Валковые станы: типы и промышленное применение

Что такое прокатка?

В металлообработке прокатка — процесс формовки, где металлическая заготовка проходит через одну или несколько пар валков для уменьшения толщины, выравнивания толщины и/или придаания желаемых механических свойств.

Концепция похожа на раскатывание теста. Классификация по температуре металла. Если температура выше температуры рекристаллизации — горячая прокатка. Если ниже — холодная. По объему: горячая прокатка обрабатывает больше тонн, чем любой другой процесс, холодная — больше тонн среди холодных процессов.

Стойки с парами валков группируются в прокатные станы для быстрой обработки металла (обычно стали) в продукты: профильный прокат (двутавры, уголки, швеллеры), сортовой прокат, рельсы. Большинство сталелитейных заводов имеют прокатные цеха, превращающие полуфабрикаты в готовую продукцию.

Много типов прокатки: кольцевая, изгибная, профильная, с управляемой микроструктурой.

Что такое прокатные станы?

Изобретение прокатного стана в Европе приписывают Леонардо да Винчи по чертежам. Ранние станы в грубом виде, но те же принципы — на Ближнем Востоке и Южной Азии уже в 600 г. до н.э. Ранние — расщепляющие станы (slitting mills), из Бельгии в Англию в 1590 г.

Пропускали прутки между валами в пластину, затем через канавчатые валы (slitters) для получения прутков. Первые опыты прокатки железа для жестяного листа ~1670 г.

1697 г. — Джон Хенбери построил стан в Понтипуле для «понтипульских пластин» — черный лист. Позже перепрокатка и оловянение для жести. Раньше листовое железо в Европе делали в кузницах, не на прокатных станах.

Расщепляющие станы адаптировали для обручей (бочки) и полукруглых профилей (патенты ~1679).

Ранняя литература: шведский инженер Кристофер Полем, «Патриотический завет» 1761 г. — прокатные станы для плит и прутков. Экономия времени и труда: один стан дает 10–20+ прутков одновременно.

Патент Томаса Блокли (Англия) 1759 г. — полировка и прокатка металлов. Патент Ричарда Форда (Англия) 1766 г. — первый тандем-стан для горячей прокатки прутковой проволоки.

Типы прокатных станов

По требованиям процесса и расположению валков делят на категории:

1. Двухвалковые станы (Two High Rolling Mills)

Два вала, вращаются в противоположных направлениях для движения заготовки. Заготовка подается между валы, они дают полную силу, деформируя заготовку в нужную форму. Для надежного двухвалкового стана ищите производителей валков.

Двухвалковые станы делятся на: нереверсивные (валы вращаются только в одну сторону, заготовка подается в одну сторону) и реверсивные (валы вращаются в обе стороны).

2. Трехвалковые станы (Three High Rolling Mills)

Три параллельных вала один над другим. Соседние валы вращаются в противоположных направлениях: материал проходит между верхним и средним в одну сторону, между средним и нижним — в обратную.

Заготовка прокатчивается и в прямом, и в обратном ходе. Проходит через нижний и средний, возвращается между средним и верхним. Разные производители валов предлагают качественные станы для любых нужд.

3. Четырехвалковые станы (Four High Rolling Mills)

Четыре параллельных вала один над другим. Верхний и нижний работают в противоположных направлениях. Два средних меньше — это рабочие валы, верхний и нижний — подшибочные (backup rolls).

4. Тандем-станы (Tandem Rolling Mills)

Набор из двух или трех цепочек валковых стоек в параллельном выстроении. Непрерывный проход возможен через каждую со сменой направления материала. Многие производители поставляют качественные тандем-станы.

5. Кластерные станы (Cluster Rolling Mills)

Вариант четырехвалкового стана, где каждый рабочий вал поддержан двумя и более валами для прокатки твердых материалов. Иногда нужны рабочие валы минимального диаметра.