Разработка технологического процесса получения прокатного листа

МИНОБРНАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" МАТИ-РОССИЙСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ

имени К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО" (МАТИ)

Кафедра: " Технология обработки металлов давлением" имени проф. А.И. Колпашникова

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу " Технология прокатного производства"

Выполнил: (Ермаков А.В.)

Группа: 1ОМД-4Дб-134

Руководитель: (Шлёнский А.Г.)

Москва 2015

• Введение
• Классификация процессов прокатки
• Технологическое задание на курсовое проектирование
• Анализ материала
• Анализ задания
• Расчёт слитка
• Контроль качества исходного материала
• Гомогенизация слитка
• Фрезерование
• Мойка и сушка слитка
• Плакирование
• Нагрев слитка под прокатку
• Горячая прокатка
• Холодная прокатка
• Резка рулонов на листы
• Закалка и искусственное старение
• Контроль качества
• Маркировка и упаковка
• Заключение
• Библиографический список

Прокатка — процесс пластического деформирования тел на прокатном стане между вращающимися приводными валками (часть валков может быть не приводными). Слова «приводными валками» означают, что энергия, необходимая для осуществления деформации, передается через валки, соединённые с двигателем прокатного стана. Деформируемое тело можно протягивать и через не приводные (холостые) валки, но это будет не процесс прокатки, а процесс волочения.

Прокатка относится к числу основных способов обработки металлов давлением. Прокаткой получают изделия (прокат) разнообразной формы и размеров. Как и любой другой способ обработки металла давлением прокатка служит не только для получения нужной формы изделия, но и для формирования у него определенной структуры и свойств.

Классификация процессов прокатки

Процессы прокатки классифицируют по следующим признакам:

по температуре проведения процесса прокатку делят на горячую (температура металла при реализации процесса выше температуры рекристаллизации) и холодную (температура металла ниже температуры рекристаллизации). Также имеет место так называемая теплая прокатка — обработка в области промежуточных температур;

по взаимному расположению осей валков и полосы различают продольную, поперечную (ось прокатываемой полосы параллельна осям валков) и поперечно-винтовую или «косую» прокатку (оси валков находятся под некоторым углом друг к другу и к оси прокатываемой полосы;

по характеру воздействия валков на полосу и условиям деформации прокатка бывает симметричной и несимметричной. Симметричной прокаткой называют процесс при котором воздействие каждого из валков на прокатываемую полосу является идентичным. Если это условие нарушается процесс следует отнести к несимметричному;

по наличию или отсутствию внешних сил приложенных к концам полосы выделяют свободную и несвободную прокатку. Прокатка называется свободной если на полосу действуют только силы, приложенные со стороны валков. Несвободная прокатка осуществляется с натяжением или подпором концов полосы.

Технологическое задание на курсовое проектирование

Задание на курсовое проектирование:

Разработать технологический процесс получения листа 1,2×1500×3000мм из сплава Д1, состояние поставки Т1.

Таблица 1. Задание

Анализ материала

Марка: Сплав Д1 (1110)

Классификация: Алюминиевый деформируемый сплав

Возможные обозначения в литературе: Сплав Д1; D1; 1110

Назначение:

Сплав Д1 применяется: для изготовления лопастей винтов, узлов креплений, строительных конструкций, профилей предназначенных для применения в авиационной промышленности и специальных отраслях машиностроения; круглых тянутых и катаных труб для трубопроводов валов трансмиссий и тяг управления самолетов; прессованных крупногабаритных труб; специальных профилей методом холодного выдавливания и прессованием с последующим волочением.

Примечание:

По ИСО 209−1 сплав марки Д1 имеет обозначения АlCu4MgSi и 2017.

Таблица 2.

Химический состав в % материала Д1 (ГОСТ 4784−97)

Примечание: Al — основа; процентное содержание Al давно приблизительно Табл.3.

Механические свойства при T=20єС материала Д1

ув — Предел кратковременной прочности, [МПа]

уT — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

д5 — Относительное удлинение при разрыве, [%]

E — Модуль упругости первого рода, [МПа]

Таблица 4.

