Novas tecnologias de produção de laminação. Tecnologias modernas para a produção de produtos laminados e formação de estrutura e propriedades Tecnologia de laminação em laminadores universais e laminadores a frio

A matéria-prima para a produção de produtos laminados são lingotes fundidos em moldes - para prensagem e laminadores de tarugos, e para laminadores acabados - blocos, placas e tarugos, laminados e fundidos continuamente.

Na utilização de lingotes, o esquema tecnológico de laminação prevê as seguintes operações: aquecimento dos lingotes, laminação sobre bloco ou laje, aparamento das pontas do produto laminado e corte em comprimentos medidos. Em seguida, as placas e os blocos grandes são enviados para laminadores acabados, e parte dos blocos é fornecida para laminadores de tarugos contínuos (CCMs), onde são utilizados na produção de tarugos de menor tamanho para laminadores de perfis pequenos e de fio.

Ao utilizar tarugos fundidos continuamente (blooms, placas), após aquecimento ou pré-aquecimento, eles são fornecidos diretamente às siderúrgicas acabadas, dispensando as operações de crimpagem e tarugos.

Os lingotes são fundidos a partir de aços, que se dividem de acordo com uma série de características: por composição química, por método de produção, por estrutura, por finalidade, pelo grau de desoxidação. Entre eles, a maior parcela em peso é ocupada por aços carbono de qualidade comum (GOST 380), aços carbono de alta qualidade (GOST 1050) e aços estruturais de baixa liga (GOST 5058).

A preparação de matérias-primas para laminação envolve a remoção de defeitos superficiais e aquecimento. A remoção de defeitos superficiais – películas, fissuras, inclusões não metálicas, etc. – é uma operação muito trabalhosa. Nas oficinas antigas, emprega até 70% dos trabalhadores. É realizado com ferramenta de lâmina, limpeza com rodas abrasivas, limpeza a fogo, retificação mecânica, etc.

O aquecimento do metal antes da laminação é realizado em poços de aquecimento, fornos metódicos e fornos com lareiras de bogie. O principal objetivo do aquecimento de um metal é aumentar sua ductilidade e reduzir a resistência à deformação. No entanto, o aquecimento também pode ter consequências indesejáveis ​​- descamação, descarbonetação das camadas superficiais, superaquecimento e queima do metal. E se os três últimos podem ser evitados seguindo certos regimes, então, em condições normais, a incrustação é inevitável e leva à perda de 1-2% de metal ou mais, bem como à deterioração da qualidade da superfície.

A temperatura de aquecimento do metal é determinada pelo regime de temperatura de laminação - a temperatura de início (tn) e de fim de laminação (tc). Normalmente, a temperatura tn é considerada 150-200 0 C abaixo da linha solidus do diagrama de estado das ligas de ferro-carbono, de modo que a temperatura tk fica na região do ferro gama monofásico, ou seja, na faixa de temperatura acima da linha de transformação. Normalmente, para aços de baixo e médio carbono t n = 1250...1280 0 C, para aços de alto carbono t n = 1050...1150 0 C, e t k 950...1050 0 C.

Nos últimos anos, para economizar energia e recursos materiais e melhorar a qualidade dos produtos laminados, eles mudaram para aquecimento e laminação de baixa temperatura.

9.1 Tecnologia para produção de semiprodutos.

Os semiprodutos incluem blocos com seção transversal de 240...350 mm, tarugos de 50...240 mm, placas com espessura de até 350 mm e largura de até 2.500 mm. Os produtos intermediários são produzidos em blumigs, placas e laminadores de tarugos. As mais comuns são flores de gaiola única. Com base no diâmetro dos rolos, eles são divididos em pequenos (Æ 850...1000 mm), médios (Æ 1050...1170 mm) e grandes (Æ 1200...1500 mm).

O Blooming pode ser usado para laminar blocos e lajes, mas apenas lajes podem ser laminadas usando laminação de lajes.

Pequenas máquinas de florescimento são usadas principalmente como suportes de crimpagem em laminadores de tarugos, trilhos e vigas.

Na Fig. 9.1. é apresentado um diagrama do florescimento 1300. Ele está localizado em quatro vãos - forno (I), moinho ou principal (II), máquina (III), sucata (IV) e ajuste (V). Lingotes do departamento de decapagem da fundição de aço chegam às plataformas ferroviárias no vão do forno, lingotes de aço em ebulição em estado despojado e lingotes de aço calmo em moldes em estado prejudicado pelos sprues e sem extensões lucrativas.

Utilizando uma ponte rolante, os lingotes são colocados em poços de aquecimento (1) - do tipo regenerativo ou recuperativo. Devido a uma série de desvantagens inerentes aos poços regenerativos (contato direto da tocha com o lingote, aquecimento desigual, falta de ponto representativo para controle de temperatura na célula, etc.), os poços do tipo recuperativo são mais utilizados.

Até 90% dos lingotes são colocados em poços a quente, o que reduz aproximadamente pela metade o tempo de aquecimento dos lingotes e, consequentemente, o consumo de combustível e a perda de metal em escala.

Dependendo da temperatura, distinguem-se os lingotes hot-set, hot-set e cold-set com temperaturas acima de 800 0 C, de 400 a 800 0 C e abaixo de 400 0 C, respectivamente.

A partir dos poços, os lingotes aquecidos são colocados usando um guindaste sobre um transportador de lingotes - tipo lançadeira ou anel (3). Os ônibus têm capacidade limitada e são um gargalo na cadeia tecnológica, especialmente quando alimentam lingotes de outras células. Portanto, os transportadores de lingotes anulares são mais preferíveis. Até 3...4 carrinhos estão localizados no ringue, movendo-se a uma velocidade de até 6 m/s.

Usando um empurrador lateral (2) do transportador de lingotes, os lingotes são empurrados para uma mesa rotativa, depois para uma mesa de rolos receptora e ao longo dela são transferidos para o vão do moinho até o bloco (5), onde são laminados em blocos ou lajes.

A principal característica do blooming é a capacidade de levantar o rolo superior entre passes a uma altura de até 1.500 mm e inverter os rolos, o que garante a laminação dos lingotes nas direções direta e reversa até que sejam obtidos rolos de tamanhos especificados. Para calibrar os rolos floridos, utilize um sistema de medidores de caixa com disposição sequencial ou simétrica de medidores (Fig. 9.2 -a, b).

A força de rolamento no florescimento atinge 18 MN, o torque de rolamento é de até 5 MNm. Os rolos são acionados por um motor através de uma gaiola de engrenagens ou individualmente para cada rolo. A potência total do motor é de até 12 mil kW.

A transferência do material laminado de calibre para calibre ao longo do eixo dos rolos é realizada por manipuladores. Um basculador de gancho é montado na linha do manipulador frontal no lado do acionamento. Atrás da floração há uma máquina de decapagem a fogo (7) e depois – uma tesoura (8). Os defeitos superficiais são removidos com uma máquina de limpeza a fogo (FM). Dependendo da área e profundidade da decapagem, as perdas de metal chegam a 3%.

Usando uma tesoura, remova as extremidades frontal e traseira do rolo e corte-o em comprimentos medidos. Aqui, os dados do passaporte do lingote estão estampados na parte frontal de cada bloco e placa. A guarnição superior e inferior sob a tesoura é transferida por um transportador inclinado (9) para o compartimento de sucata para as plataformas ferroviárias.

As tesouras de manivela fornecem uma força de corte de até 16 MN e um número de cortes de até 12 por minuto.

Da tesoura, parte dos blocos é enviada por uma mesa de rolos (10) para um laminador de tarugos contínuo (CCM), e a outra parte e placas são enviadas por uma esteira (11) para ajuste para resfriamento e reparo.

A produtividade da floração 1150 é de 3...4 milhões de toneladas/ano, e da floração 1300 é de até 6 milhões de toneladas/ano (por plantio).

As lajes são muito semelhantes em composição e disposição do equipamento ao florescimento. A principal diferença entre as lajes é a presença, além dos rolos horizontais, de um par de rolos verticais localizados na frente ou atrás do estande. Além disso, os rolos de placas não são calibrados, mas sim lisos.

Não é economicamente viável laminar peças brutas de pequenas seções transversais em uma máquina de florescimento. Portanto, geralmente atrás do pedúnculo existe um NZS, no qual os espaços em branco dos pedúnculos são enrolados sem aquecimento. Na Fig. A Figura 9.3 mostra o diagrama do NZS 900/700/500. O moinho é composto por três grupos e garante a produção de tarugos quadrados com seção transversal de 240, 190 e 150 mm do segundo grupo e 120, 100 e 80 mm do terceiro.

Ao longo da esteira de rolos de alimentação (1), os blooms são entregues a um dispositivo giratório para direcionar o rolo com a extremidade saudável para frente, e deste para o primeiro grupo de dois suportes (3) com rolos com diâmetro de 900 mm. O segundo grupo de seis estandes - dois com rolos com diâmetro de 900 mm (5) e quatro com diâmetro de 700 mm (6,7). Para evitar o giro do produto laminado entre os suportes, os rolos de dois suportes 700 são colocados verticalmente (6). Um basculante (4) é instalado na frente do grupo.

Do segundo grupo, os rolos com seção transversal igual ou superior a 150 mm são transferidos por batedores para um transportador de rolos bypass (8) e depois para uma tesoura com corte inferior com força de 10 MN.

Para obter peças de seção menor, os rolos entram no terceiro grupo de seis suportes com diâmetro de rolo de 500 mm, sendo três com rolos verticais (11) e três com rolos horizontais (12). Uma tesoura de pêndulo (9) para remoção da extremidade frontal e um basculante (10) são instalados na frente do grupo.

Nas primeiras arquibancadas costuma-se utilizar o sistema de medidores de caixa; nas arquibancadas subsequentes é utilizado o sistema diamante-quadrado.

Atrás do terceiro grupo estão tesouras voadoras (13) com força de 1,5 MN. Após o corte, as peças são transferidas para a mesa de rolos de embalagem (19) e depois para a geladeira (21).

O desempenho do NZS geralmente corresponde ao desempenho da planta florescente atrás da qual está instalado.

Além do NZS, também são utilizados moinhos de crimpagem e estampagem do tipo linear e com disposição sequencial de suportes para a produção de blanks.

9.2 Tecnologia para produção de produtos laminados em laminadores de trilhos e vigas

A gama de moinhos de trilhos e vigas inclui trilhos ferroviários pesando de 38 a 75 kg/lm, trilhos de bondes e guindastes, vigas I e canais acima do número 24, ângulos iguais e desiguais, perfis em forma de z, redondos e quadrados de grandes tamanhos , etc.

Como exemplo, vejamos a tecnologia de produção do perfil mais crítico e complexo – trilhos ferroviários na fábrica 800.

O moinho é do tipo linear, as arquibancadas estão dispostas em duas linhas (Fig. 7.12). Na primeira há uma estante dupla de crimpagem reversível 900 (floração pequena), na segunda há três estantes 800 - um trio de desbaste e pré-acabamento e uma dupla de acabamento com acionamento separado. Os tarugos com seção transversal de 300x340 mm são aquecidos em fornos metódicos a uma temperatura de 1180-1200 0 C. Na bancada de crimpagem, a laminação é realizada em caixa e três a quatro rolos T, e no restante - em passagens de folha (Fig. 9.4).

Da bancada de acabamento sai um trilho com cerca de 75 m de comprimento e temperatura de 900 0.

Com serras circulares, o laminado é cortado em comprimento padrão de 12,5 ou 25 m, levando em consideração a retração térmica e a tolerância para usinagem das pontas.

Para compensar a flexão térmica ao resfriar o trilho na cabeça, ele é primeiro dobrado sobre a sola e nesta forma é resfriado em uma geladeira a uma temperatura de aproximadamente 600 0 C. Em seguida, segue-se o resfriamento lento (tratamento antifloco) nos poços , a uma temperatura de 150...200 0 C durante 7 ...8 horas.

Os trilhos resfriados são endireitados em endireitadeiras de rolos (RPMs) e adicionalmente as extremidades dos trilhos são endireitadas em prensas de estampagem. Depois disso, as extremidades dos trilhos são fresadas em um tamanho padrão e os furos para os parafusos são perfurados. A presença de defeitos nos trilhos é monitorada por testes ultrassônicos.

