Стальной горячекатаный уголок

 

 

 

Рис.5 Схема технологического процесса производства сортовой стали на стане 450

 

 

 

2.3  Калибровка валков  сортового стана 

  Калибровка прокатных валков — это совокупность методов определения размеров, формы, числа и характера расположения калибров в валках; калибровкой называют также нарезку ручьев, образующих калибры[6].

Рис.6:  Схема прокатки угловой стали в закрытых калибрах

 

    На рис.6,І приведена схема прокатки угловой стали в закрытых калибрах. В этом случае полки уголка остаются прямыми, а центральный угол постепенно уменьшается со 125−145˚ (в первом черновом калибре) до 90˚ (в чистовом калибре). Центральный угол можно изменять равномерно по проходам или пропорционально обжатию полки в соответствующем проходе. Недостатки этого способа прокатки угловой стали: глубокий врез калибров в валки (уменьшение их прочности) и большая разница рабочих диаметров валков (повышенный износ их, большой расход энергии и ухудшение поверхности профиля). Эти недостатки сводятся к минимуму при прокатке угловой стали с развернутыми полками в закрытых калибрах (рис.6, ІІ).

    Центральный угол в первом черновом калибре обычно принимают 125−145˚ с постепенным уменьшение до 90˚ в последних трех калибрах. Наряду с изгибом полок необходимо применять значительное их обжатие. Применение этой схемы прокатки при получении угловой стали больших размеров приводит к необходимости выполнения большой работы формоизменения при переходе от развернутых до горизонтали полок, получаемых в предчистовом калибре, к прямополочному профилю в чистовом калибре. Кроме уменьшения устойчивости прокатки, это приводит к появлению на наружных гранях полок угловой стали значительных растягивающих напряжений, а часто и к образованию микро- и макротрещин. На современных высокопроизводительных станах широко применяют универсальную схему прокатки угловой стали малых размеров (рис.6, ІІІ). Основное преимущество этой схемы состоит  в том, что прокатка в черновых калибрах осуществляется без ограничения уширения, благодаря чему их можно использовать для прокатки угловой стали любых размеров. Имеющийся в этой схеме ребровый калибр предназначен для обработки кромок регулирования ширины полок уголка. Эта схема прокатки угловой стали требует меньший парк валков, повышает производительность стана и снижает себестоимость готового проката. В схеме, приведенной на рис.6, ІV, наряду с черновым имеется второй ребровый калибр, предшествующий обычно предчистовому калибру. В этом случае может быть достигнут еще больший диапазон профилей, прокатываемых на одном комплекте валков. Эту схему можно применять для прокатки угловой стали малых размеров на непрерывных станах, где ребровые калибры размещают в клетях с вертикальными валками. В некоторых случаях угловую сталь прокатывают по методу сгибания полосы (рис.6, V). В этом случае квадратную или прямоугольную заготовку обжимают в полосу, имеющую по середине ширины некоторое утолщение. В дальнейшем полосу сгибают до получения углового профиля. При прокатке по этому способу имеются некоторые затруднения в процессе сгибания полок в чистовом калибре. Этот способ прокатки можно использовать для получения тонкостенных профилей угловой стали малых размеров. Иногда применяют способ прокатки угловой стали, при котором квадратную заготовку задают в калибр по диагонали (рис.6, VІ). Эта схема прокатки обеспечивает быстрое увеличение ширины профиля. При прокатке угловой стали больших размеров с толстыми полками весьма целесообразно применять системы развернутых калибров с постепенным сгибанием полок при переходе от полностью развернутых до горизонтали калибров к  прямополочному калибру                                                                                          (рис.7).

 

                                                                                                      Рис.7.

   Эта система калибровок предусматривает использование ряда переходных калибров (на рис.7 калибры ІІІ иІІ) при переходе от полностью развернутого ІV к прямополочному чистовому калибру, что позволяет постепенно выравнивать полки профиля. В этих условиях при переходе от предчистого кривополочного к чистовому прямополочному калибру получается меньшая работа формоизменения по спрямлению полок и меньшие растягивающие напряжения на наружных кромках полки, а также обеспечивается более устойчивое положение профиля в валках чистовой клети. Последним достигается более высокая технологичность процесса прокатки и повышается качество профилей. Калибры для прокатки угловой стали располагают на валках так, чтобы вершина уголка была сверху, а концы полок − снизу. При таком расположении облегчается удаление окалины, а прокатываемая полоса занимает наиболее устойчивое положение при задаче в калибр и выходе из него. Нейтральную линию калибра проводят по центру тяжести профиля.       Угловую сталь можно рассматривать как полосу, согнутую под прямым углом. Поэтому расчет обжатий при прокатке углового профиля можно вести так же, как и для полосовой стали. В этом случае ширина полосы равна длине двух полок по ее оси (рис.8). При длине полки по наружному волокну b и толщине d можно определить длину полки по оси:

b₁ = b – d/2,

тогда ширина полосы угловой  стали 

2b₁ = 2b – d.

