БСЭ. Большая Советская Энциклопедия (ПР)

.По истечении предусмотренного договором П. б. срока имущество должно быть возвращено в надлежащем состоянии (с учётом нормального износа); в случае порчи имущества клиент обязан возместить убытки, если не докажет, что порча произошла не по его вине.

Прокатка

Прока'ткаметаллов, способ обработки металлов и металлических сплавов давлением, состоящий в обжатии их между вращающимися валками .Валки имеют большей частью форму цилиндров, гладких или с нарезанными на них углублениями (ручьями), которые при совмещении двух валков образуют т. н. калибры (см. , прокатных валков, ).

 Благодаря свойственной П. непрерывности рабочего процесса она является наиболее производительным методом придания изделиям требуемой формы. При П. металл, как правило, подвергается значительной пластической деформации сжатия, в связи с чем разрушается его первичная литая структура и вместо неё образуется структура, более плотная и мелкозернистая, что обусловливает повышение качества металла. Т. о., П. служит не только для изменения формы обрабатываемого металла, но и для улучшения его структуры и свойств.

  Как и др. способы , П. основана на использовании пластичности металлов. Различают горячую, холодную и тёплую П. Основная часть проката (заготовка, сортовой и листовой металл, трубы, шары и т.д.) производится горячей П. при начальных температурах: стали 1000-1300 °С, меди 750-850 °С, латуни 600-800 °С, алюминия и его сплавов 350-400 °С, титана и его сплавов 950-1100°С, цинка около 150 °С. Холодная П. применяется главным образом для производства листов и ленты толщиной менее 1,5-6 мм, прецизионных сортовых профилей и труб; кроме того, холодной П. подвергают горячекатаный металл для получения более гладкой поверхности и лучших механических свойств, а также в связи с трудностью нагрева и быстрым остыванием изделий малой толщины. Теплая П. в отличие от холодной происходит при несколько повышенной температуре с целью снижения упрочнения (наклёпа) металла при его деформации.

  В особых случаях для предохранения поверхности прокатываемого изделия от окисления применяют П. в вакууме или в нейтральной атмосфере.

  Известны 3 основных способа П.: продольная, поперечная и винтовая (или косая). При продольной П. ( рис. 1 , а) деформация обрабатываемого изделия происходит между валками, вращающимися в противоположных направлениях и расположенными в большинстве случаев параллельно один другому. Силами трения, возникающими между поверхностью валков и прокатываемым металлом, он втягивается в межвалковое пространство, подвергаясь при этом пластической деформации. Продольная П. имеет значительно большее распространение, чем 2 др. способа. Поперечная П. ( рис. 1 , б) и винтовая (косая) П. ( рис. 1 , в) служат лишь для обработки тел вращения. При поперечной П. металлу придаётся вращательное движение относительно его оси и, следовательно, он обрабатывается в поперечном направлении. При винтовой П. вследствие косого расположения валков металлу, кроме вращательного, придаётся ещё поступательное движение в направлении его оси. Если поступательная скорость прокатываемого металла меньше окружной скорости вследствие его вращения, П. называется также поперечно-винтовой, а если больше - продольно-винтовой. Поперечная П. применяется для обработки зубьев шестерён и некоторых др. деталей, поперечно-винтовая - в производстве цельнокатаных труб, шаров, осей и др. тел вращения ( рис. 2 ). Продольно-винтовая П. находит применение при производстве свёрл.

  При продольной П., когда металл проходит между валками, высота его сечения уменьшается, а длина и ширина увеличиваются ( рис. 3 ). Разность высот сечения металла до и после прохода между валками наз. линейным (абсолютным) обжатием: D h= h ₀- h ₁.

 Отношение этой величины к первоначальной высоте h ₀, выраженное в процентах , называется относительным обжатием; за 1 проход оно обычно составляет 10-60%, а иногда и больше (до 90%). Увеличение длины прокатываемого металла характеризуется коэффициентом вытяжки l (отношение длины металла после его выхода из валков к первоначальной длине). Деформация прокатываемого металла в направлении ширины его сечения называется уширением (разность между шириной сечения до и после П.). Уширение возрастает с повышением обжатия, диаметра валков и коэффициента трения между металлом и поверхностью валков.