Segue-se o tratamento térmico dos trilhos - normalização em fornos contínuos ou endurecimento da cabeça do trilho (aquecimento com calor de alta frequência até 1000 0 C e resfriamento com mistura água-ar). O endireitamento final dos trilhos é realizado no RPM em pé e sob pressão das extremidades dos trilhos em posição lateral.

A aceitação dos trilhos é realizada pelo departamento de controle de qualidade e inspetores do Ministério das Ferrovias. Eles controlam a composição química e a estrutura do aço ferroviário, sua resistência e propriedades plásticas, resistência ao impacto, fratura de amostras, trilhos de perfil completo sob um bate-estaca, etc.

A laminação de vigas, canais e outros perfis é realizada de acordo com o mesmo esquema tecnológico com algumas simplificações: faixa de temperatura mais ampla para aquecimento da peça (1200...1280 0 C), não há dobra preliminar do rolo na frente de geladeira e resfriamento lento, menor acabamento e controle de qualidade dos perfis.

9.3 Laminação de produtos laminados de grandes, médias e pequenas seções e fio-máquina.

Grandes classes são laminadas em moinhos modernos com um arranjo sequencial de suportes (Fig. 7.15), menos frequentemente em moinhos do tipo linear, semelhantes aos moinhos de trilhos e vigas.

A matéria-prima são blocos e blanks, laminados e fundidos continuamente, de seção quadrada com lateral de até 310 mm. Aquecidas em fornos metódicos com tarefa final e entrega, as peças são fornecidas ao longo de uma esteira de rolos em um grupo contínuo (um ou dois) de vários suportes alternados com rolos horizontais e verticais. Em seguida, os rolos são transferidos por batedores para a segunda linha, onde a laminação é realizada na direção oposta em um grupo de vários suportes localizados sucessivamente. A distância entre estandes adjacentes ultrapassa o comprimento dos rolos, o que elimina a necessidade de cumprir a condição de volume metálico constante por segundo. Portanto, nesses moinhos é possível laminar perfis de formatos complexos.

Após a segunda linha, os rolos são transferidos por batedores para a terceira linha, de onde partem da bancada de acabamento para as serras de corte a quente e depois para a geladeira. Os produtos laminados acabados são cortados em serras de corte a frio em comprimentos medidos, endireitados em RPM, defeitos superficiais são removidos e embalados para envio ao armazém de produtos acabados.

Todos os suportes do moinho possuem acionamento individual. Cada grupo e estandes individuais estão equipados com basculantes.

A produtividade dessas usinas chega a 2 milhões de toneladas/ano.

As notas médias e finas são laminadas em laminadores contínuos e semicontínuos com bancadas sequenciais. O esquema tecnológico é semelhante ao esquema para laminação de grandes classes.

O fio-máquina é produzido em modernos moinhos de fio contínuo. Os tarugos aquecidos são soldados em suas extremidades na frente do moinho formando um cordão sem fim. Em um grupo de desbaste contínuo (um ou dois), a laminação é realizada em quatro roscas. Em seguida, o fluxo se bifurca em dois grupos intermediários contínuos de suportes (dois fios cada), e depois deles se bifurca novamente em quatro fios, que são enrolados em blocos de suportes de acabamento - dois ou três rolos.

Para garantir o resfriamento uniforme do fio-máquina, ele é resfriado intensamente na saída dos blocos de acabamento e colocado em bobinas em uma esteira móvel com resfriamento controlado, após o que é colocado em bobinas de até 2 toneladas. Em seguida, as bobinas são compactadas , amarrado e enviado ao armazém de produtos acabados.

As bancadas dos grupos de desbaste podem ter acionamento comum ou individual, assim como os blocos das bancadas de acabamento. A velocidade de laminação nesses moinhos chega a 120 m/s, produtividade – até 1 milhão de toneladas/ano.

Tesouras volantes de emergência são instaladas nos grupos de desbaste e após os blocos de acabamento - para cortar até uma determinada massa do feixe.

9.4 Tecnologia de produção de folhas

9.4.1 Produção de chapas e tiras laminadas a quente. As chapas grossas são laminadas em laminadores de chapas grossas especializados (TLS) e laminadores a quente de banda larga (SHSGP). No TLS, folhas com espessura de 5 a 160 mm ou mais são laminadas folha por folha; no SHSGP, são laminadas tiras de até 20 mm de espessura, seguidas de corte em folhas.

Eles usam principalmente TLS de dois e três suportes com um arranjo sequencial de suportes, por exemplo, o moinho 3600 do Azovstal MK. Lajes continuamente fundidas e laminadas de até 350 mm de espessura e pesando até 16 toneladas são utilizadas como peças, e para chapas e placas especialmente espessas - lingotes com peso de até 30 toneladas ou mais. As lajes são aquecidas em fornos de método e os lingotes são aquecidos em poços de aquecimento ou fornos de bogie.

O primeiro suporte com rolos verticais ou horizontais é utilizado como máquina de descalcificação. A segunda bancada é uma dupla de desbaste ou bancada quarto, muitas vezes do tipo universal, na qual a largura da laje é dividida e a espessura comprimida.

Após a segunda estante, principalmente as chapas e chapas grossas são enviadas por um carro de transferência para o setor de tratamento térmico e acabamento. Para obter chapas de menor espessura, os rolos são laminados em bancada de acabamento quarto, o que representa aproximadamente 25% da redução total.

A remoção de incrustações da superfície das chapas em todos os estandes é realizada por meio de hidrobatedores com pressão de água de até 17 MPa. Os estandes são equipados com manipuladores nas laterais frontal e traseira e transportadores de rolos com rolos cônicos para torneamento das placas.

Da bancada de acabamento, os produtos laminados entram na máquina de endurecimento de rolos e depois para resfriamento e acabamento. Eles são cortados em folhas de tamanhos específicos, que são editadas em RPM e submetidas a controles ultrassônicos, visuais e outros tipos de controle. Para melhorar suas propriedades de serviço, as chapas são submetidas a tratamentos térmicos (normalização, endurecimento, etc.).

A produtividade do TLS é superior a 1 milhão de toneladas/ano.

As tiras laminadas a quente, inclusive as grossas, são laminadas em SSGP contínuo ou semicontínuo. Produzem até 90% de chapas de aço, devido à sua maior produtividade e elevados indicadores técnicos e econômicos em relação ao TLS.

No ShSGP, as lajes são utilizadas como peças, que são aquecidas em fornos metódicos (1, Fig. 9.5). As lajes aquecidas ao longo de uma mesa de rolos (2) entram em uma máquina de descalcificação grosseira (3) com rolos horizontais ou verticais e depois em uma gaiola de expansão (4), após a qual às vezes é instalada uma prensa (5) para comprimir a laje em largura.

Depois disso, as lajes entram no grupo de desbaste de bancadas sucessivamente localizadas (6, 7, 8), geralmente do tipo quarto universal, e depois no grupo contínuo de acabamento de bancadas - quarto (11...16). À sua frente estão instaladas tesouras voadoras para aparar a extremidade frontal (9) e um quebra-escalas de acabamento (10). A remoção de incrustações da superfície dos produtos laminados é realizada por meio de batedores hidráulicos.

Após o acabamento do grupo de estandes, as tiras são intensamente resfriadas em chuveiros e enroladas em bobinas em rolo.

O corte da tira em folhas de determinados tamanhos é realizado em unidades de corte longitudinal e transversal. Algumas das tiras em rolos são fornecidas para laminação a frio (CCS).

SSGPs semicontínuos são uma combinação de TLS como grupo de desbaste e grupo de suportes de acabamento contínuo. Folhas grossas são emitidas a partir do grupo áspero, e tiras grossas e finas enroladas em um rolo são emitidas a partir do grupo de acabamento.

9.4.2 Produção de chapas de aço laminadas a frio. ShSGP produz tiras com espessura de 0,8 mm ou mais. Entretanto, muitos produtos requerem folhas mais finas. Além disso, as chapas laminadas a quente possuem uma superfície inadequada para a fabricação das partes frontais dos produtos. Portanto, as bobinas de tiras laminadas a quente são enviadas para a planta central de processamento para posterior laminação.

A tecnologia prevê as seguintes operações: ataque químico, laminação, limpeza superficial, recozimento, revenido, acabamento.

As tiras são gravadas para remover carepa de laminação de sua superfície. Para isso são utilizadas unidades de ataque contínuo (NTA) com ácido sulfúrico ou clorídrico (Fig. 9.6).A tira do desenrolador (1) é colocada no RPM (3) por meio de rolos puxadores (2). Usando uma tesoura de guilhotina (4), a extremidade traseira da tira anterior e a extremidade frontal da próxima são cortadas e soldadas em uma tira contínua em uma máquina de solda de topo (5). A junta é limpa com uma ferramenta de rebarbação (6). Estas operações são realizadas em uma correia estacionária. Para garantir a continuidade do processo de gravação, é fornecido um tanque de armazenamento em anel (8), a partir do qual a tira flui continuamente para os banhos de gravação (10).

No banho de lavagem (11), as soluções ácidas restantes são removidas da superfície das tiras e secas na câmara (13). As bordas laterais das tiras são cortadas com uma tesoura de disco (14), depois os locais onde são soldadas de topo são removidos com uma tesoura transversal (15) e novamente enrolados em rolos em uma bobinadeira (16).

A laminação a frio de tiras é realizada em laminadores de suporte único (quatro ou múltiplos) em modo de laminação reversa em várias passagens ou em laminadores de suporte múltiplo de rolo a rolo. Durante o processo de laminação, os rolos são intensamente abastecidos com fluido de corte (refrigerante) - uma mistura de emulsol e água.

Nos moinhos de suporte múltiplo, são laminadas tiras finas e de estanho com espessura de 0,14 mm, e nos moinhos de rolos múltiplos de suporte único, é laminada a tira mais fina com espessura de até 0,002 mm.

Para remover o endurecimento, o metal é recozido em fornos tipo sino (em rolos) ou em unidades de recozimento contínuo (em tiras) a uma temperatura de cerca de 900 0 C. Anteriormente, em unidades de limpeza eletrolítica, resíduos de emulsão e contaminantes diversos são removidos da superfície das tiras.

Para aumentar a estampabilidade, as chapas são submetidas a laminação de têmpera por laminação com pequena redução de 1…2%.

Durante o processo de acabamento, as tiras são cortadas em folhas de tamanhos específicos usando unidades de corte longitudinal e transversal, são aplicados revestimentos endireitados, protetores e/ou decorativos, etc.

Além do método de bobina, nos últimos anos a Central de Processamento Químico começou a introduzir os princípios de laminação e acabamento sem fim em unidades contínuas de decapagem, laminação, limpeza de superfície, recozimento e treinamento de têmpera.

A matéria-prima para laminação são lingotes: lingotes de aço pesando até 60 toneladas, metais não ferrosos e suas ligas geralmente pesando até 10 toneladas. perfis seccionais Um lingote de aço pesando até 12 toneladas é laminado a quente em grandes moinhos de crimpagem dupla - moinhos de florescimento. Os tarugos resultantes, geralmente com seção transversal quadrada, após laminação em máquinas de florescer são chamados flores, são produtos semiacabados para posterior laminação de perfis seccionais. Os tamanhos das flores variam de 450 x 450 a 150 x 150 mm. Os blocos são então laminados em laminadores de perfis, nos quais o tarugo passa sucessivamente por uma série de medidores. O desenvolvimento de um sistema de bitolas sequenciais necessárias para a obtenção de um determinado perfil é denominado calibração. A calibração é um processo complexo e exigente. A calibração incorreta pode levar não apenas à redução da produtividade, mas também a produtos defeituosos. Quanto maior for a diferença nas dimensões transversais da peça inicial e do produto final e quanto mais complexo for o perfil deste último, maior será o número de calibres necessários para a sua obtenção. Dependendo da etapa do processo de laminação, existem medidores de crimpagem(reduzindo a seção transversal da peça), duro(aproximando a seção transversal da peça de trabalho de um determinado perfil) e acabamento(dando o perfil final).

No laminação de folhas grossas Um lingote de aço pesando até 45 toneladas é laminado a quente em um grande laminador de crimpagem universal - placas ou blocos. O produto semiacabado resultante é laje tem uma seção transversal aproximadamente retangular com espessura de 65-300 mm e largura de 600-1600 mm. A laje é laminada (após o segundo aquecimento) em chapas grossas, principalmente em laminadores com duas bancadas de trabalho (desbaste e acabamento) localizadas uma atrás da outra. Antes da bancada de desbaste, a balança é retirada. A bancada de acabamento quarto possui rolos de trabalho de diâmetro menor que a bancada de desbaste. Após a laminação, as folhas são endireitadas e cortadas nos tamanhos especificados.