Физические свойства материала Д1

T — Температура, при которой получены данные свойства, [Град]

б — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20є - T), [1/Град]

л — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/ (м· град)]

с — Плотность материала, [кг/м3]

C — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20є - T), [Дж/ (кг· град)]

R — Удельное электросопротивление, [Ом· м]

Анализ задания

Для создания технологического процесса получения листа 1,2×1500×3000 мм проведем анализ задания. Горячей прокаткой получают листы и плиты толщиной от 2,5 до 100 мм. Листы меньшей толщины не производят из-за того, что интенсивное и неравномерное охлаждение тонкого листа приводит к возникновению так называемого пятнистого температурного поля, из-за чего возникает непрогнозируемая разность механических свойств проката на различных участках.

Для получения данного лист толщиной 1,2 мм необходимо провести горячую прокатку до толщины 6 мм, и холодную прокатку до заданной толщины. Так как заданный сплав Д1, то не обходимо в процессе холодной прокатки провести отжиг, для восстановления пластических свойств. Выбранный реверсивный стан подразумевает нечетное количество проходов при горячей прокатке. Так же следует предусмотреть автоматизированную линию отделки листов.

Схема технологического процесса.

1. Отливка слитка.

2. Контроль качества исходного материала.

3. Гомогенизация слитка.

4. Прогладка.

5. Разделка на слябы.

6. Фрезерование.

7. Мойка и сушка слитка.

8. Плакирование.

9. Нагрев слитка под прокатку.

10. Горячая прокатка.

11. Отжиг.

12. Холодная прокатка.

13. Резка рулонов.

14. Закалка.

15. Контроль качества готовой продукции.

Расчёт слитка

Отливка слитков производиться в литейном агрегате. Для литья алюминиевых сплавов применяется электромагнитный кристаллизатор.

Схема непрерывного литья в электромагнитный кристаллизатор.

1 — индуктор; 2 — лоток; 3 — распределительная коробка; 4 — плавающая чаша; 5 — коллектор; 6 — направляющий конус; 7 — поддон.

рис. 1

Табл. 5

Режимы литья в ЭМК плоских слитков

Для литья алюминиевых сплавов применяются 2 типа кристаллизаторов: кристаллизатор скольжения (металл касается стенок кристаллизатора и скользит по ним во время литья) и электромагнитный кристаллизатор. Основным дефектом в слитках является горячие трещины, возникающие при кристаллизации, и холодные трещины при охлаждении слитков до низких температур. Крупные слитки позволяют в полной мере использовать мощность и производительность прокатных станов. Однако получить крупный слиток не просто, т.к. большое увеличение массы жидкого металла при литье крупных слитков приводит к значительному замедлению кристаллизации, в результате чего ухудшается структура и свойства листового металла. В нашем случае мы отливаем слиток в электромагнитном кристаллизаторе, так как качество слитка выше, чем в кристаллизаторе скольжения.

При проектирование технологического процесса необходимо выбрать тип прокатки. В задании на курсовое проектирование говорится, что прокатка осуществляется на реверсивном стане. А прокатка на реверсивных станах в основном осуществляется поперек литейной оси.

L_сл = n_сб • B_сб + L_д + L_лит + (n+2) • b_ф + h_темпл.

где n_{сб -} количество слябов, которое получаем из слитка;

B_{сб -} ширина сляба;

L_д — длина обрезаемой донной части слитка, которая равна 200 мм для данного сплава;

L_лит — длина обрезаемой литниковой части слитка, которая равна 250 мм для данного сплава;

h_темпл — толщина вырезаемого темплета = 30 мм;

b_{ф -} ширина реза, равна 12 мм.

Толщина слитка:

Н_сл = Н_сб = 250 мм.

Отношение ширины слитка к его толщине не должно превышать значений 5−7.

В_сл/Н_сл = 5ч7 = 1500/250 = 6

Ширина сляба:

Всб = В листа + (40 ч 60) = 1500 + 50 = 1550 мм Количество слябов: N = 4 шт.

Ширина слитка:

Вслитка = H сл · nсб = 250 · 4 = 1000 мм.

