
толщины отбеленного слоя.
Бочки валков и ручьи на бочке протачнагются на специальных вальцето­
карlllЬlх станках. Валки с гладкой бочкой шлифуются на специальных вальце­
шлифовалышх станках, на этих же станках обрабатываются валкю и при
переточке.
-
а,
Рис. 112. Форма гладкой бочки валка:
а - выпуклая; б - вогвут&я; в
-
ЦВJJИl!ДрИческая
Шейки валков обычно из­
готовляются цилиндрич~ки­
ми шлифованными для
уменьшения излишних потерь
на трение. Трефы необходи­
мы для передачи ·крутящего
момента двигателя валкам.
Наиболее распространенной
формой трефа явля.ется· че­
тырехлопастная и одноло­
пастная (рис. 111, а, 114).
При однолопастных трефах
резко уменьшаются удары,
имеющие место при входе и
выходе полосы из валков, и
возможно большее отклоне­
ние оси соединительного
шпинделя от горизонтально­
го положения.
Рис. 113. Валкп прошивного стана
с конической бочкой
Для горизонталЬ~Ных вал­
ков нормалыного тИ!Па (рис.
109) практика установила из­
вестную завwсимость между .размерами отдельных частей: валков
(табл. 6).


•
Прокатные вa/UCU
173
Таблица б
Размеры отдельных частей валков нормального типа
Шейка
Tpe'JI
Назначение
1
1
1
валков
dD
l,d
r.D
d1, мм
L,/d,
Блуминrи
0,55-0,6
1,0
0,065 d-lО+15мм 0,7-0,8
Сортовые станы дуо 0,6-0,7
1,2
0,065 d-Щ,.-15мм 0,7-0,8
То же трио ...
0,55 0,92-1,2 0,065 d-lО-:-15мм 0,7-0,8
Средне- и толсто-
листовые станы 0,67-0,75 0,83-1,0 о, 10-1, 12 О,9+0,94 d 0,7-0,75
Тонколистовые ста-·
l!bl
0,75-0,80 0,8-1,0 50-90 M.lt
0,85 d
0,7
Рис. 114. Валки блуминга с однолопастными трефами
Номинальный диаметр вал­
ков клети за·висит от рабочих
радиусов и высоты калибров
(рис. 115):
vв
vн
D11=_Р+hк+_Р (117)
2
2
где v;- рабочий диаметр
верхнего валка;
D;- то же нююнего вал­
ка;
hк - выоота калибра.
Рис. 115. Зависимость номинального
диаметра валка от ,рабочих диаметров
и высоты калибра
Выбрав размеры основных элементов валков, их необходимо
проверить расчетом на прочность.
Бочка валков обычно рассчитывается только на изгиб, шейки
валка проверяются на изгиб и кручение. Четырехлопастный треф


174
Характеристика основных уэ.л.ов прокатного стана
обычно не рассчитывается; его размеры принимаются на основе
пракmческих данных (по табл. 6).
При расче11е на прочность бочки, ручьевого валка определяют н,апряжеиия
в ореднем сечении каждого кали~а (ручья) по формуле
м
а.к=~ кг/см',
(118)
Wи
где М иs,к - максимальный изгибающий момент в данном калибре по оги­
бающей эпюре момеиrев, кг/см;
Wн - момент сопротивления изгибу валка в данном калибре, см 3 •
Q
о
Рис. 116. Построение огибающей эпюры моментов:
--эпюра моментов при прокатке в данном калибре;
-
-
огибающая эпюра моментов
Построение огибающей эпюры моментов поюятно нз рис. 116. Сначала для
каждого калибра строится соответствующая эпюра моментов по формуле:
м=
из. и
(119)
где
Р и..:.. давление металла на валок в данном калибре при проходе через
него rюлосы, кг;
а и и Ь.к- расстояния до середины данного калибра от сер,2днны шеек, cJ1;
L 8 - расстояние между с~рединами шеек, см;
Миз-н- момент, изгибающий валок при проходе полосы в даюном
ручье, кг. см.
Нагрузка Р ,, для ручьевых валков принимается сосредоточенной ю прило­
женной в середине калибра.
Необходимость построения огибающей эпюры моментов вызывается тем,
что в отдельных случаях максимальный момент в данном калибре получаеiс11
не при пропуске полосы в данНJОМ калибре, а при проходе ее в соседнем ка­
либре.


Прокатные валки
175
Момеwг сопротимения
wl. = 0,1 D3p
см3 ,
'
мин
(120)
rде Dr•ииu- минимальный рабочий диаметр в данном кал!lб'ре после послед­
ней переточки валков, см.
Шейки валков рассчитываются по формулам сложного изгиба
(изгиб и кручение).
где
Для стальных валков расчет ведется по формуле:
V11
0ш= 0из.ш+3-:ш,
(121)
а ш- суммарное напряжение в шейке, кг/см2;
сив-ш- напряжение нзrиба в шейке в месте перехода шейки в бочку
кг/см2 ;
-i u,- напряжение круч,е,~m:я в шейке от передаваемого шейкою момента
кручения, кг/см2.
Изгибающее ооnряжение в шейке вЗJiка определяется по формуле
Q-l
РЬн•l
0ив.ш=2 •О,1d3 - 2LвО,1d8кг/сми,
(122)
где Q - дамение на шейку валка. кг;
/ - длина шейки, см;
d - диаметр шейки, см;
L 8 - длина валка между серединами шеек, см;
Р - давление металла на валок в данном калибре, кг;
Ь,1 - расстояние от середины противоположНJОй шеАки до середины за­
да11ноrо калибра;, см.
НапряЖ!ение кручен,ия, возникающее в шейке валка:
м
-:=__
нр. ш кг/с.н2
(123)
0,2d8
'
rде М~р. 111 - крутящий момент, воздействующий ita шейку валка кг• см.
Для чугунных валков напряжение в шейке валка рассчитывается по фор-
муле'
V12
аш=О,375088 .ш +О,625 сrпз.ш+4-=ш кг/см2•
(124)
Полученные расчетом значения :;н и Ош должны быть не менее допусти­
мых [а] в для валков:
0в
Ов
[,)0 =-; [сr)ш= -
к;,/см•,
(125)
nв
nш
где
0 8 - предел прочности для материала валков~ кг/см2;
n 8, n 111 - коэффициен,т безопасности, прин.нмаемый для прокатных валков
равным 5, т. е. валки должны быть изготовлены из материала с
Ов -,5 O"!j
или соответственно
О-в~ 5сrш.
Исходя из условий прочности, обжимные и заготовочные валки
обычно изготовляют из стали, валки чистовых клетей - из чугуна,
валки черновых клетей - из стали или чугуна, в зависимости от
воздействующих на них усилий и требований к качеству поверх-
ности продукта обработки.
'
Наиболее дорогими валками являются стальные легированные,
предназначенные для станов (клетей) холодной прокатки, прохо­
дящие процесс сложной термической обработки.


176
Характеристика основных узлов прокатного стана
Чугунные валки отливаются из углеродистого или легирован­
ного чугуна. Стоимость последних выше, но они обладают боль­
шей прочностью и износоустойчивостью.
Бочка чугунных углеродистых валков может быть изготовлена
из серого по.лутвердого чугуна или отлита с отбеленной поверх­
ностью. Шей1ш и трефы не отбе:шваются.
11,
о
Рис. 117. Чугунные 11алки с отбеленной поверхностью:
а - ва.1ок с гладкой бочкой; б
-
ручьевой &,t.'loк
Толщина S отбеленного слоя у лнстовых валков (рис. 117, а) во избежа-
11ие 1tЗJiишней хрупкости валков не превышает 15 .-
20 мм, у сортовых валков
не более 10% от диаметра валков. Толщина отбеленного слоя у ручьевых вал­
ков долж~.а обеспечmь возможность полной переточки валков. В последнее
время чугунные валки с отбеленной поверхностью для среднесортных станов
юачали отлН1Ваться фасонными (рис. 117, б), что дает возможность лучше бо
роться с хрупкостью и обеспечивает возможность переточки до 11ормальноrо
предела (100/о D,,). Во мооrих прокатных цехах в последнее вреr,1я примени•
ются чугунные валки с шаровидным графитом (особенно на станах тонко­
листовой горячей прокатки). Прочность этих валков значительно выше, чем
осычных чугунных.
40. Станины прокатных клетей
Станины прокатных клетей предназначены для установки в них
прокатных валков и для восприятия давления металла на валки
во время прокатки, передаваемого через опоры шеек. Для возмож­
ности вращения шеек валков в опорах (подушках) в них устанав­
ливаются вкладыши скольжения или подшипники качения (роли­
ковые).
Устройство прокатных клетей должно быть таково, чтобы име­
лась возможность легко и просто осуществлять перемену и уста­
новку валков и взаимную регулировку осей валков. Для этой цели


Станихы прокаmых· кл.гт-еа -- ·· · --
-·
-
••••-·
-
·177
--------------=--
в верхней части станины обычно устанавливают нажимную гайку,
через которую проходит нажимной винт, при помощи которого
регулируют положение оси верхнего валка. Прокатные станины
Напро6лени~
npokolllk/J
Рис. 118. Закрытая станина
кпети трио
Рис. 120. Смена,
валков при помощи
тележки
а
d
Рис. 119. Открытые станины:
11 - 11.•l'Тrll ауо: IS - кпетеА трио
изготовляются двух типов: закрытые (рис. 118) и открытые
(рис. 119). Закрытые станины благодаря своей жесткости лучше
обеспечивают точность прокатываемого профиля, но перемена вал­
ков сравнительно с открытыми станинами з.атрудняется.
У крупных обжимных и у листовых станов, у которых усилия
прокатки значительны (до 2000 т) (рис. 120) станины изготов-
12 Обработка металлов аавлсннем


Рис. 121. Станина прокатной клети трио с приливами дпя ПО-'
душек среднего валка


Станияь, прокатнъu 1CUТeil
179
Rвli6
...
6
Рис. ~2 . Конструкция верхних упоров
для подушек среднеrо вапка
ляют, исходя из соображения щюч­
ности, за•крытыми и смену валков
производят через окно станины
при по-мощи тележки. Так же за­
крытыми изrотоВJiяются станины
чистовых прокатных клетей. От­
крытые станины устанавливаются
у обжимных и черновых прокат­
ных клетей, для которых жест-
кость станин не имеет существен­
ного значения.
В клетях трио на боковых москостях окна в месте установки подушеl(
среднего валка делаются при.nивы (рис. 121).
Для облегчения и ускорени,я перевалки среднеrо валка верхние упоры для
подушек этого валка в некоторых конструкциях выполняются не цельнолитыми
со стоАками, а отдельно или в 11иде упор~.ых винтов (рис. 122, а), или в виде
поперечных клиньев (рис. 122, б), нnи, наконец, в виде кассеты, вставляемой
в окно прямоуrолыюА формы (рис. 122, в) вместе с валками.
Для жесткой установки станин на фундаментных линейках
(плитовинах) у нижней части станин отливаются лапы, жестко
скрепляемые с линейками fiолтами.
Обе станины прокатной клети должны быть жестко связаны
меЖду собою. Связь осуществляется вверху и внизу станин при
12•


'l(J()
Характеристика•основнъ~х узлов прокатного стан.а
nомощи длинных б@лтов и распорных трубок (рис. 123), а у более
мощных станов (блумингов, слябингом, толстолистовых ~ крупных
клетей кварто) вместо стяжных болтов устанавливают мощные
литые траверсы, которые крепятся к станинам (рис. 124).
~ ~~!,-э,41•
Рис. 123. Соединение станин при помощи стяжных болтов
и распорных трубок
Для установки проводковых брусьев в вертикальных стойках
изготовляются прорези, в крторые заводятся брусья и крепятся
клинья.
Фундаментные линейки, изготовляемые из чугуна, служат для
установки и крепления к ним ла·п прокатных станин. У станов
тяжелого типа вдоль оси валков устанавливаются на фундаменте
две линейки (рис. 125).
41. Вкладыши и подшипники
Шейки прокатных валков вращаются во вкладышах или под­
шипниках качения (роликовых), устанавливаемых в подушках
nрокатных клетей. Наиболъшее распространение получили вкла­
.nыши открытого типа. В последнее время ста.ТJи применяться под­
шипники жидкостного трения. и подщипники качения.
При проектировании вкладышей и подшипников качения для•
валков прокатных клетей необходимо считаться с ограниченными
rабаритами подушек, большими удельными давлениями и боль­
шим значением pv.
В то время как в машиностроении принимают при расчетах
• р < 90 кг/см2 и pv <- 100 кг/см2 •м/сек,
в шейках прокатных валков эти значения обычно превышают при­
нят1;,1е. в машиностроении и р доходит до 500 кг/см2, а pv до
~QQO ,кг/см2 • м/свк.


1
1
1
1
1
---
лцна doчku 'Лkо6 '00
Рис. 124. Станина клети с соединительными
траверсами


а.
~
~------
6
Рис. 125. Фундаментные пинейки:
а - фундамент с .nииеllками; б и в - тиоы фундамент•
ИЫХ ПJJИТОВИВ


Вкладыши и поgшипн.ики
183
Учитывая это, при проектировании открытых вкладышей осо­
бое внимание уделяют их искусстве.иному охлаждению, отведению
тепла путем обильной поливки шеек валков водой, надежной
смазке (густое масло или специальные смеси, иногда в виде спе­
циальных брикетов). Недостаточная и ненадлежащая смазка вле­
чет за собою излишнюю затрату энергии, излишний расход средств
на смазку, излишний расход вкладышей, большой износ шеек,
нарушение точности прокатки.
а
О-◊ б
Рис. 126. Установка вкладышей скольжения в подушках
прокатных клетей:
а - верхний вапок; б
-
средниll вuок; в - иижииll вапок
Диаметр и длина шеек прокатных вал~~ в каждой прокатной
клети конструктивно ограничены и зависят главным образом
от D . Взаимная устаноJЗка вкладышей, их число у каждой шейки
могут быть различны (рис. 126).
Боковые вкладыши предназначены для •восприятия горизон­
тальных усилий, появляющихся иногда при прокатке (захват).
По режиму ра&ты различают ра&ту на горячих шейках (до 3()0)) и на
холодных (30 .;- 800). Холодный режим работы при горячей прокатке зависит
от интенсивности охлаждения шеек водой. При холодном режиме производlfl'СЯ
прокатка сорта, обжим слитков и прокатка толстых листов. При прокатке
тонких листов, жести и кровельного железа бочка валков в шейки водой н~е
охлаждаются, работа ведется при горячем режиме.
В борьбе за экономию материа,1Jов в последние 20 + 30 лет
бронза (для вкладышей) стала заменяться для мелкосортных
и проволочных станов деревом (белая акация, граб, бук, сам­
шит), для среднесортных станов - металлизированным деревом;


184.
ХарактеристUКIJ осн.овныz gзAOfl прокатного стана
хорошим 11атериалом для вкладышей служит мастмасса (тек-
столит, пластифицированкая древесина).
.
Из текстолита вкладыши выполняются наборными и цельно­
прессованными. В наборных вкладышах из плит текстолита выпи­
ливаются отдельные элементы, которые набираются в специаль­
ные кассеты (рис. 127).
Рис. 127. l(ассета для наборки текстолитовых вкладышей
Рис. 128. Подшипник жидкостного
трения
:К: положительным качест­
вам текстолитовых вклады­
шей следует отнести долго­
вечность их работы при пра­
вильной экоплуатации (не­
большой износ), малый коэф­
фициент трения (для прокат­
ных вал,ков коэффициент тре­
ния для текстолитовы~' вкл,а­
дышей nринимается равным
0,03-0,05 ,против 0,075-0,1
для бронзовых в•кладышей)
и, наконец, отсутствие смаз­
ки маслом. Смазка осущест-
вляется чистой водой.
Пластифицированная древесина является, так же как и тексто­
лит, пластмассой, но не на тканевой, а на древесной основе.
Подшипники жидкостноготрения.Этоттиппод­
шипников имеет коэффициент трения почти такой же, как у роли­
ковых подшипников (f = 0,002 - 0,003), вследствие чего не тре­
бует охлаждения шеек водой. Они применяются вместо ролико- ·
вых подшипников у опорных валков четырехвалковых станов.
:К:онструкция подшипника приведена на рис. 128. Неразъемный
наружный вкладыш изготовляется из стали или бронзы и внутри
заливается кадмиевым баббитом. Внутреннее стальное кольцо
наглухо посажено на коническую шейку. При проектировании
эrих. подшипников особое внимание уделяется правильному уста­
новлению мест подвода и отвода смазки, давлению масла
(1,0-1,5 атм) и качеству смазки (особенно ее надлежащей вяз­
кости).


Нажимные и уравновешивающие у,·тройства для верхнего валка 185
Роликовые подшипники. Роликовые подшипники
за последнее время применяются все чаще не только для мелко­
сортных и проволочных станов, но и для более крупных валков-·
опорных и рабочих.
Подшипники с цилиндрическими роликами требуют для вос­
прия-гия осевых усилий установки специальных упорных шарико­
вых подшипников, необходимость в которых при конических роли­
ковых подшипниках отпадает. Обычно роликовые подшипники
у прокатных клетей устанавливаются двухрядные по одному или
по два на каждую шейку. Основное преимущество этих подшип­
ников - низкий коэффициент трения (f = 0,002-0,003). К недо­
статкам следует отнести большой их габарит.
42. На1жимные и уравновешивающие устройства
для верхнего валка
Для сближения осей верхнего и нижележащего валков (ниж­
него в клети дуо и среднего - в клети трио) и для передачи дав­
ления верхнего валка станинам служат нажимной B!'fHT и нажим­
ная гайка. Обычно нажимная гайка жестко устанавливается
а..
,
б
Рис. 129. Установка нажимной гайки в верх~ей
поперечине станины:
а - жесткая уста,~овка; б - ьращающаяся rallкa
в верхней поперечине станины и через нее пропускается нажим­
ной винт (рис. 129).
В отдельных конструкциях гайка вращается, а нажимной винт
вwеет то.лько поступательное движение (рис. 129, 6).


186
Характеристика основных узлов прокатного стана
Виm- нэrотоВJiяется из кованой стали, гайка - из бро-нзы. Нарезка обычно
одооходовая. Двухходовая нарезка применяется у клетей, в которых скорость
перемещения верхнего валка должна быть С:ольшая (25 мм/сек). Раньше фор­
ма резьбы была очень разнообразна (квадратная, полукруглая, упор!IIЗЯ).
В настоящее время наиболее распространенной является уnорноая стандартная
резьба (рис 130) (ОСТ ВКС 7739, 7740 и 7741).
В листовых клетях, где требуется точная установка валков, шаг
применяется более мелкий (нормальная или мелкая нарезка).
'
/
Рис. 130. Упорная резьба
В клетях с небольшим подъемом верхнего валка уравновеши­
вание его веса осуществляется посредством пружин (см. рис. 121).
Этот тип уравновешивания вполне пригоден для всех tортовых
клетей с небольшим подъемом верхнего ва.r~ка. Для дуо реверсив­
ных клетей (блуминrи, слябинги, толстолистовые клети}, где верх­
ний валок поднимается на значительную высоту (750 1600 мм).
уравновешивание достигается посредством специальных уравно­
~ешивающих устройств: грузового, гидравлического, электриче­
ского.
Грузовое уравновешивание надежно в раtюте и просто по вы­
полнению (рис. 131), во время эксплуатации не требует особого
ухода.
При гидравлическом уравновешивании вес перемещаемых де­
талей уравновешивается давлением воды в rидраВJiических ци­
линдрах (рис. 132, 133).
Главным минусом гидравлического уравновешивания является
возможность замерзания воды в трубопроводах (зависимость от
климатических условий}. Кроме того, rидрамическое устройство


1
р
=
\
~
~
~
·
J
I
J
D
O
л
.
c
t
-
l
l
P
J
+
f
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
5
7
0
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
U
f
-
4
0
f
t
0
U
o
l
f
/
н
u
н
.
-
г
f
Н
Н
1
-
,
.
.
.
.
,
~
,
~
$
~
'
"
-
-
-
-
J
O
f
5
•
'
.
.
{
I
O
I
;
,
Р
и
с
.
1
3
1
.
Г
р
у
з
о
в
о
е
у
р
а
в
н
о
в
е
ш
и
в
а
н
и
е
в
е
р
х
-
н
е
г
о
в
а
л
к
а
б
л
у
м
и
н
r
а


188
Характеристика основны.х узлов прокатного стана
требует установки громоздкого rидрамическоrо аккумулятора
и насоса высокого давления.
Наибольшее распространение в настоящее время получило
уравновешивание верхнего валка при помощи механизма для при­
вода нажимных винтов. В данном случае при опускании и подъеме
нажимных •винтов подушка всегда следует точно за нажимным
Рис. 132. Гидрав­
лическое уравно­
вешивание верх­
него валка цилин•
драми, установ­
ленными на ста-
нинах
Рис. 133. Гидравлическое уравновешивание
верхнего валка двумя цилиндрами, установ­
ленными под станинами
винтом (рис. 134), что достигается путем ~тановки обратного
винта на червячном колесе, приводящем в движение нажимной
винт. Обратный винт имеет шаг одинаковый с шагом нажимного
винта, но с противоположной нарезкой, благодаря чему движение
подушки полностью согласовано с движщшем нажимного винта
и валок постоянно следует за нажимными винтами. Наличие пру­
жин на траверсе обратного винта обеспечивает постоянное при­
жатие предохранительного стакана к нажимному винту. В зтой
конструкции вес движущихся частей передается на опоры червяч­
ноrо колеса.
Привод нажимных винтов осущестмяется как вручную, так
и от двигателя. В сортопрокатных обжимных, черновых и чисто­
вых клетях валки имеют постоянную установку, во время работы
их не приходится после каждого пропуска сближать или раздви­
гать (приходится производить только иногда их регулировку длfl
уточнения толщины прокатываемой по.росы, компенсации износа


Нажимные и уравновешившрщие устройства для верхнего валка 189
валков и вкладышей скольжения и т. д.). В этом случае доста­
точно иметь возможность регулировать положение каждого от­
дельного нажимного винта. У клетей с изменяющимся положе­
нием валков во время прокатки необходимо иметь возможность
и самостоятельной установки валков.
Рис. 134. Механическое уравновешивание верхнего
валка
Обычно у блумингов, слябингов, универсальных клетей, тол­
столистовых клетей и в клетях кварто устанавливается механи­
ческий привод одновременно обоих нажимных валков с возмож­
ностью привода отдельно каждого нажимного винта. У тонко­
листовых клетей дуо устанавливается общий для обоих винтов
электрический или ручной nривод, с возможностью индивидуаль­
ного привода отдельно каждого винта. У сортовых станов обычно
устанав~ивается ручной привод отдельно для каждого винта.


190
Характеристика основных уэАОs прокатного стана
У мелкосортных невысоких клетей (до 1250 МА& от уровня
пола) поворот нажимного винта осущестВJiяется посредством
ключа, жестко надеваемого на свободный конец нажимного винта
(рис. 135). У более высоких клетей конец ключа должен быть
загнут книзу (рис. 136).
У тонколистовых клетей дуо одновременный привод обоих
винтов осущестВJiяется посредством штурвалов и конических пере­
дач (-рис. 137). Наличие муфты
t
мt-жду штурвала~и позволяет в
случае необходи,мости регулиро­
вать положение нажимных вwн­
тов самостоятельно - в отдель­
ности один от другого. В послед-
'
Рис. 135. I(люч для поворота на­
жимного винта клети мелкосортно­
rо стана
-
----
Рис. 136. I(люч для поворота нажим­
ного винта
нее •вр~мя привод -нажимных винтов тонколистовых КJiетей д:уо
электрифицируется.
В тяжелых станах привод осуществляется от электродвига­
теля постоянного тока. Привод нажимных винтов осуществляется
посредством червячной или конической передачи (рис. 138).
Между двигателями и нажимными винтами вводится муфта, обес­
печивающая вращение только одного винта при неподвижности
другого.
Установочные механизмы могут быть Gыстроходными (vщ,п = 80 +
- ' - 150 ММ/сек) и тихоходными (и "д = 0,02 • l мм/сек). 1' блуминrа и сля­
бинга перед задачей нового слwrка верхний валок приходится поднимать на
большую высоту (до 1600 мм), чтобы не задерживать процесса прокатки; этот
подъем необходимо производить быстрu.
При прокатке толстых листов необходимо иметь возможность регулиро­
вать скорость перемещения валков, работая с большими скоростями при тол-
1
l


Рис. 137. Привод нажимных винтов у тонко•
листовой клети дуо
а
_о
Рис. 138. Схемы привода нажимных винтов блуми11.-а:
iJ - n:кредством uклиндричесК1<1t и кuкических шестерен; 6 - аосредствс.м
коввческях шестерен в червячной передачи


192
Характеристика основных уэ.А.Ов прокатного ётана
стой полосе и с меньшими - при тонкой. Для регулировки скорости установки
вepxtrero валка передача движения. к 1tажимн,ы:м винтам от двигателя осущест­
вляется через дифференциальный редуктор.
Предохранительные стаканы и коробки. Для
предупреждения валков от поломки между нажимными винтами
:и верхней подушкой верхнего валка устанавливаются специаль­
ные предохранительные детали, которые ло­
маются. когда давление на шейку валка ста­
но-вится опасным для валка. Эти устройства
называются предоХ'ранительными стаканами
и изготовляются обыкновенно 'ИЗ чугуна (рис.
139).
•
Чтобы при разрушении стакана его оокол­
ки не разлетелись в стороны, обычно у ста­
кана устанавливаются ·кожухи из листового
железа.
В последнее время у тяжелых станрв
вместо предохранительных ста-ка-нов уст,анаrв­
Аиваются предохранительные коробки, которые выполняются из
пяти частей (рис. 140): верхнего клина, двух нижних клиньев и
Рис. 139. Предо­
хранительный ста•
кап
Рис. 140. Предохранительная коробка
.двух болтов, стягивающих нижние клинья. При достижении мак­
,симального усилия болты должны разрываться.


_Устройства д.дя регg,11ирования положения ни:нснего и среднего валков 193
43. Устройства для регулирования положения
нижнего и установки среднего валков.
Осевая регулировка валков
В клетях дуо нижний валок устанавливается обычно в непо­
движных опорах, для правильной установки валков широко при­
меняются прокладки.
Рис. 141. Регулировка положения нижнего валка посредством нажимных
винтов:
а - с ЦIIJ!ввдрической передачей; 6
_ ;_ с конической передачей
В клетях трио с постоянной установкой среднего валка для пра­
вильной установки нижнего валка применяется специальное регу­
лирующее устройство в виде нажимного винта, либо клиновое.
При ,винтовом нижнем нажимном устройстве применяется ци­
линдрическая или коническая передача (рис. 141), и стакан под
нижнюю подушку образует телескопический затвор. Нижние на•
жимные винты: нашли применение в крупносортных клетях, в об­
жимных клетях сортовых станов.
Клиновое устройство для регулировки положения нижнего
валка более просто. Оно бывает двух типов: с поперечным кли­
ном в отношении оси валка (рис. 142) и с продооьным клином
(рис. 143).
Средний валок в сортовых клетях трио устана,вливается
жестко, lбез возможности регулировки положения его оси во
время работы в вертикальной плоскости. При наличии у станин
внутри окна· опорных приливов нижняя подушка устанавливается
непосредственно на нижних приливах, верхняя же входит в про-
•свет окна сQободио и для ее крепления закл.адываются устано­
'вочные клинья (см. рис. 121).
13 • Оl!работка метал.поз давлеiiн~~


194
Характеристика основных узлов прокатного стана
Рис 142. Регулировка положения нижнего валка при помощи попе­
речного клина
lk, ,_Nfllil luкa
Рис. 143. Регулировка положения нижнего валка при помощи продольных
клиньев
Рис. 144. Правильная установка
валка
Рис. 145. Неправильная установка
валка (сдвиг валка в осевом на­
правлении)
••
1
Рис. 146. Брак из-за неправильной осевой установки
валков
рчень важное значение в сортовых станах имеет правнльная
установка валков в осевом направлении. При неточной осевой уста- '


Устройства для регу.11ирован.ия положения нижнего и среднего ва.11,wв 195
новке получается неправильный профиль и прокатанный материал
идет в брак (рис. 144, 145, 146). При тяжелых подушках (блу­
минги, слябинги} проще и легче осуществить осевое перемеще-
Рис. 147. Осевая регулировка валков вклады­
шами
•
а
G
Рис. 148. Осевая регулировка валков подушками:
а - посредством фланцев подушек; 6 - посредствои скоб
ние валка путем перемещения вкладышей, что достигается бол­
тами, проходящими через специальные фланцы вкладышей
(рис. 147). Осевое перемещение валков у более мелких станов
достигается продольным перемещением самих подушек, что осу­
ществляется различными способами (рис. 148). Значительный
1з•


196
Характеристика основных узлов прокатного стана
р_ысотный подъем подушки требует применения длинных планок
(ли,неек) (рис. 149).
44. Устройства для смены валков
Валки в прокатной клети сменяются при их износе, поломке
и в случае необходимости установки валков с иной калибровкой.
Разрв:, 11t1A-6
Порядок смены валков
---.А
зависит от mпа прокатных
клетей (станины закрыто­
го ИЛИ О'I'lq)ЫТОГО ТИ1Па) И
~
пс:......-,
от типа стана (с одной или
несколькими прокаmыми
клетями, расположенными
в одну лиюию) .
Если клети О'I'крытоrо
типа, то ПOCJie отсоедине­
ния соедини~ых шпин­
делей и муфт, необходимо
удалить верхние попере­
чины и через проемы кра­
ном в последовательном
порядке удалить предохра­
н.ительные ста·каны, верх­
ние ~подушки и подвески
верхнего вал,ка, верхний
валок, НИЖ'НИЙ валок н
Рис. 149 Осевая регулировка валков при нижнюю подушку нижнего
их большом подъеме посредством ппанок вал-ка.
При за~рытых клеrях
смена вал,ков производится за счет вывода их на ,перед111юю или
заднюю сторону стая~а.
У всех новых станов предусматривается д.nя перемены валков
мостовой кран, который используется также и для других работ.
Во время смены вапков особое внимание спедует обр'атlВl'Ь 11а то, чтобы
предохранить шейки вапков, капибры, трефы и бурты валков от повреждения.
Вапки иеобходнмо предохранять от ударного воздействия и во время их транс­
портировки. Во время смены вапков установочН1Ь1е устройства дпя осевой ре­
гулировки вапков должны быть оспабпены, а в некоторых спучаях разобраны.
У многи·х современных станов смена валков осуществляется
qменой всей _кле:rи, д,rrя этого во время работы стана в стороне,
;'На особом стенде, новые валки собираются в запасных клетщс.
i
Этот способ перемены валков очень эффективен ·в отношении
.зкоцомии, времени, J#O требует наличия запаоных прокатных кле­
:rей и бoJiee мо_щиых кранов.


Шестеренная кмть
197
При наличии у стана только одной прокатной мети смену валков произ­
водят при помощи С-образной скобЫ,1 муфты или тележек. При всех этих тре11
способах выемка валков из мети производится за счет их npoдonыroro пере­
мещения в сторону, прОО'Ивопопожвую установке двигателя, в свободную
сто,рону кпети.
С-образная скоба (рис. 150) rюдвешнвается на крюке I главной тележки
крана и уравновешивается от опрокидывания крюком 2 вспомогательной те­
лежки крана. В уравновешенном состояJtИи скоба подводится к трефу валка.
Треф входит в соответствующее углубление ннжнеrо конца скобы 8. Поспе
9ТОrо скоба немного приподнимается (приподнимая одновременно и валок)
и валок выводится скобою через прорез стави•ны в осевом направлении.
Рис. 15v. Смена
валков с помощью
С-образной скобы
Рис. 151. Смена валков при nомоmи муфты
При перемене валков муфтой nоспедняя захватывается главным крюком
крана 1 (рис. 151), подводится к новому валку и одевается на его треф
Новый валок захватывается вторым канатом, nодвеmеияым на том же крюке.
и вся система подводится сбоку к прокатной кпетю, где второй свободный
конец муфты одевается на треф валка. Поспе этого оба валка могут быть
легко приподняты муфтой, старый валок выведен из кпети, муфта rювернута
на lSD> воюруr вертикальной оси на крюке главной тележки крана и в обрат­
ном порядке в кпеть заложен новый валок,' а изношенный отведен в сторову.
При смене валков тележкой, nоспедвяя по особым путям заводится
внутрь кпети, захватывает валки и выдвигает их из кпети.
45. Шестеренная меть
На рис. 152, а, б, в, г приводятся кинематические схемы глав­
ных шестерен. •
Так как число оборотов валков должно быть одинаково, то пе-­
редаточное число у главных шестерен i= 1,0.


198
Характеристика основных узлов прокатного стана
Основными узлами wестеренной клети являются: главные ше­
стерни, шестеренная станина, опоры для шеек шестерен (по­
душки, залитые баббитом), соединительные детали.
..
а
t7
6
Рис. 152. Кинематичес1,ая схема главных шестерен
Главные шестерни обычно имеют форму, показанную на
рис. 153. Так же как и у нормального прокатного валка, зубча­
тый венец шейки и трефы изготовляются как одно целое.
Рабочей частью главных
шестерен является рабочий
венец.
Крутящий момент, пере-
1 даваемый главными шестер­
нями, значителен (у блумин­
га м,. доходит до 500 тм),
диаметр же шестерен испол­
нять чрезмерно большим
нецелесообразно (у блумин­
га D8 •.,
шестерен 1300-+ -
1ООО мм), поэтому количе­
ство зубцов небольшое, шаг
же и модуль значительны.
Зубцы должны быть боль­
Рис. 153. Главные шестерни с шеврон- шими по размерам, и форма
ным зубом
зубцов должна обеспечить
плавность передачи.
Диаметры прокатных валков при переточке меняются, диамет­
ры же начальных окружностей главных шестерен остаются неиз­
иенными, поэтому угол наклона шпинделей, соединяющих главные
шестерни с валками, меняется.


Шесrеренная клеть
19J
Чем больше угол наклона шпинделя, тем хуже условия ра -
боты соединений (муфта - соединительный шпиндель, муфта
-
греф прокатного валка и главной шестерни). Для более благо­
приятных условий работы соединения угол уклона шпинделя от
горизонтали кверху и книзу должен быть одинаков и для стана дуо
D:+D~
D11.o =
2
,
(126)
rде D,,.() - диаметр начальной окружности главных шестерен;
D~- номинальный
диаметр новых валков;
D~-
то же пос_ле последней переточки.
Для станов дуо с большим подъемом верхнего валка диаметр
начальной окружности шестерен выбирается из среднего расстоя­
ния между осями валков при проходах с наибольшим расходом
работы.
Обычно
Dн,о = D: +(100-+- 200) ММ.
Рис. 154. Установка шестеренноli клети непосред­
ственно на фундаменте
(127)
Внизу станины шестеренной клети отливаются лапы, которыми
шестеренная станина устанавливается на фундаментных линей­
ках. Для большей жесткости установки шестеренных клетей на
основании иногда размеры лап сильно увеличивают и они уста­
навливаются непосредственно на фундаменте (обычно при
Dн.о > 700 мм) (рис. 154).
Достаточная и непрерывная смазка зубьев и шеек главных шестерен
11вляется залогом их правильноli работы, долговечности и небольшого расхода


200
Характеристика основных уэд0в прокатного стана
энергии. Зубцы требуют более густой смазки, а шейки более жидкой и чистой
смазки. Поэтому часто применяемая раздельная смазка зубцов и шеек вполне
обоснована.
Для создания непрерывности подачи смазки по~:ледняя после фильтрова­
вия поступает нз сборника на зубцы шестерни и смазывает их, после чего
собирается в внжней части шест~ренной коробки,, откуда откачивается насо­
сом, проходит через фильтр в сборник и вновь начинает свой кругооборот.
Точно таким же образом происходит циркуляция смазки шеек шестерен по
своей циркуляционной системе.
Иногда для упрощения применяют не раздельюую, а общую смазку. В зто~
случае ос.ложняется конструкция верхнего сборвика, так как для шеек тре­
буется более чистое ,масло и его приходиrся подвергать двойной фильтрации,
в то время как. смазка зубьев может иметь место после одной очистки.
Для лучшей смазки зубьев шестерен часто предусматривается смазка
зубьев в месте их вхождения в зацепление посредством раз~ызгивания смазки
через отверстия специальной трубки. В эту трубку смазка поступает самотеком
из верхнего резервуара. Подвод смазки дмЖJеН осущестВJiяться в Н'апраВJiенин
вращения шестерен.
Надежная смазка обеспечивает срок службы шестерек до 5 лет (при уело,.
вин точного и правильного их изготовления),· в то время как юедостаточная
смазка может вывести шестерни из строя через несколько месяцев.
~
Перезаливка баббитом подушек проводится раз в тод во время
капитального ремонта.
46. Главные редукторы стана
В настоящее время главные редукторы стана выполняются иэ
зубчатых (цилиндрических и конических) колес. Ременную и ка­
натную ~ередачи можно -встретить только в старых установках.
Зубчатые редукторы благодаря большим успехам советского
редукторостроения обладают высоким коэффициентом полезного
действия: 95-980/о, надежностью в работе, требуют небольших
9Ксплуатационных расходов. -незначительного ремо~а.
Иногда главные редукторы должны обеспечить •определенное
направление вращения валков, одновременно приводимых ими
во вращение и расп<>Ложенных в отдельных прокатных клетях.
Кинематические схемы редукторов показаны на рис. 155.
Зубчатые передачи должны быть расположены в герметически
!lакрытых корпусах, состоящих из основной литой или сварной
рамы, ,нижнего днища и верхней крышки сварной конструкции
(рис. 156). l(орпус жестко устанавливается на фундаменте. При
работе с маховиками они насаживаются на валу ведущей ше­
стерни по обе стороны редуктора.
47. Соединительные устройства
Для соединения двигателя с валом ведущей шестерни редук­
тора (см. рис. 102) или с валом маховика, и вала ведом9й ше­
стерни редуктора или вала маховЩ<а с главной шестернеf\:_шесте­
ренной клети, устанавливаются главные муфты.


-
~
-
,
~
-
t
-
t
.
·
-
-
r
·
~
-
~
«
*
J
H
'
,
-
·
~
~
~
s
t
~
'
-
-
t
·
~
,
.
/
Н
n
p
u
8
o
8
g
-
-
-
-
-
:
L
.
-
-
1
(
n
p
u
l
1
1
8
g
а
.
.
о
•
L
t
ч
t
°
'
r
.
1⁄2
)
f
+
,
.
Ф
f
i
u
f
~
~
'
-
V
V
t
.
~
i
,
i
,
f
l
ф
m
ь
t
k
с
т
о
н
g
~
•
1
1
:
1
=
~
~
~
~
'
$
'
,
Р
ы
а
k
n
p
u
&
q
g
•
=
3
:
.
t
m
a
k
n
p
u
~
8
Q
8
Р
и
с
.
1
5
5
.
l
(
и
н
е
м
а
т
и
ч
е
с
к
и
е
с
х
е
м
ы
г
л
а
в
н
ы
х
р
е
д
у
к
т
о
р
о
в
:
а
-
о
д
н
о
с
т
у
п
е
н
ч
а
т
ы
й
;
1
>
-
д
в
у
х
~
n
е
н
ч
а
т
ы
й
:
в
-
т
р
е
х
с
т
у
п
е
н
ч
а
т
ы
й
;
г
-
д
,
n
я
в
р
а
щ
е
н
и
я
в
а
л
к
о
в
д
в
у
х
n
о
с
п
е
д
о
в
а
•
т
е
л
ь
н
о
р
а
с
п
с
л
с
-
ж
е
н
н
ы
х
к
л
е
т
е
й
в
о
д
н
о
м
н
а
n
р
а
м
е
н
н
н
;
д
-
J
I
Л
Я
в
р
а
щ
е
н
и
я
в
а
п
к
о
в
д
в
у
х
n
о
с
п
е
д
о
в
а
т
е
л
ь
н
ы
х
к
л
е
т
е
й
в
п
р
о
т
н
в
о
п
о
л
о
ж
н
о
м
н
а
п
р
а
в
п
е
н
н
н
;
е
-
д
,
п
я
в
р
а
щ
е
н
и
я
в
о
д
н
о
м
и
а
п
р
а
в
п
е
и
и
в
в
а
т
с
о
в
ш
е
с
т
и
к
.
п
е
т
ь
е
в
о
r
о
н
е
п
р
е
р
ы
в
-
н
о
г
о
с
т
а
н
а
•


•
Рис. 156. Рама и кожух одноступенчатого редук•
тора
/ - рама; 2 - верхняя крышка; 8 - Аввще
а
Рис. 157. Жесткая муфта:
а - тарельчатая; б - кулачковая
,,,.


Соединительные устройства
По своему назначению главные муфты могут быть: жесткими
{глухими), упругими, предохранительными, компенсирующими
.и включающими.
Жесткие муфты применяются в том случае, когда расстояние
между валом двигателя или редуктора и главной шестерней на­
-столько велико, что прихо­
дится устанавливать соеди­
нительный вал, состоящий из
нескольких частей. Жесткие
муфты находят применение
также в случае, когда конец
вала должен быть сменным
(рис. 157).
Во время прокатки, осо­
бенно в тяжелых станах,
имеют место сильные удары,
которые вредно отзываются
Рис. 158. пальцевая муфта:
на редукторе И двигателе. 111 _ муфта; б
_
пружина ДIIЯ установки пuь-
Наличие маховика частично
цев
их смягчает. Упругая муфта
•
имеет целью смягчить удары на двигатель и редуктор. У прокат­
ных станов применяются пальцевые (рис. 158) или пружинные
а
d
Рис. ,159. Пружинная главная муфта:
а - общ11А вид; б
-
форма з)·f;цов
(рис. 159) упругие муфты. У пальцевых муфт на концы соеди­
няемых валов насаживаются по диску. В ободе дисков высвер-


Рис. 160. Зубчатая коr.шен­
сирующая муфта:
1 - прок.падки нз чертежной
бумаги
Рис. 161. Предохраинте.льная главная муфта


Соедшштельные устройства
205
..пиваются один или два ряда отверстий, в которые вставляются
.деревянные (из дуба), кожаные или резиновые соединительные
.{:тержни, предохраняемые от выпадания пружинными кольцами.
Пружинные муфты являются наиболее распространенными
и часто применяемыми. Они изготовляются с одним или двумя
,рядами пружин. Основными их преимуществами сравнительно
с пальцевыми муфтами являются высокая эласти11ность и мень­
шие размеры.
Из компенсирующих муфт наиболее широкое применение. ~-за
.последнее время получили зубчатые муфты (рис. 160). Эта му~а
-состоит из двух зубчатых полумуфт с внешними зубцами, закреп­
.11енными на концах соединяемых валов. Наружный кожух с вну­
тренними зубчатыми венцами по бокам, соединяет обе полу­
муфты. Зубчатая муфта данного типа допускает значительные
перекосы валов.
Для предохранения стана от аварии самой муфте иногда уде­
..nяется роль предохранительной детали. При превышении макси­
мального значения крутящего момента муфта должна сломаться
.ранее, чем другая, более ответственная, деталь стана.
На рис. 161 дана такая предохранительная муфта (пОJJуМуфты с внеш­
иими зубцами соединяются зубчатым кожухом, который при перегрузке дм­
~н ломаться).
Для соединения между собою . прокатных валков, находя­
щихся в отдельных клетях (станы линейного типа) и для соеди-
Рис. 162. Соединительный шпиндель и соединительная
муфта
Рис. 163. Соединительная муфта
нения гла•вных шестерен с валками рядом расположенной КJJетн
при малом вертикальном подъеме валков применяются соедини­
тельные шпиндели и соединительные муфты (рис. 162 и 163). Обе
~~.Ф,;ы могут быть сдвинуты с .трефов на соединительный шпин-


106
Характерисrика основных узлов прокатного стана
дель. Для подхвата шпинделя тросом крана должно быть остав­
Аено расстояние 50 мм. следовательно:
lw=2lм+50ММ,
(128)
rде lш - длина шпинделя, мм;
/м - длина муфты, мм .
.
Рис. 164. Удлиненный соединительный шnиндель без опоры
Е-11011-ЭО-
Рис. 165. Удлиненный соединительный шпиндель с oпopoil'
и закру~·ленными концами
Рис. 166. Соединительный шпиндель с окру~·ленными трефам~
При собранном стане по,rювина муфты находится на шпинделе,
а другая половина - на трефе прокатного валка. Между торцами
шпинделя и трефа для обеспечения свободной заводки и выводки
шпинделя с муфтами оставляют зазор 15-20 м.tt:
lм= 2lт+15-+-20 ММ,
(129)
где lт - длина нарезанной части трефа.
Иногда в cwry тех или иных причин длина шпинделя увеличивается
{рис. 164). При большой разRИце высот соединяемых деталей конц{,! соедини­
тельных валков закругляются {рис. 165). Для предохранения от поломки
шпинделей и муфт при большой разности высот осей соединяемых деталей
DI придают округленюую форму (рис. 166).
В крупных станах тяжелые шпиндели и муфты уравновеши­
ваются ·в опорах пружинами (рис. 167). грузовым (рис. 168) или:
,,,,


Р
и
с
.
1
6
7
.
П
р
у
ж
и
н
н
о
е
у
р
а
в
н
о
в
е
ш
и
в
а
н
и
е
ш
п
и
н
д
е
л
е
й
Р
и
с
.
1
6
8
.
Г
р
у
з
о
в
о
е
у
р
а
в
н
о
в
е
ш
и
в
а
н
и
е
ш
п
и
н
д
е
л
е
й


:208
Характеристика основных узАов прокатного стана
.гидравлическим способами. Шпиндели обычно отливаются из
-стали, муфты из чугуна; в некоторых случаях муфты играют роль
предохранительных деталей.
При значительном подъеме одной из соединенных деталей
(валков) трефовое соединение заменяется шарнирным (блу­
минги. слябинги, универсальные и толстолистовые станы. ,цуо) ;
1
Рис. 169. Установка шарнирных шпинделей:
J - ось шестереииой клети; 2
-
ось рабочей клети
llfl3/J8a~H
/1tмJJIJ3MH
R
,,
Рис. 170. Головка шарнирного соединительного шпинделя
-эти соединения применяются также вместо главной муфты. l(он­
струкция шарнирного шпинделя такова, что его общий угол ОТКЛ()­
нения может доходить до 100. Устройство, примененное на совет­
,ском слябинге, показано на рис. 169 и 170.
У современных шарнирных шпинделей всех типов (рис. 170)
-:греф у валка и шестерни выполщ1~Я.JJ ви.це ~о.п~сщ, на ~отору_ю
1


Машины д.11я разрезывания прокатанного продукта
209
с обеих сторон накладывают по бронзовому вкладышу с полу­
сферической внешней поверхностью, которую, в свою очередь.
охватывает вилка шарнирного шпинделя (головка).
Лопасти в одних случаях изготовляются заодно с валками и главными
шестервямн, а в других случаях для упрощения изготоменИtЯ валков и глав­
ных шестерен лопасти изготомяются самостоятельно и насаживаются на ци­
лиидрическиi! конец вала или шестерни в горячем состояни,и.
При небольших крутящи,х моме~пах иногда концы шпинделя выполняются
в виде лопасти, а насадным частям оа валки и шестерни придается форма
вилки.
Отличительной осо~енностью шарнирных шпинделей является
отсутствие зазоров в местах соединения, что очень положительно
отражается на работе стана и двигателя.
Глава Х
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ ПРОКАТНЫХ ЦЕХОВ
48. Назначение, виды и конструкции вспомогательных машин
Прокатанный на стане продукт проходит в прокатном же цехе
операции отделки: правку, фрезеровку торцов у рельсов и свер­
ление дыр на их концах, разрезку на требуемые длины, обрезку
листов по длине и ширине, свертывание катанки в бунты, сматы­
вание широкополосной стали в рулоны, нарезка концов труб
и т. п. · Все эти операции механизированы и производятся на
специальных вспомогательных машинах. Некоторые промежуточ­
ные операции, связанные с технологическим процессом, дублиро­
вание и др., также выполняются вспомогательными машинами.
В зависимости от условий производства вспомогательное обору­
дование по своему виду, типу и конструкции очень обширно и раз­
нообразно. В табл. 7 приведены основные виды вспомогательного
оборудования и его назначение. Все вспомогательное оборудова­
ние в прокатных цехах в настоящее время приводится в действие
от электродвигателей.
49. Машины для разрезывания прокатанного продукта
Разре.зывание прокатанного продукта на мерные длины.
обрезка переднего и заднего концов и обрезка боковых кромок
у листа производится на ножницах и пилах.
Резка пилами применяется в том случае, когда плоскость реза
должна быть прямой. При резке ножницами плоскость реза все­
гда получается несколько смятой.
14 Обработка металлов дав.nевием


2/0
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Вспомогательные машины прокатных цехов
Таблица 7
Перечень всnомогате.пьноrо оборуд0Rа11ия nроаатных цехов
Иаимевовавие вспомогательного
еборудовавия
Ножницы с параллельным распо-
ложением режущих кромок ножей
Ножницы с косым распо.,южением
режущих кромок ножей
Дисковые ножницы
Летучие ножницы
Дисковые пилы горячей резки
Правuльные прессы и правuльные
машины
Моталки
Свертывающие машины
Дублеры
Раздирочные машины
Холодильники
Наввачевие
Для резки блумов, слябов, заготовки .
простых сортовых профилей!
Для резки листового металлаi
Для обрезки продольных кромок листа
и ленты и их продольной разрезк11
на ходу
Для поперечной резки прокатываемой
полосы во время движения ее
Для поперечной резки прокатанной по-
лосы
Для правки прокатанного продукта
Для свертыв11ния катанки в бунты
Для свертывания прокатан11ой полосы
в рулоны
Для заrиба прокатываемого листа при
прокатке на 180°
/-
Для отделения отдельных листов п11-
кета друг от друга
д,1я правильного охлаждения ~ проки­
танных полос
• Резка прокатанного продукта производится как в горячем, так
и ·В холодном состоянии. При резке ·в горячем состоянии усилие
резания понижается (рис. 171) по сравнению с резкой в холод­
ном состоянии, однако при резке в холодном состоянии можнп
обеспечить более точные размеры обрезаемого материала.
Нож ниц ы. Как видно из рис. 172, режущие кромки у но­
жей могут быть параллельны или наклонны друг к другу. У ди­
сковых ножниц ножи имеют форму дисков (рис. 173).
Режущая кромка у нижнего ножа ножниц с наклонными ре­
жущими кромками обыкновенно устанавливается горизонтально,
а у верхнего ножа наклонно. Наклон режущей кромки верхнего
ножа обеспечивает постепенный рез листа по ширине. Угол уклона
2-5°. Для лучшего использования ножей им придается симмет­
ричная форма (рис. 174), которая позволяет использовать для
реза все 4 кромки.
После соприкосновения ножей с поверхностями материала они
начинают вдавливаться в него, и после вдавливания на опреде­
ленную глубину в остальной плоскости реза возникает срез. При
резке ножницами с параллельныt.lи ножами концы полосы сми­
наются (рис. 175).


Маиlины для разрезывания прокатанного продукта
111
Для устранения пере­
коса полосы во время
разрезки устанавливается
специально
прижимное
устройство.
Ножницы с подвиж­
ным верхним и неподвиж­
ным нижним ножом очень
просты по своей конструк­
ции, благодаря чему они
получили широкое приме­
нение. Для регулировки
числа резов на главном
валу установлена выклю­
чающая муфта.
Для разрезания тол­
стой полосы (блумов, спя­
бов и т. п.) широко рас­
пространены ножницы, у,
которых оба ножа по­
,tвижные.
о .. __ ~ ~ .-- ;:;;-: ~- ;; ;-;::--z ,; --, -;:'::-, .. ,. d;;-: -!
4142IJ,3Q,f0,5о,в·и,7, •.
0111HIICIJЛIIAЬJIQ,., l!Л~IIНQ. _ , _ , _, , :
Рис. !71. Диаграмма усилий сопротйВJiенв~
резанию в горячем состоянии (д. Я.· f,JPf'
вич, А. И. Ирошников и А. И. Целиков)
о
Рис. 172. Взаимное расположение кромок ножеА у ножниц:
а - с параммьвы11в режущими кромками, б
-
с наклонными режущим■
кромками
Dис. 173. Схема резки
ва дисковых ножницах
Рис. 174. Форма ножей у ножниц.: параллельно
расположенными режущими кромками
Существуеr довопьно мноrо разнообразных конструкций. Две из них ПС),
казаRьt ва рис. 176, а и ti.
14•


Вспомогательные машины прокатных цехов
Эти ножницы не требуют частого ·ремонта и смены отдельных. деrалей.
fllPOCto также их обслуживание.
Для более точной установки разрезаемой полосы по длине
(длина отрезаемого куска) позади ножниц устанавливается меха­
fШчески передвигаемый качающийся упор, в который упирается
Рис. 175. Смятие конu1>11 при резке ножницами с параJJлельнымв ножами
1\
2.$
\'1\/
·'---·---=
6
Рис. 176. Кинематические схемы ножниц для разрезки блумов·
с1 - sксцентрнкnвые ножниuы; б
-
с зубчатой реАкоА; / - шестерня; 2 - ,убчатая рейка;
1 - верхннА рычаг; 4 - ша~ннр верхнего суппорта; 5 - верхннА нож; 7 - нижннА ры­
чаг; ~ - нижниn суппорт; 9
-
нижннn нож
аередний конец полосы: у ножниц тяжелого типа подъем и пере-
11вижение упора производятся от самостоятельных двигателей.
Для обрезки кромок и концов у листового проката устанавли­
ваются ножницы с наклонными режущими кромками верхних но­
жей. У этих ножниц нижний нож с горизонтальной режущей
кромкою крепится на неподвижном суппорте, верхний же нож кре­
аится в подвижном суппорте. Ножницы снабжаются прижимом.
s:оторый опускается и поднимаеrся вместе с суппортом верхнего
rюжа (рис. 177).


Машины для раэреэывания прокатанного продукта
21/J
Летучими ножницами называются такие, которые позволяю,
разрезать полосу на части и обрезать боковые кромки листов,
не останавливая движения полосы, что позволяет лучше исполь­
зовать возможную производительность собственно прокатного
стана.
Рис. 177. Листовые ножницы
Для обрезки боковых кромок листа и д.пя разрезки широки~
листов на узкие (продольная резка листа) примf'няются дисковыf'
ножницы (рис. 178, 179). У ножниц этого типа оба ножа дЛР
обрезки каждой кромки выполняются в форме вращающегося ди.
ска, подача полосы в ножницы произволится за счет трения, по­
этому диаметр диска зависит .от угла захвата а, который МОЖНСI
принять не более 12-17°.
Диаметр диска выбирается в зависимости от толщины разре
заемоrо листа
!!п_ +.! . _= R-Rcoscr.
2
2
'
(130)
откуда
Нп+е
--~---=R,
2(1-cosot)


114
Вспомогательные машинw прокатных нехов
~де Нл- толщина разрезываемого листа, мм;
е- величина захода ножей, мм;
R- радиус диска ножа, мм;
а - угол захвата.
•
Угоп заострения при горячей резке 900, при резке в холодво■
:остоянии 75+85°.
Рис. 178. Схема реза на дисковых ножницах
Длинные боковые кромки разрезаются на требуемые дливы
щесь же специальными кромкокрошителям:и.
Для разрезки дпинной заготовки -небольшого поперечного се­
-1енйя. выпускаемой непрерывной группой, IJa более короткие ча-
-(:ти применяются рычажные летучие ножницы (рис. 180). Перед
!)езом рычаги с ножами отведены в крайнее исходное положениt­
: максимальным раскрытием. Ножи этих ножниц имеют два дви­
;кения: вдоль оси полосы и вертикальное. Скорость продольного
1еремещения ножей равна скорости полосы, по.этому во время
рабочего хода ножи движутся ·В осевом направлении одновременно
: полосой без взаимного перемещения, как единое целое. Рез осу­
шествляется во время рабочего хода благодаря встречному (вер­
тикальному) движению ножей за счет поворота рычагов от пнев­
иатического или парового цилиндра.
Для разрезки тонкопистового металла применяются двухбара -
банные ножницы (рис. 181 а и б). У ножниц этого типа окружная
скорость ножей допжна быть немного (2-30/о) больше скорости
[IOJJOCЫ. При каждом обороте барабанов ножи сходятся и разре­
зают попасу поперек.


J(j
Всr~омогательные машины. ,,рокатж,1х цехов
Наконец, для разрезки мелкосортного проката приме1:1яются
однодисковые ножницы (рис. 182). Окружная скорость диска этих
ножниц нt>много больше скорости движения полосы. Полоса про­
ходит по жалобу диска; ножи FIЫХодят в жалоб диска и, смы­
каясь, режут полосу.
Н/
/j
8
н
/
/
/
/
/
/
/
/
Рис. 180. Схема рычажных качающихся ле1учих ножниu:
/
1 - рычаг с нижним ножом; 2 - ось рычага; 3 - шарнир ползуна; 4 - шатун
110,зуна 5 - штnк uилнндра; 6 - тягя nn,,,·11n: 7 • or·, тяг11: /1 - корпус ста•
нины / - положение шатуна ПРред pe,кnll метn.,.,u: // - пnлr,ж1•1111е 111атун.1
во вре~1я резки Мl'Тал,1а; /// - положение шатун3 после рР.зюt ,1ета.,ла
П ил ы. Пилы применяются преимущественно для разрезания
крупных фасонных профилей (рельсов, балок, швеллеров, угловой
стали, шпунта и т. д.). При резке этих профилей на ножницах
концы сильно сминаются. При резке пилами рез получается ров­
ный, перпендикулярный к оси полосы. Пилами обычно полоса
разрезается в горячем состоянии. Рабочий инструмент пилы -
зубчатый или гладкий цилиндрический диск. Зубцы у диска ветре.
чаются разной формы (рис. 183). У пил с гладким диском рез
происходит вследствие нагрева разрезаемого металла от трения


"
~
"
'
u
р
q
3
р
е
з
-
-
-
-
г
-
-
-
1
-
·
·
-
,
-
·
-
-
-
1
1
Р
и
с
.
1
8
1
а
.
О
б
щ
и
й
в
и
д
б
а
р
а
б
а
1
t
н
ы
х
н
о
ж
н
-
и
ц
(
п
р
о
д
u
л
ь
н
ы
й
р
а
з
р
е
з
)


218
Вспомогательные машины прокатных цехов
быстро вращающегося диска до температуры плавления. Для раз­
резания горячей полосы в прокатном цехе устанавливаются пилы
с зубчатыми дисками. Диаметр диска от 800 до 2 300 мм при тол­
щине диска 6-+-10 мм. Окружная скорость диока 90-+120 м/сек.
8ер:&няя kpoi,tka
нвго palioч81JO
-
w-=-: - •
--'·-
поперечный раарв.,
./
,.. j-,,
.
1
Рис. 181 б. Общий вид барабанных ножниц.
Производительность пил характеризуется площадью сечения, раз­
резаемого в секунду (2 ООО ~6 ООО мм 2/сек).
По конструкции пилы для горячей резки в настоящее время
строятся преимущественно салазковые (рис. 184). Для ускорения
процесса резки устанавливаются несколько пил по длине полосы,


Машинь~ дАЯ разрезывания про11.атанН,Ого продукта
2JУ
что позволяет при одновременном ходе всех дисков сразу разре­
зать полосу на несколько частей. Для возможности регулировки
\:@:;
f13♦
1
Рис. 182. Однодисковые летучие ножницы:
I - рычаrв ножей; 2 - пружина; 3
-
нажимные ролики
\1J
Рис. 183. Форма зуба дисковых пил
д.пины отрезаемых частей полосы станины устанавливаются не не­
посредственно на фундаменте, а передвигаются по направляю­
щим, к которым они крепятся.


220
Вспомогательные машины прокатных цехов •
Диск пилы заключается в кожух для предупреждения несчаст­
ных случаев. Внутри кожуха к диску подводится вода для егс
охлаждения. При затуплении зубцов диски сменяются. Снятый
диск поступает в переточку.
Рис. 184. tалазковыс пилы
50. Машины для правки
Для правки прокатного продукта применяются главным обра­
зом роликоправuльные машины и только в отдельных случаях
(для доправки концов и отдельных не выправленных рол11копра­
ви.'lьной машиной участков) применяются правильные прессы.
Роликоправильные машины имеют высокую производительность.
почти полностью механизированы и обслуживаются небольшим
количеством рабочих.
Роликовые правuльные машины. Процесс прав­
ки в роликоправuльных машинах заключается в том, что полос,~
последовательно проходит между двумя рядами шахматно рас­
положенных приводных роликов (рис. 185) с горизонтальными
осями.
Кривизна отдельных участков полосы, пQСтупающей в пра­
вильную машину, различна по величи·не и направлению. Ролики
устанавливаются таким образом, что при движении полосы между


Машины для сматывания катанки и ,11енты
:!21
ними места с мелкими изгибами уничтожаются и вместо них по­
лоса получает постепенно затухающие крупные изгибы. Чем боль­
ше число роликов у машины, тем выше точность правки. Чем
тоньше ~рокатываемая полоса, тем больше число роликов.
Рис. 185: Схема правки на роликоправильноА
машине
Для уменьшения напряжения изгиба роликов при холодной правке ши­
роких листов в правильной машине устанавливаются опорные ролики. Пра­
в11льн,ые машины выполняются двух типов: с обычными роликами, имеющими
цве опоры (правильные машины для правки листов и тяжелых профипей.
рис. 186) и с консольными роликам1t (для правки легких профилей, рнс. 187)
Для регулировки вертикального положения осей роликов опоры верхних ро­
ликов подвижные-:- подъем и опускание осуществляются вручную от штур­
вала. Все ролики приводные от двигателя.
51. Моталки для катанки и свертывающие машины
для рулонов
Для свертывания длинных полос катанки в бунты применяются
моталки с неподвижным и подвижным барабаном. В моталках
с неподвижным барабаном (рис. 188) катанка из последней клети
проволочного стана поступает сверху по трубке в осевое отвер­
стие вертикального вала и в нижней его части выходит в трубку,
расположенную на внешней поверхности конуса, вращающегося
вместе с пустотелым валом. Вышедшая из трубки катанка ло­
жится витками на поддоны барабана, которые откидываются вниз
после окончания сматывания, причем бунт падает на транспор­
тер, движущийся вдоль фронта моталок. Так как из проволочно­
прокатного стана одновременно выходит несколько полос, то
с уче-rом времени на снятие бунта, у проволочно-прокатноrо стана
устанавливается несколько моталок.
.
В современных установках моталки приводятся от самостоя­
тельных двигателей с соблюдением необходимого отношения
числа' оборотов валков к числу оборотов привода моталок.
У моталок с вращающимся барабаном катанка непосредствен­
но от прокатной клети по трубке поступает внутрь полого бара­
бана (рис. 189). Барабан приводится во вращение от вертикально
расположенного электродвигателя через зубчатую передачу и по-
11ый вал, установленный на подшипниках качения.
Во время намотки бунта катанка ложится кругами на крючки.
Задний конец полосы вытягивается из трубки внутренним бара-


---------- ---------------- -------- -------------
Рис. 186. Семвадцативалковая правильная машина


Р
и
с
.
1
8
7
.
Д
е
в
я
т
и
р
о
л
и
к
о
в
а
я
п
р
а
в
и
л
ь
н
а
я
м
а
ш
и
н
а
с
к
о
н
с
о
.
r
~
ь
н
ы
м
и
р
о
л
и
к
а
м
и


;!:!-/
Вспомогательные А1ашины прокатных цехов
баном, причем кожух, крючки и внутренний барабан во время
намотки бунта вращаются как единое uелое.
Крючки д.1я удаления бунта откидываются вниз, кожух одно­
временно садится на неподвижное седло. Пос.1е удаления бунта
ениз моталки крючки поднимаются, поднимается с седла кожух.
и внутренний барабан приводится во вращение.
Рис. 188. Проволочная моталка с неподвижным барабаном·
I - проволока; 2 - электромагнит для открь:ваиия водяного клапана:
,1-водамя
охлаждения бунтов
Основным недостатком моталок с неподвижным барабаном
является скручивание катанки вокруг своей оси при каждом обо­
роте на 360", что не имеет существенного значения для круглого.
материала. Главным недостатком моталок с вращающимися ба­
рабанами является ограничение скорости прокатки 10 мв секунду..
В современных непрерывных проволочных станах, выпускающих
катанку круглого сечения, применяются моталки комбинирован-


Рис. 189. ПровОJ1очная моталка с вращающимся барабаном
15 Обработка метаЛЛ!)D давлс1111е>1


226
Вспомогательные машины прокатных цехов
ного типа с неподвижным барабаном и с крючками. С транспор­
тера бунт при помощи особого устройства (тарелка, рис. 190, а}
навешивается на крючки крючкового транспортера, которым они
\J"
б
Рис. 190. Уборка бунтов проволоки от моталок:
• - тарепка д.11я навески бунтов на
крючки тран.::nортера; б - крючковыil
транспортер
. 1ередаются
на склад, естественно охлаждаясь по пути
(рис. 190, б).
Для удобства транспортировки и дальнейшей: обработки про­
катанного продукта в виде широких лент. их свертывают в ру-


ХоАоди.сьншш
227
лоны на специальных свертывающих машинах ,1утем загиба про­
катанной полосы роликами (рис. 19 l). По мере намотки рулона
гибочные ролики автоматически расходятся, после смотки рулона
последний выдается из машины толкателем на конвейер.
52. Холодильники
Для охлаждения в цехе большой массы металла, выпускаемой
прокатным станом при горячей прокатке, от температуры конца
прокатки 850 9000 до 20 --; 500 прокатанный продукт подвер­
гается охлаждению на специальных холодильниках.
1( холодильнику предъявляются следующие требования:
1) необходимая пропускная способность;
2) регулируемый режим охлаждения;
3) возможно полная механизация и автоматизация;
4) чтобы металл во время подачи на холодильник, отвода от
холодильника и во время передвижения по холодильнику не из­
rи~ался, не скручивался и не коробился, а если возможно, даже
правился;
5) охлаждение отдельных ПOJIOC должно быть всесторонне
равномерным.
Подвод к холодильнику горячих полос и отвод охлажденных
полос у современных станов производится рольгангами.
Полосы с рольганга на холодильник поступают перпендику­
лярно своей продольной оси. Размер холодильника в напрамении
перемещения по нему полосы называют длиной холодильник~.
размер ~доль оси полосы - шириной холодильника.
Ширина холоди.11ы11ика. очевидно, не должна быть 1t~Н1ее д,11ины посту­
паюшей на него полосы. Если резка метаппа производится в хоподном состоя­
нии, то ширина холодипьника равна д,11ине полссы. выходяшей из чистовой
клети. Если резка производится перед холодипьником,: то ширина хоподиль­
ника равна макс11Ъ1а.11ыюА мине отрезаемой части полосы. Ширина хоподиль­
ника у крупносортных стаоов доходит до 32-36 м, у мепкосортных _станов до
225-250 м, Чем больше производительность стана, тем больше ппошадь
1олодильника. Если ширина ппошади, отведенной под холодип~ик, более
еднократноА дпины попосы, то хоподипьник разбивается на нескопько бопее
коротких секций. Иногда более цеnесообразно вместо одностороlilНих холодипь-
11иков установить у подводящего рольганга жвусторонние холодипьникп
(рис. 192).
Дпина холоДИJ1ьника в м опре,1.епяется 110 форму,11е
(131)
r.1e Qx- часовая максимальная производитепьность стаJ11а, т:
G u- вес ОДНОЙ ПО.IIОСЫ, т;
t 0 - время охлаждения одной полосы, часы;
• - расстояние между осями соседних nOJ1oc ва хмодИ111ьнике, ..11.
1s•


Рис. 191. Мноrороликовая моталка непрерывного тонколистового стана
Заказ 1516


~ .111111111111111111111111111111 • ++
а
-.1111111111111111
б
1
1
-
•
!
r1
8
i
IX
14
~
[Х
1
1
1
г
Рис. 192. Схема расположения хоподипьников:
а - одно;:торонннй односекционный; б
-
одпосторонннй многосекцион­
ный; в - двусторонний односекционный: г
-
двустороняий мноrасекци­
оиныl


Холодильни,ш
22!Т
Каждый холодильник состоит из трех основных элементов:
сбрасывателя с подводящего рольганга на холодильник, собствен­
но холодильника и уклаДЬiвателя для передачи охлажденного ме­
талла с холодильника на отводящий рольганг.
На рис. 193 дана схема сбрасывателя клапанно:-о типа. Когда клапан
опущен, полоса свободно проходит по рольгангу. При перемещении тяги а
все клапаны по всей дпюrе рольганга. поворачиваясь около шарниров б, при­
поднимаются и приподнимают лежащую на рольганге полосу, которая начи­
нает скользвrь по их наклонной части и сбрасывается на собственно хопо­
дИJlьник.
Рис. 193. Клапанный сбрасыватель пОJюс на холодИJ1ьник
Холодильники могут быть выполнены реечного типа, у которых между
рядом неподвижных реек устаноВJiены подвижные рейки (рис. 194). Рейки
зубчатого типа. При каждом ход-е подвижные рейки совершают качательно­
поступательное движение от эксцентриков. Каждая точка подвижных реек
совершает за один ход круговое движение. во время которого часть пути по­
движная рейка проходит выше уровня неподвижных реек, часть пути - нmке.
Во время прямого хода полоса постепенно приподнимается подвижными рей­
камр над неподвижными и переносится вдоль неподвижных реек на один шаг,
после чего подвижные рейки совершают возвратное перемещение, проходя под
уровнем неподвижных реек к исходному положен,ию.
Скорость продвижения полосы по холодильнику может быть увеличеоо
или уменьшена регулировкой числа оборотов эксцентрикового вапа.
Для охлаждения средних и тяжелых профИJ1ей (на рельсобапочных, круп­
носортных и других станах) часто применяют холодильники с канатными
транспортерами (рис. 195). Перемещение каждой нитки транспортера произ­
водится от приводного шкива. На верхней ветви нитки прикреплена тележка
с пальцем; восприJtИмаюшим усилия только в одну сторону. Периодическое
перемещение групп полос производится при помощи пальцев тележек. При
обратоом (холостом) перемешении тележки палец скрывается под полосами.
Тележка перемещается по направляющим балкам.
На рис. 196 дa!NI схема укладывателя с планетарной зубчатой передачеli.
На одной оси с крайней шестерней находится корыто, при врашении вапа /


/
•
7
7
7
>
7
7
7
е
/
,
!
>
)
/
}
п
}
п
,
п
J
,
n
п
J
/
/
.
7
~
Р
и
с
.
1
9
4
.
Х
о
л
о
д
и
л
ь
н
и
к
р
е
е
ч
н
о
г
о
т
и
п
а
:
1
-
п
о
д
в
о
д
я
щ
и
й
p
o
,
m
,
r
a
в
r
;
2
-
о
т
в
о
д
я
щ
и
й
р
о
л
ь
r
а
в
r
;
3
-
с
и
с
т
е
м
а
в
е
п
о
д
в
в
ж
в
ы
х
р
е
е
к
;
4
-
с
и
с
т
е
м
а
п
о
д
в
и
ж
н
ы
х
р
е
е
к
~
6
=
~
1
1
1
"
°
1
1
Р
и
с
.
1
9
5
.
К
а
н
а
т
н
ы
й
т
р
а
н
с
п
о
р
т
е
р
х
о
л
о
д
и
л
ь
н
и
к
а
.