Folhas finas enrolado em condições quentes e frias. Os modernos laminadores para laminação a quente de chapas finas de aço são moinhos contínuos, composta por dois grupos de bancadas de trabalho - desbaste e acabamento. As placas aquecidas são alimentadas por uma esteira de rolos até uma máquina de descalcificação, na qual a incrustação é triturada durante a deformação em rolos com pequenas reduções e depois derrubada com água sob pressão de até 12 MN/m 2. Nas bancadas de desbaste, as chapas são laminadas com redução máxima até uma espessura de 15-35 mm. Para obter uma espessura precisa da chapa, é importante manter uma temperatura de laminação constante nas bancadas de acabamento. Portanto, após o desbaste, é instalado um dispositivo de refrigeração a ar, que reduz a temperatura da chapa se necessário. A chapa passa então por um desincrustante de acabamento e entra no grupo de bancadas de acabamento, onde pode ser laminada até uma espessura mínima (1,2 mm). A folha que sai dos suportes de acabamento é enrolada em rolos.

Chapas finas laminadas a quente em bobinas são fornecidas para posterior laminação a frio ou transferidas para operações de acabamento (endireitamento, corte, etc.) se não for necessária laminação adicional a frio.

É difícil laminar a quente chapas com espessura inferior a 2 mm devido ao seu rápido resfriamento: essas chapas geralmente são produzidas por laminação a frio, o que garante alta qualidade de superfície e maior precisão na espessura. Na maioria das vezes, a laminação a frio é realizada pelo método da bobina. A chapa pré-laminada a quente é limpa de incrustações por ataque ácido, seguido de lavagem. Laminados em laminadores quarto contínuos e laminadores multirolos; Após a laminação a frio, o material passa por operações de acabamento: recozimento em gases de proteção, recorte de bordas, corte em chapas dimensionais, polimento, etc.

Está ficando cada vez mais desenvolvido laminação contínua - obtenção de produtos laminados diretamente do metal líquido, dispensando as operações de fundição de lingotes e sua laminação a quente, além de diversas operações auxiliares. Nesse caso, o metal fundido no forno de fusão é despejado em um misturador, de onde flui por uma calha fechada inclinada para uma caixa de distribuição instalada na frente dos rolos da bancada de laminação. A caixa de distribuição garante um fluxo contínuo e uniforme de metal líquido no espaço entre os rolos do molde, onde cristaliza, comprime e sai na forma de um determinado perfil. Desta forma, obtém-se, por exemplo, tiras de alumínio com espessura de 8-12 mm.

No rolamento de tubo sem costura A primeira operação é a perfuração - a formação de um furo em um lingote ou peça redonda. Esta operação é realizada a quente em fresas de perfuração. Os mais utilizados são os moinhos perfurantes com dois rolos em forma de barril, cujos eixos estão localizados em um leve ângulo (4-14°) entre si. Ambos os rolos giram na mesma direção, ou seja, neste caso é utilizado o princípio da laminação de hélice cruzada. Graças a esta disposição dos rolos, a peça recebe movimentos de rotação e translação simultâneos. Neste caso, surgem tensões de tração radiais no metal, que fazem com que o metal flua do centro na direção radial e facilitam a perfuração do furo com um mandril instalado no trajeto de movimentação da peça. A peça é perfurada no cone de entrada, e o metal é desenrolado no cone de saída entre o mandril e os rolos e o tamanho final do produto (manga) é formado.

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UNIVERSIDADE ECONÔMICA DO ESTADO DE SAMARA

Departamento de Organização e Estratégia de Desenvolvimento de Empresas Industriais

TESTE

por disciplina acadêmica

"BASES TECNOLÓGICAS DA PRODUÇÃO"

Tópico 5. Tecnologia de produção de aço laminado

Samara 2014

Introdução

1. Matéria-prima para produção de laminação

2. Preparando metal para laminação

2.1 Decapagem de lingotes

2.2 Limpeza de produtos semiacabados

2.3 Aquecimento do metal antes da laminação

3. Laminação de aço

4. Diagrama esquemático de produção

Conclusão

Lista de literatura usada

Introdução

A solução dos problemas económicos, sociais e outros da empresa está directamente relacionada com o rápido progresso técnico da produção e a utilização das suas conquistas em todas as áreas da actividade económica. Numa empresa, é realizada de forma mais eficaz, quanto mais avançada for a preparação técnica da produção, que é entendida como um conjunto de medidas de design, tecnológicas e organizacionais que garantem o desenvolvimento e o domínio da produção de novos tipos de produtos, também como a melhoria dos produtos manufaturados. O lançamento em produção de produtos que passaram por plena preparação técnica permite alcançar alta rentabilidade de sua produção em 1 a 2 anos.

A produção de laminação de produtos metálicos, que é a etapa final do ciclo metalúrgico, tem sido amplamente utilizada nos últimos anos em empresas de construção de máquinas e instrumentos, por ser um método metalúrgico progressivo que permite produtos de alta qualidade, enorme produtividade e eficiência económica. Em alguns casos, a laminação de aço é a única forma de produzir produtos, em particular chapas, tubos e perfis de alta resistência. Em termos de qualidade dos produtos e produtividade, a laminação não tem igual entre outros métodos de usinagem.

A vantagem mais importante da laminação é que, junto com a alteração do formato da peça, a liga recebe propriedades de resistência únicas.

Portanto, pelo menos 80% dos metais e ligas fundidos são laminados, o que permite que muitas empresas forneçam blanks e perfis acabados de alta qualidade (trilhos, vigas, perfis para molas e molas, rodas, limas, cinzéis, peças automotivas, tratores, agrícolas máquinas, etc.).

O objetivo deste trabalho é estudar a tecnologia de produção de laminados e traçar um diagrama de produção indicando suas principais etapas.

lingote de metal florescer aço de laminação

1 . Matéria-primapara produção de laminação

A matéria-prima para a produção de laminação são lingotes e produtos semiacabados (blocos, placas, tarugos e redondos) de diversos formatos, tamanhos e tipos de aço.

Os principais parâmetros dos lingotes que afetam a qualidade incluem peso, forma e proporção de dimensões geométricas. Os parâmetros dependem da composição química e da finalidade do metal.

O peso dos lingotes para produção de laminação pode variar amplamente de 100 kg a 50 toneladas e acima. Deve-se notar que se os primeiros lingotes de aço de liga média e alta liga eram fundidos principalmente em pesos pequenos, recentemente a tecnologia de produção de laminação progrediu tanto que se tornou possível produzir produtos acabados de médio e alto -liga de aço a partir de lingotes de grande peso.

O formato dos lingotes pode ser muito diversificado: quadrado, retangular, redondo, poligonal, ondulado, etc., mas os formatos mais comuns são quadrados, retangulares e redondos. Neste caso, ambos os lingotes alargados na parte superior e alargados para baixo são utilizados na mesma extensão.

O estado atual da tecnologia de fundição e fundição de aço em moldes não garante a produção de lingotes com a mesma composição química em seção transversal e altura, enquanto quanto maior o peso dos lingotes, mais acentuadamente se manifesta sua heterogeneidade química.

Durante o resfriamento do metal no molde e a cristalização do lingote, formam-se defeitos internos (cavidades de retração, segregação de elementos químicos, saturação de gases, etc.), que são eliminados ou reduzidos pelo posterior processamento tecnológico. Além disso, existem defeitos internos que não estão relacionados às especificidades da tecnologia de fundição e fundição, mas são decorrentes de uma violação da tecnologia estabelecida para fundição, fundição e resfriamento de lingotes (má desoxidação do metal, baixa ou alta temperatura e velocidade de lançamento, etc.). Tais defeitos incluem: inclusões não metálicas, bolhas, frouxidão por contração, segregação aumentada axial e central, segregação irregular, fratura em forma de árvore, rachaduras internas em lingotes, etc.

Além dos defeitos acima, uma violação da tecnologia de produção ou um modo selecionado incorretamente de uma determinada operação siderúrgica também pode levar à formação de defeitos superficiais. Os defeitos superficiais mais comuns incluem falhas, fissuras transversais e longitudinais, filmes, marcas, inclusões de escória, etc., que devem ser removidos da superfície dos lingotes.

A qualidade de um lingote de aço é determinada pelo grau de desenvolvimento dos defeitos e pelas possibilidades de eliminá-los sem reduzir os indicadores técnicos e econômicos de produção, desde que o produto acabado seja obtido em estrita conformidade com o GOST.

A influência dos defeitos internos nos lingotes pode ser um pouco reduzida ou localizada através de uma tecnologia de processamento mais correta, e os defeitos superficiais devem ser removidos diretamente do lingote ou, no caso de pouso a quente, de um produto semiacabado.

Os defeitos de origem de laminação mais comuns são os seguintes: superaquecimento, queimadura excessiva, ocaso, arranhões, flocos, dimensões geométricas, impessoais, etc.

Antes de serem colocados em poços de aquecimento e fornos, os lingotes são submetidos ao controle do estado da superfície e à correta marcação.

O controle do estado superficial dos lingotes é feito por inspeção externa imediatamente antes do plantio em poços de aquecimento durante o carregamento a quente, ou no caso de utilização de lingotes para carregamento a frio, durante a adequação da aciaria. Os lingotes não devem apresentar defeitos superficiais cujas dimensões excedam os padrões estabelecidos pelas especificações técnicas. Dependendo do tipo de aço, finalidade, profundidade e extensão dos defeitos, um ou outro método de limpeza de superfície pode ser usado.

Para evitar a possibilidade de confusão e despersonalização do ouro, a correta organização da contabilidade e marcação do ouro é extremamente importante.

Os lingotes destinados à presa a frio são especialmente marcados com suportes de metal com o número de calor e o tipo de aço aplicados a eles. Os grampos são instalados na extensão do lingote antes do vazamento do metal.

Se lingotes de calores destinados à presa a quente forem enviados para um armazém, o número do calor e a classe do aço são pintados em uma das faces laterais de cada lingote.

O número total de lingotes recebidos para um determinado fundido, bem como o número de bons e rejeitados, são controlados por comparação com os dados do passaporte do fundido.

Após o resfriamento, blocos, placas e tarugos são submetidos, primeiramente, ao controle do estado da superfície (inspeção externa após remoção de incrustações da superfície metálica).

A remoção de incrustações, dependendo das especificidades da produção, do tipo de aço e da finalidade do metal, pode ser feita por ataque ácido, jateamento ou outros métodos.

Não deve haver defeitos na superfície do produto semiacabado na forma de rachaduras, manchas, falhas, pores do sol, arranhões, etc. Os defeitos detectados são contornados com giz e removidos. A remoção de defeitos superficiais, dependendo do tipo de aço, da finalidade das peças, do tamanho dos defeitos e das especificidades da produção, pode ser realizada por limpeza a fogo, corte pneumático, goivagem e outros métodos.

2. Preparando metal para laminação

O processo tecnológico de produção de laminação nas diversas etapas do processamento do metal (aquecimento, laminação, resfriamento, etc.) está associado a alterações desiguais nas partes individuais do volume do metal, o que provoca tensões nestas de diferentes sinais e magnitudes.

A heterogeneidade da estrutura metálica, a localização e propriedades dos vários cristais, a presença de defeitos internos e externos no metal agravam a distribuição desigual de tensões durante a conformação do metal.

Todos os defeitos metálicos, sendo locais de maior concentração de tensões e sujeitos a tensões de tração durante o processo de laminação, podem levar à formação de fraturas frágeis locais antes que a tensão média atinja o limite de escoamento.

Os defeitos não removidos da superfície dos lingotes e tarugos são transferidos para a classe acabada. Além disso, quanto menor o tamanho do perfil acabado, maior será a superfície afetada por esse defeito e maior será a energia necessária para removê-lo. Muitas vezes, defeitos que poderiam ser facilmente removidos de um lingote ou produto semiacabado, quando transferidos para o tipo acabado, transformam-no em um defeito final.

Vários experimentos e estudos estabeleceram que o aumento na concentração de tensões é maior quanto mais profundo o defeito estiver localizado no metal e menor for o ângulo entre os lados do defeito.

A tensão máxima na superfície de um metal afetado por defeitos pode ser determinada usando a fórmula de S. I. Gubkin:

y max é a tensão no final da fissura;

y cf - resistência média à deformação;

p é o raio de curvatura no ápice do entalhe;

C é a profundidade da fissura.