Длина слитка:

Lсл = 4 • 1550 + 200 + 250 + 30 + (4 + 2) • 12 = 6700 мм.

Объем сляба:

1550 • 1000 • 250 = 387 500 000 мм³ =0,38 м³

Объем слитка:

· ·

6700· 1000 · 250 = 1 680 500 000 мм³ = 1,68 м³

Масса слитка:

1,68 · 2800 = 4,7 т.

Масса сляба:

0,38 · 2800 = 1,06 т.

Выход годного:

Контроль качества исходного материала

В рамках этой технологической операции необходимо проконтролировать качество материала требованиям соответствующих ГОСТу 21 631−76. Предельные отклонения от номинальных размеров должны не превышать указанные в ГОСТе. Производиться визуальный контроль качества поверхности. Не допускается наличие трещин. Предельно допустимые отклонения от номинальных размеров листов согласно ГОСТу 21 631−76

Таблица 7.

Слитки должны иметь однородную структуру. В слитках не должно быть трещин, расслоений, газовых пузырей, пористости, раковин. На малых гранях и ребрах слитка допускаются вмятины от захватов подъемного механизма. Глубина дефектов поверхности не должна превышать 2 мм.

Гомогенизация слитка

После того как отлили слиток необходимо подвергнуть его гомогенизации. Гомогенизация — это разновидность отжига, которую широко применяют для деформируемых сплавов. Гомогенизация необходима для снятия напряжений, возникающих во время литья, и для устранения внутрикристаллитной ликвации, появляющейся при затвердении. В результате гомогенизации значительно возрастает пластичность слитка, что более пригодно для горячей прокатки — высокие и стабильные пластические характеристики позволяют применять повышенные степени деформации и скорости при прокатке.

Гомогенизация осуществляется путем нагрева слитков до температуры, близкой к линии солидуса, при условии длительной выдержки при этой температуре и медленного охлаждения. Гомогенизацию можно осуществить в прокатном цехе, совмещая ее с нагревом под прокатку. Температура под гомогенизацию принимается равной 450±10?С с выдержкой 24 часа.

Печь для гомогенизации плоских слитков.

рис. 2

Таблица 6.

Технические характеристики гомогенизационной печи ASHC-208−0501 ([9]).

Прогладка

Прогладка необходима для выравнивания поверхности слитков, ликвидации разнотолщинности, воздействия на поверхностные дефекты и тем самым обеспечение минимально возможного съема металла при последующем фрезеровании. При литье широких и длинных слитков может иметь место некоторый поворот слитка относительно его оси. В процессе прогладки разнотолщинность слитка устраняется, так как обычно применяемые обжатия достаточны для ликвидации линейной усадки слитков. Характерной особенностью процесса прогладки является то, что очень малому обжатию подвергаются сравнительно толстые слитки (200−300 мм) с литой малопластичной структурой. На основании результатов исследования влияния степени обжатия за пропуск на характер течения металла установлено, что такое незначительное обжатие за один пропуск и суммарное за прогладку вызывает значительную неравномерность распределения деформаций по высоте сляба. При таком обжатии в процессе горячей прогладки происходит деформация исключительно только в поверхностных его слоях, вызывая неравномерное распределение напряжений по высоте сляба. Можно считать, что при таких условиях деформации прогладка не улучшает пластические свойства металла, а ухудшает. Суммарная степень деформации при прогладке должна попадать в пределы 5 — 10%. Прогладку будем проводить на реверсивном прогладочном стане дуо 750×2000 по следующему режиму:

Таблица 8.

Н₀ - толщина до прохода

Н₁ - толщина после прохода

Н_i — абсолютное обжатие для каждого прохода Длина слитка после прогладки:

Разделка на слябы.

Осуществляется на дисковых пилах. Резка слитков в меру ведут в литейном цехе специальной линии резки. Для резки слябов обычно применяют быстроходные дисковые пилы (станок VTS ([10]).

Ширина реза 10 мм.

Фрезерование

Фрезеровка — один из наиболее распространенных видов обработки различных материалов благодаря большим возможностям резки.