Устройства для продоАьной транспортировки
281
корыто 2 вращается по окружности, сохраняя в пространстве постоянно свое
положение. В крайнем левом положенюн корыто приподнимает с холодильника
ряд полос, переносит их на отводящий poльraltl' и возвращается обратно.
Рис. 196. Укладыватель холодильника
Глава XI
ТРАНСПОРТНЫЕ УСТРОАСТВА ПРОКАТНЫХ ЦЕХОВ
53. Назначение и виды транспортных машин
Производительность прокатных станов достигает очень боль­
ших значений (например, производительность блуминга может
превосходить 2 ООО ООО т в год). В процессе прокатки всю массу
металла приходится перемещать вдоль и поперек пролета стана
от одного механизма к другому, маневрировать с этим металлом
около каждого механизма, поднимать его по высоте и опускать,
поворачивать полосы весом до 20 т и выше вокруг горизонталь­
ных и вертикальных осей при высокой температуре металла. Все
это может осуществляться достаточно быстро (при минимальной
потере температуры нагретогс металла) при условии наличия
мощного и производительноrо транспортного оборудования.
В табл. 8 приводятся основные виды и типы транrпортного обо­
рудования. Иногда продукт во время транспортировки может
одновременно подвергаться и технологическим операциям (холо­
дильники, рольганги с охлаждением передвигаемой полосы водой
и т. д.).
54. Устройства для продольной транспортировки
Р о л ь r а н r и. Рольганги являются наиболее распространен­
ным устройством для транспортировки металла вдоль пролета
цеха. Ролики рольганга под влиянием веса полосы изгибаются,
а шейки их подвергаются крутящему моменту привода; роJI.Ики


232'
Трахспортные устройства прокатн,wс цехов
Таб,шца 8
Транспортные машины и установки
Наименование
оборудовани11
Конвейеры
Ропьrавrи
Транспортеры
(шлt>rmeJ?ы)
Манипуляторы
.
Толкатели
Вталкивате.1и
Выталкива тепи
Сталкиватели
Rонструкци11
Пластинчатые
Роликовые
Скребковые
С прямой осью
С косорасположениыми
роликами
Гравитационные
1Цепные, канатные
Односторонние
Двухсторонние
Реечные
Винтовые
1
Рычажные
Реечные
:Место устnнов•<и и
назначение
Уборка обрези после ножни11
Уборка бунтов после мо1 алок
Уборка рулонов после сма I"ы-
вания
1
Замt>дленное передвижение
листа
1 Уборка окалины
Передвижение пппосы вдо:1 ь
пропета
1
Передвнж~ние продукта по­
перек цеха
Перемещение:
прокатываемuй
ПOJIOt'bl ОТ капнбра к K'I-
пибру
Посадка и проталкивание
нагреваемого металла в
печи
1
Посадка длинной заготовки
в печь
1
Выдача нагретого металла
из печи
1
Сталкивание пuлос с роль­
ганга
Подъемные установки
Крышевые подъемы
Параллельно подъем- 1
ные столы
1У прокатных клетей
jТо же и у ножниц


Устройства для продолыюй транспортировки
233
Наименование
обору:~овавия
Качающиеся столы
Rпвструкция
П~юдолжение
:Место }'СТ8ВОВ11И И
вавиачевие
!то же
Уст~юйства для пово~юта п~юкатываемой полосы
Вокруг горизонталь- Пальцевый кантователь П~юкатные печи
вой оси
Крючковыil кантоJатель
Кантующие втулки
Вокруг вертикальной
оси
Пластинчатыil кантова-
тель
Рычажныil кантователь
Стационарный оп~юкиды­
ватель
1
Пальцы
Конические ~юлики
1
Пово~ютное уст~юйство
для слитка
1На столе листовоil клети
1
Подводящий ~юльганг к с.то­
лу
находятся под действием высокой температуры металла и часто
подвергаются ударному воздействию (первые ролики у прокатной
клети, первые ролики приемного рольганга и т. д.). Ролики, под­
вергающиеся сильным ударам, изготовляются стальными цельно­
кованными. Шейки отковываются заодно с телом ролика
(рис. 197, а). У роликов тяжелых станов, не подвергающихся
сильным ударам, бочка изготовляется полая литая стальная и на­
саживается на общий кованый стальной вал (рис. 197, 6). Иногда
вместо общего вала у ролика вставляются две цапфы. У роликов,
работающих в более легкцх условиях, полая бочка отливается
из чугуна. У мелкосортных станов ролик изготовляется сварным
из листового железа (рис. 197, в). Ролики нормального типа имеют
две шейки по обе стороны бочки. Для станов легкого типа приме­
няются консольные ролики. Шейки роликов вращаются в под­
шипниках скольжения или качения.
При групповом приводе все ролики рольганга приводятся во
вращение от одного двигателя через редуктор и конические пере­
дачи (рис. 198) и реже через цилиндрические передачи. При ин­
дивидуальном приводе каждый ролик приводится во вращение от
самостоятельного двигателя. Полная длина секции рольганга с ро­
ликами, приводимыми от одного двигателя, не более 25-40 м.
Длина отдельных частей рамы не должна из условий транспор­
тировки и монтажа превосхо~ить 4-4,5 м.


294
Транспортные устроilства прокатных цехов
----------
Шестерни привода роликов вращаются в масляных коробках
(рис. 199), верх роликов устанавливается заподлицо с уровнем
пола, что облегчает передв~:~:жение в цехе, но обслуживание и ре-
Рис. 197. Ролики рольганга с групповым приводом:
а - стальные кованые; 6 - стальные ленты; в
-
сварные
/
1dОНТ рольгангов затрудняется; для облегчения ухода за рольrан­
rом в последнее время уровень рольганга поднимают над уровнем
пола на 700-750 мм:


236
Транспортные устройства прокатных цехов
--------------
-
•:
.
.:.•=.
•.•
•
••
Рис. 199. Конические шестерни группового привод&
рольганга
55. Устройство для поперечной транспортировки металла
Для поперечного перемещения прокатываемого металла в цехе
наиболее часто устанаВJiиваются поперечные транспортеры (шлеп­
перы). Эта установка состоит из нескольких- линий (ниток)
(рис. 200, а), образуемых канатами или непрерывными цепями.
В верхней ветви нитки закреплены тележки с установленными
в них пальцами (рис. 200, 6).
l(аждый канат или цепь охватывает соответственно шкивы или
звездочки (рис. 200). Одна из звездочек - холостая, вторая
-
ведущая. Ведущие звездочки всех цепей приводятся одновр~менно
во вращение от двигателя ·через редуктор. Весь привод вместе
с тележками и их направляющими балками устанавливается
ниже уровня верхней кромки роликов рольганга и над этим уров­
нем выступают только верхние концы пальцев. l(улачки в тележ­
ках устанавливаются качающимися, при движении их в одном
направлении они упираются в свои тележки, остаются в верти­
кальном положении и, упираясь в полосу, перемещают ее перпен­
дикулярно ее оси. При обратном движении, дойдя до последую­
щей ПОJJОСЫ, они имеют возможность отклониться от вертикаль­
ного положения и, пройдя под полосой, выпрямиться. Таким
образом кулачки перемещают полосу постоянно только в одном
направлении-. Скорость перемещения тележки шлепперов
1-1,5 м/сек. Управление поперечными транспортерами, так же
как и рольгангами, производится с поста управления.
Для уборки обрези от ножниц блуминга и слябинга устанав­
ливаются специальные устройства - конвейеры для обрезков, пе-


Устройство для высотного перемещения прокатывае,и.Jй полос'l' 297
редающие обрезь в поперечном направлении в скрапной пролет.
После обрезки на ножницах обрезанный конец попадает на пла­
стинчатый транспортер, которым и передается в скрапной пролет.
Конвейер представл~ет собою две непрерывные цепи, парные
-звенья которой сверху соединяются между собою плитами. В не-
.,
-
о □ о o':s- ~ +-Pl,,I -н-+-н--f-+++1
-е-н-~
а
-------·------
~
Рис. 200. Поперечный транспортер:
а- ПJJан;б
-
нитка транспортера; 1-2
-
прокатные клет11;
8 - опорные рельсы; 4 - рольганги
которых устройствах конвейер примыкает не сбоку рольганга,
а подводится снизу роликов рольганга. Для передачи обрезанного
конца на конвейер предусмотрена установка качающегося ролика.
При его качании обрезок проваливается между ним и роликом
рольганга и по жолобу направляется на конвейер.
56. Устройство для высотного перемещения
·прокатываемой полосы
Наиболее распространенными для этой цели устройствами яв­
ляются подъемные и качающиеся столы.
Параллельно-подъемные столы представляют собой клепаную
или сварную раму, могущую подниматься и опускаться парал­
лельно своему первоначальному положению (рис. 201, а) и тем
самым поднимать или опускать лежащую на ней полосу с одного
t·оризонта до другого. На верхней части рамы устанавливаются
приводные (реже холостые) ролики, обеспечивающие подачу по-


238
Транспортные устройства прокатных цехов
лосы в калибр. Подъем стола осуществляется от двигателя чере3
редуктор, кривошипно-шатунную передачу, рычаги и тяги.
Параллельно-подъемные столы устанавливаются либо позади
клети, либо по обе стороны клети (с блокировкой). Они обеспечи­
вают правильную подачу полосы к калибру (перпендикулярно
плоскости осей валков), но требуют значительной затраты энер­
гии при подъеме и опускании стола, так как вес стола очень зна­
чителен. Так как длина стола не превышает 1О м, то и длина рас­
катанной riолосы не должна превосходить этих пределов.
Рис. 201. Схемы подъемных столов:
• - пара.,пельио-подъемный:
6 - качающийся н паралпельно•подъемвыl
Для возможности оперирования с длинной полосой (более
10 м) устанавливаются качающиеся столы. Конец стола, ближай-
11ий к клети, поднимается на требуемую высоту и обеспечивает
подачу полосы в калибр, дальний же от клети конец неподвижен
к находится на уровне подводящего или отводящего рольганга.
Как и у параллельно-подъемных столов, наверху у качающихся
столов устанавливаются приводные ролики (рис. 201, б). Качаю­
щиеся столы не обеспечивают такой правильной задачи полосы
в валки, как параллельно-подъемные столы, но зато позволяют
прокатывать полосу большой длины. Уклон стола допускается 1/ 10 ,
оледовательно, длина качающегося стола равна 10 hc (где h0 -
.


Манипуляторы, кантователи и слитковоэы
239
------ ---- ---
высота подъема стола). Качающиеся столы устанавливаются либо
по обе стороны (с блокировкой), либо с одной стороны клети.
В настоящее время, как правило.· не':!етные калибры в клетях трио рас­
полагаются между нижним и средним валками, а четные - между верхним
и средним. Поэтому для обеспечения правильности подачи полосы в валк1t
с передней сторо11Ы может быть устаноВJiен качающийся стоп, а с задней сто­
роны - параллельно-подъемный. Это имеет особо важное значение при про­
катке коротких слитков высококачественной стали.
57. Манипуляторы, кантователи и слитковозы
Для правильной задачи полосы в калибры блуминга и в валки
слябинга с обеих сторон прокатной клети устанавливаются ли­
нейки манипулятора, обеспечивающего правильное направление
прокатываемой полосы в калибр и возможность выпрямления
изогнутой полосы перед задачей ее в калибр (левые и правые ли­
нейки манипулятора передней и задней сторон клети должны
быть сблокированы). Привод у левых и, правых линеек может
быть двусторонним (рис. 202, а) или односторонним (рис. 202, б).
При одностороннем приводе установка более компактна, зани­
мает меньше места, но осмотр и ремонт ее затрудняется. Ско­
рость передвижения линеек блумингов дуо и слябингов 0,7 ~
1 м/сек. Максимальное усилие 25-80 т.
:щ ___, i :~д.
.
а
6
Рис. 202. Схемы манипулятора:
•-
п:вустороиииА; б - оп:иосторонввА; 1 - лн·
веАка манипулятора; 2 - рwшк рольrаиrа;
3 - прокатный валок; 4 - рейки
rкпов кантователей очень много. Назначение кантователей -
повертывать прокатанную полосу после ее выхода из :валков окопе
fe продольной оси на угол 45 или 900.
У &умингов и слябингов применяются крючковатые кантователи, устана •
вливаемые ва лmrellкax манипулятора (рис. 203). При камовке линейt·;,
с крючками приближается вплотную к полосе. крючки подхватывают поло~v


240
Транспортные устройства прокатных цехов
снизу за один край и поворачивают при своем дальнейшем подъеме пЩiосу
на 9():) около соседнего ребра, лежащего на роликах рольганга.
Между клетями зигзагообразных станов устанавливаются кантователи
в виде кантующих втулок (рис. 204). Включение дв11Гателя, вращающего
,
Рис. 203. I(рючковый кантователь:
1- редуктор; 2
-
двигатель
Рис. 204. Кантующая втулка
муфту, осуществляется посредством
флажка. После прохода полосы втул­
ка возвращается в первоначальное
положен,ие отк,1онением флажка в об­
ратном направ.,ении. Втулка может
быть установлена перед любым ка­
либром с помощью механизма.
Рис. 205. Пластинчатый кантователь
У обжимн,ых клетей трио может
быть устаоовлен пластинчатый кан­
тователь (рис. 205). Ролики роль•
гаига перед кдетью постоянно вра•
щаются в одном направлен-ин. Канто­
ватель этого 1 ина хорошо работает
при сравнительно короткой длине
полосы и при п,1оских калибрах.
Слитки в колодцах располагаются в вертикальном положении
и извлекаются клещевыми кранами.


Манипуляторы, кантовате.1щ и слитковозы
211
У современных блумингов с большой производительностью
фронт группы колодцев достигает 160 м. Подачу слитков от ко­
лодцев к рольгангу и поворот слитков на 900 (из вертикального
положения в горизонтальное) осуществляют те.1Jежкой-опрокиды-
Рис. 206. Тележка-опрокидыватель (слитковоз)
вателем (слитковозом), перемещающейся по железнодорожному
пути вдоль фронта колодцев до приемного рольганга (рис. 206).
Тележка перемещается от двигателя, и на передней стороне ее
установлен опрокидыватель (коробка с нижним шарниром).
16 Обработка металлов даменнем


РАЗДЕЛ 2
КАЛИБРОВКА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ
Глав а Х/1
ПОНЯТИЯ О КАЛИБРОВКЕ
58. Задачи калибровки прокатных валков
Раньше всех других видов прокатных изделий на прокатных
станах получали полосы и листы, затем профили с квадратным
и круглым сечениями. Угловое железо, применявшееся главным
образом для изготовления отдельных частей ферм и стропил,
начали прокатывать задолго до появления других фасонных про­
филей. Особенно интенсивно прокатка профилей: стала разви­
ваться с начала XIX века. Так, например, в 1825 г. были прока­
таны железнодорожные рельсы; около 1830 года впервые было по­
лучено тавровое железо и несколько позже началась пр<_жатка дву­
тавровых балок и швеллерных профилей:. Таким образом, к 1850 г.
возникли все наиболее употре(?ляющиеся в настоящее время про­
фили.
Развитие прокатного производства и ПОJQЗЛеюие большого количества про­
филей -различной формы и размеров приве.)ю к необход111мостю разработки
и введения прокатного сортамента. В России нормальный (метрический) сор­
тамент был составлен по предложению инженера Белелюбского в 1894 г.
и введен как обязательный в 1900 г. В настоящее время в СССР сортамент
почти всех прокатюых изделий стандартизован и помещен в таблН111.ах обще-
союзного стандарта (ГОСТ).
•
Сортамент прокатываемых изделий весьМ,а разнообразен, при­
чем по мере развития народного хозяйства он непрерывно попол­
няется новыми профилями и размерами. В настоящее время на
наших заводах прокатывается много новых профилей: шпора
з,аднего колеса трактора, обод колеса автомобиля, шунтовые сваи,
периодические профили для машиностроения и др. Большое ко­
личество новых профилей осваивается в СССР ежегодно, причем
освоение их йвляется ответственной задачей прокатчиков и в бу­
дущем. В основном - это задача калибровки прокатных валков.
Кроме того, непрерывно ведется работа по улучшению действую­
ших в настоящее время калибровок прокатных станов. Выполняя
калибровку прокатных вал,ков.. необходимо иметь в виду получе­
ние изделий наилучших качеств, обеспечение высокой произво-


Основные понятия о калибровке валков
243
---- ----
---- -------
дительности, минимальной себестоимости, облегчение и упроще­
ние работы вальцовщиков. В развитии калибровки большие за-.
слуги принадлежат нашей отечественной науке.
Так, В. Е. Грум-Гржюмайло [15] создал теоретические основы калибровки
фланцевых профилей, А. П. Виноградов [19] разработал метод расчета ка~
либровки валков обжимН1Ьiх и непрерывных станов, А. Ф. Головин [201 разра­
ботал метод соотв-етственоой полосы для расчета деформации металла nptt
прокатке простых сортовых профилей. А. П. Чекмарев •[24] усовершенствов/Ш
методы калибрr,вки валков блуминга и валков для прокатки полосовой СtаJfИ­
Значительный вклад в калибровку прокатных валков внесли, Б. П. Бахтинов
и М. М. Штернов, разработавшие новые методы расчета калибровки ряда.
профилей и создавшие труд по калибровке прокатных валков [23], Д. И. Стар.1
ченко, разработавший метод развернутой каJ1ибровки фасонных профилей [32~
и многие другие учеН1Ьiе и· практики. Большое знечение для калибровки про­
катных валков имела и разработка общей теории прокатки советскими.
учеными.
:
59. Основные понятия о калибровке валков
Вырез в цилиндрической поверхности валка именуется ручьем
и составляет часть калибра. В целом калибр складывается из.
двух ручьев (обоих валков) и из зазора между ними.
Прокатка в ряде последовательных калибров должна обеспе­
чить: 1) уменьшение поперечного сечения полосы и соответствую-
а
б
Рис. 207. Формы калибров
щую вытяжку, 2) придание полосе сложной формы. Для осуще­
ствления первой цели применяются калибры, имеющие прямо­
угольную (ящичную), ромбическую, квадратную и овальну»..
форму (рис. 207, а).
16'


/
244
Понятия о калибровке
/
---------------------
---
-
---
----- ---J.
-
Длsr осуществления второй цели применяются калибры фасон­
ной формы, причем отделочные или чистовые калибры имеют
форму готового профиля (рис. 207, 6). В ·качестве же черновых или
подготовительных применяются калибры, постепенно по ходу П;JО­
катки приближающиеся к форме готового профиля.
1
~.----
--
-·
,
~2
3
•
s
6
.
t
'
6
6
{_ _а
е
-
~
___.
-
~-
д
з
,..........
8е
ж
-
t.
7
~р
g
10
11
12
1
.
Рис. 208. Прокатные валки с калибрами
На рис. 208 показ,аны валки с калибрами, причем ломаная ли­
ния а6вг ограничивает ручей верхнего валка, а линия дежз - ру­
чей нижнего валка. Место, где граница профиля переходит с од­
ного валка на другой (а, д и г. э) называется разделом ка.тшбра.
В зависимости от положения в валках калибры могут быть
открытыми и закрытыми. Открытыми калибрами называются та­
кие, у которых раздел со стороны_буртов ограничен линиями, па­
раллельными осям валков ( рис. 209, а). Закрытыми калибрами
называются такие, у которых раздел со стороны буртов ограни­
чен линиями, перпендикулярными оси валков (рис. 209, 6).
Однако в практике применяется большое количество калибров, у
которых раздел со стороны буртов ограничен наклонными ли­
ниями. В связи с этим открытыми калибрами будем называть та­
кие, у которых угол между осью валка и линиями раздела
меньше 600 (рис. 209, в), закрытыми такие, у •которых этот угол
больше 600 (рис. 209, г) .
Угол 600 выбран потому, что законы для прямогq обжатия
(«давления»\ при наклоне давящей плоскости к оси валков, начи­
ная с 600, соблюдаются довольно хорошо. При углах q>, меньших
60°, действие бокового обжатия начинает преобладать над прямым.
, . Под прямым обжатием будем поним_ать уменьшение- разме­
ров полосы в вертиюальном направлении, а под боковым - умень­
urепие размеров полосы в горизонтальном направлении, причем
8ок-овое обжатие возникает только в частях калибра, ограничен-.
ных разными валками.
•
•·•


Основные понятия о калибровке валков
245
Промежу!ки между ручьями в теле валка называются бур­
тами. На рис. 208 (1-12) показаны бурты верхнего и нижнего
валков. Бурты 1 и 6, 7 и 12 называются внешними, все осталь­
ные - промежуточными.
Ширина буртов В (см. рис. 208) выбирается в зависимости C1r
материал,а валков и конструкции -калибра.
'f
нб
г
Рис. 209. Открытые и закрытые калибры
Боковые стенки ручьев обычно делают наклонными по отно­
шению к оси валка, причем на,клон стенок 1Называется выпуском:.
Благодаря выпуску полоса центрируется в калибре, облегчается
задач•а ее в валки, удлиняется срок службы валков и валки пред­
охраняются от оковывания их полосой. Наличие выпуска позво­
ляет также сохранить размеры ручьев при переточке валков.
Для возможности регулирования положения валков, а также
для того, чтобы во время холостого хода стана бурты не соприка•
сались, между валками устанавливается зазор. При этом высота
выходящей из калибра полосы определяется глубиной вреза
ручьев в ,нижнем и верхнем вал,ках и величиной зазор,а между
ними. Увеличение зазора между валками во время прохождения
между ними полосы называется игрой валков. Для получения по­
лосы с заданной толщиной необходимо учитывать игру валков
и соответственно делать зазор меньше, чем уюазано на чертеже.
Диаметр валка, измеренный по контуру ручья, называется ра­
бочим диаметром (см. рис. 208).
Рабочие диаметры UP верхнего, среднего и нижнего валков
обычно бывают неодинаковыми, так как при одинаковых диамет­
рах направление движения полосы при выходе из валков зави­
село бы от ряда факторов, которые не всегда можно учесть на
практике.


246
Понятия о калибровке
Для того, чтобы заранее предопределить напрс!.вление движе­
.ния полосы, применяют валки разного диаметра. Верхнее или ниж­
JJее давление в калибрах прокатных валков определяется раз­
ностью между рабочими диаметрами. На рис. 210, а показана
-схема, поясняющая верхнее давление, а на рис. 210, б- нижнее
давление.
а
о
Рис. 210. Схема верхнего (а) и нижнего (б) давления
На наших заводах в большинстве случаев прюменяется дJIЯ сортовых ста­
вов верхнее дамение, причем для мелкосортных станов оно равно 2-3 AIM,
для крупносортных и балочных~ 10 мм. У блумиН1Гов во избежа11JИе сильных
ударов переднего конца полосы --Р ролики рольганга, как правило, делают
вwкнее даВJiение, величина которого достигает 20 мм.
Вертикальная плоскость, проведенная через оси валков, назы­
вается плоскостью прокатки. Разрез валков в плоскости прокатки
отвечает чертежу вал,ков. Рассмотрим рис. 211. Расстояние между
осями новых валков с учетом нормального зазора называется но­
мин,альным диаметром данной пары валков. Горизонтальная ли­
ния, которая делит это расстояние пополам, называется средней
линией валков. Воображаемая же горизонтальная. линия, которая
делит номинальный диаметр в каждом ~алибре на две части с уче­
том верхнего или нижнего давления, называется линией прокатки.
J3 том случае, когда диаметры валков одинаковы, линия прокатки
~овпадает со средней линией валков. При верхнем давлении ли-
т
кия прокатки располагается .на - мм ниже средней линии вал-
.
4
.
-
·т
ков, а при нижнем давлении на - - мм выше средней линии вал-
4
ков, где т- верхнее или нижнее давление.
Калибры на валках располагаются таким образом, чтобы ней­
тральная линия ·калибра совпадала с линией· прокатки, причем


Основные понятия о калибровке валков
247
под нейтральной линией калибра понимается такая горизонmль­
ная линия в калибре, которая, будучи совмещенной со средней
линией валков, обусловливает прямолинейное движение полосы
после ее выхода из валков.
В прямоугольных калибрах нейтральная линия проходит по
середине высоты калибра; в квадратных и ромбических она совпа­
дает с горизонтальной диагональю; в круглых и овальных - с го­
ризонтальным диаметром.
- ---=Oct, Оерrнеео Dol!м,.._.a.=-----
1Среilння линuR Валkо6
~
t
Линия npokamku
Ll____ ~-----
Ocь ншннеео Волkа~
Рис. 211. Чертеж валка
С.цожнее определяется очень важное в отношении работы про­
катного стана и ·качества изделий положение нейтральной линии
в ,калибрах для получения фасонных профилей, таких как рельс,
балка, угловое железо и др. По одному из наиболее распростра­
неqных способов нейтральную линию фасонных калибров прово­
дят через их центр тяжести.
• Обычно прокатка сортового металла заканчивается при тем­
пературах 800-900°.
При остывании уменьшаются размеры
поперечного сечения полосы, т. е. получается усадка, которая при­
ним,ается равной 1-1,50/о. Чтобы получить нужные размеры у го­
тового профиля, размеры чистового калибра увеличивают на ве­
личину усадки. Профиль с учетом теплового расширения назы­
вается горячим профилем.
При прокатке различают вытяжки: суммарные, средние и
частные. т. е. вытяжки за каждый отдельный проход, уже рас­
смотренные нами ранее.
Величина допускаемой средней вытяжки зависит от размеров
и формы профиля, мощности становых двигателей, углов захвата.
системы калибровки, температуры прокатки, прочности валков,
качества прокатываемого металла и др., причем для целого ряда
систем калибровок средние вытяжки могут быть указаны заранее.


248
По1tхтия о калибровке
Для определения площади и размеров ряд,а последовательных
калибров необходимо знать вытяжки в каждом калибре. На
рис. 212 показан типовой график распределения вытяжек по про·
пускам. В первых пропусках вытяжка увеличивается в связи
с тем, что сечение полосы уменьшается, ia обжатие сохраняется
одним и тем же или почти одним и тем же. По достижении мак-
!:!
~'
f~
~\L ------,~----------'
nропvсни
симального значения вытяжка
уменьшается, так как в связи
с падением температуры повы­
шается сопротивление дефор­
мации. В посл~дних пропусках
(в предчистовом и чистовом ка­
либре) вытяжка определяется
главным образом из условий
износа валков и получения
точного профиля по форме и
размерам. Поэтому в последних
проходах вытяжки меньше, чем
Рюс. 212. Распределение вытяжек г.о в черновых ка.11ибрах.
пропускам
При калибровке валков не-
обходимо стремиться осущест­
вить прокатку в возможно меньшее число пропусков, наилучшим
образом используя пластические свойства металла и увеличивая
производительность прокатного стана.
Число пропуоков при прокатке можно определить по фор­
муле (16)
При определении ширины калибров необходимо предусматривать
простор для уширения металла, причем если простор для ушире­
ния будет мал, полоса получается с заусенцами,. если же он будет
большой, калибр неполностью заполняется металлом.


Калибровка валков блуминга
249
--------------
--------------
[лава XIII
КАЛИБРОВКА ВАЛКОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ПОЛУПРОДУКТА
60. Калибровка валков блуминга
Валки наших блумингов в большинстве случ,аев имеют с од­
ной стороны калибр шириною до 1ООО мм.
Кроме широкого калибра на валках выточено три-четыре обыч­
ных ящичных калибра (рис. 213). Прокатка слитка вначале про­
изводится в широком калибре, з~атем полоса передается в обыч­
ные ящичные калибры. В задании по калибровке обычно указы­
вается исходное сечение слитка и конечное сечение заготовки.
Расчет калибровки блуминга включает: 1) предварительное опре­
деление числа пропусков; 2) выбор величины и схемы обжатия по
пропус~ам с указанием числа и порядка ·кантовок.
Максимальное абсолютное обжатие при прокатке на наших
блумингах достигает 65-95 мм, а иногда и больше, причем мак­
симальная вытяжка Р.м~ю выЬирается в предел.ах 1,20-1,25 и
выше. Среднее абсолютное обжатие не превышает 50-80 мм, чему
соответствует средняя вытяжка f'c = 1, 15-1,20.
Следует отметить, что данные вытяжки и указываемые в даль­
нейшем в настоящей •книге отнюдь не являются неизменными.
В зависимости от системы калибровки, формы калибров, конст­
рукции про~атно~·о стана, организации труда и др. они могут
быть увеличены, что отвечает задаче увеличения производитель­
ности прокатных станов.
Прqкатка слитков мягких сталей производится за 11-15 про­
пусков, а твердых за 15-19 пропусков в зависимости от -разме­
ров слитков и затотовки. В отдельных случаях прокат~а произ­
водится и в большее ( а также и в меньшее) число пропуоков.
При прокатке на блуминге полосу кантуют, т. е. после про­
пуска поворачивают на 900, причем для того, чтобы уничтожить
конусность слитк,а, первую кантовку обычно производят после вто­
рого пропуска. Вообще же кантовку необходимо производить, не
допуская отношения 3⁄4> 1,5 + 2, где В и Н - ширина и тол­
щина полосы. При прокатке качественных и легированных сталей
число кантовок: увеличивается.
Абсолютное уширение полосы в первых пропусках принимается
равным 10-150/о, а в последних двух-трех пропусках его ч,асто
принимают равным 20-250/о от абсолютного обжатия.
Определив обжатие и уширение, находят поперечное сечение
полосы в каждом пропуске. Зная поперечное сечение полосы,


<'О
..
:с
:,;:
::s>,
13
:,;:
:,,:
о:;
<'О
1
~
~
,:,:i
LfCG
~
-
С'!
Dll
SYB~ и
1
~ :s:
Q.
1
1
5't5
1
1
1
11;1
;;)
1
..
о
:,:
....
.а
... .
о:;
о..
>,
~
~о
~
::1!
...
t,:
....
с.
1::
<'О
г
йll
098
т~q
С1,1 с.
t,
:s: \О
~
:с :s:
С1,1 о:;
о <'О
с. 111:
...
u
1
о
i::
Со)•
'1::::
U
~:
"
с::
гot/J
t::
-=t
15:


Калибровка обжимных трехвалковых станов
251
легко определить вытяжки. При определении вытяжек в первых
пропусках необходимо учитывать изменение плотности слитка.
На рис. 214 показан прямоугольный калибр. Часто дно ручьев делают
выпуклым для предупрежд~ния образования бочкообразности пмосы и полу­
че1'Ия заусенцев после кантовки. Кроме того, выпуклость способствует легкому
и плавному захвату полосы и уменьшает удары в муфтах. причем полоса,
прокатанная в калибре с выпуклым дном, прообретает большую устойчивость
при движении по рольгангу.
При прокатке обычной стали ·кроме прямоугольных калибров
у некоторых блумингов применяют калибры и другой формы. Та,к,
например, в непрерывных блумингах применяют овальные и ром­
бические калибры, позволяющие осуществить значительно боль­
шую вытяжку по сравнению с прямоугольными калибрами.
61. Калибровка обжимных трехвалковых станов
К:ак правило, валки обжимных С1'8Нов трио во время работы
не раздвигаются. В ,качестве исходного материала для этих ста­
нов служат слитки малого развеса или блумы крупного сечения.
В обжимных трехвалковых стан.ах применяют прямоугольные и
ромбические калибры, а также чередующиеся ромбические и
квадратные, квадратные и овальные калибры. К:роме того, в од-
'
' ---,т-r,..­
'
-
-&:"--
Рис. 215. Связан­
ные (сопрsrжен­
ные) калибры
!!!
//
!!!.
'c:s~
J__1 _~~Q
---' --1 --
-------
•
Рис. 216. Несвязанные калибры
ном стане возможна комбинация нескольких систем этих калиб­
ров. Обычно в обжимных станах трио первыми по ходу прокатки
являются прямоугол~ные калибры.


252
Калибровка валков для про!.l..1водс7ва полупродукта
Калибры в валках обжимных клетей трио располагаются один
над другим: верхний ручей нижнего калибра является нижним
ручьем верхнего калибра. Таким образом, ручьи среднего валка
использ,уются для построения нижнего и верхнего калибров. Та­
кие калибры называются связанными или сопряженными
(рис. 215).
Калибры могут располагаться та·кже последовательно, на ря­
дом л~жащих вертикалях - один внизу, другой наверху (рис. 216).
Такие калибры называются несвязанными (независимыми).
При проектировании калибровки со связанными калибрами
слЬжность заключается в определении: l) глубины вреза в валки,
2) ширины калибра.
62. Прокатка по системе ромб- ромб и ромб- квадрат
Ромбические калибры применяются в обжимных клетях ли­
нейных станов, а также в непрерывных станах. Широкое приме­
нение ромбических калибров объясняется тем, что каждый ромби­
ческий калибр является предотделочным для получения квадрат­
ной заготовки соответствующего размера. ' Эта особенность
ромбических калибров важна при широком сортаменте заготовок,
прокатываемых на данном стане.
Обычно в ромбических калибрах прокатываются заготовки
квадратного сечения со стороной 100-150 мм и ниже. Преимуще­
ства ромбических калибров по сравнению с прямоуrольными сле­
дующие:
1. Из ромбического калибра путем двойной подачи в один
и тот же ромб с к,антовкой на 900 можно получить почти правиль­
ный квадрат. Одна•ко это преимущество не может быть _исполь­
зовано на современных непрерывно-заготовочных станах, у кото­
рых в каждой клети дается только один пропуск.
2. Путем изменения зазора межр.у валками можно получить
в широких пределах размеры квадратной заготовки. Это свойство
ромбических калибров имеет весьм~ важное значение для прак­
тики.
Недостатки ромбических калибров:
l) при одинаковой площади поперечного сечения полосы
врезы ручьев примерно в 1,5 раза глубже, чем у прямоугольных
калибров, что ослабляет валки и после _известной глубины застав­
ляет переходить к прямоугольным калибрам;
2) полоса неравномерно охлаждается - быстрее в углах и ~о­
этому возможно образование вредных напряжений и трещин
в углах;


Прокатка по системе ромб - ромб и ромб - квадрат
253
3) в ромбических юалибрах плохо сбивается печная окалина;
4) необходима кантовка после каждого пропуска.
Ромбические калибры характеризуются тупым углом В (рис. 217), опреде­
ляющим вытяжку металла. Максимально возможные вытяжки в геометрически
подобном ряде ромбических калибров опре­
деляются по формуле:
li
//макс = tg1
2·
(132)
Однако при геометрически подобных
ромбах нельзя брать чрезмерно большие
тупые углы в вершине калибра, так как
это связано с опасностью опрокидывания
полосы. Это ограничивает величину вытяж· ""'lf --- -- -- 6
кн в геометрически подобных ромбических р 217 р б
б
нс.
.
ом ичес1<ИЙ калибр
кали рах, что также является их серьез-
ным недостатком.
Применяют два типа ромбических калибров: с углами
~ = 93-95° и с углами {3 = 97-106° и выше. Наиболее распро­
страненным является угол 1000. Практически вытяжка в ромби­
ческих калибрах составляет 1,2-1,3. Максимальные углы захвата
при прокатке в ромбических калибрах выбирают равными 26-28°.
При прокатке в ромбических калибр,ах обычно применяют верхнее
давление, которое составляет 5-6 мм.
Прокатка по системе ромб- квадрат применяется для полу­
чения более l~{елких сечений, чем при прокатке по системе ромб -
ромб. Преимуществом этой системы калибровки является то, что
она допускает значительно больши~ вытяжки по сравнению с си­
стемой ромб - ромб и, кроме того, по указанной системе можно
получить более точные и чистые ,квадраты, что важно при про­
катке квадратных и полосовых профилей. Система ромб - квад­
рат иногда применяется полностью от заготовки до готового про­
филя. В большинстве же случаев эта система входит составной
частью в комбинированные калибровки.
В системе ромб - квадрат ромбические калибры применяют с углом В до
1350, причем наибольшее распространение получили ромбические калибры
с углом ~ = 1200 и квадратные с углом у вертикальной вершины 90--9Зо.
МаксимапьllЬlе вытяжки в с1tетеме ромб-квадрат определяются по формуле:
li
/lмanc= tg-•
2
Практически вытяжки в т.аких калибрах колеблются в преде­
лах 1,30-1,50


254
Калибровка валков для производст~а полупродукта
63. Прокатка по системе ова.л - квадрат
При прокатке по системе овал - квадрат овальные калибры
чередуются с ,квадратными.
Основные преимущества этой системы следующие:
1) система овал - квадрат позволяет работать с большими вы­
тяжками по сравнению r системами ромб - ромб :и ромб
-
квадр,ат,
'-
Рис. 218. Схема прокатки по системе овал-квадрат
2) при прокатке по системе овал - квадрат происходит обнов­
ление углов прокатываемой полосы, так ,как в овальном калибре
ребра квадрата заюатываются, а в квадратном они образуются уже
на новом месте (рис. 218); такой характер деформации способ­
ствует равномерному охлаждению металла по всему периметру
полосы;
3) качество металл~а при прокатке по указанной системе по­
вышается, так как чередование кантовок на 90 и 45° улучшает
структуру металла.
Недостатком оистемы овал - квадрат является то, что д.ая по­
лучения хорошо выполненного овала необходимо исходную !Квад­
ратную заготовку получать только из квадратных калибров.
Обычно вытяжка в ова.11ьном калибре больше, чем в квад­
ра'l'ном. Различные же вытяжки вызывают неравномерный износ
валков, ia это создает дополнительные затруднения при эксплуа­
тации прокатного стана. Калибровка по системе овал - ·квадрат
получила наибольшее распространение на проволочных, мелко­
сортных и частично на среднесортных станах при прокатке· про­
стых сортовых профилей.
Характеристикой системы овал - !Квадрат являеrея отношение
осей овала. Овальные калибры могут ·конструироваться с отно­
шением осей• (ширины овала к высоте его) b/h = 1,1 .,. 3,5•
и даже больше, причем чем больше это отношение, тем большую­
вытяжку можно получить в данном овальном калибре.


Калибровка валков непрерывных. станов
255
-----------
В овальных калибрах можно получить вытяжку до 2,0, в квадратных
до 1,8.
Деформацию в овальных и квадратных калибрах можно определить,
11ользуясь методсм соответственных полос, разработа11111ым А. Ф. Головиным.
Полоса данного сечения (ромбического, овального, шестиугольного) и пOJioca
с прямоугооьным поперечным сечеН1ием называются соответственн,ыми, если
площади и отношение сходственных сторон. их поперечного сеченюя равны.
Кроме нормальных овальных
калибров на наших заводах при­
меняют овальные калибры и дру­
гой конструкции: срезанные (рис.
:l 19 а) и трапецоидальные (рис.
219 б).
64. Калибровка валков непрерыв­
ных станов
При калибровке валков не­
прерывных станов, у которых по­
лоса находится одновременно в
а
ti
нескольких клетях, необходимо Рис. 219. Срезанный овальный (а)
расчет размеров калибров и вы- и трапецоидальный (6) калибры
бор формы их производить в за-
висимости от числа оборотов и рабочего диаметра валков каждой
клети.
При прокатке на непрерывном стане должно соблю,щаться ос­
новное правило - через любую пару валков в. единицу времени,
например в секунду, должно проходить одинаковое количество ме­
талла. ,Если это правило не соблюдается, то возможно образова­
ние петель между клетями, что расстраивает работу стана, а ино­
гда вызывает аварии. На некоторых непрерывных1 станах (напри­
мер, на проволочных) допускается образование петли небольшой
длины между отдельными группами клетей.
Кроме укаэанного возможно растяжение прокатываемой по­
лосы между клетями, которое влечет за собой получение неточ­
ного профиля и появление опасных· напряжений, вплоть до раз­
рыва метаJIЛа.
На ва,1Iках непрерывно-заготовочных станов обычно вытачи­
ваются ящичные, ромбичеокие и квадр,атные калибры. Валки же
сортовых непрерывных станов могут снабжаться калибрами и дру­
гой, более сложной формы.
•


25'i Калибровка валков для прокатки про~тых профилей и листов
Глава XIV
КАЛИБРОВКА ВАЛКОВ ДЛЯ ПРОКАТКИ
ПРОСТЫХ ·пРОФИJIЕИ И JIИCTUB
65. Калибровка валков для прокатки круглых профилей
Прtжатку круглой стали производят по следующим схемам:
1) квадрат - овал - ,круг, 2) круг - овал
-
круг, 3) квадрат -
ступеньюа - ребро
-
овал - ·круг.
При прокатке по первой схеме полоса, вышедшая из квадрат­
ного калибра, кантуется на 45° и плашмя подается в предчисто­
вой овальный калибр; по выходе из овального калибра она снова
кантуется на 900 и пода~тся в чистовой круглый калибр. В чи­
стовой круглый калибр полоса овального сечения вводится при
помощи проводки, которая удерживает полосу в вертикальном по­
ложении и предохраняет ее от скручивания. В каждом калибре
полоса прокатывается по одному разу. Подобный метод допускает
применение высоких вытяжек и бо,1ьших скоростей прокатки и
вследствие этого обеспечивает высокую производительность.
Преимуществом системы круг - овал
-
круг является то, чтu
при прокатке по этой системе устраняются складки и трещины,
которые иногда получаются при прокатке по системе квадр,ат -
овал- ·круг. Отсутствие острых углов на прокатываемой полосе
способствует более равномерному остыванию ее по сечению, вслед­
ствие чего внутренние напряжения в полосе, а также износ ка -
либров значительЩ> уменьшаются. При прокатке по системе
круг - овал
-
круr поверхность полосы получается более чистой,
так как в указанных калибрах металл лучше очищается от печ­
ной и воздушной окалины.
Важным преимуществом этой системы перед системой 1квад­
рат - овал
-
круг является более равномерное обжатие металла
в ,калибрах.
•
•
Рис. 220. Схема прокатки по системе квадрат-ступенька-ребро­
овап - круr
•
При прокатке по системе квадрат - t:тупенька- ребро
-
овал- круг- полоса, вышедшая из квадратного калибра, прока­
тывается сн,ачала в ступеньке, а затем в ребровом, овальном и
круглом калибрах каждый раз с кантовкой (рис. 220). Эта сист~ма


Калибровка валков для прокатки круглых профилей
257
обеспечивает очистку поверхности от окалины и хорошее качество
поверхности металла благодаря дополнительному обжатию по­
лосы в ступеньке и в ребровом •калибрах.
При прокатке кругщ,rх профилей на многих наших завод0х чи­
стовые калибры строят в виде геометрически правильных кругов.•
Применяют и другие методы построения чистовых круглых калиб­
ров. Вытяжка при прокатке полосы овального сечения в круглом
чистовом калибре обычно берется в пределах 1.1. = 1,10-1,20.
Точность предчистового квадратного калибра оюазывает суще­
ственное влияние на точность размеров и формы круглого сече­
ния, так как точные .размеры квадрата обеспечивают получение
необходимой площади и заполнение овал0.
l(апибры чистовой пинии: квадратные, овальные и круrпьrе обычно pacno•
nагаются ва отдельных валках. Так как капибры чистовой линии быстро из­
нашиваются, то на валках вытачивается по нескопьку калибров одноrо
н того же размера.
Вытяжные ручью, распо.r~оженDЫе в черновых К11етЯХJ как правнпо, деnа•
ются общими ,цля целого рЯда q>yrnыx профИJJей.
Проволоку прокатывают из заготовки сечением 150 Х 150 -+-
+ 35 Х 35 мм. При прокатке проволоки валки черновой линии
обычно ,калибруются по системе овал - квадрат, а чистовой
-
квадрат - овал
-
круг.
В чистовом круглом к0либре вытяжка колеблется в пределах
1,07-1, 15, а при прокатке полосы квадратного сечения в оваль­
ном калибре в пределах 1, 14 - 1,40.
Рассмотрим пример капибровки валков стана 250 мм дпя прокатки круr­
пой стали диаметром 19 мм. Прокатку проводим из квадратной заготовки
55 Х 55 мм по системе овал - квадрат за 8 пропусков.
Расчет производим против хода про_катки, т. е. от восьмого калибра
к первому.
1. Определим размеры чистового калибра, с учетом усадки при охпажде­
нии метапnа после прокатки:
d=1,013 •19=19,2мм.
Площадь чистового капибра:
-
3_,_1_4_- _ 1_9_,2_1
9
2
"'s =
=28 ,4мм.
4
2. Общую вытяжку от предчистового квадрата (шестого капибра) к чи­
стовому кругу возьмем равной l,45~ тогда площадь предчистового квадратного
ка:1ибра:
u•q = 289,4 • 1,45 = 419 мм1•
Сторона квадрата в шестом капибре:
а8=V419=20,1 мм.
17 Обработка ыета.плов даВJiеннем


:J58 КалибровКD валков дАЯ прокатки простьц профUАей и листов
Квадратный калибр выбираем с углом у вершины ООо. Ширина и высота
квадрата
Ь8=h8= 1,41 •20,4=28,8мм.
3. В чистовом (круглом) калибре вытяжку п~иннмаем равной 1,15, тогда
.площадь сечения полосы, выходящей из овального калибра:
w7= 1,15•289,4 =333 мм9.
Возьмем калибр с отJЮшением осей овала равным 3;1 тогда
h7=13ммиЬ7=39мм.
4. Принимаем вытяжку при прокатке полосы овального сечения выхсдя-.
щей из пятого калибра в предчистовом квадратном (шестом) калибре paвooii
1,15, тогда:
w1 ,;,, 1,15 • 419 = 482 мм3•
Отношение осей овала возьмем равным 3,2. тогда
h1=15мм и ь.=48,11м.
5. Принимаем вытяжку в пятом (овальном) калибре при прокатке в ней
полосы квадратного сеченияJ вышедшей из четвертого калибра, равной 1,8,
тогда:
w1 = 1,80 •482=870 мм•.
Сторона квадрата а, = V870 """ 29,5 мм.
-
КвадраТRЫй калибр вы&iраем с углом у вершины 9()0. Ширина и высота
квадрата
Ь,.=h,. = 1,41 •29,5=41,6 мм.
• • • 6. При прокатке полосы овального сечения в четвертом (квадратном) ка­
либре примем вытяжку равной 1,4, тогда:
w8 = 1,4 •870= 1218 мм•.
Отношение осей овала возьмем равным 2,8, тогда
h3=26-!СМиЬа=72мм.
7. В третий овальный калибр задается полоса, получеJШая во втором пря­
моугольном (ящичном) калибре. Принимаем вытяжку при прокатке полосw
прямоугорьноrо сечения в овальном калибре равной 2, тогда:
W2=2 •1218=2436ММ1,
ВозьМ!ем отношение максимальной ширин,ы прямоуrольвоrсr';алибра к его
высоте равным 1,2, тогда
h2=48мм; Ь2=58.11м
• • 8. Во второй калибр задается полоса, полученная из первого прямоуrоль­
&оrо (f!щичноrо) калибра. Принимаем вытяжку во втором калибре равной
1,05, тогда
w 1 = 1,05 • 2436 = 2556•.и.ч•.
В первом калибре возьмем отношение максимальной ширины прямоуголь­
ноrо калибра к его высоте равным 2, тогда
h1=36мм и Ь1=12~мм.


Калибровка валков для прокатки квадратных профилей
259
9. В первый прямоугольный калибр задается квадратн-ая заготовка
55 Х 55 мм с округленными углами. Таким образом, вытяжка в первом ка•
либре:
/.1- == 3025:2556 = 1,18.
В табл. 9 приведены данные тю калибровке круrлой стали диаметром
19 мм.
Таблица .С/
Катtбровка круглоА стали диаметром 19 .мм
·Размеры иалибров
Площадь
мм
Угол
попереч-
у
ноrо
ВЫТЯЖR~
Форма иалибров
1
вершины сечения
высота
шикина Iсторона "о
полосы
\1
h
ивадрата
мм•
а
'
1
..
'
Круг
-
е,19,2
-
-
289,4
1, IE
Овал
13
39
-
-
333
1,25
Квадрат
28,8
28,8
20,4
90
419
1, 15
Овал
15
48
-
-
482
1:,8
)
Квадрат
41,6
41,6
29,5
90
870
1,4
Овал
26
72
-
-
1218
2,0
Прямоугольник
48
58
-
-
2436
l ,05
Прямоугольник
36
72
-
-
2556
1, 18
Заготовка ..
55
55
-
--
3025
-
66. Калибровка валков для прокатки квадратных цр9фпле.ii
-,
Прокатка квадратных профилей производите~ по схеме квад~
рат - ромб
-
квадрат, причем на валках чистовой линии .нано1
сятся чистовые калибры не для одного, а для· серии квадратоn..
отвечающих определенному интервалу сортамента. ·На ва.л:ка'х 1по.n­
rотовительных клетей также наносится серия ромбичеоких и квад­
ратных калибров. Полооа, вышедшая из предчистовоrо, юва'драi~
наго калибра, после ,кантовки на 900 прокатывается в чиtтовом
ромбическом и затем снова после кантовки в чистовом квадрат­
ном калибре, причем в чистовом квадратном калибре полоса про­
катывается только один раз. Во избежание свертывания ромбиче-­
ской полосы в чистовом квадратном калибре ее вводят в валки при
помощи проводок.
,
Иногда в чистовой линии nрокатку ведут по схеме: квадрат -
ромб - ромб
-
кв-адрат, т. е. кроме чистового ромбического кь­
либра имеетсч еще и подготовительный ромбический калибр.
Рассмотрим пример калибровки валков стапа 250 мм· JtJIЯ прокатки кваJt•
ратной стали 12 мм. Прокатку проводим нз квадратноА .заrотовки 55 Х 55 JU1
по системам: квадрат - ромб. овал
-
квадрат за 10 пропусков.
17*
,•


' 260 Калибровка валков для прокатки простых профилей и листов
1. Определим размеры чистового квадратного калибра с учетом усадки
при охлаждении металла после прокатки:
а= 1,015 • 12= 12,2 мм.
Площадь чистового квадратного калибра
ш1 0 = 12,21 = 148,8 мм•.
l(вадратный калибр выбираем с углом у вершины ООо.
2. Принимаем вытяжку в чистовом квадратном калибре 11 = 1,08, тогд1
ПJiощадь чнстовоrо ромбического калибра будет равна:
•
w8=1\08•148,8 = 161 мм•.
Возьмем у ромбического калибра угол В = 1200. Из выражений
(3
Ь
2ше
tg2=т и h=-т
С)пределим горизонтальную и вертикальную диагонали ромба:
откуда
hl 2,161
= ---=191мм•,
8
1,732
Ье=
he= 13,8 мм
2•161
13 •8
23 мм.
З. В чистовом девятом ромбическом калибре принимаем вытяжку 1,25.
Тогда площадь восьмого (квадратного) калибра будет:
w8 = 1,25 •161 = 202 мм•.
Сторона квадрата ae=V202=14,2 мм.
Квадратный калибр выбираем с углом у вершины 9lоЗО', тогда rоризон­
-тальная диагональ квадратного калибра Ь8 = 20,4 мм, а вертикальная
lis = 19,8 мм.
4. В nредчистовом квадратном калибре принимаем вытяжку равной 1,35.
Тогда площадь седьмого (чернового ромбического) калибра равна:
ш7= 1,35 •202= 273 мм2•
'Угол В у ромбического калибра принимаем равным 117°.
Определим диагонали ромбического калибра
оrкуда
~ь
__r''
tg2 =h или ь=l'632h
2w7
2•273
h= -ь- =-Т.ВЗ2h •
h1=335и~~18мм
2•273
18 ; Ь7~30мм.
5. В следующем черновом ромбическом (седьмом) калибре принимаем
еытяжку равной 1,15, тогда площадь шестого (квадратного) калибра
w1 = 1,15 • 273=314 мм•.


Калибровка ваАJСов для прокатки квадратньц профилей
261
Сторона квадрата
а,= V314::::::: 18 мм.
I<вадратныll капибр выбираем с углом у вершины 9()0, тогда диаrонал111
квадрата
h8= Ь8= 1,41 •18= 25,4мм.
6. В шестом калибре вытяжку принимаем также 1,15, тогда мощадь.
mrroro (овального) капибра равн-а
11.11 = 1,15 •314= 361 .мм•.
I<ак указывалось в1;,1ше, овальные капнбры могут конструироваться с от­
ношеm1ем осей 1,1 • 3,5. П)•rть отношение осей у овапьного калибра равно 3.
Возьмемh5= 13,4мми Ь5=40мм.
7. В пятом капибре вытяжку принимаем равной 1,90, тогда мощадь
четвертого (квадратного) капибра равна:
11.1,= 1,90•~1=686мм•.
Сторона квадрата
а«==V686~26 мм.
I<вадратныll капибр выбираем с углом у вершины 9()), тоrда диаrонал11
квадрата
h« = Ь4= 1,41 •26::::37мм.
8. В четвертом калибре вытяжку принимаем равной 1,35, тогда мощад11о
rретьего (овального) калибра равна
11.13 = 1,35 • 686 = 926 мм•.
Выбираем отношение осей у овального калибра 3,5. Возьмем hз = 20 м.w
нЬз=70мм.
9. В третьем калибре вытяжку принимаем равной 1,80, тогда мош;а:w­
второго (прямоугопьного) калибра равна
11.12 = 1,8 • 926 = 1667 мм•.
Возьмем отношение максимальной ширивы прямоугольного капибра
к его высоте равным 1,25, тогда
h2=38мм и Ь2=48мм.
10. Во втором калибfе вытяжку принимаем равной
nервого (прямоугольного калибра равна:
ш1= 1,51•1667= 2517мм2.
1,51, тогда моща,1ь
Возьмем отношение максимапыrоll ширины прямоугопьного калибра
к его высоте равным 2, тогда:
h1=36ммиЬ1=72мм.
11. В первый калибр задается квадратная заготовка 55 Х 55 мм с округ­
ленными углами. Таким сбразом, вытяжка в первом калибре будет
1-'- = 3025: 2517 ~ 1,20.


262 КаА/J6ровка валков для прокатки простьvс профUАей и листов
В табл. 10 приведены даивые по капибровке квадратной стми 12 мм.
ТабАUца 10
l(алибровка квадратной стали 12 .м.м
Форма 11апибров
Квадрат .
Ромб
Квадрат
Е>омб .
Квадрат
Овал
Квадрат
Овал
Прямоугольник
Прямоугольник
Заготовка ..
Размеры напвбров
мм
• ~ысотаl ширв-1 сторона
h
на, ь 11ва~рата
.l 11,2
13,8
19,8
18,0
25,4
.
13,4
.'37,0
20,0
38,0
36,0
55,0
17,2
23,0
. 20,4
30,0
25,4
40,0
37,0
70,0
48,0
72,0
55,0
12,2
14,2
18,0
26,0
Угол
у
вер­
шины
~D
900
120°
91°30
117°
90°
. 90°
Ппощаnь
иопереч-
ноrо
сечеввя
11апвбра
u, мм•
148,8
161 ,о
202,0
273,0
314,0
361 ,о
686,0
926,0
1667 ,О-
2517 ,О
3025,0
Относв­
телhная
ВЫТЯЖl!а
/, .,..
8,2
25,4
35,0
15,0
15,0
90,0
35,0
80,0
51 ,О
20,0
1,08
1,95
1,35
1, 15
1, 15
1,90
1,35
1,80
1,51
1,20
67. Ка.пибров_ка в~ков для прокатки полосовых профилей
Полосовым называется профиль прямоугольного сечения со
слегка притупленными краями шириной от 12 до 200 мм. Сталь­
ные полосовые профили делятся на: 1) собственно полосовую
сталь, 2) инструментальную полосовую сталь, 3) сутуночную по­
,19су - заготовка для прокатки 1,'онких листов, 4) штрипсы - заго­
товюа для прокатки сварных труб, 5) обручную сталь, 6) шинную
сталь, 7) рессорную сталь и др.
.
Прокатка полосовой стали может производиться в калибрах,
на ступенчатых валках и в универсальных станах, причем в по­
следнем случае толщина полосы определяется положением гори­
зонтальных валков, а ширина - положением вертикальных
залков.
При калибровке валков для прокатки полgоовой стали основ­
ными вопросами являются определение размеров заготовочноru
,<Вадрата, числа калибров и обжатий по пропускам.
Сторона заготовочного квадрата определяется по формуле:
а=
(133)
rде Ь - шприна готовой оолосы в горячем состоянии;
h - топщина готовой полосы в горячем состоянии;
k - показатель уширения (А. П. Чекмарев рекомt:ндует апачеНJИя по­
казателя k, приведенные в таблице 11).


Калибровка валков дАЯ п.рокатки полосовых профилей
263
Таблица 11
Покаэатепь «к» для уширения nonoc разных размеров по А. П. Чекмареву
значения поNааатепя х
пе А. П. Че11111ареву
Размеры: полос
Тонкие и узкие ...... .
Средние по топщине и ширине
Толстыеиширокие......
при пронатие 1
на гпадмй бочне
0,60-0,75
0,45-0,60
0,30-0,45
Действительно, по простейшей формуле уширения:
В2-В 1 = k(H-h),
что в наших обозначениях дает:
Ь-а = k(a-h),
откуда
b+kh
а=l+k.
при проиатие
в иапибрах
0,25-0,35
О, 18-0,25
о, 12-0,18
а
Число кали~ов 1\18Ходят исходя из суммарного высотного обжатия -,
h
сообразуясь со средним возможным обжатием, после чего распределяют об•
жатия по пропускам с постепенным их уменьшением.
Полосовая сталь шириной от 80· до 200 мм обычно прокаты­
вается в калибрах. Сущность прокатки полосовой стали в ка­
либрах заключается в том, что заготовочный квадрат расплющи­
вается в ряде плоских ·калибров в полосу заданной толщины и ши-
Рис. 221. Калибры для прокатки по­
лосовой стали
Рис. 222. СтупеJtЧатые валки
д.11я прокатки полосовой стали
рины. Во избежание получения заусенцев калибры для прокатки
полосовой стали всегда строятся з,акрытыми, причем таким· об­
разом, чтобы один калибр был повернут относительно. другого
на 1800 (рис. 221). Последний пропуск при прокатке тонкой и ши­
рокой поло~вой стали производится не в калибре, а на гладких
валках, называемых полировочными.
.
В ступенчатых валках (рис. 222) можно прокатывать в ста­
нах трио широкий сортамент полосовой стали. На боч,ке этих вал-


264 Калuбровка валков д/lЯ прокатки простых профилей и листов
ко13 имеется несколько ступенек с различным зазором между вал­
ками. Зазор между валками в каждой ступеньке образует ка­
либр. Т,ак как прокажа полосы производится в каждой ступеньке
на гладкой поверхности валков и со свободным уширением, то по­
лоса получается с неровными и закругл-енными кромками.
Для устранения указанных недостатков, для удаления ока­
лины с поверхности полосы, а также для получения необходимой
ширины полосы последняя после прокатки н,а ступенчатых валках
кантует-ся на 900 и прокатывается в ребровом калибре. После реб­
рового калибра дают последний проход на полировочных валках
с н-ебольшим обжатием, чтобы боковые грани полосы вновь не по­
лучили искажений.
На ступеючатых валках rюлосы прокатываются ширчной не более 100 мм,
так как при большей ширине полоса коробится при прокатке в ребровом
калибре.
В отделочном калибре обжатие полос рекомендуется давать не более
1-1,5 мм, а в предотделочном не более 2-3 мм. Ширина ступеньки выби­
рается равной ширине самой широкой полосы, прокатываемой н.а стане, плюс
50 .v.,,: ,при прокатке же узк.их полос шарнна ступеньки должна быть крат­
ной шнрине полосы.
Вертикальное обтатие в ребровом калибре допускается
в 5-200/о от ширины задаваемой полосы. Конструкция ребрового
калибра показана на рис. 223. Вогнутость f предназначена для по­
лучения острых ,кромок полосы при прокатке на полировочных
валюах. Величина вогнутости f = 0,4-0,8 мм. При прока11ке полос
с закругленными углами вогнутости не делают. Ширину дна ка­
либра делают равной толщин-е подаваемой в него полосы. В реб­
ровой калибр полоса направляется при помощи специальных на-
• правляющих проводок, _устанавливаемых в -коробке. Иногда для
лучшей очистки полосы от окалины или в случае большого раз­
мера заготовочного квадрата применяют два ребровых ·КВ;Либра.
68. Калибровка валков для прокатки листов
Прокатные валки, и в особенности листовые, под действием
больших давлений подвергаются упругим деформациям - сплю­
щиванию и прогибу. Од,нако благодаря разогреву валки получают
н-екоторую бочкообразность, отчасти ,компенсирующую предыду­
щие деформации. Все же в результате прокатки листы получают
различную толщину по ширине. Разница между толщиной листа
по середине и по кромкам может превосходить допуски по ГОСТ.
Толстые листы, у которых допус-ки по толщине значительно
больше, чем разница толщин по середине и по кромкам, прокаты­
ваются н,а валках с цилиндрической поверхностью.
При прокатке среднелистовой стали на станах трио со средним
тонким валком в целях устранения неравномерности, а та·кже для


Калибровка валков для прокатки листов
265
получения листов с минусовыми допусками и компенсации износа
средний валок выполняется выпуклым. Обычно верхний и нижний
ваJ11ЮИ работают по нескольку месяцев, а средний меняется при­
мерно каждую неделю.
Рис. 223. Реб'ровоii ка­
либр
ЕЕ--:Ь
4
Ef-b
1
Рис. 224. Валки для горячей а
и холодной б тонколистовой
прокатки
Горячекатаные и холоднокатаные тонкие листы имеют значи­
тельно более жесткие допуски по толщине. Горячая прокатка тон­
ких листов на клетях дуо с верхним неприводным валком обычно
производится на так называемых горячих шейках. При этом тем­
пература шеек достигает 2500 и более, а температура в,алков-
4000 и даже больше. Так как температура середины длины бочки
больше, чем на краях, то увеличение: диаметра в средней части
также больше, чем на краях. Вследствие этого прокатку тонких
листов в горячем состоянии, несмотря на сплющивание и прогиб,
производят в валках с более или менее вогнутой бочкой (в холод­
ном состоянии, рис. 224, а). Величина вогнутости выбирается в за­
висимости от размеров прокатываемых листсв, темпа прокатки и
других факторов. Для получения равномерной толщины у холод­
нокатаных листов прокатка их производится на выпуклых валках
(рис. 224, б), так как разогрев валков в этом случае незначи­
телен.
Если прокатка листов в холодном состоянии производится с об­
жатиями не выше 1-2<1/о за пропуск (так называемая дресси­
ров:к;а листов), то можно применять валки с цилиндрической по­
верхностью.


266
Калибровка ваАКов для прокатки сложных профилей
глав а х~т
КАЛИБРОВКА ВАЛКОВ ДЛЯ ПРОКАТКИ
СЛОЖНЫХ ПРОФИЛЕR И УГЛОВОR СТАЛИ
69. Ка,11ибровка валков для прокатки СJJожных профилей
Прокатка в прямоугольных калибрах производится с соблю­
,1.ением правила постоянства обжатий во всех частях поперечного
сечения профиля. При прокатке круглых и квадратных профилей
пр1авило не соблюдается, но при простой форме этих профилей
неравномерность обжатия не оказывает существенного влияния на
качество проката. Прокатка же сложных фасонных профилей
с -равномерным обжатием вообще не может быть осуществлена.
Так, для получения швеллера принимаются заготовки квадрат­
ной или прямоугольной формы, которая резко отличается от се­
чения швеллера, и поэтому необходимо полосе в разных частях
ее ширины давать различные обжатия.
Обычно неравномерные обжатия сообщаются в первых про­
пусках, когда полоса имеет максимальную температуру. В после­
.1{.ующих же калибрах стремятся давать одинаковые обжатия во
всех частях калибра.
•
Второй особенностью калибровки фасонных профилей яв­
'ляется наличие бокового обжатия. Боковое обжатие возник,ает
вследствие того, что участки прокатываемой полосы обрабатыва­
_ются с_тенками калибра, вращающимися с различной скоростью.
Рассмотрим рис. 225. Если скорость на пинии АВ приюять за 1()()0/о, то
на линии CD скорость катающих поверхностей будет меньше lOOo/o, так как
радиус вмка на пинии CD меньше, чем на пинии АВ, а в точках Е и G мень-
1.~е, чем на пинии CD. Вследствие этого стенка балки будет тянуть за собой
участки металла, заключенные в ниж111Нх фланцах калибра. Деформация ме­
талла в нижних фланцах - QQ будет напоминать процесс волочения. В точ­
ках К и L скорость будет меньше чем 1000/о, а в точках М и N бОJiьше
1000/о, и деформация металла заключенного в верхних фланцах 00, будет
отвечать обра&тке между жерновами.
Такой характер деформации вызывает уменьшение тОJiщины фланца х,
другими словаl\.fи металл в верхних фл~11х испытывает боковое обжатие.
Указаноое явление не имеет места при прокатке в ящичных, квадратных,
ромбических, овмьиых и круглых калибрах.
Третьей особенностью калибровки фасонных профилей яв­
ляется на,11ичие вынужденного уширения. Примером вынужден­
ного уширения является образование тонкого фланца рельсовой
подошвы при прокатке в ребровом калибре (рис. 226).
Четвертой особенностью калибровки фасонных профилей яв­
ляется то, что при калибровке профиль разбивается на части про-


Калибровка валков для прокатки угловой стали
767
стейшей формы и каждая часть калибруется в отдельности, прк
этом размеры каждой части в процессе •калибровки увязыва~•
с размерами всего профиля.
•l. N
Е-
с
Рис. 225. I(апибр дпя прокатки двутавровой
балки
•
Рис. 226. Образование
тонких фпаецев репь~
вой подошвы за счеr
вынужденного уширения
при прокатке в ребровом
калибре
70. Калибровка валков для прокатки угловой· стали
Угловая сталь представляет полосу, обе половины которой со•
гнуты под прямым углом. Изгибание полосы производится пос1е­
пенно в ряде фасонных калибров, обычно в четырех, пяти или
шести в зависимости от размеров и м:арки стали угольника. Уго.111,•
ники прокатываются равнобокие и неравнобокие.
а
б
Рис. 227. I(апибры с прямыми а и развернутыми б стенками
дпя прокатки угловой стали
Известны два основных способа калибровки угловой стали:
t) калибровка с прямыми стенками (рис. 227, а) и 2) развернутая
юалибровка (рис. 227, б).
•
На наших заводах предчистовые и подготовительные угловые
калибры выполняются развернутыми, а чистовые с прямыми стен•
ками. Калибровка промежуточных калиtбров с прямыми стенкам ■


268
Калибровка ваАJСов для прока1ки сложных профилей
вытеснена с наших заводов, поэтому на ней ос11анавливаться не
будем.
Вытяжка μ при прокатке равнобоких и неравнобоких уголков
колеблется в пределах:
для чистовых калибров
-
1,05-1,25;
для предчистовых калибров
-
1, 10-1,40;
для подrотовите.1ьных калибров - 1 , 10-1 , 80.
Рис. 228. Закрытие полек в калибрах для прокатки
угловой стали
Одним из важнейших параметров развернутого калибра яв­
ляется угол закрытия полок а, который образуется полкой уголь­
ника с горизонталью (рис. 228).
Д. И. Старчен,ко [32] рекомендует брать углы закрытия в пер­
.вом калибре а1 = 200; во втором калибре а2 = 32°; в третьем ка­
либре аз = 400; в четвертом калибре а1 = 45°.
Во всех остальных калибрах углы зак.рытия берутся рав-
ными 45°.
.
Чистовой калибр для проюатки равнобокой угловой стали рас­
полагают в валках симметрично относительно вертикали, про­
ходящей через вершину уголка. Обычно прокатка в чистовом
калибре производится •со свободным уширением. Путем регули­
ровки положения валков возможно получить уголки с различной
толщиной полки. Таким образом, в чистовом угловом калибре по­
лучают все уголки одного и того же номера и даже двух смежных
номеров.
__,----.
Чистовые калибры в валках для прокатки неравнобокой, угло­
вой стали могут быть расположены по одному из следующих спо­
собов: 1) углы закрытия малой и большой полок равны между
собой, т.' е. « .. = «, н этом с:71учае вертикальные проекции полок
неодинаковы (рис. 229, а); 2) углы закрытия малой и большой
полок не равны, т. е. «,
1.,,
и в этом случае вертикальные проек­
ции полок равны (рис. 229, б).


Калибровка ваАКов для прокатки двутавровых балок
269
Недостатком первого способа является неуравновешенность
осевых усилий, действующих со стороны большой и малой полки.
Этот недостаток способствует быстрому износу буртов подшипни­
ков, результатом чего является разнотолщинность полок. Второй
а
6
Рис. 229. Расположение чистовых капибров в вапках дпя прокатки нерав•
нобокой угповой стаJJи
спое~ расположения чистовых ·калибров благодаря уравнове­
шенности валков обеспечивает получение уголков с одинаковыми
по толщине обеими полка­
~и.
Построение неравнобо­
ких развернутых угловых
калибров почти ничем не
отличается от построения
равнобоких развернутых
угловЬ(х калибров (рис.
230). Кроме равнобокой
и неравнобокой угловой
стали развернутый метод
может быть применен при
калибровке правильных и
веправильных зетовых про­
филей, швеллеров, а так­
же зетообразных и корыт­
ных шпунтов.
На рис. 231 пр1:1ведена
схема калибровки валков
для прокатки уголка 75 Х
Х75Х8.мм.
Рис. 230. Построение капибров с развеrюу­
тыми стенками дпя прокатки равнобокой и
неравнобокой угnовой стаJJи
71. Калибровка валков для прокатки двутавровых ба.,1ок
Двутавровые балки представляют фланцевый профиль, в ко­
тором оси отдельных элементов расположены под некоторым уг­
_лом ,к соединяющей их части. В СССР двумвровые балки постав-


270
Калибровка ва/lКов для прокатки сложных профuлей
J1яются по сортаменту, включающему профили от No 1О до No 60.
Прокатка двутавровых балок производится по одному из сле­
дующих способов: 1) прокатка в прямых калибрах (рис. 232, а).
2) прокатка в наклонных калибрах (рис. 232, б) и 3) прокатка ши­
рокополочных балок на специальных универсальных станах
(рис. 232, в).
1111,S
,f
266
2
fZf _J _j
8
76
-
146--..l
.,
Рис. 231. Схема калибровки валков для прокатки уголка 75Х75Х8 мм за
9 пропусков на стане 500 мм
На наших заводах прокатка двут,авровых балок производится·
главным образом по перsбму способу- в прямых ,калибрах. Пря­
моугольная заготовка получает форму двутавровой балки уже
в первом фасонном калибре, называемом разрезным (разрезы­
вающим)', а при прокатке крупных номеров балок профилировка
заготовки начинается еще на блуминге.
В наклонных калибрах возможно прокатывать балки с боль-
11,1им обжатием и без уширения; недос11атком этих калибрqв яв-


Калибровка ВQ,//,КОВ для прокатки двgтавровы.х бало,с
271
ляется более глубокий их врез в валки, наличие значительных
осевых усилий, затрудняющих прокаТ1ку, и тенденция •К Нскрив­
лению, скручиванию выходящей полосы. На универсальных ста­
нах прокатывают балки с высокими и тонкими фланцами. Стаи
обычно имеет два горизонтальных и два верти·кальных валка.
а
6
Рис. 232. Спосо&r прокатки
двутавровых балок
Как указыва~ось выше, харак­
rер деформации металла в от­
~рытых и закры11ых фланцах раз­
личен, причем фланцы, образован­
ные двумя валками, называются
открытыми (О,), а фланцы, вре­
занные в один валок,----. закрыты­
ми (Q) (см. рис. 225). В откры­
тых фланцах имеет место прира-
в
щение высоты, а в закрытых, на­
оборот, утяжка фланцев.
Вследствие того что в открытых фланцах происходит прира­
щение высоты, а в за·крытых, наоборот, утяжка, деформация флан­
цев балки происходит попеременно n открытых и закрытых флан­
цах калибр,а. Это достигается тем, что калибры вытачиваются
в валках таким образом, что открытые фланцы располагаются сна­
чала сверху, затем снизу и т. д. Другими словами, расположение
открытых и закрытых фланцев калибра чередуется. Этим дости~
гается как бы кантование двутавровой балки.


