Устаткування. на якому прокочується метал. називається прокатним станом. Одна зі схем прокатного стану (без допоміжних машин і механізмів) приведена на рис. 117, а. Прокатні валки 6 монтуються в підшипниках, які перебувають в стійках станини. Комплект валків разом із станиною 7 називається робочої кліттю. Робочі валки 6 отримують обертання від двигуна 1 через редуктор 2 (має маховик 3), що передає обертальний рух через шестеренних кліть 4 і шпинделі 5. Якщо стан складається з декількох робочих клітей 7, 9, 10, то рух від шестеренні клітини 4 через робочі валки 6 за допомогою шпинделів 8 передаватиметься на робочі валки клітей 9 і 10.
До прокатного стану відносяться також допоміжні машини і механізми, що виконують підсобні операції з різання, обробки і транспортування металу, що прокочується. На рис. 117, б наведено загальний вигляд обжимного стану. Прокатні стани класифікуються за трьома основними ознаками: кількістю і розташуванням валків в кожній робочій кліті, взаємного розташування робочих клітей, роду продукції, що випускається.
Ріс.117. Прокатний стан і обтискний стан: а-схема прокатного стану; б-загальний вид обжимного стану; 1-слітковоза; 2-поворотний стіл; 3-рольганг; 4-пост управління; 5-маніпулятори; 6-робоча кліть; 7-шестерна кліть; 8-двигун; 9-рольганг
За першою ознакою розрізняють наступні групи станів. дуо-стани - з двома валками в кожній кліті (рис. 118, а), що мають або постійний напрямок обертання (нереверсивні стани), або напрямок обертання, яке можна змінювати і, отже, пропускати оброблюваний метал в обидві сторони (реверсивні стани); тріо-стани - з трьома валками в кожній робочій кліті (рис. 118, б); подвійні дуо-стани (рис. 118, в) - з двома парами валків в кліті; багатовалкові стани - з чотирма, з шістьма і більш валками (рис. 118, г); універсальні стани, які мають не тільки горизонтальні, але і вертикальні валки (рис. 118, д); стани з косо розташованими валками - дво- і тривалкові. Іноді вертикальні валки розташовують між шийками горизонтальних (рис. 118, е).
Мал. 118. Варіанти розташування валків.
На реверсивних дуо-станах прокочують великі профілі і товсті листи, на нереверсивними - різного роду заготовки і сортовий метал, які йдуть в одному напрямку з кліті в кліть. Нереверсивні дуо-стани застосовують також для гарячої прокатки тонких листів і холодної прокатки листів і стрічки. Після пропуску заготовки між валками її повертають на бік подачі через верхній валок холостим ходом.
На тріо-станах прокочується заготівля йде в одну сторону між середнім і нижнім валками, а у зворотний бік - між середнім і верхнім валками. Так як середній валок постійно бере участь в роботі, він зношується швидше, ніж верхній і нижній. Різновидом тріо-табору є стани з плаваючим валком меншого діаметру.
Щоб уникнути нерівномірного зношування робочих валків, застосовують подвійні дуо-стани. На них прокатка ведеться також в обидві сторони, між тим точність профілів виходить вищою.
У багатовалкових станах валки малого діаметра є робочими валками, а валки великих діаметрів - опорними, що оберігають робочі валки від вигину; цим забезпечується рівномірна товщина прокату листа по ширині.
За взаиморасположению робочих клітей стани розрізняють лінійні, ступінчасті з двома і більшим числом ступенів, стани безперервної і напівбезперервна прокатки.
Лінійні стани з розташуванням робочих клітей в одну лінію (рис. 119, а) застосовуються у рейкобалкового і крупносортових станів.
Мал. 119. Прокатний стан: а - трехклетьевой лінійний; 1 - робоча кліть; 2 - шестернева кліть; 3 - двигун; б - ступінчастий; в і г - безперервної прокатки
Ступінчасті стани з розташуванням робочих клітей в декількох лініях (рис. 119, б) застосовують у сортових станів.
У безперервних станах прокатуваний метал рухається прямолінійно і деформується одночасно в декількох клітях. Число робочих клітей у них береться рівним необхідному числу проходів. Вони бувають з груповим приводом (рис. 119, б) і з індивідуальним (рис. 119, г). Швидкість прокатки в кожній наступній кліті вище швидкості попередньої. Ці стани застосовуються для прокатки заготовок, листів, стрічок, а також дрібносортних профілів. Безперервні стани забезпечують високу продуктивність.
