Прокатний стан

    Прокатний верстат складається з вищеописаної пари валків та зі станин, у подушках яких лежать цапфи валків. Нижній підшипник зазвичай має лише одну вкладку, яка нерухомо кріпиться або таким чином, щоб його можна було злегка пересувати за допомогою клина. Підшипник верхнього валка забезпечений зверху таким самим вкладишем, що під тиском при прокаті; цей вкладиш можна пересувати вгору та вниз за допомогою болтів. Гвинт, за допомогою якого встановлюється вкладка, повинен виносити весь тиск на нього. Зазвичай між ним та вкладишем вставляється запобіжний ковпачок, що лопається у той момент, коли тиск на валок досягне небезпечних меж; цей ковпачок можна легко і дешево замінити на новий, а також діє як запобіжник від поломки інших важливіших частин всього механізму. У верстатах для прокатки є тонкі болванки, причому верхній валок під час роботи лежить на нижньому; при товстих болванках верхній валок лежить цапфами на хомуті, який має вкладку і підвішений на двох болтах.

Пара таких станин утворює кліть. Для того, щоб зв'язати між собою дві станини, знадобиться 4 товсті болти, що проходять через отвори, що знаходяться в поперечному положенні, закладаються у виїмку.
    Для того, щоб зчепити валок з двигуном, необхідна муфта, що одягається на зарифлені кінці (трефи) валів, що сполучаються. Вільне сполучення допускає деяке переміщення осей валів і дозволяє трохи піднімати та опускати валки. Щоб полегшити зчеплення валків, наприклад при їх заміні, вводять додаткові з'єднувальні валики, на які при розчепленні зсуваються муфти, при цьому кінці валків залишаються зовсім вільними. Щоб муфти не зрушувалися під час роботи, їх розпирають дерев'яними або залізними планками. jpg" alt="прокатні валки" />
    Нижній валок обертається безпосередньо від машини, і його вісь збігається з віссю її головного валу. До верхнього валка сила передається за допомогою зубчастих коліс, діаметри яких відповідають діаметрам валків, тобто вони порівняно невеликі; зазвичай колеса переміщаються в окремій кліті. Щоб зубці були досить міцними, доводиться збільшувати їхню довжину, при цьому вони мають невелику кількість. Для досягнення плавності ходу їх розбивають по довжині на дві пари, причому одна зсувається відносно іншої на половину відстані між зубцями; при цьому в зчепленні завжди знаходиться принаймні одна пара зубців; можна розділити колеса по довжині три частини чи нескінченне число частин, які зсунуті на незначне відстань друг від друга. Щоб уникнути бічної сили при зчепленні, можуть знадобитися шевронні колеса (кутові); останнім часом подібні колеса дуже часто ставлять литої сталі.
    У більшості випадків, особливо при важких валках, щоб полегшити управління верстатом, зазвичай врівноважують верхній валок. Для цього потрібно скористатися двома стрижнями, що проходять крізь підшипники по обидва боки цапфи нижнього валка і притримують вкладиш верхнього валка. Кінці цих стрижнів упираються нижче фундаменту на важелі, які врівноважуються вантажами. Стрижні закінчуються качалкою гідравлічного циліндра, що обслуговується водою під тиском.
    Верстати про два валки називаються двовалковими або дуо. Об'єкт, що прокочується, зазвичай кілька разів проходить в одні і ті ж валки, причому після кожного проходу верхній валок злегка опускають; для кожного повторення проходу доводиться передавати предмет через валки, що дуже важко, особливо при його важкій вазі.
    При прокатуванні важких болванок використовують після кожного пропуску напрямок обертання валків таким чином, щоб можна було пропустити болванку назад у валки