272
Калибровка валков для прокатки сложных профUАей
Число пропусков при прокатке двутавровых балоt< зависит от
величины выбираемых коэффициентов вытяжки. Ниже приведена
зависимость числа пропусков от номера профиля:
Нvмер профиля
10-12
12-18
18-27
24-60
Число пропусков в фланце-
вых ка.1ибрах . . .
6-8
7-9
8-11
10-15
Диаметр валков, мм . . . . 350-50(1 400-650 500-950 600-950
Вытяжками за каждый пропуск обычно задаются. Они, как
правило, уменьшаются к чистовому калибру. На наших заводах
вытяжки в чистовых пропусках колеблются в пределах от 1,07 Д()
1,15, а в черновых- до 1,5-1,7, причем обжатия в первых про­
пусках по ходу прокатки чаще всего лимитируются условиями за­
хвата, в последних же - прочностью валков или износом чисто­
вого калибра.
Таблица 12
Примерные значения вытяжек при прокатке двутавровых
балок
N,
Значения вытяжен,
N,
калибра
балка .М 16
калибра
1
2
3
4
5
6
7
8
Разреэноii
1,60
1,50
1,40
1,33
1,25
1, 18
1, 10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Значения
вытя.нек,
балка ;м 33
Разре1ноii
1,35
1,38
1,38
1,38
1,26
1,26
1,20
1, 14
1,08
:~ CJ{X}~
•
,1,\..
...
о.
о
6
Рис. 233. Форма разрезных калибров
..,-
в табл. 12 приведены примерные значения вытяжек по про-
пускам при прока1'ке двутавровых балок.
Двута~ровые балки можно катать в станах дуо и в станах
трио, причем в последнем случае прокатку можно вести ,как в свя­
занных, так и в несвязанных калибрах.
Прямоугольная заготоВIК!а с высотой несколько большей вы­
соты калибра задается вначале в разрезной калибр (рис. ~33). На


&
о
О
\
i
1
f
•
1
!
i
t
r
:
.
.
а
:
.
.
.
.
1
1
:
1
•
~
/
:
"
"
)
~
$
~
1
,
~
~
~
-
'
-
1
~
,
~
.
.
.
"
"
_
,
~
~
1
f
t
?
t
:
'
~
.
f
~
-
s
,
r
•
•
<
r
'
1
z
1
5
,
1
s
1
,
•
1
~
'
-
(
.
.
-
.
'
5
J
+
-
-
1
S
8
1
.
f
f
.
5
'
1
=
1
~
-
1
4
9
*
Р
и
с
.
2
3
4
.
С
х
е
м
а
к
а
л
и
б
р
о
в
к
и
в
а
л
к
о
в
д
л
я
п
р
о
к
а
т
к
и
д
в
у
т
а
в
р
о
в
о
й
б
а
л
к
и
No
1
6
з
а
8
п
р
о
п
у
с
к
о
в
н
а
с
т
а
н
е
5
0
0
м
м


274
Калибровка валков для прокатки СЛО31СНЫХ профи.леt1
условия заполнения калибра металлом, а также на расход энер­
гии при прС'катке в разрезном калибре большое влияние оказы­
вает угол клина. По данным различных действующих •калибро­
вок угол клина колеблется в пределах 44-45°.
1\
r--t7S
1
s
6
В
178,5
8
Рис. 235. Схема калибровки валков для прокатки швеллера No 18 за 9 про­
пусков на стане 500 мм
При прокатке балок крупных размеров, например No 45, 50,
55 и 60, часто вместо закрытых разрезных ,калибров (рис. 233, а
и б) применяют разрезные калибры с разъемом посредине
(рис. 233, в).
На рис. 234, 235 показаны схемы калибровки валков для про­
катки двутавровой балки No 16 и швеллер.а No 18 на стане 500 мм.
1i. Калибровка валков для прокатки рельсов
Рельсы, представляющие фланцевый профиль, состоят из по­
дошвы, головки и шейки. На наших заводах прокатывают рельсы
железнодорожные, трамвайные и узкоколейные (рис. 236). Основ-


Калибровка валков для п.рокатки рельсов
27$.
ной характеристикой рельсов является вес погонного метра. Ниж~
приведена характеристика основных типов рельсов.
Тип рельсов
Железнодорожные:
50 ..
43 ..
38 ..
Трамваi!ные .
Узкоколейные
а
б
Вес1пог.м
ка
50,5
43,5
38,4
100 +-200
7+24.
J.
в
Рис. 236. Различные виды рельсов:
а - железнодорожные; б - трамвайные: в - узкоко•
леllвы~
Достижением нашей металлургической промышленнос,:и яв­
ляется освоение более тяжелых железнодорожных рельсов ·весом
65 кг/пог. м.
Рельсы прокатываются из мартеновской и бессемеровской
стали ·с содержанием углерода 0,50-0,78°/о.
Прокатка рельсов вызывает трудности, так как рельсовые ка•
либры несимметричны относительно своей вертикальной оси,
вследствие чего при прокатке возникают большие боковые дав•
ления; в результате которых толщина подошвы увеличивается,
а толщина головки в открытом фланце уменьшается.
•
Для получения удовлетворительного профиля необходимо
в первых пропусках прокатку вести со значительной неравномер­
ной деформацией. Вследствие неравномерной деформации в rtep•
вых пропусках в металле возникают внутренние напряжения, легко
устраняемые в последующих пропусках, в которых стремятся да•
вать равномерные обжатия во всех частях профиля. Для обеспе"
чения равномерного обжатия в последующих пропусках профиль
прокатывают в специальных ребровых калибрах тралецоидальной
формы (рис. 237). В связи с этим современные схемы прокатки.
рельсов ПiJедусматривают кроме фасонных один· или несколью)
ребровых калибров, причем при прокатке тяжелых железнодо•
рожных рельсов необходимо иметь не менее девяти фасонных .ка­
либров, а при прока1'Ке узкоколейных - не менее шести . . Рацио ..,
18*


2'16
Калибровка валков для прокатки сложны1' профилей
нальная схема калибровки железнодорожных рельсов показана
на рис. 238.
Рельсовые калибры в валках могут иметь прямое расположе­
ние (см. рис. 237) и наклонное- «косая калибровка»
(см. рис. 238). Косая калибровка имеет как преимущества, так
и недостатки.
•
Рис. 237. Рельсо­
вые калибры
Psc. 238. Пример калибровки рельсов
Чистовой рельсовый калибр в валках должен располагаться
таким образом, чmбы со стороны головки разъем был по оси сим­
метрии, а со стороны подошвы за пределами вреза калибра, дру­
гими словами, один из фланцев подошвы калибруется закрытым,
а другой открытым.
Первый по ходу прокатки рельс-овый калибр является разрез­
sым, причем разрезающие гребни ре.r1ьсовых калибров делают бo­
Jlee тупыми, чем у балочных.
Ребровые калибры, кроме указанного, применяются для обра­
.5ования тонк.их и высоких фланцев. Коэффициенты обжатия вы­
еот.ы в.ребровых .калибрах колеблюкя в пределах 1,1-1,3.


Калибровка валков для прокатки рель~ов
Z11
В рельсовых калибрах общий коэффициент деформации шейки
несколько больше, чем головки и подошвы. Так, при прокатке тя­
желых железнодорожных рельсов 6бщие коэффициенты деформа­
ции для фланцев головки и подошвы принимают в преде­
лах 1,9-2,4. Общий же коэффициент деформации для шейки
берется в 1,5-2 раза больше, чем общие коэффициенты деформа­
ции для фланцев головки и подошвы.
65
90,5
Рис. 239. Схема калибровки валков для прокатки рельсов весом 18 кг/пог. •
sa 9 пропусков на стане 500 мм
На рис. 239 приведена схема калибровки валков для прокатк~'
рельсов весом 18 кг/ пог. м за 9 пропусков на стане 500 мм.


Z'/8 Неко-rорые технодогические вопросы, связанные с кадибоовкой
Глава XVI
НЕКОТОРЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ,
СВЯЗАННЫЕ С КАЛИБРОВКОИ
•73. Понятие об арматуре рабочих валков
Для облегчения подачи в валки и для лучшего направления
прокатываемого м~талла при его выходе из валков применяются
специальные направляющие линейки или желоба, называемые
провод~.ами. Блуминrи, слябинrif, броневые и некоторые другие
станы проводками не оборудуются, и подача металла в валки
и его выход из валков осуще­
ствляются непосредственно с роли­
ков и на ролики рольгангов.
Проводки бывают двух типов:
вводные и выводные. Проводки,
r""ft""ll- ~ ~ ~ ~ ~ ~ ri предназначенные для направле-
2 ния прокатываемой полосы при
ее входе в валки, называются
вводными, а при ее выходе из
валков - выводными •• (рис. 240).
Проводки устанавливаются на
опорных брусьях, которые в свою
очередь помещаются между ста­
нинами в специальных пазах.
Рис. 240. Проводки:
Проводки изготовляются из
I - вводные; 2 - выводные;
стали или чугуна, они должны
а - пружина
быть прочными, а крепление их
надежным, чтобы прокатываемая
полоса при входе и выходе из валков не могла увлечь их с .собой.
Вводные проводки в зависимости от прокатываемого про­
филя бывают разного типа и укрепляются таким образом, чтобы
носи·к их не соприкасался с валками. Весьма целесообразным
устройством вводных проводок являются роликовые проводки,
применение которых, -к сожалению, ограничено нижним пределом
сечения полосы. При прокатке листов, а также для ромбических
калибров применяют проводки в виде горизонтальных линеек, ко­
торые носят -название проводковых досок. Проводковые доски,
отлитые иногда :з~а одно целое с провсдковым брусом, называются
проводковыми скамейками. В ряде случаев проводки изготов­
ляются в виде жолоба. Такого типа проводки применяют как
для одного калибра, так и для нескольких калибров сразу. В тех
случаях, когда прокатываемую полосу необходимо удерживать от
скручивания, применяют приемные коробки. Приемные коробки
изготовляются в большинстве случаев из стали и· прикрепляются


Понятие об арматуре рабочих валков
279
болтами к опорному брусу (рис. 241). Проводки, вставляемые
в коробку, называются пропусками.
Наличие верхнего или нижнего давления может привести
к оковыванию валков. Для предупреждения оковывания валков
применяют выводные проводки, называемые ножами. Ножи для
нижнего валка одним концом лежат на опорном брусе, а дру­
гим - на валке (рис. 242, а). Ножи для верхнего валка прижи­
маются к поверхности валк,а при помощи пружины или противо­
веса (рис. 242, б).
Рис. 241. Приемная коробка
При работе прокатного стана необходимо тщательно следить
за положением вводных и выводных проводок, та,к как перекос
их и плохое крепление приводят к аварии вследствие того, что
прокатываемая поло~ может попасть под нож и оковать валок,
либо попасть в заЗDр между буртами валков, а это вызывает
аварию стана.
При прокатке на непрерывных станах применяются автомати­
ческие проводки для передачи прокатываемой полосы из одного
калибра в другой с одновременным кантованием на необходи­
мый угол. Полоса при своем движении от момента входа в про­
водку до поступления в калибр следующей клети повертывается
на соответствуюший угол кантования. В последнее время введена
весьма рациональная ,конструкция кантовальных роликов, распо­
лагаемых непосредственно на клети со стороны выхода полосы из
валков.


280 Некоторые технологические вопросы, связанные с 1а2.11ибровкоtJ
На сортовых линейных станах, работающих с большой ско­
ростью, часто устанавливают обводные проводки, которые назы­
ваются обводными аппаратами. Обводные аппараты служат для
автоматической подачи прокатываемой полосы из одного калибра
в другой одной и той же клети, или из одной клети в другую
б
11
Рис. 242. Ножи для валков:
а - дпя вижвеrо; 6 - дпя верхнего
•
__,-,
с одновременным кантованием на необходимый угол, обычно
на 18<f. После задачи в следующий калибр полоса выходит из
аппарата и образует петлю между двумя клетями. На рис. 243 по­
казан обводной аппарат для передачи полосы из калибра в ка­
либр в одной и той же клети, а на рис. 244 для передачи полосы
из одной КJiети в другую. Кроме указанных применяют и другие
проводки с автоматической подачей полосы и ленты.
Применение автоматических проводок на прокатных станах
в значительной мере облегчает труд вальцовщика и ускоряет про­
цесс прокатки, повышая производительность станов.


Рис. 243. О«'водной аппарат для передачи попосы из ка­
пибра в капибр в одной и той же клети
Рис. 244. Обводной аппарат для передачи попосы из одной кпети
в другую


282 Некоторые технологические вопросы, связанные с калибfЛJв,rо,:t
74. Настройка прокатного стана
Настройка прокатного стана заключается в выверке положе­
ния валков; необходимо, чтобы оси v.x были расположены строго
параллельно без перекоса. Центры валков выверяются по отвесу
и должны находиться на одной прямой. В станах трио особое вни­
мание следует обращать на установку среднего валка, не допуская
перекосов его.
Неправильная установка валков вызывает свертывание по­
лосы и повышенный износ муфт, соединительных валков и трефов.
Во время настройки стана проверяется правильность продоль­
ной установки валков, а также зазор между ними. При настройке
ст,ана зазор между шейками валков и вкладышами не должен
быть большим, нельзя в то же время допускать и большого зажа­
тия шеек.
Опорные брусья для проводок, линеек и коробок устанавлива­
ются по уровню - горизонтально.
При прокатке, особенно в несимметричных калибрах, возни­
кает осевое давление, которое вызывает не только износ буртов
вкладышей, но также дополнительные усилия в подушках, вин­
'Гах, планках и других деталях. Для устранения осевого переме­
шения валков следует производить регулировку подушек с вкла­
дышами в осевом направлении при помощи специальных планок
и винтов, а также при помощи приливов в подушках.
Перемещение валков по направлению прокатки происходит
из-за неплотной пригонки подушек в просветах станин или вслед­
ствие большой разработки подушек и станин.
Различают ручную и автоматическую настройку стана.
Ручная настройка стана периодически осуществ,1яется старшим валь.
цовщиком или мастером. При н.астройке стака необходимо учитывать паде­
ние температуры полосы по длине ее, неравномерносп, нагрева заготовю1
в печи, деформацию частей стана, износ вкладышей поцуwек, а также 11знос
калибров. Для того. чтобы можно было судить о качестве настройки стана,
от заднего конца, имеющего более низкую температуру, отрезается проба.
Разница между размерами заднего конца и на чер·Iеже не должна быть
больше установленного допуска. Кроме того, обращается внимание н,а то,
чтобы поперечное сече11111е пробы точно соответствовало чертежу профиJJн.
Для автоматической настройки прокатного стана необходимо автомати­
чески действующее устройство для получения постоянного зазора между
валками. Реtуп'ировать зазор между валкам11 при прокатке листов и полос
можно при помощи летучих микрометров зпектрическсго типа. Однако при
больших скоростях прокатки, а также при прокатке более сложных профи­
лей пользоваться летучими микрометрами весьма за1руднитепьно и подчас
невозможно.
А. П. Чекмаревым с сотрудниками [24J было разработано и внедрен()
в промышленность устройство для автоматического кон1роля и восстановле­
ния зазора до первоначальн,ой величины, состоящее из следящего прибора,
панели автоблокировки и нажимного механизма.
Приме~rение устройства для автоматического контnоля зазора между
валками дало возможность получать круглые, квадрат11ые и полосовые про­
фили с допусками порядка ±0,1 0,07 мм, т. е. с точностью в 5 раз боль­
шей, чем в обычных условиях ручной настройки стана.


Настроttка прокатного стана
75. Пороки продукта, являющиеся результатом
неправильной калибровки и настройки валков
283
От того, насколько правильно выполнена калибровка валков
и их настройка, в значительной мере зависит качество прокат­
ного продукта -точность профиля, качество его поверхности и др.
Ряд порокоа, получающихся на прокатанных полосах, является
результатом неправильной калибровки и настройки валков. Рас­
смотрим некоторые такие пороки.
Рис. 245. Заусенцы на
квадратной полосе
Рис. 246. Закаты на овальной
полосе
3 а у се и ц ы {рис. 245) получаются в тех случаях, когда в дан­
ный калибр из предыдущего поступает больше металла, чем· тре­
буется по расчету, или подача полосы в калибр задерживается,
температура ее понижается, а в связи с этим уширение увеличи­
вается.
3 а к а т ( рис. 246) представляет собой закатанные заусенцы.
Заусе1щы, например, у квадратной полосы при дальнейшей про­
катке в овальном калибре образуют складки. ·так как заусенцы
всегда покрыты слоем окислов, то они никогда не свариваются
с основным металлом полосы.
Смещение профиля инеправильная форма его (рис.
247) получается в чистовой клети как результат осевото сдвига
валков и неправильно установленной ко~обки.
Серп о видность (рис. 248). Полоса из валков выходит не
прямой, а в виде серпа. Обычной причиной этого порока является
осевой перекос валков (может сказыв,аться и разнотолщинность
заготовки по краям).
Плены (рис. 249) представляют собой наслоения металла на
поверхности проката и могут получаться от насечки вал,ков,
а также при срезании боковой поверхности полосы, когда ширина
ее несколько больше ширины калибра.
Ц ар а п ин ы (рис. 250) вызываются дефектами прокатной ар­
матуры, в осо(tенности проводок и пропусков, возникают также при
прохождении полосы по неправильно установленным проводкам.
Кроме указанных встречаются и другие пороки, являющиеся
результатом неправильной калибровки и настройки валков.


Рис. 247. Смещение при
прокатке круглой полосы
1
1
1
1
·--г-·--г·
1
1
t
Рис. 248. Серповидность полосы
Рис. 249. Плены
Рис. 250. Царапины (риски)


РАЗДЕЛ а
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОКА TliOГO ПРОИЗВОДСТВА
ГлаваXVJI
ОБЩАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА В ПРОКАТНЫХ ЦЕХАХ
И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ
76. Общая схема производства в прокатных цехах
Исходным материалом для прокатного производства являются
:слитки большей частью квадратного или прямоугольного сечения
и в некоторых случаях круглого сечения при производстве спе­
.циальной стали, труб, колес и бандажей.
По самой старой, типичной для доревопюционноi1 России, схеме произ­
ilОдства прокатные цехи работают непосредственно ка слитках различного
-мелкого развеса в зависимости от прокатываемого профиля и размеров
стана.
Следующая схема про11зводства в прокатных цехах появилась в конце
прошлого стопетия и была вызван,а промышленным подъемuм, в первую
очередь усиленным железнодорожным строительством. На заводах, построен­
ных в этот период, были установлены блуминги, которые обжимали с,1итки
11есом 2-З т а заrотовку, идущую н.а рельсобалочНЪ1е станы, вся же сортовая
и лнс1овая сталь продолжала нрокатываться из мелких слитков развеса соот­
.аетственно каждому прокатному стану.
Характерной особенностью современных прокатных цехов яв­
ляется обязательное наличие в них блуминга или слябинга как ос­
новных агрегатов, связывающих сталеплавильный цех и прокат•
ные станы, выпускающие готовый продукт.
Исходным материалом современных крупных прокатных цехов
t:лужат слитки крупного развеса: от 5 до 8 т и более при прокатке
.сортового металла и от 5 до 25 т и более при пр·окатке ·листового
металла.
Мартеновский цех, переходя на гораздо более выгодное для
него литье крупных слитков, передает роль поставщика исходного
материала разнообразного сорта:мента для каждого отдельного
стана самому прокатному цеху. Для выполнения этой роли в за­
готовочном отделении современных прокатных цехов, кроме сля­
бинга при производстве листового продукта, устанавливаются
блуминги и непрерывные заготовочные станы при производстве
сортового проката.
Для того, чтобы работать производительно, блуминг должен
обрабатывать слитки в заготовку (блум) крупного сечения раз-


286
Общая схема производства в прокатных цехах
мерами 200 Х 200 +-350 Х 350 мм, а для дальнейшего уменьше­
ния сечения блума в заrотов,ку различного размера (которая бы
удовлетворяла программу работы станов; выпускающих готовый
продукт) предназначен заготовочный стан.
I
6
!:ttL•
Рис. 251. Общая схема производства в современных
прокатных цеха,с (вариант 1):
1 - слитки 5--8 т; 2 - блу~ииr 1150 мм; 3 - блумы; 4 - слябы;
5 - толстолистовоА стаи: е
-
толстые листы; 7 - крупносорт•
JWA стан 650 мм; 8 - ре.,tьсобалочныА стан 850 мм
Такнм образом, современное прокатное производство делится на две
стадии: слиток - заготовка и заготовка
-
готовый продукт.
На рис. 251 представлен1:1 общая схема пронзво,1.ства в современном
прокатном ц~хе. Первое производственное звено этого цеха - заготовочное
отделение - состоит из одного дуо-реверсив11оrо блум11нга с валка мн диа­
метром 1150 мм. Второе пронзнодственное звено сщ:тоит из трех станов
окончательноА прокатки, предн,азначенных для выпуска сортового и листо­
вого металла. Непрерывнозаtотовnчный стан отсутствует, так как устансв­
ленные в нем станы окоН&ЧательноА прокатки не требуют мелкой заготовки.


9
6
-
Рис. 252. Общая схРма производства в современных прокатных цехах'
(вариант 2):
1- СJIИТКИ 5-8 т; 2 - блуминr J150 мм; 8 - иепрерывнозаrотовочиыll стан: 4 - заго•
товки; 5 - средиесортиыll стаи 350 мм: 6 - мелкосортныА стаI1 250 мм; 7 - nроволочныll
стан 250 мм; 8 - б.,умы; 9 - круnносортныА став 540 мм


288
Общая схема прои3/Jооства в прокатных ,цеха.t
Исходным материалом мя этих станов служат крупные заготовки - о.пумы
и слябы, поступающие с блуминrа.
На рис. 252 представлена вторая схема производства в современном
nрокатном цехе. В отличие от первоi! схемы, заготовочное отделение этого
~ха состоит из одного дуо-реверсивноrо блуминrа с валками диаметром
1150 мм и непрерывнозаrотовочноrо стана из двух групп по шесть к.петей
в каждой. НепрерывнозаrотовочныА
стан прокатывает мелкие за~;отовки
до сечения 50 Х 50 мм, идущие на
мелкие сортовые станы.
На рис. 253 представлена третья
схема производства в современном
прокатном цехе, заготовочное отде­
ление которого состоит из одного
дуо-реверсивноrо слябинга с валками
2 -1•--f~--t"6-
диаметром 1100 мм, который снаб­
жает крупными заготовками - с.пя­
бами два листопрокатных стана.
Прокатка из заготовки по­
вышает
производительность
прокатных станов, способству­
ет большей точности прокатки
и повышает качество готового
продукта.
Главным фактором увели­
чения производительности про-
4-&1н~-11•
-88-l!!Ниt-
катных станов является повы­
шение скорости прокатки.
в
в
Рис. 253. Общая схема проооводства
в современных прокатных цехах
(вариант 3):
Наибольших размеров скорость
прокатки достигла на непрерывных
станах и составляет 30 м/сек. На
остальных же станах, особенно ста­
рых, скорость прокатки ниже этой
величины.
Одновременно с ·повыше­
нием скоростей прокатки дол­
жна решаться задача осущест­
вления максимальных обжатий
на прокатных станах при повы­
шенных скоростях и повышен­
ной точности прокатки.
1 - с.питкв 5-20 т; 2 - с.~ябявr 1100 мм;
а - с.пябы; 4 - толстопистовоl\ стаи квар­
то; S - непрерывный л11стовоА стан;
6- ЛНСТЬI
Весьма важным фактором,
способствующим повышению
производительности прокатных
станов, является дифференциация производственного процесса,
которая маибольшей степени достигает на непрерывных станах.
Непрерывная прокатка нач-ала развиваться в последние 20-
25 лет и является, по существу, современным этапом развития
прокатной техники, а полная реализация огромных возможностей
ее-задачей будущего.


Общая схема производства в прокатньl.Х цехах
289
Производительность прокатных станов можно значительно по­
высить и за счет увеличения веса исходных материалов. Размеры
и вес исходных блумов, слябов и заготовок за последнее время
пqстепенно увеличивались с одновременным повышением скорости
прокатки. Дальнейшее повышение скоростей прокатки позволит
также увеличить и вес исходных материалов.
Необходимо отметить и такой важный фактор повышения про­
изводительности прокатных станов. как механизация -и автомати­
зация производственного процесса.
Развитие прокатного производства все время сопровождалось
повышением качества выпуокаемых прокатных изделий, что до­
стигалось за счет улучшения конструкции рабочих клетей, улуч­
шения материала и конструкции вкладышей для обеспечения ка­
чественной смазки, перехода на валки с короткой бочкой при про­
катке сортового металла, перехода на многовалковые станы при
прокатке листов и ленты, развития холодной прокатки, введения
современных методов зачистки полупродукта, введения термиче­
ской обработки, введения автоматического контроля и регулиро­
вания режима производственных процессов и пр.
Дальнейшее развитие непрерывной прокатки и полная механи­
зация производственных процессов в прокатных станах обеспечи­
вают высокое ~качество продукта, резкое сокращение брака, эко­
номное использование металла и огромное повышение произво­
дительности прокатных станов и труда.
77. Часовая производительность стана
• Техничес.ки возможную часовую производительность прокат­
ного стана можно выразить формулой:
А= 3600-G
т'
где 3600 - число секунд в одном часе;
G - вес слитка или заготовки, т;
(134)
Т - ритм прокатки - время от начала прокатки преды­
дущего слитка - заготовки до начала прокатки сле­
дующего слитка, сек.
Эта формула показывает, что часовая производительность
стана прямо пропорциональна весу заготовки и обратно пропор­
цион!lльна ритму прокатки. Поэтому увеличение веса исходных
материалов - слитков и заготовок - почти всегда желательно,
так к,ак может значительно повысить часовую производительность
-стана.
i9 Обработка металлов давле11ием


290
Общая схР,иа производства в прокатных чехах
Если прокатный ·стан состоит из одной рабочей клети, то в слу­
чае прокатки б~з перекрытия ритм прокатки для та•коrо стана бу­
дет представлять собой время от начал,а прока11КИ слитка до на­
чала прокатки следующего слитка. Обозначая время каждого пр_о­
пуска или машинное время через Тм и паузы - через Т n, можно
написать: •
Т=:!:Тм+.ЕТ0 ,
rде 2Т м - сумм,а времени всех пропусков;
2Тn -
сумма времени всех пауз.
(135)
Чем больше дифференцирован процесс прокатки, тем больше
клетей имеет стан, тем меньше ритм прокатки. Наибольшая диф­
ференциация 'процесса прокатки достигнута у непрерывных про­
катных станов, где в каждой клети производится только один про­
пуок, причем время пропусюа в каждой клети одинаково. В этом
случае ритм прокатки будет равен времени пропуска плюс время
паузы между концом прокатки предыдущей и началом прокатки
следующей полосы в одной клети, т. е.
Т=Тм+Тп,
(136)
где Тм - время пропуска полосы в одной клети;
.
Тn-
время паузы между концом прокатки предыдущей и
началом проюатки следующей полосы в одной клети.
Рассмотрим кра11Ко опред,еление ритма прокатки для отдель­
ных прокатных станов.
78. Определение производительности одноКJ1етьевого
заготовочного прокатного стана трио
Такие станы с валками диаметром 800-850 мм применяются
на с-мрых металлургических заводах или заводах с небольшим
объемом производства для прокатки слитков весом 0,8-1,5 т в
заготовку сечением 120 Х 120-150 Х 150 мм.
Ритм прокатки для этого стана представляет собой время от
начала прокатки предыдущего до начал.а •прокатки следующего
слитка, т. е.
Т='f.Тм+l:Тп·
Время каждого пропуска можно определить по формуле:
L
Тм=-•V-
ГДе L - длина полосы после пропуока;
v - скорость прокатки.
(137)


Определение производительности однок.летьевого стана дуо
29J
Так как т.акоrо типа станы имеют постоянное число оборотоа
валков, то скорость прока'I'КИ определяется по формуле:
тr.Dn
V=--,
60
(138)
где D - катающий (рабочий) диаметр валков;
п - число оборотов в минуту.
Паузы между пропусками при прокатке в одноклетьевых за•
rотовочных станах трио требуются для поперечного перемещения
прокатываемой полосы от калибра к калибру, подъема и опускания
полосы подъемными стола,ми и кантовку полосы и зависят от сте­
пени механизации с11ана.
79. Определение производительности
одноклетьевоrо дуо-реверсивноrо б.луминга
Ритм прокатки на этом стане определяется уравнением (135).
В отличие от предыдущих станов, число оборотов в этих ста­
нах в течение пропуска меняется
(рис. 254). Захват полосы валками
происходит при числе оборотов n1, за­
тем число оборотов повышается до
максимального п2 для данного про­
пуска и затем к концу пропуска умень­
шается до n3• Если обозначить через
t 1 время периода ускорения от n 1 до
n2, через t2 - время периода постоян­
ной скорости и через t3 - время пери­
ода замедления от n2 до n3, то время
пропуска будет равно:
Тм-= t1+t2+t3•
•
(139)
Рис. 254. Изменение числа
оборотов во времени у ре•
версивных станов
Время периодов ускорения и замедления можно определить по
фор,мулам:
где а - ускорение и Ь - замедление валков по характеристике
мотора стана, об/мин за секунду
Соответствующие этим периодам средние скорости прокатки
можно определить по формулам:
тr.D(n2+n1)
(l42)
Vi=
120


Vбщая схема производства' в прокатных цехах
it D (па+ па)
Vs=--~ -- -
120
(143)
Тогда дли·ны полос, прокатываемых за эти периоды, будут
равны:
l1 = V1ti;
la = vata,
Так как полная длина полосы
L=11+18+la,
(144)
(145)
'to длина полосы, прокатываемая за период постоянной скорости,
равна
(146)
Определив скорость прокат~ при постоянном числе оборотов
no формуле
1tDn1
60
можно определить время периода постоянной скорости по урав­
нению
t2=.!.!. .
(147
Va
Число оборотов п2 в период постоян·ной скорости зависит от
п..лины полосы и увеличивается по мере увеличения длины полосы.
Что касаеrея числа оборотов при захвате п, и выпуоке п3, то при
выборе их необходимо учитывать возможность обеспечения мини­
мального времени прокат,ки в каждом пропуске и минимальных
пауз между пропусками, а следовательно наивысшей производи­
тельности стана.
•
Однако юеобходнмо иметь в виду. что с увеличением числа оборотов
увеличивается удар при захвате полосы и отбрасывание ее от валков при
выпуске, а также увеличивается пауза между пропусками.
При прокатке на блуминrе имеются пропуски, после которых следует
f!:автовка полосы. В этом случае желательно число оборотов при выпуске
принимать максимально возможным, чтобы•тбросить полосу к кантоваль­
НIЬIМ крючкам и этим самым сократить времУ кантовки. Если же после про­
пусха кантовки нет, то желательно остановить полосу ближе к валкам, что
достигается возможно меньшим числом оборотов при выпуске или встреч­
ным (обратным) вращением роликов рольганга.
При прокатке на блуминrе имеются две категории пауз:
1) паузы 6ез • кан,rовки полосы, включающие реверсирование двнгателя
става, устан9вку верхнего валка и передвижение слитка по рольгангу;
2) паузы с кантовкой полосы, включающие, кроме указанных опера­
ций, еще кантовку полосы и передвижение ее линейками манипулятора.
Все операции в каждой паузе совмещаются во времеюи, чем достигается
сокращение времени паузы .до минимума. Время пауз без кантовки на со­
временных &уминrах 1,5-2 сек.J а с кантовкой з.~.Б сех.


Определение производительности многоклетьевого стана
293
Необходимо отметить, что производительность блуминга воз­
растает значительно медленнее от увеличения веса слитка при со­
хранении ·конечного сечения блума, чем от увеличения конечного
сечения блума при сохранении веоа слитка.
Это обстоятельство вызывает стр!мление прокатывать на блу­
минге максимально возможное сечение полупродукта ( с учетом
возможности прокатки этого полупродукта на заготовочных станах
и станах окончательной прокатки).
80. Определение производительности мноrоклетьевого стана
В этом случае· применяется построение графика работы стана
во времени, предложенного инж. Адамецким.
Рассмотрим сначала построение графика работы многоклетье­
вого стана линейного типа, общая продолжительность прокатки
одной полосы в котором складывается из продолжительности про­
катки в отдельных клетях и пауз для передачи полосы из клети
в клеть.
Ритм прокатки у такого стана тем меньше, чем больше клетей
и чем равномернее распределена продолжительность прокатки по
клетям (отсутствие узких мест).
На рис. 255 изображен график работы рельсобалочного стана,
состоящего из четырех клетей, расположенных в две линии. Пер­
вая линия этого стана состоит из одной реверсивной ·клети дуо
с валками диаметром 900 мм; вторая линия состоит из двух кле­
тей трио и одной дуо с валками диаметром 800 мм.
. По горизонтальной оси этого графика отложено время в секун­
дах, а по вертикальной оси - номера клетей стана. Продолжитель­
ность пропуска показана на графике жирной линией по горизон­
'МЛИ, соответствующей данной клети, а паузы между пропуска­
ми - свободным промежутком между двумя жирными линиями;
передача полосы из одной клети •В другую показа·на на графике
косыми линиями.
~
l(ак видно из графика, узким местом в работе этого стана является пер­
вая клеть трио 800 мм. Ритм прокатки в этом случае равен 49 сек. В целях
уменьшения ритма прокатки на этом стане можно прокатку следующей по­
лосы в этой клети еачать, не дожидаясь конца прокатки в ней предыдущей
полосы, например совместить последний пропуск предЫдущей полосы с пер­
вым п•ропуском следующей полосы. Такое совмещение называется прокат­
кой с перекрытием. В этом случае узким местом в работе стаеа будет
являться, очевидно, вторая клеть трио 800 мм. Ритм прокатки в этом слу­
чае может быть принят равным 40 сек, т. е. будет меньше примерно на 18%.
На рис. 256 представлен график работы во времени непрерыв­
ного стана 350 мм. Так как в этих сN1нах в каждой клети произ­
водится только один пропуск и время пропуска во всех .клетях
одина·ково, то ритм прокатки для этих станов равен
Т=Тм+Tn,
(148)


-~
/
/V
//
-
-;
~
"
~... _
~
/
j
~
)/ 1/
. .._
~
~
/'
~-~
~
.t::
~
~с.-
~-
~
i
~ ...
,;.,
~
~
~;:,,
~- ~~
~f
~~
~
;:,•:::t
~
~
~-~
~
//~
~-
~
~
1/
;::,
-
~
i
J
/~~
~
/
~-~
~
t::::
...
~::i
~
~ ;,;
~~
1
~~
~
::;~
~~
~
~~
"'S::.
,..
"'
с::,
-
____ ________
!


М
l
l
(
J
1
e
m
1
,
2
-
,
р
"
3
-
1
1
"
1
1
-
н
п
s
-
н
"
l
l
-
R
п
l
l
p
O
d
M
:
Ж
.
'
l
l
t
'
R
1
6
f
!
U
m
N
l
l
1
t
Т
р
о
н
1
1
т
1
ш
(
Т
=
Т
,
.
,
1
-
l
i
,
}
"
-
-
т
;
,
l
n
~
~
"
-
-
~
~
~
'
\
'
~
r
-
-
.
.
.
.
~
~
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
i
-
-
-
-
.
.
.
.
.
1
'
-
,
.
.
.
.
_
"
"
1
"
-
-
.
.
.
"
'
"
1
"
'
-
.
"
'
\
7
-
1
1
"
r
-
-
,
.
.
.
.
.
.
.
.
.
-
-
.
.
.
.
r
-
-
-
_
-
r
-
-
.
.
.
L
-
-
,
f
-
p
"
1
1
-
н
"
1
1
1
-
н
,
,
l
l
-
1
1
"
1
2
-
1
1
"
1
3
-
R
"
и
\
1
1
\
'
\
\
\
\
1
/
1
f
l
O
O
Q
.
/
l
.
7
1
t
'
U
m
е
.
Л
6
Н
О
С
Т
6
п
р
о
н
о
т
н
и
п
о
л
о
с
ы
•
1
f
U
2
0
.
J
/
J
4
0
s
u
6
'
/
J
7
0
8
0
.
9
0
8
о
е
и
1
1
.
с
е
н
.
Р
и
с
.
2
5
6
.
Г
р
а
ф
и
к
р
а
б
о
т
ы
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
г
о
с
т
а
н
а
в
о
в
р
е
м
е
н
,
и
\
\
\
1
\
1
0
D
1
1
0
~
-
-
-
-
-
1
~


296
Общая схема производства в прокатн,ь1х цехах
где Т м- время пропуска;
Тn-
пауза между концом прокажи предыдущей полосы и на­
чалом прокатки следующей в любой клети стана.
Продолжительность прокатки од·ной полосы в этих станах
равна времени одного пропуска плюс время пауз между клетя,ми.
Таким образом, одновременное нахождение полосы в нескольких
клетях, при наличии в каждой мети только одного пропуока обес­
печивают на этих станах ·наименьший ритм прока'J'IКИ и наимень­
шую продолжительность прою:1тки полосы. Определив рит:м про­
катки, можцо подсчитать технически возможную часовую произ­
водительность того или другого прокатного стана, пользуясь фор­
мулой (134).
Вводя дополнительно коэффициент использования производи­
тельности стана, учитывающий различные случайные задержки.
практически возможную часовую производительность можно опре­
делить по формуле:
(149
где А - технически возможная часовая производительность
стана;
К11 - коэффициент использования производительности стана.
На наших заводах, благодаря социалистической организации
производства, коэффициент использования производительности
стана находится в пределах 0,85-0,9, причем более высокий коэф­
фициент относится ~к непрерывным смнам.
Очень часто в течение всего года прокатные станы работают
по ·непрерывному графику, при следующем количестве нерабочих
,цней:
Ежегодный капитальный ремонт . . . . . . 4
Планово-предупредительные текущие ремонты
по2днявмесяц
.
.
.
.
.
.
24
Всеrо....28дней
В этом случае число рабочих дней в году равно 365 - 28 = 337.
В случае работы стана по прерывному гр,афику, т. е. с выход-
11ыми ,D.Нями, будем иметь количество нера·бочих дней:
Праздничные дни . . . . .
Еженедельн:Jе выходные дш1
Капитальный ремонт
Всего
.
6
.
52
.
4
..
62 дня
Число рабочих дней в году равно 365 - 62 = 303.


Сортамент проКllтных издеАий
29Т
Тогда •номинальное число часов работы стана в год при непре­
рывном графике и при nродолжительносm остановки между сме­
нами, 20 мин. равно
337 . 23 i:::: 7750 час.,
а при прерывном графике
303 • 23 i:::: 6970 час.
Фактическое число часов работы стана в год меньше номиналь­
ного на величину простоев. Величина этих простоев, учитываемая
коэффициентом использования времени КР, зависит от типа стана,
ормнизации работы ·на стане и других причин и колеблется в пре­
делах от 5 до 150/о номинального времени работы стана, а коэф­
фициент использования времени - в пределах от 0,85 до 0,95. Так,
на станах, у которых часто . приходится менять валки, величина
простоев больше, у непрерывных станов величина простоев.
мен1:1ше, чем у станов линейного типа, и т. д.
При указанном коэффициенте использования времени факти­
ческое число часов работы стана колебл-ется в следующих пре­
делах:
при работе по непрерывному rр~афику
7750 • (0,85-+ - 0,95) ~ 6560 + 7360 час.,
при работе по прерывному графику
6970 • (0,85-+- 0,95) = 5925-!- 6625 час.
Глава XVI//
ГОТОВЫR ПРОДУКТ
81. Сортамент прокатных изделий
В СССР сортамент почти на все изделия, изготовляемые про­
каткой, стандартизован (государственный общесоюз.ный стан­
дарт - ГОСТ). К:роме размеров изделий и допусков в ГОСТ'~ах.
изложены и технические условия, включающие химический состав.
стали, механические свойства, состояние наружной поверхности,
правила приемки, методы испытаний, маркировку и пр.
Автоматиз~ация и механизация прокатных станов, У.11,УЧШение
качества валков и общее повышение культуры производства по­
зволяют работать с большей точностью прокатки, !Переходить на
более жес11КИе допуски и, следовательно, выпускать продукт с ми­
нимально допустимым весом погонного метра.
Прокатные изделия в зависимости от их формы ,можно разде­
лить на четыре основные группы: 1) сортовой металл, 2)листовой
металл, 3) трубы и 4) специальные виды проката. Размерьа


298
Готовый продукт
и форма изделий рассматриваются ниже при описании отдельных
производств.
82. Схемы технологических процессов в прокатных цехах
Основными зад!Зчами при производстве того или другого про­
катного изделия являются:
'POHIJT/fl1 HQ llTOllf/ZО.
'll/J1e.111нllll прокотна
Сталеллаdил6m,1t1 це.r
Розлиlно t'mo.1111 1/
слитн~
/lofpl'I! митко## кoe­
pe!ome.1161t6IZ км111/l(о.r
Оронатко 1tt1dлуиин2е
Оdрезно лер~/Jнеео и зоl­
него HON//1//J и ,11езко но
l/tZt'm11.
/iринотно Hll зtzeomo­
Otl'IH/JH cmu;н
Резко Hll 'lllt'mu
/lронотноNIJ t'ТIZIIO,Z'оно.
wmм111otJ лронотно
1/mllмкo eomo#o.to
п, '11//J wmti
• 1/т. ~лко еото. -по
л,оо/Jунто
Рис. 257. Схема производства от слитка до готовоrо продукта в со­
временных прокатных цехах
1) получение готового продукта заданных размеров и формы
в максимально возможном количестве;


Контроль технологического процесса
299
2) получение готового продукта высокого качества, которое
характеризуется .не только физико-мех,аничес,кими свойствами
этого продукта, но и состоянием поверхности.
Эти задачи могут быть выполнены только при точном соблю­
дении режима всех технологических процессов: 1) подготовки ис­
ходного материала к прокатке; 2) нагрева металла перед прокат­
кой; 3) прокатки; 4) отделки металла после прокатки, включаю­
щей резку, охлаждение, правку, удаление поверхностных дефектов
идр.
Очень большое значение при этом имеет соблюдение установ­
ленных и проверенных режимов нагрева металла перед прокаткой,
температуры металла при самой прокатке и условий охлаждения
металла после проюа-гки (неправильный режим охлаждения мо­
жет повести к получению готового проката с порока-ми в виде фло­
кенов и трещин или с неудовлетворительными свойствами).
На рис. 257. представлена основная схема производства от слитка до
готового продукта в современных прокатНJЫх цехах (характерНЪ!м дпя этой
схемы ямяется горячий всад. слитки поступают в нагревательные колодцы
еще горячими). Если блумы и сляб'ЬI служат для получения готового про­
дукта, то их режут на части, которые отпра11ляют в ваrревательные rrечи или
на склад для осмотра и зачистки. Если блумы предназначены для получения
заготовки, то после прокатки на специальных заготовочных стаН'ах метам
отправляют 11111 склад для осмотра и зачистки и лишь в отдельных случаях -
в нагревательные печи станов окончательной прокатки.
При производстве легирован,ной и высоколегированной стали, когда к ка­
честву поверхности предъявляются особенно высокие требован.ия, слитки по­
сле разливки могут полностью охлаждаться, подвергаться зачистке и вновь
поступать на нагрев в холодном виде (перед зачисткой может применяться
умягчающая термическая обработка).
83. Контроль технологического процесса
Контроль технологического процесса в прокатных цехах скла­
дывае-гся из плавочноrо контроля, контроля отдельных производ•
ственных процессов и конечного контроля.
Плавочный контроль производится для ответственных сортов
с11али. В общем случае этот контроль может включать: определе­
ние качества стали при ее выплавке и разливке, химичеокий со­
став, MJIKpo- и макроструктуру слитка, ·неметаллические включе­
ния, -механические и другие свойства.
Контроль производственного процесса должен обеспечить пра­
вильный режим н1агрева металла, необходимую температуру на­
чала и конца прокатки, правильный режим обжатия при прокатке,
прокатку данного :профиля в пределах допусков, правильную рез,ку
ит.д.
В зад,ачу конечного контроля входит установление соответст·
вия качества готового продукта техническим условиям, действую­
щим стандарта.м и отдельным требованиям, для чего и проводятся
различные испытания, предусмотренные техническими условиями.


300
Слитки и заготовка
Глав а XIX
СЛИТКИ И ЗАГОТОВКА
84. Слитки
Вес и форма слитков, предназначенных -к прокатке, зависят от
марки выплавляемой стали, характеристики прокатного стана,
в котором они прокатываются, и вид,а получаемого полупродукта.
Так, при прокатке слябов применяются слит1m значительно боль­
шего веса, чем при прокатке блумов. Наиболее ходовым весом
слитков в современных прокатных цехах, оборудованных блумин­
гами и слябингами, при прокатке углеродистой стали являются:
от 5 до 8 т и более (в особых случаях до 15 т) при прокатке сор­
тового и от 5 до 25 т и более - пр1и прокатке листового металла.
Слитки легированной стали в большинстве случаев отливаются
весом не более 5 т.
В качестве примера определим вес слитка при прокатке железнодорож-
ных рельсов с весом 1 пог. м 50 кг.
.
Принимаем, что нормальная длина рельсов 12,5 м и что из одного блума
пмучается четыре рельса такой дли11Ь1. Вес блума получим, если к чистому
весу рельсов прибавим отходы при прокатке на ре.~1ьсобалочном стане и
отделке их. Эти потери можно принять суммарно в 40/о от чистDго веса
рельсов. Тогда вес блума будет равен:
50•12,5 •4 •1,04= 2600К2.
Если теперь приНJЯть потери на блуминге равными 200/, от веса слитка
и что из каждого слитка прокатываются два блума, то вес слитка при про­
катке данных рельсов будет равен:
2600•2:О,80 = /3500 кг.
В качестве другого примера' определения веса слитка возьмем случай
прокатки толстых листов из слитков. Допустим, что требуется прокатать лист
специальной стали размерами: длина - 6000 мм, шириll'а - 4000 мм и тол­
щина 60 мм.
Вес готового листа:
60•40•0,60 •7,85=11300К2.
Вес слитка при расходе металла в 1,7 т на 1 т листа будет равен:
11 300 • 1,7 = 19 210 К2 или округленно 19 т.
Слитки кипящей стали отливаются ~в изложницы, расширяю­
щи~ся книзу (рис. 258, б). Слитки спокойной стали в большинстве
случаев отливаются в изложницы, расширяющиеся кверху, и с
прибЫJJьной частью (рис. 258, а).
По форме СJJитки бывают большей частью квадратного или
прямоугольного сечения и в некоторых СJJучаях для проката из
специальных сталей, а также труб, колес и бандажей - круг­
лого сечения.


Заготовка
301
Слитки для прокатки сортового металла имеют квадратное и
прямоугольное сечеция и уклон боковых сторон в 3-50/о от разме­
ра высоты (на каждую сторону). Вес прибыли у слитков спокой­
tiой стали составляет 14-lбо/0 от общего веса слитка. Отношение
высоты слитка к стороне среднего сечения у кипящей стали от 3
до 3,5, у спокойной - не бo­
Jiee 3 (если принять за вы­
соо:у часть слитка без при­
были).
Слитки при_ прокатке ли­
стового
металла
имеют
обычно прямоугольное сече­
ние с отношением сторон
(толщины к ширине) от
1:2,5 до 1:3. Оmошение
толщины слитка к его длине
принимается
равным
от
1:3,5 до 1:4. Длинные сто­
роны сечения дел.аются вы­
пуклыми для большей гиб­
кости их и сопротивляемости
трещинам. Еще лучше де­
лать их с той же целью
волнистыми.
85. Заготовка
Заготовка является полу­
продуК'Гом прокатного цеха,
служащим исходным мате­
риалом для прокатки раз-
а.
о
Рис. 258. Форма изложниц
личных прокаmых изделий на станах окончательной прокатки.
Различают следующие виды полупродукта.
1. Заготовка квадратного или близкого к нему сечения круп­
ных размеров, прокатьюваемая на за-готовочных станах блумин­
гах, называется блумом. Наибольшее сечение блумов, обычно, не
6олее 350 Х 350 мм.
В основном эти блумы идут -на круl\lносортные станы для прокатки круп·
пых профилей сортовой стали и и.а другие заготовочные станы для прокатки
ваrотовки бмее мелких размеров. Поэтому весь необходимый сор,-амент
блумов определяется потребоостями этих станов.
В отдельных случаях блумы имеют другую форму, например
фасонную - для прокатки крупных балок и швеллеров или круг­
лую - для производства колес и бесшовных труб.
2. Заготовка прямоугольного сечения толщиной примерно от


302
Слитки и заготовка
50 до 300 мм и шириной от 500 до 1600 мм называется сnябом и
прокатывается как на слябингах, так и на блумингах.
Слябы поступают на листовые и универсаль11Ь1е станы для прокатки ли­
стовой и широкополосной стали.
3. Заготовка квадратного или близкого к нему сечения разме­
рами .обычно ниже 150 Х 150 мм, прокатывается на заготовочных
станах раЗJiичного типа.
В основном эта заготовка идет на сортовые и проволочные станы для
прокатки сортовой стали и п•роволоки.
Минимальный размер· заготовок, применяемых в настоящее
время в прокатных цехах наших заводов, равен 50 Х 50 мм.
•
1( последнему виду полупродукта относится также листовая
заготовка ил-и сутунка размерами: по толщине от 6 до 15 мм, по
ширине от 150 до 400 мм, идущая для прокатки тонколистовой
стали на станах дуо старого типа.
86. Подготовка СJJитков и заготовки к прокатке
На большей части заводов применяется горячий всад слитков
в нагревательные колодцы, причем удаление поверхностных де­
фектов производится на заготовках (однако не исключена возмож­
ность удаления поверхностных дефектов и с горячих слитков).
При производстве легированной и высоколегированной стали
слитки иногда полностью охлаждаются и поступают для нагрева
в холодном виде, в этом случае удаление поверхностных дефек­
тов производится часто как на слитках, так и на заготовке.
К числу удаляемых поверхностных дефектов полуп,родукта отн,осятся~
плены, волосовины, трещины, неметаллические включения, царапины от про­
водок и др. Все эти дефекты выявляются путем осмотра. С этой целью ИIЮ·
гда поверхоость заготовок подвергают травлению для выявле1111я дефектов.
которые простым осмотром обнаружить невозможно, так как они бывают
закрыты окалиной.
Большим распространением пользуется еще до сих пор мало­
производительная и вредная для рабочих вырубка дефектов пнев­
матическими зубилами.
При вырубке дефектов должно выдерж111Ваться правильное соотношение
между шириН1Ой и глубиной канавки, причем края канавки должны быть
сrлажеюы, чтобы при последующей п,рокатке они не послужи..1и причиной
образоеания трещин и других, вызываемых ими дефектов на поверхности
проката.
Для зачистки главным образом твердой легированной стали
применяются наждачные станки (эта сталь с трудом или совсем
не поддается вырубке пневматическими зубилами), стоимость
этого способа еще значительно ,выше, чем предыдущего.


Технологический процесс npotUlткu полупродукта
803
В последние годы все большее распространение находят но­
вейший метод удаления поверхностных дефектов - огневая за­
чистка, процесс которой сводится к выжиганию металла при ,помо­
щи кислородно-ацетиленового пламени резаком.
Резак подводят к началу места дефекта и в течение нескольких секунд
производят подогрев металла до достаточно высокой температуры, после
чего пускают струю кислорода, окисляющую предварительно нагретый ме­
талл, и сдувающую расплавлеюныА слой.
В настоящее время огневой зачистке подвергаются почти все
сорта стали.
на· горячих блумах II слябах огневая зачистка производится автомати­
чески машинами, установленными на линии рольганга между станом и нож­
ницами. При ручной огневой зачистке r,роизводи'rе.llьность в 10-15 раз
больше, чем при зачистке п•невматическими зубилами.
Глава ХХ
ПРОИЗВОДСТВО ПОЛУПРОДУКТА
87. Технологический процесс прокатки полупродукта
Обычно до 90о/0 слитков поступают в нагревательные колодцы
блумингов и слябингов непосредственно в горячем виде и только
около 100/о холодными. Применение горячего всада дает значи­
тельную экономию в расходе топлива и увеличивает пропускную
спосQбность нагревательных колодцев.
На рис. 259 представлен разрез ячейки нагревательных колод­
цев регенеративного типа. Для обслуживания блуминга нормаль­
ного типа с диаметром валков 1100-1150 мм обычно устанавли­
вается 8-1О групп колодцев, состоящих из четырех ячеек в каж­
дой группе, вмещающих по 6-8 слитков.
l(аждая ячейка колодца представляет собой самостоятельную нагрева­
тельную ~rечь, имеющую собственные регенераторы для подогрева газа и
воздуха. l(олодцы отапливаются доменным или смесью коксовального и до­
менНJОго газов.
На рис. 260 представлен разрез ячейки нагеевательных колод­
цев рекуперативного типа с центральной горелкой, построенных
в последние годы на наших новых заводах. В этих колодцах по­
цогревается воздух и газ. КаЖдая группа таких колодцев состоит
из двух ячеек, вмещающих по 12-16 слитков.
Нагревательные колодцы, как правило, располагаются в спе­
циальном здании, примыкающем к основному зданию блуминга
или слябинга. Это здание состоит из двух пролетов, в одном из
которых расположены собственно колодцы, в другом - переющ-


@
'
=
-
~
о
Р
и
с
.
2
5
9
.
Р
а
з
р
е
з
я
ч
е
й
к
и
н
а
г
р
е
в
а
т
е
л
ь
н
ы
х
к
о
л
о
д
ц
е
в
р
е
г
е
н
е
р
а
т
и
в
н
о
г
о
т
и
п
а


Технологический процесс прокатки полупродукта
305
---------
---------------- ------------
ные устройства для газа и воздуха, а также площадка управле­
ния колодцами.
Посадка <:Литков в колодцы производится в вертикальном по­
ложении специальными клещевыми кранами. Режи-м нагрева слит­
ков зависит от веса слитка, температуры <:Литка при посадке и
химиче<:кого состава стали.
Рис. 260. Разрез ячейки нагревательных колодцев рекуперативного типа
Слитки, нагретые до температуры прокатки, выдаются из ко­
,1одцев краном на тележку-опрокидыватель (рис. 206), которая
подвозит их к подводящему рольгангу блуминга или слябинга
и опрокидывает на ролики последнего. По рольгангу слиток по­
дается к рабочей клети стана. На рис. 261 'показан общий вид
блуминга 1000 мм.
В случае 0установки за блумингом непрерывноэаготовочного стана для
прокатки мелкой заготовки блумннг выпускает большей частью блумы сече­
нием от 250 Х 250 до 300 Х 300 мм. Дальнейшая прокатка блумов в заго­
товку разли•1ного мелкого сечения производится на непрерывноэаготовочном
стане. БлумиШ' прокатывает также блумы друтих сечений размерами от
~ 00 Х 200 до 300 Х 300 мм и выше, которые, минуя непрерывно заготовоч­
ный стан, поступают на более крупные стаоо окончательной прокатки или
для других целей.
Прокатанная полоса поступает по рольгангу к ножницам, где
производится обрезка концов, а если требуется, и резка полосы
на части.
:20 Обработка металлов даВJ1ением


306
Производство полупродукта
Размер отрезаемых концов различен и зависит от формы и размера
слитка способа разливки, марки стали, сечения прuкатываемых бпумов и
слябов' и т. п. Так, при прокатке блумов из кипящей стали отрезается 5-
6% от веса слитка, а из спокойной стали до 180/о. При прокатке слябов из
киnящей стали величина отрезаемых ко~щов составл11е1· 8--120/о, а из спо•
коАной стали - до 2С,,/о от веса слитка, так как в этом случае отрезается
прибыльная часть слитка.
Рис. 261. Рабочая клеть блуминrа 1000 .им
Полоса, отрезанная на ножницах, поступает или непосред·
ственно на непрерывнозаготовочный стан для прокатки более мел­
кой заготовки или на склад заготовки станов окончательной про­
катки (если требуется замедленное охлаждение, то металл за­
гружается в неотапливаемые колодцы и специальные печи; после
схлаждения он подвергается зачистке).
88. Станы для прокатки крупной заготовки - блумов и слябов
На рис. 262 представлен план расположения оборудования
современного одноклетьевого дуо-реверсивного блуминга. Обору­
дование блуминга расположено в трех параллельных пролетах.
Первый пролет представляет изолированное помещение - машин-


~
о
*
1
"
1
•
1
1
x
1
i
~
h
•
~
r
;
:
i
:
;
J
1
:
2
Х
1
\
/
1
1
,
-
5
7
0
0
0
1
!
.
.
.
~
~
6
1
б
,
п
п
n
в
_
6
8
~
д
1
1
1
/
,
9
8
П
!
,
?
_
J
О
1
1
!
l
Б
J
;
з
~
r
/
5
ш
'
'
-
1
i
1
0
1
А
~
1
1
я
1
.
1
r
:
-
J
1
1
1
1
4
1
•
1
.
~
7
7
9
1
1
1
r
1
с
:
:
,
<
:
,
[
/
с
:
,
1
1
~
.
j
/
0
2
0
0
3
0
0
0
0
-
Р
и
с
.
2
6
2
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
о
д
н
о
к
л
е
т
ь
е
в
о
r
о
б
л
у
м
и
п
,
r
а
1
1
5
0
м
м
:
!
-
п
р
о
л
е
т
,
н
>
1
r
р
е
в
а
т
е
л
ь
н
ы
х
к
о
л
о
д
ц
е
в
:
1
1
-
п
р
о
л
е
т
с
т
а
н
а
;
1
1
1
-
м
а
ш
и
н
н
ы
l
l
з
а
л
;
I
V
-
с
к
р
а
n
и
о
!
I
n
r
о
л
е
т
:
\
'
-
с
к
л
а
д
б
л
у
м
о
в
н
с
л
я
б
о
в
1
-
р
а
б
о
q
s
я
к
л
е
т
ь
:
2
-
т
е
л
е
ж
к
а
•
о
n
р
о
к
n
д
ы
в
а
т
е
л
ь
:
З
-
с
т
а
ц
и
о
н
а
р
н
ы
!
!
о
п
р
о
к
н
д
ы
в
а
т
е
.
.
1
ь
:
4
-
n
о
в
о
р
о
т
н
ы
l
l
с
т
о
л
;
5
-
п
р
и
е
м
н
ы
!
!
р
о
л
ь
­
г
а
н
г
:
6
-
р
а
б
о
ч
1
1
1
1
р
о
.
r
.
ь
г
а
н
г
;
7
-
я
м
а
д
.
,
я
в
ы
г
р
у
з
~
<
и
о
к
а
л
и
н
ы
:
З
-
м
а
ш
и
н
а
o
r
н
e
в
o
l
l
ч
и
с
т
к
и
:
9
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
1
6
0
0
т
;
1
0
-
т
р
а
н
с
n
о
1
>
•
т
е
р
о
б
р
е
з
к
о
в
:
J
J
-
я
м
а
Д
I
I
Я
о
б
р
е
з
к
о
в
;
1
2
-
с
т
а
л
к
н
в
а
т
е
л
и
б
л
у
м
о
1
1
.
и
с
.
ч
я
б
о
в
;
1
3
-
у
к
л
а
д
ы
в
а
т
е
л
ь
с
л
я
б
о
в
;
1
4
-
х
о
.
ч
о
д
и
л
ь
н
и
к
A
I
I
Я
&
у
м
о
в
;
1
5
,
1
6
,
1
7
и
Л
J
-
м
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
3
1
1
ы
1
:
l
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1


8(,8
Производство полупродукта
----------- ----
ный зал, в котором установлено электрооборудование стана:
электродвигатель стана, преобразователь, возбудители, щиты
управления и пр. Во втором пролете помещаются все механизмы
сrана, а третий, называемый скрапным пролетом, предназначен
д~'Iя уборки окалины из-под стана и обрезков от ножниц.
Наибольшее распространение i1 качестве привода для таких
блуминrов получил двигатель постоянного тока мощностью
7000 л. с. с числом оборотов 0-50-120 в минуту; максимальный
момент мотора при 50 об/мин 300 тм. Максимальное число обо-
• ротов 120 применяется только при значительной длине прокаты­
ваемой полосы.
.
С передней и задней сторон стан оборудован рольгангами для
подачи слитков к рабочим валкам, для перемещения прокатывае­
мой полосы взад и вперед ,во время прокатки, для транспортиро­
вания прокатанной полосы к ножницам и частей порезанной по­
лосы от ножниц на склад. Перемещение полосы по рольгангу от
калибра к калибру рабочей клети с обеих сторон производится
манипуляторами. Для кантовки слитков с передней стороны стана
на одной из линеек установлен крюковой кантователь.
На расстоянии 40-60 м от оси стана расположены электри­
ческие ножницы с подвижными верхним и нижним ножами; ре­
зание происходит снизу вверх.
Дlвление, развиваемое ножницами, зависит от сечения металла, раз­
резаемого на них, и колеблется в пределах от 900 до 1600 т.
Для уборки обрезков за ножницами установлен конвейер,
представляющий собой бесконечную ленту, при помощи которого
обрезки подаются в скрапной пролет здания, где сбрасываются
в установленные у конвейера коробки или прямо на железнодо­
рожную платформr.
Производюrельность таких блумингов достигает 2,5 ,илн. т и более слит­
ков в rод.
Наряду с повышением производительности блуминrов за счет
факторов, описанных ранее, производительность их может быть
повышена включением в состав блуминrа нескольких клетей, т. е.
за счет дифференциации производственного процесса.
К: числу таких блуминrов относятся:
1) станы, состоящие из двух реверсивных клетей;
2) станы, состоящие из нескольких нереверсивных клетей дуо
11 трио [16];
3) непрерывные станы.
При современном производстве листов на крупных металлур­
гических заводах процесс прокатки разбивается на две стадии:
J) прокатку из слитков листовой заготовки - слябов;
2) прокатку из слябов листов.


Станы для прокатки крупной заготовки - блумов и слябов
309
Такое разделение имеет ряд преимуществ по сравнению с прокаткоА ли­
стов непосредствевно из t·литков. на старых металлургических заводах:
1. Увеличивается проиэводите.'lьность листопрокатных стэнов за счет
употре&евия заготовки срt'внительно малоА толщины и благодаря тому,
что головная и донная части слитка отрезаются после ll'рокатки на обжимном
стане.
2. Улучшается качество готовых листов в связи с тем, что слиток на
обжиМНК)М стане получает обжатие со всех сторон и слябы могут быть ос­
мотрены и имеющиеся на них пороки удалены.
Рис. 263. Слябинг завода Запорожсталь
Прокатка из слитков слябов - ,осуществляется или на блумин­
rах, или на обжимных станах, приспособленных специально для
прокатки плоской заготовки - слябингах. На рис. 263 показан
слябинг завода Запорожсталь.
Основное преимущество слябинга сравнительно с блуминrом
заключается в том, что кроме горизонтальных валков он имеет
обычно еще пару вертикальных валков, благодаря которым произ­
водится боковое обжатие листовых слитков без кантовки. Однако
из-за высокой стоимости и узкой специализации слябинг является
менее распространенным обжимным станом, чем блуминr, он на­
ходит применение для получения очень тяжелых и широких сля­
бов ,в большом количестве (прокатка широких слябов на блу-


JJO
Производство полупродукта
минге вызывает затруднения при ребровых пропусках, при отсут­
ствии же ребровых пропусков и боковых обжатий качество кро­
мок сляба получается неудовлетворительным).
Производительность блуминга при прокатке слябов меньше
производительности слябинга (прокатка на ребро на блуминге
вызывает потерю времени на подъем и опускание верхнего валка
11 кантовку слитков) ; кроме ограничения в ширине, слябы с блу­
минга ограничены также и по весу, так как блуминг рассчиты­
вается в основном щ1 работу со слитками до 8 т.
В основном слябы идут в качестве полупродукта для листо­
вых универсальных и широкополосных станов. Слябинг выпускает
слябы размерами: толщина от 50 до 300 мм, ширина от 50U до
1600 мм, длина от 1ООО мм и выше, вес от 250 кг и выше.
Развес слитков для прокатки вышеуказанных размеров слябов
колеблется от 5 до 25 т, наиболее ходово~ развес слитков 8-12 т.
На рис. 264 представлен план расположения оборудовании слябинга.
Диаметр горизонтальных валков этого слябинга 1150 мм, длина боики валков
2000 мм. Диаметр вертикальных валков 680 мм длwн,а бочки 1200 мм. Для
этого слябинга характерен привод каЖдого горизонтального валка от отдель­
ного двигателя мощностью 5000 л. с. и 0-100 об/мин.
В последнее время индивидуальный привод валков находит примеlfение
также мя блумингов крупного размера. Преимущества ин11ивидуальноrо
привода валков: а) отсутствие шестеренной клети и свизанных с этим потерь
энергии и эксп.пуатацион.ных расходов; б) более плавная работа шпинделей
вследствие отсутствия ударов зубьев шестеренной КJIети; в) более простая
конструкция самих электродвигателей. К числу недостатков надо отнести
лишь большую стоимость электросборудования и необходимость точного
электрического регулирования числа оборотов, общего мя обо11х валков.
•
Для привода вертика.~ьных валков установлен один двигатель мощ-
ностью 2900 л. с. с числом оборотов 0-250 в минуту.
При прокатке слитков на слябинге вертикальные валки начи­
нают давать значительные обжатия только после некоторых про­
пусков слитка в горизонтальных валках. Количество пропусков
находится в зависимости от веса слитка и от толщины получае­
мого сляба.
При благоприятном соотношении количества слябов различных
размеров •В программе производительность слябинга может дохо­
цить до 350 т, а при прокатке крупных слябов - до 500 т в час.
89. Заготовочные станы для производства меJ1кой заготовки
Различают два основных типа заготовочных станов: 1) непре­
рывнозаrотовочные и 2) линейного типа. Эти станы обычно рас­
полагаются в непосредственной близости от блумингов, и, следо­
вательно, входят в состав заготовочного отделения прокатного
цеха. Такое рас~оложение станов дает возможность вести про-


1
-
-
-
~
.
.
8
i
~
.
~
1
~
.
~
п
•
~
в
в
±
:
~
1
l
t
l
l
P
К
н
l
-
J
5
1
-
к
с
~
~
7
0
0
~
l
,
i
-
-
-
1
0
1
1
8
~
§
;
t
~
2
2
i
J
O
-
Г
А
•
~
,
r
:
i
I
1
~
'
r
:
J
1
1
1
2
1
/
7
~
'
1
2
~
-
-
.
,
.
_
Р
и
с
.
2
6
4
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
с
л
я
б
и
н
г
а
1
1
5
0
м
А
1
:
1
-
п
р
о
л
е
т
н
а
г
р
е
в
а
т
е
л
ь
н
ы
х
к
о
л
о
д
ц
е
в
:
/
1
-
п
р
о
л
е
т
с
т
а
н
а
:
1
/
/
-
м
а
ш
н
1
<
:
~
ы
l
l
з
а
л
;
I
V
-
с
к
р
а
п
н
о
l
l
п
р
о
л
е
r
;
V
-
с
к
.
1
а
д
с
л
я
б
о
в
1
-
р
а
б
о
ч
а
я
к
.
,
1
е
т
ь
,
в
t
•
р
т
н
к
а
.
,
ь
н
ы
t
'
к
а
.
,
м
,
т
·
,
ж
е
.
г
о
р
и
з
о
н
т
а
л
ь
н
ы
е
в
а
л
к
и
;
3
-
т
е
л
е
ж
к
а
-
о
п
р
о
к
н
д
ы
в
n
т
с
л
ь
:
4
-
с
т
а
ц
и
о
н
а
р
н
ы
!
!
о
п
­
р
о
к
и
д
ы
в
а
т
е
л
ь
;
5
-
n
о
в
о
р
о
т
н
ы
l
l
с
т
о
л
;
6
-
п
р
и
е
м
н
ы
!
!
р
о
л
ь
г
а
н
г
:
7
-
р
а
б
о
ч
н
и
р
о
л
ь
г
а
ю
;
8
-
м
а
w
н
1
1
а
u
r
и
e
~
o
A
ч
и
с
т
к
и
;
!
J
-
н
о
ж
-
н
и
ц
ы
1
6
0
0
:
r
;
1
0
-
т
р
а
н
с
п
о
р
т
е
р
о
б
р
е
з
к
о
в
;
1
1
-
я
м
а
д
л
я
о
б
р
е
з
к
о
в
;
1
2
-
я
м
а
д
л
я
в
ы
г
р
у
з
к
и
о
к
а
л
и
н
ы
:
1
3
-
r
т
а
л
к
в
в
а
т
е
л
ь
;
1
4
-
у
к
л
а
-
д
ы
а
а
т
е
л
ь
с
.
,
я
б
о
в
;
1
5
,
1
6
,
J
l
,
I
B
-
м
о
с
т
о
а
ы
е
к
р
а
~
.
ь
а


312
Производство полупродукта
------------
катку заготовок из слитка с о~ного нагрева, что экономически
выгодно.
В отдельных случаях на старых металлургических заводах или заводах,
производящих высоко.~еrироваН1ную сталь, заготовочные станы лик<!йноrо
типа прокатывают заготовку непосредственно из мелкнх слитксв.
Непрерывнозаготовочные станы. Наиболеерас­
пространенной схемой непрерывнозаготовочного стана является
стан, состоящий из двух групп по шесть метей в каждой
.
(рис. 265) .
Прежде обжатие на блуминге, как правило, велось до сечения
200 Х 200 мм, а дальнейшее уменьшение поперечного сечения
производилось на непрерывнозаготовочном стане. В этом <'Лучае
первая группа стана имеет валки диаметром 630 мм и длиной боч­
ки 1200-1400 мм, а вторая группа - диаметром 450 мм и дли­
ной бочки 550-850 мм.
В настоящее время широкое распространение, особенно •В
СССР, получил размер блума 250 Х 250 мм и выше при наимень­
ших размерах конечной заготовки 55Х55 мм (вместо 40Х40 мм).
Соответственно ваJiки первой группы непрерывнозаготовочного ста­
на имеют диаметр 720-800 мм и длину бочки 1500 мм, а второй
группы - диаметр 530 мм и длину бочки 1ООО мм. Обычно ско­
рость прокатки для последней клети первой группы находится в
пределах 1,2-2 м/сек. При таких скоростях производительность
стана опережает производительность блуминга, поэтому повыше­
ния скорости не требуется.
В последней клети второй группы скорость прокатки лимити­
руется скоростью резки на летучих ножницах и в настоящее время
не превышает 5,0 м/сек.
Расстояние от оси последней клети первой группы до оси пер­
вой клети второй группы около 80 м. Это расстояние определяется
наибольшей длиной полосы, выходящей из первой группы.
Для прокатки заготовки сечением 50 Х 50 мм из блума сечением 200 Х
Х 200 мм требуется 12 к.,1етей, для прокатки же заго1овки сечением 100 Х
Х 100 мм нужно всего 6 клетей. Разделение стана на две самостоятельные
группы позволяет обеспечивать заготовкой крупного сечения 100 Х 100 мм
другие сортовые станы. микуя вторую rpynlJIY. Вышелшая из первой группы
заготовка поступает во вторую группу только в том случае, если требуется
заготовка сечением меньше 100 Х 100 мм.
Чтобы полосу, вышедшую из первой группы, можно было выдать и.а сто­
рону, расстояние от оси последней клети nepвoil группы до оси первой клети
вторсil группы устанавливается таким, чтобы на рольганге между этими
rрупп,ами вмещалась самая д,1инная полоса, выходящая из тт~рвой группы.
Для подачи полосы от первой группы на сторону имеются
шлепперы, которые передают ее на обводный рольганг, транспор­
тирующий пола:су к ножницам. Разрезанные полосы поступают


:
1
л
!
i
!
1
т
~
f
/
,
i
n
a
1
5
(
6
f
~
1
1
i
~
г
-
7
8
9
1
0
f
t
'
1
2
D
.
1
k
A
-
=
,
,
,
1
7
-
-
M
f
J
I
J
O
•
l
-
c
l
o
f
l
&
O
•
1
~
I
J
I
J
'
J
O
Q
·
'
•
l
5
l
1
0
0
.
,
.
~
-
1
/
l
l
W
1
1
1
1
/
l
l
f
J
O
O
O
O
Р
и
с
.
2
6
5
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
з
а
r
о
т
о
в
о
ч
н
о
г
о
с
т
а
н
а
:
1
-
п
р
о
л
е
т
с
т
а
н
а
;
/
/
-
с
к
л
а
д
з
а
г
о
т
о
в
о
к
;
1
-
6
-
р
а
б
о
,
ш
е
к
.
,
е
т
н
п
е
р
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
с
т
а
н
а
;
7
-
1
2
-
р
а
б
о
ч
и
е
к
л
е
т
1
t
в
т
о
р
о
й
r
p
y
n
n
ы
с
т
а
н
а
;
1
3
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
б
л
у
м
и
н
r
а
;
1
4
-
м
а
я
,
1
1
и
к
о
1
1
ы
е
и
о
ж
•
-
н
и
ц
ы
;
1
5
-
л
~
у
ч
и
е
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
1
6
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
1
7
-
х
о
д
о
д
и
л
ь
н
н
к
;
1
8
-
/
9
-
к
р
а
н
ы


314
Производство полупродукта
-------------
по рольгангу за ножницами в склад заготовки на охладительные
стеллажи, в конце которы~ имеются пакетировочные карманы.
Для разрезки вес1:1ма длинной полосы, выходящей из второй
группы на мерные заготовки, имеются летучие ножницы, поз,во­
Jiяющие производить резку на ходу (см. рис. 180).
Изобретение этих ножниц устраwило какие бы то ни было ограничения
веса слитка, сыграло большую роJ1ь в увеличении производи,-елt.ности про­
катl1,ых станов и дало возможность комбинировать блр1инr с непрерывноза­
rотовочным станом.
Разрезанная заготовка собирается сзади ножниц при помощи
рольганга с косо поставленными роликами и затем сдвигается
отдельными партиями на приемные рольганги охладительных
стеллажей. В конце этих стеллажей имеются сборочные карманы,
Qткуда заготовка забирается мостовыми кранами и складывается
r< штабели.
Чтобы полностью использовать непрерывные станы, обладаю­
щие большой производительностью, прокатывают на одном и том
же стане и сутунку и заготовку. При такой установке в первой
группе применяют общие черновые калибры для сутунки и заго­
товки с почти одинаковым обжати"м. Окончательная прокатка
производится при этом во второй группе, которая имеет различные
валки для прокатки сутунки и заготовки. Прокатка сутунки в
этой группе производится на гладких валках. Для регулирования
же ширины полос и обработки боковых кромок между клетями
с горизонтальными валками дополнительно устанавливаются не­
сколько клетей с вертикальными валками.
Возможность на непрерывнозаrотовочных станах прокатывать
сутунк.у с уменьшенной толщиной помимо удешевления производ­
ства упростила окончательную прокатку ее на тонколистовых ста­
нах; при этом производительность последних увеличилась и соот­
ветственно снизилась себестоимость в этом звене прокатки.
Значительные усовершенствования в непрерывнозаrотовочных
станах сделаны в последнее время с целью предупреждения по­
Rерхностных дефектов заготовок - трещин и царапин, получаю­
щихся при использовании геликоидальных проводок. К: числу этих
, усовершенствований необходимо отнести: 1) применение кантую­
щих проводок роликового типа_; 2) наклонное (диагональное) рас­
положение калибров в валках, при котором значительно умень­
шается угол скручивания заготовки, а следовательно, и возмож­
ность образования трещин по этой причине; 3) чередование кле­
тей с горизонтальными и вертикальными валками (в этом случае
полоса обжимается поочередно в вертикальном и горизонтальном
направлениях без кантовки).
3аrотовочные станы линейного типа обычно
состоят из двух-тре?( клетей, расположенных в одну линию. Часто


Технико-экономические показатели производства полупродукта 315
эти станы, характерные для старых заводов, служат хак для про­
изводства заготовки и сутунки, так и для прокатки различных
профилей крупноJо сортового металла. В этом случае стан в ос­
новном не отличается от крупносортного стана, рабочие клети
которого также расположены в одну линию.
В качестве примера стана такого типа можно привести заготовочный
стан, изображенный на рис. 266. Диаметр валков 750 мм, мина бочки вал­
ков 2100 мм. Число оборотов валков 40-55 в минуту. Приводом для стана
служит двигатель переменного тока мощностью 2000 л. с. с числом оборо•
тов 200-290 в минуту. •Передача вращения от мотора к стану осуществляется
через одноступенчатый редуктор; юа валу малой шестерни н-асижен маховик
весом 14 т.
Первая клеть трио стана оборудована с передней стороны подъемно­
качающимся столом, а с задней стороны подъемно-nараллельным столом
(см. рис. 201). Вторая клеть трио оборудована подъемно-качающимся сто­
лом с задней стороны, с передней же стороны у нее имее1ся только роль­
ганг. Кроме того, стан оборудован mлепперами с передней и задней сторон,ы
рабочих клетей для передачи полосы от одной клети к другой, транспортными
рольгангами, ножницами. сталкивателями и другими механизмами, обслужи­
вающими отдельные операции технологического процесса.
Исходным материалом для этого стана служат слитки весом около 800-
850 кг. Для нагрева слитков имеЮ'Гся методические печи с ториевой выда­
чей, раGотающие на газе. Готовым продуктом стана 11вляется полупродукт
в виде заготовки сечением от 50 Х 50 до 140 Х 140 мм. Произподительность
стана около 250 ООО т заготовки в год.
90. Технико-экономические показатели
производства полупродукта
I( потерям металла при прокатке обычно относятся: 1) угар
металла при нагреве и прокатке; 2) обрезка конuов, включая
потери при зачистке и иногда при травлении: 3) брак и недокат.
Эти потери и выход годного на блумингах и слябингах обычно
считают в процентах от веса слитка. Зная выход годного, расход
металла на единицу годного можно получить путем деления за­
данного ( 1ООо/0) на выход годного. В табл. 13 приведены средние
данные о потерях, выхода годного и расхода металла при про­
катке на блуминге [9].
Выход годного на непрерывнозаrотовочных станах составляет
в среднем 97о/0 для первой группы и 980/о для второй группы: рас­
ход блумов на тонну годной заготовки составит 100: 97,0=1,03 т
для первой группы и 100: 98=1,02 т для второй группы.
Пусть при весе слитка G последовательные операции сопро­
вождаются понижением этого веса до G1, G2 и т. д.
Тогда последовательные расходные коэффициенты составят:
k-а,.
.
,, -- _§_
t- Gi•ч Gaит.д.
Отсюда


'
Н
А
!
l
6
C
Л
U
l
1
1
K
O
,
1
1
1
1
1
1
•
1
1
,
~
~
n
ц
~
1
-
ш
ш
c
:
:
:
I
:
:
:
j
_
,
?
2
D
D
D
O
а
о
а
а
'
D
D
D
D
2
З
~
l
g
g
g
g
~
~
~
~
=
=
п
D
D
O
D
D
D
D
D
Н
Н
Е
Ш
U
~
;
;
;
~
;
ш
1
.
9
2
I
J
I
J
I
J
.
I
I
.
C
.
Р
и
с
.
2
6
6
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
з
а
г
о
т
о
в
о
ч
н
о
г
о
с
т
а
н
а
л
и
н
е
й
н
о
г
о
т
и
п
а
:
1
_
с
к
л
а
д
с
л
и
т
к
о
в
;
2
-
3
-
м
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
а
н
ы
;
4
-
н
а
г
р
е
в
а
т
е
л
ь
н
ы
е
п
е
ч
и
;
5
-
т
е
л
е
ж
к
и
д
л
я
п
е
р
е
д
а
ч
и
с
л
и
т
к
о
в
;
6
-
п
о
д
в
о
д
я
щ
и
й
р
о
л
ь
г
а
н
г
;
7
-
з
а
г
о
т
о
в
о
ч
н
ы
й
с
т
а
1
1
т
р
и
о
;
8
-
э
л
е
к
т
р
о
д
в
и
г
а
т
е
л
ь
2
0
0
0
А
.
с
.
;
9
-
м
о
с
т
о
в
о
й
с
т
а
и
;
I
C
-
1
2
-
п
о
д
ъ
е
м
н
о
-
к
а
ч
а
ю
щ
п
е
с
я
с
т
о
л
ы
;
1
1
-
п
о
д
ъ
е
м
н
о
-
п
а
•
р
а
л
л
е
л
ь
н
ы
l
i
с
т
о
л
;
t
J
-
1
6
-
р
о
л
ь
г
а
н
г
и
;
1
7
и
1
8
-
Ш
J
1
е
n
1
1
а
р
ы
;
1
9
-
м
о
с
т
о
в
о
й
к
р
а
н
:
2
0
-
м
а
я
т
н
и
к
о
в
а
я
n
и
л
а
;
2
1
-
н
о
ж
1
1
и
ц
ы
;
2
2
-
с
т
э
л
к
1
1
в
а
т
>
!
л
ь
:
2
3
-
о
х
л
а
д
1
1
r
с
л
~
.
и
ы
е
я
м
ы
:
2
4
-
м
о
с
т
о
в
о
й
к
р
а
н


Технико-экономические показатели производства полупродукта 317
Таблица 13
Потери, выход годного и расход металла при прокатке на блуминrе
Блумы
Слнбы
Ло·1азател~1
1
1
l!ИПRщая
спонойная
11ипящан
споноnвая
сталь
1
сталь
ста:~ь
сталь
:Угар(%) ..
2,5
2,5
2.5
2,5
Концt,1 (%) . . .
5,0
17,0
8,0-11,О
17,0
Врак и иедокат (%)
0,5
0,5
0,5
0,5
Всего потерь ( %)
8,0
•1
20,О
1
11,0-14,0 1 20,О
Выход годного (%) ..
92,0
80,0
89,0-86,О
80,О
Расход металла на еди-
ницу годного . .
1,087
1,25
1, 123-1, 163
1,25
и т. д., что дает:
Gc = k1 •kз ....k,,Gп,
<,ткуда получаем общий (суммарный) или, как говорят, сквоз­
ной расходный коэффициент:
k= _§_ = k1k,z....kп.
( 150)
Gn
Таким образом, расход слитков на тонну годной заготовки
можно получить умножением расходных коэффициентов на блу­
минrе и непрерывнозаrотовочном стане.
Так, в случае прокатки заготовки из блумов кипящей стали pacxo;i: слит­
ков на тоН1Ну заготовки для первой группы непрерывнозаrотовочного стана
составит:
а) для кипящей стали
1,087• 1,03=1,12 m·,
б) для спокойной стали
1,25•1,03 = 1,29 т.
Для второй группы эти коэффициенты составят:
а) для кипящей стали
1,087 •1,02= 1,11 т,
б) для спокойной стали
1.~5 • 1,02 = 1,275 т.
Расход энергии на блуминrе, в зависимости от сечения блумов
и слябов, составляет 15-20 квт-ч на I т слитков. Расход энер-


318
Производство рельсов и б(JJIOK
гии на первой группе непрерывнозаготовочного стана составляет
10-11 квт-ч на 1 т годного проката, а для второй группы-8,5-
9,0 квт-ч на 1 т годного проката.
Глава XXI
ПРОИЗВОДСТВО РЕЛЬСОВ И БАЛОК
91. Сортамент и технологический процесс
прокатки рельсов и балок
Готовым продуктом рельсобалочных станов отечественных за-
1одов ЯВЛЯЮТСЯ:
.
38, 43, 50 и 65 ~/пог.J.1
180-600 мм
180-400 мм
100-210 мм
Ре.пы.:ы железнодорожные .
БаJJкИвысотой......
Швел;1ерw высотой . ,
.
.
Трамвайные рельсы высотой
Шпун1ы (сваи) .
Углонаясталь......
140 Х 140-230Х230 мм
Круглая и квадратная сталь
J(J0-225 мм
При этом оrновным продуктом являются рельсы и балки.
Рельсы железнодорожные прокатывают главным образом из
мартеновской стали. Из бессемеровской стали прокатывают лишь
небольшую часть рельсов (весом 1 пог. м 38 кг). Химический
состав рельсовой стали приведен •В табл. 14.
Таблица 14
Химический состав реJJьсовой стаJJи
Со,1ержаuие елемеитов, %
Иар11а
фосфор
1 сера
стали
угnеро1
марганец
нремний
не более
М70
0,63-0,78
0,65-1,0
0,13-0,28 0,045
0,05
М62
0,55-0,70
0,60-0,90
0,13-0,28 0,05
0,05
НБ62
0,50-0,73
0,60-1,0
0,15-0,ЗО 0,075
0,06
В СССР стандартная длина рельсов 12,5 м. Длина балок и
швеллеров - до 19 м. .
Рельсы, балки и швеллеры занимают 12-150/о общего произ­
водства проката.
В последнее время все больше и больше расширяется произ-
1юдство широкополочных балок с параллельными полками, с наи­
большей высотой 1000 мм и балок с тонкими стенками, с наиболь­
~uей высотой 300 мм.