Фрезерование поверхности слитков необходимо для удаления ликвационных наплывов, разливающихся при затвердевании вследствие наличия в составе сплавов легкоплавких фаз и эвтектик. Ликвационные наплывы должны быть удалены с поверхности слябов, для чего слябы подвергают сплошной двусторонней фрезеровке со снятием с каждой стороны слоя толщиной 3−10 мм в зависимости от химического состава сплава.

Слябы прочных плакируемых сплавов обычно фрезеруют на глубину 5−10 мм, слябы пластичных неплакируемых сплавов — на глубину 3−5 мм. Возможно фрезерование при высоких скоростях, достигающих 1000−2000 м/мин с подачей 0,1−0,4 мм. Фрезерованные слябы имеют обычно следы от инструмента, не превышающие глубину 0,1 мм, что достаточно для последующего качественного плакирования. Все имеющиеся на поверхности слитков виды брака удаляют фрезерованием больших и малых граней слитка. В данном случае глубина фрезерования составляет 7 мм на сторону. Фрезерование производится на фрезерной линии «Кновенагель», состоящей из двух станков для фрезерования малых и больших граней слитков.

Таблица 9.

Технические характеристики фрезерных головок для малых граней.

Таблица 10.

Технические характеристики фрезерных головок для больших граней.

Толщина сляба после фрезерования:

Ширина сляба после фрезерования:

Объем сляба после фрезерования:

L_сб - длина сляба поле прогладки

Мойка и сушка слитка

Мойка и сушка проводится для удаления с поверхности слитка грязи и масла промывкой горячей водой температурой 60…80^оС под давлением до 1000 кПа на моечно-сушильном устройстве (МСУ). МСУ состоит из группы насосов высокого давления, насосов низкого давления, насосов станции перекачки, трех резервуаров для воды, фильтров, насосов для откачки дренажа в подвалах, перекачных станций, контрольно-измерительной аппаратуры, разводки трубопроводов и коллекторов. В душирующей камере МСУ установлены два коллектора низкого давления и два коллектора высокого давления.

Вода после промывки слитков сливается по трубопроводам, проложенным в фундаменте, и поступает в резервуары станции перекачки. Там через систему фильтров насосы перекачивают воду в резервуар чистовой емкости. Вода подогревается путем прямого ввода пара через специальные коллекторы в чистовой емкости и снова подается в душирующую камеру. После промывки в душирующей камере слиток подается в сушильную камеру, где установлены два коллектора для сушки поверхности слитка сжатым воздухом. Промытые в МСУ слитки подаются по рольгангу на нагрев.

Плакирование

В реальных условиях прокатки пластическое деформирование сопровождается обязательным неравномерным распределением скоростей движения металла, деформаций и напряжений как по высоте, так и по ширине фактического очага деформации прокатываемого металла.

Эта неравномерность приводит к образованию различного рода дефектов в процессе прокатки у слябов и горячекатаных полос, особенно из малопластичных сплавов (раскрытие слябов, растрескивание кромок и поверхности и т. д.), что в целом снижает выход годной продукции и повышает ее себестоимость.

Результаты экспериментов показывают, что эффективной мерой повышения выхода годных алюминиевых сплавов является их плакирование. Плакирование металлов и сплавов позволяет сократить и даже ликвидировать такие дефекты, как расслоение слябов, трещины и разрывы кромок и др. В настоящее время плакирование металлов и сплавов в процессе горячей прокатки представляет собой самостоятельную технологическую операцию, успешное разрешение которой обеспечивает не только повышение коррозионной стойкости листов, но и устраняет возникновение многочисленных дефектов проката. Согласно заданию проводим утолщенное плакирование. Толщина плакировки зависит от толщины сляба.

Длина плакирующего планшета

Толщину планшета находим по формуле:

на одну сторону

— требуемая толщина плакируемого слоя (%)

По ГОСТу 4977−49 планшета толщина должна быть не мене 4% на сторону.

Н — высота сляба

Толщина сляба после плакирования равна:

H_сляба = H_{сляба после фрез.} + 2•= 211+12•2=235 мм, где

В итоге длинна планшета будет равна 1240 мм, высота 12 мм. Ширина планшета будет равна ширине сляба (1550 мм) т.к. мы не плакируем боковые грани.