При зміні напрямку обертання досягається за допомогою встановлених муфт (краще муфт тертя) або пристроєм машин, що рухають вал реверсивними, тобто. подібно до локомотивів і суднових машинам, що рухаються в обидві сторони. Очевидно, реверсивну машину не можна постачати важким маховим колесом, яке при нереверсивних машинах надзвичайно полегшує роботу прокатки; зважаючи на те, що навантаження змінюється від нуля до максимального, машину реверсивну доводиться ставити на повне навантаження, а машина з маховиком може бути поставлена менших розмірів і дешевше. Реверсивні машини можуть досягати величезних розмірів. Машина Нижньо-Салдинського заводу має 6000 сил.     Реверсивний стан Дуо Schultz & Knaudt в Ессені не дуже економічний, тому що при зміні ходу відбуваються втрати пари та часу. Стани тріо не мають таких недоліків.
    Далі буде показаний їх принцип дії: болванка, що катається, проходить поперемінно то між нижнім і середнім, то між середнім і верхнім валками; діаметри валків однакові і немає жодної необхідності у зміні їхнього напрямку обертання; від машини рухаються лише нижній і верхній валки, - середній вільно лежить і починає обертатися за рахунок тертя при пропуску болванки.     Відомо, що ударами невеликого перерізу молотка набагато швидше можна роздати предмет чим більшим молотом. Аналогічно цьому варіанту там, де потрібна швидка витяжка, валки слід робити тонше; але з міркувань про можливість захоплення та про міцність всі валки не можна зробити ще тонше; зате можна зробити нижній та верхній валок великого діаметру, а середній – тонким. Під час роботи останній упирається на верхній, то на нижній валок і тому не зламується. Для того, щоб він упирався таким чином, його роблять вільним, що легко переміщається вгору і вниз станиною. З машиною його не зчеплюють.
    Щоб полегшити подачу болванки під валяння, влаштовують так звані столи, що складаються з рами з роликами. З одного боку встановлюють нерухомий стіл, яким болванка йде на нижній валок; при проході вона надходить на другий стіл, що обертається біля горизонтальної осі і подає її під верхній валок. Столи для невеликих верстатів робляться іноді і без роликів; ролики великих столів часто наводяться механічно в обертання то ту, то іншу сторону, залежно від ходу роботи; Останнім часом при цьому застосовують окремі електромотори. Підйом і опускання столів здійснюється за допомогою особливих механізмів, найчастіше від гідравлічних циліндрів.
  

Верстати тріо мають один недолік, який полягає у скрутному доступі до нижнього та середнього валку. У чотиривалковій системі цей недолік усунений: ця система є по суті два дуо, що стоять близько один одного, один злегка вище іншого. Робота на таких верстатах аналогічна до роботи на верстатах тріо. Для прокатки дрібного сортового заліза та дроту такі верстати дуже зручні. До їхніх переваг належить легкість калібрування в порівнянні з тріо.

    Калібровані валки.

Валки з гладкою поверхнею можуть застосовуватися лише для виготовлення плоского заліза (аркушів); для прокатки фігурних сортів необхідно забезпечити валки певними виїмками - їх калібрувати, забезпечити так званими струмками.
       На рис. 87 зображено відкритий струмок, а на рис. 88 - закритий, в останньому виступі одного валка входить у виїмку іншого. Болванка при прокатці проходить через цілу низку струмків, з яких лише останній має форму готового сортового заліза. Число струмків залежить від відносних розмірів перерізу болванки та приготовленого сорту. При великій їх кількості, вони розподіляються на кілька валків - на так звані чернові (верстат блюммінг) або підготовлені і чистові або оздоблювальні. <img "" src="/images/stories/prokatniy%20stan/27.jpg" />
    Калібрування валків потребує великої досвідченості. Ширина струмка повинна бути не менше ширини болванки, що прокочується таким чином, щоб зменшення перерізу відбувалося лише по її висоті. Це зменшення також називається коефіцієнтом витяжки. Воно залежить від форми і ступеня нагріву болванки і змінюється від 0,5-0,6 до 0,7-0,9. ="15" src="/images/stories/prokatniy%20stan/26.jpg" alt="калібрування на таври" />
    Якщо потрібно розуміти ншать перетин лише за висотою, то для обтиску болванки з усіх боків слід повертати її при прокатці. Прикладом може бути рис. 89, що зображує ряд струмків для прокатки таврового заліза; перед кожним струмком болванку повертають. При розташуванні струмків, як у рис. 90, можна повертати лише на 180 градусів.
    На рис. 91 зображено калібрування для отримання рейок, що вимагає двох пар валків. При прокатці від струмка від 1 до 4 болванку щоразу повертають на 90 градусів; при струмку 5 повертають її на 180 градусів; струмок 6 служить тільки для обтискання; при струмку 7 поворот знову на 90 градусів, а далі остаточно на 180 градусів. Струмки 10 і 11 - оздоблювальні, вони ідентичні один одному, при цьому, один з них вважається запасним.
    Рельсопрокатні верстати завжди користуються високим попитом (за кордоном, а не у нас, де замовлення на залізниці робить держава) на ринку. Вони швидко розвиваються. Також в Америці існують заводи, що прокочують по 20-30 мільйонів пудів рейок щорічно. Волинцівський завод на півдні Росії міг би катати до 6 мільйонів пудів. На таблиці зображено один з найбільших німецьких рейокопрокатних заводів: Rheinische Stahlwerke у Рурорта. Зліва можна побачити парову машину з маховим колесом, за допомогою муфт, пов'язану з валками. Чорнові валки системи тріо, а чисті – дуо. Клітини, в яких розміщуються муфти, закриті ґратами. Калільні печі розташовуються ззаду валків і погано видно на малюнку. Прокочувані рейки ще гарячими надходять під пили, що обертаються (їх легко впізнати на правій стороні малюнка по великих ремінних шківах), якими розрізаються на кінці, строго певної довжини.
    Вищеописаний завод прокочує на добу до 1000 рейок, тобто. залежно від їхньої ваги погонного метра від 180 до 240 тонн, а на рік при 250 робочих днях від 45 до 60 000 тонн.
   Верстат на правій стороні малюнка служить для прокатки спеціальних сортів, пружинної сталі, рейок кіннозалізниць і т. д. На продовженні його осі знаходиться ще третій верстат, який не видно на малюнку, для найдрібніших сортів; обидва ці верстати дають до 9000 тонн.
   Російські прокатні заводи, наприклад, Волинцівський, Дружківський, Нікополь-Маріупольський, Провіданс, Волзький і т. д., обладнані набагато краще всіх вищеописаних та багатьох інших заводів західної Європи, а також можуть створювати продукти високої якості.
&nbsp ;   На великих заводах для нагрівання болванок використовують прокатні печі з похилим подом; топка розташована біля його нижнього кінця; болванки навантажуються на верхній кінець пода, виймаються з нижнього і в міру подвигання до нього і надходять у дуже гарячий простір.     На рис. 95 зображено ряд струмків для отримання для одержання квадратного заліза; при кожній пропуску болванка повертається на 90 градусів. Через останній оздоблювальний струмок її пропускають двічі.
    Таким же рядом струмків починається калібрування валків для плоского заліза; тут болванка в останніх струмках не повертається. Замість таких валків застосовують іноді ступінчасті, але при них кути виходять недостатньо гострими. /stories/prokatniy%20stan/21.jpg" />
    На рис. 93 зображено ряд струмків для виготовлення дроту з одержуваного з чорнового верстата кнюппеля, тобто квадратної болваки. При прокатуванні перед кожним струмком останню повертають на 90 градусів. Ширина наступного струмка дорівнює висоті попереднього. Лише останній струмок дає круглий дріт. На даний момент останню катають до 4 мм. діаметра.  Плоске залізо для кожного даного розміру вимагало б особливого кадибрування валків. Для того, щоб уникнути цього, необхідно встановити універсальний верстат Делена: він складається з двох горизонтальних та двох вертикальних валків. Переставляючи валки, можемо очевидно отримати прямокутне залізо будь-якого профілю.
    Для кожного профілю сортового заліза треба мати спеціальні валки. Раніше кожен завод випускав альбоми - сортаменти, що дають розміри профілів, для вироблення яких має валки. Для зручності роботи заводів і замовників у 1899-1900 р. особливою комісією було видано загальний російський метричний сортамент, використовуючи який проектують інженери знають, що можуть вимагати, не примушуючи заводи замовляти нові валки, а заводи знають, які валки їм потрібно мати складі . Калібрування валків для вироблення двотаврових балок має той недолік - це нерівне функціонування полиць. Для вироблення таких сортів застосовується універсальний верстат Сакса, який є аналогічним варіантом верстата Делена: вертикальні валки останнього знаходяться в горизонтальних площинах і, природно, калібровані. Спосіб роботи досить просто і зрозумілий. ="калібрування на смугове залізо" />
    Вебер в Оберкаселі застосував нове розташування валків, які вимагають мало місця. Він зменшив місце між верстатами, яке займається зазвичай клітями для зубчастих коліс, розташувавши валки у двох вертикальних площинах; одні валки лежать спереду, інші – ззаду. І тут доводиться з'єднувати муфтами то спереду, то ззаду валків. Крива лінія показує шлях балки, що прокатується.
    Прокатки листів. Потрібно докладно розглянути прокатку броньових плит, середньосортних листів котельного заліза та тонких листів.
    Матеріалом виготовлення котельних листів служить зварювальне чи лите залізо. Зварювальне залізо під валки у вигляді пакетів, зібраних з перехресно складених смуг пуддльбарса та шматків зварювального заліза, прикритих зверху та знизу листовими обрізками. Такий пакет нагрівають до зварювальної спеки і прокочують. Якщо він важить не більше 500 кілограмів (30 пудів), то прокатка йде з одного нагріву, більш важкі пакети доводиться підігрівати після декількох проходів через валки.
   198" align="right" width="400" vspace="15" alt="Ступінчасті валки" src="/images/stories/prokatniy%20stan/19.jpg" />

