Горячая прокатка — это процесс обработки, при котором металл нагревают до температуры, превышающей температуру его рекристаллизации, с целью его пластической деформации между двумя вращающимися валками.
Этот процесс используется для производства форм с желаемыми геометрическими размерами и свойствами материала при сохранении того же объема металла.
Горячий металл проходит между двумя валками, с целью его сплющить, удлинить, уменьшить площадь поперечного сечения, получить равномерную толщину или необходимую форму.
Горячекатаная сталь является наиболее распространенным продуктом процесса горячей прокатки и широко используется в металлургической промышленности в качестве конечного продукта или сырья для последующих операций формовки.
Горячекатаный прокат подразделяют на три группы: плоский, формовой и трубный.
Процесс прокатки происходит на прокатных станах, которые состоят из нескольких основных элементов, обеспечивающих технологическую последовательность производства.
Процесс прокатки осуществляется партиями, после процесса отливки. После разливки материал транспортируется на склад или непосредственно после разливки на прокатный стан.
В зависимости от технических возможностей прокатного стана сырье, поступающее в процесс прокатки, нагревается от температуры окружающей среды или, в случае металлургических предприятий, от температуры горячего слитка, до требуемой температуры прокатки.
Прокатный агрегат оснащен несколькими прокатными группами, такими как: предварительная группа, рабочая группа, чистовая группа и оборудование для резки и намотки продукта процесса прокатки. Дополнительно прокатные станы оснащены градирнями, обеспечивающими необходимые скорости охлаждения проката.
В отделочном цеху материалы после прокатки правят, разрезают по размеру и подготавливают к дальнейшим процессам обработки, например, холодной прокатке,
Важнейшим элементом прокатного стана являются устройства, отвечающие за процесс деформации. Прокатку производят с использованием различных приспособлений и инструментов в зависимости от группы выпускаемой продукции.
Применяемыми в процессе прокатки устройствами являются прокатные станы, т.е. совокупность устройств, приводимых в действие собственным приводом, конструкция которых обеспечивает выполнение заданной операции прокатки.
Прокатка предполагает деформацию материала путем его деформации между вращающимися валками. Продукция после процесса горячей прокатки может быть готовой к отгрузке или полуфабрикатами, которые также используются в качестве сырья для процессов холодной прокатки, ковки, волочения и экструзии.
Чтобы произошла такая деформация, должно соблюдаться условие захвата материала роликами. Захват полосы возможен при выполнении следующего соотношения:
Процесс изготовления сортового проката, такого как: швеллеры, двутавры, уголки, полоса, а также плоский прокат, т.е. листы и полосы, начинают с нагрева слитков, в толкательной печи, шагающей печи, или вращающейся печи.
Там они нагреваются до температуры аустенитизации с целью стандартизации структуры и снижения величины пластифицирующих напряжений. Слитки можно загружать в печь сразу после отливки, что является наилучшим решением по экономическим соображениям, или хранить на шихтовочном дворе и прокатывать позже.
После достижения нужной температуры слитки выпускаются из печи через поддувало. Затем они подаются на прокатный стан на рольгангах. За первым сегментом рольганга расположен окалиноочиститель, в котором поверхность слитка очищается от оксидов, образующихся при нагреве. Целью этой обработки является удаление окалины, которая могла попасть на поверхность прокатываемого материала и вызвать дефекты.
Затем слиток прокатывают в предварительной группе, состоящей из сдвоенных прокатных клетей, в заготовках в зависимости от прокатываемого профиля.
Далее прокат проходит под ножницами, задачей которых является обрезание начала и экстренная обрезка материала в случае возникновения неисправностей далее на линии прокатки. Процесс прокатки осуществляется в клетях предварительной, промежуточной и чистовой групп.
В зависимости от прокатной линии каждая группа может содержать от нескольких до десяти прокатных клетей с различным расположением валков. При сортовой прокатке прокатные станы перед каждой прокатной кампанией должны перестраиваться для обеспечения соответствующих геометрических параметров процесса прокатки.
После выхода из последнего агрегата заготовка разделяется на охлаждаемые секции, кратные коммерческой длине, с помощью ножниц, пилы или лазера. Перед устройством резки находится устройство, непрерывно измеряющее лазером размеры и геометрию прокатываемого профиля.
Затем полосу транспортируют с помощью охлаждаемого рольганга и эжектора в холодильное помещение, где она охлаждается от температуры прокатки до температуры окружающей среды. Материал можно охлаждать с различной скоростью. Скорость охлаждения материала будет влиять на конечную структуру и, следовательно, на конечные механические свойства.
После процесса остывания изделия расправляют с помощью правильной машины. Правильная машина — это устройство, состоящее из нескольких роликов, сгибающих прокатанный продукт таким образом, что напряжения, возникающие при правке, после процесса делают изделие прямым.
Помимо плоского и длинномерного проката методом горячей прокатки производятся также бесшовные трубы. Исходным материалом для прокатки являются литейные слитки или слябы и заготовки. Шихту нагревают до температуры аустенизации в шагающих, толкательных или вращающихся печах.
Первым этапом прокатки бесшовных труб является этап предварительной пластической обработки, который предполагает изготовление толстостенных трубных гильз. Этот процесс можно осуществлять на станах косой прокатки или прессах.
Второй этап - основная пластическая обработка трубных гильз, осуществляемая в наклонных станах с использованием оправок, в толкательных или пилигримных станах. На этом этапе можно наблюдать наибольшее удлинение гильзы трубы.
На заключительном этапе отделки толщина стены уменьшается до необходимых размеров.