Классификация и типы прокатных станов

Все прокатные станы, работающие на металлургических пред­приятиях, несмотря на многообразие конструкций классифи­цируются по назначению, количеству и расположению рабочих клетей и валков в рабочих клетях. Прокатные станы в зави­симости от назначения, т.е. от вида выпускаемой продукции, можно разделить на следующие три группы.
 
Станы горячей прокатки, к которым относятся обжимные, заготовочные, рельсобалочные, сортовые, проволочные, штрипсовые, листовые, широкополосные.
Станы холодной прокатки, к которым относятся листовые, жестепрокатные и станы для прокатки тонкой и тончайшей ленты.
Станы специального назначенияколесопрокатные, бандажепрокатные, для прокатки полос и профилей переменного сечения, шаров, шестерен, винтов, гнутых профилей и т.п.
 
Основным параметром  обжимных, заготовочных и сортовых станов  является диаметр валков или шестерен шестеренной клети в мм. При наличии в стане нескольких рабочих клетей параметром стана является диаметр валков чистовой клети. Так, название "мелкосортный стан 250" означает, что диаметр рабочих валков или шестерен чистовой клети равен 250 мм, а назначение его — производство мелкосортного проката.
 
Основным параметром листовых станов является длина бочки валка, мм, которая определяет наибольшую ширину прокатываемых на стане листов или полос. В этом случае название «толстолистовой стан 3000» означает, что длина бочки валков равна 3000 мм, при этом на стане прокатывают толстый лист шириной до 2700—2800 мм.
 
По количеству и расположению рабочих клетей прокатные станы разделяют на следующие пять групп: одноклетевые, линейные многоклетевые, последовательные, полунепрерывные и непрерывные (рис. 1).
Одноклетевые станы являются простейшим типом прокатно­го стана. В состав оборудования стана входят одна рабочая клеть и линия привода рабочих валков, которая состоит из шпинделей, шестеренной клети, редуктора, муфт и главного электродвигателя. Входящее в линию привода валков обору­дование в основном повторяется на прокатных станах с бо­лее сложным расположением рабочих клетей. К станам этой группы относятся станы для производства полупродукта (блюминги, слябинги, заготовочные) и готового проката (станы горячей и холодной прокатки).
Наиболее простыми являются линейные многоклетевые про­катные станы, на которых рабочие клети расположены в одну или более линий. При этом каждая линия приводится от од­ного электродвигателя. Одноклетевые станы могут быть ре­версивными, когда рабочие валки могут попеременно вра­щаться в одну и другую сторону, или нереверсивными — рабо­чие валки вращаются только в одну сторону. Линейные мно­гоклетевые станы используют главным образец как загото­вочные, сортовые, рельсобалочные, проволочные и листовые.
Рис.1. Схема расположения рабочих клетей прокатных станов: а — одноклетевой; б — линейный многоклетевой в две линии; в— последова­тельный; г — полунепрерывный; д — непрерывный:
1 — двигатель; 2 — шестеренная клеть; 3 — рабочие клети; 4 — непрерывная черновая группа; 5 — непрерывная чистовая группа
 
Последовательные станыхарактеризуются расположением рабочих клетей, стоящих друг за другом таким образом, что прокатываемая полоса проходит в каждой клети один раз. Поэтому число клетей такого стана должно быть равно мак­симальному числу проходов, необходимых для получения готового профиля. На последовательных станах рабочие клети обычно размещают в несколько параллельных рядов» с тем чтобы сократить длину цеха и лучше использовать его пло­щади. Причем на таких станах расстояние от клети к клети в направлении прокатки увеличивается соответственно уве­личению длины прокатываемой полосы. Увеличивается и час­тота вращения валков.
К последовательным станам относятся станы с рабочими клетями, расположенными в шахматном порядке.
Последовательные станы используют в основном как сор­товые.
 
Полунепрерывные станы состоят из двух групп рабочих клетей: непрерывной и линейной, или последовательной. В непрерывной группе клетей прокатываемая полоса может на­холиться одновременно в двух, трех и более клетях, т.е. прокатываться непрерывно. А во второй группе полоса про­катывается или на линейном, или на последовательном стане.
Полунепрерывные станы используются как сортовые, про­волочные и полосовые.
 
Наиболее современными станами являются непрерывные станы. По сравнению с другими типами станов непрерывные характеризуются более высокими скоростями прокатки. При этом привод валков рабочих клетей может быть как индиви­дуальный, так и групповой.
Непрерывные станы характеризуются наибольшей произво­дительностью по сравнению с другими типами станов. Эти станы используют в качестве заготовочных, широкополосных, средне- и мелкосортных, проволочных и др.
По расположению и количеству валков в рабочих клетях и их конструкции прокатные станы делятся на несколько групп: двух-, трех-, четырех- и многовалковые, универ­сальные специальной конструкции (рис.2).
Двухвалковые клети наиболее распространены, и бывают реверсивные и нереверсивные. В реверсивных клетях валки имеют переменное направление вращения.
 
