Практическое занятие 1. Выбор оборудования для крупных и малых производств

Теоретические сведения.

Особенности выбора и комплектации волочильного обору­дования для крупных и малых метизных производств.

На больших узкоспециализированном предприятиях (как ЧСПЗ) всегда имеется возможность наилучшим образом использовать достижения современной науки и техники, работать по наиболее оптимальным технологическим схемам и на оборудовании, наиболее производительном для данного производства.

На малых предприятиях широкого профиля из-за естественного стремления к унификации технологии и оборудования неизбежно снижается производительность труда. Например, специализация производства на волочильном или метизном участке машиностроительног предприятия только по выпуску проволоки из низкоуглеродистой стали или метизов из неё для собственных нужд позволяет полностью отказаться от травильных отделений, где занято много рабочих основных и вспомогательных служб.

Перед такими предприятиями малых метизных производств возникает проблема разработки поточных линий со сквозной технологией подготовки к волочению и волочения катанки для производства продукции, которая бы пользовалась спросом на внутреннем рынке (коммерческая продукция). Другая проблема – использование в производстве коммерческой продукции станов многократного волочения проволоки, желательно прямоточного типа и со ступенчатыми барабанами.

Большой интерес, проявляемый вновь создаваемыми малыми предп­риятиями и фирмами к приобретению совмещённой технологии, пока­зал, что у таких предприятий, имеющих или нуждающихся в 2...3 во­лочильных станах, альтернативы этому нет, т.к. в условиях малого производства содержание оборудования и технологии химического травления не может быть рентабельным. Малые производства, приоб­ретя совмещённую технологию, на первых порах смогут подкрепить себя, производя с меньшими затратами проволоку, на которую круп­ные предприятия–монополисты поддерживают высокие цены, а в дальнейшем, при совершенствовании этой технологии, смогут также освоить другие, специализированные виды сталепроволочной и метиз­ной продукции.

Подбор оборудования для подготовки поверхности металла к волочению.

Существует несколько основных способов удаления окалины: химический, электрохимический, физический и механический. Химический способ называется травлением и заключается во взаимодействии металла с растворами кислот или щелочей. В массовом производстве проволоки этот способ получил наиболее широкое распространение из-за относительной дешевизны, универсальности и экономичности. Традиционная технология кислотного травления окалины является наиболее универсальной. Наиболее широко применяется технология травления в растворе серной кислоты (H₂SO₄).  Травление в соляной кислоте (HCl) позволяет увеличить скорость травления в 2...3 раза, но требует в три раза больших, чем при сернокислотном, капитальных вложений и затрат на содержание ос­новного и вспомогательного оборудования, энергию и материалы, в результате себестоимость солянокислотного травления в 1,5...2 ра­за выше, чем сернокислотного. Для удаления окалины с легирован­ных, нержавеющих сталей ни серная, ни соляная кислоты не эффек­тивны; применяемые для этих целей смеси кислот («царская водка»), включающие азот­ную (HNO₃), соляную и плавиковую (HF), а также электрохимические методы резко увеличивают затраты и снижают скорость травления в 2...3 раза по сравнению с сернокислотным.

Травильные агрегаты занимают большие производственные площади. Сущесвует ещё один серьёзный недостаток – загрязнение окружающей среды.

Кислотный способ не поддается совмещению с операциями волочения в едином технологическом потоке из-за дискретного характера операций окунания бунтов или пачек, а также из-за возможности попадания остатков растворов в зону деформирования при волочении.

На большинстве метизных предприятий процесс подготовки металла к волочению включает следующие технологические операции:

– травление металла в кислотном растворе;

– промывка в горячей воде;

– промывка в холодной воде душированием;

– нейтрализация остатков кислоты;

– нанесение подсмазочного покрытия (известкование, покрытие бурой и др.);

– сушка.

Применяемое в последнее время при волочении проволоки смолистое подсмазочное покрытие может повлиять на дальнейшие процессы обработки только положительно. В качестве материала смолистого покрытия используется получаемая из живичного сока хвойных деревьев канифоль. Актуальным свойством канифоли, в данном случае, является её нетоксичность.

Совмещение процессов в по­точные линии.

Состав основного технологического оборудования волочильных линий:

1. Размоточное устройство;

2. Правильное устройство (может быть совмещено с волочильным станом);

3. Волочильный стан;

4. Намоточное устройство (может быть совмещено с волочильным станом – съём мотков с барабана грейферным захватом).