O efeito dos defeitos superficiais na redução da resistência do material é demonstrado por experimentos conduzidos pela Acad. AF Ioffe, sobre cristais de sal-gema.

Cristais de sal-gema foram submetidos à ruptura na forma seca e em água. Verificou-se que a resistência à tração das amostras secas foi de 0,5 kg/mm2, e a resistência à tração de amostras semelhantes quando rompidas em água foi de 200 kg/mm2.

Um aumento tão acentuado na resistência à tração dos cristais de sal é explicado principalmente pelo fato de a camada superficial de sal se dissolver em água, na qual existiam microfissuras, que são fontes de aumento da concentração de tensões.

A remoção de defeitos superficiais do metal é uma operação responsável e trabalhosa de produção de laminação, cujo rigor depende da qualidade do produto acabado e dos indicadores técnicos e econômicos de produção.

2.1 Decapagem de lingotes

Ao colocar lingotes em poços de aquecimento a frio, os defeitos superficiais dos lingotes são limpos a frio, antes de aquecê-los.

Também pode ser realizada a limpeza a fogo de defeitos superficiais de lingotes, tanto de corte a quente quanto a frio.

Às vezes, para lingotes, principalmente de inserção a quente, a remoção dos defeitos superficiais dos lingotes não é realizada.

Nenhum dos esquemas de limpeza de defeitos na superfície dos lingotes garante totalmente a necessidade de limpeza posterior do produto semiacabado. É claro que, após a limpeza preliminar dos lingotes, haverá significativamente menos defeitos superficiais no produto semiacabado.

O método mais eficaz, que está se difundindo, é a decapagem a fogo de laminados a quente.

As vantagens deste método sobre outros são especialmente perceptíveis quando se utilizam máquinas especiais para limpeza contínua e contínua a fogo da superfície de um produto laminado a quente, instaladas em uma linha comum de um laminador ao longo do caminho de movimento do material laminado.

Lingotes de uma série de ligas de aço críticas são submetidos a vários tipos de tratamento térmico antes de remover defeitos de sua superfície.

Os principais tipos de tratamento térmico de lingotes antes da decapagem incluem: recozimento, normalização com revenido, homogeneização.

O recozimento e a normalização com revenido são necessários para remover tensões internas formadas nos lingotes durante o processo de resfriamento, que podem, sob certas condições de aquecimento e laminação, levar à formação de defeitos nos lingotes, amolecer o aço para facilitar a limpeza de defeitos superficiais e reduzir a sensibilidade ao floco do metal.

Além disso, a homogeneização (recozimento por difusão) equaliza um pouco a composição química do metal.

2.2 Limpeza de produtos semiacabados

Para detectar defeitos superficiais no produto semiacabado, ele é submetido a uma limpeza preliminar de incrustações.

A incrustação que cobre a superfície de um metal carbono consiste principalmente em três camadas: a superior é o óxido de Fe2O3, a do meio é o óxido de Fe3O4 e a inferior é o óxido de FeO. A incrustação que cobre a superfície dos aços-liga e de alta liga também contém pequenas quantidades de óxidos de elementos de liga (de 2% a 3%). As principais camadas de incrustações incluem aproximadamente 20% a 50% de óxidos de Fe2O3 e Fe3O4 e 50% a 80% de óxido de FeO.

Dependendo da composição química do aço, vários ácidos são utilizados. Para decapagem de produtos semiacabados de aço de baixa liga e aço carbono, utiliza-se principalmente uma solução de ácido sulfúrico.

Para a decapagem de produtos semiacabados, variedades puras, bem como tiras e chapas de aço inoxidável laminadas a quente, são utilizadas soluções aquosas de ácidos clorídrico, sulfúrico, nítrico ou fluorídrico de diferentes concentrações e em diversas combinações.

O controle de uma solução ácida aquosa é realizado da seguinte forma. A solução fresca é agitada. Uma amostra é retirada da profundidade do banho usando um vidro à prova de chumbo ou ácido. Um termômetro e um hidrômetro são abaixados no vidro e a densidade é determinada na temperatura apropriada, a partir da qual é determinada a gravidade específica da solução. De um copo com solução, pipete 10 cm3 de solução para um frasco e adicione 3-4 gotas de laranja de metila. Titule adicionando uma solução alcalina de hidróxido de sódio à solução, gota a gota, de uma bureta, até que a cor vermelha da solução mude para verde. A quantidade de álcali consumida é determinada pelas divisões da bureta, e o conteúdo de ácido e vitríolo na solução é determinado pela quantidade de álcali consumida e pela gravidade específica da solução.

A qualidade da gravação é verificada por inspeção externa da superfície da peça. O metal bem gravado deve ter uma superfície lisa de cor cinza claro uniforme, sem restos de escala não gravada, vestígios de ataque excessivo e outros defeitos.

Nos últimos anos, um método contínuo de remoção de incrustações da superfície de produtos semiacabados, folhas e tiras laminadas usando máquinas de jateamento de vários designs tornou-se difundido.

Este método apresenta uma série de vantagens em relação ao ataque metálico em ácidos, sendo as principais a ausência de defeitos de ataque e a perda de metal saudável. Na produção de produtos semiacabados e longos a partir de ligas e aços de alto carbono, também é utilizado um método abrasivo de desincrustação, que é uma espécie de fresagem de metal com os grãos de uma roda abrasiva.

A essência deste método é moer cobras ou anéis na superfície do metal em incrementos de 100 mm - 200 mm.

No entanto, este método tem uma série de desvantagens muito significativas, sendo as principais a baixa produtividade, perdas significativas de metal saudável e uma pequena quantidade de superfície metálica a ser limpa de incrustações.

A limpeza de incrustações grosseiras da superfície de produtos semiacabados e grandes laminados de aços carbono e de baixa liga pode ser feita batendo com martelos pneumáticos, seguido de limpeza com escovas metálicas. Este método não proporciona uma remoção suficientemente completa da incrustação, especialmente da camada inferior, e não permite identificar qualitativamente os defeitos superficiais do metal. Só pode ser utilizado se a superfície metálica estiver suficientemente limpa ou, de acordo com as condições de entrega, forem permitidos pequenos defeitos na superfície.

Recentemente, um método de chama de gás também começou a ser usado para remover incrustações da superfície metálica, baseado no aquecimento da superfície metálica com queimadores especiais multichamas que se movem ao longo do metal processado em carrinhos.

Para remover defeitos da superfície de um produto semiacabado, podem-se utilizar métodos como limpeza a fogo, limpeza por arco de eletrodo, desbaste em tornos, goivagem em plainas, fresamento em máquinas especiais, corte pneumático com martelos e limpeza abrasiva com esmeril rodas.

Na produção de aços de alta liga (inoxidáveis, resistentes ao calor, etc.), lingotes, tarugos e placas podem ser submetidos a decapagem contínua da camada superficial em tornos e plainas especiais de alta potência. A principal vantagem deste método de decapagem é que ele remove todos os defeitos superficiais e garante uma superfície significativamente mais limpa do produto semiacabado em comparação com outros tipos de decapagem metálica, uma vez que a decapagem dos lingotes é realizada até que os defeitos superficiais sejam completamente removidos.

As principais desvantagens da decapagem são a baixa produtividade, grandes perdas de metal saudável (até 10%) e a necessidade de tratamento térmico preliminar de alguns aços antes da decapagem.

2.3 Aquecendo o metal antes de rolar

No processo tecnológico de produção de laminação, o aquecimento do metal desempenha um papel extremamente importante, principalmente dos aços de alta liga, liga e alto carbono antes da laminação. O aquecimento do metal em fornos a fogo e poços de laminadores ocupa mais de 90% do tempo de todo o ciclo de produção de laminados.

A qualidade do produto acabado, a produtividade dos laminadores, o consumo de energia e outros indicadores de desempenho das laminadoras dependem em grande parte do aquecimento do metal. Uma tecnologia de aquecimento de metal escolhida corretamente em combinação com o modo correto de sua deformação plástica e resfriamento pode localizar em grande parte defeitos individuais no aço fundido e melhorar todas as características da classe acabada e, inversamente, uma tecnologia de aquecimento escolhida sem sucesso pode levar à formação de novos defeitos e defeitos finais.

O aquecimento do metal antes da laminação deve garantir aumento de sua ductilidade, diminuição da resistência à deformação durante a laminação e melhoria das propriedades físicas, mecânicas e físico-químicas do aço.

Determinar corretamente a temperatura de aquecimento é uma tarefa extremamente importante. Na prática, a temperatura de aquecimento do metal é definida com base nas características operacionais específicas de uma determinada planta. Neste caso, é geralmente aceito que a temperatura de aquecimento do metal deve ser 150° - 250° abaixo da temperatura de fusão e 100° - 120° abaixo da temperatura de queima.

Para a maioria dos tipos de aço, a faixa de temperatura de aquecimento varia de 1050° a 1300°.

Ao estabelecer o regime de temperatura para aquecimento do metal, também é necessário levar em consideração a faixa de temperatura de laminação, que tem grande influência na produtividade do laminador, na qualidade do produto acabado e no rendimento.

Na determinação da faixa de temperatura de laminação, são levadas em consideração a plasticidade e a resistência do aço à deformação em diferentes temperaturas, bem como os requisitos para a estrutura do metal. Cada classe de aço é caracterizada por sua própria faixa de temperatura de laminação, o que garante as melhores propriedades físicas e mecânicas e estrutura com ótimo desempenho técnico e econômico do laminador.

A exatidão do ajuste da temperatura de aquecimento para aço de um determinado tipo pode ser verificada experimentalmente de três maneiras. O primeiro método baseia-se na torção de amostras redondas de metal em diferentes temperaturas. A temperatura na qual a amostra pode suportar o maior número de torções em torno de seu eixo longitudinal sem destruição é a ideal. O segundo método consiste na precipitação a quente sob um martelo de amostras especialmente fundidas durante a fundição do fundido na forma de pequenos lingotes, ligeiramente maiores em tamanho que as amostras de marcação. Esses lingotes são aquecidos a diferentes temperaturas e quebrados sob o martelo nas mesmas condições. A temperatura ideal é aquela em que a superfície dos lingotes depositados está mais limpa.

A terceira maneira de verificar a temperatura correta é enrolar as amostras em uma cunha. Para tanto, são fundidos vários lingotes de seção quadrada, dos quais são cortadas amostras de 200 mm - 250 mm de comprimento, que são aquecidas a diferentes temperaturas de laminação e enroladas em cunha em rolos de seção variável ou em cunha convencional. rolos de amostra. A inspeção das amostras mostra em que temperatura e compressão se obtém a superfície mais limpa, o que caracteriza o modo ideal.

Ao aquecer o metal, são monitorados os seguintes indicadores:

a) a temperatura em cada zona do dispositivo de aquecimento durante todo o período de aquecimento;

b) taxa de aquecimento em cada zona do forno;

c) duração total do aquecimento;

d) atmosfera gasosa do forno (controlada quanto ao teor de H2; CO, CO2 e CH4 nos produtos da combustão, a fim de evitar intensa oxidação e descarbonização do metal);

e) consumo de gás e ar;

f) pressão no forno (poços), cujo nível normal deve ser de 5 a 6 atm;

g) temperatura na fornalha (poços);

h) torneamento oportuno (no processo de aquecimento de metais, principalmente aços-liga, para aquecimento uniforme de lingotes e peças, eles são torneados sistematicamente, em determinados intervalos de tempo).

Ao aquecer lingotes ou tarugos de pesos diferentes, mas aço do mesmo tipo, em uma célula ou forno, o aquecimento é realizado sobre metal de menor peso. Ao aquecer lingotes de diferentes qualidades em uma célula, o modo de aquecimento é definido de acordo com o aço, o que requer um aumento de temperatura mais lento e uma temperatura de saída mais baixa.

Em dispositivos de aquecimento modernos, o ajuste e o controle do modo de aquecimento podem ser realizados por meio de computadores e instalações de televisão.

Na liberação do metal, a temperatura de aquecimento é controlada, em primeiro lugar, a qual é verificada com pirômetro óptico, fotocélula ou outros dispositivos na liberação do metal do forno e no início da laminação. Ao mesmo tempo, o aquecimento uniforme do lingote em toda a sua altura é verificado (visualmente e pelo seu comportamento durante o processo de laminação) - um lingote ou peça de trabalho aquecido de forma desigual irá dobrar durante a laminação devido ao alongamento irregular. A condição da superfície metálica também é verificada (visualmente) e a liberação flutuante de metal dos dispositivos de aquecimento.