Сортамент и технологический процесс прокатки
319
Существует два метода работы рельсобалочных станов. На
станах старого типа обычно отсутствует промежуточный нагрев
и прокатка слитка на блуминrе и рельсов ·на рельсобалочном ста­
не ведется в один нагрев.
На новых станах применяется вторичный подогрев блумов в
печах, установленных между блуминrом и рельсобалочным ста­
ном, способствующий выгоранию поверхностных мелких п.!fен,
позволяющий получать требуемую температуру конца прокатки,
что улучшает механические свойства рельсов и увеличивает вы­
ход годного, а также обусловливающий понижение расхода энер­
гии при прокатке на рельсобалочном стане и обеспечивающий
независимую друг от друга работу блуминrа и рельсобалочноrо
стана (при остановке рельсобалочноrо стана блуминr продолжает
работать, отправляя блумы на склад, и, наоборот, при останnвке
блуминrа рельсобалочный стан имеет возможность вести прокатку
из блумов, имеющихся на складе) .
Ниже будет рассмотрен главным образом более новый второй
метод производства рельсов.
Слитки рельсовой стали весом 6-7 т прокатываются на блу­
минrе в блумы, большей частью, сечением от 250 Х 250 до 300 Х
Х300 мм. После обрезки концов и разрезки на 2-3 части, блумы
передаются по рольгангу к нагревательным, большей частью ме­
тодическим трехзонным рекуперативным печам.
Прокатанные полосы поступают к салазковым пилам (см.
рис. 199), устанавливаемым механически на требуемом расстоя­
нии, после разрезки проходят через роликовую загибочную ма­
шину, получая изгиб в сторону подошвы (для компенсации обрат­
ного изгиба при остывании).
Охлажденные на холодильниках до температуры не ниже 6000
рельсы загружаются в колодцы, где медленно охлаждаются до
100-1500 в продолжение 7-8 час. (для предотвращения образо­
вания флокенов, что достигается также изотермической выдерж­
кой, когда рельсы в течение 2-3 час. выдерживаются в печах при
температуре порядка 550°).
Остывшие рельсы передаются в рельсоотделочную, где первой
операцией является правка рельсов на роликовых правильных
машинах (с дополнительной правкой на эксцентриковых прес­
сах).
Затем производится фрезерование торцов рельсов и сверление
дыр, служащих для скрепления рельсов при укладке.
Для увеличения стойкости концов рельсов против износа при­
меняется закалка их (головки концов рельсов нагревают при по­
мощи высокочастотного аппарата, после чего охлаждают водой).
После всех ·этих операций рельсы подвергаются тщательному
осмотру (не допускаются: плены, рванины, трещины, волосовины,
закаты на поверхности, а также следы усадочной раковины, рас-


320
Производство рельсов и балок
слоения и трещины на торцах; по профилю и длине рельсы дол­
жны удовлетво~ять тр.ебованиям технических условий. В соот­
ветствии с последними рельсы проходят испытания на удар и
растяжение и контроль химического состава стали).·
Рельсы с незначительными недостатками зачисляются во второй сорт,
рельсы с крупными недостатками, не поддающимися исправлению, юаправ­
ляются на переплавку.
Jехнологический процесс прокатки балок и швеллеров отли­
qается от прокатки рельсов только отделкой. Из описанных опе­
раций применяется только одна правка.
92. Станы для производства рельсов и балок
Первые рельсобалочные станы были дуо-реверсивными, с рас­
положением рабочих клетей в одну линию. Такие станы сохрани­
лись до сих пор, обычно они имеют три клети дуо с валками диа­
метром 800-950 мм (рис. 267).
t·
~JS'
~
•
1
з
Е ---- iee-
8
Е---•
-·З-
l
л~ -- --~~:::::-===::=;;:Z~+
+-~=-..:_:::_::._..:_::._.c..
_____ __
.;..-=~-----------J
-1.
---
Э1Е
iж++
6
1
'.s
m--
Рис. 267. Реверсивный рельсобалочный стан 850 м.11:
-
.
/( Л//111
J - мотор блуминrа; 2 - б.пуминr; з - ножниuы; 4 - рельсоба.,очныА стан: $ - мотор
стана; 6 - жо.поб
Слиток, большей частью бессемеровской стали, нагретый в нагреватель-
• ных колодцах,
прокатывается на блуминrе в полосу сечением примерно
200 Х 200 мм; по отводящему рольгангу полоса поступает к ножницам
для обрезки переднего и заднего концов, после чего Gез промежуточного по­
догрева прокатывается на рельсобалочном стане в готовый рельс.
За годы пятилеток на наших крупных металлургических заво­
дах был построен ряд современных рельсобалочных станов, рас­
положенных в две и более линии, состоящие из четырех-пяти кле­
тей как дуо, так и трио.
Стан, показанный на рис. 268, состоит из четырех клетей, расположенных
в три линии. В первой линии имеется одна обжимная дуо-реверсивная клец
-е валками диаметром 900 мм и длиной бочки 2300- мм (приводом служит дви
гатель пrстоянного тока мощностью 4250 ,1,. с. с ч исл ом оборотов ±0-50-
120 в минуту).


~
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
о
1
.
i
~
~
-
:
:
.
_
_
-
-
-
-
-
-
-
-
-
=
-
-
-
:
.
r
-
:
:
:
-
=
§
'
.
.
.
.
!
С
~
.
.
s
:
о
.
.
}
о
.
.
g
:
1
D
=
1
D
i
l
:
'
~
,
1
.
.
.
.
.
,
-
-
:
.
.
,
.
-
_
~
-
-
:
-
-
-
-
-
=
=
~
~
~
-
-
~
~
-
-
-
-
1
1
,
.
,
2
6
1
-
1
Р
и
с
.
2
6
8
.
Р
е
л
ь
с
о
б
а
л
о
ч
н
ы
й
с
т
а
н
в
т
р
и
л
и
н
и
и
:
/
и
2
-
п
о
д
в
о
д
я
1
Ц
И
е
р
о
п
ь
r
а
и
r
и
б
л
у
м
и
н
r
а
;
а
и
4
-
р
а
б
о
ч
и
е
р
о
m
,
г
а
н
г
и
;
$
-
7
-
о
т
в
о
д
я
l
Ц
И
е
р
о
п
ь
г
а
н
г
в
;
8
-
I
I
O
Ж
I
I
I
I
Ц
Ы
.
ц
п
я
б
п
у
м
о
в
;
9
-
к
о
н
в
е
й
е
р
,
ц
п
я
о
б
р
е
з
к
о
в
;
/
О
-
к
о
н
в
е
й
е
р
д
,
J
I
Я
б
п
у
м
о
в
;
J
/
-
m
л
е
п
п
е
р
ы
;
1
2
-
р
о
п
1
г
а
н
r
;
/
В
-
к
а
м
е
р
н
ы
е
н
а
г
р
е
в
а
т
е
п
ь
и
ы
е
п
е
ч
и
;
/
4
-
п
о
д
в
о
д
я
щ
и
й
р
о
п
ь
г
а
н
r
о
б
ж
u
,
а
н
о
А
к
п
е
т
и
9
0
0
м
м
;
/
6
и
n
-
р
а
б
о
ч
и
е
р
о
п
ь
г
а
н
г
и
;
/
6
-
о
б
ж
и
м
н
а
я
к
п
е
т
ь
9
0
0
м
м
;
/
8
-
п
о
д
в
о
д
я
щ
и
й
p
o
.
n
'
l
,
r
a
и
r
ч
е
р
1
1
о
в
о
й
п
и
н
и
и
с
т
а
н
а
;
/
9
-
п
о
д
ъ
е
м
н
о
-
к
а
ч
а
ю
щ
н
е
с
я
с
т
о
п
ы
;
2
0
-
ч
е
р
н
о
в
а
я
п
и
н
и
я
с
r
а
и
а
(
д
в
е
к
п
е
т
и
т
р
и
о
8
0
0
м
м
)
;
2
1
и
2
3
-
р
а
с
к
а
т
н
ы
е
р
о
п
ь
r
а
и
г
и
;
2
2
и
2
4
-
1
W
1
е
п
п
е
р
ы
;
2
6
и
2
6
-
р
а
б
о
ч
и
е
р
о
п
ь
г
а
н
г
и
ч
и
с
r
о
в
о
й
к
п
е
т
и
д
у
о
7
5
0
м
м


322
Лроизводст~о рельсов и балок
На расстоянии около 54 м расположена вторая линия, состоящая из двух
клетей трио с валками диаметром 800 мм и длиной бочки 1800 мм (привод от
одного двигателя мощностью в 6200 л. с. с числом оборотов 80/160 в минуту).
Далее, на расстоянии 76 м, расположена третья линия, состоящая из
одной чистовой клети дуо с валками диаметром 750 мм и длиной бочки
1100 м..11 ( приводом служит двигатель мощностью 1750 л. с. с числом обо­
ротов 90-180 в миR}'Ту).
Расположение рабочих клетей этого стана способствует повы­
шению производительности стана за счет дифференциации про­
изводственного процесса.
На рис. 269 представлен рельсобалочный стан, рабочие клети·
которого расположены в две линии.
Первая линия состоит из одной дуо-реверсивноii: обжимной клети с вал­
ками диаметром 950 мм и длиной бочки 2350 мм (приводом служит двиrа•
тель постоянного тока мощностью 5000 л. с. с числом оборотов 0-50-120 в
минуту).
Чистовая ливня состоит из трех клетей: две клети трио с валками доомет­
ром 850 мм и длиной бочки 2000 мм и одна дуо с валками диаметром 780 мм
и дпиноii: бочки 1200 мм (приводом для' клетей трио служит двигатель мощ­
ностью 6200 л. с. числом оборотов 0-50-120 в МИНо/ТУ, и приводом для КJJети
дуо-двиrатель мощностью 2500 .11. с. с числом оборотов 100-275 в минуту).
Пр·окатка рельсов производится за 12 ,пропусков; производи­
тельность стана - окмо 1,2 млн. т готового проката в год.
Подобные рельсобалочные станы имеют наибольшее распро­
странение (выделение в других станах чистовой клети дуо в са­
мостоятельную линию связано с некоторой задержкой прокатки
при передаче полосы от первой клети трио ко второй; кроме того,
ззтрудняется обслуживание стана вследствие увеличения lJасстоя­
ния между линиями и удлиняется здание).
Дуо-реверсивная клеть современных рельсобалочных станов
имеет подъем верхнего валка, который исш)Jlьзуется при прокатке
балок. С обеих сторон этой клети имеются манипуляторы .и кан­
тователи.
Клети трио этих станов оборудуются качающимися столами.
Передача полосы из клети в клеть осуществляется при помощи
шлепперов. Задача полосы в валки и кантовка ее производятся
соответствующими манипуляторами и кантователями, установлен­
ными на качающихся столах.
На современных рельсобалочных станах прокатываю-кя два
tипа балок: 1) балки нормального типа, имеющие уклон внутрен-
1-шх поверхностей 140/о и максимальную высоту 600 мм; 2) балки
r; уклоном в 90/о и с более тонкой стенкой, также имеющие наи­
большую высоту 600 мм. В последнем случае при прокатке балок
максимального размера, современные рельсобалочные станы обо­
рудуются , сменной универсальной клетью, устанавливаемой на
месте чистовой клети дуо.


,
.
.
:
;
•
2
4
'
1
1
2
4
1
2
4
L
~
,
,
2
5
/
~
-
~
G
.
f
~
.
i
i
J
«
'
2
i
J
·
"
"
'
•
-
-
-
В
.
f
.
.
y
,
з
·
•
•
1
1
1
1
i
•
,
,
.
.
.
1
1
1
1
1
1
~
.
d
i
'
Д
U
U
U
~
i
~
~
~
~
~
~
;
=
-
~
~
~
~
~
:
~
1
Р
и
с
.
2
6
9
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
1
1
я
р
е
л
ь
с
о
б
а
л
о
ч
н
о
г
о
с
т
а
н
,
а
8
0
0
м
м
:
l
-
С
К
Л
'
а
д
з
а
г
о
т
о
в
о
к
;
!
1
-
п
е
ч
н
о
й
п
р
о
.
п
е
т
;
1
1
1
-
м
а
ш
и
н
н
ы
й
з
а
п
:
I
V
-
п
р
о
л
е
т
с
т
а
н
а
;
V
-
т
е
р
м
и
ч
е
с
к
о
е
о
т
д
е
п
е
н
и
е
;
V
l
-
р
е
п
ь
с
о
о
т
д
е
п
о
ч
н
а
я
;
V
l
f
-
б
а
л
к
о
о
т
д
е
п
о
ч
н
а
я
;
V
l
l
-
с
к
п
а
д
р
е
л
ь
с
о
в
в
б
а
л
о
к
;
I
X
-
в
а
п
ь
ц
е
т
о
к
а
р
н
о
е
о
т
д
е
п
е
н
и
е
;
Х
-
с
к
п
а
д
т
р
у
б
н
о
й
з
а
г
о
т
о
в
к
и
/
-
о
'
i
ж
и
м
н
а
я
μ
е
т
ь
д
и
а
м
е
т
р
о
м
9
5
0
м
м
;
2
-
3
-
к
л
е
т
и
т
р
и
о
д
и
а
м
е
т
р
о
м
8
5
0
м
м
;
4
-
к
п
е
т
ь
д
у
о
д
и
а
м
е
т
р
о
м
7
8
0
м
м
;
5
-
з
а
г
р
у
з
о
ч
н
а
я
п
п
о
щ
а
д
к
а
;
6
-
з
а
г
р
v
з
о
ч
н
ы
l
!
р
(
)
п
'
ь
г
а
н
r
;
.
7
-
м
е
т
о
д
и
ч
е
с
к
а
я
п
е
ч
ь
;
8
-
я
м
ы
д
п
я
в
ы
г
р
у
з
к
и
о
к
а
.
л
и
н
ы
;
9
-
п
и
л
ы
д
и
с
к
о
в
ы
е
;
/
О
-
п
r
r
е
м
п
е
п
ь
и
а
я
м
а
ш
и
н
а
:
/
/
.
.
.
.
:
.
г
и
~
о
ч
и
а
я
м
а
ш
и
н
!
'
,
:
/
2
-
ш
.
л
е
п
р
е
р
ы
:
1
3
-
н
о
р
м
а
л
и
з
а
ц
и
о
н
н
ы
е
П
е
>
1
8
/
4
_
-
х
о
л
о
д
н
.
л
ь
н
и
к
;
1
5
-
п
р
а
в
u
п
ь
н
а
я
м
а
ш
и
н
а
;
1
6
-
ш
т
е
м
п
е
.
л
ь
н
ы
l
!
п
р
е
с
с
;
/
1
-
-
-
-
д
и
с
к
о
в
а
я
п
и
л
а
т
р
е
н
и
я
;
1
8
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
1
9
-
и
и
с
п
е
к
т
о
р
с
к
1
1
е
с
т
е
п
л
а
ж
и
;
2
0
-
с
в
е
р
п
и
л
ь
и
ы
l
!
с
т
а
н
о
к
;
2
1
-
ф
р
е
з
е
р
н
ы
й
с
т
а
н
о
к
;
2
2
-
п
р
а
•
•
в
-
О
Л
ь
н
а
я
м
а
w
н
1
1
а
;
2
3
"
-
к
о
р
о
б
ы
д
л
я
о
х
.
л
а
ж
д
е
н
и
я
;
.
2
4
-
2
8
-
м
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
а
н
ы
~
-
.
:
;
:
,
1
~
.
.
.
,
-
.
.
.
~
-
-
.
:
~
:
:
:
~
-
-
:
=
-
-
'
1
-
-
-
,


324
•
Производство рельсов и балок
В последнее время все более расширяется производство ши­
рокополочных балок с параллельными полками с наибольшей вы­
сотой 1ООО мм и балок с тонкими стенками с наибольшей высотой
300 мм. Прокатка широкополочных балок с параллельными пол­
ка ми и высотой больше 200 мм производится только на универ­
сальных станах.
На рис. 270. изображен универсапьныil: стан для прокатки шюрокополоч­
вых балок высотой до 1000 мм. Исходным материалом служат слитки весом
до-·20 т прямоуrолыюго и фасоwноrо двутаврового сечения (дл;~ прокатки
балок высотой более 600 А!М), которые прокатываются в черновой профиль
~алки на дуо-реверсивном блуминrе с валками диаметром 1475 мм с ин­
дивидуальным приводом валков.
После обрезки концов ка ножницах полоса направляется к черновой
линии универсального стана, состоящей из вспомогательной клети дуо, где
обрабатываются только кромки полок, и к четырехвалковоil: главной уни­
версалыюil: клети, где горизонтальные валки обрабатывают шейку и внут­
ренние повер_хности полок, верти•кальные - наружные поверхносrи IЮЛОК
(рис. 271).
•
После прокатки в клетях черновой ли1m1и полоса поступает в проме­
жуточную линию стана, которая отличается от черновой тем, что вспомога­
тельная клеть установлена после rлавноil: для обработА-И кромок пс,лок перед
последним чистовым fJIJ)oпycкoм, который производится в чистовой ун11вер­
сальоой клети.
Балки с тонкиМIИ стенка.ми выоотой до 300 мм прокатываются
на непрерырых станах.
93. Технико-зкоиомические показатели
производства рельсов и балок
,
1( отходам при производстве рельоов относятся: обрезки у пил,
окалина, стружка при фрезеровании и сверлении, пробные куски
рельсов (для копровых испытаний) и потери на рубку концов в
рельсоотделочной, что составляет около 50/о от всада. Вых_од rод­
k-\ых рельсов из блумов: 100-5 = 950/о; расход блумов на 1 т
rодных рельсов: 100: 95 = 1,05 т. Если расход слитков на 1 т блу­
~ов nринять равным 1,25, то расход слитков на 1 т rодных рель­
~ов будет равен:
·'
1,25 · 1,05= 1,31 т.
Расход блумов на 1 т балок можно принять равным 1,06 т.
Так как подавJJяющее количество балок и других фасонных про­
филей прокатывается из кипящей стали, то расход металла на
блуминге можно принять равным 1,12. Тогда расход слитков на
1 т балок составит:
1,12 • 1,06 = 1,187 т.
Расход энергии на рельсобалочных станах в зависимости от
прокатываемого профиля колеблется в пределах от 45 до 70 квт-fl
••а 1 т готового проката.


г
,
1
'
/
-
~
-
0
N
1
/
J
~
~
Ф
'
'
~
~
.
·
0
5
/
l
/
J
/
J
I
I
I
_
_
_
2
i
~
f
~
f
:
j
l
t
-
н
л
v
o
l
l
J
I
/
У
Ф
Ф
к
л
:
ф
~
~
Р
и
с
.
2
7
0
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
,
и
я
у
н
,
и
в
е
р
с
а
л
ь
н
о
r
о
с
т
а
н
а
д
л
я
п
р
о
к
а
т
к
и
ш
и
р
о
к
о
п
о
п
о
ч
н
ы
х
б
а
л
о
к
:
/
-
п
р
о
л
е
т
н
а
r
р
е
в
а
т
е
.
п
Ь
Н
Ь
I
Х
к
о
л
о
д
ц
е
в
:
1
1
-
м
а
ш
и
н
н
ы
й
з
а
п
:
l
l
l
-
1
1
р
о
.
1
е
т
с
т
а
н
а
:
I
V
-
с
к
р
а
п
п
о
й
п
р
о
л
е
т
.
1
-
д
у
о
·
р
е
в
е
р
с
и
в
н
ы
й
б
л
у
м
н
н
r
;
2
-
ч
е
р
н
о
в
а
я
к
п
е
т
ь
д
у
о
;
3
-
ч
е
р
н
о
в
а
я
у
н
п
в
с
р
с
а
п
ь
н
а
я
к
л
е
т
ь
;
4
-
п
р
о
м
е
ж
у
т
о
ч
н
а
я
у
н
и
в
е
р
с
а
п
ь
н
а
я
к
п
е
т
ь
;
5
-
п
р
о
м
е
ж
у
т
о
ч
н
а
я
к
п
е
т
ь
д
у
о
;
6
-
ч
и
с
т
о
в
а
я
у
н
п
в
е
р
с
а
п
ь
н
а
я
к
п
е
т
ь
;
7
-
т
с
п
е
ж
к
а
-
о
п
р
о
к
п
д
ы
в
а
т
е
л
ь
;
8
-
п
о
в
о
р
о
т
н
ы
й
с
т
о
п
;
9
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
1
0
-
я
м
ы
д
л
я
в
ы
г
р
у
з
к
и
о
к
а
п
п
н
ы
;
1
1
-
к
о
1
1
в
е
й
е
р
д
п
я
о
б
р
l
!
,
з
к
о
в
;
1
2
-
/
6
-
м
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
а
н
ы
t
i
,
(
1
6
'
1
f
q
1
1
1
1
1
1
В
f
6
8
t
'
l
f
O
A
f
0
8
1
1
/
1
1
f
1
1
t
J
N
(
/
I
N
A
l
/
'
1
6
Р
и
с
.
2
7
1
.
С
х
е
м
а
п
р
о
к
а
т
к
и
б
а
л
о
к
н
а
у
н
и
в
е
р
с
а
л
ь
н
о
м
с
т
а
н
е


326
Лроиэводство сортового металла и пооволоки
Глава ХХ/1
ПРОИЗВОДСТВО СОРТОВОГО МЕТАЛЛА И ПРОВОЛОКИ
94. Сортамент и технологический процесс
прокатки сортового металла
Современные сортовые станы с валками диаметром 250~
750 мм прокатывают следующие профили:
сталь круглая от 8 до 150 мм;
сталь квадратная от 8 до 150 мм; •
сталь полосовая шнрипоil: от 30 до 350 мм;
сталь угловая равнобокая от 20 Х 20 до 150 Х 150 мм;
сталь угловая неравнобокая от 30 Х 20 до 150 Х 120 мм;
швеллеры высотой от 50 до 300 мм;
•
балки высотоf• от 80 до 300 мм.
рельсы рудничные с весом 1 пог. м до 30 кг.
Кроме·того, на этих станах прокатывается большое количество
специа.1Jьных профилей, идущих в различные отрасли машино­
с.-троения.
На современных проволочных станах прокатывается проволока
(катанка) диаметром, главным образом 6-10 мм.
Часть продукта является готовыми изделиями; другая часть
wвляется полуфабрикатом для дальнейшей обработки: штампов-
1-юй, пресоовкой, обточкой, волочением и т. д.
Сортовой металл поставляется в прутках раЗJiичной длины,
обычно от 3 м до наибольшей возможной. Проволока выпускается
в мотках, весом от 50 до 250 кг и больше.
Применение в качестве исходного материала .с.литков встре­
чается лишь на сортовых станах линейного типа. старых метал­
лургических заводов, реконструкция которых еще не завершена.
Правильный выбор веса и размеров заготовки для современного
стана обеспечивает высокое качество изделий, высокий •выход
годного и максимальную производительность.
При большем весе и большей длине полосы повышается производитель­
ность стана, снижаются потери в обрезках, уменьшаются расходы на обслу­
живание, т. е. повышается экономичность работы стана. Однако длина гото­
вой полосы ограничена допустимой температурой конца прокатки и тем, что
с увеличением длины разница температуры между передним и задним концом
полосы возрастает, а вместе с тем возрастает и разн,ица в ,размерах и ка­
честве проката. Наиболее благоприятные условия для достижения равномер­
ного сечения полосы имеются на непрерывных станах, где прокатка ведется
с наименьшим временем прохождения полосы через с.таи.
На длину полосы и, следовательно, вес и размеры заготовки влияют
также: устройство прокатного стана, длина рольгангов, длина холодильника.
расстояние между последней клетью и пилами или ножницами. а также раз­
меры пода наrревательн,ых печей, тип и мощность заготовочных станов, имею­
щихся на заводе.
На наших заводах при прокатке на сортовых станах с валками
~иаметром 250-350 ·мм обычно применяется заготовка сечением


Технологический процесс прокатки сортового металла
327
55 Х 55+ 125 Х 125 мм, длиной до 9000-1 О ООО мм; на станах
же с валками диаметром 350-750 мм- заготовка сечением
100Х100+ 250Х250мми выше,длинойдо9000мм.
Заготовка, прокатанная на блумингах и заrоrовочных станах,
поступает на общий склад, оборудованный кранами и зачистными
<'редствами для удаления поверхностных дефектов (рис. 272).
В пролеты склада выходят загрузочные рольганги нагреватель­
f1ых печей сортовых станов.
l(cmaнJ
-
Рис. 272. Склад заготовок сортопрокатных станов
Для нагрева заготовки применяются большей частью методи­
qеские рекуперативные печи различной конструкции, работающие
на смеси доменного и коксового газов.
Заготовка сечением от 100 Х 100 мм и выmе, длиной до
6000 мм обычно нагревается в методических печах с торцевой
посадкой и -выдачей. Нагрев заготовки сечением меньше 100 Х
Х 100 мм, длиной 9000 мм производится в печах с боковой посад­
кой и выдачей.
Температура нагрева заготовки в зависимости от состава стали
различна и колеблется, большей частью, ·в пределах orr 1100 до
1.200°. Схемы прокатки на данном стане должны обеспечить по


828
П роиэводство сортового металла и проволоки
возможности выбор одинаковой общей заготовки (упрощение ра­
боты заготовочных станов, объединена:е черновых пропусков с
прокаткой различных профилей без смены валков в черновых кле­
тях, минимальное число пропуоков и максимальная скорость про­
катки).
Охлаждение полос, прокатанных на сортовых станах, произ­
водится на автоматических хо.лодильниках, на которых происхо-
дит также и nра~вка.
'
Резка металла 1Ведется как в горячем, так и в холодном со­
стоянии. Для дополнительной nравки служат роликовые праrвиль­
ные машины (рис. 185). Для сматывания проволоки в бунты
применяются моталки разлиtЮного типа. Готовые изделия [IОдвер­
гаются осмотру ,и контролю 11а склад~ готового продукта, который
ямяется общим для всех сортоrвых станов цеха. После осмотра
и удаления поверх.ностных дефектов проиэводятся маркиров.ка~
пакетирова1Н1Ие и погрузка готового проката 18 железнодорожные
платформы.
'
95. Станы для производства сортового металла
Сортовые станы часто делятся на следующие три группы:
1) крупносортные станы с валками диаметром 500-750 мм
для прокатки тяжелого фасонного и сортового металла;
2) среднесортные станы с валками диаметром 350-500 мм
для п-рокатки среднего фасонного и сортового металла;
3) мелкооортные станы с валками диаметром 250-350 мм
для прокатк.и наиболее легких сортов ,сортового металла.
I( сортовым станам относятся и рельсобалочные станы, рас­
смотренные нами отдельно из-за их резкой специализации.
По устройсmу сортовые станы можно разделить на следующие
три типа:
.
1) станы линейного типа, состоящие GrЗ различного количества
клетей, расположенных в две и более линий;
2) полунепрерывные станы, имеющие непрерывную подгото­
вительную группу и чистовую линию, состоящую из нескольких
клетей;
•
в) станы с последовательным расположением клетей.
Сортовые станы линейного тиrпа являютсяти­
пичными станами старых прокатных цехов. В последние годы эти
станы устанавливаются редко, главным образом с валками диа­
метром 450-700 мм для прокатки крупных размеров сортового
металла.
Прокатные валки каждой линии приводятся от отдельных двигателей.
обеспечивающих значительную регулировку числа оборотов валков; станы обо­
рудуются рольгангами, манипуляторами, кантователями, качающимися сто­
лами, шлепперами, салазковыми пилами, механ,нческими холодильниками 111
другими механизмами.


Станы для производства сортового метама
329
Черновая линия одного нз таких новых станов 630 мм (рис. 273) имеет
дуо-реверсивную клеть с валками диаметром 780 мм и дл1t11ой бочки 2000 мм
(приводом служит двигатель постоянного тока :мощностью 4000 л. с. и 0-50-
120 об/мни). Чистовая линия состоит нз двух клетей трио и одной дуо с вал­
ками диаметром 630мм и длнн:ой бочки 1500мм у трио и 1200мм у дуо (при­
водом является двигатель мощностью 4000 л. с. и 60-120 об/мин).
Для нагрева заготовки имеются три методические рекуперативные печи
с торцевой выдачей, работающие на смеси доменного и коксового газов, про­
нзводюrельность одной печи около 50 т в час. Производительность стана за­
висит от программы прокатки и составляет 500-600 тыс. т готового проката
в год.
В качестве второго примера современного высокопроизводительного сор­
тового стана линейного типа можно привести среднесортный стан 450 мм
(рис. 274).
В отличие о,: стана 630 мм, черновая линн;r этого стана состоит из одюай
клети трио, а чистовая - из трех клетей трио и одной клети дуо.
Стан прокатывает качественную уrлероднстую и легированную сталь,
большей частью круrлого сечения диаметром от 48 до 100 мм.
ПронзводнтельНIОСТЬ стана в зависимости от программы прокатцн состав­
ляет 200-300 тыс. т готового проката в год.
Станы с последовательным расположением
кл е т е й. Сюда относятся станы непрерывные с зигзагообразным
расположением клетей и шахматные, являющиеся типичными
станами современных прокатных цехов (рис. 93, 94, 95).
Общей чертой этих станов является то, что в каждой клети
производится только один пропуск, а диаметр валков и число
оборотов их подбираются так;им образом, чтобы во ,всех клетях
с-облюдалось соотношение:
U)n • Vп -::::; const
где wn -- площадь сечения прокатываемой полосы при выходе из
данной клети;
Vn-скорость выхода полосы из этой же клети.
В непрерывных сrанах рабочие клети располагаются таким
образом, что полоса прокатывается одновременно во всех или не­
скольких клетях; в станах с зигзагообразным расположеаием
клетей и шахматных полоса одновременно прокатывается только
в одной клети (за исключением первых клетей, где в не.которых
случаях полоса прокатывается одновременно в двух клетях).
Новейшие станы с зигзагообразным расположением клетей
имеют валки диаметром 450-650 мм для прокатки крупного
сорта.
На рис. 275 показан стан 530 мм одного нз новых заводов. Этот весьма
совершенный стан состоит нз 9 рабочих клетей, расположенных последова­
тельно, для сокращения общей длины, в три ряда. В первом ряду пять клетей,
во втором - три и в третьем - одна клеть.
•
Первые четыре клети стана с валками диаметром 630 мм приводятся от
двигателя мощностью 2200 квт и 300 об/мин; два двигателя мощностью по
1850 квт, 300-600 об/мин приводят попа~,но клети 5-6 и 8-9 с валками
диаметром 530 .м.11 и четвертый двигатель - мощност1,ю 1100 квт и 300-
600 об/мин приводит клеть 7 с валками диаметром 530 мм.


4
;
'
,
.
J
J
O
1
·
t
,
t
=
=
=
•
-
.
!
1
1
1
4
0
0
0
V
/
1
/
2
1
/
2
:
~
3
0
0
0
.
.
.
.
.
.
.
1
3
3
'
,
~
1
2
~
1
0
1
7
r
-
1
4
5
0
0
0
0
D
Р
и
с
.
2
7
3
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
И
>
И
я
к
р
у
п
и
о
с
о
р
т
н
о
г
о
с
т
а
н
а
6
3
0
•
м
м
л
и
н
е
й
н
о
г
о
т
и
п
а
:
1
-
с
К
J
i
а
д
з
а
г
о
т
о
в
о
к
;
l
l
·
-
п
е
ч
н
о
е
о
т
д
е
.
п
е
н
и
е
;
l
l
l
-
м
а
ш
и
н
н
ы
й
з
а
л
;
I
V
-
п
р
о
л
е
т
с
т
а
н
а
;
V
-
С
К
J
i
а
д
г
о
т
о
в
о
й
п
р
о
д
у
к
ц
и
и
1
-
о
б
ж
и
м
н
а
я
К
J
i
е
т
ь
;
2
-
-
3
-
к
л
е
т
и
т
р
и
о
6
3
0
м
м
;
4
-
К
J
i
е
т
ь
д
у
о
6
3
0
м
м
;
5
-
з
а
г
р
у
з
о
ч
н
а
я
п
л
о
щ
а
д
к
а
;
6
-
п
е
ч
ь
;
7
-
р
а
б
о
ч
и
й
р
о
л
ь
r
а
н
r
;
8
-
п
и
л
ы
r
o
p
я
ч
c
l
l
р
е
з
к
и
;
9
-
х
а
л
о
д
н
л
ь
н
и
к
;
1
0
-
n
р
а
в
й
л
ь
и
ы
е
м
а
ш
и
н
ы
;
1
1
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
1
2
-
1
4
-
м
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
а
н
ы


3
0
2
2
0
т
1
1
-
f
l
J
I
J
D
Л
t
n
-
,
J
D
5
/
o
J
U
_
1
9
J
o
0
5
0
•
1
1
1
1
.
,
А
А
А
А
8
5
♦
1
2
5
Р
и
с
.
2
7
4
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
с
р
е
д
н
е
с
о
р
r
н
о
r
о
с
т
а
н
а
4
5
0
м
м
л
и
н
е
й
н
о
г
о
r
и
п
а
:
1
-
з
а
г
р
у
з
о
ч
н
ы
й
р
о
л
ь
г
а
н
г
;
2
-
н
а
г
р
е
в
а
т
е
л
ь
н
ы
е
п
е
ч
и
;
3
-
п
о
д
в
о
д
я
щ
и
й
р
о
л
ь
г
а
н
г
с
т
а
н
а
;
4
-
р
а
б
о
ч
и
й
р
о
.
п
ь
r
а
и
r
ч
е
р
н
о
в
о
й
.
п
я
н
н
и
;
6
-
п
о
д
ъ
е
м
н
о
-
к
а
ч
а
ю
щ
и
й
с
я
с
т
о
.
п
ч
е
р
н
о
в
о
й
.
п
н
и
и
и
;
6
-
и
о
ж
н
v
.
ц
ы
д
.
ч
я
р
а
з
р
е
з
к
и
з
а
г
о
т
о
в
к
и
;
7
-
п
о
д
ъ
е
м
н
о
-
к
а
ч
а
ю
щ
и
е
с
я
с
т
о
л
ы
ч
и
с
т
о
в
о
й
.
п
и
и
и
н
;
8
-
1
1
1
J
1
е
п
п
е
р
ы
;
9
-
р
а
б
о
ч
и
е
р
о
л
ь
r
а
н
r
я
п
е
р
е
д
н
е
й
с
т
о
р
о
н
ы
ч
и
с
т
о
в
о
й
.
п
и
н
и
и
;
1
0
-
р
а
б
о
ч
и
е
р
о
л
ь
г
а
н
г
и
з
а
д
н
е
й
с
т
о
р
о
н
ы
ч
и
с
т
о
в
о
й
.
п
и
н
и
и
;
1
/
-
о
т
в
о
д
я
щ
и
й
р
о
л
ь
г
а
н
г
с
т
а
н
а
;
1
2
-
с
а
л
а
з
к
о
в
ы
е
п
и
.
n
ы
;
1
3
-
х
о
л
о
д
и
.
n
ь
и
н
к
и
;
1
4
-
р
о
т
н
<
о
в
а
я
п
р
а
в
,
.
п
ь
н
а
я
м
а
ш
и
н
а
;
1
5
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
д
л
я
Х
О
J
I
О
Д
Н
О
Й
р
е
з
к
и


З
О
~
l
Ю
О
-
,
1
7
'
-
-
-
-
1
_
_
_
'
'
\
7
~
~
1
1
:
:
:
k
:
:
:
:
1
~
1
5
1
6
V
2
0
1
1
2
1
3
Р
и
с
.
2
7
5
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
к
р
у
п
н
о
с
о
р
т
н
о
r
о
с
т
а
н
а
5
3
0
м
м
с
п
о
с
л
е
д
о
в
а
т
е
л
ь
н
ы
м
р
а
с
п
о
п
о
ж
е
m
r
е
м
к
л
е
т
е
й
:
/
-
с
к
л
а
д
з
а
r
о
т
о
в
о
в
;
I
I
-
п
е
ч
н
о
й
п
р
о
.
,
е
т
;
l
l
l
-
м
а
ш
в
н
в
ы
l
l
з
а
л
;
/
У
-
п
р
о
л
е
т
с
т
а
н
а
;
V
-
C
J
(
J
l
a
,
1
1
.
г
о
т
о
в
о
й
п
р
о
д
у
в
1
U
1
в
;
1
-
4
-
ч
е
р
н
о
в
ы
е
м
е
т
и
д
у
о
6
3
0
м
м
;
5
-
9
-
п
о
д
г
о
т
о
в
и
т
е
л
ь
н
ы
е
и
ч
и
с
т
о
в
ы
е
м
е
т
и
д
у
о
5
3
0
м
м
;
1
0
-
з
а
r
р
у
з
о
ч
н
а
я
п
л
о
щ
а
д
в
а
;
1
1
-
м
е
т
о
д
н
ч
е
с
в
а
я
п
е
ч
ь
;
1
2
-
д
н
с
в
о
в
ы
е
п
и
л
ы
;
1
3
-
х
м
о
д
и
л
ь
н
и
к
;
1
4
-
п
р
а
в
,
л
ь
н
а
я
м
а
ш
и
н
а
;
1
5
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
/
5
-
с
б
о
р
о
ч
н
ы
е
к
а
р
м
а
н
ы
;
1
7
-
2
0
-
-
ы
о
с
т
о
в
ы
с
к
р
а
н
ы


Станы для производства сортового металла
333
Передача ПOJioc производится шлепперами. В табл. 15 приведе11ы дополни­
тельные данные по этому стану.
Таблица 15
Характеристика рабо'IИХ клетей стана 530 мм с зиrзаrообразным
расположением клетей
Рабочие нлети
;м
1
нлетей
риаметр
1
длина бочни 1
число
снорость
валнов, мм
валиов, мм
об,мив
прокатки
м/сех
•
1
630
965
28,4
0,9
2
630
965
35,9
1, 15
3
630
965
49,5
1,56
4
630
965
63,7
2,0
5
530
965
53,4-106,8 1,4-· 2,8
6
530
965
68,4-136,9 1,8-3,6
7
530
965
86-172 2,25-4,5
8
530
965
101,8-203,6 2,65-5,3
9
530
965
114,6-229,2 3,0-6,0
Прокатан111ая полоса поступает к пяти салазковым пилам, либо, мюнуя их
без разрезки поступает на подводящий рольганг двухстороннего цеп.нога хо·
лодильника, где и остывает. На отводящих рольгангах установлены рол11ко­
вые правильные машины, далее расположены ножницы для холодной резки
е максимальным давленюем 500 т и сборочные карманы, куда полосы сталки­
ваются с рольганга и убираются затем краном на ск.'lад готового продукта.
Сор.тамент стана следующий:
сталь круглая от 50 до 150 АIМ;
сталь квадратная от 6(} до 150 мм;
сталь ПОJiосовая от 130Х20+50 до 200Х10+40мм;
сталь угловая от 75 Х 75 до 120 Х 120 мм;
швеллеры и балки высотой 100-200 мм;
рельсы рудничные до 24 кг/пог. м;
рельсовые скрепления для железнодорожных рельсов.
Для прокатки этих профилей применяется заготовка сечением от 125 Х
Х 125 до 200 Х 200 мм, длиной 4,5 м и весом до 1400 кг. Максимальная длина
орокатываемых пOJioc 50 м.
Производительность стана около 1,0 млн. т готового проката в год.
На рис. 276 показан непрерывный сортовой стан 360 мм.
Черновая группа стана состоит из семи рабочих клетей: пять клетей с го­
ризонтальными и две с вертикальными валками; каждая клеть приводится
от отдельного двиrателя.
Между черновой и чистовой группами установлены летучие ножницы
барабанного типа для обрезки концов или аварийной разрезки. Чистовая группа
имеет в9семь рабочих клетей, из которых пять клетей с горизонтальными и три
<: вертикальными валками. Клети приводятся от отдельных двигателей с ши­
рокой регулировкой числа оборотов.
В табл. 16 приводятся данные, характеризующие этот стан.


I
~
~
5
5
1
1
9
8
9
1
0
/
f
f
?
/
3
1
4
1
5
,
\
.
\
\
.
\
,
\
.
\
,
\
.
\
'
:
-
.
,
•
2
6
c
4
:
i
i
-
/
1
.
.
.
.
,
3
0
0
0
0
•
.
.
2
6
2
/
1
2
7
0
D
Q
O
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
I
2
7
J
O
O
O
U
·
Р
и
с
.
2
7
6
.
С
х
е
м
а
р
а
с
r
r
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
г
о
с
т
а
н
а
3
6
0
м
,
1
1
:
~
-
:
~
1
г
-
1
;
-
-
,
,
-
=
-
-
-
-
2
7
1
1
2
7
J
O
@
-
t
-
-
.
"
;
,
X
f
,
/
-
с
к
л
а
д
з
а
г
о
т
о
в
к
и
;
/
/
-
п
е
ч
н
о
й
п
р
о
л
е
т
:
/
/
/
-
м
а
ш
и
н
н
ы
й
з
а
л
;
I
V
-
п
р
о
л
е
т
с
т
а
н
а
;
V
-
с
к
.
1
а
д
r
о
т
о
в
о
/
1
п
р
о
д
у
к
щ
1
1
•
/
-
7
-
к
л
е
т
и
ч
е
р
н
о
в
о
l
!
г
р
у
п
п
ы
;
8
-
I
S
-
к
л
е
т
и
ч
и
с
т
о
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
;
1
6
-
з
а
г
р
у
з
о
ч
н
а
я
м
о
щ
а
д
к
а
;
1
7
-
м
е
т
о
д
и
ч
е
с
~
.
.
~
я
п
е
ч
ь
;
1
8
-
н
о
;
,
.
н
н
и
ы
r
о
­
р
я
ч
е
/
1
р
е
з
к
и
;
/
!
1
-
л
е
т
у
ч
и
е
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
2
0
-
м
о
т
а
л
к
и
д
.
,
я
л
е
н
т
ы
;
2
1
-
м
о
т
а
л
к
и
д
л
я
к
р
у
г
л
о
й
с
т
а
л
и
;
2
2
-
к
р
ю
к
о
ь
о
Р
.
т
р
а
н
с
п
о
р
т
е
р
;
2
3
-
х
о
•
л
о
д
и
л
ь
н
и
к
:
2
4
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
х
о
л
о
д
н
о
й
р
е
з
к
и
:
2
5
-
с
б
о
р
о
ч
н
ы
е
к
а
р
"
а
н
ы
;
2
6
-
к
р
е
.
и
2
5
/
5
т
;
2
7
-
к
р
а
н
ы
-
1
5
r


Станы для производства сортового металла
335
Таблица 16
Характеристика рабочих клетей непрерывного стана 360 мм
J\,; н.цетей
диаметр
·" -'t
Клеть 1 с вертикаль11ыми
валками
410
2
410
3
410
4
410
Клеть 5 с вертикальными
валками
410
6
410
7
410
8
360
9
360
Клеть 10 с вертикальными
валками
360
11
360
К.11еть 12 с вертикальными
Вал1{8МИ
360
13
360
Клеть И с вертикальными
валками
360
15
360
Рабочие ва.цни
1
длина
1
число
Оочrш
об/мuн
. At.\t
20()
7-21
700 9,5-28,5
700 12-36
700 16-48
400 22-66
700
30-90
700 40-120
600 70-185
600 90-240
•
400 105-280
600 130-350
400 165-440
500 195-530
400 330-880
500 300-800
Двигатели
мощность I
пет
75
435
435
580
435
580
580
685
685
685
670
685
670
685
670
число
OCi,MИU
300-900
300-900
300-900
300-900
300-900
300-900
300-900
300-800
300-800
3()0-800
300-800
300-800
300-80о
00
о
300-8
300-80
Установка калибра на линию прокатки производится путем передвижения
клети по плитовинам при помощи специального устройства; перевалка валков
осуществляется целыми клетями.
Исходная заготовка квадратного сечения 75 -+- 100 мм дJiиной 9000-
10 ООО мм и весом до 770 кг выпускается непрерывнозаготовочным ставом.
Готовым продуктом стана являются:
сталь круглая и квадратная от 10 до 50 мм;
сталь полосовая 257 100 Х 4 + 12 мм;
стальугловаяот20Х20до50Х50мм;
лента 50-200 Х 1,5-+ 3,5 мм и др.
Прокатанные полосы перед поступлением на холодильники режутся на ча­
сти, равные длине холодильников, на ле1учих ножницах барабанного типа,
установленных за чистовой группой стана.
Для охлаждения металла после прокатки имеется реечный холодильник,
конструкция которого дает возможность принимать металл как на гладкие
рейки, так и на рейки с зубцами, причем юа гладких рейках можно уклады­
вать полосы непрерывным слоем и отдельными группами.
После охлаждения прокатанный металл проходит правку, резку, осмотр
и затем отправляется на склад. Для сматыва11ия круглой и ·квадратной стали
мелких размеров в бунты установлены две моталки. Для уборки рулонов н
()унтов от моталок имеется крюковой транспортер (рис. 190).
Производительность стана 450-500 тыс. т готового проката в год .


336
Проиэводство сортового металла и проволоки
На рис. 277 показан по.лунепрерывный сортовой стан 250 мм. Непрерыв­
ная гру[lпа состоит из восьми клетей с валками диаметром 370 мм у первш
шести клетей и 320 мм у клетей 7 и 8. Чистовая группа состоит из че­
тырех клетей, распо.ложенных в одну линию с валками диаметром 270 мм. Про­
катка в этих клетях ведется петлями.
На стане прокатывается следующий сортамент:
сталь круглая от 8 до 18 мм;
сталь квадратная от 10 до 18 А1м;
сталь полосовая от 20Х4+ 1О до 50Х4+ 5мм;
стальугловаяот20Х20до35Х35м.и.
Заготовкаимеетсечение55Х55и75Х75ммидлину9м
Между первой клетью стана и печью имеются ножницы для резки горячеi!
заготовки на части (если это требуется). После ножниц заготовка поступает
в распределитель, который направляет ее в тот или другой калибр первой
клети.
В табл. 17 приводятся данные, характеризующие этот стан. Между станом
и двухсторонним реечным холодильником установлены летучие ножницы
которые могут резать одновременно четыре полосы па части, равные длине хо­
лодильника.
Таблица 17
Характеристика рабочих клетей nолуиеnрерывноrо стана 250 мм
Рабочие ваJIНи
Двигатели
;м
1
клетей диаметр 1 Рnина
число
мощиостьl число
мм
бочки
об/МИН.
л. с.
об,мии.
мм
l
370
8001
2
370
800
3
370
800
14-28 2500 300-600
4
370
800
5
370
800
б
370
800
7
320
800}
102-204 1000 275--600
8
320
800
9
270
7001
10
270
700
275-600 1000 275-600
11
270
700
12
270
700
После охлаждения полосы поступают к ножницам холодной резки, где
режутся на длины от 2 до 25 м, а затем после пакетировки в карманах, уста­
новленных за ножницами, отправляются на склад.
Если после прокатки металл сматывается в бунты, то он поступает на мо­
-талки с вращающимся барабаном, установленные за станом. Из моталок бунты
попадают на тарелки передаточного механизма, с которых они забираются
крюками подвесного _цепного транспортера и подаются к разгрузочной пло­
щадке для вязки бунтов. Производительность стана 250-300 тыс. т готового
проката в год.


~
о
"
'
'
t
J
.
,
"
'
s
"
.
,
з
:
~
:
.
1
о
.
.
}
а
,
.
,
.
.
:
.
,
.
i
i
:
i
i
:
,
.
l
i
:
1
-
·
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
·
-
7
2
0
0
-
-
-
:
-
-
-
-
-
-
i
1
1
l
1
4
1
1
I
т
i
у
:
1
r
~
1
1
1
5
/
.
1
1
,
в
-
-
-
.
.
/
/
~
ч
~
о
,
о
~
-
.
s
ь
1
·
N
1
-
:
-
_
-
-
:
.
.
:
_
-
-
о
/
.
·
·
-
~
2
4
з
o
o
o
o
-
-
J
t
C
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
.
.
:
.
_
-
-
-
-
-
-
-
2
1
0
0
0
0
.
,
.
f
с
-
з
о
о
о
о
-
Р
и
с
.
2
7
7
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
,
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
~
r
н
я
п
о
л
у
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
r
о
м
е
л
к
о
с
о
р
т
н
о
r
о
с
т
а
н
а
2
5
0
м
.
.
t
1
:
1
1
1
-
с
к
.
n
а
д
з
а
r
о
т
о
в
о
к
;
1
/
-
п
е
ч
н
о
е
о
т
д
е
л
е
н
п
е
;
1
/
1
-
м
а
ш
и
н
н
ы
й
з
а
л
;
I
V
-
п
р
о
л
е
т
с
т
а
н
а
;
V
-
с
к
л
а
д
б
у
н
т
о
в
п
р
о
в
о
л
о
к
и
;
V
I
-
с
к
.
1
а
д
с
о
р
-
т
о
в
о
й
с
т
а
л
и
1
-
6
-
к
л
е
т
и
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
й
п
е
р
в
о
й
ч
е
р
н
о
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
3
7
0
м
м
;
7
-
8
-
к
л
е
т
и
в
т
о
р
о
й
ч
е
р
н
о
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
3
2
0
м
м
;
9
-
1
2
-
к
л
е
т
и
ч
и
с
т
о
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
2
1
\
J
м
м
;
1
3
-
з
а
г
р
у
з
о
ч
н
а
я
п
л
о
щ
а
д
к
а
;
1
4
-
з
а
г
р
у
з
о
ч
н
ы
й
р
о
л
ь
г
а
н
г
;
1
5
-
м
е
т
о
д
и
ч
е
с
к
а
я
п
е
ч
ь
;
1
6
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
J
7
-
м
о
т
а
л
к
и
;
/
8
-
к
р
ю
к
о
в
о
й
т
р
а
н
с
п
о
р
т
е
р
;
1
9
-
л
е
т
у
ч
и
е
t
ь
ж
н
н
ц
ы
;
2
0
-
х
о
л
о
д
и
л
ь
н
и
к
;
2
1
-
р
о
л
ь
г
а
н
г
х
о
л
о
д
и
л
ь
н
и
к
а
;
2
2
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
2
3
-
с
б
о
р
о
ч
н
ы
й
к
а
р
•
•
м
а
и
;
2
4
-
2
6
-
м
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
а
н
ы


338
Производство сортового металла и проволоки
96. Станы для прокатки проволоки (катанки)
В настоящее время, благодаря улучшению многократного хо­
лодного волочения, изготовление проволоки малых диаметров
9тим процессом достаточно экономично и поэтому горячей прокат­
кой производят проволоку большого диаметра (катанку); наивы­
годнейшим размером считается 6 мм.
Для прокатки проволоки применяются три основных типа ста­
hОВ: линейные, полунепрерывные и непрерывные, из которых наи­
более современными -следует признать непрерывный и полуне­
прерывный проволочные -станы.
На рис. 278 предстаВJiен стан линейного типа: Первая черновая линия со•
стоит из одной клети трио с валками диаметром 500 мм и длиной бочки
1500 мм} число оборотов валков 120 в мИJН,уту; приводом служит двигатель
МОЩНIОСТЬЮ 1000 Л, С.
Вторая черновая линия имеет три клети переменное дуо с валками диа­
метром 330 мм и длиной б6чки 900 мм (270 об/мин). Приводом служит дви­
гатель мощностью 1000 л. с.
Первая чистовая линия состоит из пяти клетей переменное дуо с валками
диаметром 250-290 мм, длиной бочки 700 мм (500 об/мин). Приводом служи,
двигатель мощностью 1500 л. с.
Вторая чистовая линия состоит из четырех клетей переменное дуо с вал­
ками диаметром 250-290 мм, длиной бочки 700 мм (600 об/мин). Приводом
служит двигатель мощностью 1500 л. с.
Заготовка имеет сечение 100 Х 100 -:- 150 Х 150 мм, из которой полу­
чается два мотка по 60-90 кг каждый.
Клеть первой черновой линии с переднеn стороны оборудована пластинча­
тым кантователем (рис. 205), с задней - качающимся столом (рис. 201 ).
Прокатанная в первой линии полоса подается к ножницам, где обрезаются
концы и полоса разрезается на две части, которые последовательно поступаю1
во вторую черновую линию. Во второй черновой линии в каждой клети произ­
водится один пропуск. Из этой линии полоса по жолобу передается в первую
1<леть пер11Ой чистовой линию, а из нее по обводке во вторую чистовую линию.
В клетях этих линий производится также один пропуск, но прокатка петлевая.
Первая и вторая чистовые линии обслуживаются с передней стороны валь-
цовщиками, а с задней оборудованы обводками.
.
Для уборки проволоки установлено пять моталок и крюковой транспортер.
Производительность этого одного из лучших станов литейного типа
100-120 тыс. т готового проката в год.
На рис. 279 показан непрерывный проволочный стан. Прокатка осущест­
вляется без образования петель (и только между некоторыми группами кле­
тей допускаются петли небольшой длины). Первая клеть стана расположена
в непосредственной близости к печи, вследствие чего большая часть заготовки,
име19щеА длину 9000--9500 мм, находится в печи и выходит из нее постепенно
по мере продвижения предыдущей части череэ стан, причем передний конец
может достигать моталок, когда задний конец еще находится в печи.
Благоприятные условия сохранения тепла и выравнивание температуры по
длине полосы позвотtли ~еличить время пр_окатки в последней клети до 65 сек.
(вместо 35-40 сек. _в других станах). Большая скорость прокатки в по­
следней клети (23 м/сек, что в 3 раза выше скорости в линt!йных и полунеnре­
рывных станах с частичноА ручной задачей металла в валки) позволила увел11-
чить вес мотка на этих станах до 220 кг.


i
:
g
•
9
'
~
6
3
2
I
J
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Р
и
с
.
2
7
8
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
п
р
о
в
о
л
о
ч
н
о
г
о
с
т
а
н
а
л
и
н
е
й
н
о
г
о
т
и
п
а
:
1
-
с
к
л
а
д
з
а
r
о
т
о
в
к
и
;
2
-
в
ы
т
а
л
к
и
в
а
т
е
л
ь
;
З
-
п
е
ч
ь
;
4
-
о
б
ж
и
м
н
а
я
л
н
н
н
я
5
0
0
м
м
;
5
-
ч
е
р
н
о
в
а
я
л
и
н
и
я
З
З
О
М
N
:
6
-
ч
и
с
т
о
в
а
я
л
н
н
н
я
2
Ю
-
;
7
-
М
Q
Т
а
л
м
;
8
-
т
р
а
н
~
о
р
т
е
р
;
9
-
с
к
л
а
д
м
о
т
к
о
в
п
р
о
в
о
л
о
к
и


С
к
.
л
а
l
l
з
а
е
о
т
о
!
о
к
.
J
2
D
D
A
l
l
l
.
Ш
/
Q
I
H
Ы
d
3
1
1
/
1
!
.
,
.
.
.
.
,
.
.
_
.
_
_
.
.
.
.
,
_
\
-
r
О
С
>
<
]
~
г
1
1
,
.
,
.
,
"
f
"
"
/
J
-
-
~
Р
и
с
.
2
7
9
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
г
о
п
р
о
в
о
л
о
ч
н
о
г
о
с
т
а
н
а
:
/
-
м
о
с
т
о
в
о
й
к
р
а
н
д
п
я
з
а
г
о
т
о
в
к
и
;
2
-
п
р
и
е
м
н
ы
е
с
т
о
л
ы
;
3
-
п
о
д
в
о
д
я
щ
п
й
р
о
л
ь
г
а
н
г
;
4
-
н
а
г
р
е
в
а
т
е
л
ь
н
а
я
п
е
ч
ь
;
5
-
т
о
л
к
а
т
е
л
ь
;
6
-
•
в
ы
т
а
л
к
и
в
а
т
е
л
ь
;
7
-
р
а
с
п
р
е
д
е
л
и
т
е
л
ь
;
8
-
ч
е
р
н
о
в
а
я
г
р
у
п
п
а
к
л
е
т
е
n
;
9
-
п
р
и
в
о
д
ч
е
р
н
о
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
(
1
-
V
I
к
,
1
е
т
е
i
!
.
)
в
4
0
0
0
А
.
4
:
.
;
1
0
-
п
е
р
в
а
я
с
р
е
д
н
я
я
г
р
у
п
п
а
к
л
е
т
е
й
;
1
1
-
п
р
и
в
о
д
п
е
р
в
о
й
с
р
е
д
н
е
й
г
р
у
п
п
ы
к
л
е
т
е
n
в
4
0
0
0
А
.
с
.
;
1
2
-
д
в
е
в
т
о
р
ы
е
с
р
е
д
и
н
е
г
р
у
п
п
ы
к
л
е
т
е
n
;
/
3
-
п
р
и
в
о
д
в
т
о
р
о
й
с
р
е
д
н
е
й
г
р
у
п
п
ы
к
л
е
т
е
й
в
1
0
0
0
А
,
с
.
;
1
4
-
д
в
е
т
р
е
т
ь
и
с
р
е
д
и
н
е
г
р
у
п
п
ы
к
л
е
т
е
й
;
1
5
-
п
р
и
в
о
д
т
р
е
т
ь
е
й
с
р
е
д
н
е
й
г
р
у
п
п
ы
в
1
0
0
0
А
,
с
.
;
1
6
-
ч
и
с
т
о
в
ы
е
г
р
у
п
п
ы
к
л
е
т
е
й
(
1
6
ш
т
.
)
;
/
7
-
п
р
и
в
о
д
ы
ч
и
с
т
о
в
ы
х
к
л
е
т
е
й
п
о
2
4
0
А
.
с
.
;
1
8
-
1
9
-
·
.
~
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
а
н
ы
;
2
0
-
н
о
ж
­
н
и
ц
ы
;
2
1
-
л
е
т
у
ч
и
е
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
2
2
-
2
3
-
2
4
-
м
о
т
а
л
к
и
(
8
ш
т
.
)
и
п
л
а
с
т
и
н
ч
а
т
ы
е
т
р
а
н
с
п
о
р
т
е
р
ы
;
2
5
-
ш
а
г
а
ю
щ
и
е
т
р
а
н
с
п
о
р
т
е
р
ы
;
2
6
-
к
р
ю
к
о
•
в
о
й
т
р
а
н
с
п
о
р
т
е
р


Прокатка ленты и заготовки для сварных труб
341
Стан сос-:-оит из черновой группы в 6 клетеil:, первой средней группы в
4 клети, двух комплектов второй и третьей средних групп no 2 клет;~ и четырех
чистовых групп по 4 клети в каждой (всего стан имеет 34 рабочи~ клети).
Заготовка имеет сечение 55 Х 55 мм, длину 9500 МА& и вес 220 кг. К окну
выдачи из печи толкатель подает четыре загмовки, которые при; помощи
распределительного стопа последовательно задаются в первую клеть черновой
rpynnы. После прокатки в зтоil: группе передний конец каждой полосы обре­
зается летучими ножницами (установлено четверо ножниц). Затем полосы про­
ходят первую среднюю группу из четырех КJ1eтeil:.
Во второй и третьей средних группах, имеющих по два комплекта клетей,
прокатк21 идет уже в две нитки. В каждой чистовой группе прокатка идет в
одну нит11.-у. Прокатка в чистовых клетях производится на консольных валках,
представляющих coбoil: кольца, закрепляемые на валах. Это значительно со­
кращает время на смену валков.
За каждой чистовой группой установлены по две моталки. Мотки прово­
локи от мота.11.ок подаются пластинчатым транспортером, с которого попадают
на крюки подвесного конвейера. Последний транспортирует их к поrрузочноА
площадке. Про11зводителыюсть ста1118 окопо 400 тыс. т проволоки в год.
Глава XXIII
ПРОИЗВОДСТВО ЛЕНТЫ И ЗАГОТОВКИ
ДЛЯ СВАРНЫХ ТРУБ
97. Сортамент и технологический процесс
прокатки ленты и заготовки для сварных труб
Для производства сварных труб применяется:
1. Полосовая сталь специальных размеров, прокатываемая на
специализированных сортовых станах. Обычно эта полосовая
сталь в настоящее время прокатывается шириной от 30 до 305 мм
и толщиной от 1,7 до 15,0 мм.
2. Лента шириной от 20 до 500 мм и толщиной от 1,5 до
3,5 мм, прокатываемая также на специализированных сортовых
станах .
. Те хноло гичес кий
процесс прокатки ленты и заготовки для
сварных труб почти не отличается от процесса прокатки сортового
металла.
Исходным материалом для прокатки полос шириной до 125 мм
служат квадратные заготовки сечением до 100 Х 100 MAt, для
прокатки более широких размеров - плоские за-готовки (слябы)
толщиной 50-75 мм.
Для прокатки узких ленты и заготовки для сварных труб при­
меняются станы линейного типа, полунепрерывные и непре­
рывные.
Увеличивающаяся потребность и повышенные требования
к качеству, внешнему виду и размерам данного продукта способ­
ствовали появлению полосовых станов, в которых последняя или
две последние клети выполняются как полировочные клет~ дуо.