Нагрев слитка под прокатку

Нагрев слитка перед прокаткой является одной из самых ответственных операций технологического процесса изготовления листовой продукции. Нагрев перед прокаткой должен обеспечить максимальную пластичность при минимальном сопротивлении деформации. Нагрев производится до 500±10?С. Для нагрева применяются электрические конвейерные печи с циркуляцией атмосферы.

Схема печи для нагрева слитков перед прокаткой.

Рисунок 3.

Горячая прокатка

Сплав Д1 — относится к системе Al — Cu — Mg — Mn. Он упрочняется термической обработкой.

Деформация при горячей прокатке должна возрастать от прохода к проходу, от минимально допустимой величины, до максимальной величины. Максимальная деформация за проход должна находится в пределах от 25−30%. Число проходов на одноклетьевом стане должно быть нечётным, а усилия прокатки должны меняться от прохода к проходу не более чем на 20%. Угол захвата металла валками должен быть меньше 200. Горячая прокатка проводится до толщины 6 мм, далее процесс ведется в холодную, так как существует большая вероятность налипания горячекатанной полосы на валки и её разрыв, что является неисправимым браком.

Величина обжатия — важная характеристика процесса прокатки и, будучи связана с температурой и скоростью деформации, она определяет качество продукции и производительность стана. Большие обжатия уменьшают неравномерность деформации, способствуют получению горячекатанных полос с равномерной структурой и стабильными свойствами, существенно уменьшают возможность раскрытия слитка, обеспечивают высокую производительность.

Обжатие в общем случае ограничивается предельным углом захвата, давлением металла на валки, величиной момента прокатки

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для первого прохода:

Исходные данные:

Н = 235 мм - толщина раската до прохода

h= 220 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 235 — 220 = 15 мм — абсолютное обжатие

ДH_У=Н - h = 235 — 220 = 15 мм - суммарное значение абсолютного обжатия

— относительная степень деформации в данном проходе

— суммарное значение степени деформации — угол захвата;

Расчет площади контакта металла с валком производится по формуле:

где:

l_i - длина дуги захватана i-м проходе, мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм — радиус рабочего валка прокатного стана

В_ср — средняя ширина раската, мм

В_0i= 1536 мм — ширина раската до прохода

В_1i = 1538,15 мм — ширина раската после прохода

с — коэффициент, при прокатке алюминиевых сплавов с = 0,45

Расчет среднего нормального контактного напряжения производится по формуле:

где: — коэффициент напряженного состояния.

— базисное значение сопротивления деформации

— термомеханические коэффициенты влияния температуры, скорости и степени деформации на сопротивление пластической деформации.

Значение произведения находится по соответствующим графическим зависимостям для различных материалов в функции от отношения длины дуги захвата к средней толщине раската

— средняя толщина проката

Значения термомеханических коэффициентов находятся по соответствующим графикам в зависимости от условий пластической деформации, при этом коэффициент находится в зависимости от скорости пластической деформации, рассчитываемой по формуле:

где:

V = 4000 мм/с - скорость прокатки (окружная скорость вращения валков)

Усилие прокатки рассчитываем по формуле:

где:

— усилие прокатки;

— среднее нормальное контактное напряжение (удельное усилие);

— площадь контакта металла с валком.

Расчет момента прокатки производим по формуле:

Коэффициенториентировочно может быть принят равным 0,5 (для горячей прокатки).