3 . Laminação de metal

Laminação é o processo de deformação plástica de um material que é sucessivamente arrastado para a zona de deformação por forças de atrito que atuam na superfície de contato “peça deformável - ferramenta móvel”.

Durante a laminação, nem todo o volume do material é simultaneamente submetido à deformação plástica, mas apenas sua parte localizada na zona de deformação. Isso torna possível processar grandes massas de material com consumo de energia e tamanhos de equipamento ideais, processar em velocidades enormes e garantir alta precisão dos produtos resultantes com desgaste mínimo da ferramenta.

A laminação é um dos métodos mais progressivos de produção de produtos metálicos acabados e ocupa uma posição de liderança entre os métodos existentes de conformação de metal.

Existem três métodos principais de laminação, diferindo na direção do processamento ou na natureza da deformação: longitudinal, transversal e transversal-longitudinal (helicoidal). Cada um desses métodos pode ser produzido aquecendo as peças a serem processadas (laminação a quente) ou sem aquecimento (laminação a frio).

A laminação longitudinal baseia-se na deformação do metal por rolos localizados paralelamente em um plano e girando em diferentes direções; o eixo de laminação do metal é perpendicular aos eixos principais dos rolos (Fig. 3.1a).

A laminação transversal é a deformação do metal por dois rolos girando na mesma direção; o eixo de rolamento é paralelo aos eixos principais dos rolos (Fig. 3.1b).

Arroz. 3.1 a) esquema de laminação longitudinal; b) diagrama de rolamento transversal.

A laminação oblíqua é a deformação do metal por dois rolos localizados em um determinado ângulo entre si e girando na mesma direção. Neste caso, o metal é inserido nos rolos ao longo dos seus eixos principais (Fig. 3.2). Este arranjo dos rolos proporciona movimento rotacional e translacional ao metal.

Arroz. 3.2 Esquema de rolamento oblíquo

Os dois últimos métodos de laminação destinam-se à fabricação de produtos em forma de corpos rotativos (tubos, esferas, etc.).

O processo tecnológico de laminação de aço pré-limpo e aquecido inclui as seguintes operações:

1) corte de produtos laminados em comprimentos cortados;

2) resfriamento;

3) tratamento térmico;

4) edição;

5) acabamento;

6) controle de qualidade.

Os parâmetros tecnológicos de laminação incluem: temperatura da peça deformada, compressão parcial (em uma passagem entre os rolos) e geral da peça, velocidade de laminação (a velocidade da peça saindo dos rolos pode chegar a 100 m/s), diâmetro do rolo e coeficiente de atrito de contato entre a ferramenta e o material deformado. Para caracterizar a deformação durante a laminação, são utilizados indicadores absolutos e relativos:

Compressão absoluta;

Compressão relativa;

Coeficiente de extração, onde:

h0 é a altura da peça antes da deformação;

h1 é a altura da peça após a deformação;

L0 - comprimento da peça antes da deformação;

L1 é o comprimento da peça após a deformação.

A compressão absoluta e relativa da peça em uma passagem é limitada pela condição de captura do metal pelos rolos de laminação, bem como pela sua resistência. Portanto, dependendo das condições de laminação, a redução relativa por passe geralmente não excede 0,35 - 0,45. Além disso, certas limitações são impostas pelas propriedades físicas e mecânicas do material deformado, especialmente durante a laminação a frio.

A principal ferramenta de deformação para laminação de produtos metálicos geralmente são os rolos de laminação; em casos raros, uma ferramenta de cunha plana também é usada. Na fabricação de tubos são utilizados mandris (curtos, longos, flutuantes), cuja finalidade é modelar a superfície interna de produtos ocos.

O rolo consiste em uma peça de trabalho, ou cilindro, dois suportes, ou munhões, e uma haste para transmitir torque ao rolo rotativo. Os rolos podem ser sólidos ou compostos, trançados ou sem fios (com uma superfície cilíndrica ou cônica lisa, por exemplo, para laminação de folhas ou seções). Os rolos laminadores são uma ferramenta de deformação que pode suportar altas pressões específicas e totais e operar sob condições difíceis (temperatura, atrito de deslizamento). Os rolos são feitos de ferro fundido, aço e ligas duras. Normalmente, a superfície de trabalho dos rolos deve ter alta dureza, principalmente durante a laminação a frio, que é caracterizada por altas cargas específicas. O diâmetro da superfície de trabalho do rolo, dependendo da finalidade do equipamento de laminação, pode variar amplamente - de 1 mm a 1800 mm.

Diâmetros pequenos são usados ​​para laminação a frio de ligas de alta resistência. Neste caso, para garantir o seu funcionamento normal, são utilizados os chamados rolos de suporte, que são instalados em suportes especiais multi-rolos.

A laminação é realizada em equipamentos especiais, comumente chamados de laminadores, que incluem um complexo de máquinas e dispositivos tecnológicos. O equipamento principal de um laminador é projetado para realizar a operação principal do processo tecnológico - laminação, ou seja, realizar a rotação dos rolos e direcionar a deformação plástica da peça para dar-lhe a forma, tamanho e propriedades necessárias. Esse equipamento costuma ser chamado de linha principal de um laminador. Existem diferentes tipos de moinhos: rolo único, rolo duplo, rolo múltiplo, linear, contínuo, semicontínuo, tarugo, chapa, perfil, viga, especial, etc.

Além da deformação plástica, diversas outras operações são realizadas no laminador, incluindo tanto a preparação para laminação discutida acima, quanto o transporte, acabamento e controle de qualidade do produto acabado.

Os dispositivos de transporte movem as peças ao longo e através da fresadora, levantam e abaixam e giram em torno dos eixos horizontal e vertical. Estes incluem: mesas rolantes, manipuladores, basculadores e mecanismos rotativos, mesas elevatórias e de bombeamento, basculantes, transportadores de lingotes, etc. Os equipamentos para acabamento e controle de produtos laminados incluem: dispositivos para corte de metal, máquinas para nivelamento de produtos laminados, dispositivos para tratamento térmico de produtos laminados, unidades para revestimentos de metais e polímeros, dispositivos e instrumentos para controle de qualidade de produtos laminados, máquinas para amarrar e empacotamento de produtos laminados.

4 Diagrama esquemático de produção

Conclusão

A produção de laminação é uma das etapas mais importantes e progressivas da produção metalúrgica, onde lingotes ou tarugos fundidos são processados ​​em produtos acabados, ou seja, aluguel de diversos formatos e tamanhos. A essência do processo de laminação é o processamento do metal por pressão para dar-lhe a forma e o tamanho necessários, para o qual o lingote ou peça passa o número necessário de vezes entre rolos rotativos de um determinado perfil.

Pode-se dizer sem exagero que a indústria de laminação é de grande importância. Vale a pena reconhecer que a indústria metalúrgica é um dos componentes-chave da era tecnológica do século XX, e agora do século XXI. É uma indústria global de longo prazo e de capital intensivo, com uma escala impressionante. É por isso que manter a concorrência baseada na melhoria contínua do suporte tecnológico é importante para a produção.

Lista de literatura usada

1. Peysakhov A.M., Kucher A.M. Ciência dos materiais e tecnologia de materiais estruturais: livro didático para alunos. especialistas não-engenharia / Peysakhov A.M., Kucher A.M., A.M. Kucher. -UMO, 3ª ed. - São Petersburgo: Editora de Mikhailov V.A., 2005. - 416 p.

2. Fundamentos de tecnologias industriais e organização da produção. /Ed. Anosova Yu.M., Berteneva L.L. - São Petersburgo: “Polytechnika”, 2002. - 312 p.

3. Tecnologia das indústrias mais importantes. /Ed. Ginberg A.M., Khokhlova B.A. - M.: “Escola Superior”, 1985. - 496 p.

4. Shepelev A.F., Turov A.S., Elizarov Yu.D. Tecnologia de produção de produtos não alimentares. Série "Livros didáticos, materiais didáticos". - Rostov do Don: “Phoenix”, 2002. - 288 p.

5.Ulanov V.G. Processos tecnológicos de economia de metal em engenharia mecânica: livro didático. mesada. - Samara: Editora SGEA, 2003. - 112 p.

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• Modos de processamento termomecânico em que ocorre deformação no estado austenítico. Este grupo inclui os métodos de endurecimento mais conhecidos e estudados: tratamento termomecânico de alta temperatura (HTMT) e tratamento termomecânico de baixa temperatura (LTMT).
• Tratamento termomecânico com deformação durante a transformação de austenita super-resfriada.

Regimes de processamento termomecânico associados à deformação realizada após a transformação da austenita em martensita ou bainita. Um exemplo de tal tratamento é o método de endurecimento associado ao envelhecimento por deformação da martensita. Para fortalecer o aço, várias combinações de modos de tratamento termomecânico podem ser utilizadas, por exemplo, HTMT com LTMT, HTMT com envelhecimento por deformação de martensita, etc. O tratamento termomecânico é na maioria das vezes a operação final na fabricação de peças. Mas também pode ser utilizado como operação preliminar, o que garante a formação de uma estrutura favorável durante o tratamento térmico final, incluindo endurecimento para martensita e revenido. Tradicionalmente, ao considerar o problema de alcançar as propriedades exigidas em produtos acabados de uma liga metálica, utiliza-se a influência dos elementos químicos nas propriedades do metal e do tratamento térmico. Ao mesmo tempo, a formação de uma estrutura durante o aquecimento, e principalmente durante a laminação, permaneceu por muito tempo uma “caixa preta”. Mas são justamente esses processos que influenciam a formação da estrutura do produto acabado. Na prática, os tecnólogos costumavam obter as propriedades mecânicas necessárias, nos produtos laminados acabados utilizavam apenas mecanismos na fabricação do aço como ligas e tratamento térmico. Como exemplo, daremos as desvantagens do uso de métodos tradicionais para a produção de produtos laminados acabados a partir de tipos de aço comuns. Esta classe de aços possui uma estrutura constituída por ferrita com uma conhecida pequena proporção de perlita. Se houver o desejo de obter estruturas menos intensivas em metal e produtos de aço que tenham maior confiabilidade com baixos custos de fabricação, surge o problema de aumentar a resistência dos produtos laminados obtidos no estado laminado a quente. Se, para aumentar a resistência, for utilizado apenas o aumento da proporção de perlita aumentando o teor de carbono, então esta possibilidade é limitada, pois com o aumento da resistência devido ao aumento do teor de carbono, a ductilidade, tenacidade e soldabilidade do aço diminuem drasticamente , o que leva ao abandono deste produto laminado, pois junto com a resistência dos produtos laminados também é necessário garantir as propriedades do metal acima mencionadas. A produção de produtos laminados a partir de aços de alta liga leva a um aumento acentuado no custo dos produtos acabados devido ao alto preço dos elementos de liga e à deterioração da tecnologia de processamento (decapagem adicional, etc.). O tratamento térmico adicional após a laminação, como têmpera + revenido, permite aumentar a resistência e as propriedades plásticas do aço, mas esse efeito só pode ser obtido para tipos de aço de baixa liga. Ao mesmo tempo, há também um aumento no custo dos produtos siderúrgicos acabados. O primeiro passo para utilizar o estado especial do aço laminado a quente obtido durante o processo de deformação foi a utilização de unidades de resfriamento acelerado após a laminação, em especial a utilização de resfriamento a água. A utilização desta tecnologia diretamente nas linhas de laminação permitiu reduzir a influência de todo o curso dos processos de recristalização, que anteriormente formavam a estrutura e as propriedades mecânicas do produto acabado.