Напівбезперервна станами. як правило, є дрібносортна. У напівнеперервних станах чорнові групи клітей працюють як безперервні, а чистові - розташовані в лінію.
Всі прокатні стани характеризуються розміром діаметра робочого валка останньої кліті. Наприклад, рейкобалковий стан з діаметром валків 800 мм називається рельсобалочного стану 800. Виняток мають листопрокатні стани, які характеризуються довжиною бочки робочого валка; стан з довжиною бочки 2800 мм називається стан 2800.
За родом своєї продукції прокатні стани діляться на обтискні, заготівельні, рейкобалкового, сортові, дротові, листові, трубопрокатні і стани спеціального призначення.
Обтискні стани призначені для обтиску сталевих злитків вагою до 25 т в великі заготовки (блюми і сляби). До обтискним станам ставляться блюмінги і слябінги. На блюмінгах отримують квадратну заготовку - блюм, подвергаемую подальшої прокатки для одержання сортових профілів. На слябінгах виробляють прямокутний прокат - сляби, що представляють собою заготовки для листа (див. Рис. 113, 1 і 5). Блюмінг являє собою потужний реверсивний дуо-стан, а слябінг - потужний універсальний реверсивний двухклетьевим стан (перша кліть має вертикальні валки, а другий - горизонтальні).
Заготівельні стани призначені для прокатки блюмів і слябів в сортову квадратну заготовку перетином до 200X200 і плоску заготовку - сутункі перетином меншим, ніж сляби, призначалася для подальшої прокатки в дрібні листи і стрічки. Сучасні заготівельні стани є станами безперервної прокатки.
Рельсобалочного стану призначені для прокатки з блюмов рейок широкої колії, великих балок, швелерів та інших профілів. Рельсобалочного стану бувають двох типів:
- рельсобалочного стану ступеневої типу, що складаються з двох або більшої кількості ліній;
- рельсобалочного стану послідовно поверненням.
Найбільшим поширенням користуються рельсобалочного стану першого типу.
Сортові стани призначені для по чення сортового прокату: круглої і квадратної стали від 8 до 150 мм, балок і швелерів висотою від 50 ÷ 200 мм, кутовий стали від 20X20 до 200X200 мм ін. Ці стани діляться на велико-, середньо- і дрібносортна.
Дротові стани призначені для прокатки дроту діаметром 5 - 10 мм. Меньшещ діаметра дріт виходить волочінням. Дротові стани бувають ступінчасті, напівбезперервні і безперервні.
Лістопрокатниe стани діляться на товстолистові і тонколистові. Товсті листи катають з слябів, тонкі - з легких слябів, або сутункі. Листопрокатні стани для гарячої прокатки листів найчастіше бувають наступних трьох типів:
- товстолистові стани, призначені для прокатки листів товщиною від 4 мм і більше, шириною від 1000 до 5000 мм; вони бувають одноклетьевим, двухклетьевим і іноді многоклетьевие;
- листові шірокополосовие безперервні або напівбезперервні стани, службовці для прокатки листів у вигляді довгих широких смуг шириною від 500 до 2500 мм і більше, товщиною від 1,5 до 10 мм і більше;
- листові шірокополосовие з моталками, розташованими в нагрівальних печах, службовці так само, як і стани попереднього типу, для прокатки листів у вигляді довгих смуг товщиною від 1,5 до 6 мм.
Трубопрокатні стани застосовуються для виробництва; безшовних і зварних труб. Процес прокатки безшовних труб ділиться на дві стадії: отримання пустотілої гільзи із злитка або круглого прокату і отримання з порожнистими гільзи готової труби. Пустотілі гільзи виходять частіше на прошивному стані (рис. 120, а). Для труб великого діаметру порожнисту заготовку можна отримати відцентровим литтям.
Мал. 120. Схеми: а - прошивного стану; б - процесу отримання порожнистої гільзи; в - процесу отримання труби на періодичному нереверсивного дуо-стані
Прошивний стан складається з двох косорасположенних робочі валків 2 і 4, що обертаються в одному напрямку, а заготівля 3 в іншому. Для утримання заготовки між валками передбачають спеціальні пристрої. Робочі валки мають конуси прошивки і розкочування, а в середині - калібрувальний пояс. Між валками на шляху руху получающейся порожнистої гільзи встановлюється оправлення 1. При розташуванні робочих валків під деяким кутом між їх осями досягається обертання заготовки щодо своєї осі і одночасно її поступальний рух, завдяки чому заготівля насувається на оправлення 1 і прошивається.