В зависимости от назначения и технологии, основные устройства линии могут быть выполнены в различных вариантах.

В поточных линиях калибровки совмещается ряд технологических операций в единый поток. При калибровке прутков в поточных линиях совмещаются операции: калибровки, правки, резки на мерные длины, полировки, определения марки материала, отбраковки дефективных прутков, промасливания и увязки в пачки.

Поточные линии, предназначенные для волочения-калибровки, обычно состоят из следующих основных механизмов:

1) Сдвоенного разматывателя поворотного типа, с двумя фигурками, установленными на противоположных концах поворачивающейся платформы;

2) Подающих роликов;  Роликовой правильной машины предварительной правки;

3) Волочильного стана;

4) Правильной машины окончательной правки;

5) Летучих ножниц;

6) Правильно-полировальной машины;

7) Инспекционных столов с дефектоскопами;

8) Промасливающих устройств;

9) Пакетовяжущих машин.

Состав оборудования поточной линии может быть различным в зависимости от требований к готовым пруткам. Наряду со специальными станами, в линии устанавливают обычные станы барабанного типа. На таких станах можно волочить металл Æ до 12…16 мм при наличии бунтов большой массы (800 кг и свыше). Обработка прутков больших ÆÆ в поточной линии в сочетании с барабанным волочильным станом вызывает затруднения, особенно при передаче прутков с барабана на правильную машину.

К специальным станам относятся также станы с двумя каретками и со встроенными в них захватами.

Задание.

1. Подобрать оборудование:

Контрольные вопросы

1. К каким предприятиям относится калибровочный цех ЧСПЗ ?

2. К каким предприятиям относится крепёжный цех УАЗа?

3. Каковы этапы подготовки поверхности металла к волочению?

4. Каковы этапы процесса травления?

5. В чём состоит технологический поток производства проволоки?

6. В чём состоит технологический поток производства прутков?

7. Почему для производства прутков до сих пор не применяется реверсивное волочение?

Практическое занятие 2. Печи для термической обработки металла при производстве проволоки

Теоретические сведения.

Выбор типов и расчёт производительнос­ти печей для термической обработки металла при производстве проволоки и калиброванной стали.

При волочении, особенно с высокими суммарными обжатиями, проволока приобретает значительный наклёп, в результате чего её пластичность, т.е. способность к дальнейшему волочению, теряется. Термическая обработка предназначена для снятия наклёпа и восстановления пластичности проволоки, и, следовательно, способности её к дальнейшему волочению. Технология термической обработки, например, канатной проволоки, заключается в следующем:

1. Нагрев до температуры выше критической точки А_Са (850 … 1000º);

2. Определённая выдержка при этой же температуре;

3. Охлаждение в ванне с жидкой средой (расплавленной свинец, селитра), нагретой до температуры 450 … 550ºС (патентирование), или же постепенное охлаждение непосредственно на воздухе (нормализация).

Для отжига катанки и прутков применяются два способа:  а) Отжиг бунтов катанки в колпаковых печах;  б) Отжиг прутков в непрерывных длинных печах.

В колпаковых печах температурный режим не постоянен, т.к. периоды отжига чередуются с периодами выгрузки/загрузки и тем самым нагревание чередуется с охлаждением.

Печи для непрерывного отжига обладают значительными преимуществами перед колпаковыми по производительности и по качеству отжига. Например, в вакуумной печи при достижении определённой температуры и глубокого вакуума вся оставшаяся смазка испаряется. Пары и кислород отсасываются специальным вакуум-насосом. Печи этого типа всегда загружаются снизу гидравлическими подъёмниками. Т.к. эта печь неподвижна и не требует подъёмных средств для колпака, внешний стальной колпак печи значительно лучше футерован внутри несколькими слояими теплоизоляции, эффективно снижающей потери тепла. Печи имеют газовое или электрическое отопление. В течение всего времени отжига вакуум-насос отсасывает из-под внутреннего колпака пары смазки, поддерживая разрежение до 80 Н/м².

Задание.

Контрольные вопросы.

1. Для чего нужна термообработка проволоки?

2. До какой температуры нагревается сталь при отжиге?

3. Каков примерный режим отжига?

4. Чем отличаются колпаковые печи от печей непрерывного отжига?

Практическое занятие 3. Свивальные машины и перформато­ры

Технические сведения.

Технические характеристики основных типов свивальных машин и перформато­ров.