O próximo passo na melhoria das propriedades mecânicas foi a utilização do chamado processo de laminação controlada utilizando os princípios do processamento termomecânico. Consideremos mais detalhadamente o uso desses princípios no processo TMT. Dependendo de como a laminação e o aquecimento são realizados, a eficácia da influência da composição química e do tratamento térmico nas propriedades finais do metal laminado depende principalmente. A composição química tem grande influência nas mudanças na estrutura durante o processo TMT, e sua influência nas propriedades mecânicas deve ser considerada do ponto de vista de todas as etapas do processamento do metal: do aquecimento ao resfriamento. O tratamento térmico por aquecimento de laminação apenas fixa o estado da estrutura obtida no laminador, e embora existam muitas opções para sua implementação com a obtenção de vários conjuntos de propriedades, o aumento de seus valores é limitado a uma determinada estrutura durante a laminação processo. O tratamento térmico fora do laminador está se tornando cada vez mais impraticável à medida que os custos de energia aumentam. Vários modos de processamento termomecânico podem fornecer, juntamente com propriedades de alta resistência, maior plasticidade e tenacidade. Muitas vezes, o uso de TMT permite obter um complexo de propriedades mecânicas que não podem ser alcançadas pelo tratamento térmico convencional e pela liga tradicional. Ao alterar as condições de deformação durante o TMT, é possível regular a densidade e distribuição dos defeitos na estrutura cristalina, o que permite controlar a estrutura e as propriedades do aço em uma ampla faixa. São estas razões que foram a base para o rápido desenvolvimento e interesse entre os fabricantes de produtos metálicos no processo TMT. É necessário observar as perspectivas de desenvolvimento do processo TMT na produção de fio-máquina. Isto se deve às peculiaridades de produção e às dimensões geométricas (altas taxas de deformação e seções transversais particularmente pequenas, ao contrário de outros tipos de produtos metálicos produzidos por laminação a quente). O fato é que somente na laminação de fio-máquina para uma ampla gama de classes é possível realizar e controlar os processos de peening a quente e recristalização, que, devido à falta de altas taxas de deformação na produção de outros tipos de produtos laminados , não é viável em uma linha de laminação, ou é possível quando certas restrições são impostas (faixa de qualidade limitada, via de regra, aços da classe austenítica ou baixas temperaturas de laminação). Isso permite controlar as propriedades de resistência dos produtos laminados a quente, e o alto grau de deformação em combinação com a composição química e o tratamento térmico o tornam plástico. As peculiaridades da laminação do fio-máquina incluem outro fator muito importante do ponto de vista do processamento termomecânico - o tempo entre as deformações pode atingir valores muito pequenos, principalmente nas últimas fileiras, até 0,0005 s. Para preservar a estrutura obtida durante o processo TMT, o método de resfriamento após a laminação é de grande importância. Neste caso surgem dois problemas: transportar o produto laminado para um dispositivo de resfriamento e resfriar o metal em toda a seção transversal para garantir a uniformidade da estrutura e, consequentemente, as propriedades em toda a seção transversal do produto laminado acabado. A pequena seção transversal do fio-máquina (diâmetro de até 8 mm) nos permitirá considerá-lo como um corpo termicamente fino.

Assim, tendo obtido a estrutura necessária no laminador, podemos fixá-la em toda a seção transversal e em todo o comprimento, o que melhora a uniformidade das propriedades e a qualidade dos produtos laminados a quente. Se necessário, alterando a intensidade de resfriamento após a laminação, também é possível obter uma estrutura diferente nas camadas transversais e obter certas propriedades. Uma vez que a taxa de remoção de calor numa secção maior das camadas internas é limitada, manter as vantagens da estrutura induzida durante o processo de laminação é problemático, e por vezes até impossível. Ao realizar um experimento em um laminador, o ponto mais importante é levar em consideração os fatores que mais influenciam a estrutura. Para isso, é necessária a modelagem matemática do processo de laminação, que permite determinar os valores dos parâmetros que afetam a estrutura. Para posterior avaliação de sua influência na estrutura, podem ser utilizados os seguintes dados já conhecidos:
- a influência da temperatura e da exposição no forno no crescimento dos grãos na peça;
- influência do tamanho do grão e da temperatura do metal nas transformações da austenita;
- mudança na estrutura da austenita deformada a quente durante a retenção pós-deformação;
- formação de estrutura durante o calor
rolando.

Para determinar a influência dos parâmetros de laminação na estrutura do metal deformado a quente, é necessário criar um modelo termocinético do laminador no qual o experimento é realizado. Com base nisso, com base na velocidade de final da laminação e nas temperaturas intermediárias na linha de laminação, são determinados os seguintes valores: taxa de deformação; temperaturas de deformação; tempo entre deformações. Ao implementar um processo de laminação controlada, a temperatura é um dos fatores mais importantes na influência direcionada na estrutura e nas propriedades finais na produção do fio-máquina. Existem várias maneiras de controlar diretamente a temperatura do produto laminado durante o processo de laminação: alterando a temperatura de aquecimento, regulando a velocidade de laminação, resfriamento entre suportes e aquecimento do produto laminado. Na maioria das vezes, as duas primeiras alavancas de influência são usadas para influenciar a temperatura do material laminado durante a laminação. Para usar resfriamento e aquecimento entre suportes, é necessária uma instalação
equipamento adicional. Além disso, é necessária uma avaliação preliminar das capacidades de refrigeração (em velocidades de rolamento superiores a 30 m/s e a uma distância entre suportes não superior a 1 m, o tempo para garantir a remoção de calor necessária é limitado). Além disso, uma grande tarefa é conhecer a influência dos campos de temperatura do produto laminado durante o processo de laminação para uma determinada faixa de qualidade na estrutura do metal, em particular
pelo tamanho do grão. Ao utilizar o controle da temperatura de laminação, deve-se levar em consideração que a faixa de controle possível tem certas limitações. As condições térmicas determinam os parâmetros energético-potência do laminador, as forças que atuam nos rolos (arruelas) e outras partes das bancadas de trabalho, a precisão das dimensões do perfil, a forma e a qualidade da superfície do produto acabado, a durabilidade dos rolos de laminação e a estabilidade de todo o processo tecnológico. Além disso, está diretamente relacionado aos modos de compressão, velocidade e tensão. A maioria dos laminadores não mede diretamente a temperatura da tira intermediária ao longo de todo o comprimento do laminador. Isso se deve tanto ao alto custo de instalação quanto às condições de operação dos dispositivos, que muitas vezes não permitem determinar com precisão a temperatura do metal e podem levar à quebra do equipamento de medição em caso de desvio emergencial do metal da linha de laminação. Além disso, ao usar o resfriamento entre tensões, mesmo a determinação da temperatura da superfície do produto laminado não fornece uma imagem precisa da temperatura média da massa do metal, que, por sua vez, é a mais significativa para avaliar os parâmetros acima. A temperatura durante a laminação do metal não está distribuída uniformemente na seção transversal e, como não é possível determinar essa distribuição por medição direta, é aconselhável recorrer ao cálculo das características térmicas. O regime térmico é calculado levando em consideração o equilíbrio térmico, que depende de todos os tipos de troca de calor que ocorrem durante a laminação a quente: perda de calor por condutividade térmica em contato com as arruelas e resfriamento de água, convecção e radiação. O maior problema na determinação da transferência de calor durante a laminação é estabelecer os padrões de mudanças de temperatura em qualquer ponto da laminação durante o tempo desde o aquecimento até a obtenção do fio-máquina acabado. A mudança na temperatura do produto laminado durante a laminação está associada à ocorrência de todos os tipos de processos térmicos: condutividade térmica, convecção e radiação. Neste caso, cada tipo de transferência de calor dá a sua contribuição, o que nem sempre é possível determinar com precisão. A deformação do metal por laminação a partir da posição de transferência de calor consiste em um grande número de estágios (ciclos) diferentes. Em cada etapa, determinados processos operam com condições exclusivas dessa área. O efeito resultante da transferência de calor complexa depende não apenas da intensidade de tipos específicos de transferência, mas também das características de sua interação (sequencial ou paralela, estacionária ou não estacionária). Ao contrário do modo estacionário, no qual o campo de temperatura não muda ao longo do tempo, o processo de laminação térmica é caracterizado como não estacionário. Neste caso, o campo de temperatura do rolo é função do tempo. Um processo instável está associado a uma mudança na entalpia ao longo do tempo. Neste caso, a intensidade da remoção de calor não é constante ao longo do tempo. Resolver o problema da condutividade térmica não estacionária significa encontrar a dependência da mudança de temperatura e da quantidade de calor transferido ao longo do tempo para
qualquer ponto do corpo. Cada um dos processos de transferência de calor instável é descrito por um sistema de equações diferenciais. No entanto, estas equações descrevem inúmeros processos de transferência de calor derivados da consideração de uma seção elementar de um corpo físico. Para resolver um problema específico associado à mudança na temperatura do metal durante a laminação, é necessário considerar os processos térmicos que ocorrem em cada etapa e fornecer uma descrição matemática completa de todas as características particulares características deste caso. Para fazer isso, é necessário resolver um sistema de equações diferenciais ao determinar as seguintes condições de contorno:
- Condições geométricas que caracterizam a forma e as dimensões do rolo.
- Condições físicas que caracterizam as propriedades físicas do meio e do rolo.
- Condições de contorno que caracterizam as características do processo
nos limites do corpo.
- Condições temporárias que caracterizam as peculiaridades do processo
em tempo.

A resolução deste sistema de equações permitirá obter uma descrição do campo de temperatura de laminação em qualquer seção do laminador a qualquer momento. Este problema de determinação dos campos de temperatura ao longo da seção transversal do produto laminado em qualquer momento da laminação foi resolvido para o moinho de arame de seção pequena 300 No3 da OJSC MMK. Como um exemplo
O diagrama na Figura 1 mostra a distribuição de temperatura na seção transversal
rolo intermediário. A utilização dos resultados deste modelo permitiu avaliar o regime de tensão-temperatura existente
laminação, e alterando os principais fatores de laminação - para prever e obter o modo requerido a partir da posição de formação da estrutura necessária. Para obter um novo nível de propriedades no fio-máquina destinado ao reforço, foram realizados estudos na OJSC MMK no moinho 250#2 utilizando um modelo de temperatura-deformação e uma unidade de resfriamento de água recém-instalada. A instalação em 2004 de uma nova linha de refrigeração de água no moinho 250#2 (fabricado pela NPP Inzhmet) possibilitou a realização de estudos experimentais para a obtenção de armaduras reforçadas termomecanicamente de pequenos diâmetros. A produção da armadura reforçada termomecanicamente no laminador 250No2 consistiu na realização do processo de endurecimento da camada superficial do fio-máquina em uma linha de resfriamento a água localizada após a bancada de acabamento nº 16 no fluxo do laminador. Em seguida, os produtos laminados são colocados por uma bobinadeira em forma de bobinas em uma esteira de malha, após o que são coletados em um coletor de bobinas em bobinas com peso de até 300 kg. O resfriamento é realizado por meio de bico de alta pressão e em tubos dispostos sucessivamente, em cuja entrada e saída o resfriamento do fio-máquina é interrompido por dispositivos de corte. O comprimento da zona de resfriamento ativa depende do diâmetro do fio-máquina laminado e pode ser ≈ 7,2 m e ≈ 9,7 m.
O endurecimento termomecânico do fio-máquina pode ser dividido em três etapas. Na primeira etapa, o fio-máquina que sai da bancada de acabamento nº 16 entra na linha de termorreforçamento, onde é submetido a intenso resfriamento com água. Este processo deve proporcionar o resfriamento da superfície do fio-máquina a uma taxa que excede a taxa crítica de resfriamento necessária para obter uma estrutura de martensita na camada superficial do fio-máquina. Porém, a tecnologia do processo de endurecimento térmico deve garantir uma temperatura nas camadas centrais do fio-máquina na qual a estrutura austenítica seja preservada durante o resfriamento. Este processo pode ser dividido em uma segunda etapa, que permitirá, com posterior resfriamento a uma taxa inferior à velocidade crítica, obter uma estrutura ferrita-perlita no núcleo do fio-máquina, o que garantirá alta plasticidade do reforço resultante (Fig. 2). Na terceira etapa, a alta temperatura das camadas centrais do fio-máquina após o término da operação intensiva de resfriamento facilitará o processo de auto-revenimento da camada superficial endurecida. Este processo, por sua vez, também permite aumentar a plasticidade da camada superficial mantendo sua alta resistência.
O metal localizado entre as camadas superficial e central possui uma taxa de resfriamento intermediária, o que leva a uma camada com estrutura de bainita. Como resultado desse resfriamento, verifica-se que o fio-máquina em seção transversal representa duas zonas em forma de anel: com estrutura martensítica e bainítica e estrutura ferrita-perlita no centro
peças. Como resultado da laminação experimental no moinho 250#2, obteve-se um fio-máquina com a estrutura indicada (Fig. 3).
Estudo da estrutura de seções de fio-máquina reforçado termomecanicamente
mostraram que o produto laminado resultante, via de regra, possui uma ou mais camadas endurecidas em forma de meia-lua. Isto aparentemente se deve ao fato de que o resfriamento é realizado por apenas um bocal por ciclo de resfriamento. Nessas condições, caso surja uma situação de lavagem “acidental” de qualquer área do produto laminado em uma única câmara de resfriamento, não há mais possibilidade de realizar mais vários ciclos de resfriamento, o que permitiria um resfriamento mais uniforme de o fio-máquina em toda a seção transversal. O resfriamento adicional do fio-máquina em um transportador de malha sem sopro de ar direcional também leva a um campo de temperatura irregular tanto ao longo da seção transversal quanto ao longo do comprimento da bobina do fio-máquina. Também pela experiência de conduzir
rolando, foi revelada uma mudança na temperatura do fio-máquina após o resfriamento da água ao longo do comprimento da bobina (mudança de temperatura ao longo de uma bobina
∆Т=30-50 °С). Como o tempo e as condições de resfriamento são iguais ao longo de todo o comprimento da bobina, concluiu-se que a razão para essa diferença de temperatura é o aquecimento desigual ao longo do comprimento dos tarugos no forno de aquecimento do laminador.

