| |||||
МЕНЮ
| Прокатно-пресовое производствоПрокатно-пресовое производствосмотреть на рефераты похожие на "Прокатно-пресовое производство" 1. Введение Впервые в свободном виде алюминий был выведен в 1825г. датским физиком Русский физико-химик в 1865г. Н.Н. Бекетов показал возможность
вытеснения алюминия магнием из расплавленного криолита. Эта реакция в Попытки организации производства алюминия в России относятся к 90-м
годам прошлого столетия, когда для получения алюминия по способу Сент-Клер Первая промышленная партия (3 кг.) дюралюминия была использована для
опытных работ в конструкторском отделе им. Туполева для изготовления
первого металлического самолета, отдельных деталей самолетов Н.Н. Музалевский, Белов, Воронов, Миронов и др. с полным правом могут быть
названы основоположниками отечественной металлургии легких сплавов. Г.Г. Под руководством А.Ф. Белова, Н.Д. Бобовникова, В.А. Ливанова, В.И. Почти за 50 лет отечественная металлообрабатывающая промышленность, производящая полуфабрикаты из легких сплавов, превратилась из опытных цехов в самостоятельную отрасль, которая темпам развития и по уровню техники производства занимало одно из первых мест в мире. 2. Разработка технологического процесса 2.1. Описание технологического процесса прокатки. В настоящее время известно большое количество алюминиевых сплавов, позволяющих прокатывать их в листы и полосы для различных нужд народного хозяйства. Прокатное производство является заготовительным производством и является завершающим звеном металлургического цикла: отливка заготовок, последующая прокатка. К алюминиевому прокату особенно тонколистовому предъявляются особые требования, как по геометрическим размерам, так и по механическим свойствам. В зависимости от сплавов, технических условий на готовую продукцию и
т. д. технологические процессы изготовления листов могут быть различными. Для прокатки листов и плит применяют слитки различной массы от 3 до 8 тонн. Масса слитка и его размеры определяются технологическими свойствами данного металла или сплава при прокатке, размерами и назначением готовых листов, мощностью и размерами основного оборудования и т. д. Технология получения полос из слитков алюминия и его сплавов состоит из следующих операций: . гомогенизирующий отжиг слитков, обеспечивающий снятие внутренних напряжений и уменьшение неоднородности слитка по структуре и химсоставу, Данная операция обеспечивает резкое возрастание пластических характеристик металла. Гомогенизация представляет собой нагрев слитка до температуры на 20-40 град. Ниже температуры плавления низкоплавких эвтектик и выдержку при этом в течение нескольких часов. В данный период растворимые составляющие переходят в твердый раствор и, благодаря диффузии выравнивается содержание легирующих составляющих. Для гомогенизации применяют электрические шахтные печи. Слитки устанавливают вертикально на некотором расстоянии друг от друга или укладывают в стопы с прокладками между слитками. . Фрезерование поверхностей слитков с целью удаления ликвационных наплывов, включений, плен, шлака, трещин, а также получения сляба с параллельными гранями. Съем металла составляет 5-6 мм на сторону. . Обезжиривание поверхностей с целью удаления механических загрязнений и наложение алюминиевых планшет. . Нагрев перед прокаткой со строгим температурным контролем, необходимым вследствие высокой чувствительности сплавов к пережогу, заключающемуся в оплавлении низкоплавких эвтектик, расположенных по границам зерен, и вызывающему образование трещин и падение механических свойств. . Горячая прокатка слябов. В первых проходах прокатки сплавов производится плакировка слябов листами из чистого алюминия. Благодаря большому давлению происходит приварка этих листов (планшет), создающая высокопрочную связь алюминиевого слоя с основным металлом. Эта операция предохраняет основной сплав