Дефекты сортопрокатной продукции
Дефекты, получаемые на сортопрокатных станах, подразделяются навнутренние и наружные.К внутренним дефектам относятся следы усадочной раковины (рыхлость), флокены,неметаллические включения, перегрев, пережог, обезуглероживание поверхности и др.» к наружным –недокаты, закаты, риски, царапины, трещины, рванины, плены, открытые раковины, смещение частей профиля, невыполненный профиль, профиль с заусенцами, лампасы, волнистость, волосовины, вдавленная окалина и др.
Любой дефект на поверхности слитка или заготовки в процессе прокатки переходит на готовый прокат в увеличенных его линейных размерах прямо пропорционально общему коэффициенту вытяжки. Поэтому поверхностные дефекты удаляются уже в начале технологического процесса прокатки на слитках и особенно на заготовках. Так как удаление дефектов на готовом прокате организовать трудно, а часто невозможно и, кроме того, стоимость зачистки в этом случае значительно дороже.
Недокат– это раскат, который не прокатывается в готовый прокат. Причины получения недоката могут быть различные. Это неравномерный нагрев заготовки по ее длине и сечению, что приводит к скручиванию, изгибу или серповидности раската на выходе раската из валков, что затрудняет задачу его в последующие калибры. Недокаты также образуются при неправильно настроенных валках, из-за неровных концов полосы, неточно установленной арматуры и т.д.
К мерам предупреждения образования недокатов относятся равномерный нагрев металла по длине и поперечному сечению, правильная настройка рабочих клетей и проводковой арматуры, обрезка неровных концов раската.
К наиболее характерным дефектам сортопрокатного производства относятся неправильные профили по их форме и неточности размеров. В результате поступления в данный калибр из предыдущего раската большего, чем нужно, сечения или из-за повышенного уширения при недостаточной температуре металла часто готовый профиль получается с заусенцами или лампасами - "усами" (рис.143,а). Появление "усов" на раскате в подготовительных и предчистовых калибрах ведет к образованию закатов на готовом профиле (рис.143,5). В случае обнаружения закатов прокатку останавливают, определяют место образования "усов" и корректируют настройку клетей и привалковой арматуры, а дефект удаляется зачисткой, мелкие профили переводятся во второй сорт.
а – круг, квадрат и уголок с переполнением калибра; б – закат; в – невыполненный профиль; г – круг, квадрат и уголок со смещением части профиля; д – полосовой профиль с закатом; е – полосовой профиль с закруглением боковых граней
Рис. 143. Виды основных дефектов профилей сортопрокатной продукции:
При слишком высокой температуре металла полногозаполнения чистового калибра не происходит, что приводит к искажению профиля, например к невыполнению угла при вершине или неправильному заполнению концов полок углового профиля (рис.143,в). Также невыполнение угла может происходить из-за несоответствия углов закругления пред- чистового и чистового калибров. Невыполнение полок углового профиля получается при малой их величине в пред- чистовом калибре.
Осевой сдвиг валков приводит к возникновению характерного для круглого и квадратного профиля дефекта, а при прокатке углового профиля сдвиг профиля или разную толщину полок уголка (рис.143,г). При прокатке полосовой стали из квадратной заготовки меньших требуемых размеров происходит невыполнение углов и образование складок на боковой грани (рис. 143,д), а при прокатке в выработанном ребровом калибре готовый профиль может быть с выпуклыми кромками (рис.143,е). Так же как вышеперечисленные дефекты, эти дефекты возникают из-за неправильной настройки стана или температуры, не соответствующей требованию технологии. Для предотвращения этих дефектов необходимыми условиями являются правильная настройка стана; систематический отбор проб по клетям; поддержание требуемого температурного режима прокатки.
Частыми дефектами сортопрокатной продукции являются риски, царапины, вдавленная окалина. Продольные риски и царапины образуются из-за негладкой поверхности и плохой настройки привалковой арматуры. Риски и царапины часто бывают на большой длине раската, а глубина их, например, на мелкосортной стали достигает 0,1–0,2 мм. Применение роликовой арматуры качения, а также использование привалковой арматуры (проводок) из "мягкого" металла (серого чугуна) являются надежной мерой предотвращения этих дефектов. Для устранения этих дефектов необходима зачистка готового проката.