Зная ширину и толщину  полосы угловой стали и принимая показатель уширения, можно определить размеры исходной заготовки. При расчете уширения полок угловой стали принимают, что каждая полка уширяется как отдельная полоса.

                                                                                                                                    Рис.8

Показатель уширения рекомендуется  принимать для угловой стали  от 20×20 до 100×100 мм равным 0,25, а для больших размеров 0,3. Эти показатели вполне пригодны для ориентировочного расчета, если иметь ввиду, что уширение в калибрах ограниченное. Сторону исходной квадратной заготовки a определяют из уравнения 2b₁ = a + 2k(a – d), откуда a = (2b₁+2k*d)/(1+2k). Зная размеры исходной квадратной заготовки и толщину полки угловой стали, находят суммарный коэффициент  обжатия. Приняв число проходов и зная суммарный коэффициент обжатия, можно определить коэффициенты обжатия в отдельных проходах. Число проходов, необходимое для прокатки угловой стали, зависит от ряда условий и, в частности, от размеров профиля. Обычно угловую сталь малых размеров прокатывают за 5, средних – за 7−9 и больших − за 9−11 проходов.

 

 

 

 

 

3. Дефекты уголка стального  горячекатаного №10

   Несмотря на неоспоримый прогресс в технологии прокатки, в настоящее время так и не удается предотвратить  образование дефектов поверхности готовой продукции [4]. Основными дефектами стальных горячекатаных уголков являются дефекты поверхности и отклонения формы поперечного сечения проката. Виды, причины образования дефектов и их способы предотвращения приведены в таблице 1.

  Таблица 1:

Наименование дефекта	Определение	Причина образования	Способы предотвращения и  исправления
1.Волнистость по кромкам полок	Отклонение от плоскости, при  котором поверхность металлопродукции или ее отдельной части  имеет вид чередующихся выпуклостей  и вогнутостей	1.Значительные растягивающие  напряжения на кромках 2.Из-за некачественной  сборки рабочих валков происходит  их биение	1.Понижение уровня формовки  2.Перевалка рабочих валков
2. Раскатанный пузырь	Представляет собой открытые на поверхности выпуклости разной формы  и размера. Они неравномерно распределены по всей ширине и длине проката. В  зависимости от их размеров и степени  деформации, которой подвергается материал, пузыри могут прорывать поверхность  и образовывать различной натяженности полосы отслаивающихся  пластинок  металла вытянутых вдоль направления  прокатки	Образуются в процессе разливки стали, как в изложницы, так и в условиях непрерывной  разливки  при условии: высокой концентрации кислорода, азота, водорода, растворенных в металле. Быстрое затвердевание жидкого металла препятствует выделению из него газов, способствуя образованию газовых пузырей.	1.Мелкие пузыри, расположенные  на глубине 2-3мм от поверхности  слитка, при дальнейшем нагреве  металла перед прокаткой окисляются  и затем удаляются вместе с  окалиной. 2.Глубоко расположенные  в слябе пузыри, если их поверхность  не окисляется и не загрязнена  неметаллическими включениями, при  достаточно больших обжатиях  свариваются.
3. Раковина	Дефект поверхности, представляющий собой углубления различной формы и глубины в любом месте на поверхности полосы	1.Отслоение с поверхности  полосы плен 2.Попадание на поверхность  полосы при прокатке посторонних  частиц металла.	1.Соблюдать технологию  отбраковки слябов 2.Содержать стан в чистоте
4.Волнистость	Отклонение от плоскости, при котором поверхность металлопродукции или ее отдельные части имеют  вид чередующихся выпуклостей и  вогнутостей не предусмотренной  формы проката	1.Неправильный режим охлаждения  валков по их длине                                 2.Может быть вызвана чрезмерным  обжатием в последних двух  клетях чистовой группы, прокаткой  на одних и тех же валках  широкого листа после прокатки  более узких полос или прокаткой  полос на валках с большой  выработкой по середине	Устраняют правкой и дрессировкой
5.Расслоение	Расщепление металла на два  слоя. Цвет внутренней поверхности  слоев − от темно-серого до черного.	1.Нарушение технологии  производства стали, приводящие  к загрязнению ее неметаллическими  включениями, а также образованию  усадочных дефектов.                   2.Неполное удаление усадочных  дефектов в слябах и раскатах.                     3.Посадка слитков в нагревательные  колодцы до затвердевания металла.  Чрезмерно высокая температура  и излишняя длительность томления  слитков.	1.Строго соблюдать оптимальную  технологию выплавки, разливки и  раскисления стали и нагрева  слитков  2.Головную часть раскатов  обрезать до полного удаления  усадочных дефектов.
6.Трещины	Представляют собой несплошности металла разной формы и размера, располагающиеся параллельно направлению  прокатки и проникающие в глубину  слитка, сляба, полосы.	Образование является результатом  напряжений, возникающих в процессе затвердевания исходного материала, а также во время нагрева металла  перед прокаткой и во время  прокатки при превышении предела  прочности сопротивления металла  разрушению.	1.Часть продольных трещин  могут быть удалены пологой  зачисткой слябов или ручными  огневыми резаками, при этом ширина  зачищенных участков должна быть  не менее пятикратной глубины,  а глубина зачистки трещины  не должна выводить высоту  сляба за пределы номинального  размера.                               2.Часть мелких трещин с поверхности  сляба удаляется с окалиной  и вкатывается при горячей  прокатке.
7.Вкатанные металлические  частицы	Дефекты разной формы и  размера в виде приварившихся  и частично или полностью закатанных частиц металла.	1.Образуется вследствие  вкатывания металлических частиц  в поверхность металла в процессе  прокатки.  2.Попадание на поверхность  заусенцев, сколов с боковых  кромок.	1.Не допускать, чтобы  горячекатаные полосы имели рванины,  загнутые кромки, заусенцы.                                        2.Промасливание полос при смотке. 3.Дефект исправлению  не подлежит. Прокатка и отделка  полос с вкатанными частицами  приводит к массовому браку  и преждевременному выходу из строя прессового оборудования. Дефектные места вырезаются в брак.
8.Разнополочность	Отклонение размеров полок  уголка от допускаемых	1.Волнистость исходной  полосы 2.Смещение верхних витков  рулонов на разматывателе в  сторону от продольной оси  агрегата	1.Ширина одной или обеих  полок изменяется волнообразно  – от минимального значения  к максимальному 2.Улучшить центрирование  полос по оси агрегата при  размотке
9.Риски, царапины, продиры	Результат механического  повреждения поверхности раскатов, полос, листов во время прокатки, отделки, в том числе при складировании  и транспортировании металла. Представляют собой углубления неправильной формы.	1.При неправильной установке  проводок и плохом состоянии  арматуры.           2.Ролики отводящего рольганга вышли из строя, неравномерно изношены и покрыты наростами из прокатываемого металла или его окислами.  3.Межроликовые плиты деформированы. 4.Формирующие ролики моталок имеют на поверхности навары и значительно неравномерный износ.                                    5.Могут появляться при обработке полосы в травильном агрегате из-за взаимного трения поверхности полосы.	1.Обеспечить правильную  установку и своевременную замену  проводковой арматуры.                                              2.Производить зачистку роликов  от наваров, отпечатков и других  поверхностных дефектов.                                   3.Не допускать работу рольгангов  с невращающимися роликами.                      4.Поверхность полос и листов  при их транспортировании не  должна повреждаться.                                      5.Свертывание полос заменить  смоткой их на моталках с  постоянным напряжением полосы.