  Область (объём) между валками, в которой прокатываемый металл непосредственно с ними соприкасается, называется очагом деформации; здесь происходят обжатие металла. Небольшие участки, примыкающие с обеих сторон к очагу деформации, называются внеконтактными зонами деформации; в них металл деформируется лишь в незначительной степени. Очаг деформации состоит из двух основных участков: зоны отставания, в которой средняя скорость металла меньше горизонтальной составляющей окружной скорости валков, и зоны опережения, в которой скорость металла относительно выше. Поэтому скорость выхода прокатываемого металла из валков несколько больше (на 2-6%) их окружной скорости. Граница между этими зонами называется нейтральным сечением. Силы трения, действующие на прокатываемый материал от валков, в зоне отставания направлены по его движению, в зоне опережения - против. Захват металла валками и стабильность протекания процесса обусловливаются силами трения, возникающими на контактной поверхности металла с валками. Для захвата необходимо, чтобы тангенс угла захвата a, т. е. угла между радиусами, проведёнными от оси валков к точкам Аи В(см. рис. 3 ), не превысил коэффициента трения: tga Ј m. В тех случаях, когда к чистоте поверхности изделий не предъявляют высоких требований, для увеличения угла захвата (а следовательно, и обжатия) поверхности валков придаётся шероховатость путём насечки.

  Практически углы захвата находятся в следующих пределах: при горячей П. в гладких валках 20-26°, в насеченных - 27-34°; при холодной П. со смазкой - 3-6°.

  Усилие на валки при П. определяется как произведение контактной поверхности на среднее удельное усилие Р= FЧ p _cp(удельное усилие распределено по контактным поверхностям неравномерно: его максимум находится вблизи нейтрального сечения, а по направлению к входу и выходу металла из валков удельное усилие уменьшается). При П. полос прямоугольного сечения контактная поверхность рассчитывается по формуле , где r- радиус валка. При холодной П. полос действительная контактная поверхность больше из-за упругого сжатия валков в местах соприкосновения с прокатываемым металлом. Среднее удельное усилие, называется также нормальным контактным напряжением, зависит от большого числа факторов и может быть выражено формулой p _cp= n ₁Ч n ₂Ч n ₃Чs, где n ₁-коэффициент напряжённого состояния металла, зависящий главным образом от отношения длины дуги захвата, т. е. дуги между точками Аи Вна окружности сечения валка (см. рис. 3 ), к средней толщине прокатываемой полосы и её ширине, от коэффициента трения и от натяжения прокатываемого металла (натяжение широко применяется при холодной П.); n ₂-коэффициент, учитывающий влияние скорости П.: n ₃-коэффициент, учитывающий влияние величины наклёпа металла; s - предел текучести (сопротивление деформации) обрабатываемого металла при температуре прокатки. Наибольшее значение имеет коэффициент n ₁, изменяющийся в зависимости от указанных выше факторов в широких пределах (0,8-8); чем больше силы трения на контактных поверхностях и меньше толщина прокатываемого металла, тем выше этот коэффициент. В практических расчётах принимается при горячей П. n ₃= 1, а при холодной n ₂= 1. Для углеродистых сталей при горячей П. среднее удельное усилие находится в пределах 100-300 н/ м ²(10-30 кгс/ мм ²), при холодной П. 800-1500 н/ м ²(80-150 кгс/ мм ²). Равнодействующие усилия на валки при наиболее распространённых условиях П. направлены параллельно линии, соединяющей оси валков, т. е. вертикально ( рис. 4 ).

