Контроль прокатного виробництва
Прокатне виробництво, будучи завершальним етапом металургійного циклу, має великий вплив на якість і кількість продукції, що випускається, а також на всі техніко-економічні показники заводу. Правильно розробленої прокатної технологією можна до певної міри локалізувати окремі дефекти литої сталі - злитків. Поопераційний контроль технологічного процесу прокатного виробництва повинен забезпечити отримання продукції високої якості без зниження продуктивності агрегатів. Незважаючи на велику різноманітність технологічних процесів отримання різних видів продукції, всі способи прокатного виробництва (сортопрокатні, трубне, листопрокатної та ін) мають між собою багато спільного, як щодо вихідного матеріалу, так і щодо підготовки металу до нагрівання, нагрівання металу, охолодженню металу, обробці і т. д., тому в міжопераційному і остаточному контролі прокатної продукції також багато спільного.
Виходячи з цього, питання контролю технології прокатного виробництва викладені в порядку послідовності операцій.
Вихідний метал для прокатного виробництва
Вихідним металом для прокатного виробництва є злитки і напівфабрикати (цвітіннп, сляби, заготовки і сутункі) різних форм, розмірів і марок сталей.
До основних параметрів злитків, що впливає на якість, відносяться їх вагу, форма і співвідношення геометричних розмірів. Параметри залежать від хімічного складу і призначення металу.
Вагу зливків для прокатного виробництва може коливатися в широких межах від 100 кг до 50 т і вище. Слід зазначити, що якщо раніше злитки середньолегованих і високолегованих марок сталей відливали переважно невеликих розвісивши, то: останнім часом технологія сталеплавильного і прокатного виробництва настільки прогресувала дозволяє отримувати готову продукцію середньо і високолегованої сталі з зливків великого розважування.
Форма зливків буває найрізноманітніша: квадратна, прямокутна, кругла, багатогранна, хвиляста та ін, але найбільш поширеними формами є квадратна, прямокутна і круглого перерізу. При цьому однаковою мірою застосовуються як злитки, розширені догори, так і розширені донизу.
Сучасний стан технології виплавки і розливання сталі у виливниці не гарантують отримання зливків з однаковим хімічним складом по перетину і висоті, при цьому, чим більше вагу злитків, тим більш різко проявляється їх хімічна неоднорідність.
У процесі охолодження металу у виливниці і кристалізації злитка утворюються внутрішні дефекти (усадочні раковини, сегрегація хімічних елементів, газонасиченості та ін), які наступним технологічним переділом усуваються або зменшуються. Крім того, зустрічаються внутрішні дефекти, які пов'язані зі специфікою технології виплавки і розливання, а є результатом порушення встановленої технології виплавки, розливання і охолодження злитків (погане розкислення металу, низька або висока температура і швидкість розливання та ін.) До числа таких дефектів відносяться: неметалеві включення, бульбашки, усадочна рихлість, осьова і центральна підвищена ізоляція, плямиста ізоляція, деревоподібний злам, внутрішні тріщини в злитках і ін
Крім вищевказаних дефектів, порушення технології виробництва або неправильно вибраний режим тієї чи іншої операції сталеплавильного виробництва може призвести до утворення та використання поверхневих дефектів. До найбільш часто зустрічається поверхневим дефектів відносяться рваніни, поперечні і поздовжні тріщини, полони, осповіни, шлакові включення та інші, які підлягають видаленню з поверхні злитків.
Якість сталевого злитка визначається ступенем розвитку дефектів і можливостями їх усунення без зниження техніко-економічних показників виробництва за умови отримання готової продукції в суворій відповідності до ГОСТу.
Вплив внутрішніх дефектів злитків може бути трохи зменшено або локалізовано за рахунок подальшої правильної технології переділу (нагріву, прокатки, охолоджування і ін), а поверхневі дефекти повинні бути видалені безпосередньо зі злитку або ж у випадку гарячого посаду з напівфабрикату.
Якість напівфабрикату у великій мірі залежить як від якості вихідного металу - злитку, так і від технології переділу злитків: нагріву, прокатки й охолодження напівфабрикату. Правильно вибрана технологія переділу в значній мірі покращує метал, і, навпаки, неправильна технологія посилює вади зливків та в збільшеній кількості передає їх напівфабрикату.
Найбільш часто зустрічаються пороки прокатного походження наступні: перегрів, перепал, захід сонця, подряпини, флок, за геометричними розмірами, знеособлені і ін
Перед посадкою в нагрівальні колодязі і печі зливки піддаються контролю за станом поверхні і по правильності маркування.
Контроль стану поверхні злитків проводиться шляхом зовнішнього огляду або безпосередньо перед посадкою в нагрівальні колодязі при гарячому всадив, або у випадку застосування злитків холодного всадив, на ад'юстаже сталеплавильного цеху. Злитки не повинні мати поверхневих дефектів у вигляді рванін, тріщин, полон, шлакових включень, оспоаін та ін, розміри яких перевищують норми, встановлені технічними умовами. У залежності від марки сталі, призначення, глибини залягання, і протяжність дефектів можуть бути застосовані ті чи інші способи зачистки поверхні.
Для попередження можливості переплутування, знеособлення злитків надзвичайно важлива правильна організація обліку та маркування злитків.
Злитки, призначені для холодного посаду, спеціально маркуються за допомогою металевих скоб з нанесенням на них номери плавки і марки сталі. Скоби встановлюються в надставку злитка до розливання металу.
Якщо злитки плавок, призначених для гарячого посаду, направляються на склад, на одній з бічних граней кожного злитку наноситься фарбою номер плавки та марки сталі.
Загальна кількість надійшли злитків даної плавки, а також кількість придатних і забракованих контролюються зіставленням з даними паспорта плавки.
Цвітіннп, сляби і заготовки після охолодження піддаються, перш за все, контролю стану поверхні (зовнішнім оглядом після видалення окалини з поверхні металу).
Видалення окалини в залежності від специфіки виробництва, марки сталі, призначення металу може бути вироблено травленням в кислотах, дробеструйним установками або іншими способами.
На поверхні напівфабрикату не повинно бути дефектів у вигляді тріщин, полон, рванін, заходів, рисок і ін Виявлені дефекти обводять крейдою і видаляють. Видалення поверхневих дефектів в залежності від марки сталі, призначення заготовок, розмірів пороків і особливості виробництва може бути вироблено вогневої зачисткою, пневматичної вирубкою, строжкой та іншими методами.
Після цього ретельно зовнішнім оглядом клейма кожної заготівлі перевіряється правильність маркування. У разі сумніву в правильності клеймовкі, всі заготовки плавки піддаються контролю іскріння або стилоскопах. При виробництві високолегованої сталі всі заготовки незалежно від стану клеймовкі піддаються перевірці на іскру.
Шляхом перерахунку заготовок перевіряється відповідність кількості заготовок у плавці з даними паспорта плавки.
Якість різання заготовок перевіряється шляхом зовнішнього огляду торців заготовок. Торці повинні мати гладкий і рівний рез, без відколів, тріщин і вириваючи, так як останні вказують або на недостатню обрезь усадочної раковини, або на різання металу несправними або ж неправильно встановленими ножами.
Розміри напівфабрикату контролюються шляхом виміру штангенциркулем, шаблоном і металевою рулеткою та ін
Підсумки поплавочно контролю, обробка та забракованіе напівфабрикату фіксуються в спеціальному журналі.
Неоднорідність структури металу, розташування і властивості різних кристалів, наявність внутрішніх та зовнішніх вад в металі посилює нерівномірність розподілу напружень в процесі обробки металу тиском.
Всі вади металу, будучи місцями підвищеної, концентрації напруг і піддаючись розтягуючим напруженням у процесі прокатки, можуть призвести до утворення місцевих тендітних руйнувань до того, як середня напруга дійде до межі текучості.