Рис2. Схема расположения валков в рабочих клетях:
а — двухвалковая клеть; б — трехвалковая сортовая и листовая; в — четырехвалковая клеть; г — шестивалковая клеть; д — двенадцативалковая клеть; е — двадцативалковая клеть; ж — универсальная балочная клеть; з — универсальная клеть слябинга
 
Прокатываемый металл проходит между валками вперед и назад нужное коли­чество раз, а валки соответственно изменяют направление вращения, реверсируются. Реверсивные двухвалковые клети применяют в обжимных, толстолистовых, сортовых и листовых станах.
В нереверсивных двухвалковых клетях валки имеют пос­тоянное вращение в одну сторону. Прокатываемый металл проходит между валками такой клети только один раз и в одном направлении. Нереверсивные клети применяют в линей­ных многоклетевых, последовательных, полунепрерывных и непрерывных прокатных станах при производстве заготовок, сортового проката, катанки, листа.
В трехвалковых клетях оси валков расположены в одной вертикальной плоскости и имеют постоянное направление вращения. Трехвалковые клети нашли широкое применение при производстве сортового проката. Прокатываемый металл дви­жется в одну сторону между нижним и средним валками и в обратную сторону — между средним и верхним. Для подъема металла на верхний уровень и его задачи между верхним и средним валками перед клетью или позади ее устанавливают подъемно-качающиеся столы.
При производстве листа также применяют трехвалковые клети, но со средним валком меньшего диаметра, чем нижний и верхний. Средний валок является неприводным и в процес­се прокатки прижимается то к верхнему, то к нижнему вал­ку.
Так же как и при производстве сортового проката, перед клетью и позади нее устанавливают подъемно-качающиеся столы. Поскольку трехвалковые клети обладают небольшой производительностью и малой жесткостью валковой системы, в последнее время их применяют все реже.
В четырехвалковых клетях, как и в трехвалковых, валки также расположены в одной вертикальной плоскости один над другим. В этих клетях два валка 1 являются рабочими, а два других 2 — опорными. Рабочие валки имеют меньший диа­метр и размещены в середине клети, опорные валки имеют больший диаметр и расположены сверху и снизу. Опорные валки предназначены для уменьшения прогиба рабочих валков и для увеличения жесткости валковой системы. Приводными валками в клетях кварто являются рабочие валки. Станы с четырехвалковыми клетями получили широкое распространение для горячей и холодной прокатки толстых и тонких листов, широких полос и лент.
С использованием четырехвалковых клетей прокатка осу­ществляется на непрерывных многоклетевых и одноклетевых станах. Четырехвалковые нереверсивные клети используют на непрерывных станах. Реверсивные четырехвалковые клети ис­пользуют в одноклетевых станах горячей и холодной прокат­ки.
К многовалковым клетям относятся шести-, двенадцати- и двадцативалковые клети.
Шестивалковые клети  имеют два рабочих приводных валка 1 и четыре опорных 2. Эти клети отличаются повышенной жесткостью самой клети и меньшим прогибом опорных валков. Благодаря этому клети используют для холодной прокатки тонких полос и узких лент в рулонах с точными допусками по толщине. Однако поскольку преимущества этих клетей по сравнению с четырехвалковыми клетями невелики, а конст­рукция их сложнее, то значительного распространения они не получили.
Широко применяются в прокатном производстве двенад­цати- и двадцативалковые клети. Такое усложнение конст­рукций рабочих клетей оправдывается рядом преимуществ, которые выражаются в жесткой конструкции валковой системы и всей рабочей клети. Это позволяет применять их для про­изводства тонкой и тончайшей ленты. Диаметры рабочих вал­ков  в таких многовалковых клетях назначительны и лежат в пределах от 3 до 50 мм. Они являются неприводными и опираются на ряд приводных валков 2 с большим диаметром, а последние, в свою очередь, на ряд опорных валков.
Универсальные клети  имеют горизонтальные 3 и верти­кальные 4 валки, расположенные в одной вертикальной плос­кости. Обжатие металла осуществляется горизонтальными и вертикальными валками одновременно.
Такие клети применяются в универсальных балочных кле­тях, где вертикальные валки неприводные. Эти клети приме­няют только для прокатки широполочных двутавровых балок (высота балок до 1000 мм, ширина полок до 400 мм). Но последнее время их начинают использовать и для прокатки других профилей (рельсов, универсальных листов и др.). Кроме того, универсальные (обычные) клети применяют как реверсивные двухвалковые (в слябингах) или четырехвалко­вые (в черновых широкополосных станах) клети. В этих кле­тях вертикальные плоскости, в которых размешены или гори­зонтальные, или вертикальные валки, находятся на некото­ром близком расстоянии друг от друга. В этих клетях обжа­тие прокатываемого металла осуществляется и горизонталь­ными и вертикальными валками. При этом вертикальные валки располагают с передней или задней стороны рабочей клети, в задачу которых входит получение ровных и гладких боко­вых граней прокатываемого металла.

Клети специальной конструкции  имеют самое различное расположение валков. К этой группе относятся колесопро­катные, бандажепрокатные, кольцепрокатные, шаропрокатные станы, а также станы для прокатки профилей переменного и периодического сечения, шестерен и других изделий. 

Источник:
Зотов В.Ф. Производство проката – М. : Интермет Инжиниринг, 2000