  Связь между усилием Ри моментом М,необходимым для вращения каждого валка, определяется формулой М= Р( а+ r), где а -плечо силы Р,находящееся в пределах (0,35-0,5) , а r - радиус круга трения подшипников валков, равный произведению коэффициента трения подшипника на радиус его цапфы. Усилие на валок при П. стальной проволоки, узких стальных полос составляет около 200-1000 кн(20-100 тс) ,а при П. листов шириной 2-2,5 мдоходит до 30- 60 Мн(3000-6000 тс) .Момент, необходимый для вращения обоих валков при П. стальной проволоки и мелких сортовых профилей, составляет 40- 80 кнЧ м(4-8 тсЧ м), а при П. слябов и широких листов достигает 6000-9000 кнЧм(600-900 тсЧ м).

 О П. различных стальных профилей и профилей из цветных металлов и сплавов см. в ст. .

  Лит.:Целиков А. И., Основы теории прокатки, М., 1965; Смирнов В. С., Теория прокатки, М., 1967; Целиков А. И., Гришков А. И., Теория прокатки, М., 1970; Тетерин П. К., Теория поперечно-винтовой прокатки, М., 1971; Третьяков А. В., Зюзин В. И., Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением, М., 1973; Луговской В. М., Алгоритмы систем автоматизации листовых станов, М., 1974.

  А. И. Целиков.

Рис. 1. Схема продольной (а), поперечной (б) и винтовой (в) прокатки: 1 - прокатываемый металл; 2 и 3 - валки.

Рис. 2. Схема винтовой прокатки круглых периодических профилей.

Рис. 4. Направление равнодействующих сил усилия на валки при простом процессе прокатки с учетом влияния трения в подшипниках.

Рис. 3. Схема деформации металла при продольной прокатке.

Прокатное производство

Прока'тное произво'дство,получение путём из стали и других металлов различных изделий и полуфабрикатов, а также дополнительная обработка их с целью повышения качества (термическая обработка, травление, нанесение покрытий). В промышленных странах прокатке подвергается больше ⁴/ ₅выплавляемой стали. П. п. обычно организуется на металлургических заводах (реже на машиностроительных); как правило, особенно в чёрной металлургии, является завершающим звеном цикла производства (см. ; о П. п. как отрасли металлургической промышленности см. в статьях , ).

 К основным видам проката относятся: полупродукт, или заготовка, листовой и сортовой прокат, катаные трубы, заготовки деталей машин (особые виды проката) - колёса, кольца, оси, свёрла, шары, профили переменного сечения и др. Перечень прокатываемых изделий с указанием размеров называемым , большая часть которого в СССР стандартизована. Основное количество проката изготовляется из низкоуглеродистой стали, некоторая часть - из легированной стали и стали с повышенным (больше 0,4%) содержанием углерода. Прокат цветных металлов производится главным образом в виде листов, ленты и проволоки; трубы и сортовые профили из цветных металлов изготовляются преимущественно прессованием (см. ).

  Прокатка стали.производство стального проката на современном металлургическом заводе осуществляется двумя способами. При первом исходным материалом служат слитки (отлитые в изложницы), которые перерабатываются в готовый прокат обычно в 2 стадии. Сначала слитки нагревают и прокатывают на в заготовку. После осмотра заготовки и удаления поверхностных дефектов (закатов, трещин и т.п.) производят повторный нагрев и прокатку готовой продукции на специализированных станах. Размеры и форма сечения заготовки зависят от её назначения: для прокатки листового и полосового металла применяют заготовки прямоугольного сечения шириной 400-2500 мми толщиной 75-600 мм,называемые ; для сортового металла - заготовки квадратного сечения размером примерно от 60ґ60 смдо 400ґ400 мм, а для цельнокатаных труб - круглого сечения диаметром 80-350 мм.

 При втором способе, применяемом с середины 20 в., прокатка исходной заготовки заменяется (разливкой) на специальных машинах. После осмотра и удаления дефектов заготовка, как и при первом способе, поступает на станы для прокатки готовой продукции. Благодаря применению непрерывно-литой заготовки упраздняются слябинги и блюминги, повышается качество проката, устраняются потери на обрезку головной части слитка, доходящие у слитков спокойной стали до 15-20%.