Процес отримання порожнистої гільзи на прошивному стані характерний для поперечно-гвинтової прокатки, яка обумовлена тенденцією до утворення порожнини в заготівлі. Робоче положення валків показано на рис. 120, б.
Після прошивки заготовку передають на періодичний нереверсивний дуо-стан (рис. 120, в). Заготівля 3, надіта на оправлення 1, подається в фасонний калібр змінного перерізу (I). Робота на цьому стані здійснюється безперервно-періодично. У момент, коли валки 2 і 4 утворюють калібр максимального діаметра, закготовка подається в валки, а потім піддається деформації з висуванням її в напрямку, протилежному подачі (рис. 120, II). В наступний момент, коли калібр знову буде максимального діаметра (рис. 120, III), заготівля знову подається в валки на таку довжину, щоб в подальшому робочу ділянку калібру захопив новий необжатий ділянку заготівлі. Так поступово відбувається обтиснення заготовки в трубу. Прямий (подача заготовки) та зворотний хід (момент обтиснення) чергуються з повертання заготовки навколо осі.
Після розкочування труби обробляються на спеціальній машині для усунення овальності і разностенность і потім піддаються прокатці на калібрувальному стані для отримання остаточних розмірів. Для виробництва труб існують безперервні трубопрокатні стани, які характеризуються високою продуктивністю.
При виробництві зварних труб вихідним матеріалом служить плоска прокатана заготовка, яка називається штрипсом, у вигляді смуги, частіше згорнутої в рулон.
Процес виготовлення зварної труби складається з наступних основних операцій: згортання заготовки, зварювання згорнутої заготовки, обробки труби. Для зварювання застосовують пічну, електричну і автогеном зварювання.
Труби з маловуглецевої стали виробляють частіше із застосуванням пічного зварювання за допомогою безперервного стану (рис. 121). За цією схемою трубна заготовка у вигляді рулону спочатку розмотується, потім правиться на правильній машині, а потім передній кінець заготовки відрізається і в зварювальному апараті зварюється з кінцем попереднього заготовки, який попередньо був також обрізаний ножицями, і далі заготовка у вигляді стрічки чините довгу (до 40 м) газову піч. Нагріта в печі стрічка до температури
1350 °, направляється в безперервний трубний стан, який має шість пар валків з відповідними калібрами, за допомогою яких стрічка поступово згортається в трубу, а потім шляхом натискання однієї кромки на іншу здійснюється зварювання крайок стрічки. Безперервно виходять зі стану труби розрізають пилкою, а потім нарізані довжиною по 6 - 8 м калібрують на калібрувальному стані.
Мал. 121. Схема процесу виготовлення зварних труб із застосуванням пічного зварювання: 1 - розмотувач; 2 - роликовий машина; 3 - ножиці; 4 - зварювальний апарат; 5 піч; 6 - трубний стан; 7 - пила; 8 - калібрувальний стан.
На спеціальних станах методом прокатки отримують окремі деталі і всілякі заготовки. На рис. 122, а наведена схема бандажопрокатне стану. Близьку до цієї cxeмe мають стани для отримання залізничних коліс, кілець дли великих шарикопідшипників і вінців для зубчастих коліс. У всіх перерахованих випадках вихідної, заготівлею служить плоска попередньо прошита заготовка. Валки 1 і 2 такого стану перед розкочуванням відводяться.
Мал. 122. Схема спеціального табору: а - бандажопрокатне; б - поперечновінтовой прокатки куль і в - періодичних профілів.
На рис. 122, б приведена схема стану поперечно-гвинтової прокатки куль. Струмки валків зроблені по гвинтовий лінії. Заготівля при прокатці отримує як обертальний, так і поступальний рух; від вильоту з валків вона охороняється центрирующими упорами. Цей метод продуктивніше штампування навіть на висадочних автоматах.
На рис. 122, в наведена схема для поперечної прокатки періодичних профілів. Цей стан має стежить пристрій: щуп 1, який ковзає по копіювальної лінійці 2, жорстко пов'язаної з кареткою 3 натягача. Залежно від профілю контрольної лінійки 2 робочі валки 4 по мірі її руху зближуються або розходяться, змінюючи відповідно діаметр оброблюваної продукції. Цінність такої прокатки в тому, що в одержуваної заготівлі метал розподіляється по довжині відповідно до певних вимог.