от коррозии. Прокатка листов и плит осуществляется на цилиндрических валках с гладкой поверхностью. Заготовкой является слиток определенного размера. Прокат, который используется вторично, называется подкат. Валки расположены горизонтально, и приводятся принудительно к вращению ролики, которые приводят слиток к движению называются рольганг. Металл заготовки захватываются вращающимися валками за счет сил трения, возникающих на контактной поверхности между валком и заготовкой, В очаге деформации осуществляется уменьшение толщины заготовки. Толщина проката определяется зазором между валками, на просвет (распор валков). При уменьшении толщины проката незначительно увеличивается его ширина и интенсивно увеличивается его длина по направлению прокатки. Это происходит по закону наименьшего сопротивления, т.к. длина очага деформации значительно меньше, чем длина валка. Прокатка обычно с толщины заготовки до конечной толщины полосы производится за несколько переходов проката. Различают горячую и холодную листовые прокатки. Горячей прокаткой называют прокатку, которая происходит при
температуре выше температуры рекристаллизации: Любая пластическая деформация металла сопровождается упрочнением Gs,Gв, ? ? Gв
Gs Тот рис. 1. Диаграмма пластичности 3. Сочетание степени деформации и температуры могут привести к интенсивному росту зерна. Необходимо установить правильные соотношения между степенью деформации в последнем проходе горячей прокатке и температурой для обеспечения мелкозернистой структуры прокатки. Существует диаграмма рекристаллизации (рис.2). ? зерно ? % Т0 Горячая прокатка имеет существенное преимущество перед холодной -
меньшая энергоемкость, большие суммарные деформации, не требуется
промежуточных отжигов. Однако горячая прокатка ограничена толщиной проката. (закаленные листы): термическая обработка, сушка, правка, прогладка, растяжка на растяжной машине, обрезка в размер по длине и окончательная правка. После этого листы проходят контроль, маркировку, смазку и упаковку в ящики. Для сохранения высокой коррозионной стойкости неотожженные сварные
конструкции из сплавов АМг2 не должны нагреваться выше 100° С ( при 100° С 2.2. Анализ деформируемого сплава. Для изготовления листов широко применяют сплавы на основе системы Al- t, °С 600 Mg3Al4+ж Al+ж 449°С 400 17.4% Al+Mg3Al4 200 Al 10 20 30 Mg Химический состав сплава АМг2, % Таблица Растворимость магния в твердом алюминии меняется следующим образом: Растворимость, % ……………17,4 9,9 6,7 Увеличение содержания магния вызывает резкое повышение вязкости расплавленного алюминия. Теплопроводность, а также электропроводность от присадки магния заметно снижаются. Коэффициент линейного расширения в пределах растворимости магния в твердом алюминии прямолинейно возрастает. Магний является одним из основных легирующих элементов алюминия и его
сплавов. Сплавы на основе системы Al-Mg(магналии) с содержанием магния от Сплавы системы Al-Mg инертны к термической обработке; упрочняются они
с помощью нагартовки. Сплавы Al –2% Mg с добавками марганца в нагартованном
состояние (30-40 %), по данным Н.Б. Кондратьевой, могут иметь следующие
механические свойства: ?в = 40 – 42 кГ/ммІ; ?0,2 = 32 –35 кГ/ммІ; ? = 6 – Сплавы относятся к термически не упрочняемым и листы из них выпускают в отожженном и нагартованном состояниях. Главным достоинством отожженных листов является хорошая свариваемость, коэффициент трещинообразования у них незначителен и составляет 5 – 7 %. Сочетание удовлетворительных прочностных свойств и высокой пластичности основного металла и сварного соединения, высокая коррозионная стойкость. Влияние химического состава и условий обработки слитков на свойства листов. Основное влияние на механические свойства листов из сплава Al-Mg