Вдавленная окалина на готовом профиле является следствием недостаточного удаления ее в первых пропусках. В этой связи важным является использование ящичных калибров, способствующих хорошему отслаиванию окалины, а также использование гидросбива окалины водой высокого давления, применяемого в линии прокатки. Следы окалины на готовом профиле чаще всего удаляются абразивной зачисткой.
Трещины и волосовины образуются при нарушении режима нагрева перед прокаткой, если температура печи превышает заданную для данной марки стали. В этом случае имеет место большая разница температуры наружных и внутренних слоев металла, разное термическое расширение, приводящее в результате к образованию трещин.
Волосовины на поверхности металла формируются при прокатке на выработанных, наваренных или насеченных калибрах. Волосовины могут быть следствием царапин и рисок при прокатке металла. Методом выявления волосовин является осадка на молоте или прессе круглых цилиндрических образцов в горячем состоянии.
Поверхностные дефекты на металле в виде всевозможных отпечатков и вмятин являются следствием имеющихся дефектов на поверхности валков. Характерной особенностью .внешнего вида таких дефектов является расположение их с периодичностью повторения через каждый оборот валков. Для устранения этих дефектов необходимо правильно хранить валки и своевременно их ремонтировать.
Брак металла по механическим и металлографическим свойствам, приобретенным в процессе прокатного передела, обусловлен нарушением технологии нагрева, прокатки и режима охлаждения. Чтобы избежать этого брака, необходимо строгое соблюдение технологических параметров производства соответствующей марки стали. Каждый профиль, каждая калибровка и каждый стан имеют свои особенности. Для каждого конкретного случая прокатки эти особенности должны быть изучены и дополнены деталями, относящимися к данному стану и данному профилю.
Продолжительность прокатки одного раската на стане складывается из времени прокатки в отдельных клетях и пауз для передачи раската из клети в клеть. Ритм прокатки будет тем меньше, чем больше клетей на стане и чем равномернее распределена продолжительность прокатки по клетям. На рис.144 приведен график работы мелкосортного непрерывного стана с перекрытием. Через каждую клеть раскат проходит только один раз и может находиться одновременно в нескольких или во всех клетях.
Ритм прокатки стана
Т -тм + тп, (85)
где тм– машинное время прохода раската в одной клети; т„ – время паузы между концом данного и началом следующего раската в одной клети.
Рис. 144. График работы мелкосортного непрерывного стана
Тогда продолжительность прокатки одного раската на непрерывном стане
т.е. составляет сумму времени одного прохода и пауз между всеми клетями. Отсюда следует, что одновременная прокатка раската в нескольких клетях и в каждой клети по одному проходу обеспечивают на непрерывных станах минимальные ритмы и продолжительность прокатки раската.
После определения ритма прокатки для каждого профиля можно определить среднюю практически возможную часовую производительность стана
где в„ а2, аг– доли различных профилей, прокатываемых на стане; А1УАг, Аъ– производительность стана при прокатке тех же профилей, т/ч.
При определении годовой производительности сортопрокатных станов необходимо знать фактическое число работы их в течение года, которое меньше номинального числа часов на величину простоев. Современные станы работают по непрерывному графику, т.е. без выходных и праздничных дней, останавливаясь только на капитальные и планово-предупредительные ремонты. Продолжительность работы сортопрокатных станов показана в табл. 8.
Увеличение производительности сортопрокатных станов возможно с использованием целого ряда современных оборудования и технологий, к которым следует отнести увеличение массы исходных заготовок; увеличение скорости прокатки; использование в качестве обжимных клетей интенсивной деформации; использование прокатных клетей современных конструкций, позволяющих увеличивать единичные обжатия по проходам; внедрение технологии бесконечной многоручьевой прокатки – разделения и прокатки в гладких валках и др.
Увеличение массы исходных заготовок значительно улучшает динамические показатели работы сортопрокатных станов, стабилизирует технологический процесс, уменьшает колебания размеров поперечного сечения по длине раската, увеличивает выход годного и повышает производительность. Сечение заготовок, используемых в настоящее время на сортопрокатных станах лежит в пределах от 150 х 150 до 300 х 360 мм.
Скорости прокатки на современных станах все время увеличиваются. На современных станах скорости прокатки возросли до 10 м/с на крупносортных станах, до 15 м/с – на среднесортных станах, до 25–30 м/с – на мелкосортных и свыше 100 м/с– на проволочных станах. Предполагается дальнейшее повышение скоростей прокатки, особенно на проволочных станах.
Примером эффективного использования в качестве обжимных клетей может служить клеть поперечно-винтовой прокатки, установленная на непрерывном мелкосортном стане 350/250 и дающая возможность достигать величин вытяжки, во много раз превосходящих значения характерных для обжимных клетей (примерно 1,5–1,7), что дает возможность, увеличить исходную массу металла и поперечное его сечение.
Бесконечная прокатка, внедренная на мелкосортных станах, исключает время пауз между концом предыдущего и началом последующего раската. В этом случае ритм прокаткиТравен только машинному времени прохода раската в одной клети, что значительно повышает производительность стана. Результат эксплуатации бесконечной прокатки в нашей стране и за рубежом показал, что часовая производительность стана увеличивается на 10–15%.
На целом ряде отечественных станов при прокатке арматурной стали используется современная технология многоручьевой прокатки – разделения. При прокатке в две нитки производительность стана увеличивается примерно на 30%, а в четыре нитки – до 70%.
Эффективна также технология прокатки сортовых профилей в гладких валках. Производительность сортопрокатных станов в этом случае увеличивается за счет снижения простоев станов, связанных с увеличением количества прокатываемого металла в одних валках без их переточки, что снижает количество перевалок, а значит, и простоев станов.
Решение вопросов интенсификации производства на сортопрокатных станах в целом требует комплексного подхода и учета пропускной способности всех звеньев технологического процесса.
Контрольные вопросы:
1. По какому признаку подразделяются сортопрокатные станы?
2. Назовите параметры исходного металла для сортопрокатных станов и их сортамент.
3. Дайте перечень необходимого основного и вспомогательного оборудования сортопрокатных цехов.
4. При прокатке каких профилей применяются универсальные клети?
5. В чем заключается технологический процесс прокатки на сортопрокатных станах?
6. На каких агрегатах производится катанка?
7. Какие современные новые технологические процессы внедряются на сортопрокатных станах?
8. Что такое вытяжные схемы калибровок валков?
9. Какие схемы калибровок валков используются для прокатки простых и фасонных профилей?
10. Какие основные дефекты сортопродукции Вы знаете?
11. Как определяется производительность сортопрокатных станов? Какие факторы влияют на ее увеличение?
Дефекты, получаемые на сортопрокатных станах, подразделяются навнутренние и наружные.К внутренним дефектам относятся следы усадочной раковины (рыхлость), флокены,неметаллические включения, перегрев, пережог, обезуглероживание поверхности и др.» к наружным –недокаты, закаты, риски, царапины, трещины, рванины, плены, открытые раковины, смещение частей профиля, невыполненный профиль, профиль с заусенцами, лампасы, волнистость, волосовины, вдавленная окалина и др.
Любой дефект на поверхности слитка или заготовки в процессе прокатки переходит на готовый прокат в увеличенных его линейных размерах прямо пропорционально общему коэффициенту вытяжки. Поэтому поверхностные дефекты удаляются уже в начале технологического процесса прокатки на слитках и особенно на заготовках. Так как удаление дефектов на готовом прокате организовать трудно, а часто невозможно и, кроме того, стоимость зачистки в этом случае значительно дороже.
Недокат– это раскат, который не прокатывается в готовый прокат. Причины получения недоката могут быть различные. Это неравномерный нагрев заготовки по ее длине и сечению, что приводит к скручиванию, изгибу или серповидности раската на выходе раската из валков, что затрудняет задачу его в последующие калибры. Недокаты также образуются при неправильно настроенных валках, из-за неровных концов полосы, неточно установленной арматуры и т.д.
К мерам предупреждения образования недокатов относятся равномерный нагрев металла по длине и поперечному сечению, правильная настройка рабочих клетей и проводковой арматуры, обрезка неровных концов раската.
К наиболее характерным дефектам сортопрокатного производства относятся неправильные профили по их форме и неточности размеров. В результате поступления в данный калибр из предыдущего раската большего, чем нужно, сечения или из-за повышенного уширения при недостаточной температуре металла часто готовый профиль получается с заусенцами или лампасами - "усами" (рис.143,а). Появление "усов" на раскате в подготовительных и предчистовых калибрах ведет к образованию закатов на готовом профиле (рис.143,5). В случае обнаружения закатов прокатку останавливают, определяют место образования "усов" и корректируют настройку клетей и привалковой арматуры, а дефект удаляется зачисткой, мелкие профили переводятся во второй сорт.
