Процесс прокатки: виды, механика, терминология и промышленное применение

Процесс прокатки

Прокатка — основной метод получения листов, профилей большой длины (двутавры, рельсы). Металл сжимается между валами, уменьшая поперечное сечение и удлиняясь. Обеспечивает высокую производительность, чистоту поверхности и благоприятную зернистую структуру, но требует дорогого оборудования.

Терминология полупродуктов

Слиток (Ingot)

Литейная заготовка с пористостью и раковинами. Прокатка при ~1200 °C даёт блумы.

Блум (Bloom)

Первый продукт горячей прокатки слитка. Поперечное сечение ≥ 230 см². Дальше → двутавры, блूमы, рельсы.

Плита (Slab)

Горячая прокатка слитка. Сечение ≥ 100 см², ширина ≥ 3×толщина. Для листов, полос, пластин.

Блоку (Billet)

Продукт прокатки блума. Сечение ≥ 40 см². Для труб, прутьев, проволоки.

Пластина (Plate)

Толщина > 6 мм (дальнейшая прокатка плиты).

Лист (Sheet)

Толщина < 6 мм, ширина > 60 см.

Полоса (Strip)

Как лист, но ширина < 60 см.

Принцип работы

Компрессионное усилие валов вызывает пластическую деформацию. Валы цилиндрические, с профилями для формы продукта. Горячая прокатка (выше температуры рекристаллизации) — для больших деформаций, без остаточных напряжений, но с оксидной шкалой и меньшей точностью. Холодная прокатка (ниже Т_рекр.) — для финишных размеров, высокой прочности, точности и чистоты.

Виды прокатки

Резьбовая/зубчатая прокатка

Резьба или зубья на цилиндрических заготовках профилированными валами. Высокая прочность и чистота, массовое производство болтов, шестерён.

Формовочная прокатка (Shape Rolling)

Профилирование без существенного изменения толщины: двутавры, Т-профили, рельсы.

Кольцевая прокатка

Два вала (главный и иdle) расширяют кольцо. Краевые валы поддерживают высоту. Кольца подшипников, турбин — высокая точность.

Пробкование труб (Tube Piercing)

Стационарный мандрин внутри цилиндрического бруска. Противонаправленные валы сжимают и продвигают брусок на мандрин → бесшовные толстостенные трубы.

Косопрокатка (Skew Rolling)

Шары подшипников. Круглый пруток в специальные валы → сферические шары массового производства.

Поперечная прокатка (Transverse Rolling)

Конусные валы, пруток подаётся попереко. Конусные валы, листовые пружины.

Применение

• Бесшовные трубы, прутки.
• Профили большой длины постоянного сечения.
• Массовое производство резьбовых деталей (болты, винты).
• Зубчатые колеса на заготовках.
• Строительные профили, кровельные панели, балки, рельсы.
• Автопром: детали шасси, двигателя.
• Кольца турбин, подшипников.
• Стальные листы и пластины.