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для второго прохода:

Н = 220 мм - толщина раската до прохода

h= 200 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 220 — 200 = 20 мм

ДH_У=Н - h = 235 — 200 = 35 мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм

В_0i= 1538,15 мм, В_1i = 1541,69 мм

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для третьего прохода:

Н = 200 мм - толщина раската до прохода

h= 175 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 200 — 175 = 25 мм

ДH_У=Н - h = 235 — 175 = 60 мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм

В_0i= 1541,69 мм

В_1i = 1547,14 мм

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для четвертого прохода:

Н = 175 мм - толщина раската до прохода

h= 145 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 175 — 145 = 30 мм

ДH_У=Н - h = 235 — 145 = 90 мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм

В_0i= 1544,42 мм, В_1i = 1552,6 мм

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для пятого прохода:

Н = 145 мм - толщина раската до прохода

h= 110 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 145 — 110 = 35 мм

ДH_У=Н - h = 235 — 110 = 125 мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм

В_0i= 1552,6 мм, В_1i = 1565,04 мм

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для шестого прохода: Н = 110 мм - толщина раската до прохода, h= 80 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 110 — 80 = 35 мм

ДH_У=Н - h = 235 — 80 = 155 мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм

В_0i= 1565,04 мм

В_1i = 1578,05 мм

,

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для седьмого прохода: Н = 80 мм - толщина раската до прохода, h= 55 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 80 — 55 = 25 мм

ДH_У=Н - h = 235 — 55 = 185 мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм

В_0i= 1578,05 мм В_1i = 1591,66 мм

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для восьмого прохода:

Н = 55 мм - толщина раската до прохода

h= 30 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 55 — 30 = 25 мм

ДH_У=Н - h = 235 — 30 = 205 мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм

В_0i= 1591,66 мм

В_1i = 1611,46 мм

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для девятого прохода:

Н = 30 мм - толщина раската до прохода

h= 18 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 30 — 18 = 12 мм

ДH_У=Н - h = 235 — 18 = 217 мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм

В_0i= 1611,46 мм

В_1i = 1623,53 мм

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для десятого прохода:

Н = 18 мм - толщина раската до прохода

h= 11 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 18 — 11 = 7 мм

ДH_У=Н - h = 235 — 11 = 224 мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм

В_0i= 1623,53 мм В_1i = 1632,5 мм

Расчета энергосиловых параметров при горячей прокатке для одиннадцатого прохода:

Н = 11 мм - толщина раската до прохода

h= 6 мм - толщина раската после прохода

ДH = Н - h= 11 — 6 = 5 мм

ДH_У=Н - h = 235 — 6 = 229 мм

R = D_валков/2 = 750/2 = 375 мм

В_0i= 1632,5 мм

В_1i = 1641,35 мм

Схема обжатий при горячей прокатке.

Таблица 11.

Технические характеристики реверсивного четырехвалкового стана 2800

Отжиг.

Отжиг горячекатанных рулонов применяют как промежуточную операцию перед холодной прокаткой. Цель отжига — придание металлу перед холодной прокаткой однородной равновесной структуры, обеспечивающей максимальную пластичность. Поэтому отжиг проводят при температуре выше температуры рекристаллизации.

Для смотки прокатанных полос в рулон используются две моталки подпольного типа. Смотка в рулон осуществляется на первую моталку, смотка на вторую моталку производится в аварийных ситуациях (когда неисправна первая моталка). Для обеспечения устойчивого захвата полосы скорость вращения барабана моталки на 25… 30% выше скорости вращения рабочих валков последней клети стана. Вначале процесса смотки барабан моталки разжат, верхняя проводка опущена, нижние проводки сведены, поворотная опора подведена к моталке, захлестыватель подведен. Полоса подается и захватывается барабаном, начинается наматывание. После намотки трех витков захлестыватель отводится. По окончании смотки рулон устанавливается так, чтобы конец внешнего витка находился вверху. Под барабан моталки подводится сниматель рулонов. Поднимается подъемный стол до упора роликами в рулон и остается в этом положении. Прижимной ролик поднимается. Поворотная опора отводится. Барабан сжимается. Сниматель рулонов вывозит рулон от моталки в зону обвязки. Рулон обвязывается. Обвязанные вязками рулоны тележкой устанавливаются на конвейер и транспортируются на промежуточный склад.

Отжиг будем проводить при температуре 390−425?С и продолжительностью 1,5−2 часа. Отжиг проводим в печах с принудительной циркуляцией воздуха.