Номенклатура стальных канатов включает следующие их виды и конструкции:  Круглопрядные,  в т.ч.:  Спиральные, Двойной свивки, Тройной свивки;  Фасоннопрядные;  Плоские;  Закрытые для подвесных дорог;  Закрытые подъёмные.

Преформация проволок и прядей – операция, исключающая или нейтрализующая остаточные напряжения в канате, которые возникают в процессе его свивки. При этом проволоке и пряди заранее придают ту форму, которую они должны получить после свивки. Основными способами преформации, обеспечивающими канату свойства нераскручиваемости, являются механические, заключающиеся в многократном знакопеременном изгибе элементов каната системой роликов или дисксв.

Наибольшее распространение для преформации получили преформирующие устройства – преформаторы дисковые и роликовые с индивидуальной и общей настройкой режимов преформации. Используют также преформаторы, работающие по принципу двукратной свивки (для закрытых канатов).

Дисковые преформаторы, состоящие из двух твердосплавных дисков с взаимно смещёнными отверстиями для проволок, применяют для преформации проволок в спиральных канатах и реже – в прядях.

Роликовые перформаторы состоят из набора трёх роликов, установленных на пути прохождения каждой пряди от распределительного шаблона до свивальных плашек. Преформаторы с общей настройкой режима преформации всех прядей более устойчивы в работе и обеспечивают равномерную преформацию всех прядей.

В преформаторе, работающем по принципу двукратной свивки, канат пркдвирмтельно свивается в плашках без преформации, а затем развивается, преформируется на роликах и повторно свивается в плашках.

Выбор типов и расчёт производи­тельности

Расчёт преформаторов сводится к определению радиусов деформационных роликов и расстояния между ними.

Задание.

Изобразить схему свивальной машины – перформатора

Контрольные вопросы.

1. Какова номенклатура стальных канатов?

2. Зачем нужна преформация?

3. Как выполняется преформация?

4. Какие основные типы преформаторов?

5. В чём состоит расчёт преформаторов?

Практическое занятие 4. Станки для изготовления метал­лических сеток

Теоретические сведения.

Технические характеристики основных типов станков для изготовления метал­лических сеток.

Станки и линии для изготовления тканых сеток (металлоткацкие станки).  Процесс образования металлотканых сеток совершается на металлоткацком станке. Его рабочие органы действуют непосредственно на проволоки основы и утка, перемещающие их в определённой последовательности и в определённых направлениях и формируют сетку путём взаимного переплетения проволок.

С навойного барабана разматываются проволоки основы, и огибают скадо и принимают горизонтальное положение. Затем они проходят ценовые планки, глазки галев и идут через бердо, закреплённое на брусе батана вершником. Готовая сетка движется через проглаживающий валик, грудной вал и намаиывается на товарный барабан.

Переплетение проволок в сетку осуществляется в такой последовательности. Кода одна из ремиз опускается, а другая поднимается, проволоки основы разделяются на две части, образуя зев. Когда зев полностью раскрыт, то через его переднюю часть между бердами и линией прибоя прокидывается челнок со шпулей, который прокладывает в зеве проволоку утка и затем она бердом прибивается к линии прибоя. Ремизы меняют своё положение, перекрещивая проволоки основы с проволокой утка, и образуют зев для прокладывания следующей проволоки утка. Готовая сетка непрерывно наматывантся на товарный барабан, а проволоки основы разматываются с навойного барабана и постепенно подводятся к рабочей зоне.

Станки и линии для изготовления плетёных сеток (плетельные автоматы).  Для изготовленя плетёных сеток применяют проволоку Æ от 1 до 5 мм из низкоуглеродистой стали, светлую или оцинкованную. Технологический процесс изготовления плетёной сетки включает операции: образование спирали из проволоки с одновременным её вплетением в предшествующие, отрезки спирали после достижения заданного числа шагов или заданной длины, загибка концов спирали, свёртывание сетки в рулон и снятие её с плетельного станка.

Для изготовления сетни применяют станки-автоматы или механические плетельные станки. Съём готовой сетки (при наличии специального приспособления) производится без остановки станка.

Станки и линии для изготовления кручёных сеток.  Кручёные сетки получают попеременным скручиванием каждой проволоки с одной из двух расположенных рядом проволок. В результате образуются ячейки, имеющие форму правильного шестиугольника.