оказывают магний и марганец. Каждый 1% Mg увеличивает предел прочности на 3- Механические свойства листов из сплава Амг2 по ТУ. Таблица 2 Основное назначение титана во всех сплавах Al-Mg – модифицирование структуры. Легирование сплавов – марганцем, хромом, и титаном способствует получению листов с мелкозернистой структурой и улучшает их коррозионную стойкость и свариваемость. Медь и неизбежные примеси железа и кремния снижают коррозионную стойкость Слитки из сплава Амг2 гомогенизируют при температуре 400-480°С в течение 8-16ч. Рекомендуется увеличение температуры до 480-500°С при сокращении времени выдержки до 3-6 ч. Более длительные выдержки при таких температурах вызывают снижение прочностных свойств. Изменение температуры нагрева заготовок под горячую прокатку в интервале 430-490°С и времени нагрева от 6 до 10 часов не оказывает заметного влияния на свойства холоднокатаных отожженных и нагартованных листов. Влияние отжига и холодной деформации на св-ва листов из сплавов АМг2 По существующей технологии отжиг листов из сплавов Al – Mg производят в рулонах. Отжиг горячекатаных и холоднокатаных рулонов сплавов АМг2 диктуется преимущественно технологическими свойствами и необходимостью обеспечения высокого сопротивления коррозии под напряжением. Рулоны и листы отжигают как после горячей прокатки, так и на всех последующих операциях в определенном интервале температур. Режим отжига рулонов и листов в печах с принудительной циркуляцией воздуха приведены в табл.3. Режимы отжига листов и рулонов из сплавов АМг2 Таблица 3. Лучшие антикоррозийные свойства обеспечиваются при медленном нагреве до температуры отжига и последующим медленном охлаждении. Нагрев в селитре обеспечивает повышение прочностных свойств за счет измельчения структуры, но из-за быстрого охлаждения может снизиться сопротивление коррозии под напряжением в случае последующих низкотемпературных нагревов. Отжиг в этом интервале температур обеспечивает равномерный распад по сечению твердого раствора мелкозернистой ?-фазы. Такое состояние структуры соответствует высокой коррозийной стойкости сплавов АМг2 . Если полуфабрикаты из этих сплавов подвергнуть нагреву до температуры Учитывая, что сама ?- фаза является анодом по отношению к твердому
раствору Al-Mg (катод), в присутствии электролита эта электрохимическая
пара (твердый раствор - ?-фаза ) приведет к растворению ?-фазы, а
следовательно, и к возможному разделению зерен твердого раствора В табл.4 приведены данные о влияние степени деформации на рекристаллизацию листов из сплава АМг2. Влияние степени деформации и температуры отжига на степень
рекристаллизации листов из сплава АМг2 таблица 4 Более высокий уровень прочностных свойств может быть получен для листов с неполной рекристаллизованной структурой, в частности после отжига при температурах 240-270° С. Однако такой отжиг может привести к ухудшению штампуемости, свариваемости, в некоторой степени коррозионной стойкости и других свойств листового материала. Эффект закалки сплавов системы Al-Mg Закалка алюминиевых сплавов основана на фиксации путем быстрого охлаждения концентрации твердого раствора, стабильного при более высокой температуре (выше границы растворимости легирующих элементов, но ниже линии солидуса). Возможность получения эффекта упрочнения от закалки алюминиевых сплавов связана с наличием областей твердых алюминиевых растворов, концентрация которых меняется с изменением температуры. Эффект закалки – упрочнение, связанное с образованием пересыщенного твердого раствора; характеризуется изменением механических и физических свойств в закаленном состоянии по сравнению с отожженным состоянием. Зависит - от природы сплава (фазового состава, особенностей структуры сплава в исходном и закаленном состояниях, в том числе от числа и распределения точечных дефектов, дислокаций), условий закалки, предшествующей термической и механической обработки и ряда других факторов. Для пересыщенного твердого раствора магния в алюминии характерна высокая пластичность: относительное удлинение достигает порядка 40% при сравнительно высоком значении предела прочности (табл.5). Механические свойства и эффект закалки сплавов АМг2 таблица 5 Свойства листов в нагартованном состоянии Механические свойства листов из сплава АМг2 в нагартованном состоянии