  Преимущества применения непрерывно-литой заготовки в производстве проката становятся ещё более значительными при совмещении процессов непрерывного литья и прокатки в одном неразрывном потоке. Для этой цели созданы литейно-прокатные агрегаты, в которых слиток на выходе из кристаллизатора не подвергается разрезке, проходит печь, где выравнивается температура по сечению, и затем поступает в валки прокатного стана. Т. о. осуществляется процесс кристаллизации и прокатки бесконечного слитка, т. е. пепрерывное производство проката из жидкого металла. Процесс получил широкое распространение при прокатке цветных металлов; он применяется также для производства стальной заготовки небольших сечений (примерно менее чем 150ґ150 мм) повышенного качества. Основная трудность в развитии этого процесса состоит в относительно низкой скорости выхода слитка из кристаллизатора (1-6 м/мин), что не позволяет в полной мере использовать производственные возможности непрерывного прокатного стана.

  Прокатка листового металла производится из катаных или непрерывно-литых слябов и только листов толщиной свыше 50-100 мм -непосредственно из слитков или кованых слябов. В технологический процесс входят следующие основные операции: подача слябов со склада к нагревательным печам; нагрев; подача по рольгангу к рабочей клети стана и прокатка в несколько проходов (пропусков между валками), причём в первые проходы для получения листов требуемой ширины сляб иногда подаётся в валки поперёк или под углом; правка на роликовых правильных машинах; охлаждение на холодильниках; контроль и разметка; обрезка продольных кромок; обрезка концов, разрезка на листы определённой длины; иногда термическая обработка и покраска; отправка на склад готовой продукции.

  Листы толщиной от 4 до 50 мми плиты толщиной до 350 ммпрокатываются на толстолистовых или броневых станах, состоящих из одной или двух рабочих клетей, а листы толщиной от 1,2 до 20 мм -на значительно более производительных непрерывных станах, на которых листы получаются в виде длинных (более 500 м) полос; при выходе из последней клети стана полосы сматываются в рулон. Листы толщиной менее 1,5-3 ммвыгоднее прокатывать в холодном состоянии, поэтому дальнейшее уменьшение толщины листа осуществляется обычно на станах холодной прокатки. Для этого рулоны после их получения на непрерывных станах горячей прокатки транспортируются в цех холодной прокатки, где с поверхности металла удаляется окалина (в линии непрерывного травления), затем обрезаются концы и производится стыковка (электрическая контактная сварка) для полной непрерывности дальнейшего процесса. Травленые рулоны разматываются и в несколько проходов обжимаются до требуемой толщины (общее обжатие для низкоуглеродистой стали доходит до 75-90%). Прокатка осуществляется на непрерывных станах, состоящих из 4 или 6 четырёхвалковых клетей, или на одноклетевых реверсивных станах. После холодной прокатки полосу отжигают для устранения наклёпа, затем подвергают ,правке, резке на листы и упаковке ( рис. 1 ).

  Прокатка сортового металла включает следубющие основные операции: нагрев до 1100-1250 °С; подачу нагретой заготовки к рабочим клетям и прокатку в несколько проходов в калибрах, постепенно приближающих сечение исходной заготовки к сечению готового профиля; резку проката на пилах или ножницах на части требуемой длины или сматывание в бунты; охлаждение на холодильниках; правку на роликовых правильных машинах; контроль и отправку на склад готовой продукции.

  Число проходов выбирается в зависимости от размеров и формы сечения исходной заготовки и готового профиля и составляет: для рельсов обычно 9, балок 9-13, угловых и других сортовых профилей, например зетообразного ( рис. 2 ), 5-12, проволоки 15-21. Выполнение указанных технологических операций производится на специализированных сортовых прокатных станах, представляющих собой поточную автоматическую систему различных машин.

