Зачистка дефектов поверхности проката

09.06.2018
Способы зачистки металла развиваются в металлургии с начала XX века. Первыми инструментами для удаления дефектов поверхности были ручные зубила и молотки, напильник; на смену этим инструментам пришли пневматические зубила, ручные маятниковые и стационарные наждаки, ручные газовые резаки. Интенсивное развитие механизированных средств зачистки началось в конце 50-х годов, современный период характеризуется внедрением автоматизированных устройств зачистки металла и созданием агрегатных систем и поточных линий, которые предназначены для выполнения наряду с зачисткой операций отделки металла. Объем стружкообразования в металлургии превысил 0,5 млн. т в год, что указывает на то, что металлургия начала эффективно выполнять роль высокопроизводительного заготовительного цеха машиностроительной промышленности.

Широкое распространение получили следующие процессы зачистки дефектов поверхности холодного и нагретого металла: огневые, абразивные, лезвийные. Создаются новые процессы зачистки, но за последние 15—20 лет ни один из них пока не имеет существенного значения. Среди новых процессов наиболее интенсивные работы ведутся в области электрических методов — известны электроконтактные, электрохимические, плазменные и устройства для переплава поверхности металла.

Зачистка дефектов с поверхности металла представляет собой специфическую область металлообработки, свойственную только металлургическим заводам, так как:

1) в металлургии значителен объем огневого процесса зачистки металла;

2) наибольшая доля металла, удаляемого резанием, приходится на труднообрабатываемые, сложнолегированные, нержавеющие и инструментальные стали и сплавы, прочностные свойства которых постоянно возрастают;

3) зачистка слитков и заготовок ведется до удаления видимых дефектов на глубину до 10 мм и более на сторону;

4) удаляемый с поверхности слитков и заготовок металл не имеет стандартных данных по физико-механическим свойствам; как правило, дефектный слой менее пластичен и существенно хуже обрабатывается резанием, чем основной металл; поверхность металла имеет значительные нарушения сплошности в виде трещин, пузырей, корочек и т. п.;

5) существует объективная тенденция ведения процессов обработки в потоке основных металлургических агрегатов, что создает высокие темпы обработки нагретого металла;

6) экономия высокоценного металлургического сырья, образующегося в значительных объемах при зачистке, требует полной утилизации, качественного сбора и транспортировки отходов даже по отдельным обрабатываемым маркам сталей и сплавов;

7) интенсивные процессы металлообработки создают повышенные требования к условиям работы персонала в цехах, а также к защите окружающей среды.

Зачистка дефектов в потоке прокатных станов выполняется в основном огневыми машинами, число которых к 1978 г. в России составило 25 единиц и в ближайшие годы удвоится, и частично — термофрезерными машинами.

Однако исследованиями, выполненными в Московском институте стали и сплавов, установлено, что эффективность зачистки в потоке блюминга повышается при переходе от машинной огневой зачистки к термофрезерной.

По мере усложнения сортамента зачищаемых марок сталей эффективность термофрезерных машин возрастает. При зачистке углеродистых сталей разница в величине приведенных затрат между огневой и термофрезерной машинами составляет 0,14 руб/т, а при зачистке стали 12Х18Н10Т эта разница по отношению к кислородно-флюсовой огневой машине уже составляет 11,84 руб/т.

По экономическим соображениям, термофрезерную машинную зачистку в потоке следует применять:

- для углеродистых марок сталей, разлитых сверху через слой шлака;

- для низколегированных, легированных и высоколегированных марок сталей, разлитых сифоном под слоем шлака (табл. 6).

Углеродистые и близкие к ним по себестоимости (до 85 руб/т) низколегированные стали, разлитые сверху через слой шлака, эффективно зачищать в потоке блюминга машинной огневой зачисткой только при реализации отходов зачистки по цене не менее 30 руб/т.

Значительное расширение разливки стали на машинах непрерывного литья заготовок (MHЛЗ) в перспективе до 40—50% от общей разливки в целом по стране требует дальнейшего совершенствования машинной зачистки в потоке агрегатов, позволяющей, помимо получения полноценных отходов зачистки, пригодных для переплава, обеспечивать выборочную зачистку горячего металла. Создание таких машин следует ожидать на основе абразивного способа.

Основное количество стали в нашей стране пока разливается в изложницы сифонным способом для легированных сталей и сверху для сортамента марок сталей мартеновского и конвертерного производств. Улучшение качества поверхности металла в этих условиях достигают разливкой под слоем шлака, что снижает потери металла при зачистке и повышает выход годного металла в зависимости от сортамента марок сталей на 3—8%.

Эффективность способов зачистки прокатных заготовок на заводах, не имеющих средств зачистки металла в потоке станов, повышается:

- для углеродистых и низколегированных марок сталей, разлитых сифоном по обычной технологии или сверху через слой шлака, при применении ручных огневых резаков и специальных огневых и плазменных машин для зачистки холодного или подогретого металла;

- для легированных марок сталей, разлитых сифоном под слоем шлака, при применении универсальных обдирочно-шлифовальных станков для силового и скоростного шлифования или огневых средств зачистки с применением флюсов;

- для высоколегированных сталей, разлитых сифоном под слоем шлака, при применении поточных линий зачистки металла, состоящих из головной агрегатной абразивной или лезвийной машины сплошной зачистки и устройств местной выборки поверхностных дефектов.

Зачистка проката в горячем состоянии имеет следующие преимущества:

- при огневой обработке снижается удельный расход энергоносителей, повышается производительность, снижается вероятность трещинообразования на поверхности металла;

- при термофрезерной и абразивной обработке снижается удельная мощность на резание металла, повышается производительность, возрастает стойкость инструмента относительно пути резания, улучшается качество поверхности и возрастает ценность отходов зачистки.

В зависимости от физико-механических свойств обрабатываемых сталей и сплавов существуют нижние пределы эффективного нагрева, которые для углеродистых сталей составляют 850—900° С, для легированных 900—950° С, для быстрорежущих 950—1000° C, для жаропрочных сплавов на никелевой основе 1100—1150° С, которые соответствуют сопротивлению временной деформации ~20—30 кгс/мм2.

Наибольшая эффективность обработки создается при использовании технологического тепла в потоке прокатных станов. Однако в последние годы развивается зачистка (в особенности труднообрабатываемых материалов) с использованием предварительного подогрева металла на адъюстажах. В качестве методов нагрева нашли распространение сплошной предварительный печной нагрев, нагрев поверхностного слоя газами, электрической дугой, плазменным шнуром, токами высокой частоты. Изучаются методы нагрева излучением теплоты, нагрева в электролите и др.

К методам и средствам нагрева предъявляются следующие общие требования:

- экономическая эффективность нагрева должна обеспечить увеличение производительности обработки и снизить себестоимость обработки в целом;

- источник нагрева должен иметь высокую теплотворную способность и высокий к. п. д.;

- нагреваемый объем металла должен быть локальным, исключающим деформацию заготовки, структурные и фазовые превращения;

- устройство для нагрева должно быть простым в обслуживании и безопасным в эксплуатации.

Огневая зачистка, как уже было указано, является специфическим рабочим процессом зачистки поверхности металла, применяемым на металлургических заводах.

В табл. 7 приведены основные показатели по производительности некоторых рабочих процессов зачистки при обработке характерных групп сталей и сплавов. Наиболее универсальным и эффективно развивающимся способом зачистки является абразивный, экономические перспективы которого значительно улучшились в связи с созданием высокостойких производительных кругов для силового и скоростного шлифования, а также практически решенной проблемой использования отходов шлифования в сталеплавильном производстве.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: