Алюминиевый лист: черновая прокатка

Первая прокатная клеть любого листового прокатного стана, в которую подают исходный алюминиевый слиток, называется черновой клетью. Это обычно отдельно стоящая четырехвалковая реверсивная клеть горячей прокатки.

Черновая прокатная клеть

Ее главная функция – «раскатать» слиток, снизить его толщину до размеров толстого листа – плиты.

Иногда черновая клеть сама может производить готовые изделия на заданную конечную толщину. Чаще – продукция черновой клети идет в качестве исходной заготовки на последующие прокатные клети (горячей или холодной прокатки) для дальнейшего понижения толщины до алюминиевой полосы или даже алюминиевой фольги (менее 0,15 мм).

Прокатные валки – рабочие и опорные

В черновой клети рабочие валки являются приводными, а опорные валки, которые их поддерживают, вращаются за счет контакта с рабочими валками. Типичная черновая клеть может иметь мощность около 3750 киловатт на каждый рабочий валок, а всего – около 7500 киловатт. Это обеспечивает возможность проталкивать слиток через зазор, в котором вдоль линии контакта возникает сжимающее усилие около 3700 тонн.

Прокатные клети обычно обозначают по длине бочки — рабочей длины — рабочего валка. Это – максимальная ширина изделия, которое они могут прокатывать. В США эту длину измеряют в дюймах, а у нас – в миллиметрах. Например, «120-ти дюймовая прокатная клеть» или «прокатный стан 3000».

Конструкция прокатной клети

Оператор черновой клети, который находится в помещении над клетью за пультом управления, поднимает верхние валки от их последней установки и устанавливает зазор для первого прохода – где-то на 50-70 мм меньше толщины слитка.

Для того, чтобы обжать толстый исходный слиток толщиной, например, 760 мм, черновая клеть должна иметь большую и мощную конструкцию. Ее нижние валки – рабочий и опорный – находятся в фиксированном положении. Верхние валки – рабочий и опорный – могут подниматься или опускаться на винтовых или гидравлических приводах, которые установлены на боковых колоннах клети. Поэтому оператор может постепенно изменять зазор между рабочими валками.

Зазор между рабочими валками является только одним из многих параметров прокатки, которые необходимо обеспечивать для получения продукции с заданными свойствами. Валки должны иметь соответствующий диаметр и поверхность. Ускорение валков и их скорость должны рассчитываться по свойствам алюминиевого сплава, а также заданному обжатию. На современных прокатных станах управлением прокатки занимаются компьютеры.

Смазка и охлаждение рабочих валков

Исходная заготовка – слиток – входит в черновую клеть при строго заданной температуре. Процесс прокатки – последовательное уменьшение толщины слитка – сам по себе генерирует дополнительное тепло: от трения между слитком и рабочими валками, а также от интенсивной деформации металла – по существу, внутреннего трения.

Это дополнительное тепло необходимо отводить, чтобы поддерживать оптимальную температуру прокатки. Это нужно не только для того, чтобы предотвратить чрезмерное термическое искривление рабочих прокатных валков, но и для того, чтобы контролировать состояние алюминиевого сплава – структуру и механические свойства – в ходе прокатки.

Кроме того, рабочие валки нужно смазывать, чтобы предотвратить налипание горячего алюминия на валки и повреждение поверхности листа. Количество и способ нанесения смазки строго контролируют. Типичная схема смазки валков черновой прокатной клети показана на рисунке.

chernovaya-prokatnaya-kletРисунок – Черновая клеть горячей прокатки алюминиевого листа

Смазку обычно отключают при задаче слитка в зазор прокатной клети, чтобы обеспечить хорошее трение при «закусывании» слитка рабочими валками, а когда прокатка начинается, ее снова включают. Смазки должно быть достаточно много, чтобы предотвращать налипание, но не слишком много. И слишком мало, и слишком много смазки неблагоприятно сказывается на качестве поверхности листа.

Обе эти функции – отвод тепла и смазка – осуществляются на черновой прокатной клети подачей одной жидкости, обычно водной эмульсии с пятью процентами масла. Эту жидкость постоянно фильтруют и рециркулируют.

Процесс черновой прокатки листов

Слиток подается к рабочим валкам по подающему рольгангу с помощью конвейерных валков, которые подразделяются на правые и левые. Каждый из них имеет независимый привод и управление. Путем управления скоростью правых или левых валков оператор может выравнивать слиток или даже разворачивать его.

Валки подающего рольганга приводят слиток в контакт в рабочими валками, а рабочие валки сами «закусывают» слиток за счет трения и прогоняют слиток через зазор между ними.

За несколько проходов через клеть слиток уменьшается по толщине до нескольких сантиметров. Например, слиток толщиной 380 мм может быть обжат за один проход до 330 мм. Затем зазор между рабочими валками переустанавливается и слиток снова прогоняется через клеть с обжатием, например, до 280 мм. Зазор между рабочими валками постепенно сужается после каждого прохода, пока не будет достигнута толщина черновой прокатки листа.

Толщина листа — в длину листа

Когда слиток прокатывают в обычном продольном направлении, то уменьшение его толщины почти полностью компенсируется увеличением его длины. Трения вдоль линии контакта между рабочими валками и слитком обычно бывает достаточно, чтобы предотвратить значительное расширение слитка.

Для предотвращения уширения слитка, а также растрескивания его кромок, часто применяют прокатку кромок слитка валками с вертикальной осью вращения.

Источник: www.aluminum.org