Medições da temperatura da peça na saída do forno e após o grupo de desbaste (a mudança de temperatura foi ∆T=50–80 °C) posteriormente confirmaram esta suposição. Os fatores listados acima levam, em última análise, a uma grande irregularidade dos componentes estruturais ao longo do comprimento do produto laminado, o que causa diretamente uma dispersão significativa (até 50-80 N/mm2) das propriedades mecânicas dentro do lote. Tal estrutura em fio-máquina feito de aços comuns de baixo carbono permite obter um conjunto único de propriedades mecânicas: alto limite de escoamento com boa ductilidade, o que nem sempre é possível obter mesmo em fio-máquina feito de alguma baixa liga classes de aço com laminação padrão e resfriamento a ar (Fig. 4). A obtenção do fio-máquina acima requer adesão estrita à tecnologia de fortalecimento térmico. O ajuste da linha de resfriamento de água depende de muitos fatores: tipo de aço, propriedades mecânicas exigidas, diâmetro do fio-máquina, composição do equipamento da linha de resfriamento, ajuste do bico de alta pressão, velocidade de laminação, vazão e pressão de água (Fig. 5).
Para determinar os parâmetros tecnológicos em função dos fatores listados, foram realizados estudos experimentais medindo a temperatura de autotêmpera. Das bobinas de fio-máquina obtidas durante a laminação experimental foram retiradas amostras para ensaios mecânicos e análise metalográfica da microestrutura resultante. Os resultados obtidos mostram que existe uma gama bastante grande de alterações nas propriedades mecânicas. Nesse caso, observa-se a mesma tendência com o aumento do teor de carbono nos tipos de aço carbono: com o aumento das propriedades de resistência, as propriedades plásticas diminuem (Fig. 5).
Com base no sortimento da marca, no nível de propriedades mecânicas e no diâmetro nominal, é possível obter um regime tecnológico ideal que atenda às necessidades dos consumidores. Uma das áreas de aplicação mais promissoras é a termomecânica
reforço reforçado de pequenos diâmetros é utilizá-lo para
feixes de gaiolas de armadura em lajes de concreto armado de alta resistência. O âmbito de aplicação desta armadura poderá no futuro incluir diversas outras estruturas de betão armado, fundações, etc. Hoje, isso pode garantir o aprimoramento da documentação normativa e técnica (GOST, TU, etc.) e o estudo das possibilidades de utilização deste novo tipo de produto. Os estudos realizados permitiram determinar os principais parâmetros do processo de têmpera termomecânica de fio-máquina de pequeno diâmetro. Posteriormente, quando o moinho 170 for lançado na OJSC MMK, após adaptar os resultados obtidos às condições de laminação do novo moinho, será possível dominar esse sortimento para produção em massa.
CONCLUSÕES
- São considerados os processos que ocorrem durante a deformação do metal a quente. São determinados os fatores que mais influenciam a formação da estrutura metálica após a deformação.
- São apresentadas as perspectivas de desenvolvimento do processo TMT na produção de fio-máquina, levando em consideração suas dimensões geométricas e características de produção: seção particularmente pequena e altas taxas de deformação, em contraste com outros tipos de produtos metálicos obtidos por quente rolando.
- São apresentados os resultados da utilização de uma ferramenta como modelagem de temperatura para obter as propriedades mecânicas necessárias do fio-máquina durante a laminação a quente, levando em consideração as capacidades tecnológicas existentes do laminador, bem como do ponto de vista da influência da deformação plástica a quente e da composição química da estrutura.
- São apresentados os resultados da utilização do processamento termomecânico durante a laminação na estrutura do fio-máquina acabado.

Os blanks iniciais para laminação são lingotes: lingotes de aço com peso de até 60 toneladas, metais não ferrosos e suas ligas geralmente com peso de até 10 toneladas.Na produção de perfis de alta qualidade, um lingote de aço com peso de até 15 toneladas é laminado a quente em uma máquina de florescer, produzindo seções quadradas (ou próximas a ela) (de 140X140 a 450x450 mm), chamadas de flores. Em seguida, os blocos são fornecidos para laminadores de tarugos para laminação de tarugos nos tamanhos necessários ou diretamente para laminadores de grandes seções para laminação de grandes perfis de aços longos. Nas fresadoras de tarugos e perfis, o tarugo passa sequencialmente por uma série de medidores.

O desenvolvimento de um sistema de medidores sequenciais necessários para obter um determinado perfil é chamado de calibração. A calibração é um processo complexo e exigente. A calibração incorreta pode levar não apenas à redução da produtividade, mas também a produtos defeituosos. Quanto maior for a diferença nas dimensões transversais da peça inicial e do produto final e quanto mais complexo for o perfil deste último, maior será o número de calibres necessários para a sua obtenção. O número de calibres pode variar; por exemplo, ao enrolar um fio com diâmetro de 6,5 mm, seu número chega a 21. Após a laminação, as tiras são cortadas em comprimentos medidos, resfriadas, endireitadas a frio, tratadas termicamente e os defeitos superficiais são removidos.

Na produção de chapas laminadas, um lingote de aço de até 50 toneladas é laminado a quente em uma placa ou máquina de florescer, produzindo um blank de seção retangular (espessura máxima - 350 e largura - 2.300 mm), denominado placa.

Atualmente, em vez de tarugos laminados, são amplamente utilizados tarugos em forma de placas obtidas por lingotamento contínuo. As placas são laminadas principalmente em laminadores contínuos a quente, compostos por dois grupos de bancadas de trabalho - desbaste e acabamento, localizados um atrás do outro. Antes de cada grupo de estandes, a incrustação é retirada em máquinas de descalcificação. Após a laminação, uma tira com espessura de 1,2-16 mm é enrolada em um rolo. As operações de acabamento para a produção de chapas laminadas a quente incluem corte, decapagem, tratamento térmico, etc.

O material de partida para laminação a frio de chapas com menos de 1,5 mm de espessura são geralmente bobinas laminadas a quente. Os modernos laminadores a frio produzem chapas de aço com espessura mínima de 0,15 mm e tiras com espessura mínima de 0,0015 mm. O método moderno de laminação a frio é a laminação de bobinas. A chapa pré-laminada a quente é limpa por decapagem em ácidos seguida de lavagem. Eles são laminados em moinhos contínuos de quatro rolos, de suporte único e de suporte múltiplo, bem como em laminadores de vários rolos. Após a laminação a frio, o material passa por operações de acabamento: recozimento em gases de proteção, aplicação de revestimentos se necessário, corte em chapas dimensionais, etc.

Ao enrolar tubos sem costura, a primeira operação é a perfuração - a formação de um furo em um lingote ou tarugo redondo. Esta operação é realizada a quente em fresas de perfuração. Os mais utilizados são os moinhos perfurantes com dois rolos em forma de barril, cujos eixos estão localizados em um leve ângulo (5-15°) entre si. Ambos os rolos giram na mesma direção, ou seja, neste caso é utilizado o princípio da laminação de hélice cruzada. Graças a esta disposição dos rolos, a peça recebe movimentos de rotação e translação simultâneos. Neste caso, surgem tensões de tração radiais no metal, que fazem com que o metal flua do centro na direção radial, formando uma cavidade interna, e facilitam a perfuração do furo com um mandril instalado no caminho de movimento da peça. .

A laminação subsequente do tarugo costurado em um tubo com o diâmetro e espessura de parede necessários é realizada em laminadores. Por exemplo, no método mais comum, o tubo é laminado em um mandril curto em um chamado laminador automático de rolos duplos. Os rolos formam medidores redondos dispostos sequencialmente; a folga entre o mandril montado em uma haste longa e as ranhuras do rolo determina a espessura da parede do tubo. Para eliminar a espessura irregular da parede da seção transversal e arranhões após a laminação, os tubos são laminados em laminadores, cujo design é semelhante ao suporte de um laminador. Em seguida, para obter um determinado diâmetro, os tubos são laminados em um laminador longitudinal multi-stand calibrado sem mandril; e se for necessária a produção de tubos com diâmetro inferior a 80 mm, também em moinhos de redução contínua com bancadas de trabalho de desenho semelhante.

Os tubos soldados são feitos de uma peça plana - uma tira (chamada tira) ou de folhas, cuja largura corresponde ao comprimento (ou metade do comprimento) da circunferência do tubo. O processo de fabricação de um tubo soldado inclui as seguintes operações principais: moldar uma peça plana em um tubo, soldar as bordas, reduzir (reduzir) o diâmetro do tubo resultante. Os seguintes métodos são mais frequentemente usados ​​para soldagem: soldagem em forno, soldagem por resistência e soldagem por arco submerso. Ao produzir tubos por soldagem em forno, uma tira desenrolada de um rolo é endireitada, aquecida em um forno a gás estreito e longo (até 40 m) a uma temperatura de 1300-1350 ° C e transformada em um tubo em um laminador contínuo (Fig. 3.12). O moinho consiste em 6 a 12 suportes de trabalho, nos quais os rolos formam ranhuras redondas. Ao rolar em calibres, as bordas pressionadas umas contra as outras, adicionalmente aquecidas a uma alta temperatura pelo sopro de oxigênio, são soldadas. O tubo que sai do moinho é cortado com uma serra especial em pedaços do comprimento necessário e depois calibrado em um moinho de calibração. Este método produz tubos de menor custo em aço de baixo carbono (St2kp) com diâmetro de 10-114 mm.

A soldagem elétrica pode ser usada para produzir tubos de grande diâmetro (até 2.500 mm) com parede fina (até 0,5 mm) a partir de ligas de aço.

Na produção de tubos por soldagem por resistência, fitas ou tiras são laminadas a frio em tubos em laminadores de conformação contínua. Ao sair do laminador de conformação, o blank do tubo entra no laminador de soldagem elétrica de tubos, onde as bordas do tubo são pressionadas uma contra a outra por dois pares de rolos verticais e soldadas simultaneamente com eletrodos de rolo. Após a soldagem, o tubo é calibrado e cortado em pedaços.

A soldagem por arco submerso é usada para produzir tubos com costuras retas e espirais. No primeiro caso, a chapa preparada é conformada em laminadores de rolos dobradores de chapas ou em prensas, depois soldada e as costuras são colocadas na parte externa e interna do tubo. Ao produzir tubos com costura em espiral, a fita, desenrolada de um rolo, é enrolada em espiral em um tubo e depois soldada ao longo das bordas.

Tubos com parede mais fina, alta qualidade superficial e precisão dimensional são produzidos em laminadores a frio de diversos tipos de tubos, bem como por trefilação. Neste caso, tubos laminados a quente são utilizados como peça de trabalho.

Os processos de obtenção de tipos especiais de produtos laminados são muito diversos. Além disso, alguns deles são realizados em empresas metalúrgicas e outros em empresas de construção de máquinas. De particular importância é a laminação de perfis periódicos, que são utilizados como peça moldada para estampagem posterior e como peça bruta para usinagem final. Os perfis periódicos são produzidos principalmente por laminação transversal e helicoidal. Nas laminadoras helicoidais são produzidos não apenas perfis periódicos, mas também blanks de esferas e rolos autocompensadores para rolamentos (Fig. 3). Os rolos 2 e 4 giram na mesma direção. Os fluxos de rolo de formato apropriado são feitos ao longo de uma linha helicoidal. A peça de trabalho 1 recebe movimento rotacional e translacional durante a laminação; é protegido contra projeção dos rolos por meio de batentes de centralização 3. Produção de outros tipos especiais de produtos laminados, geralmente realizada em empresas de construção de máquinas.