а – круг, квадрат и уголок с переполнением калибра; б – закат; в – невыполненный профиль; г – круг, квадрат и уголок со смещением части профиля; д – полосовой профиль с закатом; е – полосовой профиль с закруглением боковых граней
Рис. 143. Виды основных дефектов профилей сортопрокатной продукции:
При слишком высокой температуре металла полногозаполнения чистового калибра не происходит, что приводит к искажению профиля, например к невыполнению угла при вершине или неправильному заполнению концов полок углового профиля (рис.143,в). Также невыполнение угла может происходить из-за несоответствия углов закругления пред- чистового и чистового калибров. Невыполнение полок углового профиля получается при малой их величине в пред- чистовом калибре.
Осевой сдвиг валков приводит к возникновению характерного для круглого и квадратного профиля дефекта, а при прокатке углового профиля сдвиг профиля или разную толщину полок уголка (рис.143,г). При прокатке полосовой стали из квадратной заготовки меньших требуемых размеров происходит невыполнение углов и образование складок на боковой грани (рис. 143,д), а при прокатке в выработанном ребровом калибре готовый профиль может быть с выпуклыми кромками (рис.143,е). Так же как вышеперечисленные дефекты, эти дефекты возникают из-за неправильной настройки стана или температуры, не соответствующей требованию технологии. Для предотвращения этих дефектов необходимыми условиями являются правильная настройка стана; систематический отбор проб по клетям; поддержание требуемого температурного режима прокатки.
Частыми дефектами сортопрокатной продукции являются риски, царапины, вдавленная окалина. Продольные риски и царапины образуются из-за негладкой поверхности и плохой настройки привалковой арматуры. Риски и царапины часто бывают на большой длине раската, а глубина их, например, на мелкосортной стали достигает 0,1–0,2 мм. Применение роликовой арматуры качения, а также использование привалковой арматуры (проводок) из "мягкого" металла (серого чугуна) являются надежной мерой предотвращения этих дефектов. Для устранения этих дефектов необходима зачистка готового проката.
Вдавленная окалина на готовом профиле является следствием недостаточного удаления ее в первых пропусках. В этой связи важным является использование ящичных калибров, способствующих хорошему отслаиванию окалины, а также использование гидросбива окалины водой высокого давления, применяемого в линии прокатки. Следы окалины на готовом профиле чаще всего удаляются абразивной зачисткой.
Трещины и волосовины образуются при нарушении режима нагрева перед прокаткой, если температура печи превышает заданную для данной марки стали. В этом случае имеет место большая разница температуры наружных и внутренних слоев металла, разное термическое расширение, приводящее в результате к образованию трещин.
Волосовины на поверхности металла формируются при прокатке на выработанных, наваренных или насеченных калибрах. Волосовины могут быть следствием царапин и рисок при прокатке металла. Методом выявления волосовин является осадка на молоте или прессе круглых цилиндрических образцов в горячем состоянии.
Поверхностные дефекты на металле в виде всевозможных отпечатков и вмятин являются следствием имеющихся дефектов на поверхности валков. Характерной особенностью .внешнего вида таких дефектов является расположение их с периодичностью повторения через каждый оборот валков. Для устранения этих дефектов необходимо правильно хранить валки и своевременно их ремонтировать.
Брак металла по механическим и металлографическим свойствам, приобретенным в процессе прокатного передела, обусловлен нарушением технологии нагрева, прокатки и режима охлаждения. Чтобы избежать этого брака, необходимо строгое соблюдение технологических параметров производства соответствующей марки стали. Каждый профиль, каждая калибровка и каждый стан имеют свои особенности. Для каждого конкретного случая прокатки эти особенности должны быть изучены и дополнены деталями, относящимися к данному стану и данному профилю.
Продолжительность прокатки одного раската на стане складывается из времени прокатки в отдельных клетях и пауз для передачи раската из клети в клеть. Ритм прокатки будет тем меньше, чем больше клетей на стане и чем равномернее распределена продолжительность прокатки по клетям. На рис.144 приведен график работы мелкосортного непрерывного стана с перекрытием. Через каждую клеть раскат проходит только один раз и может находиться одновременно в нескольких или во всех клетях.
Ритм прокатки стана
Т -тм + тп, (85)
где тм– машинное время прохода раската в одной клети; т„ – время паузы между концом данного и началом следующего раската в одной клети.