Станки и линии для изготовления сварных сеток.  При изготовлении сварных сеток каждую поперечную проволоку присоединяют к продольной в точках их пересечения контактной сваркой на специальных сварочных машинах. При этом на определённое число продольных проволок накладывают одну или несколько поперечных проволок. В точках пересечения проволоки прижимают друг к другу электроконтактами и пропускают ток. Прсле разогрева проволок в месте контакта до температуры плавления ток отключают и под действием усилия прижатия электродов («проковки») происходит приваривание проволок друг к другу. Качество сварного соединения зависит от силы тока на контакте, длительности сварки и усилия прижатия.

Для обеспечения качества сварки величина осадки сварного соединения должна составлять не менее 0,2 от суммы ÆÆ привариваемых проволок. При сварке стремятся к тому, чтобы металл разогревался как можно вменьшем объёме, чтобы он не разупрочнялся на большой длине. Это особенно важно для сеток, изготовляемых из термически необработанной проволоки. В связи с этим сварное соединение контролируется на срез (для арматурной сетки) или на отрыв (сетки для клеток или армирования стекла).

Продольные проволоки подают на машину с мотков или катушек. Способ подачи поперечных проволок в зону сварки зависит от их Æ. Проволоку Æ 2…10 мм сначала рихтуют и разрезают на прутки заданной длины, а затем подают в бункер и оттуда – в зону сварки. Одновременно можно подавать один или два прутка. Бункер можно устанавливать сбоку станка. При этом поперечные прутки подают роликовым толкателем и фиксируют в зоне сварки механически или магнитом. Имеются сварчные машины, у которых поперечная проволока Æ 1,3…2,5 мм подаётся не из бункера, а прямо со шпули или мотка.

При этом проволока с мотка через правильное устройство подаётся в определённое положение и отрезается ножницами. Затем отрезанный пруток специальным приспособлением подаётся в зону сварки. Приспособление удерживает пруток до момента снятия электродов. Захваты освобождают его и приспособление возвращается в первое положение для захвата следующей проволоки. Кинематически этот способ сложнее, чем подача прутков из бункера.

При подаче поперечной проволоки Æ менее 1 мм, по обеим сторонам полотна сетки, на расстоянии, равном шагу поперечной проволоки, находятся штыри, закреплённые на ленточных транспортёрах, движущихся в направлении подачи. Поперечная проволока с помощью подающего устройства, совершающего возвратно-поступательное движение, накладывается на проволоку основы. Как только поперечная проволока достигает крайнего положения, транспртёр с закреплённой на штырях проволокой перемещается на один шаг, и в этом положении происходит сварка. Подающее устройство в это время возвращается назад, прокладывая следующую поперечную проволоку. Вместо движущихся ленточных транспртёров для перемещения проволоки может применяться вал, в торцевых фланцах которого сделаны пазы на расстоянии, равном шагу сетки.

Выбор типов и расчёт производительности.

Оборудование для изготовления сеток специализировано по их виду, Æ перерабатываемой проволоки, размеру ячеек и ширине полотна.

Для обеспечения бесперебойной и высокопроизводительной работы требуется проволока с равномерными свойствами как по длине мотка, так и в мотках одной партии.

Задание. Подробно описать оборудование и процесс его работы:

Контрольные вопросы.

1. Какие вам известны типы металлических сеток?

2. Как работает металлоткацкий станок?

3. Как работают плетельные станки?

4. Как работают станки для изготовления кручёных сеток?

5. Как работают станки для изготовления сварных сеток?

Практическое занятие 5. Оборудование для производства стальных лент

Теоретические сведения.

Технические характеристики основных видов оборудования для производства стальных лент.

Узкую полосу шириной до 630 мм и толщиной до 7 мм в мировой практике принято считать лентой. Плющёная лента, которую получают прокаткой (плющением) из круглой проволоки, имеет ширину до 25 мм. Минимальное отношение её толщины к ширине – 1/25, а максимальное – 1/1,5.  Ленту получают прокаткой исходной узкой полосы и плющением круглой проволоки и продольной разрезкой широкой полосы на несколько узких полос. Ленту, полученную холодной прокаткой и продольной разрезкой полосы, принято называть холоднокатаной в отличие от плющёной, которая, по-существу, также является катаной. Отличительной особенностью холоднокатаной стальной ленты перед обычной холоднокатаной листовой сталью (шириной до 2300 мм и более) явряется более высокая точность её размеров, т.е. очень малые допуски на размеры полосы как по длине, так и по поперечному сечению (например, допуски на толщину м.б. в 1,5…2 раза меньше).