342
Производство ленты и заготовки для сварных труб
имеющие автоматические обводки и аппараты для обратной по­
дачи.
На рис. 280 представлен один из линеi!:11ых станов для прокатки ленты
шириноi!: от 15 до 80 мм, состоящий из черновой линии в две клети трио с вал­
ками диаметром 450 мм. чистовоi!: линии в шесть клетеi!: двоi!:ное дуо с валками
диаметром 280 мм и полировочноi!: клети дуо с самостоятельным приводом.
Полунепрерывные станы большей производительности, приме­
няемые для прокатки более широкой ленты, обычно состоят из не­
прерывной _черновой группы и чистовой линии из клетей двойное
дуо. Чистовые клети этих станов снабжаются оборудованием,
дающим возможность ,вести автоматическую прокатку.
Такоi!: стан для прокатки ленты шириноi!: от 80 до 400 мм показан на
рис. 281. Непрерывная черновая группа состоит из четырех клетеi!: дуо с вал­
ками JU[аметром 450 мм, а чистовая - из четырех клетей двойное дуо в одну
линию с валками диаметром 500 мм.
В последнее время для прокатки заготовки для сварных труб
шириной до 305 мм и ленты шириной до 600 мм устанавлива­
ются исключительно непрерывные станы. Скорость прокатки на
них достиг~ет 16 м/сек, металл охлаждается мало, расход энергии
незначительный. Полоса получается равномерной по ширине и
длине и обладает лучшими качествами и чистой поверхностью.
Примером может служить стан 300 ..~м, представленныi!: на рис. 282.
Стан предназначен для прокатки ленты и заготовки шириной от 50 до
300 мм и состоит из десяти клетей с rоризонтаJiьными ваJiками и четырех кле­
теi!: с вертикальными валками. Между КЛЕТЯМИ, начиная от клети 5, установ­
лены петлеобразователи в виде двух столов, открывающихся вниз.
Характеристика стана представлена в табл. 18.
Исходным материалом служит квадратная заготовка сечением 60, 75, 100,
Таблица 18
Характеристика рабочих клетеii и моторов непрерывного стана 300 мм
Рабочие валки
Двигатели
.м
1
клети
диаметр
1
длина бочки мощность
число
мм
М.\\
л. с.
об,мин.
1
480
500
175
420-1000
2
420
600
600
400-1000
3
420
600}
800
112-280
4
420
600
5
480
500
175
420-1000
6
420
600}
1000
190-475
7
420
600
8
480
500
175
420-1000
9
370
600
600
400-1000
10
370
600
60:)
400-1000
11
320
500
800
112-280
12
480
500
175
420-1000
13
320
500
1000
190-475
14
320
500
1200
200-650
11 р им е IJ ан и е. Максимальное число оборотов в последней илети 262,ii в минуту,


\
-
-
г
-
·
-
-
-
·
·
~
·
~
·
-
~
т
-
-
-
-
-
-
-
-
-
;
;
-
1
[
•
;
-
-
-
-
&
l
i
-
-
-
L
1
1
~
:
.
1
.
1
:
_
.
.
k
J
.
.
1
g
•
7
\
1
3
•
1
Р
и
с
.
2
8
0
.
С
х
е
м
а
•
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
-
1
р
у
д
о
в
а
н
и
,
я
с
т
а
н
а
Л
И
Н
l
~
Й
Н
О
Г
О
т
и
п
а
д
л
я
п
р
о
к
а
т
к
и
л
е
н
т
ы
и
3
а
r
о
т
о
в
к
и
д
л
я
с
в
а
р
-
f
2
н
ы
х
т
р
у
б
:
·
1
J
1
!
L
-
-
-
~
S
-
-
-
-
о
-
-
~
~
-
-
-
-
~
·
-
о
-
-
J
L
,
_
-
-
-
~
-
-
-
-
-
_
f
/
-
п
е
ч
ь
;
2
-
н
о
ж
·
н
н
ц
ы
;
3
-
ч
е
р
н
о
в
а
я
Л
И
Н
И
Я
Н
З
Д
В
}
'
Х
К
Л
С
·
т
е
й
т
р
и
о
4
5
0
м
м
;
4
-
а
в
т
о
м
а
т
и
ч
е
с
к
а
я
п
р
о
•
в
о
д
к
а
;
$
-
п
р
и
в
о
д
ч
е
р
н
о
в
о
й
л
и
н
и
и
4
4
0
к
в
т
;
6
-
Ч
И
С
Т
О
•
в
а
я
л
и
н
и
я
и
з
ш
е
с
т
и
К
J
i
е
т
е
й
д
в
о
й
н
о
е
д
у
о
2
8
0
м
м
;
7
-
а
в
т
о
м
а
т
и
ч
е
с
к
и
е
щ
:
;
.
:
J
в
о
д
к
и
;
8
-
п
р
1
1
в
с
щ
ч
и
с
1
·
о
в
о
l
l
л
и
н
и
и
О
О
О
к
в
т
;
9
-
п
о
1
и
р
о
в
о
ч
н
а
я
л
н
р
о
в
о
ч
н
о
й
к
л
е
т
и
3
7
0
к
в
т
:
1
1
-
л
е
н
т
о
ч
н
ы
й
т
р
а
н
с
п
о
р
т
е
р
;
/
2
-
с
т
о
л
д
л
я
в
ы
т
я
г
и
в
а
н
и
я
;
г
·
-
-
-
-
~
-
-
-
~
1
-
9
~
-
-
-
-
-
-
-
-
·
-
·
1
1
J
l
m
f
.
i
f
D
1
4
-
1
!
~
■
t
:
.
~
}
{
1
•
1
8
-
f
r
'
-
-
-
-
-
-
-
о
-
-
-
-
-
-
-
-
-
,
г
-
-
-
-
-
~
-
-
-
-
j
6
'
к
л
с
1
ь
д
у
о
;
/
О
-
п
р
и
в
о
д
п
о
•
/
3
-
м
о
т
а
л
к
и
Р
и
с
.
2
8
1
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
­
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
п
о
л
у
н
е
­
п
р
е
р
ы
в
н
о
r
о
с
т
а
н
а
д
л
я
п
р
о
­
к
а
т
к
и
л
е
н
т
ы
и
з
а
r
о
т
о
в
К
J
I
д
л
я
с
в
а
р
н
ы
х
т
р
у
б
:
1
-
с
к
.
.
1
а
д
с
л
и
т
к
о
в
;
2
-
п
е
ч
ь
;
з
-
ч
е
р
н
о
в
а
я
л
и
н
и
я
н
з
ч
е
т
ы
р
е
х
к
л
е
т
е
й
д
у
о
4
5
0
.
1
1
.
1
1
;
4
-
п
р
и
в
о
;
~
,
ч
е
р
н
о
в
о
й
л
и
к
и
и
5
0
0
к
в
т
;
S
-
р
о
л
и
к
о
1
1
ы
й
а
п
п
а
р
а
т
о
б
р
а
т
н
о
й
п
о
д
а
ч
и
;
6
-
ч
и
с
т
о
в
а
я
л
и
н
и
я
и
з
ч
е
т
ы
р
е
х
к
л
е
т
е
й
д
в
о
й
н
о
е
д
у
о
5
0
0
м
м
;
7
-
п
р
и
в
о
д
ч
и
с
т
о
в
о
й
л
и
н
и
и
2
2
0
0
к
в
т
:
8
-
с
r
е
л
л
а
ж
и
:
9
-
Н
О
Ж
Н
И
Ц
Ы
Д
Л
Я
Х
О
Л
О
Д
Н
О
Й
р
е
з
к
и
;
/
О
-
с
б
о
р
о
ч
н
ы
е
к
а
р
м
а
·
н
ы
;
1
1
'
-
м
о
т
а
л
к
и
;
1
2
-
у
к
л
а
•
д
ы
в
а
т
е
л
ь


.
.
1
1
1
1
i
'
~
·
,
.
-
-
•
Ш
П
/
т
w
,
:
~
~
q
2
4
1
у
2
2
J
_
_
_
_
·
з
о
о
о
о
-
-
-
-
2
1
0
0
0
0
•
1
1
•
3
0
0
0
0
Р
и
с
.
2
8
2
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
г
о
с
т
а
н
а
д
л
я
п
р
о
к
а
т
к
и
л
е
н
'
I
Ъ
I
и
з
а
г
о
т
о
в
к
и
д
л
я
с
в
а
р
н
ы
х
т
р
у
б
:
/
-
с
к
л
а
д
з
а
г
о
т
о
в
о
к
;
1
1
-
п
е
ч
н
о
е
о
т
д
е
л
е
н
и
е
;
1
1
1
-
м
а
ш
и
н
н
ы
й
з
а
п
;
I
V
-
п
р
о
п
е
т
с
т
а
н
а
;
V
-
с
к
л
а
д
r
о
т
о
з
о
й
п
р
о
д
у
к
ц
и
и
,
t
,
5
,
8
,
1
2
-
к
л
е
т
и
с
в
е
р
т
и
к
а
л
ь
н
ы
м
и
в
а
п
к
з
м
и
4
8
0
м
м
;
2
,
3
,
4
,
6
,
7
-
к
л
е
т
и
с
в
а
л
к
а
м
и
д
у
о
4
2
0
м
м
;
9
-
1
0
-
к
л
е
т
и
с
в
а
п
к
а
\
l
И
д
у
о
3
7
0
м
м
;
1
1
,
1
3
,
1
4
-
к
л
е
т
и
д
у
о
с
в
а
л
к
а
м
и
3
2
0
м
м
;
1
5
-
з
а
г
р
у
3
о
ч
н
ы
с
п
л
о
щ
а
д
к
и
;
1
6
-
п
е
ч
ь
;
1
7
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
1
8
-
л
е
т
у
ч
и
е
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
1
9
-
п
о
д
а
ю
щ
и
й
а
п
п
а
р
а
т
;
2
0
-
х
о
п
о
д
И
J
J
ь
н
и
к
и
;
2
1
-
м
о
т
а
л
к
и
;
2
2
-
к
р
ю
к
о
в
о
й
т
р
а
н
с
п
о
р
т
е
р
;
2
3
-
2
4
-
к
р
а
н
ы
1
-
~
-
-
~
~
-
~
-
-
-
-
-
~
-
-
-
~
-
-
-
-
-
-
-
-
~
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-


Технико-экономические показатели
125 мм и плоская толщиной 75 и шириной от 165 до 325 мм. Длина заготовки.
9000 мм (в случае необходимости нагретая заготовка перед поступлением в:
первую клеть режется на части).
Резка готовых полос на требуемые длины производится летучими ножни­
uами барабанного типа, установленны"1и за последней клетью. После резк1t
полосы поступают к тянущим роликам, устансвленным в конце рольганга за
нож111Ицами, и подаются последними на холодильник, образуя стопки или
пачки. Передвижение пачек по холодильнику осуществляется при помощи
специальных шлепперов. Холодильник состоит из двух секций, связанных
между собой рольгаfИ'ОМ, по ~оторому nачки передаются с одной секции на
.::.ругую. Охлажденные пачки обвязываются nрсволокой или тонкой полосой
н краном передаются на склад.
Кроме того, предусмотрена уборка продукта в рулонах. В этом случае­
полоса направляется к моталкам. Охлаждение рулонов происходит на крюко­
вом подвесном транспортере.
Производительность стана до 400 тыс. т готового проката в год.
98. Технико-экономические показатели
производства сортового металла,
проволоки, ленты и заготовки для сварных труб
Выход годного цз заготовки определяется потерями металла на
угар в нагревательных печах и во время прокатки, -в отходах.
обрезков на ножницах или пилах и браком.
При прокатке сортового металла наибольшие потери металла
в виде обрезков получаю'ГСя на станах крупносортных и наимень­
шие - на мелкосортных и проволочных. Это объясняется тем, что­
крупные профили прокатываются в сравнительно коротких поло­
сах и режутся на части заданной мерной длины. Небольшие по­
тери получаются на станах для производства ленты и заготовкн
для сварных труб, что объясняется значительной не мерной дли-
11 ой прокатываемых полос.
Брак получается из-за неправильной калибровки валков, не­
правильной конструкции и установки валковой арматуры, пло­
хого состояния валков, неправильной температуры конца прокатки
и многих других причин.
• Выход годного из заготовки на современных сортовых станах
колебле'ГСЯ в среднем от 91 до 940/о, причем более высокие цифры
относятся к мелкосортным станам. Выход годного из заготовки на
современных проволочных станах составляет 94-950/о, а на ста­
нах для прокатки ленты и заготовки для сварных труб - 95-
960/о. Расход загтов.ки на 1 т готового проката соответственн()
будет составлять:
Сортовые станы..... . 100,0:(91,0-94,0)=1,099-l,064
Проволочные станы . . . . . 100,0 : (94,0 - 95,0) = 1,064 - 1,052
Станы д.1я прокатки ,rенты и
заготовки для сварных труб 100,0 : (95,0 - 96,0) = 1,0fi2 - 1,0-Н
Расход энергии зависит от вида и размера профиля, размера
исходной заготовки, марки стали и др. и колеблется в значитель­
ных пределах. Так, на основании практических данных, средний
•


346
Производство листовой стали
-
-- -----------
расход энергии на сортовых станах на 1 т готового проката можно
принять равным (квт-ч):
Крупносортные станы 500-650 мм линейного типа . . : 40-50
Среднесортные станы 350-450 мм линейного типа ... 45-60
Мелкосортные станы 250-300 мм линейного типа . . . 70-80
Проволочные станы лин~ноrо типа .......... 90-100
Полунепрерывные и непрерывные мелкосортные станы
250-300мм...................50-70
Полунепрерывные• и непрерывные проволочные станы . . 70-80
Глава XXIV
ПРОИЗВОДСТВО ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
99. Сортамент листовой стали
Листовая сталь разделяется на три основных клаоса: 1) тол­
столисrовая сталь, 2) тонколистовая сталь и 3) универсальная
с.таль.
К толстолистовой стали относятся листы толщиной 4-60 мм,
IJiириной 600-5000 мм и длиной 4-12 м. В специальных случаях
толщина и длина листов может быть значительно более указан­
ных. В зависимости от. состава толстолистовая сталь делится на
с-1едующие, наиболее характерные, категории: резервуарная, мо­
стовая, котельная, топочная, судостроительная, броневая.
К тонколистовой стали относятся листы толщиной от 0,2 до
3,75 мм и шириной, обычно, от 600 до 2200 мм; д.11ина может быть
мерной, но тонкий лист может выпускаться и в рулонах (лента).
В связи с развитием автотракторной и авиационной промыш­
лен,носги сильно возросла потребность в конструкционной тонко­
листовой стали, изготовляемой из качественной углеродистой
<:тали. Подавляющее большинство этих листов требует для изго­
товления специальной термической обработки; эти листы должны
иметь хорошую поверхность и быть вязкими, так как они подвер­
гаются глубокой вытяжке {по степени шtампуемости различают
листы нормальной вытяжки (НВ), глубокой вытяжки (ГВ) и
весьма глубокой вытяжки (ВГВ)].
Кроме конструкционной тонколистовой стали р~зличают сле­
дующие категории: декапированная сталь (травленая) толщиной
0,3-2,0 мм и шириной 710 мм для изделий, изготовляемых штам­
повкой, в частности для посуды; кровельное железо 1олщиной
0,38-0,82 мм и шириной 710 мм- черное и с покрытием спла­
вом из свинца и олова; ~есть белая и черная полированная тол- •
щиной 0,2-0,48 мм; электротехническая, трансформаторная и
цинамная (различаются по содержанию кремния) толщиной
. 0,35-1,0 мм и шириной 750 и 1ООО мм_


Производство толстолистовой стали
341
Универсальная, или широкополосная, сталь прокатывается на
специальных станах с вертикальными валками, обрабатыва­
ющими боковые кромки, которые получаются после прокатки
готовыми, в отличие от прокатки листовой стали, где боковые
кромки получаются готовыми только после резки на ножницах.
Ширина полосы от 200 до 1500 мм и толщина от 4 до 60 мм.
100. Производство толстолистовой стали
Прокатка толстых листов непосредственно из плоских слитков
(весом от 0,3 до 8 т) ·применяется Т()ЛЬКО на старых металлурги­
ческих заводах, не имеющих заготовочных станов для прокатки
слябов.
Слитки (весом от 8 до 250 т) применяются также при про­
катке листов толщиной более 50 мм, в том числе брони.
Прокатка лисrов из слябов считается рациональной, так как
при этом способе прокатки повышается качество прокатанных
листов и снижаются отходы на брак.
•
Сечение слябов выбирается в зависимости от размера требуемых листов.
С точки зрения производительности листопрокатного стана выгоднее сляб с
наименьшей толщиной. Однако необходимо учитывать условия работы блу­
минга и слябинга на данном заводе, и поэтому размеры слябов должны отве­
чать оптимальным совокупным условиям работы обоих станов - листопрокат­
ного и заготовочного.
При выборе размеров слябов необходимо учитывать отходы
в виде обрезков и угара. Большей частью слябы прокатываются
толщиной от 65 до 300 мм, шириной от 600 до 1600 мм, длиной
от 1ООО до 2000 мм и весом до 7200 кг.
Нагрев тяжелых слитков производится в камерных печах с
выдвижным подом, нагрев слябов и легких слитков - в современ­
ных методических трехзонных рекуперативных печах с торцевой
выдачей. Нагрев тяжелых слитков мягкой стали ведется в нагре­
вательных колодцах, а слитков легированной стали- в колодцах
с промежуточным подогревом в камерных печах с выдвижным
подом.
Процесс прокатки слагается из двух стадий. В первой стадии
производите~ вытяжка слитка или сляба в поперечном направле­
нии для получения необходимой ширины. Для этого сляб после
одного или двух пропусков поворачивается на 9(1) и прокатка
идет поперек длины его. После получения необходимой ширины
начинается вторая стадия процесса прокатки - получение необхо­
димой длины. Для этого раскат опять поворачивается на 900
и прокатка идет по длине сляба.
На станах линейного типа часто прокатку слитка. или сляба
для получения необходимой ширины (разбивку, раздачу, вывер­
стку и пр.) ведут с задачей их не по длине, а на угол (рис. 283, а).


348
Производство листовой стали
При такой задаче рост давления металла на валки происходит
постепенно. Задача же длинной стороной параллельно оси валков
вызывает резкую внезапную нагрузку на валки, но сокращает
продолжительность прокатки и умецьшает количество обрезков.
Прокатка слитков и ~ябов в двух направлениях поперек и вдоль
их длины (283, 6) способствует получению в листах более одно­
рсдных механических свойств (уменьшение анизотропности).
а
tОсь 6олко6
-
........-
!/Шll/Jllmt:Лt:HllR
lfЛ8/fl/J
линеt1kо
пресса
Рис. 283. Задача сляба юа угол (а); порядок операций np1+
прокатке в уширительной клети (б)
Схема обжатий при прокатке листов должна обеспечивать
прокатку в минимальное число пропусков, в большинстве случаев
величина обжатия за каждый отдельный пропуск ограничивается
прочностью валков или допустимым давлением на вкладыши и
лишь в отдельных случаях приходит-ся учитывать ограничива­
ющее влияние других факторов. Так, с пластичност1;,ю стали при­
ходится считаться только в первых пропусках при прокатке
листов из слитков, главным образом легированной стали. При
прокатке листов на станах трио со средним тонким валком (см.
рис. 97, 6) величина обжатия в первых пропусках может быть
ограничена углом захвата, величина которого обычно не превы­
шает 14-16°. В отде.(Iьных с.пучаях может оказатыся недостаточ­
ной мощность двигателя стана. Поэтому, как правило, выбрав
размеры исходного материала, величину обжатия за каждый
отдельный пропуск определяют, исходя из прочности прокаmых


Проиэводство толстолистСJвой t,тали
349
валков, причем давление металла на валки должно быть при­
мерно постоянным и близким к усилию, допускаемому проч­
ностью валков. После этого производится проверка давления на
вкладыши, мощности двигателя стана и условий захвата металла
валками в начальных пропусках.
Для п·рокатки толстолистовой стали в современных цехах при­
меняются следующие типы станов.
Одноклетьевые листопрокатные станы. Наи­
nольшее распространение имеет одноклетьевой стан трио со сред­
ним холостым валком меньшего диаметра с длиной бочки валков
ОТ 1800 ДО 4000 ММ•.
Значительное распространение получили в последнее время
одноклетьевые станы кварто, применяемые большей частью для
прокатки толстых листов большой ширины и д,11я прокатки брони
с длиной бочки валков до 5500 мм и диаметром 1 100/1650 мм. Эти
станы начали применять также для прокатки обыкновенных тол­
стых листов, чтобы получать более точную толщину. Впрочем
в этом случае клети кварта чаще применяются в качестве чисто­
вых клетей в двухклетьевых станах.
Двухклетьевые листопрокатные станы срас­
положением клетей друг за другом, из которых одна является чер­
новой, а другая - чистовой, применяются для прокатки толстых
листов шириной от 1500 до 2500 мм. При последовательной про­
катке листов в обеих клетях они более производительны, чем
одноклетьевые станы.
Двухклетьевые станы дают листы лучшего качества, так как
чистовая клеть работает на металле, очищенном от окалины в
черновой клети. Кроме того, улучшается качество поверхности
листов, увеличивается длительность службы валков и, следова­
тельно, уменьшается число перевалок на стане.
Валки черновой и чистовой клетей у этих станов делаются оди­
накового диаметра, поэтому сработанные валки чистовой клети
можно применять в черновой, увеличивая длительность службы
nалков почти вдвое.
В зависимости от конструкции рабочих клетей двухклетьевые
станы (с расположением клетей одна за друга~) применяются
.следующих типов: 1) черновая и чистовая клети трио со средним
rонким валком; 2) черновая клеть дуо, чистовая трио со средним
тонким валком и 3) черновая клеть дуо, чистовая кварта. Ijаи­
-большим распространением пользуется второй тип. Применение
.дуо-реверсивной клети в качестве черновой имеет ряд преиму­
ществ по сравнению с клетью трио, а именно: а) отсуктвуют
тяжелые подъемно-качающиеся столы; б) имеется возможность
применять большие углы захвата и, следовательно, большие об­
.жатия; в) получается меньшее время пауз.


350
Праизводство листовой стали
!(роме того, конструкция клети дуо более проста, чем клети
трио. Недостатком же дуо-ревер<:ивной клети является дорогой и
сложный электрический привод.
В качестве чистовой клети большей частью применяется клеть
трио со средним тонким валком. Клеть кварто применяется в том
случае, когда чри широких и тонких листах необходимо достиг­
нуть возможно меньшей разнотолщинности по ширине листа.
На рис. 284 показан современный двухклетьевоil листопрокатный стан для
прокатки толстых. листов, состоящий из двух клетей, устаноВJiенных одна за
дpyroil на расстоянии 30 м. ~ качестве черновой клети применена дуо-ревер­
сивная клеть с валками диаметром 850 мм и длиной бочки 2300 мм с приводоМI
от мотора постоянного тока мощностью 2500 л. с., с числом оборотов.
0-40-80 в минуту. В качестве отделочной приъtенена клеть кварта с диамет­
ром валков 700/1100. мм (приводом служит мотор 111ощностью 5000 л. с. с чис­
лом оборотов 0-50-120 1В минуту).
Стан предназначен' для прокатки листов толщиной 6-25 мм и максималь­
ной дл.иноii: до 16 ООО мм. Исходным продуктом яВJiяются слябы толщиной
100-200 мм, шириной 600-1200 мм, длиной 1200-2200 мм и весом до 4000 lw' .
Нагретые в двухрядных трехзонных методических печах слябы по роль­
гангу подаются к первой клети, а после прокатки в этой клети сляб по роль­
гаНJГУ передается в чистовую клеть.
При таком расположении стана 8fJJ/o обжатия п,роизводится в черновой
клети и лишь 200/о в чистовой, чт.о отвечает одинаковой загрузке этих клетеli
по времени. Обычно раскат из клети дуо поступает толщиной от 20 до 50 мм
'
в зависимости от окончательной толщины листа.
В табл. 19 приведена схема обжатия при прокатке листов тол­
щиной 14 мм, шириной 1500 мм и миной 6000 мм из слябов тол­
щиной 195 мм, шириной 650 мм, длиной 1200 мм и весом 1200 кг.
Большое внимание при прокатке толстых листов обращается
на удаление окалины, на новых станах окалина сбивается с по­
лосы при помощи воды, выбрасываемой под давлением до 90 атм.
Прокатанные листы по рольгангу направляются к роликовой правuль­
ноii: машине, где п•роходят горячую правку и затем рольгангом транспорти­
руются к июспекторскому столу, оборудованному кантователями. для осмотра
листов с обеих сторон. Охлаждение листов происходит п,ри передвижении на
рольгангах.
После осмотра листы транспортируются к ножницам, где обрезаютсs~
и разрезаются на мерные длины. Обрезка продольных кромок производится
на дисковых ножницах, разрезка на мерные длины - на ножницах поперечной
резки.
Готовые листы доставляются рольгангами к штабелирующим устрой­
ствам, откуда они переносятся краиами на склад готовой продукции.
Чистка листов с целью удаления поверхностных дефектов производиrся
наждачными кругами.
Нормализация листов, ec.riи требуется, производится в конвейерной печи,
установлен,ноii: вне потока. Подача листов к печю и возвращение их в основ·
ной поток производятся пр.и помощи кранов.
Полунепрерывные листопрокатные станысо­
стоят из одной черновой клети трио со средним валком меньшего
диа-ме11ра либо трио универсальной или кварто универсалЫiой и
четырех - шести непрерывных клетей кварта. На этих станах


~
1
1
,
~
,
"
1
6
1
/
~
8
!
!
!
~
"
i
J
-
-
-
k
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2
6
0
0
0
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Р
и
с
.
2
8
4
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
д
в
у
х
к
л
е
т
ь
е
в
о
г
о
л
и
с
т
о
п
р
о
к
а
т
н
о
г
о
с
т
а
н
а
2
3
0
0
м
м
д
л
я
п
р
о
к
а
т
к
и
т
о
л
с
т
ы
х
л
и
с
т
о
в
:
/
-
с
к
л
а
д
с
л
я
б
о
в
;
I
I
-
п
р
о
.
п
е
т
с
т
а
в
а
;
I
I
I
-
п
е
ч
l
l
о
е
о
т
д
е
л
е
н
и
е
;
I
V
-
м
а
ш
и
н
н
ы
й
з
а
л
;
V
-
с
к
л
а
д
г
о
т
о
в
о
й
п
р
о
д
у
к
ц
и
и
1
-
ч
е
р
1
1
о
в
а
1
1
К
1
1
е
т
ь
д
у
о
с
в
а
л
к
а
м
и
8
5
0
м
м
;
2
-
ч
и
с
т
о
в
а
я
к
л
е
т
ь
к
в
а
р
т
о
с
в
а
л
к
а
м
и
7
0
0
,
1
1
(
)
(
)
м
м
;
3
-
з
а
г
р
у
з
о
ч
н
ы
е
п
л
о
щ
а
щ
,
и
;
4
-
н
а
­
г
р
е
в
а
т
е
л
ь
н
ы
е
е
ч
и
;
5
-
в
о
р
м
а
л
и
э
а
ц
и
о
в
в
а
я
п
е
ч
ь
;
6
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
д
л
я
п
о
п
е
р
е
ч
н
о
й
р
е
з
к
и
;
7
-
п
р
а
в
i
1
n
ы
1
а
я
м
а
ш
и
н
а
;
8
-
д
и
с
к
о
в
ы
е
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
9
-
р
о
л
и
к
о
в
ы
й
с
т
о
л
;
1
0
-
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
1
1
-
1
3
-
м
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
а
н
ы
;
1
4
-
и
н
с
п
е
к
т
о
р
с
к
и
й
с
т
о
л
;
1
5
-
с
т
а
л
к
и
в
а
т
м
ь
;
1
6
-
у
к
л
а
д
ы
в
а
т
е
л
ь
J
I
I
I
C
Т
O
B
1
1
-
-
-
·
-
-
-
-
-
-
•
i


.3 52
Производство листовоfl стали
---------
----------------
"'Q
:,;
<>
~
=
Q
""
=
~
о
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Таблица 19
Схема оl>жатия при прокатке листов толщиной 14 мм, шириной 1500 мм
и длиной 6000 мм из слябов толщиной 195 мм, шириной 650 мм,
длнной 1200 мм и весом 1200 кг
Толщина, мм
Абсолют- Обжатие Ширина
вое
Примечание
•
1
обшатие
"/о
мм
це
после
мм
пропуска пропуска
Черновая клеть
195
650
195
185
10
5,1
. 650 Прокатка вдоль
185
168
17
9,2
685 Прокатка на угол
168
152
16
9,5
720
То же
152
136
16
10,5
765
»»
136
122
14
10,3
840
»»
122
109
13
10,6
880
»»
109
96
13
11,9
990 Прокатка поперек
96
84
12
12,5
1120
То же
84
72
12
14,3
1310
»»
72
64
8
11,1
1470
»»
64
59
5
7,8
1600
»»
59
54
5
8,5
lGOO Прокатка вдоль
54
50
4
7,4
1600
То же
Чистовая клеть
50
47
3
6,0
1600
»»
47
40
7
14,Q
1600
»»
40
33,5
6,5
16,3
1600
»»
33,5
29,5
4,0
11,9
нюо
»»
29,5
25,5
4,0
13,5
1600
»»
25,5
22,0
3,5
13,7
1600
»»
22,0
19,О
3,0
13,6
1600
»»
19,О
16,5
2,5
13,2
1600
»»
16,5
14,5
2,0
12, 1
1600
»»
14,5
14,0
0,5
3,4
1600
»»
14,О
14,0
о
о
1600
,,»
прокатывается как толстолистовая, так и тонколистовая сrаль.
Некоторые из них строят с расчетом использования черновой
клети для самостоятельной прокатки листов большой толщины,
с отдельным выходом для готового продукта.
На рис. 285 представлен полунепрерывный листопрокатный стан 3500 мм,
состоящий из :l{BYX групп клетей: черновой и чистовой. Черновая группа имеет
окалиноломатель дуо, уширительную к.,1еть кварто и универсальную четырех•
валковую реверсивную клеть. Чистовая группа состоит из окалииоломателя дуо
и четырех непрерывно расположенных клетей кварто.


t
1
f
f
1
i
1
•
/
1
1
2
V
/
6
1
$
.
.
_
_
1
3
l
~
j
1
7
1
8
2
1
.
1
Р
и
с
.
2
8
5
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
,
и
я
о
&
р
у
д
о
в
а
в
и
я
п
м
у
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
r
о
т
о
л
с
т
о
л
и
с
т
о
в
о
r
о
с
т
а
н
а
3
5
0
0
м
м
:
1
-
C
l
r
.
l
l
l
l
Д
с
.
п
я
б
о
в
;
1
1
-
п
р
о
л
е
т
с
т
а
в
а
;
1
1
1
-
п
е
ч
н
о
е
о
т
д
е
л
е
н
и
е
;
I
V
-
м
а
ш
н
в
н
ы
l
з
а
л
;
V
-
п
р
о
п
е
т
п
р
а
в
к
и
;
V
I
-
п
р
о
л
е
т
р
е
з
к
и
;
V
I
I
-
с
к
л
а
д
г
о
т
о
в
о
й
п
р
о
д
у
х
ц
в
и
I
-
О
К
I
U
П
П
I
О
R
О
1
1
а
т
е
п
ь
ч
е
р
в
о
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
;
2
-
у
ш
и
р
и
т
е
л
ь
н
а
я
к
л
е
п
.
;
3
-
у
н
и
в
е
р
с
а
л
ь
н
а
я
к
л
е
т
ь
:
4
-
о
к
а
л
в
в
о
п
о
1
1
а
т
е
п
ь
ч
и
с
т
о
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
;
5
-
·
к
п
е
1
н
к
в
а
р
т
о
ч
и
с
т
о
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
;
6
-
з
а
г
р
у
з
о
ч
н
ы
е
п
л
о
щ
а
д
к
и
;
7
-
н
а
r
р
е
в
а
т
е
п
ь
в
ы
е
п
е
ч
в
;
8
-
л
е
т
у
ч
и
е
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
9
-
х
о
п
о
д
и
J
J
Ь
В
Н
К
(
т
р
а
н
с
п
о
р
т
е
р
)
)
;
1
0
-
п
р
а
в
и
л
ь
н
а
я
м
а
m
в
в
а
д
л
я
с
р
е
д
в
в
х
л
и
с
т
о
в
;
1
1
-
п
р
а
в
и
л
ь
н
а
я
м
а
ш
и
н
а
д
л
я
т
о
л
с
т
ы
х
.
п
в
с
т
о
в
;
1
2
-
х
о
.
n
о
д
и
J
J
ь
в
н
к
;
1
3
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
д
п
я
с
к
р
а
п
а
;
1
4
-
и
н
с
п
е
к
т
о
р
с
к
и
й
с
т
о
л
;
1
5
-
д
и
с
к
о
в
ы
е
в
о
ж
в
и
ц
ь
r
;
1
6
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
д
п
я
п
о
п
е
р
е
ч
н
о
й
р
е
з
к
и
:
1
7
-
к
о
м
б
и
в
и
р
о
в
а
в
в
ы
е
в
о
ж
в
и
ц
ы
;
1
8
-
2
0
-
м
о
с
т
о
в
ь
н
•
к
р
а
н
ы
:
2
1
-
р
о
п
u
к
о
в
ы
l
с
:
т
о
.
n


364
Проиэводство листовой стали
Данные, характеризующие этот став приведены в табл. 20.
Таблица 20
Характеристика рабочих x.neтei и ЮП1rателеi по.пуиепрерывноrо листопрокатного
стана 3500
Пронатвые валив
Двигатели
•
диаметр валиов
Наимевовавие метей
мм
ДJIИlla
мощвость 'l'ИCJIO
бО'l'ИИ
11. с.
об,мин.
мм
.
рабО'l'ИХ опориых
Окалиноломатель дуо No 1
950
1800
1250 • 240
-
Уширительная кварто
950
1400
3500
4500
150
Универсальная кварто .
.
950
1400
3500
7000 0-25-50
Окалиноломатель дуо No 2
630
-
3500
500 150-600
Чистовые кварто
770
1500
3500 4Х5000 125-250
Исходным материалом являются слябы размерами: ширина от 600 до
1500 мм, толщи1;1а от 100 до 250 мм, длина 2000 мм и вес до 6000 кг. Готовый
продукт стана - лист - имеет толщину от 4 до 50 мм, ширину от 600 до
3000 мм и длину ДО 16 ООО мм.
Для нагрева слябов имеются четыре методические печи. Нагретые слябы
по ,рольгангу поступают в окалиноломатель, далее в уширительную клеть, где
прокатка ведется. в поперечном направлеюии до заданной ширины листа.
Далее лист прокатывается в универсальной клети.
Перед окаливолсщатепем чистовой группы установлены летучие ножницы
для обрезки передsеrо и заднего концов тонкого листа перед входом его в чи­
стовую группу.
После прокатки в чистовой группе листы передаются к охладительным
стеллажам и затем проходят правку, обрезку передних и задних концов, резку
на мерные длины, обрезку боковых кромок и другие отделочные операции.
· 101. Прокатка универса.льной ста.ли
Прокатка универсальной стали производится на универсаль­
ных станах, которые обычно имеют одну клеть трио или "дуо-ре­
версивную, в которой полоса прокатывается от начала до конца
(рис. 100).
На универсальных станах трио прокатываются обычно сравни­
тельно узкие и тонкие полосы, а на реверсивных дуо преимуще­
ственно широкие и толстые полосы и листы.
На рис. 286 представлен универсальный стан 1200 мм, рабочая клеть ко­
торого имеет два rоризонтальных валка диаметром 780 мм и длиной бочки
1200 мм и четыре вертикальных диаметром 630 мм и длиной бочки 500 мм.
Максимальный подъем верхнего валка 500 мм-. Число оборотов горизонтальных
валков 0-50-120 в минуту. Вертикальные валки приводятся через общую
шестеренную клеть и коническую передачу. Приводом для стана служит дви­
гатель постоянного тока мощностью 4000 л. с. с 0-50-120 об/мин.
Исходным ·матер1;1алом служат слябы размерами: толщина около 200 мм,
ширива до 1100 мм, длина 1700-3000 мм и вес до 4700 кг. Готовым продуктом
являются широкие поJ_Iосы толщиной от б до бО мм, шириной 1УГ 300 до 1000 мм
И ДЛИНОЙ ДО .36 .QQO .Щ,,
,,:


~
•
7
1
,
.
1
·
1
2
-
'
0
0
0
f
1
.
.
.
.
.
.
.
'
1
N
1
.
1
/
1
,
.
,
U
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
:
;
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
\
l
i
Y
1
б
В
i
,
1
1
,
-
.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
8
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
И
~
B
r
r
i
►
1
!
~
~
о
о
о
~
-
.
.
,
.
,
,
_
-
-
-
,
-
-
-
-
=
:
-
_
_
_
.
_
-
-
_
_
,
.
-
-
-
~
~
.
2
1
0
0
0
0
Р
и
с
.
2
8
6
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
~
1
t
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
у
н
и
в
е
р
с
а
л
ь
н
о
г
о
с
т
а
н
а
1
i
o
o
м
м
:
1
1
,
1
i
1
1
:
.
.
.
·
1
1
•
3
0
0
0
0
-
-
,
1
/
-
с
к
.
п
а
д
с
п
я
б
о
в
;
1
1
_
:
п
е
ч
н
о
е
о
т
д
е
л
е
и
н
t
>
;
l
(
l
-
м
а
ш
н
1
1
н
.
ы
А
з
а
п
;
I
V
-
п
р
О
J
J
е
т
с
т
а
н
а
;
V
-
с
к
л
а
д
г
о
т
о
в
о
й
п
р
о
д
:
,
х
ц
н
и
/
-
~
с
р
с
а
л
ь
и
u
к
.
п
е
т
ь
:
•
2
:
;
.
з
а
г
р
у
з
1
1
ч
1
f
1
!
.
Я
}
I
J
I
(
!
Щ
а
д
к
~
;
i
l
-
н
а
г
р
е
в
:
~
т
е
т
.
п
а
я
п
е
ч
ь
;
4
-
п
р
а
в
и
л
ь
н
а
я
м
а
ш
и
н
а
;
5
-
х
о
л
о
д
И
Л
Ь
J
!
В
К
:
1
-
а
о
ж
•
_
,
:
.
.
•
в
и
ц
ы
;
7
:
:
-
В
-
к
р
а
н
ы
;
9
-
t
б
о
р
о
ч
в
~
l
l
'
в
:
,
а
р
м
а
в
~
,
~
·
-
·
.
·
J
.
.
.
,
.


356
ПроU3водство листt,вой стали·
После прокатки горячая полоса проходит правку на одиннадцативалковой
,роликовой правильной машине, а затем поступает на холодильник. После ох­
паждеюr!i полоса поступает на поперечные нсжницы дпя обрезки переднего и
зцнеrо ~онцов полосы и разрезки на мерные мины. Разрезанные полосы стал­
kиваются в сборочные карманы, откуда переносятся краном па склад.
102:· Горячая прокатка тонко.листовой стали
<!овременным спосdбом прокатки тонких листов является про­
~атка их на непрерывных станах. Способ прокатки тонких листов
на vбычных станах дуо с развитием непрерывной прокатки утра­
чивает значение и сохраняется только на старых металлургиче­
_ских заводах.
а) Пр о к ат к а на не прерывных ст ан ах. Технологи­
ческий процесс прокатки тонколистовой и толстолистовой стали
на непрерывных станах один и тот же.
В настоящее время на непрерывных станах прокатываются
листы шириной от 600 до 2200 мм и более и толщиной большей
i~астью от 1,25 до 12 мм. Исходным материалом являются исклю­
чительно слябы толщиной от 65 до 250 мм и длиной от 1800 до
5500 мм.
•
Нагрев слябов производится в методических рекуперативных
трехзонных печах с торцевой выдачей. Сляб, нагретый до темпе­
ратуры прокатки, задается в окалиноломатель, где получает не­
большое обжатие в 5---150/о, достаточное для дробления окалины,
которая затем сбивается водой под высоким давлением. Далее
полоса направляется по рольгангу в первую клеть стана, назы­
ваемую уширительной (перед прокаткой в этой клети сляб, когда
это требуется, поворачивается на 900 (рис. 283, б). После про­
пуска через уширительную клеть· раскат опять поворачивается на
9()0, и в таком положении полоса пропускается через весь стан.
Так как после прокатки в уширительной клети сляб получается
с выпуклыми концами, которые после вторичного поворота на
900 становятся боками, то для выравнивания боковых. кромок за
этой клетью может располагаться пресс с линейками для сжима­
ния сляба.
Для обжатия боковых кромок черновые группы непрерывных
станов имеют клети с вертикальными валками.
((лети черновой группы установлены на таком расстоянии одна от другой,
что полоса в спедую~цую клеть поступает тогда, когда задний конец выйдет
кз предыдущей.
,
Большинство современных непрерывных тонколистовых станов
имеет черновую группу из четырех клетей.
Перед чистовой rруппой стана имеется также окалинолома­
тель для удаления окалины. образовавшейся во время прокатки
в черновой группе.


Горячая ЛflO~TIC{J 'l'()HICOAUJ:TOflOй_ ,стали
357.
.
Чистовые клети расположены на небольшом расстоянии одна
от другой, и полоса может одновременно 1Iаходиться во всех кле­
rях с образованием небольших петель. находящихся под натяже-
нием посредством петледержателей. .
• При прокатке листов толщиной до 6 мм. чистовая группа
стана состоит обычно из шести клетей; при прокатке только тол­
стых ,.11истов число клетей этой группы может быть уменьшено
до четырех.
Прокатные валки клетей черновой гр;уппы обычно цwшндри­
ческой формы, валки же клетей чистовой группы имеют выпук­
лость 0,05-0,15 мм, кроме последней клети, валки к_оторой ци­
линдрические иди с выпуклостью, не превышающей 0,05 мм.
На рис. 287 показан непрерывНЪiй .листовой стаи 1700 мм. ИсходИЫм ма­
териалом являются слябы размерами: то.лЩ11на 70---150 мм,· ширина ОО\}-
1500 мм и д.лина 2000-4800 мм. Стан выпускает .листы толщиной от 1,6 до
6 мм и шириной от 600 до 1500 мм и полосы в рулонах толщиной от 1,6 до 6 мм
и шириной от 600 до 1500 мм.
Стан установлен на продолжении ро.льтанта за слябинrом.- В случае про­
катки более толстых .листов, к которым не предъявляются стротие технические·
требования, торячий сляб от ножниц слябинта может быть направлен непо­
средственно в стан д.ля прокатки, минуя натревательную печь.
При прокатке тонких и качествеиНЬiх листов rорячие сляйы подаются для
подтотовки на склад д,nя осмотра и зачистки, а затем вновь натреваются в ме­
тодических печах.
Стан состоит из десяти клетей кварта, расположенных последовательно
двумя труппами: черновая, состоящая из четырех клетей, и чистовая, состоя­
щая из шести клетей. Перед каждой труппой установ.лено по одному окаn11-
но.ломателю. Между клетями черновой труппы установлены к.лети с верти­
кальными валками. Общий вид непрерывный чистовой труппы показав на
рис. 288.
Для &ковото обжатия кромок с.лябов поспе прокатки в ушюрительной
кпети устаноВJJев пресс даВJJением 1700 т.
•
В табл. 21 приведены данные, характеризующие этот стан.
В качестве примера в табл. 22 приведена схема обжатия при прокатке на
непрерывном стане.
Характерно д.ля данной схемы обжатия то, что прокатка листов ведется
из сравнительно узких слябов, прокатанных на б.луминrе. Поэтому, чтобы по­
.лучить желаемую ц~ирину .листа, в уширительной к.лети дается обжатие, маи­
симаnьно доститаемое в этих клетях.
В качестве второто примера в табл. 23 приведена схема обжатия при прО:
катке примерно таких же .листов, но из слябов большей ширины, так как в дан­
ном случае слябы прокатываются на слябинrе. В этом случае обжатие в уши­
рительной к.лети состав.ляет только 21,50/о.
После выхода полосы из последней к.лети черновой труппы на переднем
конце ее часто образуются «языки:.. Д.ля обрезки их устанОВJ1ены .летучие
ножницы.
Готовый продукт выдается в виде нарезанных .листов и.ли рулонов. В пер­
вом случае по.ласа по выходе из стана направляется большей частью на двух~
сторонний хо.лоди.льник, на .линии отводЯщих -ро.льтанrов которого устанаВJJИ·
ваются правильная машина, ножницы д.ля обрезки кромок, .летучие ножницы
д.ля резки на мерные д.лины и устройства, укладывающие листы в штабель.
В случае выпуска rотовоrо продукта в виде рулонов (толщиной 6--8 мм), ·по­
лоса по выходе из стана направ.ляется к моталкам, установ.ленным на продОJJ·
женин подводящеrо ро.льтанта холодильника.


358
Прои,зводство JUUJ'rOBв4 С2'4'Ш
Таб,шца 21
Характерю:ти.ка:рабочях клетей и Jtвиrателей непрt"рывноrо листопрсжатноrо
стана 1700 мм
• Навмевовавие нпетеl
Ов:алиноломатель No 1
Клеть No 1 •(уширительная)
»
No 2а (вертикальная)
) No2 ......
»
Ne За (вертикальная)
) No3 .......
»
No 4а (вертикальная)
»
Ne 4 ....
Окалиноломатель No 2
К.11еть No 5
)No6
)No7
»
Ne8
)No9.
»
Jlli! 10
Пронатвые вапни
диаметр вапнов 1
мм
рабочих I опорных
730
950
800
630
800
630
800
630
630
630
630
630
630
630
630
1400
1250
1250
1250
1250
1250
1250
1250
1250
1250
длина
бочни
вапнов
мм
1700
2450
• 250
1700
250
1700
25G
1700
1700
1700
1700
1700
1700
1700
1700
Двиrатепи
мощность
мотора
л. с.
· 1000
3000
275
3000
275
3000
275
3000
500
3500
3500
3500
3500
3500
3500
чиепо
об/мив.
375
215
400/800
600
400/800
600
400/800
600
250/750
175/400
175/400
175/400
175/400
175/400
175/400
Таблица ·22
. Схема
обжатия при прокатке лисt-ов толщиной 2 мм и шириной 1250 мм
из слябов толщиной 125 мм, шириной -650 м• -и длиной 2050 мм
Наименование ипетей
Окалинuломатель No 1 . . .
Клеть No 1 (ушириtельная)
)No2
.
)No3..
)No4....
Окалиноломатель No 2 .
_
К.летьNo5 .... .
•
No6
.
:t
No7
.
:t
No8.
.
:t
N.•
9
•
.N'o 10
Обжатие
1 Равмеры полос~оспе пропуска
1
1
1
-а-бс_о_mо_т-_l_о_тн_о_с_и_-
mирина топщина дmma
~
теп%ное
650
2130
1250
1250
1250
1250
1250
1250
1250
1250
1250
1250
120
63
40
27
20
19,6
11,6
7,0
4,5
3,0
2,3
2,0
2130
1250
3300
4900
6650
6750
11400
1~ 900
29500
44000
57 500
66200
5,0
57,0
23,О
13,0
7,0
0,4
8,0
4,6
2,5
1,5
0;7
0,3
4,0
47,5
36,5
32,5
25,0
2,0
41,0
39,0
35,7
33,4
23,3
13,0


Горячая прокатка тонкоJШСТовой стали
359
Таблица 23
Схема обжатия при nрЬкатке на непрерывном стане тктов толщнноl 2,5 мм
и шириноl 1300 мм нs СJJЯбов тщащиной 115 мм, ширнноl 1020 мм и д.11нноl
1800 мм
Размеры полосы после проuуси1 Обжатие
мм
Наимеяоваиие Юiетей
1
1
абсоmот-1 ОТНОСИ·
mирииа толщина дпвна
~
тельное
"'
ОкалинОJJоматель No 1 . . :
1020
110
1870
5,0
3,5
Клеть .N'i 1 (уширительная) 1870
86,5
1300 23,5
21,5
)
No2 .....
1300
66,0
2400 20,5
29,0
)
No3..
.
.
1300
42,0
3760 24,0
36,4
)
No4....
1300
24,5
6380 17,5
34,'2
Окалиноломатель No 2
1300
24,0
6500
0,5
2,0
Клеть No 5
1300
14,5 10800
9,5
39,0
)
No6
1300
9,0 17400
5,5
38,0
)
No7
.
1300
6,0 26000
3,0
37,2
)
No8
1300
3,7 41 ООО
2,3
38,7
)
No9
1 300
2,9 52500
0,8
21,0
)
No10
1300
2,5 61 ООО
0,4
12,0
Для дополнительной отделки горячекатаных листов, когда
она требуется, непрерывные станы имеют: 1) нормализационную
печь, 2) травильную установку, 3) сушильную машину, 4) дрес­
сировочные станы, 5) правильные машины и 6) ножницы.
б) Прокаткатонкихлистовнастанахдуо.На
старых металлургичесжих заводах с небольшим объемом произ­
водства для горячей прокатки тонких листов применяются станы
дуо с линейным расположением клетей, на которых листы прока­
тываются в виде отдельных карточек и пакетами (пачками).
В последние годы эти станы значительно механизированы и
аа них прокатывают тонкие листы всех размеров. Однако новые
станы этого типа почти не устанавливаются.
Исходным материалом для этих станов является плоская за­
готовка - сутунка, выпускаемая обычными заготовочными ста­
нами трио иJiи универсальными станами трио, или непрерывноза­
rотовочными станами. В отдельных случаях сутунка вырезается
из листовой стали соответствующей толщины.
Успех получения чистой поверхности листа в сильной степени зависит от
своевременноrо удаления окалины. При прокатке -сутунки с окалиной послед­
няя закатывается в металл и поверхность раскатанного .11иста имеет рябова­
тость. Для очистки поверхности от окалины и других загрязнений полоса во
время прокатки обдувается паром или водой под давлением в 25-30, а иногда
до 75 атм. Кроме mro. предусматривается замочка в воде, вызывающая отека-


•
=
:
.
1
1
1
2
З
4
З
5
З
5
,
s
7
'
в
·
-
·
.
,
.
1
-
И
f
-
i
l
l
-
i
t
t
i
!
J
.
.
-
-
"
f
-
-
.
.
.
•
'
l
m
n
F
7
:
r
-
-
м
J
,
-
-
-
i
_
:
:
J
:
1
8
1
1
7
8
•
-
-
-
1
1
l
v
1
1
У
1
0
,
,
,
.
1
з
,
~
:
·
-
-
·
:
г
·
1
-
·
r
·
-
-
·
-
-
-
-
-
-
-
-
·
.
-
·
!
!
1
Г
-
~
~
h
-
,
~
-
а
н
а
м
_
_
_
_
.
:
:
_
~
-
-
-
-
·
~
-
-
ь
I
к
о
л
о
8
н
о
и
п
р
о
1
1
а
т
1
1
и
1
.
0
0
0
0
•
•
1
8
6
0
0
0
.
,
i
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
.
.
.
.
,
_
_
_
_
_
,
_
.
,
.
.
.
_
_
1
1
!
0
0
1
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
,
,
Р
и
с
.
2
8
7
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
н
е
п
р
е
р
ы
в
о
о
r
о
л
и
с
т
о
п
р
о
к
а
т
н
о
г
о
с
т
а
н
а
1
7
0
0
м
м
(
к
о
н
с
т
р
у
к
ц
Н
I
И
Н
l
(
З
М
)
:
/
-
с
к
л
а
д
с
п
я
б
о
в
;
1
1
-
п
е
ч
н
о
й
п
р
о
л
е
т
:
1
1
1
-
м
а
ш
и
н
н
ы
й
з
а
л
:
I
V
-
п
р
о
л
~
с
т
а
в
а
;
v
·
-
с
к
л
а
д
r
о
т
о
в
о
й
п
р
о
д
у
к
ц
я
и
;
V
l
-
n
р
о
л
е
т
о
т
д
е
л
к
и
/
-
о
к
а
л
и
и
о
л
о
м
а
т
е
л
ь
;
2
-
у
ш
и
р
и
т
е
л
ь
н
а
я
к
л
е
т
ь
;
З
-
к
л
е
т
ь
с
в
е
р
т
и
к
а
л
ь
н
ы
м
и
в
а
л
к
а
м
и
;
4
-
ч
е
р
в
о
1
1
а
я
к
л
е
т
ь
;
5
-
п
р
о
м
е
ж
у
r
о
ч
в
ы
е
к
л
е
т
и
;
6
-
К
J
J
Р
.
Т
И
ч
и
с
т
о
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
;
7
-
л
е
т
у
ч
и
е
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
В
-
п
р
а
в
И
J
J
ь
н
ы
е
м
а
ш
и
1
1
ы
;
9
-
м
о
т
а
л
к
в
;
/
О
-
у
к
л
а
д
ы
в
а
т
е
.
,
в
п
в
с
т
о
в
;
/
/
-
п
о
д
з
е
м
н
ы
й
к
о
н
в
е
й
е
р
д
л
я
б
у
н
т
о
в
;
/
2
-
п
е
ч
и
;
/
3
-
/
6
-
м
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
а
н
ы


1
-
-
1
1
Р
и
с
.
2
8
8
.
О
б
щ
и
й
в
и
д
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
й
ч
и
с
т
о
в
о
й
г
р
у
п
п
ы
ш
и
р
о
к
о
п
о
л
о
с
н
о
г
о
с
т
а
н
а
1
7
0
0
M
A
I
(
к
о
н
с
т
р
у
к
ц
и
и
Н
К
М
З
)


362
Производство листовой стали
кивание окалины. Устанамиваемы·е в иепр~ывиозаrотовочно-сутувочном ста­
не клети с вертикальными валками также способствуют удалению окалины.
•
Иногда для очистки полосы от окалины устанавливаются пневматические
скребки или проволочные щетки.
На станах дуо сутунку прокатывают поперек, т. е. ее длина
при·5лизительно равняется ширине готового листа с необрезан­
ными кромками. Ширину и толщину сутунки определяют, исходя
из веса сутуики для пр·окатки листа заданных размеров.
Для нагрева сутунки перед ее прокаткой в полулисты служат
большей частью методические печи с толкателем и боковой выда­
чей, а иногда - камерные печи (сутунка ставится на ребро на­
клонно и подается в печь толкателем по заделанным в под
брусьям). За последнее время для нагрева _сутунки стали приме­
няться методические печи с цепным конвейером или балочным
шагающим подом. Печи для нагрева сутунки ставятся на расстоя­
'IIИИ 7-8 м от прокатного стан;:~. Для подачи сутунки от печи к
стану устанавливают легкий транспортер.
Во избежание окисления сутунки в печи необходимо поддер­
живать восстановительную (защитную) атмосферу. Температура
нагрева сутунки 800-8500.
Нагретая сутуика в прокатном стане раскатывается в полу­
лист. Окалина с нагретой сутуики очищается перед станом ста.1ь­
ными щетками и сметается мокрым веником.
Листы толщиной более 2 мм можно прокатывать поодиночке и в один на­
грев. Листы толщиной менее 2 мм прокатывать поодll'Яочке из-за &~строго
охлаждения и возрастания сопротимения деформации металла затруднительно.
Поэтому прокатку таких листов заканчивают пакетом, образуемым путем скла­
дывания нескольких листов и дуб.пирования, применяя два-три нагрева.
В табл. 24 в качестве примера приведена схема прокатки тон­
кого листа.
Применяемые в пt,следНее время валки из чугуна с !Щiровид•
ным графитом (чугун, модифицированный магнием) позволяют
значительно повысить обжатие в каждом пропуске, сократить
число пропусков и повысить производительность стана.
Для нагрева полураскатов перед прокаткой в настоящее время
применяются непрерывные печи с шагающим подом, либо диско­
вым или цепным. Температура нагрева 700-7500.
Валки тонколистовых станов при прокатке не охлаждаются
водой, в результате они сильно разогреваются, становятся бочко­
образными. При обточке валков заранее учитывают эту бочка­
образность и возможные упругие деформации валков во время
работы, причем чаще всего придают им легкую вогнутость.
В зависимости от назначения и требований, предъявляемых к тонким ли­
стам, горячая прокатка на станах дуо может доводиться до рамичной сте­
пени готовности листа, причем JIИсты после горячей прокатки и обрезки могут
отправляться в цех холодной прокатки, где проходят целый ряд операций.
На рис. 289 nредстамен. мехавизированный листовой стан. Черновые клети
трио со средним валком меньшего диаметра оборудованы с обеих сторон ка-


Табмща 24
Схема прсжатки тонкоrо .11иста: тмщиноА 0,5 мм, шириноА 745 мм и ДJJИноА 1540 мм
Равмерьr ра~ката, мм
Абсолют- о,воси-
;м
толщина 1
вое
'lem,&Oe
Операции
пpotryc-
обжатие обжатие
1108
длива
мм
.,.
Первыйнагрев ......
-
-
-
-
-
Прокатkа сутунки в полура-
скат:
а) прокатка по одной су-
9,35
тунке .....
о
165
-
-
1
7,2
212
2,15
23,О
2
5,6
273
1,6
22,2
3
4,4
351
1,2
21,4
4
3,4
459
1,0
22,7
5
2,6
580
0,8
23,5
6
2,0
750
0,6
23, 1
б) прокатка парочкой
7
3,7
840
0,3
7,5
8
3,3
940
0,4
10,3
9
2,9
1050
0,4
12, 1
·10
2,6
1170
0,3
10,4
1'1
2,3
1300
0,3
11,5
Второй нагрев . .
-
-
-
-
-
Прокатка пакетом
12
4,0
775
0,6
13,О
13
3,4
925
0,6
15,0
14
2,8
1100
0,6
17,6
15
2,4
1310
0,4
14,3
16
2,0
1560
0,4
16,7
t Кножницам
1
..
.
-
-
1
napoчнll
-
pgpu,,
f
~ дf/lJ ! нa:z:lн.
4v6лер
~ 'femlepкu
1650
t~
"
сЬ1
lv. .IIP
iDn
Tpug
blft{} .::
с
"'-(D
-
~
nt:
D
.
-
/Ullt:11111/1.
и--
.
-
·-
1-- •
1
f1
'J,.
'
..
~
-
-·
.
.
·-
-
~il. '
.J
.J
.,)
Ск.~аl ,:g111g8i t
а,~ . a.l
a,t
~
~
~
!!В
~1
.С,,,,,,,,-,м•Нl/lltНUtp,I
1
Рис. 289. Схема распОJIОжевия механизироваявоrо тонколистового стана дуо


364
Производство листовой стали
чающимися столами с движущимися цепями и боковыми линейками для вырав­
нивания пакета и правильной .задачи его в валки; В этих метях производится
rtерновая прокатка сутунок как поодиночке, так и парочками. По I окончании
прокатки в мети трио раскат, если нужно, дублируется и напрамяется по
конвейеру в одну из двух подогревательных печей, после чего производится
дальнейшая прокатка на готовый лист.
в) Прокатка кровельного железа на станах
д у о может производиться двумя способами: 1) уральским и
2) южным.
Уральский способ. Нагретую сутунку сначала раска­
тывают в черновой клети до длины, равной 2fJJ/11 длины готового
листа, после чего, пересыпав лист молотым древесным углем во
избежание сваривания, спаривают со вторым листом и докаты­
вают до половины длины готового красного листа. Полученные
пары листов после пересыпки молотым углем и вторичного подо­
грева снова спаривают в пакет и докатывают уже в чистовой
клети до окончательной длины.
•После прокатки листы СК'.!Jадывают в пачки и нагревают в спе­
циальной отжигательной печи в восстанови:rельной атмосфере в
течение 3-4 час. и затем пробивают под хвостовым молотом
500-700 ударами. Пачки после пробивки ·раздирают и перети­
рают каждый лист с обеих сторон мокрыми хвойными метлами,
3атем вновь складывают в пачки и вторично пробивают под гла­
дильными молотами приблизительно 300 ударами. Первая про­
бивка листов служит для укрепления слоя окислов, который по­
крЫ1Вает их наподобие тонкой эмали, а также для придания
структуре металла мелкозернистости. Вторая пробивка листов
производится для выравнивания и выпрямления их.
Несмотря на иск.иючите,льно высокую стойкость листов, полу­
ченных этим способом, он· в настоящее время почти не приме­
няется, так как чрезвычайно трудоемок, а прокатка с припылом
вредна для здоровья.
Ю ж н ы й с п о с о б. Исходным материалом служит сутунка
тех же размеров по длине и ширине, но по толщине и по весу -
вдвое больше, чем при уральском способе·, так как из одной су­
тунки катается два листа.
Нагретую в печи сутунку раскатывают начерно сначала _в чер­
новой клети дуо до определенной длины, затем ее дублируют. Из
таких ду~блированных раскатов делают пакет на 4-6 листов,
снова нагревают и дока'Гывают до надлежащей длины уже в чи­
стовой клети. После прокатки пакеты вследствие ·отсутствия при­
пыла получаются в виде слипшихся листов, которые с значитель­
ными усилиями раздирают на отдельные листы при помощи ту­
пых ножей в форме сабель или особых раздирочных машин.
Листы имеют местами светлую металлическую поверхность, не
защищенную от атмосферных влияний слоем окислов.


Холодная прокатка листовой стали
365
После прокатки и раздирки лиС'tы укладываются в герметиче­
ские ящики и отжигаются, а затем правятся на роликовых пра •
вильных машинах.
103. Холодная прокатка л11стовой .стали
Холодная прокатка является неотъемлемой частью современ •
ных прокатных цехов по производству тонких листов.
Во многих отраСJiях, и в особенности в области автостроения, листы под•
верrаются глубокой вытя~ке при холодной штамповке. По техническим yCJio•
виям эти листы должны иметь матовую или блестящую поверхность, для чего
необходима определенная структура металла. Крупнозернистая сталь пoCJie вы­
тяжки дает шероховатую поверхность, которая не сглаживается при покрытии
лаком. С этой точки зрения листы долж11ы иметь мелкозернистую структуру.
С другой стороны, размер зерна ВJiияет на уСJiовня операции вытяжки.
В результате, в. зависимости от назначения и способа производства того ИJIИ
иного изделия из листа, пОСJiедний должен иметь вполн·е определенную струк­
туру, ~о и обеспечивается: применением холодной обработки в совокупности
с термической обработкой.
. Друг ой
причиной необходимости холодной прокатки является то, что вести
прокатку в горячем состоянии очень тонких листов невыгодно и затрудни­
тельно.
.
Если обжатие листа происходит вне области критической де­
формации, то для того чтобы получить мелкое зерно, достаточна
температура отжига 650-7500, отвечающая процессу рекристал­
лизации мtталла. Надобность в перекристаллизации выше верх­
ней критической точки в этом случае отсутствует. Исходя из
этого, μредпочитают вести холодную прокатку выше значений
критической деформации. Кроме того по мере увеличения степени
холодной деформации температура отжига для получения жела­
тельной структуры зам·етно понижается, и при обжатии более 300/0
получить мелкозернистую структуру уже нетрудно. Поэтому прак­
гически для получения необходимых качесm листа без нормализа •
ции прокатка в хмодном состоянии производится суммарным об­
жатием не менее 25----300/о. На современных ста•нах холодной про­
катки это обжатие достигает 50-600/о и более, что обусловливает
отжиг пр,и наименьших температурах, являющийся наиболее эко­
номичным, и дает повышение механических авойств металла.
Холодная прокатка листов производится двумя способами:
листовым и рулоННh'М. При первом способе прокатка листов идет
поштучно - карточ.<.ами. Этот способ при строительстве новых
прокатных цехов применять не следует, современным способом
прокатки листов является рулонный, при котором металл в горя­
чем и холодном состоянии прокатывают в виде длинных полос и
лен~, сматываемых-в рулоны, причем ширина листа определяется
шириной рулона.
•
Рулоны из цеха горячей прокатки листов поступают в тра-
•


366
ПроиавоiJство ,шстовой СТаАU
видьное отделение. Травление рулонов прои:sводится• в непрерыв­
ных травильных агрегатах, состоящих из разм.атьшателя, ножниц
для обрезки переднего конца, чтобы можно было ero присоеди­
нить к заднему ко~щу предыдущего рулона, машины для сварки
или сшивки· рулонов, кислотных ванн, промывных ванн, устрой­
ства для просушки горячим воздухом, ножниц для вырезки места
сшивки и сматывателя (рис. 290).
.
Рис. 290. Непрерывный травмьвый агрегат:
1 - рав11аТ1Dатеm.; 2 - тянущие ропвки; 3 - правйпьвая машина; 4 - во~: 6 -
сварочная машина; 6- сшивная машина; 7 -тянущие ропикв; 8- пет.певая яма;
9 - тянущие ро.яинв; 10 - трави.пьИЬ1е ванны; 11 - промывочные ваивы; 12 - отжим-
ные ро.явхв; 13 - сушв.пьиыl аппарат; 14 - ножницы; 16 - дисковые ноЖ1ПЩI,1;
16 - сматыввте.пъ
После травления рулоны поступают в холодную прокатку,
либо на реверсивные станы, J1ибо на непрерывные, состоящие из
нескольких клетей. Прокатка на этих станах ведется со смазкой
и с охлаждением валков.
При достижении известной степени наклепа металл получает промежуточ­
ный отжиг, после которого подвергается дальнейшей холодной прокатке. В за­
висимости от толщины готового продукта промежуточных отжигов может бЬIТlr
несколько ми они моrут отсутствовать вовсе. После завершительной холодной
прокатки рулоны правятся и разрезаются на листы, а затем подвергаются от­
жигу снаrотово».
Отжиг листов производится большей частью в колпаковых пе­
чах с защитным газом, устанавливаемых над стопой материала,
подлежащего отжигу. Обычно одна колпаковая печь обслужи­
вает несколько поддонов, расположенных на одном стенде. Так.
на одном из них может производиться укладка листов, на дру­
гом - охлаждение стопы листов под муфелем при снятом кол­
паке, а на третьем-~нагрев.
Помимо печей для отжига, в цехе холодной прокатки преду­
сматриваются нормализационные печи (нормализа1U1и после хо­
лодной прокатки подвергаются листы, которые при обычном от­
жиге не получили надлежащих свойств). Нормализация листов
производится без мер защиты от окисления поверхности, поэrому
метаJJ,11 покрывается легким слоем окалины. Для удаления ее
листы подвергаются травлению и затем пропускаются через..
моечно-сушильную машину, •
•


ХоАОдная прокатка листовой стали
361
Листы, отожженные в защитной атмосфере, травлению не под­
вергаются. После этих операций листы подвергаются окончатель­
ной обрезке, а затем поступают в дрессировку, заключающуюся
в холодной прокатке, обычно за один проход, с весьма неболь­
шой вытяжкой, в пределах 0,5-1,50/q.
Дрессировка служит дпя предотвращения пояВJiения линий сдвига при
штамповке. Эти пинии бывают настолько ,резко выражены, что даже покраской
и эмалировкой. они не закрываются н остаются заметными. Для издепий, к по­
верхности которых предъяВJiяются повышенные требования, листы, обнаружи­
вающие в штамповке линии сдвига, совершенно непригодны. УстаноВJiено, что
материал тем резче и быстрее дает эти линии, чем ·резче выражен предеп те-
кучести, и наоборот.
·
Окончательно отделанные листы проходят инспекторский
осмотр и сортировку, после чего смазываются и передаются на
склад.
Для холодной прокатки листовой стали применяются различ­
ные станы в зависимости от масштаба производства, метода ра­
боты и назначения лисrов. Так. на старых заводах с небольшим
объемом производства, где имеет место штучная прокатка листов,
применяются главным образом листовые станы кварто, а в ка­
честве дрессировочных станов можно встретить и сУаны д:уо.
Могут также использоваться и листовые станы трио.
На совремецных металлургических заводах в связи с разви­
тием непрерывного метода изготовления тонкого рулонного листа
в горячем состоянии получили распространение станы, в коrорых
дальнейшая холодная прокатка листов производится в рулонах.
К числу_ этих станов относятся:
1.Станы кварто реверсивные, применяемые для
прокатки .пистов всех категорий, кроме жести. Впереди и позади
такого стана имеются моталки, приводимые в движение большей
частью самостоятельными двигателями и сообщающие прокаты­
ваемому металлу со стороны входа и выхода прстоянное сильное
натяжение.
Во время первого пропуска, когда ,разматывается исходный рулон, рабо­
тает одна моталка со стороны выхода. Во время остальных пропусков работаЮI
обе моталки - одна наматывает прокатываемый материал, а другая подает
с торможением, натягивая полосу.
Производительность такого стана выше, чем стана кварто,
прокатывающего листы в виде отдельных карточ:ек.
2. Непрер~вные трехклетьевые станы, приме­
няемые д,ля прокатки листов всех категорий, кроме жести. Длина
бочки валков у этих станов достигает 2500 мм.
Трехклетsевой стан 1700 мм, показанный на рис. 291, имеет рабочие валки
диаметром 480 мм и опорные - 1250 мм с длиной бочки 1700 мм. КаЖдая меть
кварто приводится от самостоятепьного двнга~я мощностью 2000 А. с.