Не видалені з поверхні злитків і заготовок вади передаються готовому сорту. При цьому чим менше розмір готового профілю, тим більшу поверхню цей порок вражає й тим більша потрібно витрата енергії для видалення пороку. Часто вади, які легко можна було б видалити зі злитку або напівфабрикату, переходячи в готовий сорт, перетворюють його в остаточний шлюб.
Різними досвідами і дослідженнями встановлено, що підвищення концентрації напруги тим більше, чим глибше порок розташований в металі, і чим менше кут між сторонами пороку.
Максимальна напруга на поверхні металу, ураженого дефектами, може бути визначено за формулою С. І. Губкіна:
σ макс - напруга біля кінця тріщини;
σ сер - середнє опір деформації;
р - радіус закруглення біля вершини надрізу;
С - глибина тріщини.
Вплив поверхневих дефектів, на зниження міцності матеріалу показано дослідами, проведеними акад. А. Ф. Іоффе, над кристалами кам'яної солі.
Кристали кам'яної солі піддавалися розриву в сухому вигляді і у воді. Було встановлено, що межа міцності сухих зразків дорівнює 0,5 кг / мм 2, а межа міцності подібних зразків при розривах їх у воді дорівнював 200 кг / мм 2.
Таке різке підвищення межі міцності кристалів солі пояснюється головним чином тим, що у воді розчинився поверхневий шар солі, на якому були мікротріщини, які є джерелами підвищеної концентрації напружень.
Видалення поверхневих вад з металу є відповідальною і трудомісткою операцією прокатного виробництва від ретельності, виконання якої залежить якість готової продукції і техніко-економічні показники виробництва.
Може також здійснюватися вогнева зачистка пороків поверхні злитків, як гарячого, так і холодного всадив.
Іноді для зливків, головним чином гарячого всадив, зачистка пороків поверхні зливків не проводиться.
Жодна зі схем зачистки пороків поверхні зливків не гарантує повністю від необхідності подальшого зачистки напівфабрикату. Звичайно, після попередньої зачистки злитків поверхневих вад на напівфабрикаті буде значно менше.
Найбільш ефективним способом, який отримує велике поширення, є вогнева зачистка гарячого розкату.
Переваги цього способу перед іншими особливо відчутні при застосуванні спеціальних машин безперервного, суцільний вогневої зачистки поверхні гарячого розкату, встановлених в загальну лінію прокатного стану по шляху руху розкату.
Злитки ряду відповідальних легованих сталей перед видаленням вад з їх поверхні піддаються різним видам термічної обробки.
До основних видів термічної обробки злитків перед зачисткою відносяться: відпал, нормалізація з відпуском, гомогенізація.
Відпал і нормалізація з відпуском необхідні, щоб зняти внутрішні напруження, що утворилися в злитках в процесі охолодження, які можуть при певних умовах нагріву і прокатки призвести до утворення вад в злитках, пом'якшити сталь для полегшення зачистки поверхневих дефектів і зменшити флокеночувствітельность металу.
Гомогенізація (дифузійний відпал), крім того, кілька вирівнює хімічний склад металу.
Окалина, що покриває поверхню вуглецевого металу, складається в основному з трьох шарів: верхнього - оксиду Fe 2 О 3, середнього - оксиду Fе 3 О 4, і нижнього - закису FeO. У окалині, що покриває поверхню легованих і високолегованих сталей, крім того, містяться ще в невеликих кількостях окисли легуючих елементів (від 2% до 3%). До складу основних верств окалини входить приблизно від 20% до 50% окислів Fe 2 О 3 і Fе 3 O 4 та від 50% до 80% закису FeO.
У залежності від хімічного складу сталі застосовують різні кислоти. Для травлення напівфабрикатів з низьколегованої і вуглецевої сталі застосовують, в основному, розчин сірчаної кислоти.
Для травлення напівфабрикатів, чистого сорту, а також гарячекатаних смуг і листів з нержавіючих сталей застосовують водні розчини соляної, сірчаної, азотної чи фтористоводородной кислот різних концентрацій і в різних комбінаціях.
Контроль водного розчину кислоти проводиться таким чином. Свіжий розчин перемішують. З глибини ванни свинцевим або кислототривкою склянкою відбирають пробу. В склянку опускають термометр і ареометр і визначають щільність при відповідній температурі, виходячи з чого визначають питома вага розчину. З стаканчика з розчином піпеткою відбирають у колбу 10 см 3 розчину і додають 3-4 краплі метилоранжа. Титрують, додаючи в розчин по краплях з бюретки лужний розчин їдкого натру, до зміни червоного кольору розчину в зелений. За розподілам бюретки визначають кількість витраченої лугу, а за кількістю витраченої лугу і питомій вазі розчину встановлюють вміст у розчині кислоти і купоросу.
Травильний розчин повинен перевірятися не рідше ніж кожні 3-4 години і результати контролю відображатися в спеціальному журналі.
Якість травлення перевіряється зовнішнім оглядом поверхні заготовок. Добре протравлені метал повинен мати гладку поверхню рівного світло-сірого кольору, без залишків не витравлений окалини, слідів перетруїти та інших дефектів.
У разі виявлення дефектів з'ясовуються причини їх утворення, і проводиться відповідна регулювання режиму роботи травильних ванн.
За останні роки набув поширення безперервний спосіб видалення окалини з поверхні напівфабрикату, сортового прокату листів та смуг за допомогою дробоструминних установок різних конструкцій.
Цей спосіб має ряд переваг у порівнянні з травленням металу у кислотах, основні з яких відсутність вад травлення і втрат здорового металу. При виробництві напівфабрикату і сортового прокату з легованої і високовуглецевої сталі застосовується також абразивний спосіб видалення окалини, що представляє собою різновид фрезерування металу зернами абразивного круга.
Сутність цього методу полягає в сошліфовке на поверхні металу змійки або кілець з кроком 100 мм - 200 мм .
У порівнянні з іншими засобами видалення окалини з поверхні металу він має ряд дуже істотних недоліків, з яких основними є низька продуктивність, значні втрати здорового металу і невелика величина поверхні металу, очищується від окалини.
Очищення грубої окалини з поверхні напівфабрикату і великого сортового прокату вуглецевих і низьколегованих сталей може проводитися відбиванням допомогою пневматичних молотків, з подальшою зачисткою металевими щітками. Цей спосіб не забезпечує достатньо повного видалення окалини, особливо нижнього шару, і не дає можливості якісно виявити поверхневі дефекти металу. Їм можна користуватися лише в тому випадку, якщо поверхня металу досить чиста або ж за умовами постачання допускаються незначні вади на поверхні.
Останнім часом для видалення з поверхні металу окалини почав застосовуватися Газополум'яний спосіб, заснований на нагріванні поверхні металу спеціальними многопламеннимі пальниками, які переміщуються вздовж оброблюваного металу на візках.
Для видалення вад з поверхні напівфабрикату можна використовувати такі способи, як вогнева зачистка, електродно-дугова зачистка, обдирання на токарно-обдирних верстатах, строжки на стругальних верстатах, фрезерування на спеціальних верстатах, пневматична вирубка молотками і абразивна зачистка наждаковими колами.
При ручній вогневої зачистки застосовується приблизно наступна технологія і контроль якості:
1) метал, який підлягає вогневої зачистки, укладається на стелажі поплавочно з тим, щоб уникнути знеособлення або переплутування; з поверхні металу металевими щітками і обойкамі видаляється окалина, бруд, пісок і т. д.;
Прокатне виробництво, будучи завершальним етапом металургійного циклу, має великий вплив на якість і кількість продукції, що випускається, а також на всі техніко-економічні показники заводу. Правильно розробленої прокатної технологією можна до певної міри локалізувати окремі дефекти литої сталі - злитків. Поопераційний контроль технологічного процесу прокатного виробництва повинен забезпечити отримання продукції високої якості без зниження продуктивності агрегатів. Незважаючи на велику різноманітність технологічних процесів отримання різних видів продукції, всі способи прокатного виробництва (сортопрокатні, трубне, листопрокатної та ін) мають між собою багато спільного, як щодо вихідного матеріалу, так і щодо підготовки металу до нагрівання, нагрівання металу, охолодженню металу, обробці і т. д., тому в міжопераційному і остаточному контролі прокатної продукції також багато спільного.