Холодная прокатка

Для придания полосе толщины 1,2 мм, необходимо осуществить процесс холодной прокатки. При холодной прокатке применяются определенные правила. Первый проход должен быть с максимальным допустимым значением степени деформации в пределах от 10 до 50%. Степень деформации должна уменьшаться от прохода к проходу от максимального значения до минимального в пределах от 10 до 12%. При достижении суммарной деформации 50% необходим промежуточный отжиг, с целью восстановления пластических свойств. Усилия прокатки должны меняется от прохода к проходу не более чем на 20%. Угол захвата не должен превышать 5⁰.

Расчета энергосиловых параметров при холодной прокатке для первого прохода. Исходные данные:

Н _0i = 6 мм — толщина раската до прохода

Н _1i= 4 мм — толщина раската после прохода

ДHi = Н _0i — Н _1i= 6 — 4= 2мм — абсолютное обжатие

ДH_с=Н₀ — Н_1i = 6 — 4 = 2 мм — суммарное значение абсолютного обжатия

— относительная степень деформации в данном проходе

— суммарное значение степени деформации — угол захвата;

Расчет площади контакта металла с валком производится по формуле:

l_i — длина дуги захвата с учетом сплющивания валков и прокатываемого материала, мм

мм

R = D_валков /2 = 650/2 = 325 мм — радиус рабочих валков прокатного стана

Величина, характеризующая увеличение дуги захвата, для стальных валков с достаточной степенью точности при условии, что упругой деформацией металла можно пренебречь может быть определена по формуле:

(мм)

Сначала определяем длину дуги захвата без учета сплющивания валков

и отношение;

— средняя толщина раската

По графической зависимости среднего нормального контактного напряжения (отношения) от отношения при различных значениях коэффициента трения определяем величину =1,3 и само значение, определение среднего контактного нормального напряжения (удельного усилия прокатки) проводим с учетом упрочнения металла в результате холодной пластической деформации.

Подставляя найденное значение в формулы для определения иl_xi, находим их предварительные приближенные значения, которые в дальнейшем при нахождении уточненного значения удельного усилия прокатки корректируются повторным расчетом.

мм

Далее определяем значения коэффициента трения в зависимости от скорости прокатки (). 4 м/с — скорость прокатки; м= 0,095

и рассчитываем величину показателя деформации по формуле:

Поскольку холодная деформация листов и лент из алюминия и его сплавов осуществляется с применением натяжения (как правило, переднего и заднего), оказывающего значительное влияние на величину усилия прокатки, расчет среднего нормального напряжения ведут с учетом этого влияния в следующей последовательности:

Определяем значение без учета натяжения по формуле:

где коэффициент определяется по графической зависимости

Для первого прохода:

Усилие прокатки рассчитываем по формуле:

где:

Р — усилие прокатки

— среднее нормальное контактное напряжение (удельное усилие)

F — площадь контакта металла с валком.

Итоговым параметром при расчете является определение момента прокатки

Значение коэффициента плеча приложения равнодействующей усилия прокатки при холодной прокатке алюминиевых сплавов принимаем

Второй проход:

Исходные данные: Н _0i = 4 мм, Н _1i= 2 мм

ДHi = Н _0i — Н _1i= 4 — 2= 2 мм

ДH_с=Н₀ — Н_1i = 6 — 4 = 2 мм

— угол захвата;

R = D_валков /2 = 650/2 = 325 мм

Третий проход: исходные данные: Н _0i = 2 мм, Н _1i= 1,2 мм

ДHi = Н _0i — Н _1i= 2 — 1,2= 0,8 мм

ДH_с=Н₀ — Н_1i = 6 — 1,2 = 4,8 мм

— угол захвата;

R = D_валков /2 = 650/2 = 325 мм

Схема обжатий при холодной прокатке. Табл.12.

В процессе холодной прокатки была получена полоса требуемой толщины, далее необходимо обрезать боковую кромку и разрезать полосу на листы требуемой длины.

Холодная прокатка.

Табл.8

Резка рулонов на листы

Резка проката в меру осуществляется на гильотинных ножницах.

Гильотинные ножницы используются для резки листового металла. На гильотинах производят резу листа толщиной до 35 мм.

По исполнению гильотины разделяют на ножницы прямого и поворотного действия по типу привода гильотины разделяют на гидравлические, электромеханические и ручные (применяются резки металла небольшой толщины).