     

 

 

10.Искажение профиля	Представляет собой невыполнение угла при вершине или неправильное очертание концов полок угловой  стали	Может возникнуть, если прокатку производят при слишком высокой  температуре, и в результате чистовой калибр заполняется металлом не полностью	1.Соблюдение температурного  режима соответственно химическому  составу прокатываемой стали              2.Обеспечение полного заполнения  чистового калибра металлом
11.Разная толщина полок	Представляет собой профиль  с различной толщиной полок	1.Неправильная настройка  стана                  2.Образуется при осевом сдвиге рабочих валков при прокатке	1.Необходима правильная  настройка стана, обеспечивающая  хорошее центрирование полос  по оси агрегата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В данной курсовой работе был  рассмотрен один из наиболее распространенных видов фасонной металлопродукции общего назначения ― стальной горячекатаный  уголок, в частности, его область  применения, требования нормативных  документов к качеству данного вида продукции, при их  анализировании  было составлено дерево свойств, также  было рассмотрено оборудование и  схема производства уголка стального горячекатаного №10, включающего калибровку прокатных валков, и дефекты, отраженные в нормативных документах, их определение, причина образования и способы предотвращения и исправления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

1. ГОСТ 8509−93. Сталь прокатная угловая равнополочная. Сортамент. – М.: Издательство стандартов, 1976.−7с.
2. ГОСТ 380−94. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. − М.: Издательство стандартов, 1997.−8с.
3. ГОСТ 535−2005. Прокат сортовой из стали углеродистой обыкновенного качества. Технические условия. – М.: Издательство стандартов, 1981. – 5с.
4. Добронравов А.И., Карпов Е.В.  Классификатор дефектов поверхности горячекатаного плоского стального проката.− Магнитогорск: ЦПК “Персонал”, ОНТИ ОАО “ММК”. – 2002. – 90с.
5. Диомидов Б.Б., Литовченко Н.В. Технология прокатного производства. – М., Металлургия, 1979.−488с.
6. Королев А.А. Прокатное производство.− М.: Металлургия, 1981. 403с.