~
•
-
-
-
-
-
;
-
З
&
,
9
-
.
.
.
.
.
;
;
;
;
а
е
ь
u
=
1
7
6
1
1
7
1
6
•
w
8
•
€
-
•
-
,
7
7
1
8
0
0
0
0
0
0
0
1
4
·
ц
з
ц
е
r
а
е
о
р
~
1
1
е
с
,
,
п
р
о
н
о
т
н
и
,
~
-
-
1
~
/
б
-
d
.
:
:
э
,
е
-
W
/
1
.
9
1
9
'
!
О
~
1
2
1
0
□
□
□
□
1
2
1
w
v
0
0
0
0
0
0
0
0
□
□
□
0
0
0
0
□
□
□
0
0
□
□
□
□
0
1
2
1
1
2
1
0
0
L
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
5
8
8
0
0
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Р
и
с
.
2
9
1
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
-
и
я
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
г
о
т
о
н
к
о
л
и
с
т
о
в
о
г
о
с
т
а
н
а
х
о
л
о
д
н
о
й
п
р
о
к
а
т
к
и
1
7
0
0
м
м
;
/
-
п
р
о
п
е
т
с
т
а
в
а
;
/
/
-
т
р
а
в
в
л
ь
в
о
е
о
т
д
е
л
е
в
в
е
;
/
/
/
-
м
а
ш
и
н
н
ы
й
з
а
л
;
I
V
-
р
е
м
о
в
т
н
о
-
м
е
х
а
в
и
ч
е
с
к
и
е
м
а
с
т
е
р
с
к
и
е
;
V
-
п
е
ч
н
о
е
о
т
д
е
л
е
н
и
е
,
V
I
-
с
к
л
а
д
р
у
л
о
н
о
в
;
V
l
l
-
с
к
л
а
д
л
и
с
т
о
в
;
V
/
1
1
-
д
р
е
с
с
и
р
о
в
о
ч
н
о
е
о
т
д
е
.
,
е
и
и
е
:
/
Х
-
с
к
л
а
д
г
о
т
о
в
о
й
п
р
о
д
у
~
щ
и
и
;
Х
-
п
р
о
.
п
е
т
п
о
г
р
у
з
к
и
1
-
3
-
к
.
п
е
т
и
к
в
а
р
т
а
;
4
-
в
а
.
п
ь
ц
е
ш
.
п
в
ф
о
в
а
п
ъ
и
ы
е
с
т
а
н
к
и
:
5
-
т
р
а
в
и
.
п
ь
и
ы
е
а
г
р
е
г
а
т
ы
;
6
-
а
г
р
е
г
а
т
р
е
з
к
и
:
7
-
к
о
н
в
е
й
е
р
;
8
-
д
р
е
с
с
и
р
о
в
о
ч
•
и
ы
l
с
т
а
в
;
9
-
в
о
ж
в
и
ц
ы
;
1
0
-
р
а
с
:
:
r
я
ж
в
а
я
м
а
ш
и
н
а
;
1
1
-
п
р
а
в
н
.
п
ь
н
а
я
м
а
ш
и
н
а
;
1
2
-
п
е
р
е
д
а
т
о
ч
н
а
я
т
е
л
е
ж
к
а
;
I
З
-
1
8
-
м
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
а
н
ы
;
1
9
-
о
т
ж
и
г
а
т
е
л
ь
н
ы
е
п
е
ч
и


Холодная проюатка листовой стали
369
с 400-,800 об/мин. Число оборотов валков в последиеii клети 200-400 в ми­
нуту, что соответствует скорости прокатки 5,0-10 м в секунду.
Перед станом установлен разматыватель рулонов, за станом имеется мо•
тапка с отдельным приводом.
На этом стане полоса прокатывается непрерывно через все три клети в
один пропуск.
Исходным материалом являются рулоны толщиной 1,6--6,0 мм, шириной.
до1500ммивесомдо15ОООкг.
Стан предназначен для прокатки листов толщиной 0,6-З,О мм и шириной
до 1500 мм. Общее обжатие лежит в пределах 50-60%, а обжатие по отдель­
ным клетям в пределах 20-350/о.
3.Непрерывные пятиклетьевые станыприменя­
ются большей частью для прокатки жести с наименьшей толщи­
ной 0,2 мм из рулонов ·весом до 15 т при толщине исходного листа
около 2 мм. Скорость р:рокатки на этих станах достигает 30 м/сек.
Пятиклетьевой стан 1200 м.м показан на рис. 292. Характе­
ристика приведена в табл. 25.
о111
~Q)
1::
;,:
:!;
1
2
3
4
5
Табмща 25
Характеристика рабочих клетей кварто непрерывного стана 1200 мм
для прокатки жести
Пронатиые В1ШRИ
Двиrатепи
диаметр валнов, мм
рабочих Iопорвых
длииа
число
'мощвость
число
бочки
Об/llИВ
А. С,
Об/МИD
мм
530
1350
1200
80-240
1500
80-240
530
1350
1200
150-360
3000
150-360
530
1350
1200
260-525
3500
175-350
. 530
1350
1200
400-800
3500
200-400
530
1350
1200
550-1070
4000
275-535
Прокатка жести. Жестьбелая и черная полированная
прокатывается то.8i111:J.ной от 0,2 до 0,48 мм. Наиболее ходовые­
размеры листов ж81'ft: 510 Х 710 мм.
Прокатанная жесть подвергается штамповке в холодном со­
стоянии, поэтому металл для жести должен быть мягким и вяз­
ким, иметь равномерную толщину, высокую штампуемость и без­
укоризненную поверхность.
Жесть прокатывается как на тонколистовых станах дуо, так
и на непрерывных станах.
На стане дуо (см. рис. 289) прокатка жести производится по следующей
схеме:
1) нагрев сутунки;
2) прокатка сутунки по одноii штуке;
3) прокатка сутунок парочкой;
4) дублирование;
5) нагрев полупакета из 4 шт.;
6) прокатка полупакета;
24 Обработка металлов дввлеввем


•
И
з
u
e
x
a
г
о
р
я
v
е
и
n
p
o
n
o
l
l
f
и
i
l
7
1
7
W
#
=
,
:
-
-
=
/
:
.
-
:
-
-
:
~
~
~
~
-
·
п
f
1
,
,
,
/
7
s
/
•
✓
1
1
1
,
з
l
•
2
4
l
]
I
i
j
f
v
l
,
ь
,
2
3
4
.
s
.
W
r
_
6
~
~
~
\
i
~
=
з
J
r
□
о
о
□
о
i
i
l
1
9
,
·
=
С
У
"
]
2
1
~
п
=
g
:
➔
~
=
2
2
2
J
2
з
1
I
-
·
1
1
1
~
~
{
l
ю
~
♦
'
1
1
0
-
-
~
r
J
1
0
•
~
,
1
i
\
-
а
.
!
'
1
:
1
0
у
□
0
0
0
□
0
□
□
0
□
0
0
0
0
0
0
0
0
□
□
0
□
□
-
5
8
0
0
0
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Р
и
с
.
2
9
2
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
н
и
я
н
е
п
р
е
р
ы
в
н
о
г
о
п
я
т
и
к
л
е
т
ь
е
в
о
г
о
с
т
а
н
а
1
2
0
0
м
м
д
л
я
п
р
о
к
а
т
к
и
ж
е
с
т
и
:
/
-
т
р
а
в
и
л
ь
н
о
е
о
т
д
е
л
е
н
и
е
;
1
1
-
п
р
о
л
е
т
с
т
а
н
а
;
1
1
1
-
м
а
ш
и
н
н
ы
й
а
а
л
:
I
V
-
р
е
м
о
н
т
н
о
•
м
е
х
а
н
н
ч
е
с
к
н
е
м
а
с
т
е
р
с
к
и
е
·
V
-
п
е
ч
н
о
е
о
т
д
е
л
е
н
и
е
;
V
I
-
п
р
о
м
е
ж
у
т
о
ч
н
ы
й
с
к
л
а
д
;
V
I
I
-
д
р
е
с
с
и
р
о
в
о
ч
н
о
е
о
т
д
е
л
е
н
и
е
;
V
I
I
I
-
о
т
д
е
л
е
н
и
е
р
е
з
к
и
и
г
а
л
ь
в
а
н
и
з
а
ц
и
и
;
I
X
-
о
т
д
е
л
е
н
и
е
г
о
р
я
ч
е
г
о
л
у
-
ж
е
н
и
я
;
Х
-
с
к
л
а
д
г
о
т
о
в
о
й
п
р
о
д
у
к
ц
и
и
1
-
5
-
к
л
е
т
и
к
в
а
р
т
о
;
6
-
в
а
л
ь
ц
е
т
о
к
а
р
н
ы
е
с
т
а
н
к
и
;
7
-
т
р
а
в
и
л
ь
н
ы
е
а
г
р
е
г
а
т
ы
;
8
-
а
г
р
е
г
а
т
ы
э
л
е
к
т
р
о
л
и
т
и
ч
е
с
к
о
й
ч
и
с
т
к
и
;
9
-
к
о
н
в
е
й
е
р
;
1
0
-
д
р
е
с
с
и
р
о
в
о
ч
н
ы
е
с
т
а
н
ы
;
1
1
-
п
е
р
е
д
а
т
о
ч
н
ы
е
т
е
л
е
ж
к
и
;
1
2
-
а
г
р
е
г
а
т
ы
р
е
з
к
и
;
1
3
-
к
о
м
б
и
н
и
р
о
в
а
н
н
ы
е
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
1
4
-
а
г
р
е
г
а
т
ы
д
Л
Я
г
о
­
р
я
ч
е
г
о
л
у
ж
е
н
и
я
;
1
5
-
а
г
р
е
г
а
т
э
л
е
к
т
р
о
л
н
т
п
ч
е
с
к
о
г
о
.
n
у
ж
е
н
н
я
;
1
6
-
а
г
р
е
г
а
т
r
а
л
ь
в
а
н
н
з
а
ц
в
н
;
1
7
-
2
3
-
м
о
с
т
о
в
ы
е
к
р
а
н
ы
;
2
4
-
т
р
а
в
и
л
ь
н
ы
й
а
г
р
е
1
·
а
т
;
2
5
-
о
т
ж
и
г
а
т
е
л
ь
н
ы
е
п
е
ч
и


ХолодНQЯ проюатка листовой стали
87) дублирование и обрезка;
) наrрев пакета из 8 шт.;
9) прокатка пакета на окончательный размер.
371
После горячей прокатки жесть подвергается отжигу, траме­
нию, дрессировке и затем лужению.
Современным способом является прокатка жести на непрерыв­
ных станах (рис. 292).
Исходным материалом для прокатки жести являются rорячекатаные ру­
лоны весом 2-5,5 т с шириной полосы от 500 до 1000 мм н ТОJiщнной от 1,5
ДО4ММ.
Первой операцией технологического процесса производства жести является
травление горячекатаных рулонов в непрерывном травильном агрегате. Рулоны
после травления подаются конвейером к стану и прокатываются непрерывно
через все 5 клетей в один пропуск.
Далее следует электролитическая счистка для удаления масла и грязи,
непрерывный arperaт имеет две последовательно расположенные ванны; в ка­
честве электролита используется щелочный раствор, наrретый до 90-950, через
ванны пропускается ток силой до 5000 а.
Следующей операцией является отжиr жести в колпаковых печах или же
в непрерывных печах, производительность которых значительно выше. После
отжиrа жесть проходит дрессировку на двухклетьевом дрессировочном стане
с обжатием 2-30/о.
Процесс лужения жести производится двумя способами: по­
гружением в расплавленное олово (горячее лужение) и электроли­
тическим. В последнем случае покрытие получается значительно
более тонким и равномерным.
Электролитическое лужение производится непрерывно, что
особенно удобно при работе с рулонной полосой.
Рулqиы поступают на разматыватели, затем тянущими роликами лента
подается через аппарат для сварки концов и дальше через травИJiьные и про•
мывные ванны для очистки поверхности ли~та от окислов и rрязи. После этоrо
лента поступает в ванны для электролитическоrо покрытия. Затем она промы•
вается и проходит печь, где нагревается до оплавления олова. Далее она за•
мачивается в воде и получает надлежащий бJtеск, после чего пропускается че•
рез arperaт химической обработки (пассирование) н, наконец, через машину
для смазки масляной эмульсией.
В качестве электролита используется раствор сернокислого олова SnSOc
и серной кислоты н~о. в воде.
При горячем лужении жести рулоны режутся на карточки, ко­
торые направляются в ванну электролитической очистки листов
от окислов и грязи, а затем в флюсовую коробку, где при помощи
флюса (водный раствор ZnCI2) удаляется влага, окислы и другие
загрязнения, и лист нагревается до 110-120°.
После этого листы поступают в ванну с расплавленным оло­
вом, где их продвижение осуществляется приводными роликами,
которые одновременно проглаживают оловянный слой. При по­
мощи роликов листы поднимаются и проходят слой масла, назна­
чение которого подцерживать восстановительную атмосферу око­
ло роликов, отжимающих с листа избыток олова и способствую-


372
Лроизводство АUстовой стали
щих получению более равномерного покрытия. Далее листы пода­
ются на конвейер и транспортируются через промыватель, очист­
ные и полировочные ролики для снятия избытка масла.
Кроме лужения применяют и другие виды покрытия - оцинко­
вание, лакировку и пр., назначение которых - предохранить ос­
новной металл от коррозии. После покрытия рулоны и листы
осматриваются, сортируются, подВергаются дополнительной от­
делке и поступают на склад.
104. Технико-экономические показатели
производства листовой стали
В табл. 26 приведены данные о среднем расходе металла на
1 т листов {9].
Нав111евовавие ставов и ввдов
прокатываемых листов
Станы для прокатки толстых листов линей•
н~го типа
резервуарная сталь . . . . .
мостоваясталь.......
судостроитм1-ная сталь углеродистая
котельная ста.Т~ь ........ .
Универсальные станы
резервуарная ста.11ь . . . . . . .
мостоваясталь..........
Станы дуо для прокатки ',ГОНКИХ ,'\ИСТОВ
резервуарная сталь . . . . .
автотрнкторная сталь ....
кровельноежелезо.........
Непрерывные станы для прокатки тонких
листов
листы углеродистые кипящей стали
тоже,спокойнойстали......
рулоны углеродистой кипящей стали
тоже,спокойнойстали......
Расход слябов
ИЛИ СJТ}ВКИ
т
1,18-1,20
1,18-1,20
1,28-1,30
1,36-1,41
1, 12
1,18
1,20
1,27
1,26
1,11
1,11
1,05
1,05
Таблица 26
Расход слябов
или сутуики,
пересчитанных
ва слитки, m
1,31-1,35
1,40-1,42
1,50-1,60
1,60-1,76
1,27
1,40
1,32
1,384
1·,373
1,31
1,386
1,24
1,355
Расход электроэнергии при прокатке листовой стали на раз­
личных прокатных станах составляет (квт-ч иа 1 т готового про­
ката):
Толстолистовые и универсальнuе станы . . . . . . . . 45-60
Полунепрерывные и непрерывные тонколистовые станы . 70-90
Цехи холодной прокатки автолистовой стали . . . . . .100-120


Проиэводство бандажей и колес
3'13
Глава XXV
ПРОИЗВОДСТВО БАНД~ЖЕИ И КОЛЕС
Производство бандажей и колес для железнодорожного транс­
порта является комбинированным процессом обработки давле­
нием, включающим ковку и прокатку.
Все принятые в железнодорожном транспорте колеса можно
разделить на две группы:
1.Составные колеса.Вэтомслучае бандажи цeн'IIJ)
колеса изготовляются отдельно. Колеса этой группы встречаются
в виде: а) колес с литым центром и б) 1юлес с прокатанным
стальным центром.
2. Цельные колеса, когда бандаж и центр составляют
одно целое. Колеса этой группы встречаются в виде: а) цельно­
литых и б) цельнокатаных.
Материалом для изготовления цельнокатаных колес и бан­
дажей служит углеродистая сталь химического состава: 0,50-
0,S(J)/o С; 0,60-0,900/о Mn; 0,15-0,350/о Si, до 0,050/о S и Р.
Наибольшее распространение в настоящее время получают
цельнокатаные колеса.
Составные колеса имеют следующие недостатки: 1) ненадежность работы
бандажа в эксплуатации; 2) сложность изготовления составного ко.леса, свя­
занная с необходимостью обработки центра, обработки внутренней стороны
бандажа и насадки бандажа на центр, что требует большого количества стан­
ков и значительно удорожает стоимость колес; 3) несколько бо.пьший расход
металла из-за необходимости делать припуск на обработку тех частей ко.леса,
которые в цельнокатаных ко.лесах не обрабатываются.
Кроме того, установки для производства составных колес дают значительно
меньшую производительность, чем современные установки для производства
цельнокатаных колес.
Последовательность процесса изготовления цельнокатаных
колес следующая:
l) резка слитков на заготовки;
2) нагрев sаготовки;
3) обжим и прошивка заготовки на прессе;
4) формовка колесной заготовки на прессе;
5) прокатка на стане;
6) выгибка и калибровка колес на прессе;
7) термическая обработка колес.
Исходным материалом служат большей частью так называе­
мые комплектные слитки или прокатанная заготовка круглого
или многогранного сечения, вес которых выбран таким образом,
чтобы из одного слитка можно было изготовить несколько колес.
Сначала слиток на специальных отрезных многосупортных
токарных станках разрезается несколькими резцами сразу (рис.
293) на части соответственно весу прокатываемых колес.


•
374
Производство банда111Сей и колес
Полученная заготовка (рис. 294, а) нагревается и подвергает­
ся предварительной обработке на прес~:ах или иногда на молотах.
Эта обработка заключае'\'Ся в осаживании заготовки на прессе
ШEIJJO
на торец, затем в прошивке отверстия
(рис. 294, б) и в шта,мповке чернового ко­
леса (рис. 294, в), которое поступает для
дальнейшей обработки обода в специаль­
~======:r- ный колесопрокатный стан.
f----- .-- o
На рис. 295 показан колесопрокатный
t_
стан, ·и_меющий три ·вертикальных вал,ка,
из кото.рых валок 1 является коренным,
валки 2 и 8 - •нажимными роликами. Эти
Рис. 293. Схема разрез- три вал,ка служат для обработки рабочей
кн комплектного слитка поверхности колеса. Для обра·ботки внут-
ренних и торцевых поверхностей обода
имеются два на,клонно расположенных валка 4 и 5. Вал,ки б и 7
являются направляющими ро.ли,ками. Валки 1, 4 и 5 приводные,
а остальные - холостые .
•
8
----
~2
ЧРа
Рис. 294. Схема ос­
новны~ операций при
производстве цельно-
катаных кооес:
а - исходная заготовка;
б - после осаживания н
прошивки на прессе; в -
пос.пе штамповки; г -
vосле прокатки: д - по•
еле выrибки втулки
а
6
9
Рис. 295. Схема колесопрокатного стана
Ввиду того, что при прокатке диаметр колеса увеличивается,
стационарно установлен лишь один валок 1, а остальные имеют
rвозмож•ность перемещаться. На рис. 295, а, б и в показано поло­
жение в~лков стана в нача~е и конце прокатки.


Производство бандQ31Сей и колес
375
В прокатном стане колеса получаются с прямым диском (см.
рис. 294, г). Чтобы иметь коническую стенку (в целях большей
устойчивости колеса), после прокатки колесо поступает на пресс,
rде производится небольшое выдавливание втулки, и колесо тог­
да приобретает форму, изображенную на рис. 294, д.
Затем -колеса поступают н,а
холодильник, где охлаждаются
до 500-6000 и стопками пода­
ются краном в колодцевые печи,
в которых с целью предупреж-
аш
дения образования флокенов
(1⁄21//А а
выдерживаются 4-5 час. при
~
5500.
6
Далее колеса нагреваются й п~::r------------
заюалочной печи до 830-8600 и ......_ _ __ __ __ __~ т
направляются на вращающиеся
о
столы, где рабочие поверхности
•колес обрызги·ваются ,водой из
Рис. 296. Схема основНЪiх операций
при производстве ба111Цажей
специальных сопел.
После закалки •колеса под-
вергаются отпуску при 4000, охлаждению, наружному осмотру и
испытанию на твердость. Затем следуют операции механической
обработки колес.
При производстве бандажей в старых бандажепрокатных це­
хах исходным материалом обычно служат слитки развеса, соот­
ветствующего только одному бандажу. Современные бандаже­
прокатные цехи работают на заготовке, вырезанной комплектами
из круглого или многогранного слитка (рис. 296, а).
Последовательность операций изготовления бандажей сле-
дующая:
1) резка слитков на заготовку (при комплектных слитках);
2) нагрев заготовки или слитков (одиночных);,
3) предварительная ковка или прессовка;
4) ковка на роговом молоте или прессовка для получения
необходимой разводки;
5) нагрев разводок;
6) прокатка бандажа;
7) растяжение на прессе;
8) клеймение на специальном прессе;
9) термическая обработка.
В результате третьей и четвертой операций часть слитка
(рис. 296, а) отковывается в черновое кольцо (рис. 296, б), на­
зываемое разводJ.tой. Операция 3 состоит в осаживании заготовки
на торец до толщины, немного превышающей ширину бандажа,
а операция 4- в последуюшей прошивке отверстия. Операция 6
состоит в прокатке разводки в готовый бандаж (рис. 296, в). На


•
976
ПроиавQдство бандажей и колес
современных установках осаживание и прошивка отверсmя бан­
дажа происходят на том же прессе и без дмолнительного нагре­
ва. Разводка сразу передается г 2445
на бандаже ,прокатныи стан.
--211
Бандажепрокатный стан изо­
бражен ,на рис. 297.
Рис. 297. Схема бандажепрокатноrо Рис. 298. Схема пресса для растяжки
стана
бандажей
Стан состоит из двух вертикальных валков 1 и 2, двух наклонных 3 и 4
и четырех направляющих роликов 5. Для обработки рабочей и внутренней по­
верх111Остей бандажа служат валки J и 2, а мя торцевых поверхностей -
валки 3 и 4. Валки 2, 9 и 4 приводные, а валок 1 - холостой. Подшипники
валка J опюраются на ПJiунокер rндравли'!ескоrо цилиндра, при помощи ко­
торого достигается уменьшение расстояния между валками J и 2 по мере
прокатки бандажа. Валки 9 и 4 установлены на специальной каретке, кото•
рая по мере увеличения диаметра п•рокатываемоrо бандажа перемещается
в горизонтальном направлении вместе с валками 8 и 4. На рис. 297, а, б и в
можно видеть nо.ложение валК(!В стана в начале и в конце прркатки бандажа.
По выходе из прокатного стана бандажи подвергаются рас­
тяжке на прессе, которая делает их правильно круглыми и оас-


Способы производства труб
377
тягивает до нужноrо размера. Схема действия этого пресса по­
казана на рис. 298. Вслед за растяжкой происходит маркировка
бандажей специальным маркировочным прессом.
После этих операций бандажи термически обрабатываются
закалкой с последующим отпуском. Далее они подвергаются ос­
мотру, испытанию на твердость и сортировке, после чего посту­
пают на склад.
f' лав а XXVI
ПРОИЗВОДСТВО ТРУБ
105. Способы производства труб
Для изготовления металлических труб применяются четыре
основных способа: 1) литье, 2) прокатка, 3) прессование
и 4) сварка (или пайка).
Качество труб, полученных тремя последними способами, эна-
11ительно выше, чем литых труб, так как при обра,ботке давлен,ием
свойства материала труб улуч­
шаются.
В этой главе будет рассмот­
рено производство бесшовных и
сварных труб.
•
Производство бесшовных
труб включает горячую прокат­
ку толстостенной гильзы (рис.
299, б) из слитка или заготовки
(ри,с. 299, а) и последующую
Рис. 299. Основ111Ь1е технопоrичесkне
операции при прокатке бесшовных
труб
горячую прокатку трубы из этой гильзы (рис. 299, в). Первая опе­
рация выполняется на так называемых прошивных прокатных ста­
нах (в некоторых случаях для прошивки применяется пресс). Вто­
рая операция выполняется трубопрокатными раскатными станами
различных конструкций.
Кроме ук.азанных основных операций прокатк,и бесшовных
труб, имеются еще дополнительные отделочные операции. Назна­
чение этих операций - получение более ровной поверхности и бо­
лее точных размеров труб, а также дальнейшее уменьшен.не тол­
щины стенки 1И диа·метра их.
При производстве сварных труб исходным материалом
служит прокатанная полоса, называемая штрипсом. Процесс изго­
товления труб в этом случае складывается .из получения за·готов­
ки в виде свернутой полосы и последующей сВЗJрки шва.
Трубы применяются как трубопроводы для передачи жидко­
стей и газов; для передачи тепла (жаровые, кипятильные, паро-


378
Проиэводство труб
проводные и др.); для установок iбурения (бурильные и др.). Они
широко используются как конструкционный м.атер~Нал для изготов­
ления машин (автотракторные, авиационные, велосипедные), де­
талей (шарикоподшипниковые) и т. д.
106. Производство бесшовных труб
К числу наиболее ,р,аспространенных в настоящее время спо­
собов производства беошовных труб относятся:
1) прошивка СJDИТКа ,в гильзу .на ,валковом стане косой про­
катки и прокатка гильзы в трубу на пилигримовом стане
(рве. 300, а);
·~·~-•
:~~$:аэ~1
~,
·ш~~-..
o,i ~ +-·
Рис. 300. Схемы. основных операций при произ­
водстве бесшовных труб различными способами
2) прошивка заготовки в гильзу на ·валковом и.ли дисковом
станах или на стане с грибовидными валками и прокатка гильзы
в трубу на автоматическом стане (р:ис. 300, i и д);
3) прошивка заготовки в гильзу на валковом стане косой про­
катк.и и прокатка гильзы в трубу на непрерывном стане
(рис. 300, в);


Производство бесшовньvс труб
379
4) прошивка заготовки на прессе ;и протяжка этой заготовк;и
в трубу на реечном стане (рис. 300, б).
Прокатка бесшовных труб на пилигримовых
с т а н а х. Пилиrримовые станы имеют большое применение,
в особенности при производстве труб большого диаметра: от
57 до 605 мм и выше, с толщиной стен­
ки от 3,0 до 50 мм и максимальной д,ли­
иой до 30 м; наибольшее распростране­
ние получили станы для горячей прокат­
ки труб диаметром больше 150 мм.
Исходным материалом служат слит­
ки круглого сечения с небольшой конус­
ностью, а д,ля труб ответственного на­
значения - катаная или кованая круг­
лая заготовка.
Прошивной стан состоит из двух ра­
бочих косо расположенных валков
(рис. 301}, вращающихся в одном на- Рис. 301. Схема прошивного
правлении, и двух направляющих вал-
стана
ков или линеек, служащих д,ля удержа-
ния заготовки в определенном положении между рабочими валка­
ми. Рабочие валки изготовляются с двойной конусностъю (бочка
имее1r форму двух усеченных конусов, сложенных вместе
большими основаниями} диаметром 450-1000 мм и д,линой
бочки около 1000 мм. Между ,валками на пути движения металла
устанавтmается оправка, диаметр которой примерно равен диа­
метру получаемого оmерстия.
На рис. 302 представлена общая схема установки с пилиrри­
мовыми станами. Слитки, перед прошивкой нагретые в методи­
ческих печах, ,выдаются ~и поступают по рольгангу •К n-рошиmюму
стану.
После выхода из прошивного стана гильза имеет толстую
-стенку, доходящую до 25о/0 диаметра трубы; кроме того, как на
наружной, так и на внутренней поверхност.и гильзы остаются
следы ва.ЛIКов и оправки в виде ,винтовых линий.
Для того, чтобы получить тонкостенную трубу достаточной
длины и с гла~кой поверхностью, гильзы подвергаются дальней­
шей обработке на пилиrримовых станах.
Рис. 303 дает представлен.не о работе такого стана.
Положение IV показывает первый период прокатки, во время которого
гмьза при помощи подающего аппарата подается вперед и одновременно по­
поворачивается на 9{)О вокруг своей оси. Положение / показывает второй
период, когда вЗJJки захватывают участок гильзы, надетой на дорн (оправку).
После этого начинается трет11й период - раскатка захваченного металла,
которая производится •в основном рабочим конусом (положение 11); оконча­
тельное же выравнивание неровностей ю сглаживание поверхности трубы
производятся полирующей частью калибра (положение 11/). Начиная с мо•


2
2
2
3
.
1
:
.
•
1
8
1
6
Р
и
с
.
3
0
2
.
С
х
е
м
а
р
а
с
п
м
о
ж
е
l
f
И
Я
о
б
о
р
у
д
о
в
а
~
m
я
п
р
и
п
р
о
к
а
т
к
е
т
р
у
б
н
а
п
и
л
и
г
р
и
м
о
в
ы
х
с
т
а
н
а
х
:
1
-
в
а
r
р
е
в
а
т
е
.
п
ь
н
ы
е
м
е
т
о
д
и
ч
е
с
к
и
е
п
е
ч
и
;
2
-
т
е
.
п
е
ж
к
а
д
л
я
с
.
~
в
т
к
о
в
;
'
3
-
р
о
л
ь
г
а
н
г
;
4
-
п
о
в
о
р
о
т
н
ы
й
к
р
у
г
;
5
-
п
р
и
в
о
д
п
р
о
ш
и
в
н
о
г
о
с
т
а
н
а
;
5
-
п
р
о
ш
и
в
н
о
й
с
т
а
н
;
7
-
т
е
л
е
ж
к
а
д
л
я
г
и
л
ь
з
;
8
-
п
н
л
ь
r
е
р
н
ы
е
с
т
а
н
ы
:
9
-
п
р
и
в
о
д
п
я
л
ь
r
е
р
н
о
r
о
с
т
а
н
а
;
1
0
-
п
о
д
а
ю
щ
и
е
а
п
п
а
р
а
т
ы
;
/
/
-
в
а
н
н
ы
д
л
я
о
х
л
а
ж
д
е
н
и
я
д
о
р
н
о
в
;
1
2
-
в
ы
в
о
д
н
о
й
ж
о
л
о
б
;
1
3
-
с
а
л
а
з
к
о
в
ы
е
п
и
л
ы
;
1
4
-
с
т
е
.
п
л
а
ж
и
;
1
5
-
о
т
в
о
д
я
щ
и
й
р
о
л
ь
г
а
н
г
;
1
6
-
п
о
д
о
­
r
р
е
в
а
т
е
,
~
ь
н
а
я
п
е
ч
ь
;
/
7
-
в
ы
т
а
л
к
и
в
а
т
е
л
ь
:
1
8
-
р
о
л
ь
г
а
н
г
:
1
9
-
п
я
т
и
к
л
е
т
ь
е
n
о
й
к
а
л
и
б
р
о
в
о
ч
н
ы
й
с
т
а
н
;
2
0
-
с
т
а
н
r
о
р
я
ч
е
а
п
р
а
в
к
и
;
2
1
-
и
н
с
-
п
е
к
ц
и
о
н
н
ы
е
с
т
е
.
п
л
а
ж
и
;
2
2
-
о
т
в
о
д
я
щ
и
а
р
о
.
п
ь
r
а
н
r
;
2
3
-
п
р
а
в
я
л
ь
н
ы
й
п
р
е
с
с
~
-
-
-
-
-
~
-
-
-
-
-
-
~
-
-
-
~
~
~
•
•
~
-
~
-
~
~
-


Производство бесшовных труб
381
хента захвата до конца прокатки (пможение ///) гильза и дорн двига­
ются назад. При дальнейшем вращении валков трубь переходит в выпуск•
ную часть калибра (положение IV) и весь цикл начинается сначала и повто•
ряется до тех пор, пока вся гильза не будет прокатана в трубу.
1
11
1D
в
Рис. 303. Схема прокатки труб на пилН1Грнмовом
стане:
1- начало прокатки; 11 - прокатка: 111 - полировка;
IV - последующая под3ча с повораrом
Трубы, прокатанные на пилигримовом стане, .отличаются глад­
кой внутренней поверхностью, В(:Ледствие чего часто употребля­
ются в том виде, в .каком выходят из стана.
В случае же, если к трубам предъявляются более повышенные
требования в отношении точности диаметра и ТОJiщины стенки,
то трубы, после обрезки на пилах 13 нераскатанной части гильзы
и .переднего конца, подаются в подогревательную печь 16. Труба.
подогретая в этой печи, поступает на обкатной и затем калибро-
вочный стан 19 (см. рис. 302).
•
В современных установках в качестве калибровочного стана
вместо одноклетьевого дуо-реверсивного стана обычно устанавли­
вается пятиклеrьевой непрерывный стан. После прока'ГКИ в калиб­
ровочном стане труба подвергается правке в горячем состоянии на


382
Производство труб
правильных машинах 20 с гиперболоидальн~ми валками и посту­
пает на стеллаж 14 для охлаждения. После этого трубы проходят
отделочные операции.
Прокатка бесшовных труб на автоматиче­
е к и х с т а н а х. Автома'ГИЧеские станы являются наиболее рас­
пространенными станами для прокатки бесшовных труб. На этих
станах прокатываются трубы диаметром от 57 до 400 мм с тол­
щиной стенки от 3 до 30 мм.
Исходным материалом служит катаная круглая заготовка вы­
сокого качества, диаметр ·~оторой близок к наружному диаметру
готовой трубы.
Для прошивки заготовки в гильзу применяются три типа про­
ШНIВНЫх станов: с грибовидными. дисковыми и бочкообразными
валками.
Современные прошивные станы обычно имеют бочкообразные
валки. бочка которых имеет форму двух усеченных конусов, сло­
женных вместе большими основаниями (рис. 304).
Процесс прокатки в этих станах аналогичен прокатке в валках прошив­
ного стана в установках с периодическим станом. Прокатываемый металл
также имеет вращательное и поступательное движение. Поступательное дви­
жение происходит благодаря тому, что оси валков находятся не в одноА пло­
скости.
С целью обеспечения наиболее рацоонального наклон~а в зависимост11
от типа прокатываемых труб, угол наклон,а валков может изменя'IЬСЯ. На
этих станах можно изготовл.ять трубы с большим диапааоном диаметров.
По принципу работы прошивной стан с грибовидными вал­
ками похож на стан с бочкообразными валками (рис. 305). Оси
валков этого стана наклонены· в вер11Икальной плоскости под уг­
лом 7,5° к оси прокатки, а в горизонтальной плоскости составляют
угол 600. Вращаются оба валка в одном направлении.
Дисковые станы применяются для изготовления гильз для труб
диаметром до 140 мм. Для прошивки заготовки в гильзу имеется
два вращающихся в одну сторону диска, оси которых взаимно
смещены (рис. 306). Ось прокатки в вер11икальной плоскости рас­
положена ниже осей валков.
Дальнейшая прокатка гильзы производится на автоматическом
стане, представляюшем собой обычный нереверсИ1JЭный стан дуо
(рис. 307), валки 1 которого имеют ряд круглых калибров. В ка­
либр вставляется оправка, удерживаемая на месте стержнем, не­
подвижно укрепленном в упорной станине. Просвет, образуемый
калибром и оправкой, определяет толщину стенки прокатываемой
трубы. Кроме получения окончательной толщины стенки в автома­
тическом стане уменьшается наружный диаметр трубы.


Производство бесшовнш труб
383
----------
Труба, пройдя через валки 1 стана, оказывается на стержне
с задней стороны стана. Передача трубы на п~реднюю сторону
осуществляется парой роликов 2 обратной подач,и, из которых
нижний, помимо :вращения, может перемещаться вверх и вниз.
Рис. 304. Форма валков про­
шивного стана
При передаче трубы на переднюю
сторону нижний ролик поднимает­
.::я и прижимается к трубе, послед­
Рис. 305. Форма валков грибо­
видного стана
няя силой трения стягивается со Рис. 306. Форма валков дискового
стержня и передается на перед-
стана
нюю сторону стана. Верхний ра-
бочий валок стана в это время поднимается, чтобы пропустить
трубу, а после передачи ее на переднюю сторону вновь опускается
в рабочее положение. Подъем рабочего валка и сближение роли­
ков обратной подачи полностью автоматизированы.
Прокатка труб на установках с автоматичесхи,м станом произ­
водится в следующем порядке (рис. 308). Заготовка, натретая до
1250-1280", выдается 1из печи и поступает ,в приемный жолоб
прошивного стана. Прошитая гильза поступает к автоматическому
стану.
При производстве труб больших размеров устанамиваются два прошивных
стана. В этом случае гНJiьза, прошитая в первом стане, поступает на второй
"
затем подается в подогревательную печь 1111и непосредственно к автома­
тическому стану.
Прокатка трубы в автоматическом стане производится обычно
за два пропуска с поворотом трубы после каждого пропуска на
900, причем оправка меняется после каждого пропуска.


Производство труб
Для придания круглой формы, уменьшения разностенности
и полировки наружной и внутренней поверхностей труба после
прокатки в автоматическом стане по рольгангам поступает к об-
Рис. 307. Прокатка трубы в автоматическом стане:
а - вhлки; б - период прокатки: в
-
период ВО!врата трубы
на переднюю сторону става: J - валки: 2 - подающие ролики
катным машинам, по своему устройству напоминающим прошив­
ной стан (рис. 309).
Между бочкообразными валками этой машины вставляется оправка на
стержне; труба, продвигаясь вперед и одновременно вращаясь с большой ско­
ростью вместе с оправкой, обрабатывается по наружной и внутренней поверх­
ностям.
В результате устраняется овальность и разностенность трубы, улуч­
шается ее внутренняя и наружная поверхности при одновременном небольшом
увеличении диаметра трубы.
Для получения окончательных размеров по диаметру труба
поступает ~в калибровочный стан, состоящий нз пяти, семи ил,и
двенадцати клетей дуо, расположенных непрерывно.
Оси валков в каждой клети попеременно расположены под углом 450 к го­
ризонту, так что оси валков двух соседних клетей образуют между собой угол
в 90°. В последней клети калибр имеет форму правильного круга, в предыду­
щих же клетях калибры делаются с небольшим развалом.


-
~
~
i
.
.
r
:
1
,
,
.
i
1
1
:
1
1
~
1
9
.
1
6
~
:
:
:
:
:
:
:
Щ
~
;
~
/
r
,
:
:
:
;
1
Г
1
1
.
,
-
,
l
l
i
i
i
l
l
l
l
i
ш
1
-
-
и
с
.
3
0
8
.
Р
а
с
п
о
л
о
ж
е
н
и
е
с
б
о
р
у
д
о
в
а
н
н
я
б
'
о
л
ь
ш
и
х
у
с
т
а
н
о
в
о
к
с
а
в
т
о
м
а
т
и
ч
е
с
к
и
м
с
т
а
н
о
м
.
/
-
к
м
ь
ц
е
в
а
я
п
е
ч
ь
;
2
-
р
о
л
ь
г
а
н
г
;
3
-
1
-
1
1
п
р
о
m
н
в
н
о
А
с
т
а
н
;
4
-
п
р
и
в
о
д
1
-
r
o
п
р
о
ш
и
в
н
о
г
о
с
т
а
н
а
;
5
-
в
в
о
д
н
ы
й
ж
о
л
о
б
1
-
r
o
п
р
о
ш
и
в
н
о
г
о
с
т
а
н
а
;
б
-
в
ы
х
о
д
н
а
я
с
т
о
р
о
н
а
1
-
r
o
п
р
о
ш
и
в
н
о
г
о
с
т
а
н
а
;
7
-
2
-
R
п
р
о
ш
и
в
н
о
й
с
т
а
н
;
8
-
п
р
и
в
о
д
2
-
r
o
п
р
о
ш
и
в
н
о
г
о
с
т
а
н
а
;
9
-
в
в
о
д
н
ы
й
ж
а
л
о
б
2
-
r
o
п
р
о
ш
и
в
­
н
о
г
о
с
т
а
н
а
;
1
0
-
в
ы
х
о
д
н
а
я
с
т
о
р
о
н
а
2
-
r
o
п
р
а
m
и
в
н
о
r
о
с
т
а
н
а
;
/
/
-
п
о
д
о
r
р
е
в
а
т
е
.
п
'
Ь
н
а
я
п
е
ч
ь
;
1
2
-
а
в
т
о
м
а
т
и
ч
е
с
к
и
й
с
т
а
н
;
1
3
-
п
р
1
1
в
о
д
а
в
т
о
м
а
т
и
­
ч
е
с
к
о
г
о
с
т
а
н
а
;
1
4
-
п
е
р
е
д
н
и
й
с
т
о
л
а
в
т
о
м
а
т
и
ч
е
с
к
о
г
о
с
т
а
н
а
:
1
5
-
з
а
д
н
и
й
с
т
о
л
а
в
т
о
м
а
т
и
ч
е
с
к
о
г
о
с
т
а
н
а
;
/
6
-
о
б
к
а
т
н
ы
е
м
а
ш
и
н
ы
;
J
i
-
п
р
и
в
о
д
о
б
­
к
а
т
н
ы
х
м
а
m
в
н
;
1
8
-
в
х
о
д
н
а
я
с
т
о
р
о
н
а
о
б
к
а
т
н
ы
х
м
а
ш
и
н
;
/
9
-
в
ы
х
о
д
н
а
я
с
т
о
р
о
н
а
о
б
к
а
т
н
ы
х
м
а
ш
и
н
;
2
0
-
р
о
л
ь
г
а
н
г
;
2
1
-
к
а
.
п
н
б
р
о
в
о
ч
н
ы
l
l
с
т
а
н
;
2
2
-
п
р
и
в
о
д
к
а
л
и
б
р
о
в
о
ч
н
о
г
о
с
т
а
в
а
;
2
3
-
р
о
п
ь
r
а
н
г
:
2
4
-
о
х
л
а
д
н
т
е
л
ь
н
ы
А
с
т
w
1
.


•
386
Производство труб
В калибровочном стане диаметр трубы уменьшается на не­
сколько миллиметров, а длина соответственно увеличивается.
Дальнейшая обработка заключается в правке труб в холодном
состоянии, в обрезке концов и холодной отделке, после чего трубы
подвергаются окончательному осмотру и испытаниям.
4
3
Рис. 309. Схема обкатного стана:
1 - валки; 2 - оправка; З
-
сrержеиь; 4 - проводка;
5-труба
Если требуются трубы диаметром менее 60 мм, то прокатан­
ные трубы подвергаются дополнительной горячей прокаже на спе­
циальных станах, называемых редукционными (рис. 310), пред­
ставляющих собой непрерывные станы в 10-32 клетей. Для рав•
номерной обработки металла по окружносrи трубы валки в клетях
расположены горизонтально и вертикально или наклонно под· уг­
лом в 45° то в одну, то в другую сторону. Прокатка трубы про­
изводится без опра•вки, при этом достигается удлинение трубы и
уменьшение ее диаметра на 10-600/о, причем толщина стенки
трубьrв зависимости от имеющихся условий может увеличиваться,
уменьшаться или оставаться неизменной.
Пр о к а.,. к а бесшовных труб на не прерывных
с т а н а х. На эmх станах прокатываются трубы диаметром от
57 до 11 О мм из ~атаной заготовки диаметром 90-140 мм. Про­
шивка заготовки производится на стане косой прокатки обычного
типа.
Для прокатки гильзы в трубу применяются два типа станов:
1) непрерывный стан старого типа, состоящий из семи пар
валков, из которых четыре горизонтальных и три вертикальных;
все валки приводятся от одного двигателя через сложную систему
шестеренных передач (рис. 311);
2) непрерывный стан нового 'ГИПа, состоящий из девяти кле­
тей, причем оси вал.ков этих клетей расположены под различ­
ными углами одна к другой. Привод !Валков каждой клеrи осуще­
с1вляется от индивидуального двигателя, что обеспечивает более
простую настройку и регулировку стана. На этих станах могут
прокатываться трубы с тонкой стенко,й - до 2 мм.


Производство бесшовных труб
387
----- -----
На рис. 312 показан новый иепрерывНЬlй стаи с индивидуальным приводом
ддя каждой клети. Круглая катаная заготовка, нагретая в печи с вращаю­
щимся подом до 1200-125{)0, поступает на центровку и затем подается на
Рис. 310. Схема прокатки труб на редукционном стане
f!i:c. 311. Непрерывный трубопрокатннй стаи
Рис. 312. Непрерывный трубопрокатный стаи нового типа
прошивку в обычном прошивном стане. Попученная гильза поступает в прн­
емНЬ1й жопоб непрерывного стана, где надевается на оправку и затем подается
в непрерывный стан. После прокатки на непрерывном стане и изв.qеч~ния
оправки труба подогревается III прокатывается на редукционоом стане без на-.
тяжения или с натяжением попоен между клетями, в зависимости от требуе­
мых конечных размеров трубы.
25•


•
388.
Проиэводство труб
С целью расширения сортамента непрерывных станов на неко­
торых из них устанавливаются два редукционных стана - одни
работающий с натяжением и один - без натяжения .
.. ..
1 ...1
--
,,,..з
Рис. 313. Схема прошивки квадратной заготовки
на прессе:
1 - исходllЬIА матери:~л; 2 - пуансон; 3 - мат~:1щ3:
4 - прошитый стакан
Пр6изводство бесшовных труб на реечном
ст а не ртличается тем, что на этом стане трубы не прокатыва-
'
ются, а протягиваются.
Исходным материалом служит квадратная катаная заготовка,
нар,езанная на короткие куски. После нагрева в методической
печи она поступает на гидравлический пресс, где прошивается
в гильзу с донышком или стакан (рис. 313), который поступает
на реечный стан (рис. 314).
В стакан вводится оправка, и он протягивается сквозь ряд ко­
лец с уменьшающимися диаметрами отверстий, причем толщина
стенки трубы постепенно уменьшается.
После протяжки на реечном стане труба вместе с оправкой
поступает на обкатную машину, в которой диаметр трубы несколь­
ко увеличивается, что облегчает вытаскивание из нее оправки.
Новые реечные станы в последнее время не устанавливаются,
так как этот метод производства труб счи_тается устаревшим.
В целях получения труб более высокого качества, а ·также
малых диаметров и толщины стенки, трубы горячей прокатки ча­
сто подвергаются холодному воло~tению на цепных станах или


Проиаводство сварlШJС труб
389
хододной прокатке на специальных станах, имеющих подвиж­
ную рабочую клеть и работающих по принципу пилигримовых стаL
нов (рис. 315). Оба эти способа будут рассмотрены и сопоставле­
ны в следующей главе.
IIIIAOж:eнve перео протоннv#онvе11t
~~a □□dc:===c==::iг:;J
после 11poтqnнv6qнvд
'
1 :-:--:=--=~в
Рис. 314. Реечный стан
Рве. 315. Схема стана для холодной прокатки труб с подвижвоА метью.
1
-
11алки: 2
-
с-rавива: 3- крВ11оmипно-mатуввая
передача: 4
-
коническая оправка:
5
-
штанга оправки; 6
-
подвижной упор трубы: 7
-
труба (заготовка)
107. Производство сварных труб
Исходным материалом при производстве сварных труб служит
прокатанная полоса, называемая штрипсом, ширина которой рав­
на длине окружности сечения трубы. Процесс изготовления труб
состоит из операции изготовления заготовки в виде свернутой по­
лосы и последующей операции изготовления трубьt путем сварки
шва. Существуют различные способы производства сварных труб.
При производстве труб печной сваркойвна­
к л а д к у штрипсы нагреваются в заготовочной печи до 900-
10000 и на волочильном заготовочном стане свертыраются в заго-


•
•
390
Производство труб
товку в виде трубы. Процеос сворачивания штрипса происходит
в ·воронке, причем кромки полосы заходят одна на другую
•
Рис. 316. Сворачивание
трубы внакладку
Рис. 317. Воронка для сворачи-
вания труб встык:
а - участок ввода ленты в воров•
кv; б - формовочный участок; в
-
сварочный участок; г - калибрую•
щиll участок
(рис. 316). Свернутая труба -нагревается в сварочной печи до
1300-13500 и прокатывается на трубопрокатном стане дуо. Про­
катка на этом стане происходит на оправке, причем труба сва­
ривается под влиянием давления, производимого валками и оп­
равкой.
С целью обеспечения качества свариваемого шва заготовку
пропускают через валки 2-3 раза, подогревая ее в печи перед
каждым пропуском и заменяя каждый раз оправку другой, боль­
шего диаметра. После прокатки трубы подвергаются горячей ка­
либровке и правке.
Этот способ 1Производства сварных труб выходит из употреб­
ления, так как трубы, получаемые другими способами, знач•ите.ль­
ЕЮ лучше и дешевле.
При производстве труб печной сваркой
встык штрипсы определенных размеров, предварительно вы­
правленные и с обрезанными с одного конца углами, поступают
в нагревательную печь. Штрипс, нагретый в печи до 1300-13500,
захватывается клещами за обрезанный конец и протягивается че­
рез воронку, вложенную в волочильную доску, на особом протяж­
ном станке (рис. 317). В процессе протяжки штрипс сворачивается
в трубу таким образом, что его кром,ки соори1Касаются встык и
благодаря дамению в воронке свариваются. Сваренная труба ,
проходит через калибровочный стан, а затем поступает на холо­
п,ильник и дальнейшие отделочные операции. Этим способом из­
rоТОВJ1яются трубы диаметром до 75 .мм.


Проиаводство сварНЬlХ труб
391
При современном способе производства применяются непре­
рывные валковые станы (рис. 318).
Лента в рулонах подается на разматыватель, за которым устанавливается
роликовая правнnьная машина для правки ленты и частичного удаления ока­
лины с ее поверхности. За правильной машиной установлены ножницы, на ко­
торых производится обрезка переднего и заднего концов ленты перпендику­
лярно ее осн. Для создания непрерывности процесса задний конец предыду­
щего рулона ленты сваривается с передним концом последующего на электро•
сварочной машине, установленной за ножницами. На этой же машине при по­
мощи специального устройства снимается грат. За сварочной машиной имеется
петлеобразователь, накопляющнй петлю длноой, достато~ной для питания на•
rревательной печи во время сварки ковцов.
Нагрев ленты производится в нагревательной печи длиной около 40 м, на
боковых сторонах которой установлены газовые горелки. По выходе нз печи
кромки ленты обдуваются воздухом, после чего она проходит через формовоч•
но-сварочный стан, где формуется и сварН1Вается.
Формовочно-сварочные станы обычно состоят нз шести пар валков, нз ко­
торых половина - вертикальные, половина - горизонтальные. В этом случае
первая пара - формовочная, вторая - сварочная, остальные - редукционные.
Вообще же число клетей у формрвочно-сварочных станов доходит до двенад•
цати, что позволяет работать с большей скоростью и применять более широ•
кий штрипс.
После сварки труба режется на ходу пилой на мерные длины и поступает
в калибровочный стан. После калибровки трубы охлаждаются на холодильнике
и проходят отделочные операции.
В настоящее время печной сваркой встык производят газо­
водопроводные трубы и трубы разного ·назначения диаметром до
100 мм из мягкой углеродистой стали.
Производство труб электросваркой. Впослед­
ние годы· развился и получил широкое распространение способ
изготовления труб электрической сваркой. Этот способ имеет ряд
преимуществ: возможность получения труб большой длины с тон­
кой стенкой от 0,15 мм, более точных размеров, более чистого сва­
рочного шва и др.
Наиболее распространенным способом производства электро­
сварных труб является контактная сварка сопротивлением. Трубы,
получаемые этим способом, имеют разнообразное назначение и
изготовляются диаметром от 6 до 630 мм с толщиной стенки от
0,15 до 20 мм.
Исходным материалом служит светлая холоднокатаная J1ента
в рулонах, а для труб больших диаметров - листовая заготовка,
которая предварительно подвергается очистке от окалины и ржав­
чины травлением или обдувкой металлическим .песком.
Формовка трубы производится на формовочных -непрерывных
станах дуо с числом клетей от 5 до 12 в зависимости от размера
труб (рис. 319).
Сформованная в холодном состоянии заготовка подается к сва­
рочным электродам роликами, которые сближают кромки заго­
товки и оовместно с электродами создают необходимо~ сварочное


f
'
•
•
·
2
2
2
1
2
0
о
1
g
,
-
-
-
~
,
f
:
щ
~
5
"
,
,
~
п
t
,
,
т
ч
·
~
a
a
l
E
l
'
-
i
C
t
f
'
"
=
J
ш
•
~
·
·
s
-
-
~
-
m
-
-
-
t
!
Т
б
-
;
;
a
;
;
i
_
!
c
:
:
:
:
:
J
I
1
7
Р
и
с
.
3
1
8
.
Н
е
п
р
е
р
ы
в
н
а
я
п
е
ч
н
а
я
с
в
а
р
к
а
т
р
у
б
в
с
т
ы
к
:
/
-
р
а
з
м
а
т
ы
в
а
т
е
т
.
m
т
р
н
п
с
а
;
2
-
п
р
а
в
м
ь
н
е
я
м
а
ш
и
н
а
;
3
-
н
о
ж
н
и
ц
ы
;
4
-
з
.
п
е
к
т
р
о
с
в
а
р
о
ч
н
а
я
м
а
ш
и
н
а
:
5
н
7
-
-
п
р
о
т
а
л
к
и
в
а
ю
щ
и
е
р
о
n
н
ю
1
;
t
l
-
з
п
е
к
т
р
о
м
а
r
н
и
т
я
ы
е
J
)
О
J
l
и
к
и
;
8
-
р
е
г
у
т
1
т
о
р
п
е
т
л
и
;
9
-
а
п
п
а
р
а
т
д
л
я
п
р
и
в
а
р
к
и
к
о
н
ц
а
m
т
р
и
п
с
а
к
з
а
п
р
а
в
о
ч
1
1
о
й
и
г
л
е
;
1
0
-
я
а
r
р
е
в
а
­
т
е
п
ь
н
а
я
п
е
'
l
'
Ь
;
1
1
-
ф
о
р
м
о
в
о
ч
н
о
-
с
в
а
р
о
ч
н
ы
i
l
с
т
а
н
;
1
2
-
п
п
п
а
р
е
3
к
н
п
а
х
о
д
у
;
1
3
-
о
т
в
о
д
я
щ
и
й
р
о
л
ь
г
а
н
г
п
я
п
ы
;
1
4
-
п
е
р
в
ы
й
о
х
.
•
r
а
д
н
т
е
п
ь
н
ы
й
с
т
о
n
;
1
5
-
в
в
о
д
н
о
й
р
о
n
ь
г
а
н
г
о
к
а
п
я
н
о
n
о
м
а
т
е
п
я
;
1
6
-
о
к
а
п
я
н
о
n
о
м
а
т
е
.
л
ь
;
1
7
-
о
т
в
о
д
я
щ
и
й
р
о
n
ь
r
а
н
г
'
о
к
а
п
н
н
о
п
о
м
а
т
е
п
я
;
1
8
-
в
т
о
р
о
i
l
о
х
п
а
д
и
•
т
е
п
ь
н
ы
А
с
т
о
n
;
1
9
-
п
о
в
о
р
о
т
н
ы
й
к
р
а
н
;
2
0
-
в
е
с
ы
д
п
я
в
з
в
е
ш
н
в
а
н
я
я
б
>
-
и
т
о
в
w
т
р
я
п
с
а
;
2
1
-
м
о
с
т
о
в
о
й
к
р
а
н
5
т
;
2
2
-
л
е
б
е
д
к
а
д
п
я
п
р
о
-
т
я
г
и
в
а
н
и
я
m
т
р
и
п
с
а
ч
е
р
е
з
п
е
ч
ь
я
с
т
а
я
п
р
и
з
а
п
р
а
в
к
е
/
'
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-


Производство сварных труб
393
давление (рис. 320). В момент смыкания кромок образуется замк­
нутая цепь тока, вследствие чего металл ,в стыке нагревается
до температуры сварки и под давлением роликов и электродов
Рис. 319. Формов­
ка трубы при
электросварке
Рис. 320. Сварка трубы
сопротивлением
шов сваривается. Избыток металла вытесняется и образует на­
ружный и 1Внутренний грат, который удаляется специальными при­
способлениями. После сварки трубы проходят правку с калибров­
кой и дальнейшие отделочные операции.
Кроме производства электросварных труб контактной сваркой
сопротивлением, применяются контактная сварка оплавлением,
дуговая сварка под флюсом, атомно-водородная сварка и аргоно­
дуговая.
Способ контактной сварки оплавлением не нашел широкого
распространения из-за необходимости применения очень мощного
механического и электрического оборудования, а также из-за огра­
ниченной длины выпускаемых труб.
Дуговая электросварка под слоем флюса наибольшее распро­
странение получила для производства толстостенных труб сред­
них диаметров из углеродистой и легированной стали и труб боль­
ших диаметров из углеродистой стали.
Атомно-водородная сварка применяется главным образом для
производства труб из легированной стали диаметром до 200 мм
и с ТОJiщиной стенки от 2 до 12 мм, а аргоно-дуговая - для про­
изводства тонкостенных труб диаметром до 450 мм с толщиной
стенки от 0,6 до 5 мм из высоколегированной стали аустенит­
ного класса, а также из цветных металлов и сплавов.


894
Производотво труб
Кроме основного способа получения труб сворачиванием,
имеется ряд других способов. ОворачИ'Вание может быть в два
слоя, по опирали, с получением механичеокоrо замка (шва) и т. д.
Некоторые из этих новых способов имеют большое значение
для произ,водства тонкостенных трубок малого диаметра, изго­
товление которых путем последовательного волочения необычайно
трудоемко и дорого.
•
Технико-экономические показате.'111 производства труб. Расход
металла на 1 т готовых :J>Уб при различных способах производства
•
составляет:
Прокатка труб на пи.пиrрнмовых станах
Прокатка на автоматических станах
Прокатка труб на непрерывных станах .
Печная сварка на непрерывных станах .
Сварка труб сопротИВJiением . . . . . .
Расход электроэнергии на 1 т готовых
способах производства составляет:
Прокатка труб на пи.пиrримовых станах
Прокатка тpyri на автоматических станах
ПрокаТЮ:1 труб на непрерывных станах . .
Сварка труб встык на непрерывных станах
Сварка труб сопротИВJiением . . . . . . .
. 1,18(1,25)
. 1,08(1 , 12)
.
1,06
.
1,055
.
1,05
труб при различных
.
80 (100)
.100 (130)
120
40
85
П р и м е ч а н и е. Ц,нфры в скобках - расход металла и электроэнергии
при производстве труб с резьбой.


РАЗДЕЛ 4.
ПРОЦЕССЫ ВОЛОЧЕНИЯ И ПРЕССОВАНИЯ
ГА ава XXVII
ВОЛОЧЕНИЕ
108. Оборудование волочильных цехов
По способу осуществления тяги волочильные станы делятся
на цепные и барабанные.
На цепных станах (рис. 321) обычно протягиваются такие про­
фили, которые после волочения выпускаются в виде штанг дли­
ною около 3-5 м, а иногда и больше.
Рис. 321. Цепной волочильныli стан
На заднем ,конце стана находится кронштейн, в который встав­
ляется волочильная доска. Каретка, имеющая с одной стороны
крюк для соединения с бесконечной цепью, а с другой клещи для
захватывания металла, при помощи четырех роликов передви­
гается вдоль станины. С бесконечной цепью каретка соединяется
путем опускания крюка между звеньями цепи. Крюк имеет про­
ТИ'Вовес, предохраняющий от случайного зацепления. Двигаясь
вместе с цепью, карет!Ка увлекает за собой захваченный кпещами
металл и осущесТВJiяет тягу. Возврат каретки осуществляется при
помощи специального уст.ройС11Ва. Цепные волочильные станы
изготавливаются с силой тяги от 1 до 150 т. Скорость волочения
достигает 130 м/мин.


•
396
Во.лочение
Барабанные волочильные станы применяются в тех случаях,
когда обрабатываемый продукт может обертываться вокруг бара.
бана, что прежде всего относится к проволоке. На наших заводах
придерживаются следующей классификации проволоки: толстая
(d> 6мм),грубая (d=6+ 3мм), средняя(d=2,9 1,8мм).
тонкая (d= 1,75-+ -0,8 мм), тончайшая (d=0,75 0,4 мм), наи­
тончайшая (d ~ 0,4 мм). В связи с такой классификацией разли­
чают и станы для волочения указанных размеров проволоки.
Барабанный волочильный стан состоит из одного или несколь­
ких барабанов, на которые наматывается проволока, протянутая
через очко одной или нескольких волок. В зависимости от числа
протяжек различают станы однократного и многократного воло-
чения.
•
Станы однократного волочения применяются исключительно
для волочения толстой и ·грубой проволоки; проволока же осталь­
ных размеров протягивается на станах многократного ·волочения.
Станы однократного волочения изготовляются одно- и много­
оарабанные. У многобарабанных станов барабаны монтируются
на общей раме.
На рис. 322 показан общий вид стана однократного волоче­
ния, имеющего очень простое устройство, не требующее поясне­
ний.
Рис. 322. Стан однократного волочения
Волочильные станы, у которых протяжка проволоки произво­
дится одновременно через несколько волок, называются станами
многократного волочения. Станы многократного волочения раз­
деляются на две группы: 1) со скольжением и 2) без скольжения.
У станов со скольжением скорости волочеция и диаметры во­
лок зависят друг от друга, а у станов без скольжения каждый ба­
рабан наматывает на себя проволоку, как и барабаны станов


Оборудование вод0чильны,с цехов
397
однократного волочения. Поэтому в последнем случае отсут­
ствует скольжение проволоки на барабане.
На рис. 323 показан волочНJiьный стан без скольжения. У этих станов ба­
рабаны имеют пустотелые оси. Крышка в верхней части конусного барабана
имеет отверстие, открывающее доступ в сквозной канал оси. На столе перед
каждым барабаном укрепляются волоки. Проволока проходит через волоки
и наматывается на барабан. Свободный ~tонец проволоки скользит по крышке
и спускается по каналу оси вниз под стол, rде огибает направляющие ролики
Рис. 323. Стан многократного волочения
и входит в очко волоки следующего барабана. На этом барабане проволока
претерпевает те же операции и затем, выйдя из второго ·барабана, таким же
путем проходит третий, четвертый, пятыil: и т. д. и затем навивается на послед­
ний барабан. Таким образом, каждыil: промежуточный барабан является од­
новременно тянульным, наматывая на себя проволоку, и фигуркой, питающеА
следующий барабан.
В зависимости от диаметра протягиваемой проволоки воло-
чильные станы имеют следующую характеристику:
Диаметnбарабана,мм .......
150-1000 и выше
Скорость волочения, м/мин . . . . . .
6-1800+3000
Диаметр протягиваемой проволоки. мм
0,002-20+25
Установленная мощность, л. с. .
7+150
109. Волочильный инструмент и вспомогательные механизмы
В качестве инструмента применяются волочильНЬiе доски, во­
локи или матрицы, кольца и оправки.
В настоящее время волочильные доски применяются исключи­
тельно для протяжки прутков больших диаметров на цепных ста­
нах. Изготовляются они из углеродистых, малолеrированных 11
высоколегированных сталей.
Для волочения проволоки диаметром 0,2 мм и выше приме-
1~яются ·волоки из твердых сплавов. На наших заводах приме-


•
898
Во.л.очениг
ияются главным образом прессованные волоки из карбида воль­
фрама, ,причем наиболее устойчива марка ВКб, содержащая 940/о
ка,рбидов вольфрама и 60/о ,кобальта. Применяются также марки
ВК3, BKl0 и ВК13.
Волока показана на рис. 324, угол первого (смазочного) ко­
нуса берется около 400, угол рабочегq конуса колеблется в ,пре­
дела:1{ 10-12°, угол выходной распушки-45-600.
Рис. 324. Профиль
ВОJIОЧИJIЬВОГО ОЧ-
Ка - ВОJIОКИ
,.,, )
1
Рис. 325. Вопочипьвое кольцо и оправка
для волочения труб:
I - во.почвльвое кмьцо; 2 - труба:
3- оправка
Для волочения прутков прямоугольного сечения применяются
разъемные универсальные волоки со вставками из твердого
сплава.
При изготовлении проволоки диаметром меньше 0,5 мм ино­
гда применяют волоки из естественного алмаза. В целях предо­
хранения от разрушения волоки заделывают в металлические
оправки путем запрессовки, заливки жидким металлом или спла­
вом или пайки.
Обработка волок состоит из операций сверления, предвари­
тельной шлифовки и последующей полировки. Для сверления
и прорезания профильных волок может использоваться электро­
искровой способ.
Стойкость волоки зависит от качества материала волоки и по­
лировки очка, формы очка, качества протягиваемого металла, ве­
личины обжатия, качества смазки, скорости волочения и др.
Инструменты для волочения труб - кольца и оправки
(рис. 325) изготовляются обычно из стали марок 35, 45, 12Х5МА.
30ХГСА и др. с последующей цементацией и закалкой.
Для того, чтобы передний конец прутка мо*но было продви­
нуть через волочильное отверстие, его необходимо заострить. За­
острение может производиться как в горячем, та,к и в холодном
состоянии. Заострение концов длиною 150-200 мм в горячем со­
стоянии производится под молотами. Заострение концов пружов
в холодном состоянии производится на много~езцовых заточных


Воло'4идьный ихструмен'l'' i/1 всt~оАогательные механизмы
399,
станках или на станках с валками, имеющими конические ручьи
(рис. 326). Заковка концов труб производится на пневматических
молотах, а :rакже на ковочных и ротационных машинах.
Для заправки проволоки в волочильное отверстие производят
заострение концов ~ев холодном состоянии. Для этой цели при­
меняют ручные стан1G1, валки ко­
rорых 'Имеют на поверхности ко­
нические ручьи.
Для выпрямления проволоки
применяют устройство, состоящее
из ряда роликов, чер~з которые
она протягивается.
Грубой промежуточной правке
трубы подвеQмются на кулачково­
правiiльных станах, а окончатель­
ная правка производится на ста­
нах с гиперболоидальными валка­
ми.
Для СНЯ'ГИЯ MO'DKOB проволоки
с тянульного бараба•н,а при-меняет­
ся приопособление, изображенное
на рис. 327.
Рис. 326. Станок для заостре­
ния прутков
Заправка проволоки в волоки
поглощает много времени, поэтому
в целях увеличения производитель­
ности ·волочильных станов мотки
проволоки сваривают между со-
бою ·встык. Сварка мотков производится на специальных электро­
сварочных ~аппаратах. Утолщенное место сварки зачищается до
диаметра протягкваемой проволоки шлифовальными кругами.
Для удержания мотков и подачи проволоки на барабан при­
меняют особое приспособление - фигурку (рис. 328).
Смазка помещается в водоохлаждаемой мыльнице, внутрен­
ние полости барабана также охлаждаются водой.
На современных станах имеются приспособления, которые ав­
томатически выключают ток при обрыве проволоки.
11 О. Технологический процесс волочения прутков и проволок11
В качестве исходного материала для волочения обычно слу­
жит прокатанный в горячем состоянии металл, имеющий на по­
верхности окалину. Окалина обладает· высокой твердостью и вы­
зывает быстрый износ волочильного инструмента, поэтому она
перед волочением удаляется с поверхности металла механическим,
химическим или электрохимическим способами.


100
BOADUIUU
Рчс. 327. Приспособления для снятия мотков проволоки с тянульного
барабана
-----
Рис. 328. Фигурка
При механическом способе прутки и провопока либо пропускаются через
ряд роликов, расположенных в шахматном порядке, либо мотки проволоки
деформируются в прессе из крута в овал. В результате деформации металла
окалина разрушается и отскакивает. Механический способ не обеспечивает
полного удаления окалины.


Техно/lОгuческий процесс волочения прутков и проволоки
401
}:lаиболее распространенный способ удаления окалины - хюмическнй:
травление в растворах киспот, преимущественно серной и со1rяной. Реже
11рименяют также азотную кнспоту и смесь со.:1яной и азотной кнспот.
На скорость травления оказывает влияние концентрация и чистота тра­
вильного раствора. Обычно концентрация киспоты колеблется в предела:х
:Г-2f1'/о. Скорость травления возрастает с повышением температуры травиnь·
ноrо ,раствора, обычно она составляет 40-700.
Время травления колеблется в пределах 25-60 мин. При траВJ1ении выде­
ляющийся водород может дИффундировать в мета.11.11, вызывая хрупкость
nоспеднеrо. Для уменьшения травильной хрупкости, угара металла и расхода
1mспоты, а также дпя упу•IШения усповий труда в ваliВу добавляют при­
садки: су.11ьфош.11ам жидкий и твердый, крахмал, аниповый спирт, киспую
-каменноугольную смолу, «КС» и др.
При понижении концентрации до 1-20/о травильный раствор удаляют и за­
.меняют свежим.
Отработанные травИJiьные растворы используются дпя получения в спе•
циальных установках побочных продуктов, как, например, железного купороса,
количество которого доходит до 50/о от веса протягиваемого металла.
Травление обычно производят в специапьных травИJiьных установках
(рис. 329). При помощи коромыспа корзину с бунтами проволоки погружают
Рис. 329. Травильная установка
в травИJiьную ванну. Ускорение процесса достигается циркуляцией раствора
ми встряхиванием корзины.
Для подогрева травИJiьноrо раствора к ваннам подводят паропровод, при­
чем в самой ванне пар проходИт по трубе в виде змеевика. Поспе травления
корзина с металлом переносится и погружается в промывную ванну с горячей
водой.
Еспи металл в дальнейшем протягивается несколько раз (например про-
11О.11ока), то он подвергается желтению в специальных камерах, в которые по•
26 Обработка Мl'Таn.пов давлением


402
Волочение
дается мелко распыленная вода. Желтый валет (FЕ!20з)2, образующийся в ре­
зультате окисления металла, улучшает условия трения прв волочении.
После промывки и желтения следует известкование, которое нейтрализует
•
остатки кислоты на поверхности металла, а также улучшает условия треииsr
при волочении. Известкование производится в нагретом до кипения известко­
вом растворе в течение 1 мин., путем опусканю1 и поднятия металла и~
ванны. В результате известкования на поверхности металла создается тонкая
,
пленка, которая в совокупности со смазкой благоприятно влияет на процесс
волочения.
После известкования производится сушка металла в сушилах нагретым дС>
250-35()0 воздухом, в течение 5--15 мин.
Прогрессивным способом травления является электрохимический, обеспечи~
вающий высокое качество поверхностю, оовышевmую стойкость волок, д~
пускающий ,работу на повышенных скоростях и уменьшающий расход кислоты.
Потери металла при травлениll составляют около 1-20/о, расход кислоты
около 2-30/о и извести около 40/о.
Для уменьшения потерь на трение, досrигающих 500/о от
общего усилия, волочение производят с применением смазок.
Смазка должна быть прочной, противостоять выдавливанию, хо­
рошо смачивать металл, не должна ухудшать состояние поверх­
ности металла и быть дешевой. К сухим смазкам относятся мыла;
к полутвер,дым - тавот и мазут, смеша-иные ,с из:вестью, и др.
(полутвердые смазки применяют главным образом при волочении
прутков).
Жидкие смазки употребляются в rex случаях, когда требуется
получить проволоку со светлой поверхностью. В состав жидких
смазок входят: мыло, минеральное масло, вода, сало, мука, сер­
ная кислота, медный купорос, графит и др.
При в.олочении стальной проволоки с успехом применяется
фосфатирование погружением в 30/о-ный раствор дигидроорто­
фосфатов марганца и железа. В результате фосфатирования на
поверхности металла образуется прочная пленка из фосфатов
марганца и железа, которая обеспечивает стойкое покрытие смаз­
кой.
Наибольшее распространение при волочении получили: и3
твердых смазок натронное мыло, а из жидких - смесь масла
с графитом. При волочении труб в качестве смазки применяют
торфяное сало, активированное машинное масло и др. Средний
расход мыльного порошка при волочении составляет 1,5 кг на 1 т
проволоки.
Для снятия наклепа и придания металлу необходимых струк­
туры и свойств применяют термическую обработку.
К термообработке, предшествующей волочению, относятсst
рекристаллизация (отжиг), нормализация, закалка с отпускомr
патентирование.
При патентировании проволока нагревается выше критической
точки Асз, затем охлаждается в расплавленных свинце или в со­
лях при температуре в пределах 450-5500 или на воздухе.


Особенности технологического процgсса волочения стальных труб 403
К термообработке, сопутствующей волочению, оnщсятся разо-·
грев металла вследствие деформации и действия сил трения. Во­
лочение трудно деформируемой стали иногда производится в по~
догретом состоянии, причем температура подогрева достигает 3000.
Осваиваются, как уже отмечалось ранее, и специальные способы·
горячего волочения с охлаждением металла при выходе из во­
локи. Окончательная термообработка готового продукта приме­
няется с целью придания металлу необходимых свойств и струк­
туры.
При производстве труб, проволоки и прутков ответственного
назначения (как, например, серебрянки) большое значение имеют
отделочные операции: •правка, шлифовка, 11олировка" ревка.
Трубы и прутки после протяжки их на цепных станах, а также
проволока, смотанная в мо~rки, получаются искривленными. Для
выпрямления они подвергаются правке на правильных станах
(причем толстая проволока одновременно с правкой может раз­
резаться на прутки длиной 1,5-3 м). РисЮJ, раковины, рябизна
и пр. значительно ухудшают механические свойства металла. Д:Дя
удаления указанных дефектов металл подвергается шлифовке на
специальных шлифовальных станках.
Для улучшения поверхности, антикоррозионных свойств и уве­
личения сопро1'ивления знакопеременной нагрузк~ прутковый
материал подвергают полировке на полировальных машинах.
В полировальных машинах одновременно происходит и б<>Jree
совершенное выпрямление прутков.
•
•
Отрезка концов у прутков и труб и разрезка прутков на ме;р-
ные ДJIIИНЫ производятся на ленточных и д,исковых :пилах.
;
В табл. 27 приведена карта технологического процесса взrо­
товления канатной проволоки.
111. Особенности технологического процесса волочения
стальных труб
Стальные тонкостенные бесшовные трубы получают Qконча­
тельную обработку либо при помощи холод$ого волочения, либо
холодной прокатки, либо способом, сочетающим и холодную про­
катку и холодное волочение.
Технологический процесс волочения ст$1ьных тонкостенных
труб кроме обычных операций включает! омеднение, которое,
rюнижая коэффициент трения, предохраняеt поверхность тру(>ы
от задирания ее волочильным инструментом· Вместе с этим сни­
жается и тяговое усилие на цепи волочильн~го стана. Омеднение
производится в специальных ваннах, ссщержащих двух-, трехпро­
центный раствор серной кислоты с добавкрй 3-3,50/о медного
купороса. В ;ванну краном загружают трубы ~ выдерживают ~ них
26*


:
'
•
-
•
.
.
:
.
_
.
.
.
•
•
•
-
-
·
Т
а
б
л
и
ц
а
?
!
К
а
р
т
а
т
е
х
н
о
л
о
г
и
ч
е
с
к
с
r
о
п
р
о
ц
е
с
с
а
1
В
r
о
f
р
в
л
е
1
1
1
1
Я
ю
щ
а
т
н
о
А
п
р
о
в
о
л
о
к
и
с
С
О
,
1
'
е
р
ж
а
н
и
е
м
0
,
$
0
%
у
г
л
е
р
о
д
а
•
А
.
.
.
.
=
:
в
1
1
1
"
'
"
'
I
S
I
.
.
t
(
"
'
,
c
,
i
=
:
1
1
П
а
т
е
в
т
п
р
о
в
а
н
и
е
к
а
т
а
в
н
л
В
о
л
о
ч
е
н
и
е
т
е
м
п
е
р
а
т
у
р
а
,
о
С
о
.
.
.
.
.
П
а
т
е
в
т
и
р
о
в
а
в
и
е
П
Р
О
В
О
Л
О
R
И
д
и
а
м
е
т
р
о
м
З
,
О
м
м
т
е
м
п
е
р
а
т
у
р
а
,
о
С
t
!
Р
'
~
8
.
~
l
:
l
i
i
,
'
В
о
л
о
ч
е
п
и
е
е
.
.
.
.
.
~
1
1
1
.
.
.
.
,
:
~
;
~
g
~
t
:
r
~
c
:
i
.
.
>
!
п
р
о
в
о
­
л
о
к
и
п
р
е
д
е
л
с
н
о
р
о
с
т
ь
I
п
р
о
ч
в
о
-
.
м
/
м
u
н
с
т
n
х
г
/
м
,
,
а
м
а
р
ш
р
у
т
ы
о
.
=
.
,
i
:
i
.
1
1
1
.
.
.
.
,
:
.
,
,
п
р
п
в
о
­
п
о
к
R
.
,
;
,
:
8
.
;
i
:
:
"
'
"
1
1
1
t
(
.
.
м
а
р
ш
р
;
·
т
:
.
.
1
~
.
;
~
~
с
в
и
н
ц
а
,
:
:
е
;
,
,
,
о
"
о
с
в
и
н
ц
а
~
~
.
.
.
.
,
Р
.
О
1
:
1
1
1
1
:
i
"
'
,
:
=
,
.
,
о
"
о
.
5
,
2
1
2
,
0
:
8
6
0
-
E
8
0
j
4
9
0
-
5
1
0
1
2
,
9
~
3
,
~
9
0
-
1
0
0
1
5
,
2
-
4
,
3
-
3
,
6
-
3
,
0
1
6
7
,
8
8
0
-
9
0
0
1
4
8
0
-
5
0
0
1
7
-
8
,
9
5
-
1
0
5
1
-
-
-
,
-
-
-
-
-
'
-
-
-
-
-
-
-
-
'
-
-
5
,
2
1
1
,
2
1
8
6
0
-
8
8
0
i
4
9
0
-
5
1
0
/
2
,
9
-
3
,
о
/
9
0
-
1
0
0
j
5
,
~
-
4
,
3
-
3
,
6
;
-
3
,
o
l
6
7
1
8
8
0
-
9
0
0
1
4
8
0
-
5
0
0
1
7
-
8
1
9
5
-
1
0
5
j
~
•
2
/
o
,
6
j
8
6
0
-
8
8
0
1
4
9
0
-
5
1
0
1
2
,
9
-
3
,
0
1
9
0
_
:
_
1
0
0
1
5
,
2
-
4
,
3
-
3
,
6
-
3
,
0
1
~
1
8
8
0
-
9
0
0
:
4
8
0
-
5
0
0
1
7
-
!
-
-
,
9
5
-
1
0
5
,
3
,
0
-
~
:
t
J
:
~
-
-
-
=
-
1
,
8
1
7
8
П
а
т
е
н
т
и
р
о
в
а
н
и
е
п
р
о
в
о
л
о
м
и
д
и
а
м
е
т
р
о
м
1
,
4
~
м
В
о
л
о
ч
е
н
и
е
н
а
в
ы
х
о
д
н
о
А
д
и
а
м
е
т
р
т
е
м
п
е
р
а
т
у
р
а
,
0
с
1
1
1
.
с
у
м
м
а
р
н
о
е
п
р
е
д
е
л
с
к
о
р
о
с
т
ь
п
р
е
д
е
л
v
а
р
ш
р
у
т
ы
о
б
ж
а
т
и
е
п
р
о
ч
н
о
с
т
и
п
р
о
в
О
Л
О
l
(
И
с
в
и
н
ц
а
M
/
M
U
H
П
P
O
.
'
I
H
O
C
T
J
I
%
х
г
/
м
м
t
х
г
:
м
м
l
l
·
3
,
0
-
2
,
6
-
2
,
4
-
2
,
0
1
5
5
,
5
1
1
4
5
1
3
,
0
-
2
,
6
-
2
,
1
-
1
,
7
5
-
1
,
4
5
-
1
,
2
1
8
4
1
1
6
0
В
б
О
-
8
8
0
1
4
9
0
~
5
1
0
1
1
4
-
1
5
1
9
5
-
1
0
0
1
1
,
4
-
1
,
2
-
1
,
О
-
О
,
8
5
-
О
,
7
5
-
0
,
6
7
-
0
,
6
1
.
8
2
1
1
9
0
П
р
1
5
м
е
ч
а
н
и
е
.
П
о
с
л
е
R
а
ж
д
о
й
т
е
р
м
о
о
б
р
а
б
о
т
к
и
п
р
е
.
ц
у
с
м
а
т
р
п
в
а
е
r
с
я
т
р
а
в
п
е
u
е
в
с
е
р
н
о
й
к
и
с
л
о
т
е
.
1
[
"
'
~
1
:
:
"


Холодная прокатка труб
405
в течение 2-3 -мин; Толщина слоя меди составляет 0,004--: -
0,006 мм.
.
Холодное волочение труб производится: 1) на длинной оправ­
ке, когда труба протягивается вместе с длинной оправкой через
неподвижное кольцо (р.ис. 330, а); 2) на короткой оправке, когда
труба протягивается между неподвижным кольцом и неподвиж;­
ной короткой. оправкой (рис. 330, 6); 3) на свободной (плаваюr
а
о
8
е
Рис. 330. Способы холодного волочения труб
щей) оправке (рис. 330, в), представляющей разновидность воло­
чения на короткой оправке; 4) без оправки (рис. 330, г). Сущест­
вуют и другие методы волочения стальных труб.
Вытяжка в первых и· последних проходах обычно составляет
1,15-1,25; при промежуточных обжатиях 1,30-1,45. При воло­
чении на длинной оправке вытяжка может достигать 1,8. Расход­
ный коэффициент металла при холодном волочении колеблется
для труб из с'Рали различных марок от 1,10 до 2,3.
112. Холодная прокатка труб
и сравнение ее с процессом волочения
Вследствие особых условий процесса волочения через очко
коэффициент вытяжки за один проход обычно не превышает
1,5-1,8.
При холодной же прокатке труб, на станах, работающих по
принципу пилигримовых станов, возможно более полно исполь-


406
Волоч.ениг
зовать пластичность металла, получая коэффициенты вытяжки
в среднем 4-6 и в отдельН'Ых случаях даже 6-8.
Таким образом, способ холодной прокатки труб более эффек­
тивен по сравнению с ~олодным волочением, так как он позволяет
сократить число промежуточных операций (отжиг, травление,
сушка, правка и т. п.) в 4-5 раз за счет значительного увели­
чения деформации металла при каждой операции прокатки.
Периодический став для холодной прокатки труб имеет подвижную клеть.
Валки де.лаются с вырезами, в которые вставпяются полудиски - кап:ибры с
переменным радиусом (рис. 315).
Вап:ки укремяются в клети и вместе с вей перемещаются вперед и назад
при помощи кривошипвошатунвоrо механизма. Прокатка трубной заготовки
производится на конической оправке. Во время движения клети вращение вал­
ков осуществляется шестерней, перемещающейся по зубчатой рейке.
Положение оправки регулируется штангой; заготовка укремяется в па­
троне, который продвигает ее в валки в определенные моменты.
Клеть периодически накатывается на неподвижную трубу и обжимает
стенки ее. Во время обратного движения КJ1ети труба подается вперед и при
этом поворачивается на 60-900 . При прокатке на таком стане диаметр и топ- .
щипа стенки трубы уменьшаются, а длина ее увеличивается.
Для поJ1'уЧения труб различного дна.метра путем хмодной
прокатки необходимо часто производить перевалки валков, что
связано с большими простоями (до 3-4 час.). При холодном же
волочении смена инструмента занимает всего несколько минут.
Поэтому в современных цехах для производства тонкостен­
ных труб применяют оба процесса обработки, устанавливая станы
11.1олодной прока'ГКИ, на которых прокатЫ1вают трубные заготовJQf
для последующего безоправочного волочения.
113. Производительность волочильных станов.
Брак при волочении
Производительность волочильных станов можно определить
по формуле
т
N=----
fм+.1:tp
G кг/смену,
где Т- продолжительность рабочего дня (смены), мин.;
G - вес единицы изделия, кг;
(151)
t м- необходимое машинное время для производства едини­
цы изделия, мин.;
rtP - сумма всех пауз, или необходимых ручtrых операций,
затрачиваемых рабочим на производство единицы изде­
лия, ые совмещаемых с работой станка.
Учитываемое этой формулой машинное и ручное время, необходимое для
осуществпевия процесса волочения, на отдельных заводах в зависимости от
размеров труб может заметно копебаться.


