Четырехвалковый стан холодной прокатки — это тип прокатного стана, используемого в металлообработке для уменьшения толщины металлических полос или листов при комнатной температуре. Его название «четырехвалковый» обусловлено особой конфигурацией рабочих и опорных валков.
Применение четырехвалкового стана холодной прокатки
Четырехвалковый стан холодной прокатки предназначен для холодной прокатки полос из углеродистой, легированной, медной, алюминиевой и нержавеющей стали толщиной менее 3 мм. Он может использоваться как для черновой, так и для чистовой прокатки. Этот станок отличается высоким усилием прокатки, высокой точностью и высокой стабильностью.
Состав и конструктивные особенности четырехвалкового стана холодной прокатки
Машина состоит из главного двигателя, редуктора, корпуса конической передачи, карданного вала, рабочей рамы и электрического шкафа управления. В системе прокатных валков используются специализированные подшипники прокатного стана.
Опорные валки: Это два больших валка, расположенных над и под рабочими валками. Их основная функция — поддерживать рабочие валки и предотвращать их прогиб или деформацию под действием огромных усилий прокатки. Без опорных валков рабочие валки меньшего размера прогибались бы, что приводило бы к неравномерной толщине полосы (толще в середине, тоньше по краям).
Корпус/рама прокатного стана: Это прочная конструкция, которая содержит и поддерживает все валки, подшипники и механизмы приложения усилия. Она должна быть чрезвычайно жесткой, чтобы выдерживать высокие усилия прокатки.
Нажимной механизм (или гидроцилиндры): Эта система прикладывает вертикальное усилие к валкам, прижимая их к металлической полосе. Традиционно использовались винтовые механизмы, но современные прокатные станы часто используют гидроцилиндры для более точного и быстрого управления зазором между валками и усилием прокатки.
Направляющие входа и выхода: Эти механизмы обеспечивают правильную подачу металлической полосы в зазор между валками и плавное её выведение после прокатки.
Натяжные барабаны (моталки/разматыватели): Для непрерывной прокатки длинных полос на входе предусмотрены разматыватели для подачи полосы в стан, а на выходе — моталки для сматывания утончённой полосы. Они также обеспечивают натяжение полосы, что способствует процессу прокатки и улучшает её форму.
Система охлаждения и смазки: При холодной прокатке выделяется тепло из-за трения и деформации. Система охлаждения (часто с использованием прокатного масла) необходима для поддержания температуры валков и предотвращения перегрева полосы. Прокатное масло также действует как смазка, уменьшая трение между валками и полосой, что снижает усилие прокатки и улучшает качество поверхности.
Как это работает (общий процесс):
Подготовка: рулон металлической полосы (например, стали, алюминия, меди) загружается на разматыватель.
Подача: полоса подается в зазор между верхним и нижним рабочими валками.
Прокатка: при прохождении полосы через рабочие валки под высоким давлением металл деформируется, уменьшая его толщину и увеличивая длину. Опорные валки предотвращают прогиб рабочих валков, обеспечивая равномерную толщину.
Приложение усилия: нажимной механизм или гидравлические цилиндры регулируют зазор между рабочими валками и прилагают необходимое усилие для достижения желаемой степени обжатия.
Охлаждение/смазка: на валки и полосу непрерывно подается масло для охлаждения и снижения трения.
Смотка: утонченная полоса выходит из стана и наматывается на моталку.
Многократный проход: для достижения конечной толщины полосы зачастую требуется несколько проходов через стан (или через ряд станов в тандемной установке). Между проходами материал может быть подвергнут отжигу (термической обработке) для восстановления пластичности, если он становится слишком твердым из-за упрочнения.
Основные характеристики и преимущества
Высокая точность и жёсткие допуски: опорные валки эффективно компенсируют прогиб рабочих валков, обеспечивая производство сверхтонких листов с очень точными размерами и постоянной толщиной.
Превосходное качество поверхности: прокатка металла при комнатной температуре (ниже температуры рекристаллизации) обеспечивает более гладкую и чистую поверхность с меньшим количеством дефектов по сравнению с горячей прокаткой.
Улучшенные свойства материала: холодная прокатка повышает твёрдость и прочность металла за счёт наклёпа. Она также повышает размерную точность материала.
Универсальность: четырёхвалковые станы используются для прокатки широкого спектра металлов, включая сталь, нержавеющую сталь, алюминий, медь и различные сплавы.
Уменьшенное усилие прокатки: меньший диаметр рабочих валков четырёхвалкового стана снижает общее усилие, необходимое для обжатия, что, в свою очередь, снижает энергопотребление.
Четырехвалковые станы широко используются в отраслях, производящих плоский прокат, где требуется точная толщина и хорошее качество поверхности, например, в автомобилестроении, производстве бытовой техники и упаковочной промышленности.