Виходячи з цього, питання контролю технології прокатного виробництва викладені в порядку послідовності операцій.
Вихідний метал для прокатного виробництва
Вихідним металом для прокатного виробництва є злитки і напівфабрикати (цвітіннп, сляби, заготовки і сутункі) різних форм, розмірів і марок сталей.
До основних параметрів злитків, що впливає на якість, відносяться їх вагу, форма і співвідношення геометричних розмірів. Параметри залежать від хімічного складу і призначення металу.
Вагу зливків для прокатного виробництва може коливатися в широких межах від
Форма зливків буває найрізноманітніша: квадратна, прямокутна, кругла, багатогранна, хвиляста та ін, але найбільш поширеними формами є квадратна, прямокутна і круглого перерізу. При цьому однаковою мірою застосовуються як злитки, розширені догори, так і розширені донизу.
Сучасний стан технології виплавки і розливання сталі у виливниці не гарантують отримання зливків з однаковим хімічним складом по перетину і висоті, при цьому, чим більше вагу злитків, тим більш різко проявляється їх хімічна неоднорідність.
У процесі охолодження металу у виливниці і кристалізації злитка утворюються внутрішні дефекти (усадочні раковини, сегрегація хімічних елементів, газонасиченості та ін), які наступним технологічним переділом усуваються або зменшуються. Крім того, зустрічаються внутрішні дефекти, які пов'язані зі специфікою технології виплавки і розливання, а є результатом порушення встановленої технології виплавки, розливання і охолодження злитків (погане розкислення металу, низька або висока температура і швидкість розливання та ін.) До числа таких дефектів відносяться: неметалеві включення, бульбашки, усадочна рихлість, осьова і центральна підвищена ізоляція, плямиста ізоляція, деревоподібний злам, внутрішні тріщини в злитках і ін
Крім вищевказаних дефектів, порушення технології виробництва або неправильно вибраний режим тієї чи іншої операції сталеплавильного виробництва може призвести до утворення та використання поверхневих дефектів. До найбільш часто зустрічається поверхневим дефектів відносяться рваніни, поперечні і поздовжні тріщини, полони, осповіни, шлакові включення та інші, які підлягають видаленню з поверхні злитків.
Якість сталевого злитка визначається ступенем розвитку дефектів і можливостями їх усунення без зниження техніко-економічних показників виробництва за умови отримання готової продукції в суворій відповідності до ГОСТу.
Вплив внутрішніх дефектів злитків може бути трохи зменшено або локалізовано за рахунок подальшої правильної технології переділу (нагріву, прокатки, охолоджування і ін), а поверхневі дефекти повинні бути видалені безпосередньо зі злитку або ж у випадку гарячого посаду з напівфабрикату.
Якість напівфабрикату у великій мірі залежить як від якості вихідного металу - злитку, так і від технології переділу злитків: нагріву, прокатки й охолодження напівфабрикату. Правильно вибрана технологія переділу в значній мірі покращує метал, і, навпаки, неправильна технологія посилює вади зливків та в збільшеній кількості передає їх напівфабрикату.
Найбільш часто зустрічаються пороки прокатного походження наступні: перегрів, перепал, захід сонця, подряпини, флок, за геометричними розмірами, знеособлені і ін
Перед посадкою в нагрівальні колодязі і печі зливки піддаються контролю за станом поверхні і по правильності маркування.
Контроль стану поверхні злитків проводиться шляхом зовнішнього огляду або безпосередньо перед посадкою в нагрівальні колодязі при гарячому всадив, або у випадку застосування злитків холодного всадив, на ад'юстаже сталеплавильного цеху. Злитки не повинні мати поверхневих дефектів у вигляді рванін, тріщин, полон, шлакових включень, оспоаін та ін, розміри яких перевищують норми, встановлені технічними умовами. У залежності від марки сталі, призначення, глибини залягання, і протяжність дефектів можуть бути застосовані ті чи інші способи зачистки поверхні.
Для попередження можливості переплутування, знеособлення злитків надзвичайно важлива правильна організація обліку та маркування злитків.
Злитки, призначені для холодного посаду, спеціально маркуються за допомогою металевих скоб з нанесенням на них номери плавки і марки сталі. Скоби встановлюються в надставку злитка до розливання металу.
Якщо злитки плавок, призначених для гарячого посаду, направляються на склад, на одній з бічних граней кожного злитку наноситься фарбою номер плавки та марки сталі.
Загальна кількість надійшли злитків даної плавки, а також кількість придатних і забракованих контролюються зіставленням з даними паспорта плавки.
Цвітіннп, сляби і заготовки після охолодження піддаються, перш за все, контролю стану поверхні (зовнішнім оглядом після видалення окалини з поверхні металу).
Видалення окалини в залежності від специфіки виробництва, марки сталі, призначення металу може бути вироблено травленням в кислотах, дробеструйним установками або іншими способами.
На поверхні напівфабрикату не повинно бути дефектів у вигляді тріщин, полон, рванін, заходів, рисок і ін Виявлені дефекти обводять крейдою і видаляють. Видалення поверхневих дефектів в залежності від марки сталі, призначення заготовок, розмірів пороків і особливості виробництва може бути вироблено вогневої зачисткою, пневматичної вирубкою, строжкой та іншими методами.
Після цього ретельно зовнішнім оглядом клейма кожної заготівлі перевіряється правильність маркування. У разі сумніву в правильності клеймовкі, всі заготовки плавки піддаються контролю іскріння або стилоскопах. При виробництві високолегованої сталі всі заготовки незалежно від стану клеймовкі піддаються перевірці на іскру.
Шляхом перерахунку заготовок перевіряється відповідність кількості заготовок у плавці з даними паспорта плавки.
Якість різання заготовок перевіряється шляхом зовнішнього огляду торців заготовок. Торці повинні мати гладкий і рівний рез, без відколів, тріщин і вириваючи, так як останні вказують або на недостатню обрезь усадочної раковини, або на різання металу несправними або ж неправильно встановленими ножами.
Розміри напівфабрикату контролюються шляхом виміру штангенциркулем, шаблоном і металевою рулеткою та ін
Підсумки поплавочно контролю, обробка та забракованіе напівфабрикату фіксуються в спеціальному журналі.
Підготовка металу до прокатці
Технологічний процес прокатного виробництва в різних стадіях обробки металу (нагрівання, прокатка, охолодження й ін) пов'язаний з нерівномірністю зміни окремих частин обсягу металу, що викликає в останньому різні за знаком і величиною напруги.Неоднорідність структури металу, розташування і властивості різних кристалів, наявність внутрішніх та зовнішніх вад в металі посилює нерівномірність розподілу напружень в процесі обробки металу тиском.
Всі вади металу, будучи місцями підвищеної, концентрації напруг і піддаючись розтягуючим напруженням у процесі прокатки, можуть призвести до утворення місцевих тендітних руйнувань до того, як середня напруга дійде до межі текучості.
Не видалені з поверхні злитків і заготовок вади передаються готовому сорту. При цьому чим менше розмір готового профілю, тим більшу поверхню цей порок вражає й тим більша потрібно витрата енергії для видалення пороку. Часто вади, які легко можна було б видалити зі злитку або напівфабрикату, переходячи в готовий сорт, перетворюють його в остаточний шлюб.