Гильотинные ножницы отличаются высокой производительностью и чистотой реза. При этом управление гильотиной осуществляется при помощи контролера или системы ЧПУ.

После резки в меру получаем лист с требуемыми габаритами: 1,2×1500×3000.

Таблица 9

Технические характеристики гильотинных ножниц Н406

Закалка и искусственное старение

В технологическом задании сказано что состояние поставки Т1. Это означает что мы должны закалить и искусственно состарить листы. Закалять будем при температуре 490−505?С в конвеерном агрегате полистной закалки. Искусственное старение при 180−190?С выдержать 8−12ч.

Контроль качества

Контроль качества холоднокатаных тонких листов производится согласно следующему регламенту:

1. Контролю геометрических размеров подвергают каждый десятый лист.

2. Качество поверхности и отклонение от плоскости листов проверяют на каждом листе.

3. Контролю механических свойств при растяжении (временного сопротивления, предела текучести и относительного удлинения) подвергают не менее, чем по одному листу от каждой предъявляемой к сдаче партии.

4. При получении неудовлетворительных результатов испытания механических свойств, полученных хотя бы по одному из показателей, по нему проводят повторные испытания на удвоенном количестве листов. При неудовлетворительных результатах повторных испытаний допускается поштучное испытание, результат которого является окончательным.

Виды контроля:

Осмотр поверхности листов и выявление расслоений проводят без применения увеличительных приборов.

Измерение размеров производят мерительным инструментом, обеспечивающим необходимую точность измерения. Измерение толщины листов производят на расстоянии не менее 0,115 м от углов и не менее 0,025 м от кромок листа. Измерение толщины листов проводят микрометром по ГОСТ 6507–78. Измерение ширины и длины листов проводят измерительной металлической рулеткой по ГОСТ 7502–80.

Отбор образцов для механических испытаний проводят по ГОСТ 24 047–80.

Измерение отклонения от плоскостности листов проводят на контрольной плите по НТД.

Микроструктуру листов проверяют металлографическим методом на одном образце.

прокатный лист прокатка стан

Маркировка и упаковка

На одной из сторон на расстоянии не более 0,03 м от кромки по ширине или от кромки короткой стороны листа должны быть выбиты: марка сплава, состояние материала, толщина листа, номер партии и штамп технического контроля. По требованию потребителя допускается поставка листов без клеймения.

Упаковка производится вручную. Вид упаковки: горизонтальный.

Листы укладывают на поддон, застеленный фольгой. Листы укладывают в стопы высотой не более 0,5 м. Каждая стопа должна быть завернута в два слоя промасленной бумаги с закладкой селикагеля. Затем обернута полиэтиленовой пленкой и фольгой. Торцы должны быть с защитой картоном.

Сдача листов на склад производится по теоретической массе. Здесь производится оформление документации и на ящик наносится информация о его содержимом.

Заключение

В курсовой работе разработан технологический процесс изготовления слитка из сплава Д1, который упрочняется термической обработкой, размерами 1,2×1500×3000 мм. Приведена характеристика данного сплава, его химический состав, типичные механические свойства.

Произведен расчет обжатий при горячей и холодной прокатки с целью получения заданной толщины плиты. Рассчитаны основные параметры прокатки, такие как угол захвата, усилие прокатки, момент при прокатке.

Выбраны режимы окончательной термической обработки полученных листов, описаны способы контроля качества.

Библиографический список

1. Гулидов И. Н. Оборудование прокатных цехов. — М.: Машиностроение, 2004 г.

2. Справочник ВИАМ. В 7-х томах. Т.4. Алюминиевые и берилиевые сплавы. — М.: 1985 г.

3. Королев А. А. Прокатные станы и оборудование прокатных цехов — М.: Металлургия, 1981

4. Основы теории прокатки. М. И. Куприн, М. С. Куприна. Издательство МЕТАЛЛУРГИЯ. М. 1978 г. 184 стр.

5. Теория прокатки: Учебник для вузов — А. П. Грудев. Год выпуска: 1988.