после вылеживания и различных нагревов (в отожженном состоянии ?в=34,6
кГ/ммІ , ?0,2=17,6 кГ/ммІ , ?=22,5%) таблица 6 Нагартованные листы из сплава АМг2 получают путем деформации со
степенью 20-30 %. В ряде случаев для получения более высоких значений
прочностных характеристик листов из АМг6 применяют нагартовку на 40 %. Это повышение пластичности позволяет несколько улучшить штампуемость и производить небольшую гибку и отбортовку материала. Коррозионная стойкость листового материала из сплава АМг2, нагартованного на 40%, несколько ниже по сравнению с отожженными листами, но достаточна высока. Стабилизирующий отпуск (при 90-100° С, до 10ч) предупреждает также
изменение свойств при технологических нагревах (80-90 ° С, 10ч) и
вылеживании, которое сопровождается понижением коррозионной стойкости. Старение двойных сплавов Al -Mg Измерения электросопротивления и электронномикроскопические
исследования методом угольных реплик показали возможность образования зон Электросопротивление 5,03 5,00 4,97 3 4,94 4,52 2 4,49 3,66 1 3,83 0,1 1 10 100 1000 Время старения,ч Рис.5. Изменнение электросопротивления сплавов Al c 6,8 и 10 % Mg в
процессе старения при 0 °С. Вертикальная пунктирная прямая –
электросопротивление после отпуска в течение 3 мин. При 150°С. (1- 6 % Mg; В результате длительной выдержки закаленных сплавов Al-Mg их электросопротивление возрастает и вновь снижается после короткого отпуска при 150° С, что может быть объяснено образованием зон Г.П. Из-за близости атомных номеров Al и Mg (13 и12) зоны Г.П. в сплавах Al–Mg не выявляются при рентгеновских исследованиях. Зарождение дисперсных выделений, образование зон и промежуточных фаз в сплавах Al–Mg затруднено, распад обычно проходит гетерогенно с возникновением сравнительно небольшого числа грубых включений. Поэтому сплавы Al–Mg имеют сравнительно небольшую прочность и практически не упрочняются термической обработкой (табл.7.) Механические свойства сплава Al–Mg Во всех трех состояниях ( закалка, закалка + старение, отжиг) сплавы 2.3. Выбор и описание прокатного стана. Горячая прокатка представляет собой головную операцию в технологическом цикле производства листовых полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. Горячей прокаткой изготавливают листы и плиты. Основная же часть продукции поступает в виде рулонов толщиной 2,5-10 мм для дальнейшей холодной прокатки. Для горячей прокатки применяют одноклетьевые, двухклетьевые и полунепрерывные станы. Полунепрерывные станы горячей прокатки значительно производительнее и позволяют использовать слитки большой массы. В состав полунепрерывных станов входят одна или две реверсивные черновые клети с эджерами, одни или двое ножниц и непрерывная чистовая группа клетей. Число чистовых клетей составляет трех до шести. Полунепрерывные станы характеризуются раскатными полями значительной протяженности для обеспечения прокатки слитков большой массы. Размеры слитка определяют технологические свойства данного металла при прокатке, размеры и назначение готовых листов, мощность и размеры основного оборудования. Ширина слитка выбирается исходя из ширины В готового листа с учетом припуска К на ширину обрезных кромок, на возможное уширенение и обжатие в эджерных валках: Всл = В + К, где К = 40-60 мм. При продольной прокатке ширина слитка выбирается из стандартного ряда с припуском зависящим от марки сплава. В данном случае для сплава АМг6 готовый лист шириной В = 1800 мм, следовательно ширина слитка Всл =2200 мм. Необходимо из заготовки размером 280х2200х 3600 изготовить лист