Різними досвідами і дослідженнями встановлено, що підвищення концентрації напруги тим більше, чим глибше порок розташований в металі, і чим менше кут між сторонами пороку.
Максимальна напруга на поверхні металу, ураженого дефектами, може бути визначено за формулою С. І. Губкіна:
σ макс - напруга біля кінця тріщини;
σ сер - середнє опір деформації;
р - радіус закруглення біля вершини надрізу;
С - глибина тріщини.
Вплив поверхневих дефектів, на зниження міцності матеріалу показано дослідами, проведеними акад. А. Ф. Іоффе, над кристалами кам'яної солі.
Кристали кам'яної солі піддавалися розриву в сухому вигляді і у воді. Було встановлено, що межа міцності сухих зразків дорівнює 0,5 кг / мм 2, а межа міцності подібних зразків при розривах їх у воді дорівнював 200 кг / мм 2.
Таке різке підвищення межі міцності кристалів солі пояснюється головним чином тим, що у воді розчинився поверхневий шар солі, на якому були мікротріщини, які є джерелами підвищеної концентрації напружень.
Видалення поверхневих вад з металу є відповідальною і трудомісткою операцією прокатного виробництва від ретельності, виконання якої залежить якість готової продукції і техніко-економічні показники виробництва.
Зачистка злитків
При посадці злитків у нагрівальні колодязі в холодному стані зачистка пороків поверхні злитків проводиться в холодному стані, перед їх нагріванням.Може також здійснюватися вогнева зачистка пороків поверхні злитків, як гарячого, так і холодного всадив.
Іноді для зливків, головним чином гарячого всадив, зачистка пороків поверхні зливків не проводиться.
Жодна зі схем зачистки пороків поверхні зливків не гарантує повністю від необхідності подальшого зачистки напівфабрикату. Звичайно, після попередньої зачистки злитків поверхневих вад на напівфабрикаті буде значно менше.
Найбільш ефективним способом, який отримує велике поширення, є вогнева зачистка гарячого розкату.
Переваги цього способу перед іншими особливо відчутні при застосуванні спеціальних машин безперервного, суцільний вогневої зачистки поверхні гарячого розкату, встановлених в загальну лінію прокатного стану по шляху руху розкату.
Злитки ряду відповідальних легованих сталей перед видаленням вад з їх поверхні піддаються різним видам термічної обробки.
До основних видів термічної обробки злитків перед зачисткою відносяться: відпал, нормалізація з відпуском, гомогенізація.
Відпал і нормалізація з відпуском необхідні, щоб зняти внутрішні напруження, що утворилися в злитках в процесі охолодження, які можуть при певних умовах нагріву і прокатки призвести до утворення вад в злитках, пом'якшити сталь для полегшення зачистки поверхневих дефектів і зменшити флокеночувствітельность металу.
Гомогенізація (дифузійний відпал), крім того, кілька вирівнює хімічний склад металу.
Зачистка напівфабрикатів
З метою виявлення поверхневих дефектів на напівфабрикаті його піддають попередньому очищенні від окалини.Окалина, що покриває поверхню вуглецевого металу, складається в основному з трьох шарів: верхнього - оксиду Fe 2 О 3, середнього - оксиду Fе 3 О 4, і нижнього - закису FeO. У окалині, що покриває поверхню легованих і високолегованих сталей, крім того, містяться ще в невеликих кількостях окисли легуючих елементів (від 2% до 3%). До складу основних верств окалини входить приблизно від 20% до 50% окислів Fe 2 О 3 і Fе 3 O 4 та від 50% до 80% закису FeO.
У залежності від хімічного складу сталі застосовують різні кислоти. Для травлення напівфабрикатів з низьколегованої і вуглецевої сталі застосовують, в основному, розчин сірчаної кислоти.
Для травлення напівфабрикатів, чистого сорту, а також гарячекатаних смуг і листів з нержавіючих сталей застосовують водні розчини соляної, сірчаної, азотної чи фтористоводородной кислот різних концентрацій і в різних комбінаціях.
Контроль водного розчину кислоти проводиться таким чином. Свіжий розчин перемішують. З глибини ванни свинцевим або кислототривкою склянкою відбирають пробу. В склянку опускають термометр і ареометр і визначають щільність при відповідній температурі, виходячи з чого визначають питома вага розчину. З стаканчика з розчином піпеткою відбирають у колбу 10 см 3 розчину і додають 3-4 краплі метилоранжа. Титрують, додаючи в розчин по краплях з бюретки лужний розчин їдкого натру, до зміни червоного кольору розчину в зелений. За розподілам бюретки визначають кількість витраченої лугу, а за кількістю витраченої лугу і питомій вазі розчину встановлюють вміст у розчині кислоти і купоросу.
Травильний розчин повинен перевірятися не рідше ніж кожні 3-4 години і результати контролю відображатися в спеціальному журналі.
Якість травлення перевіряється зовнішнім оглядом поверхні заготовок. Добре протравлені метал повинен мати гладку поверхню рівного світло-сірого кольору, без залишків не витравлений окалини, слідів перетруїти та інших дефектів.
У разі виявлення дефектів з'ясовуються причини їх утворення, і проводиться відповідна регулювання режиму роботи травильних ванн.
За останні роки набув поширення безперервний спосіб видалення окалини з поверхні напівфабрикату, сортового прокату листів та смуг за допомогою дробоструминних установок різних конструкцій.
Цей спосіб має ряд переваг у порівнянні з травленням металу у кислотах, основні з яких відсутність вад травлення і втрат здорового металу. При виробництві напівфабрикату і сортового прокату з легованої і високовуглецевої сталі застосовується також абразивний спосіб видалення окалини, що представляє собою різновид фрезерування металу зернами абразивного круга.
Сутність цього методу полягає в сошліфовке на поверхні металу змійки або кілець з кроком
У порівнянні з іншими засобами видалення окалини з поверхні металу він має ряд дуже істотних недоліків, з яких основними є низька продуктивність, значні втрати здорового металу і невелика величина поверхні металу, очищується від окалини.
Очищення грубої окалини з поверхні напівфабрикату і великого сортового прокату вуглецевих і низьколегованих сталей може проводитися відбиванням допомогою пневматичних молотків, з подальшою зачисткою металевими щітками. Цей спосіб не забезпечує достатньо повного видалення окалини, особливо нижнього шару, і не дає можливості якісно виявити поверхневі дефекти металу. Їм можна користуватися лише в тому випадку, якщо поверхня металу досить чиста або ж за умовами постачання допускаються незначні вади на поверхні.
Останнім часом для видалення з поверхні металу окалини почав застосовуватися Газополум'яний спосіб, заснований на нагріванні поверхні металу спеціальними многопламеннимі пальниками, які переміщуються вздовж оброблюваного металу на візках.
Для видалення вад з поверхні напівфабрикату можна використовувати такі способи, як вогнева зачистка, електродно-дугова зачистка, обдирання на токарно-обдирних верстатах, строжки на стругальних верстатах, фрезерування на спеціальних верстатах, пневматична вирубка молотками і абразивна зачистка наждаковими колами.