Лроизводительность воло'4ильных станов
4tll
Брак при волочении прутков, труб и провмоки оmосится к
следующим пяти группам:
1. Брак по размерам: а) несоответствие профилю, б) откло­
нение от допусков по размеру и овальность, в) затяжка, т. е. мест­
ное утонение поперечного сечения.
2. Брак по поверхности: а) продольные риски и царапины,
о) поперечные трещины и риски, в) закаты и плены, г) раковины
и рябизна, д) расслоение, е) перетрав, ж) задиры и др.
3. Брак по •механическим, физическим, электротехническим
и химическим свойствам.
4. Брак по весу, намотке и упаковке: а) легковесные или тяже­
ловесные мотки, б) небрежное связывание мотков, в) перепуты­
вание витков, г) плохая смазка и т. п.
5. Брак по структуре и излому: а) обезуглероживание, б) не­
соответствие структуры техническим условиям, в) крупнокристал­
лический излом и др .
.Лаборато­
ри.н
Контора
i'к.11111/ вomolotl п,оооукqии
Рис. 331. Схема распопожевия оборудования в стапепровопочвом цехе
Причиной указанных видов брака является нарушение техно­
логического процесса, плохое состояние волочильного инстру­
мента, неправильная форма инструмента, плохая смазка, плохое
качество протягиваемого металла, неправильные обжатия и т. п.
Основным условием, которое должно соблюдаться при распо­
ложении оборудования в волочильных цехах, является соблюде­
ние последовательного грузопотока металла. Между волочильны­
ми станами должно быть расстояние, предусмотренное правилами
по технике безопасности, для прохода людей, проезда транспорта,


408
Волочение
а также предусмотрены площадки для готового продукта. Цепные
волочильные станы обычно устанавлиsаются параллельно один
другому.
Таким же образом устанавливаются станы для грубого воло­
чения. Станы для волочения проволоки более rонких размеров
часто устанавливаются на одной линии, чтобы рабочие могли
одновременно обслуживать несколько станов. Волочильные агре­
гаты должны быть изолированы от вредных _паров и газов тра•
вильного отделения капитальными стенами.
На рис. 331 показана схема расположения оборудования ста­
лепроволочного цеха.
114. Организация работ~ и достижения новаторов производства
в волочильных цехах
Анализ· работы передовиков производства показывает, что
успехи, достигнутые ими в выпмнении и перевыполнении норм
выработки, объясняются сокращением простоев и времени ручных
операций.
Так, у одного волочильщика рабочее место fiьmo хорошо организовано.
потеря времени составилэ 3,30/о и выпол~rение нормы получилоrь равным
1570/о. У второго же волочильщика потеря времени оказалась 20,80/о, а RЫ­
паirнение нормы всеr.о 820/о. У второго волочильщика много времени былС>
израсходовано на ожидание и подноску заготовки, накладку заготовки с пола
на вагонетку и др. Бwп,шое значение имеют та~-.,ке технические мероприя­
ти,я; так, новаторы производства одного из заводов, повысив скорость воло­
чения ста,~ьных труб на 15-тонном волочильном стане на 270/о, добились
увеличения производителыюсти на 200/о.
За последнее время разработаны и широко внедрены в практику такие
высокопроизводительные методы волочения труб, как волочение на длинной
оправке, волочение на плавающей оправке, волоченJ{е через два кольца н
др. Указанные методы работы дают значительный технико-экономический
эффект. При волочении на длинной оправке общая деформация за один про­
ход может составлять 40-450/о. Большой интерес представляет волочение на
барабане труб малых размеров. Производительность на барабанах в 2,5-
3 раза больше, чем цепных волочильных станов. а выход годного достигает
990/о.


Прессьt гидравлические и механические
409
Глава XXVIII
ПРЕССОВАНИЕ (ВЫДАВЛИВАНИЕ ЧЕРЕЗ ОЧКО)
115. Прессы гидравлические и механические
По роду действия прессы бывают гидравлические и механи­
ческие. В гидравлических прессах вода под давлением 200-400 ат
подается в рабочие цилиндры и воздействует на поршень пресса.
В механических прессах поршень большей частью приводится в
движение от электродвигателя.
Гидравлические прессы в ,настоящее время строятся на дав­
ление до 30 ООО т и выше, а механические - на давление до 6000 т.
Наибольшее распространение получили прессы в 5000, 3000 т
и ниже. На мощных пресоах прессуются 'СЛИТКИ диаметром до
500ммидлинойдо1мибольше.
Гидравлические прессы подразделяются: 1) по направлению
прессования - на прессы горизонтальные и вертикальные; 2) по
расположению матрицы - на прессы прямого и обратного
действия и 3) по роду прессуемых изделий - на прессы для
получения сплошных изделий и прессы для получения полых
изделий.
Прессовая установк;а обычно состоит из: 1) пресса горизон­
тального или вертикального; 2) распределителя, направляющего
воду к рабочим частям пресса; 3) насосов, подающих воду к прессу
или к аккумулятору; 4) а,ккумулятора высокого давления, служа­
щего для регулирования давления и ускорения работы пресса;
5) аккумулятора низ-кого давления, обеспечивающего холостой
ход пресса.
Рис. 332. Схема прессовой установки
На рис. 332 показа!ШI схема прессовой установки. Насос высокого дав­
ления 1 приводюrся в двнжение двигателем 2 и подает воду по трубопро­
воду 9 к аккумулятору, состояш:ему из водяного баллон.а 5 и одного ил~
нескольких воздушlftЫХ баллонов 6. Вода, входящая в баллон 5, сжимает
в нем и в соединенном с ним баллоне 6 воздух до рабочего давления 200-
400 ат. Когда пресс 8 начинает работатьJ вода одновременно от насоса и от.
аккумулятора распределителем 7 подается под рабочим давлением в п~ресс,
который совершает работу. При обратном ходе пресса вода 11з цилиндра.


410
Прессование ( выдавливание через очко)
тем же распределителем 7 подается по трубе 4 в аккумулятор низкого дав­
ления 10 и по достижении необходимого давления подается по трубам / /
в бак 12 и далее в насос 1. Обратный ход пресса совершается водой низ­
кого давnения. поступающей из аккумулятора 10 по трубе 9.
На рис. 333 показан вертикапьный гидравnический пресс; готовое изделие
выходит в подвап под прессом.
Рис. 333. Вертикальный гидравлический пресс
На рис. 334 показан горизонтальный гидра-влический пресс.
Гидравлические прессы требуют ряда сложных дополнитель­
ных устройств, естественно поэтому стремление заменить гидрав­
лические прессы более простыми, дешевыми и безопасными в экс­
плуатации ме:юаническими прессами.
В качестве рабочего прессового инструмента применяются: J14а­
трицы, матрицедержатели, пуансоны, иглы, иглодержатели, пресс-


Процесс прессования прутков и труб иэ цветных металлов
411
шайбы, рубашки приемника (втулки) (рис. 335). Рабочий инст­
румент работает в иоключительно тяжелых условиях юак в смысле
величины нагрузки, так и быстроты нагрева и охлаждения. Вслед­
ствие этого для изготовления рабочего инструмента применяются
высококач~венные специальные стали, содержащие вольфрам,
молибден, ванадий, хром, ни,кель и др.
Рис. 334. Горизонтальный гидравпическиА пресс
116. Технологический процесс прессования
прутков и труб из цветных мета.,1лов
На производительность прессовых установок существенное
влияние оказывает скорость прессования.
При прессовании различают две скорости: 1) скорость прессо­
вания, т. е. скорость движвния поршня и прессшайбы, и 2) ско­
рость истечения металла яз очка матрицы. Если v1 - скорость
движения прессшайбы и v2 - скорость выхода металла из очюа
матрицы, то по общей формуле:
т. е. скорость истечения металла из оч,ка матрицы пропорцио­
нальна коэффициенту вытяжки. Скорость прессования выбирается
в за-висимости от пластичности сплава. Сплавы с повышенной пла­
стичность19 обычно прессуются при более высоких окоростях. Так,
медь и ее сплавы Л62, Л96 и некоторые другие допускают скоро-


412
. Л рессование ( вьtдtJSлuвание ч.ерез оч.ко)
----------------
-----· ----
сти истечения 1,~4 м/сек; дуралюмины и некоторые бронзы
прессуются при скоростях 0,025-0 .10 м/сек. Скорость прессова­
ния труб должна быть меньше, чем при прессовании прутков.
Как показали многочисленные исследования, для получения
однородного и мелкозернистого металл,а, обладающего высоки-м11
механическими свойствами. сrепень обжатия при прессовании дол­
жна быть не менее 920/о, чему соответствует вытяжка μ = 12,5.
(
з
□
~
6
Рис. 335. Инсrрумент дпя •прессования:
1 - матрица; 2 - пуансон; З
-
игла; 4 - имодержатель;
6 - прессшаllба; 6 - вту,"Iк~ nриемнпка
Прессов_ание труб всегда ведется через одно очко, прутки же
прессуются по прямому методу в несколько очков одновременно
в зависимости от способности металла прессоваться, мощности
пресса и размеров слитков и прутков. Для получения прутков м,а­
лых диаметров матрицы ,могут иметь до 50 очков, однако из-за
возможности получения брака более _шести прутков одновременно
прессовать избегают.
,
В ряде случаев при изготовлении труб применяют два прессо- •
вания, причем между первым и вторым прессованием производят
пр'авку, резку, центровку и н,агрев трубы.
Слитки перед прессованием нагреваются в нефтяных, газовых
или электрических методичесiих печах .. Те!\iпература нагрева;


Прессование стальных труб
413
слитков колеблется в зависимости от состава металла (спл,ава),
разме_ров слитка и прессуемого продукта и пр. Та·к, например,
сталь перед прессованием нагревается до 1100-12500, медь до
675-925°, алюминий до 340-4200 и т.. п.
Перед н~ачалом работы приемник, матрица и прессшайба дол­
жны быть нагреtrы до 200-3000, а иглы до 350-400°. Приемник
и матрица смазываются смесью машинного масла с графитом.
В результате нарушения технологии и установленных приемов
работы при прессовании труб, прутков и профилей получ,ается
брак следующих видов: трещины продольные и поперечные, плены,
запрессовка окалины и загрязнений, разностенность по сечению
трубы, разностенность по длине трубы, кривиз·на труб, несоблю­
дение заданных размеров, царапины и риски, бр,а,к по химическому
составу и др.
1.17. Прессование стальных труб
Нагрев заготовок производится в обычных пламенных печах,
в печах с нейтральной или восстановительной атмосферой или же
при помощи высокочастоmого электрического нагрева. Стойкость
матриц в 3-5 раза выше в случае прессования труб из заготовок,
нагретых в восстановительной или нейтральной атмосфере, по
сравнению с прессованием заготовок с окалиной. Темnература на­
грева заготовок перед прессованием 1100-12500. Нагретая заго­
товка поступает в окалиноломатель, состоящий из двух косо рас­
положенных валков. Более эффективно окалину можно удалить
методом гидроочистки.
Стальные трубы рекомендуется прессовать при максимально
высоких температурах и скоростях; во избежание образования
трещин и расслоений прессование стальных труб производится со
скоростями до 1,8-4,5 м/сек и даже более.
Стальные трубы прессуются со смазкой, так как при отсут­
ствии смазки горячий металл заготовки налШiает •на инструмент,
а в местах повышенного разогрева даже приваривается к нему.
В качестве смазки рекомендуется применять графитовую пасту.
При прессовании труб из низ,копластичной стали применяют ме­
таллическую смазку в виде тонкого слоя меди между вытекающим
металлом и инструментом.
При прессовании труб из сталей жаро}"IIорной, нержавеющей
и других высоколегированных марок и специальных сплавов (же­
лезо-никель, железо-кобальт) в качестве смазки применяют стекло.
Применение стекла в 2-3 раза уменьшает ·коэффициент трения
по сравнению с графитовой смазкой; кроме того, стекло является
и теплоизолирующим материалом.
Удельное давление при прессовании стальных труб значи­
тельно возрастает с увеличением степени деформации. Так, при


414
Прессование (выдавливание '4ерез о'4ко)
прессовании труб из стали 35 при 11500 при увеличении степени
деформации с 88,5 до 980/о удельное давление возрастает с 28 до
70 кг/мм2. Прессованные стальные трjбы по механическим свой­
ствам вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к бес"
ШОВ·НЫМ трубам.
Для получения хорошей: поверхности стальных труб рекомен­
дуется прессование ,их производить через ,конические матрицьt
с входным углом матричной: воронки от 150 до 1300. По данным
Гипромеза, стойкость стальных матриц для прессования труб из
углеродистой: -и низколегированной стали составляет около 300
прессований, для прессования ребристых труб из той: же стали -
100 прессований: и для труб из высоколегированной: стали типа
25-20 и ЭЯIТ-60 прессований. В случае необходимости трубы
подвергаются термической обработке с последующим травлением.
118. Технико-экономические показатели прессования;
расположение прессового оборудования
Средний выход годного при прессовании прутков и труб цвет­
ных металлов и сплавов - около 8(})/о. Отходы при прессовании
получаются следующих видов: 1) стружка, получаемая при об­
точке и центровке слиТ'Ков, 2) угар, 3) остаток слитка в прием­
нике - прессостаток и 4) выпрессовка при прошивке иглой.
При прессовании стальных труб отходы составляют 8-100/о,
а прутков ·и профилей- 10-120/о.
Работа на прессах характерна тем, что значительная часть
времени тратится на выполнение вспомогательных операций, ко­
торые занимают до 8(})/о времени, необходимого для вьmолнения
одного цикла прессования. Изучая работу пресса, хорошо под­
rотовляясь к работе, организуя согласованные действия членов
бригады, передовики производства сокращают время на выполне-
ние вспомогательных операций.
•
Прессовые цехи должны располагаться таким образом, чтобы
они были увязаны с литейными, прокатными и волочильными це­
хами.
На основе проектного задания определяются размеры и раз- •
вес слиmов, разрабатывается схема технологического процесса,
подсчитывается количество потребных слитков и получающихся
отходов и составляется баланс металла. Затем выбираются типы
основного и вспомогательного оборудования. После выбора кон­
струкции прессов и определения потребного ·,количества их под­
считывается общий расход воды, определяется объем а·ккумуля­
торов, производительность насосов и мощность двигателей:,
а также разрабатывается схема трубопроводов.
Все оборудование устанавливается в порядке технологического
потока с учетом требований техники безопасности и санитарии.


Технико-экономические показатели прессования
415
При установке вертикальных прессов сооружают глубокий под­
вал - яму, причем прессуемые вниз прутки, изгибаясь по жолобу,
переходят в горизонтальное положение и партиями извлекаютсs~
из подвала - ямы посредством крана. В цехе должна быть уста-
2
~·-
,m
-~
5-D-
Ш11,&
2
пч
·rJJ
П11.-1!!!
-
Рис. 336. Ппан расположения оборудования в прессовом цехе:
1 - печи; 2 - трубные прессы 600 т; 8 - трубный пресс 500 т: 4 - прессы 1000 т:
5 - пресс 2000 т для прутков; 6 - пяевматячсскяе аккумуляторы; 7 - насосы
7
новлеяа приточно-вытяжная вентиляция. Особенно сильной она
должна быть в подвале под прессом. На рис. 336 показан план
расположения оборудования в прессовом цехе.


РАЗДЕЛ 5
ОБОРУДОВАt/ИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ
КУЗНЕЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Глава XXIX
ОБОРУДОВАНИЕ КУЗНЕЧНЫХ ЦЕХОВ
119. Общая характеристика кузнечных цехов
К:ак уже отмечалось ·ранее, обработка металлов кузнечным
способом имеет разновидности: свободную ков·ку, горячую штам­
повку и холодную штамповку.
Для штамповки характерно применение разнообразного спе­
циализированного инструмента.
В последние годы, по мере развития технологии штамповки
и распространения крупносерийного и массового производства де­
талей машин, появились агрегаты, у которых специализирован не
только инструмент, .но и сами машины-орудия. К: этому типу шта:-.f­
повочных агрегатов относятся автоматы для производства болтов
или гаек с накатанной резьбой, раскаточные машины для изго­
товления кольцеобразных деталей, гибочные машины для полу­
чения изделий изогнутых форм, машины для изготовления пру­
жин, железнодорожных костылей, телеграфных крюков и других
изделий, требуемых ·в огромных количествах. Специализирован­
ные агрегаты обеспечивают высокие показатели выхода годного,
экономный расход энергии, большую производительность и высо­
кое качество изделий. Маш1tны этого вида облегчают автоматиза­
цию штамповочного производства. Однообразие получаемых изде­
лий, высокая чистота поверхности и большая точность размеров
rакже являются преимуществами специализированных штампо-
вочных агрегатов.
.
Цехи, в которых преобладает свободная ковка, называются
кузнечными цехами свободной ков.ки. Мелкие
и средние по весу поковки (до 1 т} в этих цехах с выпуском до
25 ООО т в год производят •на молотах. Это цехи металлургических,
станкостроительных, судостроительных и других заводов.
Среди ,кузнечных цехов свободной ковки особое место зани­
мают цехи тяжелых поковок машиностроительных заводов, име­
нуемые иногда кузнечно-прессовыми цехами, так как преобла-


Основное оборудование кузнечных цехов
417
дающими машинами-орудиями в них являются прессы (rидраъ­
лические и парогидравличее,кие). Выпуск поковок этими цехами
достигает 60 ООО т в год, а наибольший вес одной поковки 250 т
и более.
Цехи, в которых преобладает горячая шта·мповка на молотах,
rтрессах, горизонтальноковочных машинах и другом rорячештам­
повочном оборудовании, носят название кузнечно-штамповочных.
Выпуок отдельных цехов этого вида достигает 150 ООО тв год при
наибольшем весе поковок в сотни килограммов. Это цехи крупно­
серийного производства .машиностроительной промышленности:
автомобильной, трактор~ой, селыжохозяйственной, железнодорож­
ного транспорта, авиаnионной и пр.
Цехи, предназначенные для холодной штамповки из листовых
заготовок, называют холодн.опрессовыми цехами. Это весьма раз­
нообразная группа цехов серийного и массового •производства та­
ких мелких изделий, как детали часов, и таких крупных, как де­
тали кузова легкового автомобИJiя. Изделия цехов холодной штам­
повки обычно поступают в сборку без значительной дополнитель­
ной обработки.
Остальные цехи относятся к специализированным, называемым
либо по типу выпускаемой продукции (рессорные, гвоздильные,
пружинные, бандажные, снарядные цехи), либо по типу установ­
ленного оборудования (цехи холодновысадочных .автоматов, об­
жимных машин, вальцовочные и т. п.) . Среди этих цехов есть хо­
лодношташювочные и горячешта•мповочные. Выпуск цехов спе­
циализированного типа составляет 50 30 ООО т изделий в год.
Тип пр~изводства - преимущественно массовый [33).
В рассмотренную группу цехов не вошли мастерские с ручной ковкой
на наковальнях и применением горнов, так как эти мастерские потеряли
промышлевное значение и используются лишь кое-где дпя ремонтных целей
или изготовления не&>льших партий инструмента и т. д.
120. Основное оборудование кузнечных цехов
Наиболее типичные машины, используемые в кузнечных цехах.
разделяются на четыре группы по кинематическим и динамиче­
ским признакам (рис. 337).
Молоты (1 группы) осуществляют ударную дефор,мацию ме­
талла за счет энергии, накапливаемой падающими частями к мо­
менту соприкосновения их с заготовкой. Молоты подразделяются
на пневматические ковочные, п,аро-воздушные для ковки и штам­
повки, фрикционные штамповочные (с ремнем или доской) и р~­
чажные ковочные (рис. 338, 1-4). По характеру действия к этои
rруппе машин-орудий примыкают таtКЖе фрикционные винтовые
прессы (рис. 338-,5-5). Обычно нижняя часть рабочего инстру­
мента а - неподвижна, а верхняя б осуществляет удар.
27 Обработка мета.1лов даnлением


418
• Оборудование кузнечных цехов
Гидравлические прессы (группа 11, рис. 337 и 338, 6) объеди­
няют группу машин с гидравлическим или паро-гидравлическим
приводом, осуществляющих деформацию металла давлением за
счет энергии, непрерывно подводимой в течение всего 'Периода де­
формации металла. Эта группа машин в конструктивном отноше-
naP,o-
/Jоз!Jуш­
ш,1еко­
Dоlfные
Iepflnna. Аlолоть,
nap.o -
nнedнo- /Jоз8уш­
ти11еснц штампи­
ноdоvнl,/е /JO'fHЫB
ФрUl{Цl/ОН­
ные
wтампо­
dоvные
РЫ'fОЖ­
ныено-
6оvные
Ги!Jра8..лll11еские п,оеесы
Винто­
dые
ШTO/IIЛO­
DO'IHЫe
ГuiJр__а/JлUl./ecнue
}(Оdоvнь,в
Ги!Jра".лuvеские
штампо/Jоvные
Popoгu!Jpod.n1111eeнue
ноt!о11н1,1е
орUЗОНТll.116·
но КQ#о11ные
олнштом­
по#ни,
l/eюz­
ноv-
нь1е
MOШIIH/JI
Гиооl./­
ные
/Jыca­
ilovныe
а4то­
маты
!fy.11av}{o-
Dыeкooov-
ныet!eflТIL·
' 11 .llbHble
Nгруппа. Ротаzщонные мо шцны
Ротаqц­
оннь,е
еиооvные
иащины
Ротаqц­
онные
оd:жимные
Ч/ZШЦНЬI
Раеноточние
MOЩUHIJ/
Рис. 337. Классификация машин, применяемых для ковки и штам­
повки•
нии весьма разнообразна и имеет широкое распространение. l(ри­
вошипные машины (группа 111, рис. 337 и 338, 7-12) представ­
ляют собой весьма обширную группу эксцентриковых, коленчатых,
кулачковых и ,колено-рычажных машин. Эти машины обрабаты­
вают металл давлением, в основном за счет энергии, накапливае­
мой вращающимися на холостом ходу деталями (м,аховик и др.),


Основное оборудование кузнечных цехов
419
б
а
,
!
а
·~~ ,,
~..
ii
!ОП ',.,~Q.,ц
,з
,,,
fS
16
~
6
'Ц
Рис. 338. Схемы основных типов машин-орудий, IJll)именяемых дпя ковки
11 штамповки:
пеовая группа - ковочные в nrгвмповочвые мо.,~оты: 1 - пuевматическиll. 2 - п~ровоэ­
душиые ковочный и штамповочный; 3 - фрикционный штамповочный; 4 - рычажный ko•
вочный; 5 - винтовой фрикционный пресс; вторая группа; 6 - гидравлнчес:хие прессы;
третья группа - кривошипные машины: 7 - кривошипный пrrамповочный пресс; 8 - го•
рнзоита.nьная ковочная машина; 9 - чеканочный пресс; 10 - rорнзоитВ.11ь11ая гибочная
машина; 11 - двуударный высадочный автома~; 12 - ковочная машина, ку.nачковая вер­
тнка.nьная; четвертая группа - ротационные машины; 13 - ковочные ва.nьцы; 14 - гн•
бочная ро.,~иковая ма:шина; 15 - обжи-,1ная машина; 16 - раскаточная машина: а - не­
подвижная часть инструмента; б - подвижная часть инструмента; в - вращающвйс:11
инструмем
и частично за счет энергии, подводимой в процессе деформации.
Применяются кривошипные машины для раз·нообразных штампо­
вочных операций, и ,некоторые типы машин используются для
ковки. Ротационные машины (IV группа, рис. 337 и 338, 13-16)
27•


. 420
Оборудовщ~ие кузнечных цехов
----
объединяют различные штаМ1Повочные механизмы, у которых ра.
бочий инструмент имеет вращательное движение. Энергия, расхо.
дуемая на деформацию металла этими машинами, подводится а
течение всего периода обработки металла.
В типовые схемы кузнечных машин (рис. 338) не вошли мно.
rие машины-орудия, не получившие поюа широкого распростране.
ния (бесшаботные, гидравлические молоты, гидромеха•нические
и реечные прессы и другие машины), а также большая группа
узкоспециализированных машин .орудий.
Приведенное разделение машин на 4 группы оправдывается
сбщностью их кинематических характеристик.
g
t
!Рис. 339. Типовые диаграммы скоростей рабочего хода различных
типов машин-орудий, применяемых для ковки и штамповки:
J - молоты: ll - гидраВJJические прессы; 1// - кривошипные прессы:
IV - ротационные машины [А. И. Зимин]
Кривая скорости v рабочего хода молотов (рис. 339, /) изменяется O'f
максимума в точке а до нуля в точке ь за чрезвычаiiоо короткий промежу-
1'ок •времени t Р· Максимальная скорость Vма1<с имеет место в момент сопри•
~основения бойка молота с заготовкой и для молотов различной конструкции
колеблется в пределах 4,5 + 7.5 м/сек. Время деформации tp исчисляется
сt>тыми и даже тысячными долями секунды в за·висимости от сопротивления
деформации металла, веса падающих частей молота и их скорости в мо·
1'11ент удара. По этим же Щ)ичинам кривая ав может ~меть различный на·
мои при том же ее характере.
Кривая ocd изменения скоростей гидравлического пресса (рис. 339, l/)
может значительно изменяться в зависимости от сопротивления деформации.
Начальная скорость рабочего хода у п,рессов равна нулю. Скорость рабо·
чего хода у гидравлических прессов достигает 0,3 м/сек.
Кривая скоростей кривошипных прессов и машин (рис. 339, IJ/), в от·
пичие от предыдуших СJiучаев, изменяется по постоянной для данной ма·
sины кривой lf. Скорость рабочего хода данной машины, таким образом,
не зависит от сопротивления деформации и определяется особенностями
кривошипного механизма. Практически fl'Зибольшие скорости движения ра•
бс;)чих частей кривошипных машин (в момент начала деформации) состав·


Основное оборудование кузнечных цехов
421
ляют 0,2-0,5 м/сек, причем наибольшая величина рабочего хода копе(9.лется
8 пределах 30-6{}о/о uт прямого хода машины.
Ротационные машиНЪI обладают постояноой окружной скоростью дви­
жеи11я рабочих органов, что и показано на диаграмме (рис. 339, /V) линиеА
g - h . Время деф01,миции метама tp в этом спучае зависит от размеров
3аrотовки, величиliЬI деформации, размеров и скорости движения инстру•
меити.
Для ковки и штамповки применяются различные машины.
Ковочные машиныпозволяютиметьсвободныйдоступ
к рабочему пространству со всех сторон для совершения много­
qисленных и разнообразных м~анипуляций с заготовкой в процессе
ее ,ковки.
Штамповочные машины обеспечивают •необходимую
точность совпадения частей штампа в процессе штамповки и с
этой целью снабжены более совершенными направляющими
устройствами рабочих орг~анов.
1. Молоты предназначаются к1:4к для ковки, так и для
штамповки, они характеризуются ударным воздействием инстру­
мента на деформируемый металл и имеют следующие составные
части: 1) фундамент, 2) шабот с рабочим инструментом, 3) ста­
нину молота, 4) падающие части, основной деталью которых яв­
ляется баба молота, и 5) детали управления. Рабочий инструмент
состоит из неподвижной части, закрепляемой на шаботе, и под­
вижной части, закрепляемой •на бабе молота. Молоты, которые
при ударе имеют энергию, накопленную только от свободного па­
дения пад~ающих частей, называются молотам'И простого
д е й ст в и я. Эти молоты применяются в настоящее время только
для штамповки. Остальные конструкции' молотов устроены так.
qто движ·ение их падающих частей ускоряется !Принудительн~
это- молоты двойного действ·ия. Скоростьпадения
у этих молотов больше, чем у молотов простого действия.
Размеры молотов характеризуются весом их пад~ающих ча­
стей. Применяют молоты весом падающих частей от 25 до
30 ООО кг.
Пара-воздушный ковочный молот (рис. 340, /), как и все другие ковоч­
ные,- двойноrо действия. Пар давлением 5-12 атм или воздух давлением
свыше 5 атм подается от общецеховой магистрали через золотниковое ус­
тройство 1 в цИJiиндр 2 молота. Поршень 8 соединен штоком с бабой 4
молота, на которой закреплен клин,ом подвижный боек б. Неподвижны!\
боек а через подушку клином укреплен 111а шаботе 5 молота, который поко­
ится на отдельной части фундамента. Две станиNo 6 мопота укреплены на
другой части фундаме111Та. С правой стороны молота видны рычаги управ­
ления. Эти мопоты строятся с весом падающих частей до 6000 кг и в виде
исключения бопьшей величины. К весу падающих частей относится баба.
боек и шток с поршнем. Наибольший вес обрабатываемых под мопотами
слитков не превышает 2-3 т.
Рабочий цикл паро~воздушного молота состоит из управляемых
ударов ра~личной энергии, подъемов, удержания бабы на весу


1
Рис. 340 Устройство паро
1 - ковочиыl:


Основное оборудование кузнечных цехов
423
и постепенного опускания бабы вниз. Парораспределительное
устройство представляет собой золотник (реже клапанную ко­
робку) с возвратно-поступательным, а иногда с вращательным
движением. Кроме описанных, распространены ковочные молоты
мостового типа с широко расставленными стойками, одностоеч­
ные молоты и др. Вес шабота ковочных молотов обычно превы­
шает вес падающих частей в 15 раз.
Паро-воздушный штамповочный молот (рис. 340, П) для по­
лучения более жесткого удара имеет шабот 1 более массивный.
Вес его превышает вес падающих частей •в 20-30 раз.
Большой величины шабот 1 размещает на себе не только подушку 2
для нижней части штампа, но и обе стойки 9 молота, которые для эластич-
•
ности соединения скреплены с mабо­
D
воздушных мопотов:
// - штамповочвыll
том болтами с пружинами. Баба 4
молота, на которой укрепляют верх­
нюю часть штампа, перемещается
в регулируемых направляющих, рас­
положенных в обеих стойках, что
обеспечивает точность совпадения
частей штампа при ударе. Управле­
ние молотом проиеводится от педа­
ли 5, так как у штамповочных мо­
лотов маmивнстом является сам
штамповщик.
Вес падающих частей этих
молотов достигает 30 т; обра­
батываемые поковки достигают
веса в сотни килограммов и в
отдельных случаях - более
тонны; количество полных уда­
ров у паро-воздушных молотов
исчисляется несколькими десят­
ками в минуту.
Пневматические
молоты
(рис. 341, /) за немногими ис­
ключениями пuедназначены для
свободной ковки, они имеют
индивидуальный привод от дви­
гателя.
Двигатель обеспечивает движе­
ние кривошипно-mатуиного механиз­
ма 1, сообщающего возвратно-посту­
пательное движевве поршню 2 инди­
видуального компрессора. Между
1щлиндром 3 компрессора и цилин­
дром 4 молота помещается воздухо­
распределительное устройство, кото­
рое сообщает цилиндр компрессора


г------ ·----------·
•
.·
о•
. . ~ .. 6~:Qt~: -~~~~
-
..~·.:
:,·.
;..
4,r:


3
2
.
.
.
L
.
:
2
~
,
,
~
.
:
t
L
/
'
/
/
/
,
'
/
/
'
/
/
·
·
t
/
/
/
(
/
/
/
Ц
,
,
,
(
·
·
/
/
L
I
'
-
L
.
.
.
_
L
1
i
'
l
j
l
ж
i
/
l
l
l
j
Н
1
:
1
1
1
1
l
1
,
1
1
1
1
1
1
1
1
1
l
l
[
N
Р
и
с
.
3
4
1
.
У
с
т
р
о
й
с
т
в
о
м
о
л
о
т
о
в
р
а
м
и
ч
н
ы
х
к
о
н
с
т
р
у
к
ц
и
й


426
Оборудование кузнечных цехов
с цилиндром молота. В цилиндре 4 молота перемёщается поршень, вы•
полненныll заодно с бабоll 5, на нижнем конце которого укреплен верх­
ний боек б. Нижниll. боек а укреплен через промежуточную подушку
на шаботе 6 молота. l(омпрессор молота при оомощи распределительного
устроllства обеспечивает подвод воздуха под поршень молота и при этом
происходит подъем бабы, или подвод воздуха над поршнем в момент паде­
ния бабы молота. Это же устроllство позволяет при необходимости удержи­
вать бабу на весу и опустить ее вниз без удара.
Эти молоты имеют вес падающих частей до 3000 кг, однако
в СССР наиболее распространены молоты с весом падающих ча­
стей до 1000 кг, изготовляемые по ОСТ 712-41.
Фрикционные молоты предназначены для ШТ1ама10вки и отно­
еятся •К молотам простого действия.
Молот с доскоll (рис. 341, 1/) устроен следующим образом. Баба / мо­
лота соединена с деревЯПН()Й доскоll 2; в верхнеll части станины располо­
жены. приf11Удительно вращающиеся чугунные ролики 8, причем один из них
может, кроме того, приближаться к доске 2 и тогда оба ролика силоll тре­
ния могут поднимать доску, а следовательно, и бабу; при отводе ролика от
доски баба падает, производя удар закрепленным н,а иell штампом (на
рис. 341, 1/ штампы сняты и видНЪI лишь пазы в виде ласточкиного хвоста
для их. закрепления).
Соответствующее управление позволяет осуществить единичные и авто­
матические удары, а также удерживать бабу на весу. После удара ролики
вновь захватывают доску и силой трения увлекают ее Rместе с ба/Sой вверх.
Кроме роликов молот снабжен тормозными колодками 4, предназначенными
дпя удержания бабы на весу. Одна из колодок управляется через систему
рычагов от педали 5. Таким образом, очередной едию11ч:1ыll удар может про­
изойти только после нажатия педали. Для автоматических ударов необхо­
димо, чтобы педаль была нажата все время.
Тихоходность (до 40 ударов в минуту) и .невозможность изме­
нять энергию удара бабы (высоту ее подъема) в процессе 'штам­
повки являются крупными недостатками этих молотов.
Вес падающих частей этих молотов составляет 0,5-2 т. Од­
нако известны и более крупные молоты с доской (до 5 т). М~алая
стойкость досок (40-60 час.) также неудобна в производстве,
смена доски отнимает 15-20 мин. Эти молоты применяются для
штамповки, когда .не требуется большой частоты ударов и есть
возможность деформировать металл вблизи центра штампов. Эф­
фективный к. п. д. фрикционных молотов 30-350/о (в СССР их
строят по ГОСТ 957-41) 1•
Рычажные молоты существуют нескольких ТИ'Пов.
На рис. 341,111 приведена конструкция рессорного молота. Рычаг-рес­
сора / качается относительно неподвижного шарнира 8; один конец рессоры
соеди111ен с бабоll 2 мо..,ота, а дpyroll - с шатуном кривошипооll системы,
получающей движение от двигателя; при вращен,ии крнвошипио-шатуиноrо
мехаNofзма конец рессоры, соединенныll с шатуном, то поднюмается, то опу-
• Эффективным к. п. д. молота называется отношение энергии, затрачи­
nаемоll на деформацию, к энергии, подводИ'Моll к молоту.


Осн.овноа оборудование кузнечных цехов
427
скается, и при этом боёк а молота совершает удары; рессора, будучи уп­
ругой, получает некоторый прогиб при резком подъеме бабы вверх; при ударе
упругие сипы распрямляющейся рессоры ускоряют падение бабы.
Рычажные молоты строят с весом падающих частей: в преде­
лах 30-250 кг, т. е. это мелкие молоты, но очень быстроходные
(число ударов 125-300 в минуту). Обычно эти молоты устанав­
ливают в инструментальных и ремонтных кузнечных цехах.
По характеру действия к молотам примыкают винтовые прессы, которые
примев$!ются для горячей штамповки поковок преимущественно типа тел
вращения из мерных заготовок. В верхней части станины помещается гайка,
в которую ввинчивается винт при опускании ползуна н вывинчивается при
его подъеме. Наиболее рас_пространенным винтовым прессом является фрик•
ционный пресс, у которого вращение винта осуществляется сипами трения
•от вращеооя перпендикулярно расположенных дисков (рис. 341, /V).
- Ва л 1, на котором расположены ведущие диски 2 и 8, может передви­
гаться при помощи отводки вдоль сваей оси, при. этом к ободу маховика 4
будет поочередно прижиматься то диск 2, то диск 8 и ползун 5 соответствеН1Но
будет совершать то подъем, то опускание.
Накопленная энергия свободно падающими частями молота
(молоты простого действия) в момент удара сос11авляет
mv1
Gv1
А0= --
0=-
0-
,
152)
2
2g
где
Q - вес падающих частей молота (по паспорту);
т - масса падающих частей;
g - ускорение силы тяжести;
v0 - скорость падения бабы молота простого действия;
vo = -VТ,-8 gHм (практически 4,5-6 м/сек);
Нм - высо11а падения бабы (,коэффициент 1,8 вместо 2
учитывает потери на трение).
Молоты двойного действия вследствие принудительного движе­
ния бабы вниз (со скоростью 6-7,5 м/сек) дают 'Повышенную
(примерно в 1,5 раза) энергию удара и могут иметь меньшую
высоту Н падения бабы, что позволяет строить более низкие и тем
самым более дешевые кузнечные цехи.
При ударе основная часть энергии расходуется на деформ,ацию
металла, осталь-ная ее часть теряется на упругие деформации де­
талей молота и инструмента. Таким обр,азом, работа деформации
Ауд будет за удар составлять часть энергии удара Ао:
Ауд= '1J А0,
(153)
где ri - к. п. д. удара, равный 0,8-0,9.
Зная энергию удара А 0 и число ударов в минуту п, можно опре­
делить и эффе~тивную мощность молота
N=-A_o,,__n _
60 •75
л.с.
(154)


•
428
Оборудование кузнечных цехов
Для практических целей размеры молотов определяют не по их
мощности, а по весу падающих частей, являющемуся основной ха­
рактеристикой молотов. Средний расход пара молотами сосrnв­
ляет .на 1 кгм энергии удара 0,00011 кг/кгм; при работе 'Воздухом
этот расход соста,вляет 0,00014 м 3 на 1 кгм энергии удара. Полез- •
ное использование пара на молоте (по топливу для парового кот­
ла) составляет всего 20/о. При использовании отработанного пара
(например, в турбины низкого давления, теплофикация и т. п.)
можно поднять используемую энергию до 220/о. При работе воз­
духом к. п. д. молота составляет 3,8°/о. При подогреве 'Воздуха
(юапример, отходящими печными газами) можно получить эко­
номию в расходе электроэнергии и повысить к. п. д. молота до
4,6°/о (по данным В. И. Залесского).
Гидравлические прессы. Для свободной ковки вес
падающих частей молотов ограничивается 5-6 т. К: о в о ч н ы е
прессы устанавли'Ваются при необходимости иметь более мощ­
ные машины-орудия.
Наибольший вес слитков, обрабатываемых на 5-6-тоннJiх мо­
лотах, соста,вляет 2,0-3 т. Такие же слитки могут быть прокованы
под 600-800-тонным прессом. Сли'ГКИ весом в 150-200 т обраба­
тываются под прессом силой 10 ООО т. Для ковки применяются
прессы давлением до 20 ООО т и более, а для штамповки - усилием
от 300 до 50 ООО т. Рабочей жидкостью гидравлических кузнечных
прессов является вода (подмыленная для уменьшения ржавления
частей пресса) и реже масло.
Прессы имеют два вида цилиндров (рис. 342, /): рабочий цилиндр J н
подъемные цилиндры 7. Рабочий ц1111Н1Идр имеет относительно бnльшой дна·
метр. Число рабочих цилиндров 1-4 и больше, подъемных 1-2 . В цили!l'дре
пресса движутся плунжеры (в отличие от поршней плунжеры работают
в одном направлении).
Ста~шну пресса составляют детали верхней и нижней плит 8 и Б с ко­
лоннами 4. При движе111Ии подвижной ооперечины 6 пресса вниз, работает
рабочий циливдр 1 с 11лунжером 2. При подъеме поперечины 6 работают
подъемные цилиндры 7 с плунжерами 8, которые соединены с поперечинами 9
и через тяги 10 с поперечиной·б.
Гидравлическвй пресс для штамповки (рис. 342, //) имеет аналогичное
устройство. Штамповочные прессы снабжаются выталкивателями поковок а из
штампов; О!l'И могут иметь также выдвижной стол для удобства установки
нижнего рабочего инструмента и некоторые другие приспособления. Гидрав­
лические прессы распространены для различных ковочных и штамповочных
работ, применяются ковочные, rорячештамповочные, листоштамповочные,
прошивные, протяжные и другие прессы.
Гидравличеока~ установка включает: 1) сеть низкого давления
(1-12 атм); 2) насосную установку; 3) сеть высокого давления
(200-500 атм) и 4) собственно пресс. Существуют гидропрессы
с насосным, насосно-аккумуляторным и мультипликаторным при­
водами.


Осн.овнов оборудовШ;tие кузне,щь~х цехов
429
Аккумулятор прессовой установки служит для накопления на­
порной жидкости {подаваемой насосами) и питания прессов во
время их работы. Благодаря аккумуляторам насосы работают с
одинаковой нагрузкой; кроме того, аккумуляторы регулируют дав­
ление в сети.
и
Рис. 342. Устройство гидравлических прессов
Существуют д'Ва основных типа аккумуляторов: воздушные
(поршневые и беспоршневые) и грузовые. Наиболее распростра­
нены воздушные беспоршневые аккумуляторы (рис. 343, /), со­
стоящие из резервуара для жидкости и соединенных с яим не­
скольких воздушных резервуаров. Воздушные резервуары запол­
нены сжатым воздухом, создающим давление на поверхность
жидкости.


430
Оборgдовани8 кузнечных цехов
Грузовые а~кумуляторы, давление в которых вызывается гру­
зом, подвешенным к коромыслу ПJiунжера аккумулятора (рис.
343, J/), применяются только для обслуживания штамповочных
прессов. Вследствие вредного действия гидравлических ударов
в сеТ!И они непригодны при работе пресса с быстрыми, короткими
и ча(..-тыми ходами. Так называемый мул ь тип ли к ат о р
(рис. 343, J//) обеспечивает подачу в цилиндр пресса жидкости
повышенного давления, причем коэффициент мультюпликации.
т. е. повышения давления, составляет 40-60. Мультипликаторы
бывают паро-воздушные, гидравлические и механические.
• 2fК/
~отн
1
1.
lll
Рис. 343. Схема аккумуляторов и мультимикатора:
1 - беспоршвевый пневматический аккуму.пятор; / / - грузовой аккуму.пятор;
1ll - мут,тип.пикатор
Паро-гидр~авличес1G1е прессы и гидра·вличеокие прессы с на­
сосно-аккумуляторным приводом применяются для ковки. Для
штамповки применяются прессы с насосно-аккумуляторным при­
водом и беза-ккумуляторные, действующие непосредственно от на­
сосов плунжерного типа или ротационных. Последние модели этих
прессов быстроходны и применимы для горячей и особенно холод­
ной штамповки.
Максимальное усилие Р, которое может развить пресс, можно
определить no формуле
(155)
где
Р = "11 tFppaб•
ri - к. п. д. цилиндра пресса, равный 0,8-0,9;
'Т.F - сумма площадей всех рабочих цилиндров; если пресс
1tDI
имеет один цилиндр, то :2F = 4 ;
Рра6 - рабочее давление: у гидравличесюих прессов 200 атм,
у паро-гидравлических ~400 атм.
Таким образом, при одинаковой силе пресса диаметр рабочего
цилИ'Ндра п,аро-гидравлического пресса будет меньше.


Основное оборудоваJUU ,r,уэнечных цехов
431
Рабочий ци,кл rидрав.лических прессов включает:
1) опускание поперечины до 'Посадки бойка на заготовку (хо-
лостой ход) ;
2) рабочий ход (прессование);
3) обратный ход;
4) держание поперечины на весу (стоп).
Скорости движения при совершении различных этапов рабо­
qего цикла неодинаковы: опускание и подъем совершаются с наи­
большими скоростями, скорости пресса в период рабочего хода со­
ставляют 30-200 мм/сек.
Для сравнения технологических возможностей молотов и гид­
р,авпических прессов свободной ковки может служить табл. 28
(по В. И. Залесскому).
Таблица 28
Сравнение молотов и прессов для свободной ковки слитков
Тоннаж
1
Тоннаж
НавОопьшиn
НаиОопьшвй
диаметр
диаметр
спитна
1
слитна
1
мм
пресса
мм
молота
пресса
молота
150
150
0,75
900
1500
20
200
200
1,00
1200
2000
40
250
300
2,00
1501)
3000
80
300
400
3,00
• -1800
4000
120
350
500
4,00
1950
4500
-
'400
600
5,0
2100
5000
-
500
800
7,0
2400
6000
-
600
1000
10,0
более
10000
-
750
1200
15,0
2400
15000
-
примеIIание. ДлясвоОодво!tковкимопnты Оопее 5-6твна­
стоящее время ве применяются. Указанные в таОппце размеры молотов
Оопьшоrо тоннажа (до 120 m) приводят~я по давным прошпоrо времени.
Кривошипные машJt:ны. Разнообразные машины-ору­
дия этой группы (см. рис. 338, 7-12) относятся к наиболее рас-·
пространенным в штамповочном производстве; они имеют криво­
шипношатунный или кулачковый механизм, приводящий в дейст­
вие основн!>Jе рабочие органы жесткой кинематической связью.
Многие ,машины этой группы называют прессами, они имеют:
1) прИ'Вод, включающий двигатель с маховиком, и передаточную
систему (обычно движущуюся и на холостом ходу пресса);
2) станину, на которой монтируются все детали пресса; 3) ме­
ханизмы переключения пресса; 4) систему основных частей
пресса, несущих рабочий инструмент; 5) вспомогательные устрой-


---
432
Оборудование ,'(узнечных цехов
ства (механизмы для удержания заготовки, выталкиватели для по­
ковек и т. п.). Большая часть рассматриваемых машин распола­
гается вертикально; к горизонталыным относятся лишь специаль­
ные высадочные и гибочные машины.
Горячештамповочные кривошипные прессы относятся к новей­
шим шrемnовочным машинам-орудиям (рис. 344, /).
К:олеочатыА вал 1 эксцентрикового типа соединен с коротким шатуном 2.
сопJ111женным, в свою очередь, с хоботообразным ползуном 8 пресса, в кото­
ром закремяется верхняя подвижная часть штампа. Нижняя часть штампа
(штамп на рис. 344. / не показаю) закрепляется на стеме 4 пресса. Машина
снабжена верхним и нижним автоматическими выталкивателями 5 и б.
Машины имеют клиновидный ременный привод от двигателя,
фрикционный механизм включения, тормоз для остановки ма­
шины, автоматическую смазочную систему и кнопочное управле­
ние. Давление у отдельных прессов (в конце рабочего хода) от
100до10ОООт.
Во избежание остывания меrалла в процессе штамповки rоря­
чештамповочные [lрессы быстроходны и делают до 125 ходов в ми­
нуту. Штамповка на этих весьма точных машинах происходит
с постоянным ходом, причем деформация в каждом ручье осуще­
ствляется за один ход.
Обрез'Ные прессы. После горячей штамповки в облой­
ных штампах облой (заусенцы) удаляют преимущественно на кри­
вошипных, так 'Называемых обрезных прессах (рис. 344, //),
весьма простых по устройству.
К:опевчатыА вап / соединен посредством шатуна 2 с попзуном 8 пресса,
на котором при помощи ласточкина хвоста или Т-образных пазов укрепляется
верхняя часть обрезного штампа. Нижняя частL штампа закрепляется на столе
пресса. В некоторых спучаях эти прессы имеют дополнительное эксцентриковое
устроА:ство 4, используемое для гибки, обрезки и других операций. встречаю­
щихся при штамповке.
Листоштамповочные кривошипные прессы
применяются для вырезки, вырубки, гибки и вытяжки листовых
заготовок преимущественно без их нагрева; наиболее просты
прессы для вырезки и вырубки плоских заготовок.
Прессы с наклоняемыми станинами (рис. 344, ///) С-образного
вида с усилием от 2 до 200 т уд:>бны nри изготовлении небольших
изделий и являются наиболее распространенными м,ашинами для
холодноштамповочных работ. Они имеют регулируемый угол на­
клона вокруг шарнира а и доступны для работы с трех сторон.
Для вытяжных операций применяются прессы з а к р ы тог о
тип,а (рис. 344, IV), доступ к рабочему пространству которых
сбоку закрыт стойками. Эти прессы отличаются большей величи­
ной хода, причем могут им~ь вал с двумя и тремя коленами (осо­
бенно, если пресс предназначен для штамповки.изделий больших


Основное оборудование куэн.ечн.ьtх цехов
433
размеров). Усилие этих прессов достигает 4500 т. Двухкривошип­
ный пресс, изображенный на рис. 344, IV, снабжен выталкивате­
лями; стол пресса приспособлен для прижимного пневматического
устройства, предохраняющего заготовки от образования складок.
В отличие от описанных прессов простого действия, вытяжные
прессы двойного действия (рис. 344, V) имеют два входящих один
в другой ползуна, из которых •внешний 1 осуществляет прижим з,а­
rотовок 2, а внутренний 3- штамповку (1Вытяж,ку).
Гор из он таль но-к о в очные машины широко при­
меняются для горячей штамповки изделий из прутков или ,из мер-
ных заготовок.
•
Эти машины (см. схему на рис. 338, 8) имеют горизонтальиыll кривошип­
НIО•шатунныll меха1tизм; штампы состоят из пуансонов б и матриц а, при­
чем пуансоны закреn.пены в пуансоиодержателе на по.'Iзуне. Пруток удер­
живается в матрице силами трения или имеет упор в торец; матрица состоит
из двух частей - неподвижной (правой) и подвижной (левой), передвигае­
моА боковым ходом от кулачков, расположенных на конце коленчатого вала.
В момеюr включения машины получает движение ползу1t (на схеме ЦП)
с пуаисоиамн и боковой ползун БП с подвижноА частью матрицы, причем
последняя зажимает пруток раньше, чем пуансоНЬI начнут деформировать
металл. При движении пуансонов в обраmом напраВ11ении (по окончании
штамповки) подвижная часть матрицы отходит в исходное положение. На
рис. 345. / показана горизонтально-ковочная машина в плане. Двигатель 1
посредством клиноременноil: передачи вращает маховик 2 машины; маховик
через зубчатую передачу 8 вращает коле1J1Чатыil: вал, соединеН1Ныil: через
шатун с ползуном. на котором закреплены пуансоны 4. Распорные звенья
бокового хода сопряжены в шарнире 5 и передвигают подвижную часть мат­
рицы 6 в направлении стрелки к неподвижной части матрицы 7. Заготовка
помещается между ними в горизо~пальном положении, что позволяет при­
менять в качестве заготовок прутки большой длины (до 3-4 м).
Быстроходность дополняет другие положительные стороны го­
ризонтально-ковочных маlll'Ин, являющихся одним из наиболее
произво:диrельных штамповочных меmнизмов; давлеlfИе этих ма·
шин для самых крупных моделей достигает 3000 т.
Чеканочные прессы.Послегорячейштамповкиизделия
могут быть дополнительно обработаны давлением для придания
им более точ•ных размеров. Для этого применяются чеканочные
прессы (рис. 345, II и схема на рис. 338, 9), у которых кривошип­
ный механизм расположен горизонтально и при помощи шатуна
1 движение передается двум распорным звеньям 2 и 3. При рас­
прямлении звеньев 2 и 3 под действием шатуна ползун 4 пресса
опускается, совер:шая рабочий ход. Эти колено-рычажные прессы
строятся с усилием на ползуне от 30 до 2500 т.
Гор из он т ,аль но-гибочные машины (бульдозеры,
рис. 338, 10) применяются для гибочных работ в горячем состоя­
нии. ПрИ'ВОд машины (рис. 345, /l/) имеет двойную или тройную
зубчатую !Передачу и кривошипно.-шатунный механизм, к ползуну
которого а прикрепляется подвижная часть гибочного штампа (на
рисунке не показана) .
28 Обработка металлов давлением


-
---
,------
1
-


s
g
*
f
J
у
Р
и
с
.
3
4
4
.
У
с
т
р
о
й
с
т
в
о
к
р
и
в
о
ш
и
п
н
ы
х
п
р
е
с
с
о
в
д
л
я
ш
т
а
м
п
о
в
к
и
'
1
1


57
/
.ш
Рис. 345. Устройство штампо
I - rорвзовтмьво-ковочяая 11a1D1111a; 11 - чекавочвыll пресс;
--
---·---- ------- ------ ------


и
,v
вочных кривошипных машин: •
1/
/ll- rорвзонтальво-rвбочвая машина; IV
-
высадочный автомат


438
Оборудование кузнечных цехов
--------~-------------
-----
---
Распространены тихоходные бульдозеры с числом ходов от 6 у самых
крупных до 30 у самых малых и быстроходные с числом ходов 45 и, 60 в ми,
нуту. Усилия, развиваемые тихоходными ~льдозерами, доходят до 500 т;
быстроходные бульдозеры с усилием более 30 т не строятся. Среди тихо­
ходных бульдозеров имеются реверсивные, в которых ползун можно оста­
навливать при любом положении кривошипа и передsигать толчками, что
весьма удобно при наладке и в работе. Бульдозеры приспособпены дnя бы­
строго закрепления и замены штампов больших размеров.
Вы с ад очные авт ом ,а ты являются полностью автома­
тизированными штамповочными машинами (см. схему на
рис. 338, 11) для штамповки металла без нагрева (наиболее круп­
ные из этих машин штампуют нагретый металл). Выса,доч·ные а,в­
rоматы могут обрабаты,вать прутки и проволоку .ztиаметром от 3
до 12 мм в холодном состоянии и свыше 12 мм в горячем состоя­
нии, с получением готовых изделий за один, два или три удара.
Автоматы относятся .к наиболее современным штамповочным
механизм,ам, ,выпускающим в больших количествах высококачест­
венные изделия большой точности; производительность автоматов
доходит до 400 изделий в минуту. Разрез автомата дан на
рис. 345, IV. Эти машины шатунно-кривошипного типа с горизон­
тальным расположением рабочих частей.
Вертикальные ковочные машнны применяются дпя изго­
товления мепкнх изделий простой формы (схема рис. 338, 12) весьма быстро
ходиы, так как делают от 500 до 800 ходов в миюуту. :Кулачковый привод
ползунов через шатуны позволяет иметь на одной машине несколько (обычно
2-3) пар фасонных бойков, в которых и производят ковку изделий.
:Кривошип•ную машину можно подбирать rю следующей змnирическоА
формуле
Pnp= kd-s',
где Рпр- примерное усилие машины, т;
k - коэффициент, равный 0,5 дnя мелких и до 0,7 дnя крупных машин;
d в - диаметр щепки вала, см.
При сравнении кривошипных прессов и молотов для штамповки
часто пользуются весьма ориентировочным сооmошением: 1000 7
давления пресса равнозначны 1 т веса падающих частей молота.
Рот а ци он н ы е м ,а шины составляют самостоятельную
группу, отличающуюся тем, что их рабочий инструмент движется
не возвратно-поступательно ,как у всех других машин, а враща­
тельно. К: этим машинам относятся ковочные вальцы, раскаточ­
ные машины, роликовые гибочные м,ашины, пружинно-навиваль­
ные машины и некоторые другие.
Ковочные вальцы служат для перераспредмения ме­
талла по длине заготовки (-концы -пружин, лооасти пропеллеров
и т. д.), а также применяются для шта,ilповки многих мелких из­
делий простой формы (зубья молотилки и комбайна, рычаги


Основное о6орgдование к.уэнечнь,,е цехов
439
и т. д). По кинематической схеме (см. рис. 338, 13) ковочные валь­
цы сходны с прокатным станом.
Они имеют два рабочих валка в, вращающихся в разные стороны от me•
rтеренной передачи. Привод и система управления позволяют осуществлять
едииичные ходы или подряд любое их количество.
Типичный рабочий инструмент состоит из сегментов, прикреп­
ляемых к вальцам; на этих сегментах, обнимающих половину ок­
ружности вaJIJКa, выполняются углубления по форме изделия, в
которые и затекает металл при вальцовке. Закладка заготовки
производится в просвет между валками, когда сегменты находятся
в наиболее удаленном один от другого положении: сегменты при
своем вращении зах,ватьшают заготовки и вымлкивают.ее обратно
в сторону рабочего.
Размеры ковочных вальцев определяются наибольшей д,11иноА изделия,
практически от 250 до 1250 мм. Произаодюrельвость вальцев зависит от ЧИ·
ела их о&ротов и числа ручьев (число оборотов валков обычно 25-50 в 118•
fllYТY, а число ручьев - 1-5). Вальцы применяются главным образом д,11я
горячей обработки металла.
Гибочные и профилировочные машины приме­
няются для прида•ния листовым или пмосовым заготовкам слож­
ного профиля (например, корытообразного, как на схеме
рис. 338, /4). Эти машины обычно имеют не менее трех валков, два
из которых (в) производят деформацию заготовки, а третий на­
правляет и поддерживает ее (на рис. 338 не показан).
Обжимные машины служат для получениягалтелей,
конусных утонений и т. п. на прутках и трубах. Схема типичной
обжимной ротационной машины предстамена на рис. 338, 15. Вну­
три барабана, закрепленного в станине машины, вращае-rся шпин­
дель, в поперечном оозу которого перемещаются бойки б ма­
шины. При вращении шпинделя бойки под действием центробеж­
ных сил расходятся, но, ударяясь при этом о рмики, размещенные
в обойме вокруг шпинделя, поJiучают центростремительное движе­
ние, которое приводит к деформации металла бойками. Заготовка
располагается в пусто~ом шпинделе вдоль его оси. Кмичество
ударов пропорционально числу оборотов шпинделя и числу пар
роликов в обойме.
Малые машины, обрабатываю!Цие прутки диаметром до 30 мм и трубы
до 45 мм, могут делать до 400 ударов в минуту; крупные маmи1161, обраба­
тывающие прутки диаметром от 75 мм и тру&~ до 100 мм, делают 180 ударов
в минуту.
Среди обжимных машин есть такие, у которых шпиндель не вращается.
а вращается о&>Ама с роликами.
Раскаточные машины.Эти машиныприменяютсядля
увеличения диаметра колец и обеспечения у них бмее точных раз­
меров (кмьца подшипников и пр.). Схема раскаточной машины
(см. рис. 338, 16) включает шестеренный привод, рабочие и вспо-


440
Оборудование куэнечнЬlХ цехов
момтельные ролики, форма !Которых обеспечи-вает получение не­
обходимого профиля поперечного сечения ,кольца. Раскатка
кольца происходит между роликами в. На раскаточных машинах
раскатывают при высоких температурах кольца диаметром от 30-
50ммдо1миболее.
121. Оборудование для разделки
исходного материала на заготовки
Слитки, а в некоторых случаях и прутки подвергаются раз­
рубке на самих машинах-орудиях, применяемых для их ковки; при
штамповке rекие исходные материалы, как блумы, прутки, полосы
и листы, подвергаются предварительщ>й разделке на мерные за­
готовки.
Наиболее распространенными машинами для рооки являются
но ж 'Н и ц ы разнообразного типа, а также п .ил ы, в том числе
rл~адкие, работающие за счет трения, и пилы, использующие элек­
троэнергию для опла,вления разрезаемого металла.
За последнее время получила распространение r а з о в а я (о r-
невая) резка металла вструекислорода.Такаярезка мо­
жет быть ацетиленовой, оодородной, бензиновой, !Керосиновой и пр.
Достоинством огневой резки являются дешевизна аппаратуры
и эксплуатации, хорошее качество рооки и возможность резки по
контуру.
Электроис,кровая резка, уже отмечавшаяся выше,
получила распространение в последнее время. Разрезаемый пруток
спужит одним электродом, а инструмент - другим. Установка для
электроискровой резки прутков .компактна, ·проста в обраще,нии,
дешева, но по произоодительности уступает нож•ницам.
Раз.делка посредством ломкиосновананадействии
концентрированных напряжений при изгибе надрезанноFО прутка
как в холодном (чаще), так и в нагретом состо~нии (300-4000) на
гидравличеоких и кривошипных прессах. ПолучаюШJИЙСя излом по­
зволяет контролировать качество металЛIЭ..
К вспомогательным механизмам, применяемым при ковке
и штамповке, относятся вся·коrо рода приспособления для переме­
щения заготовок перед их ковкой, в процессе ковки и после нее,
К НJИМ ОТНОСЯТСЯ;
1) ~краны;
2) кантователи;
3) манипуляторы и посадочные машины;
4) прочие средства механизации.
Эти механизмы имеют много общего с механизмами, приме­
ня~мыми в других производствах, в частности в прокатных цехах
(см. главы Х и XI), и подробно останавливаться на них мы не
будем.


Влияние ковки и штамповки на строение и механ. свойства изделий 441
Глава ХХХ
ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ И ШТАМПОВКИ
• 122. Влияние ковки и штамповки
на строение и механические свойства материала изделий
Ковке подвергается литой и катаный меmлл. При ковке литого
металла процессы превращения дендритного строения металла
в зернистое и появление волоКН1Истости в общем не отличаются от
аналогичных процессов 1При прокатке металла.
Ковка и штамповюа характеризуются очень бол&шой неравно­
мерностью деформации, вызываемой контактным трением и дру­
гими факторами, влияющими на распределение деформаций по
обрабатываемому телу (см. п. 18).
Для оценюи величины деформации при ковке и штамповке при­
меняют коэффициент уковки, который для случая осадки выра­
жается как
koc =~ = .!!_>1.
111 1
h
При протяжке, т. е. при продольной де,форма•ции, коэффидиент
УКОВIКИ есть
Подсчет коэффициента уковки ведут по размерам, характери­
зующимосновную д•еформацию,например приосадке
по линейным размерам в дол ь о с ia дк и (или по площадям, пер­
пендикулярным направлению осадки), при пр от я ж к е по ли­
нейным размерам вдоль ·п р от я ж к и (или по площадям, пер­
пендикулярным направлению протяжки).
OбIIItИй коэффициент уковки за несколько операций опреде­
ляется произведением частных коэффициентов
kобщ=k1•k2•••k..
Общий ~коэффициент у.ковки определяет полную степень про­
ковки стали. Эта величина для устранения следов литой струк­
туры и получения хороших для данной стали механических свойств
составляет 3-5 . На :практике впрочем встречаются 10-, 15- и даже
20-кратные уковки (в связи с размерами и формой заготовки и из­
делий). При помощи коэффициента уковюи можно оценить и мест­
ную величину деформации при ковке. Например, при протяжке
слитков местные показатели уковки (высчитанные по размерам
между рискам~и на расстоянии 10-20 мм друг от друга) могут от­
личаться от средних в несколько раз. Неравномерность деформа-


442
Технология ковки и штамповки
ции определяет неравномерность строения свойств поковок и при­
водит к появлению напряжений и даже трещин.
Особенно вредна неравномерность деформации при небольших
коэффи,циентах уковки, что может привести к наличию в металле
остатков литой структуры.
Влияние скорости деформации при ковке и штамповке является
та,ким же, как для всех процессов обработки металлов давлением,
о~нако диапазон изменения окорости в да·нном случае значительно
больше.
•
Методами ковки и штаwовки получают изделия самых слож­
ных форм: несимметричные, изогнутые, имеющие отростки, тонкие
части и пр., что обусловливает необходимость осуществлять самые
сложные деформации путем подбора формы заготовки и инстру­
мента, ia также различным распол~жением заготовки относительно
инструмента.
Как и другие виды обработки давлением, ковка-штамповка вы­
зывает образование и перераспределение волокон стали. Для ча­
стей машин это крайне существенно, т~ак ,как механические свой­
ства стали вдоль и поперек волокон не одинаковы (табл. 29), что
уже отмечалось ранее (явление анизотропности; в данном слу--
чае - анизотропности механичесюrх свойств).
-·
Таблица 29
Механические с:воАства стали ма~жи 45 в завж::имос:ти от направления
ВОJIСЖОН в псжовке
Предел
Отвосuтепь- Поперечное
Ударная
Направпевие
ПРQЧВОСТR
вое
вяsкость
вопонов
"пч
удпuвевие
сжатие
.,,
11е/ммl
8,%
Ф, 0/о
кем/см•
Продольное
71,5
17,5
62,8
6,2
Поперечное
67,2
10,0
31 ,О
3,0
1
Зная условия службы изделия, можно опре.целить более выгод­
ное расположение волокон и соответственно построить процесс
ковки и штамповки. На рис. 346 показаны разJ11Ичные способы
ковки и штамповки одинаковых изделий и получающееся при этом
расположение волокон. Волокна в зубьях шестерни, изготовлен­
ной из катаного прутка без проковки, направлены так, что зубья
могут отламываться вследствие расслоения между волокнами
(рис. 346, l). В таком же положении оказывается часть зубьев
при ковке шестерни из заготовки, положенной плашмя
(рис. 346, ll).
__/


Влияние ковки и штамповки на строение и мsхан. свойства изделий 443
При ковке шестерни путем осадки заготовки в торец зубья по­
лучают правИJiьную ориентировку волокон стали, и такая шестер­
ня будет более прочной (рис. 346, ///).
1
и
а
(J
'l
Рис. 346. Расположение волокна в поковках в зависимости от способа
их изrотовпевия
На рис. 346, IV показано расположение волокон у вала, изго­
товле~mого из целой болванки путем вырезки ко.лева а (невыгод­
ный случай расположения волокон) и волоков у вала (рис. 346,
V), изготовленного путем гибки (правильное раt:положение во­
локон).
Для получения более прочных изделий часто приходится счи­
таться с усложнением тех'Нологического процесоа ковки и штам­
повки. Задачей кузнечного производства является получение ча- .
стей машин не толь,ко нео6хоД1Имой формы, точных размеров и с
чистой поверхностью, но и с заданными механическими свойс11Вами
в определенных яапра-влениях. При всем этом, конечно, должны
достигаться наилучшие технико-экономические покаэатели произ­
водства.


•
444
Технология ков1еи и штамповки
123. Свободная ковка
Свободная ковка мелких и средних по весу поковок приме­
няется в случаях, когда обрабатываются небольшие их партии;
крупные поковки весом до 250 т и более выполнимы только мето­
дом свободной ковки.
Исходным материалом при свободной ковке служат слитки,
блумы, болванки и прутковые юатаные заготовки.
Инструмент, применяемый при свободной ковке, показан на
рис. 347 и 348. К ·закрепляемому инструменту относятся различные
формы бойков; остальной инструмент применяется по мере надоб­
ности в качестве накладного. Кроме рабочего инструмента при­
меняется вспомогательный, облегчающий различные операции
с З1аготовкой (патроны, вилки, клещи, рис. 348), а также измери­
тельный инструмент (кронциркуль, угольники).
Простейшей операцией ,при свободной .ковке является о с ад к а
(рис. 349, 1), требующая, чтобы бойки перекрывали за·готовку. Как
уже было выяснено, вследствие трения (Т-силы трения) боко­
вая поверхность осаживаемого образца приобретает бочкообраз•
ную форму, что характеризует неравномерность деформации при
осадке. Повторяя осадку несколько раз с разных сторон, можно
привести заготовку к первоначальной форме или близкой к ней,
получив при этом более высокое качество металла и одинаковые
его свойства по всем направлениям. •
Если осадку производить так, чтобы по высоте деформирова­
лась не вся заготовка (рис. 349, //), то операция назЬl'Вается в ы­
с а д к о й. Высадка может быть осуществлена при нагревании
только части заготовки (·на конце или, как в д,анном случае, в се­
редине) либо ограничением деформации на части заготовки коль­
цевым инструментом К. (рис. 349, ///). Сосредоточить деформацию
на части заготовки можно также, нанося много слабых. уд,аров
по торцу заготовки (расклепывание).
__
При помещении заго'IОВКИ на кольцо К. та-к, чтобы отверстие
в кольце •перекрывалось заготовкой, будет происходить заполне­
ние металлом отверстия кольца, причем форма поковки будет сов­
падать с высаженной поковкой.
Если только часть заготовки находится между бойками, при-
11ем остальная часть находится за пределами бойка в направле­
нии его ширины В (рис. 349, /V), а длина бойка L перекрывает
заготовку по ее ширине, то внешний конец заготовки будет пре­
пятствовать увеличению ширины заготовки. Если продвинуть эа­
rотовку и нанести следующий удар, то деформация будет стес­
нена внешними частями уже с двух сrорон, хотя высота этих ча­
стей и неодинакова. Пс;щобная составная операция является п р o-
rяжкой без канkовки; протяжку можно начинать и с се­
редины заготовки (рис. 349, f/).