  Прокатка (горячая) труб состоит из 3 основных и нескольких вспомогательных операций. Первая операция ( ) -образование отверстия в заготовке или слитке; в результате получается толстостенная труба, называемая гильзой. Вторая операция ( ) -удлинение прошитой заготовки и уменьшение толщины её стенки примерно до требуемых в готовой трубе размеров. Обе операции осуществляются с одного нагрева, но на различных прокатных станах, установленных рядом и входящих в общую систему машин .Первая операция выполняется на прошивных станах винтовой прокатки между бочкообразными или дисковыми валками на короткой оправке, вторая - на различных прокатных станах: непрерывных, пилигримовых, автоматических и трёх-валковых станах винтовой прокатки. Третья операция - калибровка (или ) труб после раскатки. Калибровка осуществляется на калибровочных станах, затем трубы охлаждаются, правятся, контролируются и разрезаются на куски определённой длины. Трубы диаметром менее 65-70 ммподвергаются дополнительной горячей прокатке на редукционных станах. С целью уменьшения толщины стенки и диаметра, получения более высоких механических свойств, гладкой поверхности и точных размеров трубы после горячей прокатки подвергаются холодной прокатке на специальных станах, а также волочению.

  Прокатка заготовок деталей машин (штучных изделий) находит широкое применение главным образом в производстве различных тел вращения и профилей переменного сечения: вагонных колёс, осей, бандажей, колец для подшипников качения, шаров, зубчатых колёс, винтов, свёрл и т.д. При этом иногда прокатка используется для выполнения лишь одной операции в комбинации с ковкой или штамповкой.

  Прокатка цветных металлов.Наибольшее применение получила прокатка листов, ленты, фольги и проволоки из алюминия, меди, магния, цинка и их сплавов.

  В технологический процесс прокатки листов из алюминиевых сплавов входят следующие основные операции: предварительнаяалепрокатка плоских непрерывно-литых слитков массой 0,5-5 тс обжатием около 10% для выравнивания их поверхности; правка на роликовых правильных машинах; фрезерование для получения чистой и гладкой поверхности; накладывание с обеих сторон слитка алюминиевых листов; нагрев; горячая прокатка с до толщины 4-12 ммс последующим свёртыванием в рулоны; и холодная прокатка. После холодной прокатки рулоны разматываются и режутся на листы, которые затем закаливают, травят, прокатывают вторично в холодном состоянии для прогладки или получения наклёпа, травят, разрезают и упаковывают.

  В начале 60-х гг. 20 в. был разработан новый процесс прокатки листов из алюминия и его сплавов. Особенность этого процесса состоит в совмещении непрерывного литья с прокаткой. Исходным материалом служит жидкий алюминий, который поступает через распределительную проводку в межвалковое пространство, образованное между двумя горизонтальными валками ( рис. 3 ). Алюминий, соприкасаясь с валками, кристаллизуется, а образующаяся полоса непрерывно выходит из валков стана. Валки могут быть расположены как в вертикальной плоскости, так и в горизонтальной. В первом случае алюминий подводится сбоку, а во втором - снизу. Этим методом успешно изготовляются полосы толщиной 8-12 мм, шириной 1000-1600 мм, которые затем сматывают в рулоны. Применение такой технологии вместо прокатки полосы из крупных слитков даёт большой экономический эффект.

  Исходной заготовкой при прокатке листов и лепты из меди и латуни служат плоские слитки массой около 0,5-1 т, толщиной 100-150 мм, которые прокатываются в горячем состоянии до толщины 10-15 мм.Прокатанные листы фрезеруют для удаления поверхностных дефектов и затем подвергают холодной прокатке с промежуточными отжигами при 450-800 °С.

  Для производства из алюминиевых и медных сплавов наиболее эффективен способ непрерывного литья, совмещенный с прокаткой на непрерывном стане.

  Технический прогресс в области П. п. характеризуется в первую очередь повышением качества прокатываемых изделий, которое обеспечивало бы наиболее эффективное использование металла потребителем. С этой целью прокатываемому изделию придаётся возможно более рациональная форма, способствующая снижению его массы, расширяется производство экономичных профилей проката, повышается точность его размеров, улучшаются прочностные и др. свойства металла, на его поверхность наносятся эффективные защитные покрытия. Одновременно снижается стоимость производственных затрат путём внедрения непрерывных процессов (от жидкого металла до готового проката), повышения скорости прокатки и автоматизации всех технологических процессов.