При ручній вогневої зачистки застосовується приблизно наступна технологія і контроль якості:
1) метал, який підлягає вогневої зачистки, укладається на стелажі поплавочно з тим, щоб уникнути знеособлення або переплутування; з поверхні металу металевими щітками і обойкамі видаляється окалина, бруд, пісок і т. д.;
2) перед зачисткою поверхні перевіряють розміри і клеймовку металу;
3) оглядається поверхня металу, і зовнішні вади відзначаються крейдою;
4) залежно від прийнятої технології, розмірів і марки стали після розмітки дефектів приступають або безпосередньо до вогневої зачистки або ж спочатку частина вад видаляють пневматичними молотками;
5) для прискорення процесу окислення поверхні металу на початку вогневого зачищення вводять в смолоскип полум'я кінець тонкого сталевого низкоуглеродистого прутка, а при зачистці нержавіючих сталей в осередок горіння весь час подається алюмінієвий або залізний порошок;
6) підготовлений і запалений різак встановлюється під кутом 70 ° - 80 ° до зачищають поверхня; після досягнення температури горіння металу нахиляють голівку різака під кутом 25 ° - 30 ° і одночасно подають струмінь ріжучого кисню, що утворюється в процесі вогневої зачистки шлак видаляється шкребками;
7) зачистка дефектів виробляється в поздовжньому напрямку, починаючи з ребра граней, при цьому процес вогневої зачистки ведеться безперервно; утворюються канавки повинні перекривати одна одну і не утворювати гострих і високих гребенів;
8) після вогневої зачистки поверхню металу піддається вторинному контролю на відсутність напливів, тріщин, гострих гребенів, на плавний розвал канавок і т. д. з тим, щоб уникнути дефектів, які при подальшій прокатці можуть призвести до утворення тріщин та заходів.
При контролі поверхні металу після вогневої зачистки перевіряється і відзначається крейдою і фарбою забракована частина металу.
При виробництві високолегованих сталей (нержавіючих, жароміцних тощо) злитки, заготівлі та сляби можуть піддаватися суцільний обдиранні поверхневого шару на спеціальних токарних і стругальних верстатах великої потужності.
Основна перевага цього способу зачистки полягає в тому, що при цьому віддаляються всі дефекти поверхні та забезпечується отримання значно більш чистої поверхні напівфабрикату в порівнянні з іншими видами зачистки металу, так як обдирання зливків здійснюється до повного видалення поверхневих дефектів.
Основні недоліки обдирання - низька продуктивність, великі втрати здорового металу (до 10%) і необхідність попередньої термічної обробки деяких сталей перед зачисткою.
Контроль якості обдирання металу здійснюється зовнішнім оглядом поверхні металу після зачистки. На поверхні металу не повинно бути не видалених вад, гострих гребенів і неплавное переходів між окремими шарами поверхні металу, які при прокатці можуть призвести до тріщин і присмерків. Перевіряються також розміри зачищаємо металу. В окремих випадках метал після строжки піддається травленню з метою більш ретельного контролю якості поверхні.
Видалення поверхневих вад повинно проводитися поперечної зачисткою, тому що в противному випадку поздовжньо розташовані тріщини і волосовини зливаються на поверхні металу з ризиками від наждачного каменю, і їх важко відрізнити при контролі.
Після зачистки кожна заготовка перевіряється зовнішнім оглядом на відсутність поверхневих вад, крім того, шляхом виміру перевіряють, чи не виходять зачищені місця за межі допусків.
Кожна проконтрольована годна заготівля таврується спеціальним клеймом, а забраковані заготівлі зафарбовуються фарбою.
Торці заготовок, що вийшли з розмірів після зачистки, відрізають або зафарбовують фарбою, якщо це дозволяється за умовами поставки.
Від нагрівання металу у великій мірі залежить якість готової продукції, продуктивність прокатних станів, витрата енергії та інші показники роботи прокатних цехів. Правильно вибрана технологія нагріву металу в поєднанні з правильним режимом його пластичної деформації та охолодження може в значній мірі локалізувати окремі дефекти литої сталі, поліпшити всі характеристики готового сорти, і, навпаки, невдало обрана технологія нагріву може призвести до утворення нових пороків і отримання остаточного браку.
Нагрівання металу перед прокаткою повинен забезпечити підвищення його пластичності, зниження опору деформації при прокатці і поліпшення фізико-механічних та фізико-хімічних властивостей стали, як наприклад, розчинення карбідів при нагріванні злитків шарикопідшипникової стали, зниження флокенообразованія флокеночувствітельних легованих сталей і т. д.
Правильне визначення температури нагріву є надзвичайно відповідальним завданням. Практично температуру нагрівання металу встановлюють, виходячи зі специфічних особливостей роботи того чи іншого заводу. При цьому прийнято орієнтовно вважати, що температура нагрівання металу повинна бути на 150 ° - 250 ° нижче за температуру плавлення і на 100 ° - 120 ° нижче температури перепалу.
Для сталей більшості марок діапазон температур нагріву коливається в межах 1050 ° - 1300 °.
При встановленні температурного режиму нагріву металу необхідно враховувати також температурний інтервал прокатки, який має великий вплив на продуктивність прокатного стану, якість готової продукції і вихід придатного.
При визначенні температурного інтервалу прокатки враховується пластичність, і опір стали деформації при різних температурах, а також вимоги до структури металу. Зазвичай прагнуть, щоб температурний інтервал прокатки відповідав станом металу в області твердого розчину гамма-заліза і закінчувався трохи вище лінії GS (на діаграмі залізо - вуглець). Для сталі кожної марки характерний свій температурний інтервал прокатки, що забезпечує отримання найкращих фізико-механічних властивостей і структури при оптимальних техніко-економічних показниках роботи стану.
Правильність встановлення температури нагріву для сталі даної марки може бути перевірена експериментально трьома способами. Перший спосіб обгрунтований на скручуванні круглих зразків металу при різних температурах. Температура, при якій зразок витримає без руйнування найбільше число скручувань навколо своєї поздовжньої осі, є оптимальною. Другий спосіб полягає в гарячій осаді під молотом спеціально відлитих при розливанні плавки проб у вигляді маленьких сліточков, розмірами дещо більше маркувальних проб. Ці сліточкі нагріваються до різних температур і ссажіваются під молотом в однакових умовах. Оптимальною є температура, при якій поверхня осаженних сліточков найбільш чиста.
Третій спосіб перевірки правильності температури - прокатка зразків на клин. Для цієї мети відливаються кілька злитків квадратного перетину 35 мм * 35 мм або 45 мм * 45 мм , Висотою 850 мм - 900 мм . Від цих злитків відрізають зразки довжиною 200 мм - 250 мм , Які нагрівають до різних температур прокатки і прокочують на клин у валках зі змінним перетином або на звичайних валках клинових зразків. Огляд зразків показує, при якій температурі і стисненні виходить найбільш чиста поверхня, що характеризує оптимальний режим.
При нагріванні металу контролюються такі показники:
а) температура в кожній зоні нагрівального пристрою протягом всього періоду нагрівання;
б) швидкість нагрівання в кожній зоні печі;
в) загальна тривалість нагрівання;
г) газова атмосфера печі (контролюється на вміст Н 2; СО, СО 2 і СH 4 в продуктах горіння з тим, щоб попередити інтенсивне окислення і зневуглецювання металу);
д) витрата газу і повітря;
е) тиск у печі (колодязях), нормальний рівень якого повинен бути 5-6 атм;
ж) температура у кабані печі (колодязях);
з) своєчасність кантування (в процесі нагріву металу, особливо легованих сталей, для рівномірного прогріву злитків і заготовок систематично, через певні проміжки часу, проводиться їх кантування).
При нагріванні в одній клітинці або печі злитків або заготовок різного розважування, але стали однієї марки, нагрів ведеться по металу меншого розважування. При нагріванні в одній клітинці злитків різних марок режим нагріву встановлюється по сталі, що вимагає більш повільного підйому температур і нижчої температури видачі.
На сучасних нагрівальних пристроях регулювання режиму нагріву і контроль можуть здійснюватися за допомогою лічильно-обчислювальних машин і телевізійних установок.
При видачі металу контролюється, перш за все, температура нагріву, яка перевіряється оптичним пірометром, фотоелементом або іншими приладами при видачі металу з печі і на початку прокатки. Одночасно перевіряється рівномірність прогріву злитку по всій висоті (візуально і по поведінці його в процесі прокатки) - нерівномірно нагріті злиток або заготівля будуть згинатися при прокатці через нерівномірне витяжки. Перевіряється також стан поверхні металу (візуально) і Поплавочна видача металу з нагрівальних пристроїв, відповідність якої із заданою схемою посадки контролюється відповідно до записів на пічний дошці і в пічному журналі.