Arroz. 3. Esquema de rolagem de bolas em um laminador helicoidal

5.2 Oficina mecânica

Uma das principais tarefas da engenharia mecânica é o desenvolvimento, aprimoramento e desenvolvimento de novos métodos tecnológicos para o processamento de peças brutas de peças de máquinas, o uso de novos materiais estruturais e a melhoria da qualidade do processamento de peças. É dada especial atenção aos métodos tecnológicos de acabamento e acabamento, cujo volume na intensidade total de trabalho no processamento de peças está aumentando constantemente. Juntamente com o processamento de corte mecânico, são utilizados métodos de processamento de deformação plástica usando energia química, elétrica, luz, radiação e outros tipos de energia. Os métodos de processamento combinados são muito progressivos.

O corte de metal é o processo de cortar uma camada de metal na forma de cavacos da superfície de uma peça de trabalho com uma ferramenta de corte para obter a forma geométrica necessária, precisão dimensional, posição relativa e rugosidade das superfícies da peça. Para cortar uma camada de metal de uma peça, é necessário transmitir movimentos relativos à ferramenta de corte e à peça. A ferramenta e a peça são instaladas e fixadas nas partes de trabalho das máquinas que proporcionam esses movimentos relativos: no fuso, na mesa, na torre. Os movimentos das partes de trabalho dos moinhos são divididos em movimentos de corte, instalação e auxiliares. Os movimentos que cortam uma camada de metal de uma peça ou causam uma mudança no estado da superfície usinada da peça são chamados de movimentos de corte. Estes incluem o movimento principal e o movimento de alimentação.

O principal é considerado o movimento que determina a taxa de deformação e separação dos cavacos, e o movimento de avanço é o movimento que garante que a aresta de corte da ferramenta penetre no material da peça. Esses movimentos podem ser contínuos ou intermitentes e são de natureza rotacional, translacional ou recíproca. A velocidade do movimento principal é denotada por v, a quantidade de avanço -s.

Os movimentos que garantem a posição relativa da ferramenta e da peça para cortar uma determinada camada de material dela são chamados de movimentos de instalação. Os movimentos auxiliares incluem o transporte da peça de trabalho, fixação de peças e ferramentas, movimentos rápidos das peças de trabalho da máquina, etc.

As ferramentas de corte nesta indústria operam sob condições de cargas de alta potência, altas temperaturas e atrito. Portanto, os materiais das ferramentas devem satisfazer uma série de requisitos operacionais especiais. O material da parte de trabalho da ferramenta deve ter grande dureza e altas tensões admissíveis para flexão, tensão, compressão e torção. A dureza do material da peça de trabalho da ferramenta deve exceder significativamente a dureza do material da peça.

Propriedades de alta resistência são necessárias para que a ferramenta tenha resistência às deformações correspondentes durante o processo de corte e viscosidade suficiente do material da ferramenta para suportar a carga de impacto dinâmica que ocorre ao processar peças feitas de materiais frágeis e peças com superfície intermitente. Os materiais das ferramentas devem ter alta resistência ao vermelho, ou seja, manter maior dureza em altas temperaturas de aquecimento. A característica mais importante do material da parte funcional da ferramenta é a resistência ao desgaste. Quanto maior a resistência ao desgaste, mais lentamente a ferramenta se desgasta. Isso significa que a variação nos tamanhos das peças processadas sequencialmente com a mesma ferramenta será mínima.

A classificação das máquinas de corte de metal adotada em nosso país é baseada no método tecnológico de processamento das peças. A classificação por método de processamento tecnológico é realizada de acordo com características como o tipo de ferramenta de corte, a natureza das superfícies processadas e o esquema de processamento. As máquinas-ferramentas são divididas em tornos, furação, retificação, polimento e acabamento, processamento de engrenagens, fresamento, aplainamento, corte, brochamento, processamento de roscas, etc.

A classificação de acordo com um conjunto de características é refletida de forma mais completa no Sistema Unificado Nacional de Símbolos para Máquinas-Ferramenta. É construído de acordo com o sistema decimal; Todas as máquinas de corte de metal são divididas em dez grupos, o grupo em dez tipos e o tipo em dez tamanhos padrão. O grupo inclui máquinas baseadas no método tecnológico de processamento comum ou de finalidade semelhante (por exemplo, perfuração e mandrilamento). Os tipos de máquinas-ferramentas são caracterizados por características como finalidade, grau de versatilidade, número de peças principais de trabalho e recursos de design. Dentro do tipo, as máquinas se diferenciam pelas características técnicas.

De acordo com esta classificação, cada máquina recebe um código específico. O primeiro dígito do código determina o grupo de máquinas, o segundo tipo, o terceiro (às vezes o terceiro e o quarto) mostra o tamanho condicional da máquina. A letra em segundo ou terceiro lugar permite distinguir entre máquinas do mesmo tamanho padrão, mas com características técnicas diferentes. A letra no final do código indica diversas modificações de máquinas do mesmo modelo básico. Por exemplo, o código 2N135 designa uma furadeira vertical (grupo 2, tipo 1), modernizada (N), com maior diâmetro nominal de furação de 35 mm (35).

Existem máquinas universais, de uso geral, especializadas e especiais. Uma grande variedade de trabalhos é realizada em máquinas universais, utilizando diversos tipos de peças. Exemplos de tais máquinas podem ser tornos de aparafusamento, fresadoras horizontais cantilever, etc. As máquinas de uso geral são projetadas para realizar determinados trabalhos em peças de vários tipos (tornos multiferramentas, de corte). Máquinas especializadas são projetadas para processar peças com o mesmo nome, mas de tamanhos diferentes (por exemplo, máquinas para processar virabrequins). Máquinas especiais realizam um certo tipo de trabalho em uma peça específica.

6. SEGURANÇA DO PROCESSO

A redução dos riscos industriais é realizada seguindo as instruções apropriadas:

Nº 013- Para quem trabalha em tornos, máquinas automáticas e semiautomáticas com CNC (2000).

Nº 029- Para quem trabalha com máquinas de corte de metais (2002).

6.1 Requisitos gerais de segurança

Somente os trabalhadores que estudaram sua estrutura e instruções de operação poderão ser autorizados a fazer manutenção nos mecanismos. Antes de ligá-lo, certifique-se de que o mecanismo esteja funcionando bem e que sua inicialização não coloque ninguém em perigo. Se durante a inspeção for constatada alguma avaria no mecanismo ou nos seus dispositivos de segurança, o trabalhador deve informar o encarregado e não iniciar os trabalhos até que sejam eliminados.

Não deixe o mecanismo operacional sem supervisão. Mesmo que você se ausente do local de trabalho por um curto período, você deve parar o mecanismo e informar o capataz sobre sua saída. Não toque nas partes móveis do mecanismo nem se apoie nele; pegar ou passar objetos através de um mecanismo de trabalho; limpe, lubrifique e repare o mecanismo em movimento. É inaceitável o uso de luvas e mitenes na execução do trabalho se houver risco de ser pego por peças rotativas. Se algum objeto entrar no mecanismo durante a operação, é proibido removê-lo sem desligar o mecanismo. É necessário parar o mecanismo e lentamente, girando-o com a mão, soltar o objeto nele preso.

Não é permitido permitir a entrada de pessoas não relacionadas ao trabalho realizado em seu local de trabalho, nem confiar o mecanismo de operação a outro trabalhador.

6.2 Instalação e desmontagem de equipamentos.

Máquinas-ferramentas, prensas e outros equipamentos devem ser instalados em fundações ou fundações sólidas, cuidadosamente alinhadas e fixadas com segurança. O projeto do equipamento (máquina, prensa, etc.) e suas peças individuais devem incluir molduras especiais, parafusos, janelas, suportes e outros dispositivos para amarração rápida, conveniente e confiável e movimentação segura durante o carregamento, desmontagem e reparo do equipamento.

Os dispositivos de amarração devem ser localizados levando em consideração o centro de gravidade da carga transportada e não devem ser danificados por correntes ou cabos tensionados durante o içamento. Os olhais, ressaltos, suportes, paredes, nos quais existam janelas para amarração, devem ser projetados para resistência, levando em consideração a massa da carga que está sendo levantada e a sobrecarga que ocorre durante o transporte.

Durante a instalação, desmontagem e reparação de equipamentos; seus componentes e conjuntos com altura superior a 1,5 m do piso ou plataforma de trabalho são dotados de andaimes, andaimes, etc. fortes e estáveis ​​​​para trabalhos seguros em altura. Os locais de trabalho dos mecânicos de reparos devem ser equipados com armários, bancadas e estantes.

Antes dos reparos, o equipamento é desconectado da rede elétrica e um cartaz com a inscrição “Não ligue - há pessoas trabalhando” é pendurado nos dispositivos de partida.

7. INDICADORES TÉCNICOS E ECONÔMICOS DA FABRICAÇÃO DE PEÇAS

Um estudo de viabilidade para a seleção de uma peça para uma peça é realizado em diversas áreas de intensidade metálica, intensidade de mão de obra e custo, levando em consideração condições específicas de produção. Um estudo de viabilidade é realizado em duas ou mais opções selecionadas. Em uma avaliação econômica, determina-se a intensidade metálica, o custo ou a intensidade de mão de obra de cada opção de fabricação de uma peça e, em seguida, são comparados.

O cálculo técnico e econômico da fabricação da peça é realizado na seguinte ordem:

1. Estabelecer um método de obtenção de uma peça de acordo com o tipo de produção, desenho da peça, material e demais requisitos técnicos para fabricação da peça.

2. As tolerâncias são atribuídas às superfícies usinadas da peça de acordo com o método selecionado de obtenção da peça de acordo com tabelas padrão ou os cálculos são feitos pelo método analítico;

3. Determinar as dimensões de projeto para cada superfície da peça;

4. Atribuir desvios máximos para as dimensões da peça conforme tabelas padrão, dependendo do método de produção;

Indicadores técnicos e econômicos de fabricação de peças.

Material:

· Tamanho: M20

· Classe de aço: St25

· Peso da peça de uma peça = 0,313 kg

· Preço por 1 kg = 23-00 (esfregar.)

· Custo por unidade = 7-20 (esfregar.)

1.3 O salário do trabalhador por unidade de produção é de 5 a 72 (rublos).

2. O salário adicional de um trabalhador por unidade de produção é de 1-43 (esfregar).

3. As contribuições para a segurança social são 1-99 (esfregar).

4. Despesas especiais são 1-14 (esfregar).

5. Os custos da loja são 17-16 (esfregar.)

6. Os custos indiretos de fábrica são 11-44 (esfregar.)

7. O custo final de fábrica da peça é 46-08 (esfregar.)

CONCLUSÃO

O principal objetivo do projeto de processos tecnológicos é reduzir os custos do produto e aumentar a produtividade do trabalho. A solução deste problema deve ser realizada de acordo com o tipo de produção determinado. O projeto de um novo processo tecnológico deve incluir análise de dados iniciais (determinação da finalidade de serviço do produto, análise das condições técnicas e capacidade de fabricação das estruturas), determinação da classe e grupo de peças, avaliação quantitativa de grupos de produtos, seleção de a peça inicial e o método de sua fabricação, seleção de bases tecnológicas, elaboração de rotas de processamento tecnológico, desenvolvimento de operações tecnológicas.

O processo tecnológico desta peça (parafuso) é elaborado da forma mais racional. A forma da peça é suficientemente simples para que o processamento desempenhe as suas funções; a peça em questão é obtida racionalmente do ponto de vista económico.

O custo final de fábrica do parafuso não é alto.

As tolerâncias são determinadas por método de cálculo e analítico, o que permite economia de metal, redução da intensidade de mão de obra de processamento e redução de custos de produção.

Foram selecionados os modos de corte ideais, o que garante a maior produtividade do trabalho com o menor custo de operação e a qualidade de processamento exigida.

LISTA DE REFERÊNCIAS USADAS

1. Desenho do curso sobre a disciplina “Tecnologia de Engenharia Mecânica”, Dobrydnev I.S., M.: Engenharia Mecânica 1985.

2. Tecnologia de materiais estruturais, Dalsky A.M., M.: Engenharia Mecânica 1985.

3. Segurança ocupacional em engenharia mecânica, Mazov V.A. M.: Engenharia Mecânica 1983.