  Лит.:Прокатное производство. Справочник, под ред. Е. С. Рокотяна, т, 1-2, М., 1962; Прокатное производство, 2 изд., М., 1968; Higgins R. A., Engineering metallurgy, 2 ed., pt 2, L., 1970;  Holub J., P~icnй klinovй vбlcovбni, Praha, 1972.

  А. И. Целиков.

Рис. 1. Технологическая схема цеха холодной прокатки для производства листов: 1 - конвейер горячекатаных рулонов; 2 - агрегат нормализации; 3 - непрерывно-травильный агрегат; 4 - агрегат комбинированной резки; 5 - непрерывный стан холодной прокатки; 6 - термическое отделение; 7 - агрегат нанесения защитного покрытия; 8 - дрессировочный стан; 9 - непрерывно-цинковальный агрегат; 10 - отделение упаковки готовых продуктов.

Рис. 2. Схема изменения сечения (калибровка) при прокате зетового профиля.

Рис. 3. Схемы способов бесслитковой прокатки полос: а - подача металла сбоку; б - подача металла снизу; 1 - распределительная ванна; 2 - межвалковое пространство (кристаллизатор); 3 - валки; 4 - полоса.

Прокатный профиль

Прока'тный про'филь,металлическое изделие (различной формы поперечного сечения), полученное .Различают П. п. с постоянным поперечным сечением по длине, и специальные. К 1-му виду относятся П. п. сортовой стали ( рис. ), имеющие простую геометрическую форму (например, круг, прямоугольник, квадрат, овал, шестиугольник, сегмент), и т. н. фасонные профили, представляющие собой сочетания простых профилей (например, угловые П. п., двутавровые балки, полосы для ободьев колёс автомобиля, колосниковых решёток, тракторных шпор и т.п.), листы, трубы (в т. ч. и профильные: квадратные, прямоугольные, ромбические, овальные и специальные), гнутые профили. Ко 2-му виду относятся, например, т. н. периодические профили, к 3-му - бандажи, колёса, шестерни, шары, ребристые трубы и др. изделия. См. также .

Некоторые профили сортового проката: 1 - квдратный; 2 - круглый; 3 - прямоугольный (полосовой); 4 - угловой; 5 - двутавровый; 6 - швеллерный; 7 - железнодорожный рельс; 8 - трамвайный рельс; 9 - тавровый; 10 - шпунтовый; 11 - полоса для гусениц тракторов; 12 - полоса для ободьев колес грузовых автомобилей; 13 - полоса для турбинных лопаток.

Прокатный стан

Прока'тный стан,машина для обработки давлением металла и др. материалов между вращающимися валками, т. е. для осуществления процесса , в более широком значении - автоматическая система или линия машин (агрегат), выполняющая не только прокатку, но и вспомогательные операции: транспортирование исходной заготовки со склада к нагревательным печам и к валкам стана, передачу прокатываемого материала от одного калибра к другому, кантовку, транспортирование металла после прокатки, резку на части, маркировку или клеймение, правку, упаковку, передачу на склад готовой продукции и др.

  Историческая справка.Время и место появления первого П. с. неизвестны. Бесспорно, что раньше прокатки железа применяли прокатку цветных металлов - свинца, олова, меди, монетных сплавов и др. Наиболее ранний документ (рисунок с описанием), характеризующий устройство для прокатки олова, оставлен Леонардо да Винчи (1495). Примерно до конца 17 в. привод П. с. был ручным, в 18 в. - водяным. Промышленная прокатка железа началась примерно с 18 в. В России она особенно широко развивалась на Урале. П. с. применялись для производства кровельного железа, плющения кричной заготовки в полосу или лист, разделения откованной полосы по длине на более мелкие профили квадратного или прямоугольного сечения (т. н. «резные» станы).