Дані контролю нагрівання металу заносяться в спеціальну картку у вигляді додатку до паспорта плавки, яка супроводжує плавки на всіх наступних переділах в прокатному цеху.
Сучасні прокатні стани являють собою механізовані складні агрегати з великою продуктивністю.
Рис. 1: Схема поздовжньої прокатки Рис. 2: Схема поперечної прокатки
За способом прокатки всі стани можуть бути розділені на три великі групи: стани поздовжньої прокатки, поперечної прокатки і косою прокатки.
Поздовжня прокатка заснована на деформації металу валками, розташованими паралельно в одній площині і обертаються в різні боки; вісь прокатки металу перпендикулярна великим осях валків (рис. 1).
Поперечна прокатка - це деформація металу двома валками, що обертаються в одну сторону; вісь прокатки паралельна великим осях валків (рис. 2).
Коса прокатка представляє собою деформацію металу двома валками, розташованими під певним кутом один до одного і обертаються в одну сторону. При цьому метал задається у валки уздовж їх великих осей (рис. 3). Таке розташування валків надає металу обертальне і поступальний рух.
Останні два способи прокатки призначені для виготовлення виробів у вигляді тіл обертання (труби, кулі і т.д.).
Крім способів прокатки, стани поділяються:
1) за кількістю валків (дуо, тріо, кварто і багатовалкові);
2) за розташуванням робочих клітей (лінійні, безперервні, напівбеззупинним і т. д.).
4) по обертанню валків (реверсивні і нереверсивні).
Всі надходять на завод валки контролюються на геометричні розміри, станом поверхні, твердості, хімічному аналізу і структурі (мікро-і макро-). Підсумки перевірки заносяться в спеціальний журнал обліку та зберігання валків.
За розточенням нових валків і переточуванням вживаних встановлюється ретельний контроль у Вальцетокарні.
Контролю піддається:
а) відповідність геометричних розмірів калібрів, діаметра валків, буртів та інших параметрів даними креслення;
б) стан поверхні валків, на яких не повинно бути подряпин, рисок, підрізів та інших дефектів;
а) якість шліфування листових валків (клас чистоти поверхні);
b) відсутність ексцентричності (не повинно бути биття валка);
c) комплектність та маркування валків.
До арматурі стану відносяться всі змінні деталі (коробки, лінійки, бруси, пропуску, проводки і т.д.), що застосовуються для кріплення, напрями та утримання металу при прокатці в певному положенні. Крім цього, в лінійних станах для передачі смуги з однієї кліті в іншу застосовуються ще обвідні апарати різних конструкцій.
Від налаштування і стану становий арматури в дуже великій мірі залежить продуктивність стану і якість готової продукції. Арматура повинна забезпечити легкість завдання смуги до табору при одночасному утриманні її в певному положенні без коливань і пошкоджень поверхні прокатуваного металу. З цього боку добре зарекомендувала себе роликова арматура - роликові проводки, роликові коробки та інші
Одним з основних умов високої продуктивності прокатних станів та отримання продукції високої якості є правильна настройка стану.
Схема налаштування табору залежить від його конструкції і продукції, що випускається. У налаштування всіх станів входять такі загальні елементи:
1. Розрахунок режиму обтиснень по проходах.
2. Установка і закріплення валків. Валки всіх станів, крім станів косою прокатки, не повинні мати перекосів в горизонтальній і вертикальній площинах. У каліброваних валках повинно бути точне поєднання калібрів, що перевіряється по діагоналі калібрів нутромером.
3. З'єднання валків шпинделями. При цьому необхідно дотримуватися задані кути нахилу. Кожен зайвий перекіс шпинделів веде до ускладнення роботи стану і створює додаткові труднощі в його налаштування.
4. Підбір і встановлення становий арматури, яка повинна точно відповідати прокатуваного профілем і мати чисту гладку поверхню зіткнення із прокочуються металом.
5. Встановлення швидкостей прокатки.
6. Отримання профілю заданих розмірів і чистої поверхні, без заходів сонця, вовчків, рисок та інших дефектів. Налаштування табір до отримання профілю здійснюється на бракований металі. При гарячої сортовий прокатці проби для перевірки розмірів відбираються з трьох місць з передньої, середньої і задньої частини смуги з тим, щоб врахувати вплив різниці температур по довжині розкату.
7. Перевірка стану підшипників. Підшипники повинні бути правильно вкладенi (без перекосів), і вироблення їх не повинна перевищувати допустиму. Можливу вироблення підшипників у процесі прокатки слід враховувати. За даними С. Н. Філіппова, знос текстолітових підшипників в чистових клітях середньосортного стану дорівнює 0,03 мм / год.
8. Підготовка та перевірка вимірювального інструмента (кронциркуля, шаблону, лінійки та ін.)
Як у процесі настройки, так і під час роботи стану необхідно ретельно стежити за температурою валків, найменше порушення режиму охолодження валків може призвести до зміни розмірів Прокачаний металу.
Після отримання потрібного профілю необхідно систематично контролювати вищезгадані вимоги в процесі прокатки. На нових сучасних станах правильна настройка стану та контроль за його роботою проводиться відповідною апаратурою: безконтактними Товщиноміри та ширині заходами і фотоелементами для виміру температур. Особливо ефективними є лічильно-вирішальні машини, автоматично регулюють роботу станів.
Процес охолодження металу після прокатки являє собою надзвичайно відповідальну частину технології прокатного виробництва. Особливо велику роль цей процес відіграє для виробництва виробів з високолегованих, легованих і високовуглецевих сталей. Неправильно вибраний процес охолодження або порушення встановленого може різко погіршити якість продукції, що випускається, аж до отримання шлюбу.
Контроль технологічних операцій охолодження металу повинен забезпечити суворе виконання встановлених інструкцій і попередити можливість утворення шлюбу, а також дати аналіз причин погіршення якості своєї продукції і зниження виходу придатного.
Контролю піддається:
1) стан колодязів (печей) на відсутність підсмоктування повітря, герметичність закриття, правильність установки термопар, справність вимірювальної апаратури;
2) температура колодязів для уповільненої охолодження та печей для ізотермічного відпалу перед завантаженням в них металу; контроль температури здійснюється за допомогою простих термопар із стаціонарними або переносними гальванометра;
3) відповідність надійшов металу паспортними даними, перевіряється клеймовка, кількість штук;
4) температура металу перед завантаженням у колодязі чи термічні печі; до 800 ° заміряється оптичним пірометром, а при менших температурах - радіаційним пірометром типу РП з багатошарової термобатареей;
5) час посадки металу в колодязі (печі);
6) порядок завантаження колодязів (печей); в журнал заноситься перелік плавок, кількість штанг і розміщення їх у колодязях;
7) температура металу в колодязях і печах в процесі охолодження і ізотермічного відпалу; контроль здійснюється за допомогою термопар, встановлених в колодязях (печах) і фіксується на потенціометрі або гальванометрі;
8) регулювання швидкості охолодження металу в колодязях;
9) тривалість охолодження металу в колодязях та ізометричних печах;
10) загальна тривалість охолодження металу;
11) температура металу при вивантаженні з колодязів (печей). Замір температури проводиться термопарами, радіаційні пірометри типу РП та термокарандашамі (з температурним інтервалом 200 про -470 о).