Рис. 144. График работы мелкосортного непрерывного стана
Тогда продолжительность прокатки одного раската на непрерывном стане
т.е. составляет сумму времени одного прохода и пауз между всеми клетями. Отсюда следует, что одновременная прокатка раската в нескольких клетях и в каждой клети по одному проходу обеспечивают на непрерывных станах минимальные ритмы и продолжительность прокатки раската.
После определения ритма прокатки для каждого профиля можно определить среднюю практически возможную часовую производительность стана
где в„ а2, аг– доли различных профилей, прокатываемых на стане; А1УАг, Аъ– производительность стана при прокатке тех же профилей, т/ч.
При определении годовой производительности сортопрокатных станов необходимо знать фактическое число работы их в течение года, которое меньше номинального числа часов на величину простоев. Современные станы работают по непрерывному графику, т.е. без выходных и праздничных дней, останавливаясь только на капитальные и планово-предупредительные ремонты. Продолжительность работы сортопрокатных станов показана в табл. 8.
Увеличение производительности сортопрокатных станов возможно с использованием целого ряда современных оборудования и технологий, к которым следует отнести увеличение массы исходных заготовок; увеличение скорости прокатки; использование в качестве обжимных клетей интенсивной деформации; использование прокатных клетей современных конструкций, позволяющих увеличивать единичные обжатия по проходам; внедрение технологии бесконечной многоручьевой прокатки – разделения и прокатки в гладких валках и др.
Увеличение массы исходных заготовок значительно улучшает динамические показатели работы сортопрокатных станов, стабилизирует технологический процесс, уменьшает колебания размеров поперечного сечения по длине раската, увеличивает выход годного и повышает производительность. Сечение заготовок, используемых в настоящее время на сортопрокатных станах лежит в пределах от 150 х 150 до 300 х 360 мм.
Скорости прокатки на современных станах все время увеличиваются. На современных станах скорости прокатки возросли до 10 м/с на крупносортных станах, до 15 м/с – на среднесортных станах, до 25–30 м/с – на мелкосортных и свыше 100 м/с– на проволочных станах. Предполагается дальнейшее повышение скоростей прокатки, особенно на проволочных станах.
Примером эффективного использования в качестве обжимных клетей может служить клеть поперечно-винтовой прокатки, установленная на непрерывном мелкосортном стане 350/250 и дающая возможность достигать величин вытяжки, во много раз превосходящих значения характерных для обжимных клетей (примерно 1,5–1,7), что дает возможность, увеличить исходную массу металла и поперечное его сечение.
Бесконечная прокатка, внедренная на мелкосортных станах, исключает время пауз между концом предыдущего и началом последующего раската. В этом случае ритм прокаткиТравен только машинному времени прохода раската в одной клети, что значительно повышает производительность стана. Результат эксплуатации бесконечной прокатки в нашей стране и за рубежом показал, что часовая производительность стана увеличивается на 10–15%.
На целом ряде отечественных станов при прокатке арматурной стали используется современная технология многоручьевой прокатки – разделения. При прокатке в две нитки производительность стана увеличивается примерно на 30%, а в четыре нитки – до 70%.
Эффективна также технология прокатки сортовых профилей в гладких валках. Производительность сортопрокатных станов в этом случае увеличивается за счет снижения простоев станов, связанных с увеличением количества прокатываемого металла в одних валках без их переточки, что снижает количество перевалок, а значит, и простоев станов.
Решение вопросов интенсификации производства на сортопрокатных станах в целом требует комплексного подхода и учета пропускной способности всех звеньев технологического процесса.
Контрольные вопросы:
1. По какому признаку подразделяются сортопрокатные станы?
2. Назовите параметры исходного металла для сортопрокатных станов и их сортамент.
3. Дайте перечень необходимого основного и вспомогательного оборудования сортопрокатных цехов.
4. При прокатке каких профилей применяются универсальные клети?
5. В чем заключается технологический процесс прокатки на сортопрокатных станах?
6. На каких агрегатах производится катанка?
7. Какие современные новые технологические процессы внедряются на сортопрокатных станах?
8. Что такое вытяжные схемы калибровок валков?
9. Какие схемы калибровок валков используются для прокатки простых и фасонных профилей?
10. Какие основные дефекты сортопродукции Вы знаете?
11. Как определяется производительность сортопрокатных станов? Какие факторы влияют на ее увеличение?
Показать текст полностью