размером 3,5 х 1800 х 4250, т.к. толщина листа небольшая, выбираем для
прокатки семи клетьевой полунепрерывный стан горячей прокатки “КВАРТО Нагретый слиток подается из печи к прокатному стану по рольгангу. На выходе из последней клети, в зависимости от толщины катаемой полосы и назначения проката, его направляют либо на приемный рольганг, где подвергают разрезке гильотинными ножницами, либо полосу сматывают в рулон с помощью подпольной моталки. При выходе из последней клети, боковые кромки полосы обрезают дисковыми ножницами. Краткая характеристика стана: . Диаметр рабочих валков (черновая клеть № 1) ………… 750 мм; . Диаметр рабочих валков (черновая клеть № 2) ………… 750 мм; . Диаметр рабочих валков (чистовая клеть № 3-7) ……… 650 мм; . Диаметр опорных валков (черновая клеть № 1) ………..1400 мм; . Диаметр опорных валков (черновая клеть № 2) ……….1400 мм; . Диаметр опорных валков (чистовая клеть № 3-7) ……..1500 мм; . Длина бочки валка………………………………………...…2800 мм; . Конечная толщина (черновая клеть № 1) ………….100 – 200 мм; . Конечная толщина (черновая клеть № 2) ……………..50 – 90 мм; . Конечная толщина (чистовая клеть № 7) ………………..3 – 8 мм; . Максимальная скорость прокатки ( клеть №1,2) ……… 90 м/мин; . Максимальная скорость прокатки ( клеть №3-7) …….. 300 м/мин; . Допустимое усилие прокатки …………………………………3000 тс; . Номинальный момент прокатки (клеть №1,2) ……………..104 тм; . Номинальный момент прокатки (клеть № 1,2) …………….104 тм; . Номинальный момент прокатки (клеть № 3,4) …………….123 тм; . Номинальный момент прокатки (клеть № 5) ………………..86 тм; . Номинальный момент прокатки (клеть № 6,7) ……………40,8 тм; . Мощность главного привода (клеть №1,2) ……………….6400 кВт; . Мощность главного привода (клеть №3-7) ……………….4200 кВт; . Длина раскатного поля между чистовой и черновой группами 60 м. 3. Выбор режимов обжатий по проходам Зная среднюю вытяжку за все проходы ?ср (ориентировочно ?ср=1,3), можно вычислить ориентировочно число проходов n, необходимых для проката полосы сечением F0 в полосу сечением Fк: n = Ln F0 -Ln Fк , Ln ?ср Где F0= h0 x В0 – площадь поперечного сечения заготовки Fк= h0 x Вк – площадь поперечного сечения проката, следовательно n = Ln(210x2200) – Ln(2,9x1100) = 13,33 – 7,75 = 16,6 ~ 17 Ln1,3 После определения числа проходов составим таблицу распределения обжатий по проходам (таб. 8.) Распределение обжатий по проходам 3.1. Абсолютное обжатие Абсолютное обжатие ?h , определяемое как разница в толщине полосы на входе h0 и на выходе h1 в данном проходе, ?h = h0 - h1 мм 1-я реверсивная клеть 2-я реверсивная клеть 5-ти
клетьевая непрер. гр. ?h16= 6 – 3,5 = 2,5 мм ? h17 = 3,5 – 2,9 = 0,6 мм 3.2. Относительное обжатие. Определяем величину относительного обжатия: ?i = ?hi x 100, Hi ?14= 5,8 : 3.3. Величина угла захвата. Величина угла захвата находится по формуле: ?i = ? ?hi , рад. Ri
Первая реверсивная клеть R = 375мм ?1 = ? (?h1: R1) = ?(10: 375) = 0,16 рад, ?1 = 9° ?2 = ? (?h2 : R2) = ?(10: 375) = 0,16 рад, ?2 = 9° ?17 = ? (?h17: R17) = ?(0,6: 325) = 0,12рад, ?17 = 3° 3.4. Средняя толщина проката
hсрi – средняя высота полосы в i-м проходе, мм hсрi = (Hi + hi) / 2
hср1 = (210+200) / 2 = 205, мм hср10 = (85+65) / 2 = 75 мм
hср2 = (200+190) / 2 = 195, мм hср11 = (65+45) / 2 = 55 мм
hср3 = (190+180) / 2 = 185, мм hср12 = (45+28) / 2 = Итоговая таблица по расчетам таблица 9 Заключение По намеченным схемам произвели подсчет технологических величин – исходная и конечная толщина для каждого прохода, средняя толщина для каждого прохода, абсолютное обжатие, угол захвата. Определили, что технологические величины не превышают допустимых значений. В процессе продольной прокатки из сляба сплава АМг2 размером 210 х Список литературы 1. Меерович И.М. «Прокатка плит и листов из легких сплавов.» Издательство “Металлургия”, 1969 г. “Металлургия”, 1970 г. |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|