3) оглядається поверхня металу, і зовнішні вади відзначаються крейдою;
4) залежно від прийнятої технології, розмірів і марки стали після розмітки дефектів приступають або безпосередньо до вогневої зачистки або ж спочатку частина вад видаляють пневматичними молотками;
5) для прискорення процесу окислення поверхні металу на початку вогневого зачищення вводять в смолоскип полум'я кінець тонкого сталевого низкоуглеродистого прутка, а при зачистці нержавіючих сталей в осередок горіння весь час подається алюмінієвий або залізний порошок;
6) підготовлений і запалений різак встановлюється під кутом 70 ° - 80 ° до зачищають поверхня; після досягнення температури горіння металу нахиляють голівку різака під кутом 25 ° - 30 ° і одночасно подають струмінь ріжучого кисню, що утворюється в процесі вогневої зачистки шлак видаляється шкребками;
7) зачистка дефектів виробляється в поздовжньому напрямку, починаючи з ребра граней, при цьому процес вогневої зачистки ведеться безперервно; утворюються канавки повинні перекривати одна одну і не утворювати гострих і високих гребенів;
8) після вогневої зачистки поверхню металу піддається вторинному контролю на відсутність напливів, тріщин, гострих гребенів, на плавний розвал канавок і т. д. з тим, щоб уникнути дефектів, які при подальшій прокатці можуть призвести до утворення тріщин та заходів.
При контролі поверхні металу після вогневої зачистки перевіряється і відзначається крейдою і фарбою забракована частина металу.
При виробництві високолегованих сталей (нержавіючих, жароміцних тощо) злитки, заготівлі та сляби можуть піддаватися суцільний обдиранні поверхневого шару на спеціальних токарних і стругальних верстатах великої потужності.
Основна перевага цього способу зачистки полягає в тому, що при цьому віддаляються всі дефекти поверхні та забезпечується отримання значно більш чистої поверхні напівфабрикату в порівнянні з іншими видами зачистки металу, так як обдирання зливків здійснюється до повного видалення поверхневих дефектів.
Основні недоліки обдирання - низька продуктивність, великі втрати здорового металу (до 10%) і необхідність попередньої термічної обробки деяких сталей перед зачисткою.
Контроль якості обдирання металу здійснюється зовнішнім оглядом поверхні металу після зачистки. На поверхні металу не повинно бути не видалених вад, гострих гребенів і неплавное переходів між окремими шарами поверхні металу, які при прокатці можуть призвести до тріщин і присмерків. Перевіряються також розміри зачищаємо металу. В окремих випадках метал після строжки піддається травленню з метою більш ретельного контролю якості поверхні.
Видалення поверхневих вад повинно проводитися поперечної зачисткою, тому що в противному випадку поздовжньо розташовані тріщини і волосовини зливаються на поверхні металу з ризиками від наждачного каменю, і їх важко відрізнити при контролі.
Після зачистки кожна заготовка перевіряється зовнішнім оглядом на відсутність поверхневих вад, крім того, шляхом виміру перевіряють, чи не виходять зачищені місця за межі допусків.
Кожна проконтрольована годна заготівля таврується спеціальним клеймом, а забраковані заготівлі зафарбовуються фарбою.
Торці заготовок, що вийшли з розмірів після зачистки, відрізають або зафарбовують фарбою, якщо це дозволяється за умовами поставки.
Нагрівання металу перед прокаткою
У технологічному процесі прокатного виробництва виключно велику роль грає нагрівання металу, особливо високолегованих, легованих і високовуглецевих сталей перед прокаткою. Нагрівання металу в полум'яних печах та колодязях прокатних цехів займає понад 99% часу всього циклу виробництва прокату (без урахування охолодження металу і його ад'юстажной обробки).Від нагрівання металу у великій мірі залежить якість готової продукції, продуктивність прокатних станів, витрата енергії та інші показники роботи прокатних цехів. Правильно вибрана технологія нагріву металу в поєднанні з правильним режимом його пластичної деформації та охолодження може в значній мірі локалізувати окремі дефекти литої сталі, поліпшити всі характеристики готового сорти, і, навпаки, невдало обрана технологія нагріву може призвести до утворення нових пороків і отримання остаточного браку.
Нагрівання металу перед прокаткою повинен забезпечити підвищення його пластичності, зниження опору деформації при прокатці і поліпшення фізико-механічних та фізико-хімічних властивостей стали, як наприклад, розчинення карбідів при нагріванні злитків шарикопідшипникової стали, зниження флокенообразованія флокеночувствітельних легованих сталей і т. д.
Правильне визначення температури нагріву є надзвичайно відповідальним завданням. Практично температуру нагрівання металу встановлюють, виходячи зі специфічних особливостей роботи того чи іншого заводу. При цьому прийнято орієнтовно вважати, що температура нагрівання металу повинна бути на 150 ° - 250 ° нижче за температуру плавлення і на 100 ° - 120 ° нижче температури перепалу.
Для сталей більшості марок діапазон температур нагріву коливається в межах 1050 ° - 1300 °.
При встановленні температурного режиму нагріву металу необхідно враховувати також температурний інтервал прокатки, який має великий вплив на продуктивність прокатного стану, якість готової продукції і вихід придатного.
При визначенні температурного інтервалу прокатки враховується пластичність, і опір стали деформації при різних температурах, а також вимоги до структури металу. Зазвичай прагнуть, щоб температурний інтервал прокатки відповідав станом металу в області твердого розчину гамма-заліза і закінчувався трохи вище лінії GS (на діаграмі залізо - вуглець). Для сталі кожної марки характерний свій температурний інтервал прокатки, що забезпечує отримання найкращих фізико-механічних властивостей і структури при оптимальних техніко-економічних показниках роботи стану.
Правильність встановлення температури нагріву для сталі даної марки може бути перевірена експериментально трьома способами. Перший спосіб обгрунтований на скручуванні круглих зразків металу при різних температурах. Температура, при якій зразок витримає без руйнування найбільше число скручувань навколо своєї поздовжньої осі, є оптимальною. Другий спосіб полягає в гарячій осаді під молотом спеціально відлитих при розливанні плавки проб у вигляді маленьких сліточков, розмірами дещо більше маркувальних проб. Ці сліточкі нагріваються до різних температур і ссажіваются під молотом в однакових умовах. Оптимальною є температура, при якій поверхня осаженних сліточков найбільш чиста.
Третій спосіб перевірки правильності температури - прокатка зразків на клин. Для цієї мети відливаються кілька злитків квадратного перетину
При нагріванні металу контролюються такі показники:
а) температура в кожній зоні нагрівального пристрою протягом всього періоду нагрівання;
б) швидкість нагрівання в кожній зоні печі;
в) загальна тривалість нагрівання;
г) газова атмосфера печі (контролюється на вміст Н 2; СО, СО 2 і СH 4 в продуктах горіння з тим, щоб попередити інтенсивне окислення і зневуглецювання металу);
д) витрата газу і повітря;
е) тиск у печі (колодязях), нормальний рівень якого повинен бути 5-6 атм;
ж) температура у кабані печі (колодязях);
з) своєчасність кантування (в процесі нагріву металу, особливо легованих сталей, для рівномірного прогріву злитків і заготовок систематично, через певні проміжки часу, проводиться їх кантування).
При нагріванні в одній клітинці або печі злитків або заготовок різного розважування, але стали однієї марки, нагрів ведеться по металу меншого розважування. При нагріванні в одній клітинці злитків різних марок режим нагріву встановлюється по сталі, що вимагає більш повільного підйому температур і нижчої температури видачі.
На сучасних нагрівальних пристроях регулювання режиму нагріву і контроль можуть здійснюватися за допомогою лічильно-обчислювальних машин і телевізійних установок.
При видачі металу контролюється, перш за все, температура нагріву, яка перевіряється оптичним пірометром, фотоелементом або іншими приладами при видачі металу з печі і на початку прокатки. Одночасно перевіряється рівномірність прогріву злитку по всій висоті (візуально і по поведінці його в процесі прокатки) - нерівномірно нагріті злиток або заготівля будуть згинатися при прокатці через нерівномірне витяжки. Перевіряється також стан поверхні металу (візуально) і Поплавочна видача металу з нагрівальних пристроїв, відповідність якої із заданою схемою посадки контролюється відповідно до записів на пічний дошці і в пічному журналі.