Свободная ковка
445
Если при протяжке поворачивать заготовку вокруг оси на 900
так, чтобы удары бойков приходилис~ по двум граням заготовки,
тотакая операция называется протяжкой скантов:кой
(рис. 349, VI).
~~4t
~il~.·
1
2
3
1
f6
Jr
"А20
у
Рис. 347. Инструменты, применяемые при свободной ковке:
1 - бойки; 1 - плоские, 2 - закругленные, 8 - вырезные; // - обжимки:
4 - круглые, 5 -квадратные, 6 - комбиннрованкьrе; 111 - наметки, пере
жнмки и раскатки: 7 - двухсторонняя; 8 - фасонные, 9 - односторонняя,
10 - квадратная, 11 - круглая, 12 - овальная; IV - топо~; 18 - прямой,
14 - о;u~осторонннй, 15 - трапецоидап'ьиый, 16 - фасонный; V - прошивни:
17 - ципиндрический, 18 - конический, 19 - кпиковидкый, 20 - пустотелый
ЧерtЩуя удары с разных сторон, можно получить любую вели­
чину деформации и гладкие поверхности у изделий. Хотя при про-


446
Технология ковки. и штамповки
тяжке после поворота {кантовки} полученное ранее уширение
и устраняется, все же выгоднее, чтобы •ПР.И предыдущей протяжке
уширение было меньше. Для этого необходимо уменьшение по­
дачи а {рис. 349, Vll). Для более интенсивной протяжки приме-
/
IV
V
Рис. 348. Инструменты, применяемые при свободной ковке:
I - плиты для осадки: 1 - верхние:· 11 - оправки раскаточные: 2 - ЦJt·
лнндрвческая, 3 - коническая; 1/l - калибры: 4 - бочкообразный, 5 - ко•
ннческнй; IV - захватный ннструмент: 6 - патрон, 7 - внпк11, 8 - клещи
с губками раэ.пичных форм; V - иэмеритепьиый инструмент: 9
-
кронцир-
куль, 10 - уrопьиики
няют закругленные бойки {см. рис. 347), однако после такой про·
тяжки П9Верхность заготовки становится ребристой и ее приходит­
ся выра,нивать между плоскими бойками.
Величина деформации за каждый проход при протяж,ке
должна быть такой, чтобы после кантовки на 900 полоса, постав-


Свободная ковка
447
,1енная на ребро, не получал,а продольного изгиба в •процессе сле­
дующих обжатий. Отношение ширины к ~высоте сечения заготовки
составляет коэффициент перехода Ф, который во избежание изги­
ба заготовки не должен быть более 2-2,5.
Рис. 349. Операции свободной ковки
Абсолютная величина обжатия при ковке крупных слитков со­
ставляет обычно 150-200 мм. Коэффициент укооки 3а каждо~ uо­
жатие составляет примерно 1,3. Уточнение величин обжатий при
протяжке осуществляют в зависимости от -величины уширения, ко­
торое при данном обжатии зависит от величины подачи и формы
боАlков. Практич-ески величина подачи а сОС11Звляет 0,4-0,75 от
ширины бойка 8.


448
Технология ковки и штамповки
Большая деформация заготовки в направлении ее ш и р и н ы
(рис. 349, V II!) дост.итается ,перпендикулярным расположением
оси заготовки относительно ширины бойков. Эта операция назы­
ваетсяразгонкой.
Изменяя форму инструмента, можно существенно влиять на ход
процесса. Так, узкий инструмент будет внедряться в тело, раз­
двигая лишь близлежащие слои металла (рис. 349, /Х). Эта опе­
рация ·называется пер еж и м о м и является подсобной при вы­
полнении более сложных операций; инструмент для пережима мо­
жет иметь разнообразный профиль (см. рис. 347). При еще боль­
шем сужении инструмента можно осуществить операцию р а з­
р у б к и заготовки (рис. 349, Х). Топоры Т для рубки могут иметь
различную конфигурацию (см. рис. 347), причем для мелких за­
готовок топор имеет острое лезвие. Если уменьшить размеры ин­
струмента по двум осям, то можно придти к процессу внедрения
инструментаПвметалл,т.е.кпрошивке(рис.349,Х/).
Различные формы прошивней - инструмента для прошиВЮI
-
приведены на рис. 347. Если под прошивнем находится тонкий
слой металла h, то произойдет пр об и в к а заготовки (при сво­
бодном выходе отхода внутрь кольца К) (рис. 349, XI/). Пробивка
сопровождается разрушением металла (срезом), а не его пласти­
чеокой деформацией, как в случае прошивки. Прошивка больших
отверстий d по сравнению с сечением заготовки D сопровождается
частичной осадкой заготовки. Если торец прошивня выполнить
вместо плоского закругленным (рис. 349, XIII), то осадки может
не быть и тогда прошивка сопровождается только деформацией
мт-алла в стороны. Чем меньше сечение прошивня по сравнению
с сечением заготовки и чем ниже заготовка, тем менее вероятна
осадка заготовки в процессе ее прошивки.
Прошитые заготовки подвергаются обра,ботке.
а) Производится операция раскат к и заготовки по дцаметру
D (рис. 349, XIV), что приводит к утонению кольца и увеличению
его диаметра (длина бойков параллельна оси кольца).
б) Осуществляется операция протяжки кольца вдоль оси
(pm:. 349, XV), при которой возрастает длина кольца l за счет
утонения его стенок S. В этом случае tКолыцо деформируется
между двумя бойками и оправкой О, проходящей через отверстие
заготовки (длина бойков L перпендикулярна оси кольца).
К числу более сложных относится операция п е р е д а ч и ме­
талтl'\ (рис. 349, XVI): заготовка предварительно пережимается
трехгранной пережим-кой с двух сторон (положение /). Бойки
~двигаются (у прессов) так, что на з~аготовку действует пара сил
(если бойки не сдвигаются, как у молотов, то применяют соответ­
етвующие подкладки, помеща·емые на обычных бойках). После
передачи металла ось заготовки получает ступенчатое смещение
(положение 2).


Свободная ковка
449
; Для опер,ации г и б к и необходимо, чтобы плечо пары сил
было более вели,ко; пережим-:)В заготовки при этом не делают.
•Дляразр·аботкитехнологического
процесса сво­
бодной ковки составляют чертеж поковки, отличающийся от чер­
тежа изделия припуском метаЛJiа на дальнейшую обработку (сня­
тие стружки, окалина) и напуском, т. е. избыточным металлом для
упрощения сложных очертаний изделия. Допустимые отклонения
от точных, заданных размеров поковки, именуются, как обычно,
допусками.
Получив размеры поковки, определяют вес заготовки Qз:
Q3==; Qn+Qотх+Qyr +Qобс•
(157)
гдеQ0-
вес поковки;
Qотх - вес отходов;
Qyr - вес, соответствующий угару;
Q обе - ~вес отходов при обсечке.
Отходы от слитка составляют 25-35о/0 (прибыль 20-250/о и
донная часть 5-100/о). Угар составляет по11ери в 2-Зо/0 от веса
заготовки на каждый юагрев и 1,5-2,00/о на -каждый подогрев.
Отходы обсечки зависят от сложности поковок и способа их из­
готовления. Для простых поковок они в сумме не превышают 5-
80/о, а для отдельных сложных поковок достигают 300/о.
При использовании в качестве заготовки блумов или прутко­
вых заготовок. отходы от слитка приходятся на прокатный цех.
Следующей задачей разработки технологического процесса
является определение размеров заготовки и переходов при ковке,
что достигается сопоставлением формы заготовки и готовой по­
ковки, считаясь с необходимостью полной проковки металла (для
слитка Кобш не менее 3-5 И1 для проката 1,1-1,3) и стремясь
к минимуму операций. В геометрических подсчетах используется
уравнение постоянства объема (см. п. 5).
Подбор машин для ковки осуществляют, исходя из необходи­
мости выполнить наиболее тяжелую операцию (п. 22).
К:роме этих основных подсчетов в разработку технологии вхо­
дят нормирование всех операций, разработка необходимых при­
способлений для ковки и калькуляция себестоимости.
Дляпримерарассмотримодинчастныйслучай- ковкувалкадля
холодиой прокатки (рис. 350). Валок отковывается из слитка весом
5150 кг (сталь 9Х или 9Х2). Вес поковки 3000 кг. Размеры с.,1итка
(рис. 350, /) выбраны, исходя из того, что слиток (для получения необхо­
димого коэффициента уковки) будет дважды осаживаться. После нагрева
слитка юа его конце со стороны усадочной раковины оттягивается цапфа под
патрон, обжим ·rраией на JJ,Иаметр 630 мм и отрубп донной части слитка
(рис. 350, 1/). В данном случае д.,1я облегчения манипулирования со слитком
ирименяется nатрон (см. рис. 348), а цапфой служит оттяlliуТый ·конец слит~
к-а, 11:D'l'орый впоследствии удаляется. Для отрубки небольшого участка
\ll!'ra.JUJa со· сrоровы донной части слитка ·(30 мм) потре~уется: •предвliри;
тe:irьн..t}r' пережвм:ка слитка по всему ,перюi:етру,' иначе тn,пор при рубке fJyдetr
IQ'скальзыва'l'ь со слитка; эта операция отнимает 40,5 мин.
29 ОбрабОТ1'8 llel'IIЛJIOB Jl;&ВJJeRВell


450
Техн.омгия JCOBIШ и ШTIUUIOBIШ
Поспе подогрева заготовки ее подвергают ·осадке (точнее - высадке),
в кольце. Цапфа помещаетс;r в отверстие кольца и 111е мешает осадкеt
(рис. 350, 111). Затем спедует протяжка спитка (рис. 350, IV), причем верх~
f
2
3
'f/lI
IX
wу
Рис. 350. Ковка вапа дпя холодной прокатn
1811 боек москиА. а нижний вырезной (см. рис. 347). Эта операция дпитсr
38 ,мня. Поспе второго подогрева ·заготовка вновь осаживается до диаметра•
1050 мм (рис. 350, V), проковывается ва диаметр 620 мм и на ней делаюr
разметку и наметку частей вапка 1, 2 и З. в соответствни с расчетами о(Ь,.
емов (рис. 350, Vl). ДапьяеАшая ковка протекает с того же нагрева. СперВ81


Горt~чая штамповка
451
протягивают участок 8 вала (рис. 350, VII), затем участки J и 2
(рис. 350, VIII), nосле чего валок сглаживается, подгоняется под размеры
и отрубаются излишки металла по концам валка (рис. 350, IX). Эта опера­
ция длится 108 мин. и заканчивается при температуре 85()0. Выход год1ЮГО
/
1lI
N
у
/1pomlllkнaR
~DQ
g
л
I 1=1«4
са
1! ~,~
о
(i fJ~
{)
1;;;;Щ--
~6) ~
€
)
е=~
V€
э
и
J8I
"/1/ll
IX
PackamнaR
е
(U
~
/с=::7/
1
(У~
~
ii1
'!!1
~ в бQ::--
а
~
с: ::,
'1
•
g; :1jТ--=i
~
в,........1!}.
~
~
5
~/J~~
,~
Рис. 351. Типовые поковки, полученные свободной ковкой (9 групп по
сложности изготовления)
58,30/о. Затраты времени на I т поковки - 62,2 мин. l(овка производится на
прессе 2000 т.
Типовые поковки свободной ковки приведены на pJJC. 351, где они рас­
П1ОJ1ожены в группы по сложности изготовления.
124. Горячая штамповка
При горячей штамповке нагретая заготовка помещается в по-
. лость
одной части инструмента (штампа), rде под воздействи~
другой части штампа принимает заданную форму. Чем меньше
колебания температуры металла в конце штамповки и чем устой­
чивее _размеры штампа, тем меньше отличаются штампованные и~-
зо Обработка металлов давлением


452
Технология ковки и штамповки
делия друг от друга. Высокая производительность, хорошее каче­
ство поверхности и дешевизна обработки при серийном и массовом
производстве дополняют положительные стороны горячей штам­
повки. К недостаткам горячей штамповки относятся: образование
окалины, ухудшающее качества поверхности изделия и дающее
угар металла, и высокая стоимость штампов (что делает невыгод­
ной штамповку при небольших партиях одинаковых поковок)_
Трудность ковки в штампах крупных изделий обусловливает наи­
больший их вес, который в настоящее время составляет сотни
килограммов и только в отдельных случаях - более тонны.
Технологический процесс горячей штамповки включает: 1) раз-
, делку прутков на заготовки; 2) нагрев заготовок; 3) штамповку
заготовок; 4) первичную термообработку поковок; 5) отделку
поковок. В соответствии с этим в штамповочных цехах имеются
заготовительное, штамповочное, термическое и очистное отде­
ления.
Исходными материалами для горячей штамповки являются
катаная болванка квадратного сечения, сортовой прокат круглого~
квадратноrо, прямоугольного и других сечений, различные про­
фили периодической прокатки и пр. Прокат применяется нормаль­
ной и повышенной точности, а также калиброванный (по 5-у, 4-у и
3-у классам точности).
Методы штамповки и разновидности штам­
пов для горячей штамповки. Послеразделкипрутков
на заготовки, последние подвергаются нагреву и затем штамповке.
Штампы обычно состоят из двух частей и имеют полость за­
данной формы, именуемую ручьем штампа. Разъем штампов на
составные части должен обеспечивать возможность укладки ме­
талла в штамп и его выемки.
·Горячая штамповка разделяется на облойную А и безоблой­
ную Б (рис. 352). В первом случае получается поковка с облоем
(заусенцем) по месту разъема штампа, что дает хорошее его за­
полнение металлом при наличии избытка металла по сравнению
с объемом полости штампа. Во втором случае облой не предусмат­
ривается и заполнение полости штампа обеспечивается самим его
устройством, причем объем заготовки по возможности точно соот­
ветствует объему ручья. В обоих случаях различают од н о­
ру чье в у ю и много ручье в у ю штамповку (в подготови­
тельных ручьях форма изделия подготовляется, в чистовом
ручье - придается полностью) .
Ручьи при многоручьевой штамповке размещаются в одном
общем или в нескольких штампах, установленных на однотипном
и разнотипном оборудовании (комбинированный процесс штам­
повки).
Этот процесс штамповки, называемый также расчлененным.
Он характеризуется более высО'Кими технико-эко-номическими по·-


Горячая штамповка
45.I
казателями; поскольку оборудование может быть испольsовано
более рационально.
Облойн::J.я шт ~мповка. При штамповке стали вслед.­
ствие большей униаеr,сальности и простоты осуществления более
распространен облойный метод штамповки, несмотря на потери
в
а•Оi-.,Э."
z
л
У/
Рис. 352. Методы и разновидности rоря-
чей штамповки: • •
А - облойный метод:
· 1 - мооотовыА 111'111JЧJ,
11 - прессовый штамп, ///. ;- ona14n
rop.
эонтально-ковочноl! машины; Б - беэоблойн""'
метод: / V.
-
штамп гориэонтально•ковоч!IQJI,
чашины: V - прессовый штамп; VI -
"O II O'l'O·
вый шта.,ш; В - макроструктура облойноll
поковки (левая часть) в беэоблойиой покощоr
(nр.~вая часть)
металла в облой. Типичными машинами для этого метода яВJiя­
ются молоты простого и двойного действия; применяются также
прессы кривошипные, фрикционные и гидравлические (,а также
горизонтально-ковочные машины). При облоАной штамповке йа
м о л о т а х (рис. 352, /) заусенец (облой) размещается ii к:анаiJ­
ке, с9стоящей из магазина а и перемычки (щели) б, обраjуемdй
порогами частей штампа. Металл в этот магазин может· р'о'пасть
из полости штампа, лишь пройдя через сужающуюся ·в пр~
•
,
1
•!..J
зо•


Технология ковка и .штамповки
1 штамповки щель б между порогами штампов. В некоторый мо­
мент процесса штамповки сопротивление при вытекашm металла
8 заусенец· становится настолько большим, что дальнейшее пре­
, .имущественное движение его в этом направлении прекращается
. и происходит заполнение тех мест полости,
которые до этого были
не заполнены. В этом и состоит смысл работы с облоем. Имея
в виду движение металла из полостей в облой, облойные штампы
частоназыв~ют открытыми.
Объем заготовки при облойной штамповке возможно иметь
: лишь приблизительно равным заданному, что упрощает разделку
прутков на мерные заготовки и не препятствует получению одно­
именных изделий постоянного веса и размеров.
Для облегчения удаления издt-.ли-й из штампа все вертикальные '
t грани его полости делают с уклоном а= 3-15° (а тем больше,
I
чем глубже и уже полость штампа). Штамповые уклоны приводят
к ис~жению формы поковок и большим потерям металла при
удалении уклонов обработкой резанием, что является крупным
недостатком этого вида штамповки. При облойной штамповке
на п р е с с а х (рис. 352, J/) удается сокращать уклоны (до
а=0-3°) •применен.нем специальных выталкивающих
меканизмов. В верхней части 1 штампа помещается выталкива­
.те,rь 3 и в нижней части 2 выталкиватель 4. На рис. 352, /l пока­
зан облойный штамп, применяемый на кривошипных прессах.
06лойная канавка этого штампа - открытого типа, так что части
•-~а~пов 1 и 2 между собой не соприкасаются, во избежание
поломки штампов пресса, имеющего неизменный ход. Штамп гид­
ропресса аналогичен по конструкции рассматриваемому, но части
его могут непосредственно соприкасаться друг с другом и это как
_. раз.определяет конец процесса
штамповки.
··•·.·
При штамповке в облойном штампе на гор из он та i11 ь но­
....~д.вр ч ной
-машине ш~мп состоит из трех частей
-{р,11~• 352, J//). Та часть 3, которая движется и совершает дефор-
•:мацию, НОСИIГ название пуансона, а другая часть называется мат­
.~р1:1цей. Разъем между ними является основным. В матрицу поме­
,·,щае'Гtя заготовка, причем для удобства ее установки и надежного
закрепления в матрице, последняя состоит из двух частей: не­
подвижной 1 (правой) и подвижной 2 (левой). Движения по­
движной части 2 маtрицы механизированы. Для штамповки при-
. . _меняются
прутковые заготовки, которые удерживаются в полости
.
матрицы силами трения на участке l. Если применяются мерные
~ заготовки, то их упирают торцом в упор 4. Штамповые уклоньr
.. У. этqго штампа применяются только в
неразъемных частях поло-
стu:. и. составляют а = 0-3°.
.
Q1б л о й н ы й штамп горизонтально-ковочных машин
;_ (рис~ 352, J//) имеет основной разъем у торца поковки, что способ­
ствует созданию более ярко выраженной объемной схемы напря-


Горячая штамповка
женного состояния при штамповке. При этом хотя сопротивление·
деформации и повышается, но возрастает и пластичность метапла,
что особенно важно при штамповке малопластичных металлов и
сплавов.
Общие признак.и о б л о й н о г о метода штамповки следую"
щие:
1. Наличие специально предусмотренного облоя (заусенца),
располагающегося в заусенечной канавке.
'
2. ВЬIПолнение облоем технологических функций по уда,~ению
избытка металла из полости штампа и обеспечению герметичности
полости в некоторый момент штамповки, что способствует запол~
вению металлом сложных форм полости штампов.
3. Наличие у штампов плоскос.тей разъема, расположенных
перпендикулярно действующим силам, почему полость штампа
в процессе штамповки открыта для удаления избытка металла
заготовки. По этой причине рассматриваемые шт'ампы и назы~
вают иногда открытыми.
В эконом.юческом отношении облойные (или открЬIТЬlе) штам.1
пы не являются совершенными, 'ВСЛедсmие больших отходов "ме­
талла в заусенцы при штамповке в них. Эти отходы- составляют
5-1000/о от веса поковок, и они тем относительно больше, чем
сложнее и меньше по весу поковка. Средние потери металла .н14
заусенцы составляют 15-200/о от веса поковок. Преимущества
этого метода состоят в возможности применять приблизительпое
отмеривание заготовок по объему, что значительно "легче, чем
точный их развес.
1
Обпойная штамповка на молотах менее совершенна, чем на
прессах, вследствие затруднений в использовании выталкива~
пей, уменьшающих штамповые уклоны. Однако при штампов~
на молоте возможно производить деформацию в одном ручье
штампа за много ударов, выполняя, таким образом, большую
работу деформации по частям. Это является большим преимуще­
ством при штамповке на молотах крупных поково~. В отдельных
случаях штамповку совершают за 25-30 ударов (например, при
штамповке больших коленчатых валов), не считаясь при . этом
с потерей производительности. В случае горячей штамповки поко;,
вок в штампах гидропрессов, их тихоходность (по сравнению с мо­
лотами) не позволяет производить более нескольких ходов прц
штамповке одного изделия во избежание остывания металла до
температуры ниже допускаемой.
Безоблойная штамповка. Особенноширокораспр~~
странена штамповка по этому методу на горизонтально-ковочных
~ашинах; она часто применяется на прессах и в самое последнее
время осуществлена на молотах.
Во избежание больших потерь на трение сопряжение частей
безоблойного штампа по местам разъема происходит с некото,


456
Технология ,rовн;и и штамn(Jвн;и
рым зазором, дающим при избытке металла небольшой заусенеu
( 1-20/о) в виде венЧИIКа по торцу поковки; при точной дозировке
мёталла заусенец отсутствует вовсе. Так как выход металла из
полости безоблойного штампа затруднен, то трехосное сжатие
металла в этом случае выражено бo.riee ярко, чем при штамповке
в штампах с предусмотренным облаем.
Б е з о б л о й н ы й штамп горизонтально-ковочных машин
(рис. 352, IV), состоит из автоматически раскрывающейся матри­
цы J-2 и пуансона 3. Разъем матриц позволяет штамповать по­
ковки от прутка, не разрезая его предварительно на отдельные
заготовки (при. шт,амповке пруток удерживается силой трения
между частями. матрицы на участке длины l). Мерные заготовки
штампуют с задним упором 4.
На прессах (кривошипных и ги;цравлических) штамп
(рис. 352, V) состоит из двух частей: подвижной / и неподвиж­
ной 2. Наличие выталкивателей верхнего 3 и нижнего 4 позволяет
работать с небольшими шrnмповыми уклонами ·а в пределах
0-30,
Совсем недавно освоен безоблойный метод штамповки на мо­
лотах (рис. 352, VI), однако выталкиватели в этом случае обычно
отсутствуют, что заставляет применять значительные штамповые
У-КJIОНЫ а·= 3+ 15° и в среднем 5-7°.
На этом же рисунке приведена схема В расположения волокна
в поковке более благоприятного при штамповке в безоблойном
штампе (правая половина) и менее благоприятного в случае
об,пойноrо штампа (левая половина).
Общие признаки безоблойноrо метода штамповкисле­
дующие: 1) отсутствие специально предусмотренного облоя (за­
r.сенца); 2) имеющий место на некоторых поковках незначитель­
ный облой объясняется несовершенством сочленения частей штам­
пов и образуется лишь при избытке металла в заготовке.
3тот облой технологических функций не выполняет и располо­
жен так, что ~ может быть срезан в обрезных штампах (он уда­
ляется наждачными кругами или фрезами).
Рассмотренные выше безоблойные штампы называют з а кр ы­
тыми.
1( безоблойным штампам могут быть отнесены также штампы
для выдавливания (рис. 353 /, 11) и прошивные штампы гидрав­
лических прессов (рис. 353, /11). Штампы для выдавливания при­
меняются двух видов, в соответствии со способами выдавливания.
Прямое выдавливание, напримерстебляклапана,про­
исходит в штампе (рис. 353, /), состоящем из цельной неподвиж­
ной матрицы / и подвижного пуансона 2, который плотно входит
в полость матрицы и выдавливает стебель клапана в направлении
св()еrо движения. Обратное выдавливание осуществ­
ляется в штампе (рис. 353, 11), который в данном случае имеет


Горячая штамповка
457
кольцевой зазор между матрицей 1 и пуансоном 2. В этот зазор
и выдавливается металл, причем образуется изделие в форме ста­
кана. Для У.даления изделия штамп снабжен выталкивателем 8 и
съемником 4. Штампы, применяемые на гидравлических прессах
для глубокой прошивки, имеютподобноежеустройство
(рис. 353, 1//), для преобладания прошив~и над осадкой (с после­
дующим выдавливанием) пуансон заострен. Матрица 1 имеет вы­
талкиватель 2; съемник 3 центрирует пуансон и снимает с него
изделие.
/
/
1
Рис. 353. Штампы:
1-// - для выдав.пивания; /// - прошивной
Выше рассматривались примеры штамповки лишь в чистовых
ручьях.
МНогсручьевая штамповка применяется: а) при
штамповкr 1юковок сложных форм, когда ряд ручьев дает пере­
ход от заглавки к сложной форме изделия; б) при штамповке
массивных изделий (простой и сложной формы) из относительно
тонких пrутков (например, на горизонтально-ковочных машинах),
причем подготовительные ручьи служат для постепенного осажи­
вания металла во избежание продольного изгиба при высадке
длинной заготовки за один ход.
Определяя метод штамповки и тип штампа, приходится счи­
таться с различными возможными положениями поковки в окон­
чаrельном ручье штампа. На рис. 354 для трех типовых форм nо­
ковок даны два варианта их расположения. Для облойной штам­
повки на молоте предпочтительнее горизонтальное положение а,
так как отсутствие выталкивателей приводит к большим штампо­
вым уклонам при штамповке в торец.
На прессах эти поковки удобнее штамповать в торец (поло­
жение б), что снижает стоимость штампов (вместо фрезеровки
может быть использована простая токарная обработка), умень­
шает расход металла (заготовка может не быть фасонной), сии-


4.58
Техномгия ,совки и штампогки
жает потери Аа •заусенцы вследствие • сокращения периметра
заусенца при облойной штамповке, улучшает качество изделий
6
Рис, 354. Возможные пможеиия по•
ковок при штамповке:
11 - предпочтите.пьио для штамповки в об•
.яоllвом молотовом штампе: б - предпочти•
те.яьво для штамповки в прессовом обпоll-
во1е и безобпоllвом штампе
вследствие большей равномер­
ности деформаций ·при равноос­
ной в пл,ане поковке.
Кроме положения поковок
при штаМ'Повке, метода штам­
повки и типа штампа, конструк­
ция штампа зависит также от
местоположения разъема штам­
па. Для иллюстрации на рис.
355 приведены варианты (/-
/V) бе.эоблойного штампа гори­
зонталыю-ковочной машины
для одной и той же поковки
(штамповка производится от
пру11ка, т. е. без предварJrГель­
ной рае·резки пру'Гка на мерные
заготовки).
Только относительно про­
\..'ТЫе формы изделия могут быть
. получены
непосредственно из
обычных з,аrотовок в одном
ручье штампа. В спучаях слож-
11:1ых поковок процесс расчленя­
егся на неоколыю переходов,
осуществляемых в отдельных
ручьях, чтобы в целом деформа-
1F
Рис. 355. Варианты оформления ПОJ1ости штампа для одной и той ж~
поковки
ция металла происходила по наиболее кор011Ким путям и с затра­
той на•именьшей работы. Для этого необходимо, чтобы форм·а пе-


Горячая штамповка
459
реходов была !Наиболее простой, обеспечивающей е<:тествеюное из­
менение очертаний заготовки при превращении ее в поковку, в со­
ответствии с чем О1П~ределяется количество и форм~ ручьев много­
ручьевого штампа.
Для разнообразных поковок требуется сосредоточивать или
рассредоточивать металл в нужном количестве на том или ином
участке заготовки, причем простая заготовка, превращаясь в фа­
сонную, может укорачиваться, удлиняться или оставаться неиз­
менной по длине. Подготrовительные операции при штамповке
могут производиться штамповкой заготовок в торец {продольная
штамповка) или перпендикулярно оси заготовок (поперечная
штамповка).
При штамповке в торец простейшаяподготовитель­
ная операция состоит в свободной осадке с целью удаления ока­
лины,. уменьшения работы деформации в окончательном ручье,
обеспечения устойчивости заготовки, улучшения условий запол­
нения и повышения стойкости ручья при дальнейшей штамповке.
Эта операция применяете.я на молотах и прессах. На прессах
часто применяется осадка с образованием фиксирующих выступов
или полостей для устойчивости заготовки в следующих ручьях
(А, рис. 356, /).
При переносе заготовки в следующий (второй) ручей Б ее
поворачивают выемкой вниз и таким образом фиксируют положе­
ние заготовки при формовке. В окончательном (третьем) ручье В
заготовка штампуется в таком же положении, как в предыдущем.
Особенностью заготовительных операций при торцевой штам­
повке является общая осадка заготовки, так как обычно исходная
заготовка имеет большую высоту, чем поковка.
При штамповке на горизонтально-ковочных машинах имеете.я
возможность производить высадку на концах длинной заготовки,
расположенной горизонтально (А и Б, рис. 356, //). Готовые изде­
лия могут быть отделены от основного прутка в одном ие ручьев
штампа (В, рис. 356, //). Подготовительные операции в этом слу­
чае производятся для накопления металла (набора) перед фор­
мовкой. Часто набор металла осуществляют в ручьях с конической
полостью (А, рис. 356, //).
При п о п е р е ч н о й штамповке применяется б6льше разно­
видностей подготовительных операций. Необходимое перераспре­
деление объемов металла вдоль оси заготовки выясняется расчет­
ным путем.
Для случая штамповки шатуна Г на рис. 356, / / / показаны два
пути перераспределения металла вдоль оси заготовки. Условным
пунктиром нанесена исходная заготовка для штамповки шатуна.
Эта заготовка по объему меньше в головках шатуна и больше
в его стебле, но длина ее L1 соответствует длине шатуна. Для по­
лучения фасонной заготовки нужчой формы (показана сплошной


ш
д
lfлеще6ш,а
..,,,_,
-
-
---, . .5
,__.J
11
-:-
·-----Э •
о
Рис. 356. Переходы при штамповке поковок различными способами:
/ - торцевая штамповка в облойном штампе на прессе; 11 - торцевая штам­
повка в безоблойном штампе на горизонтально-ковочной машине; Ill - под­
готовительные операции при поперечной wта ~повке на молоте; IV - попереч­
ная штамповка в облойном штампе на молоте; V - поперечная штамповка
(периодически прокатанвоА заготовки) в обло1!11ом штампt1 на прессе


Горяч.ан штамповка
461
линией) следует переместить избыток металла от стебля шатуна
в обе стороны от линии/-/ к его головкам (А, рис. 356, /1/). Для
этойоперацииприменяюттакназываемыеподкатныеручьи,
профиль которых совпадает с профилем фасонной заготовки и на­
значение которых - обеспечить набор металла в одних сечениях за
счет вытеснения металла на других участках без заметного изме­
нения общей длины заготовки (Б, рис. 356, ///). Подкатку ведут,
поворачивая все время заготовку вокруг ос~ и удерживая ее за
остальной пруток или за специально оставляемый участок прутка,
называемый клещевиной (показана пунктиром). В случае
другого способа перераспределения металла берут более короткую
заготовку L2, но большего поперечного •сечения (п}'lнктир с двумя
точками). Такую заготовку можно протянуть на необходимые сече­
ния,·применив протяжной ручей (В, рис. 356, ///). В этом случае
результат перераспределения металла вдоль оси заготовки такой
же, как и при подкатке, но очертания заготовки получаются менее
плавными. Если необходимо перераспределить большое количество
.металла, применяют оба подготовительных ручья, совершая сна­
чала протяжку, а затем подкатку заготовки.
Процессы подкатки и протяжки обычно совершаются на моло­
тах ударами переменной величины на разных стадиях этих опе­
раций. Кроме этих основных ручьев, при штамповке заготовок
перпендикулярно их оси применяют ручьи для гибки, пережима
заготовки в отдельных местах и пр.
В более сложном случае (рис. 356, IV) - для кривого рычага
Г штамповка производится в следующем порядке операций:
подкатка А1, предварительная штамповка Б в черновом ручье
и окончательная в чистовом ручье (В). После обрезки заусенца
поков·ка подвергается гюбке Г.
При штамповке на кривошипных прессах применение опера­
ций подкатки и протяжки осложняется ввиду постоянного по ве­
личине хода рабочего юнструмента; поэтому при штамповке на
этих прессах целесообразно применять фасонные заготовки, полу­
ченные другими способами.
На рис. 356, V показана штамповка шатуна в один переход
из проката периодического профиля, полученного продольной
прокаткой (А1) или поперечной прокаткой (А2). Такой вид техно­
логического процесса штамповки, как уже отмечалось, относится
к числу новейших.
В основу разделения штамповки на облойную и безоблойную
были положены особенности деформации в окончательных ручьях
штампов. Подготовительные ручьи не отражают метода
штамповки, поскольку обычно в этих ручьях заусенцев :'!е полу­
чают, так как объем полости подготовительных ручьев делают
больше объема поступающего в них металла, причем во многих


462
Техно11Огия КDвки и штамповки
случаях перемещают заготовку по оси (при протяжке) или вра­
щают ее вокруг ·оси (при подкатке), препятствуя образованию
заусенцев.
Дажеформующие ручьи при возможности работают б'ез заусен­
цев, хотя в этом случае заготовки и не перемещаются. Сложные формы без.
заусенцев из простоА заготовки в открытом штампе по.лучить не удается.
Так, шар не получается без заусенцев по месту разъема открытого штампа,
если штамповать его из uи.1июдрическоА заготовки. Фасонная заготовка (два
усеченных конуса по бокам цилиндра) дает шар ~еэ значительных заусенцев.
но сама подготовка такой заготовки сложна.
Чем ближе фасонная заготовка воспроизводит размещение
объемов поковки, тем меньше остается работы по приданию по-.
ковке окончательной формы и тем меньше образуется заусенец
(потери металла). Дальнейшее совершенствование облойного ме­
тода штамповки составляет существенную проблему в техниче­
ском прогрессе кузнечно-штамповочного производства (путем
применения периодических профилей, ва,1ьцовки, литья фасонной
заготовки и т. д.).
Для удаления облая применяют преимущественно кривошип­
ные прессы. Штампы для срезания облоя или внутренней пере­
мычки у поковок с отверстиями состоят из пуансонов и матриц;
они называются обрезными в первоми прошивными
во втором случаях и имеют обычно по одной режущей кромке -
на матрице у обрезного штампа и на пуансоне у прошивного
штампа. При расположении заусенцев у торца поковок обрезные
штампы должны иметь две режущие грани - на матрице и на
пуансоне.
,
. Для
придания большей точности размерам отштампованных
поковок служит опер а ц и я чек ан к и. Деформация (холод­
ная) при чеканке очень мала, но точность размеров повышается
с десятых до сотых долей миллиметра. Чеканка может быть как
плоскостной, таки объемной, прикоторой придается
точность по всем трем осям поковки.
•
Нередко приходится исправлять искажения, появляющиеся
у поковок после термообработки, при обрезке заусенцев, а иногда
и пр.и самой штамповке. Искривлению легко подвержены поков­
ки ажурных форм (с тонкими частями, ребрами и т; п.). Для
правки поковок применяются правочные штампы на основном или
дополнительном оборудовании.
Проектирование технологического процес­
е а горячей штамповки требует учета особенностей формы изде­
.лия, необходимой тс;>чности его изготовления, мастичности исход­
ного металла и возможности получать точную по весу заготовку.
Безоблойный метод более подходит для тел вращения с полостями
или отверстиями, причем возможно получение весьма точных по"
ковок. Более жесткая схема трехосного сжатия металла при без­
облойной штамповке позволяет обрабатывать малопдастичные


ГоряЧШI штамповка
468
сплавы. Экономия от устранения заусенца тем бwlьше, чем до­
роже металл, что также учитывается при выборе безоблойного
метода штамповки. Принимая во внимание сложность поковки,
ее размеры, допустимые отклонения от заданной формы и требую­
щуюся программу выпуска, определяют тип машины, после чего
выполняют чертеж поковки, устанавливая необходимые припуски
на механическую обработку и допуски на штамповку, расположе­
ние поковки при штамповке и положе­
ние разъема штампа относительно осей
поковки. При штамповке на горизон­
тально-ковочных машинах и кривошип­
ных прессах можно ориентироваться
на 8-й, даже 7-й классы точности, а в
-случае молотов - на 9-й класс точности
системы вала и О1'Верстия ГОСТа.
На основании чертежа поковки оп­
ределяются размеры и формы t1сходной
заготовки, а также все промежуточные
формы (переходы) и соответственно
количество и форма заготовительных
ручьев. Затем конструируют штамп,
имея в виду не только тип, но и разме­
ры оборудования, определяемые расче-
Рис. 357. Безоблойная
штамповка шестерни:
1- заrаrовка;
2 - предвари•
ТОМ.
тепьныll переход; 3 - оковча•
При проектировании технологиче- тельная штамповка издели11
ского процесса пользуюrся многочис-
ленными опытными правилами, формулами и данными, что при­
ближает к правильным, пригодным для практики решениям.
По элементам технологии в соответствии с существующими
нормативами определяются состав бригады и квалификации от­
дельных ее членов, а также нормы времени и расценки на еди­
ницу изделия. Все данные вносятся в технологическую
к арт у, в которую входят также данные по режиму нагрева
перед штамповкой и по первичной термической обработке. Э:rа
карта является основным технологическим документом.
Примерыrорячей штамповки.Вкачествепримерабезоблой­
вой штамповки на молоте рассмотрим технологический процесс изготовления
шестерни (рис. 357). Большая разница размеров по толшиие ступицы, по­
лотна и венца заставляет вести штамповку в двух ручьях, в двух разных
штампах (рис. 358, / и //). Предварительная обработка (рис. 358, /) соаr­
ветствует наименьшей затрате энергии при подготовке объема заготовки
• к форме изделия. Штамп имеет круговой замок 1, способствующий точному
совпадению частей штампа. Окончательная штамповка (рис. 358, //) облег­
чена бпагодаря хорошей подготовке формы заготовки; уклон а = 50 обеспе•
.
чивает выход поковки из полости, но вызывает потери металла; для П'J1Ида11Ия ,,-
.
точнос,:и заготовке необходима разрезка прутков на пиле с учетом их деА­
ствйтельооrо дй1iметра. -
·- ••••
.
•.
.
-
• -----.
-
••


---S:!>-J
1
"z___
..
,
~1s,
I
1
1
Локо6ка
;;
Cel/eНl/e А-А
1
't
1,
Рис. 358. Примеры безоблоАноА штамповки на молоте
'


Горячая штампивка
4Ь5
Штамповка производится с двух нагревов, если при зачистке торце­
вого заусенца после предварительной штамповки заготовка остывает.
Несколько сложнее процесс безоблойноll штамповки поковки удлиненоой
формы (рис. 358, ///), не п,редставляющей собой тела вращения. Штамп имеет
уrловые замки 1 для точного совпадения частей. Штамповка ведется с при­
менением подкатных ручьев, которых приходится иметь два, ввиду отсут­
ствия клещевины при безоблоllноА штамповке. Первый подкаткой ручей (для
большей головки) размещен на
плоскости углового замка (сече­
ние по В-В). После подкатки
большой головки подкатывается
малая головка, причем заготовка
(при ее повороте на 900 -и под­
катке) удерживается за большую
гмовку (сечение Б-Б),
1
Обработанная с двух сторон
заготовка переносиrrся в чистовой
ручей, расположенный в центре
штампа и за несколько ударов
поковка получает окончательную
форму.
Безоблойный
метод
штамповки на молотах в настоя­
шее время совершенствуется и
осуществляе-rся для весьма слож-
11ых поковок,
с
применением
разнообразных подготовительных
операций (протяжка, подкатка,
rибка, формовка и др.).
При облойноII штам-
повке на молотах сложных по­
ковок (например, коленчатых ва-
. пов)
иногда упрощают подгото­
вительные операции, что повы- '
шает про1113водительность, но уве­
личивает расход металла в за­
усенцы.
При штамповке пятиколенча-
а
г,
1•
1
1
1
1
'1
1
1
11
\1
1/
11
,,
,,
,,
V
Рис. 359. Пример облойноll штамповки
на молоте
того вала согласно рис. 359 подгртовка заготовки производится в единствен­
ном подготовительном гибочном ручье а. После гибки заготовка поступает
(с поворотом на 900) в окончательный ручей б, который обеспечивает
придание валу его формы за 8-10 ударов молота. Заусенец неравномерен
по периметру и в данном случае весьма велик; объем его учитывается при
расчете заготовки.
Пример безоблойноll штамповки в торец на кривошипном прессе приве­
ден на рис. 360, /. Для изготовnения ивдели,1 с двумя полостями применя­
ются три перехода на прессе 500 r давnением. В начале заготовка осажи­
вается (рис. 360, слева), очищаясь от окалины, и получает форму, удобную
для следующего ручья. Во втором ручье намечается одН1а (более глубокая)
полость поковки, после чего заготовка переносится в третий - окончатель­
·ныll - ручей закрытого тип-а, в котором поковка получает готову10 форму.
Справа на рис. 360, / показан разрез штампа по окончательному
ручью, устройство которого обеспечивает возможность замены отде,1ьных
частей штампа и простоту изготовnеН11я его; при штамповке используются
оба выталкивателя 1 и 2 пресса.


~------------------. ·-----------
88 75
~
~G4
/'
и
Рис. 360. Примеры штамповки на кривошипном прессе


Горячая штамповка
4Gl
Облойиыйметодштамповкинапрессепредставленнарис.360,11,
относящемся к изготовлению шестерни заднего моста автомобиля на кри•
вошипиом прессе. После полузакрытой осадки в перво1,,1 ручье следует рас•
плющивание металла с образова111Ием фиксирующего . выступа во втором
ручье (рис. 360, внизу), а в окончательв:ом ручье - штамповка поковки. Этот
штамп имеет две колонки 1, расположенные по двум задним углам штампа,
передние его углы заняты вставками заготовительных ручьев. В центре штампа
pacnOJioжeн окончательный ручей, обслуживаемый двумя выталкивателями
(в даноом случае они не используются вследствие малой глубины полости).
При штамповке на кривошипных прессах наибольшюе трудности свя­
sаны с перераспределением металла вдоль оси при поперечной штамповке
ооковок. В связи с этим применяют вальцовку на рядом стоящих вальцах
или используют периодические профили, уже юмеющие фасонную форму (см.
например, рис. 356, V).
Штамповку на горизонтально-ковочных машинах поясним 11римером ИЗ•
rотовления массивной фланцеобразной поковки со сквозным отверстием
(рис. 361, /), получаемый без облой и ы м методом в одном штампе
sa четыре хода машины. Пруток, из которого штампуется поковка, взят не•
сколько большим по диаметру d, чем отверстие поковки, но и в этом случае
длина заготовки получилась более (2,5 3 d), допустимых д.nя высадки за
один ход машивы до любого диаметра. Поэтому первый ручеА предназначен
для• накопления (набора) металла, причем эта операция происходит в конус­
ном пуансоне, большой диаметр полости которого во избежание продопьноrо
изгиба прутка и чтобы в этом ручье, по существу открытого типа, не обра­
зовался заусенец не превышает полутора диаметров нсходооrо прутка; об'ьем
ручья больше объема высаживаемого металла на 5-Во/о. Поскопьку основной
раЗ'Ьем штампа проходит не по месту максимальной бочкообразности заго­
товки при высадке, то этот запас объема достаточен д.nя предотвращения
образования заусенца. При штамповке пруток удерживается силами трения
на частях матриц (участок t ) . Второй ручей - формовочооrо типа. В нем
заготовка получает некоторую, приближающуюся к окончательной форму.
Фланец уже набран, имеет наметку д.nя будущей полости и компенсир)'К)Щее
утяжку при прошивке в следующем ручье выпуклое утопщение tl. Пру­
ток получает пережим (боковыми матрицами) д.nя -того, чтобы уравнять его
диаметр с диаметром отверстия поковки. В третьем ручье поковка оформляется
окончательно, но еще соединена с прутком. Прошивка полости сопровож­
дается торцевой штамповкой, что и обеспечивает хорошее заполнение углов
полости штампа.
Четвертый ручей (нижний) - отрезной. Поковка опирается на копьцевой
нож б, причем пруток уже не зажимается между матрицами, а ваходится
в них свободно. Пуансон нажимает на дно ПIОЛОСТИ поковки и· продамивает
пруток. Дальнейшая штамповка продолжается в том же порядке, причем
с одного наrр~ва прутка может быть отштампован ряд поковок.
Для безоблойной штамповки желателен прокат повышенной точности или
даже калиброваюный.
Облойный штамп для изrотомения поковок тяг (рис. 361, 11) JUIЛIO·
стрирует штамповку типичной мя rоризовтапьно-ковочной машиин поirОвки
в виде головки на конце длинного стержня.
Первый ручей (верхний) предназначен д.nя набора металла. Прв штам­
повке в окончательном ручье (нижнем) происходит оформленве плоской ro
ловки поковки. После вабора меrалла головка сплющивается силой зажим•
•ВНХ матрц д.пя чего между двумя описанными ручьями оомещен 1ручей в виде
выемок в матрицах.


л
Рис. 36-1 . Примеры штамповки на гори•
зонтально-ковочной машине
1 - ручей
-
предваритель11~й для набора
метаJ1J1а; 2 - промежуточной формовки;
·а ~ 11кончатепьной •il!орм<1вк11; if + отреэноlt


Холодная штамповка
469
125. Холодная штамповка
Основные преимущества холодной штамповки состоят в воз­
можности обрабатывать заготовки небольших толщин (тонкие
листы) и поперечных сечений (проволоки); в легкости автомати­
зации (холодновысадочные автоматы, многошпиндельные авто­
маты и т. п.); в отсутствии порчи поверхности вследствие окис­
ления ме:rалла при нагреве; в отсутствии искажения размеров из­
делий теплового происхождения; в общей высокой точности изго­
товления холодноштампованных изделий,' что позволяет исполь­
зовать их в ряде случаев непосредственно для сборки машин
(части автомобилей, счетных, пишущих ·машин, часов и т. п.).
Недостатки холодной штамповки заключаются в меньших воз­
можных деформациях вследствие повышенного сопротивления
деформации и явления наклепа металла.
Промежуточный отжиг усложняет производство, причем сталь
при отжиге подвержена окалинообразованию и обезуглерожива­
нию, а поверхность ее, если не принять соответствующих мер, ста-
новится окисленной.
-
Холодная штамповка имеет , ограничения по химическому
составу стали в связи с малой пластичностью стали некоторых
марок; лучше всего в холодном состоянии штампуется малоугле­
родистая сталь, однако штампуют без нагрева и легированну19
сталь, напрАмер нержавеющую.
К холодной штамповке относятся листовая штамповка, вы­
садка на автоматах, выдавливание, гибка, чеканка, обжимные
и давильные операции. Многие -оriера_ции хоподной штамповки
сходны с операциями при горячей штамповке (высадка, выдав­
ливание, обжимные операции), но дают луч_шее качество поверх­
ности изделий и большую их точность.
Наиболее харакrерным процессом холодной штамповки яв­
ляется листовая штамповка из заготовки толщиной от 0,05 мм
до 5-6 мм в виде ленты, полос и ·листов (цельных, или разре-
занных на части).
.
В штамповочном отделении заготовки подвергаются основным
процессам разделения и изменения формы, состоящим из отдель­
ных операций технологического процесса штамповки. Листовая
штамповка имеет много общего в отдельных операциях, что по­
зволяет схематически рассмотреть их комплексно (рис. 362).
Во всех случаях инструмент состоит из матрицы А и пуансона Б;
в ряде операций применяется прижим В.
Различие в профиле этих деталей определяет характер опера­
ций. Если пуансон А и матрица Б имеют острые кромки и удале­
ны J!.РУГ от друга на величину нормального зазора (= 0,15 S,
где S - толщина листа), то имеет место вырубка заготовки или
пробивка отверС11Ия (рис. 362, /). Закругление рабочей кромки
31 Обработка метмпов даВJiеиием


Рис. 362. Схемы операций листовой штамповки (Е. А. Попов):
1 - вырубка; 2 - вытяжка без утонения стенки; 8 - гибка; 4 - атliор­
товка; ·5 - вьп-яжка сферических изделий: 6
-
вытяжка с утонение:-.~
сте11Х11


Холодная штамповка
411
матрицы ( Гм= от 5 до 10 S) и установление зазора z несколько
большим величины S позволяет произвести вытяжку (рис. 362, 2).
Гибка совершается в штампе с прямыми рабочими кромками
инструмента .(рис. 362, 3). Если вытяжке подвергается заготовка
с отверстием, то получается изделие в виде патрубка (рис. 362, 4)
и операция носит название отбортовки.
_
Вытянутые изделия могут иметь и сферическое дно
(рис. 362, 5). Если при вытяжке зазор z < S, то имеет место вы­
тяжка с утонением заготовки (рис. 362, 6). В простейших случаях
штамповка состоит только из раздел:иrrельных операций; чаще эти
операции являются заготовительными по отношению к последую­
щим формоизменяющим, но иногда бывают и заключительными.
\.... ___ \
.......
~\.J,,_J\.......\\......,\\.......,\I
\
· (~1~1~f } l\l)I\I\IS\
оос;р1 ~,!~ 1
ш.~
1 ПDШ] \\)\)<о\) 1
/У
:~~ 1 \......:.=..=!il!J=-------[
V
Рис. 363 .. Примеры разделительных операций при листовой штамповке
1. 1( разделительным операциям, производимым в штампах,
относятся разрубка (рис. 363, /), вырубка по контуру (рис. 363, /{)
и пробивка отверстий. Разрезка на ножницах не позволяет полу­
чить любые контуры заготовки и дает края худшего качества, чем
в штампах, поэтому для получения фасонных листовых загоrовок
более распространена вырубка по контуру в штампах. В этом
случае, в целях экономии металла, насколько возможно умень-
з1•


Техномгия ковки и штамповки
шают перемычки т (рис. 363, /1) величина которых зависит or
~щины листа S, как показано ниже:
.\
s, мм
.
0,2
. т,мм
.
.
1,0
0,8
1,2
1,6 2,4 з,о 4,0
1,5 2,0 2,4 3,0
Мещ,шая ведичина перемычек недопустима из-за затягивания
м~ал.iiа в зазоры между пуансонами и матрицами в штампах.
Для' П(?В!>JШения выхода годного увеличивают количество рядов
~Р!f ,вырубке, применяя шахматное или наклонное расположение
~~убаемых изделий (рис. 363, III и IV) и комбинированное рас­
i1~ожение нескольких изделий в листе (рис. 363, V). Обычно
выход годного при разделительных операциях в штампах состав-
ляет 70-800/о.
•
Штампы для вырубки состоят из пуансонов и матриц, а также
вспомогательных частей для фиксации положения заготовки,
съемников и некоторых других.
Штамп с рядом расположенными пуансонами носит название
последовательного, в отличие от совмещенного, посредством кото­
рого можно получить, например, шайбы с одновременной вырез­
кой и вырубкой. Эскиз последовательного штампа приведен на
рис. 364,J ютам же (рис. 364, /1) приведена схема совмещенного
штампа. В· этом штампе пуансон диаметром D служит как выруб­
ной и одновременно является дыропробивной матрицей с отвер­
стием d. .• J)..lайба А выталкивается пружинами, действующими
снизу вверх• в неподвижной части штампа. Внутренний отход Б
выталкив.ается пружинами, действующими сверху вниз в псдвиж-
ной часпr штампа.
'
Усилие· вырубки или пробивки подсчитывают по формуле
где L - периметр вырубки ШIИ пробивки, мм;
S - толщина листа, мм; •
• (158)
k - коэффициент, учишвающий отклонение от явления чи­
стого среза (=1,3);
а сЬ ~ ·сопротивление материала срезу: а ер =0,8 а nч.
~ __ учетом затупления режущих кромок Р = 1,5 LSacp•
·, '· .. ~роцесс изменения формы при листовой штамповке сводится
кгибкеи вытяжке. Особенностью холодной гибки явля­
lР!СЯ большие упругие деформации, приводящие к частичному
.р~спрямлению согнутого изделия (на уrол пружинения). При
Ч,iбке на угол 900 угол пружинения составляет для мягкой стали
~е~~о.аь.кр, градусов, а для твердой стали достигает 12" (при тол-


4
Xo11oд1UU1, шrамповка
Рис. 364. Штампы для разде- .
лительных операций,
1 - схема штампа послQовательио•
ro действия для пробивки и ВЫ•
рубки; 1 - пуансон• вырубки: 2 -
пуансон пробивки; {J - ·матрица
вырубки; 4 - матрица пробивки:
5 - упор; m - перемычка: ш
-
шаr подачи; А - изделие; Б
-
от•
ход виутреиниА; В - отход наруж,
ныR; 11- схема совмещенноrо
штампа
щипе листа до 0,8 мм). Гибка может привести к разрушению ме­
талла (в зоне его растяжения), поэтому устанавливают мин;и~
мально допустимый радиус гибки: 0,5-0,8 от S при гибке поперек.
волокон стали и 1,2-1,5 от S при гибке параллельно Fолокнам:
(меньшие значения в случае мягкой стали).
Усилие гибки можно подсчитать по формуле:
вs•
Ркг = 0,7----~п,
R+S
(159)


. 474
Технология ковки и штамповки
rде В - ширина гибки, мм;
а- напряжение изгиба, кг,мм2 ;
п - число изгибаемых углов;
R- радиус гибки, мм;
8 - толщина листа, мм.
В ы т я ж к а является наиболее сложной операцией листовой
штамповки и предназначена для превращения плоской заготовки
в полое тело (колпачок) или дальнейшего уменьше~ния его диа­
метра при одновременном увеличении глубины полости колпачка.
Эта операция, уже рассмотренная в теоретической части книги,
совершается в штампе, показанном на рис. 365, /. Большой радиус
закругления R рабочей грани матрицы обеспечивает плавность
превращения плоской заготовки в колпачок (рис. 365, //). Без
прижима (сила Q) складки на колпачке не образуются, если
Dзar -dп,;.;:; 18 S.
Непосредственно у дна вытесняется небольшое количество
мет.алла, но по мере приближения к краю заготовки степень
деформации металла возрастает, что и подтверждается, например,
измерением твердости вдоль образующей колпачка (рис. 365, /
справа, внизу), а также увеличением толщины колпачка ближе
к краю (в пределах зазора между пуансоном и матрицей).
За одпн проход при вытяжке можно получить колпачок, име­
ющий диаметр только в 1,8-2,0 раза меньше, чем диаметр исход­
ной заготовки; при большей деформации усилие вытяжки возра­
стает настолько, что металл разрушается (отрывается дно кол­
пачd.).
Дальнейшее уменьшение диаметра колпачка достигается по­
следующими вытяжками. Величина первой вытяжки, подсчиты­
ваемая как частное от деления дюаметра D1 колпачка после пер­
вого перехода на диаметр Dэar исходной заготовки
k_
...J!L
1-
Dзаг
(160)
{рис. 365, //) для стали, составляет 0,50-0,55.
Последующие операции позволяют получить этот коэффициент
D
D
(k2 = _.! ; k3 = 3 и т. д.) равным лишь 0,72-0,82. Отжиг стали
D1
D2
производится обычно не чаще чем через две операции вытяжки.
Усилия вытяжки подсчитывают по формуле
P=Fa,
(161)
где F - площадь поперечного сечения боковой стенки колпачка.
мм2;


ХолодtuJЯ штамповка
а - напряжение при вытяжке;
где п = f(k).
h
k
.
О,55 0,6 0,7 0,8
п
.
\ ,О 0,86 0,6 0,4
·r
1-
R,:
, ..1.
l
л
Рис. 365. Схемы, иллюстрирующие операцию вытяжки:
1 - матрица; 2 - пуансон; З
-
прижимное усrройсrво
475
.,
Зазор между пуансоном и матрицей при вытяжке без утонения
составляет в среднем величину на 1С1'/о большую, чем толщина
.листа (см. рис. 362).
При вытяжке с утоне,нием зазор меньше толщШlы листа. /(оэф­
,фициент утонения подсчиты·вается как частное от деления тол­
щины заготовки после вытяжки sn+ 1 на толщину исходной заго-
товки sn
k = s,.+1
ут
Sn
(162)
Для мягкой стали kут = 0,65, а для твердых сталей kут = 0,75.
Штампы, применяемые для вытяжных операций, чрезвычайно
_разнообразны. Устройство простейшего штампа для первой вы­
-тяжки (свертки колпачка) без утонения понятно из самой схемы
этого процесса (см. рис. 365, /). Если штамп установлен на
npecc простого действия, то прижимное устройство 3 действует
•


476
Технология кавtш. и штамповки
от дополнительного механизr.,а
ского).
(пружинного или пневматиче-
Штамп для повторных операции без утонения (рис. 366, /), установлен­
ный на прессе двойного действия, работает следующим обра;юм. Колпачок
диаметром D 1 вкладывается в составную матрицу 1, прижимное устройство 2.
действующее от второго ползуна пресса. входИт в ко.,1nачок и предотвращает
складкообразование прн вытяжке колпачка до диаметра D2 пуансоном 8.
связанным с осоовным ползуном пресса. Изделие удаляется из полсств
штампа на обратном ходу пресса выталкивателем 4.
Комбинированный штамп пресса двойного действия (рис. 366,1 11) произ­
вод"1' вырезку кружков из полосы и вытяжку их в колпачок. Полоса по­
дается в щель между направляющей 1 и режущей матрицей 2. Пуансон t!
вырубает кружок, опускает его на вытяжную матрицу 4 и в дальнейшем
служит прижимом при вытяжке колпачка пуансоном 5, действующим от О<'­
оовного ползуна пресса. Штамп мояrируется в башмаке 6.
Большую группу составляют специальные штампы для разду­
тия заготовк.и изнутр:и посредством ЖJИдкостей, резины, сыпучих
тел, сжатого воздуха и даж•е взрывных процессов.
На рис. 366, 11/ предrтавлен штамп для формовки изделия жидкостью.
Заготовкой здесь служит колпачок, вытянутый обычным способом. Матри­
ца 1 штампа разъемН18я и стягивается обоймой 2. Приокимоой пуансон 8, дей­
ствующий от вспомогательного ползуна пресса двойного действия, обеспе­
чивает закрепление колпачка в матрице. Пуансон 4, действующий от основ­
ного пмзуна пресса, оканчивается резиновой пробкой (заштрихована сеткой).
Внутрь колпачка налита жидкость (масло. вода). При надавливания на жид­
кость резиновая пробка раздается в стороны, создает герметичность системы
и обеспечивает деформацию боковых стенок кмпачка. Таким же способоNo
штампуют посредством резиновых шаров и сыпучих тел.
Процесс штаМJПовки резиной состоит в том, что лист а поме­
щают на ш·аблон 1 необходимой формы (рис. 366, IV), после чег~
ползун пресса прижи.м,ает сверху слой резины 2 и пр1Идает листу
рельеф шаблона. Преимущество этого способа заключаетq~ в де­
шевизне при~способления, причем шаблоны (даже деревянные)
могут укладываться в большом количестве под пресс и таким об­
разом за один ход пресса может производиться штамповка мно-
1·их изделий. Если шаблон имеет острые края, то происходит про­
биrвка ИIIIИ вырубка.
Помимо вытяжки для получения полых изделий применяют так называе•
мые давильные операции. Эти операции менее производительны, чем вы·
тяжка на прессе, но не требуют больших расходов на оборудование и ин·•
струмент. Этот очень старый процесс заключается в последовательной фор·
мовке из листовой заготовки изделий (только в виде тел вращения) нэ
токарном станке, причем обжатие металла ведется вручную давильным ин;
струментом (рукояткой с металлической рабочей надставкой со сглажеНIНЫМ
концом либо той или иной формы роликом). Окончательная форма изделия опре·
деляется вращающейся вместе с ним от стаmса оправкой (обычно деревяв•
ной), к которой и прижимается обрабатываемая заготовка. Еще более древ­
ним по времени возникоовения является давильный процесс выколотки. когда
листу придается известная форма простым обкмачиванием на колодке. '


/
6
•
Il
,
.ll
,
,
Рис. 366. Вытяжные штампы:
l - штамп Д11Я повторной вытяж­
ки на прессах двойного действия;
11 - комбвиироваН11Ый штамп;
lll - штамп формовки жидко-
стью; IV - штамп с резиной


478
Технология ,wвки и штамповки
Широкое применение получ,ила так называемая рельефная че­
канка. Эта операция по нанесению рисунков на л.истовые и дpy­
:roro вида заготовки требует очень больших давлений. Инструмент
часто выполняе'ГСя граверным способом, очень дорог и быстро
изнашивается, в связи с чем ~каику обычно осуществляют для
самых мягких металлов.
В холодном состоя.ни.и изготовляют также изделия в штампах,
ана1.1югичных rем, которые применяются для горячей штамповки.
Получающиеся изделия отличаются чистотой поверхности и точ­
ностью размеров. Однако боJiьшие давления, требуемые для де­
формации в холодном состоянии, затрудняют применение этого
.вида штамповки для крупных изделий.
126. Вопросы организации
и экономики кузнечно-штамповочного производства
Очень большое зна,чение в ку3нечно-штамповочном производ­
стве имеет правильная организация рабочего места, способствую­
ща,я повышению производительности труда. Рабочее место должно
быть досmточно механизировано для вспомогательных операций
технолог.ического назначения .и для ремонта. Удобство работы,
:~кономное расходование площади цеха, хорошие условия труда
и безопасная ра~бота ооста,вляют обязательные условия правиль­
ной организац.и.и ра~бочих мест. Опыт работы лучших отечествен­
ных цехов позволяет выделить на'Иболее удачные схемы взаимно­
го расположения оборудования на рабочих местах кузнецов,
шта,мповщиков .и прессовщиков.
Так, при свободной ковке на молоте (рис. 367, /) печь 1 рас­
полагается слева от молота 2, чтобы кузнец, стоя у молота, мог
хорошо видеть подав.аемую от печ.и ·нагретую заготовку.· Маши­
нист (справа у ,молота) хорошо в.идит все рабочее место. Заго­
товки на,ходя-ося около печи, поковки около молота.
Раобочее место обдувается овежим воздухом из :вентилятора 3.
Между печью и молотом помещае:гся крановая стрела, в пределах
досягаемости которой находятся заготовки ,и поковки. !(ран может
быть использован и для ремонmых целей.
Рабочее .место мощного пресса 1 (рис. 367, 1/) и батареи пе­
чей 2 обслуживается заrрузочной машин.ой 3 для загрузки и вы•
грузки из печи заготовки .и манипулятором 4, который, перехваты­
вая на·гретые заготовки от раз·грузочной машины, совершает все
вспомогаrгельные операции при ковке. Рядом с прессом поме­
щается ,поворотный сrол 5, предназначенный в случае необходи­
мости для захват.а заготовки за другой ее конец. Поковки скла­
дываются для остывания в колодец б.


.г·-,
. 1 нз I Нести 311eamo8ok
L_. .J
r--,
· I l'(fl / Несто поkоГок ·- •
1,
L_. J
е K!f3H~II, fU/1tt1НлlА1щцк U IЮiJflf/VH61U
8 Наерdол11Щцk
ф Ношинuст
0 17,IМCCtltlщUk
Рис. 367. Примеры организации рабочих мест


480
Технология ков,ш и штамповки
Типовое ра·бочее мест<> при штамповке облойным методом на
молоте показано на рис. 367, III.
Слева направо расположены:· печь 1 (полуметодическая с толкатедем).
молот 2 и обрезной пресс 3. При передаче нагретых заготовок используется
столик, который находится между печью и молотом. Такой же столик поме­
щается между молотом и прессом. Рабочий берет заготовку со столика, не
11аrибаясь. Рабочее место обдувается вентилятором 4. При большом весе по·
ковок для передачи их вдоль рабочего места используется мооорельс (пока­
зан пунктиром).
Вариант рабочего места при· ПОJIНОЙ механизации безоблойной
шта·мповки иллюстрируются на рис. 367, IV. В этом случае обрез­
ной пресс отсутствует. Заготовки мостовым краном по 60-80 шт.
разгружаются в магазин полуметодической печи 1. После выдачи
из печи заготовки по конвейеру поступают к штамповщику на
молот 2, :и после шта-мповки по другому конвейеру поступают в.
ящик 3, откуда кра'Ном и.ли на электрока,ре увозятся на склад.
Вариа1нт организации рабочего мес11а облойной штамповки
с электронагревом металла щшведен на рис. 367, V.
Заготовки загружаются в индукционный нагреватель 1 методического
типа {с толкателем) и после нагрева обрабатываются юа ковочных валь­
цах 2, после чего поступают на штамповочный пресс 3, затем через столик.
на обрезной пресс 4 и, наконец, по конвейеру попадают в ящик 5, откуда
увоэятси электрокарой.
Организация рабочего места при штамповке на горизонталь­
но-ковочной машине 1 (рис. 367, VI) имеет много вариантов. При
работе от прутка зшотовки поступают ,из печи 2 по одной ветви
монорельса, в то время как в печь по другой его ветви увозится
ранее обработанный ·пруток. По дороге к машине пруток прохо­
дит очистку от окалНIНы (например, гидроочистку 3). Передача
прутков из ручья в ручей производится подъемным сrелом 4.
После штамповки поковки из приямка машины убираются кон-
вейером 5 в тележку 6.
.
i
При холодной штамповке отсутствие печей упрощает орга­
низацию рабочего места, а нормальная температура заготовок и
изделий позволяет широко испОJiьзовать п,ри ме,са.н.изаци,и проре­
з.иненные ленты, кожу и брезент, что значительно облегчает меха­
низацию и автоматизацию процесса. Автоматические лиНИ'и внед­
ряются и в горяч.их штамповочных цехах отечественных заводов.
В заключение отметим некоторые вопросы себестоимости кованых.
и штампованных изделий.
Для решения вопроса экономичности различных способов.
ковки и штамповки необходимо исходить нз· принципа: при наи­
меньших экономических затратах обеспечить наивысшую произ­
водительность и качество изделий; большое значение при этом
имеет экономия металла.


Организация и экономика кузнечно-штамповочного производства 481
Как известно, себестоимость изделий слагается из прямых
и накладных (цеховых, заводских) расходов. Анализ статей рас­
ходов указывает пути снижения себестоимости. Использование
более дешевых металлов, увеличение стойкости штампов, механи­
зация рабочих мест, использование отработа•Н'НОГО пара, исполь­
зование отходов металла и многое другое служит источником у де­
шевления изделий.
Себестоимость поковок связана также с величиной сЕ'рии и партии вы-
пускаемой продукцпи: чем на большее чиспо партий делится выпускаемая
серия, тем больше переналадок штампов и простоев произв<1дства, тем
выше себестоимость. Для -обеспечения ритмичности работы необходимо уста­
новцть технологически удобные партии выпускаемых поковок. соrласова111НЫе
с общими планами выпуска изделий.
.
Себестоимость должна быть возможно более низкой не только по отно­
шению к поковке, но и к детали; таким образом, правильный анализ се/tе­
стоимости должен охватывать все этапы изготовления детали.
Сопоставление расчетов себестоимости детали в зависимости от вели­
чины партии при разных способах изготовления позволяет решать многие тех­
нологические вопросы.


ЛИТЕРАТУРА
1. И. П. Бардин и Н. П. Банный. Черная металлургия в новой
пятилетке. Изд. АН СССР, 1947.
2. И. М. П а в л о в. Теория прокатки и основы rоластической деформа-
ции метамов, ГОНТИ, 1938.
•
3. С. И. Г у б к и н. Теория обработки :металлов дав.пением, Металлурrиз­
дат, 1947.
4. И. М. П а в л о в. Теория прокатки, ч. 1. (Общие основы обработки
металлов дав.пением), Металлурrиздат, 1950.
5. А. И. Цел и к о в. Прокатные стаlfЫ, Металлурrиздат, 1947.
6. А. И. Цел и к о в. Механизмы прокатных станов, Машrиз, 1946.
7. И. Г. К ул ь б а ч н ы й. Механическое оборудование прокатных це­
хов, Металлурrи:щат, 1946.
8. И. Я. Т а р н о в с к ю й. Формоизменение при пластической обработке
металлов, Металлурrиздат, 1954.
9. М. Л. 3 ар о щи нс кий. Прокатка стали, Металлурrизцат, 1948.
10. Е. П. Ун к с о в. Пластическая деформация при ковке и штампсвке,
Машrиз, 1939.
.
11. А. И. Целиков, Н. М. Федосов, А. А. Соколов. Пр<:>катка
стали, Металлурrиздат, 1943.
12. П.Т. Емельяненко, С. И. Борисов, А. А. Шев111енко.
Трубопрокатное производство, Металлурrиздат, 194U.
•
13. А. П. Вин о r рад о в. Расход энергии при прокатке и мощность
двигателей при станах, Журнал «Металлург». No 2, 3, 4, 1929.
14. П. С. Ист ом и а. Прессование металлов, Металлурrиздат, 1944.
15. В. Е. Гр у м•Г ржи м ай л о. Прокатка и калибровка, Л.-Кубуч, 1933.
16. А. А. Але к с ан др о в. Блумиаги и слябинги, Металлургиздат, 1949.
17. В. Г. Сердюк о в и 51. Я. Ц и р ш. Обработка цветных металлов
и сплавов дав.пением, Металлурrиздат, 1947.
18. 51. М. Ох р им е н к о. Технология горячей штамповки стали, Маш­
rиз, 1949.
19. А. П. Вин о r рад о в. Калибровка прокатных валков, Гостехиздат
Украины, 1934.
20. А. Ф. Гол овин. Прокатка, ч. 111 (калибровка), ОНТИ, 1936.
21. Е. П. Ун к с о в. Новое в технологию горячей штамповки, Машгиз,
1949.
22.А.П.ВиноrрадовиГ.А.Виноrрадов.Калибровкапро­
катных валков, Металлургиздат, 1950.
23.Б. П. Бахтинов и М. М. Штернов. Калиброlfка прокатных
валков, Металлурrиздат, 1953.
-
24. А. П. Чек маре в. Точная прокатка, Мета.•щурrиздат, 1952.
25. С. И. Г у б к и н. Ковка и штамповка цветных металлов и сплавов,
Металлургиздат, 1940.
26. Ю. М. Ч и ж и к о в. Прокатное производство, Металлургиздат, 1Т95ИО.
27. И. Л. П е р л и н. Волочение цветных металлов и сплавов, ОН
•
Метамурrиздат, 1934.


Литература
483
28. В. П. Се в ер де н к о. Статьи в сборнике «Обработка металлов дав­
лением», Метаппурrиздат, 1952.
29. В. С. Смирн о в. Поперечная прокатка, Машrиз, 1948.
30. И. А. Ф о м и ч е в. Процесс прошивки в дисковом прошивном стане.
Сталь, 1940, No 12.
31. А. Ф. Л и с очки н. Поперечная прокатка, Сталь, No 6, 1946.
32. Д. И ..ст а р ч е и к о. Развернутая калибровка фасокных профилей,
Металпурrиздат, 1952.
33. С. Н. Х ,р ж а но в с к и й. Проектирование кузнечных цехов. Машrиз,
1949.
34. И. Пуппе и Г. Штаубер. Прокатное дело, ч. 1и 11, ОНТИ.
1939.
.
35. К. Ф. Граче в. Ковочное производство, ОНТИ, 1936.
36. И. А. Юхвец и В.М. Алексеенко-Сербин. Холодное во•
лочение черных металлов, ОНТИ, 1938.
37.Ю.М.МатвеевиЯ.Л.Ваткин. Капнбровкавалковиинстру-
мента трубных станов, Металлурrиздат, 1951.
38. Л. С. Г е л ь д е р м а н. Калибровка прокатных валков, ОНТИ, 1935.
39. ЦНИИТМАШ. Пр~жатные станы (атлас), Машrиз, 1950.
40.А.А. КоропевиГ.М.НиколаевскиА.Механическоеобо­
рудование прокатных цехов, Металлурrиздат, 1953.
41. Энциклопедический сnравочник «Машиностроение», 1948, т. 6 и т. 8.


Редактор И. Я. Тарновский
Редактор издательства Н. А. Валов
Технический редактор Е. Г. Шпак
•
•
•
Сдано в производство ll/V-1955 r.
Подписано к печати 23/VIIl-1955 r.
Уч.-изд. л. 28.8
Бумага 60 Х 921/16 = 15,187 бум. л. =
=30,25 п. л.+вклеiiка 0,125 п. л.=30,375 п. л.
Т=06963
Тираж 11.ООС
Заказ 1515
Цена11р.60к.
•
•
•
Типография Металлурrиздата,
Москва, Цветной бульвар, д. 30


6
61
113
133
160
174
186
234
• 261
268
282
306
308
338
371
396
417
467
20 сн.
Рис. 28
1и2сн.
Рис. 77 •
9 св.
'J св.
13 св.
4 си.
10 св.
4 сн.
2 сн.
1 сн.
4 св.
15 сн.
15 сн.
б св.
19 сн.
21 св.
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
восьмивалковые
1
1
кг/см;
750 lfiO0· мм,
б - стальные ленты
1
1,1 3,5
1
оr:м= О(
'
±о,1 0,07 мм,
первый
третий
1
литейного
(пассирование)
1'{d=2,9 1,8мм),
1
50 30000 т
1
(2,5 3d),
шестивалковые
кгсм;
750,- 1600 мм,
б - стальные литые
1,1+3,5
оr:м=~
±0,1 -:- 0,07 ММ,'
третий
четвертый
линей11оrо
(пассивирование)
(d=2,9-1,8 мм),
50+30000 т
(2,5- З-d),
\По чьей вине
Тип.
Авт.
»
Авт.
Авт.
·»
Тип.
Авт.
Тип.
»
»
Авт.
Авт.
Тип.
Авт.
Тип.
»
»
Заказ 1515