Дані контролю нагрівання металу заносяться в спеціальну картку у вигляді додатку до паспорта плавки, яка супроводжує плавки на всіх наступних переділах в прокатному цеху.
Прокатка металу
Прокатка є одним з найбільш прогресивних способів отримання готових металовиробів і займає провідне положення серед існуючих способів обробки металів тиском.Сучасні прокатні стани являють собою механізовані складні агрегати з великою продуктивністю.
Рис. 1: Схема поздовжньої прокатки Рис. 2: Схема поперечної прокатки
За способом прокатки всі стани можуть бути розділені на три великі групи: стани поздовжньої прокатки, поперечної прокатки і косою прокатки.
Поздовжня прокатка заснована на деформації металу валками, розташованими паралельно в одній площині і обертаються в різні боки; вісь прокатки металу перпендикулярна великим осях валків (рис. 1).
Поперечна прокатка - це деформація металу двома валками, що обертаються в одну сторону; вісь прокатки паралельна великим осях валків (рис. 2).
Коса прокатка представляє собою деформацію металу двома валками, розташованими під певним кутом один до одного і обертаються в одну сторону. При цьому метал задається у валки уздовж їх великих осей (рис. 3). Таке розташування валків надає металу обертальне і поступальний рух.
Останні два способи прокатки призначені для виготовлення виробів у вигляді тіл обертання (труби, кулі і т.д.).
Крім способів прокатки, стани поділяються:
1) за кількістю валків (дуо, тріо, кварто і багатовалкові);
2) за розташуванням робочих клітей (лінійні, безперервні, напівбеззупинним і т. д.).
Рис. 3 Схема косою прокатки
3) за призначенням прокатуваної продукції (сортопрокатні, листові, дротяні);4) по обертанню валків (реверсивні і нереверсивні).
Всі надходять на завод валки контролюються на геометричні розміри, станом поверхні, твердості, хімічному аналізу і структурі (мікро-і макро-). Підсумки перевірки заносяться в спеціальний журнал обліку та зберігання валків.
За розточенням нових валків і переточуванням вживаних встановлюється ретельний контроль у Вальцетокарні.
Контролю піддається:
а) відповідність геометричних розмірів калібрів, діаметра валків, буртів та інших параметрів даними креслення;
б) стан поверхні валків, на яких не повинно бути подряпин, рисок, підрізів та інших дефектів;
а) якість шліфування листових валків (клас чистоти поверхні);
b) відсутність ексцентричності (не повинно бути биття валка);
c) комплектність та маркування валків.
До арматурі стану відносяться всі змінні деталі (коробки, лінійки, бруси, пропуску, проводки і т.д.), що застосовуються для кріплення, напрями та утримання металу при прокатці в певному положенні. Крім цього, в лінійних станах для передачі смуги з однієї кліті в іншу застосовуються ще обвідні апарати різних конструкцій.
Від налаштування і стану становий арматури в дуже великій мірі залежить продуктивність стану і якість готової продукції. Арматура повинна забезпечити легкість завдання смуги до табору при одночасному утриманні її в певному положенні без коливань і пошкоджень поверхні прокатуваного металу. З цього боку добре зарекомендувала себе роликова арматура - роликові проводки, роликові коробки та інші
Одним з основних умов високої продуктивності прокатних станів та отримання продукції високої якості є правильна настройка стану.
Схема налаштування табору залежить від його конструкції і продукції, що випускається. У налаштування всіх станів входять такі загальні елементи:
1. Розрахунок режиму обтиснень по проходах.
2. Установка і закріплення валків. Валки всіх станів, крім станів косою прокатки, не повинні мати перекосів в горизонтальній і вертикальній площинах. У каліброваних валках повинно бути точне поєднання калібрів, що перевіряється по діагоналі калібрів нутромером.
3. З'єднання валків шпинделями. При цьому необхідно дотримуватися задані кути нахилу. Кожен зайвий перекіс шпинделів веде до ускладнення роботи стану і створює додаткові труднощі в його налаштування.
4. Підбір і встановлення становий арматури, яка повинна точно відповідати прокатуваного профілем і мати чисту гладку поверхню зіткнення із прокочуються металом.
5. Встановлення швидкостей прокатки.
6. Отримання профілю заданих розмірів і чистої поверхні, без заходів сонця, вовчків, рисок та інших дефектів. Налаштування табір до отримання профілю здійснюється на бракований металі. При гарячої сортовий прокатці проби для перевірки розмірів відбираються з трьох місць з передньої, середньої і задньої частини смуги з тим, щоб врахувати вплив різниці температур по довжині розкату.
7. Перевірка стану підшипників. Підшипники повинні бути правильно вкладенi (без перекосів), і вироблення їх не повинна перевищувати допустиму. Можливу вироблення підшипників у процесі прокатки слід враховувати. За даними С. Н. Філіппова, знос текстолітових підшипників в чистових клітях середньосортного стану дорівнює 0,03 мм / год.
8. Підготовка та перевірка вимірювального інструмента (кронциркуля, шаблону, лінійки та ін.)
Як у процесі настройки, так і під час роботи стану необхідно ретельно стежити за температурою валків, найменше порушення режиму охолодження валків може призвести до зміни розмірів Прокачаний металу.
Після отримання потрібного профілю необхідно систематично контролювати вищезгадані вимоги в процесі прокатки. На нових сучасних станах правильна настройка стану та контроль за його роботою проводиться відповідною апаратурою: безконтактними Товщиноміри та ширині заходами і фотоелементами для виміру температур. Особливо ефективними є лічильно-вирішальні машини, автоматично регулюють роботу станів.
Процес охолодження металу після прокатки являє собою надзвичайно відповідальну частину технології прокатного виробництва. Особливо велику роль цей процес відіграє для виробництва виробів з високолегованих, легованих і високовуглецевих сталей. Неправильно вибраний процес охолодження або порушення встановленого може різко погіршити якість продукції, що випускається, аж до отримання шлюбу.
Контроль технологічних операцій охолодження металу повинен забезпечити суворе виконання встановлених інструкцій і попередити можливість утворення шлюбу, а також дати аналіз причин погіршення якості своєї продукції і зниження виходу придатного.
Контролю піддається:
1) стан колодязів (печей) на відсутність підсмоктування повітря, герметичність закриття, правильність установки термопар, справність вимірювальної апаратури;
2) температура колодязів для уповільненої охолодження та печей для ізотермічного відпалу перед завантаженням в них металу; контроль температури здійснюється за допомогою простих термопар із стаціонарними або переносними гальванометра;
3) відповідність надійшов металу паспортними даними, перевіряється клеймовка, кількість штук;
4) температура металу перед завантаженням у колодязі чи термічні печі; до 800 ° заміряється оптичним пірометром, а при менших температурах - радіаційним пірометром типу РП з багатошарової термобатареей;
5) час посадки металу в колодязі (печі);
6) порядок завантаження колодязів (печей); в журнал заноситься перелік плавок, кількість штанг і розміщення їх у колодязях;
7) температура металу в колодязях і печах в процесі охолодження і ізотермічного відпалу; контроль здійснюється за допомогою термопар, встановлених в колодязях (печах) і фіксується на потенціометрі або гальванометрі;
8) регулювання швидкості охолодження металу в колодязях;
9) тривалість охолодження металу в колодязях та ізометричних печах;
10) загальна тривалість охолодження металу;
11) температура металу при вивантаженні з колодязів (печей). Замір температури проводиться термопарами, радіаційні пірометри типу РП та термокарандашамі (з температурним інтервалом 200 про -470 о).