Лите залізо надходить у прокатну у вигляді болванок.
    Напрямок прокатки болванки під час роботи змінюють так, що її катають уздовж, то впоперек. Якщо довжина болванки перевищує довжину валків, доводиться катати її вздовж. У напрямку прокатки листи трохи міцніші. При прокатці постійно зчищають шлак за допомогою звичайної мітли, але перед цим потрібно посипати метал дрібним суччям. При прокатці сортового заліза зазвичай не потрібні перестановки валків під час роботи.

Під час прокатування листів верхній валок доводиться опускати після кожного проходу; це опускання має відбуватися рівномірно обох кінців валка. Для досягнення цієї мети поворотні пристрої натискних гвинтів з'єднують один з одним за допомогою конічних зубчаток, рейок і т. д. таким чином, щоб з поворотом одного гвинта повертався інший. Процес повертання повинен проходити вручну або від горизонтального гідравлічного циліндра, шток якого забезпечений зубчастою рейкою , або за допомогою ременной передачі від електромотора і т. д. Ширина котельних листів, що йдуть на резервуари, мости і т. д. зазвичай не перевищує 1 метра, але може бути і більше. Іноді валки бувають дуже великими, наприклад, при 2 метрах корисної довжини – 2,44 метри загальної довжини та 0,66 м. діаметром. Товщина котелень може коливатися від 5 до 18 міліметрів.
  

Тонке залізо - чорна жерсть до останнього часу готувалася із зварювального заліза. Здавна тонким залізом славиться Урал. Сьогодні бляха готується з литого заліза. Як на добре обладнаний з цією метою завод можна вказати на Apollo Iron Works в Північній Америці, де великі литі болванки стискають на блюммінгу, прокочуються на кількох верстатах, розташованих один за одним по одній лінії, в невеликі плоскі шматки, що розкочуються на верстатах Дуо в тонкі листи. Дуже тонкі листи при прокатці складають по два, по три, один на інший.
    Щоб надати залізу гарну поверхню, його прокочують востаннє лише після того, як воно охолоне до темно-червоного кольору. При цьому дуже ретельно змітають шлак, окалину, недогарки і т. д. Таким чином готується глянсове залізо. Для надання особливого блиску на Уралі листи "пробивають" під молотами.

    Прокатка броньових плит

    Прокатка броньових плит вимагає величезних верстатів (дуо або тріо), сильних машин, кранів для керування плитами, механічної подачі болванок по столах і т.д.
   Сьогодні на броню йде виключно лите залізо з великим вмістом 0,3-0,4% вуглецю, тобто лита сталь, яку відливають у плоскі виливниці і прокочують (втім, кращого броня виходить куванням під гідравлічними пресами). Для поліпшення якості сталі в ній вводять нікель 3,25 - 3,5 - 5% і хром. Поверхня броні повинна мати достатню твердість для опору ударам снарядів, а все інше її тіло має бути в'язким (мати необхідне подовження), щоб не розтріскуватися.

В колишній час для отримання такої броні в ливарну яму опускали дві плити різного складу та заливали їх рідкою сталлю. Нині прокатану чи проковану броню із поверхні цементують, тобто. насичують вуглецем, причому це насичення проводиться таким чином, щоб більш багаті на вуглецю шари поступово переходили в менш багаті. Найкращі способи обробки поверхні броні - Гарвея і Круппа (особливо американського вироблення), прийняті нині всіма державами. У Росії броня готується лише скарбницею на Обухівському та Колпинському заводах, і те, її приготування не досягло належного становища, і маса броні замовляється за кордоном.
    На бронекатному верстаті заводу Круппа можна катати плиту завдовжки 8,2 м, завширшки 3,13 м та вагою 62,3 тонн. Подібна плита була представлена на виставці в Чикаго в 1893 р. Довжина валків 4 м., а найбільша між ними відстань дорівнює 1,3 м. Зубчасті колеса, що сполучають сталь з машиною про кутові зубці - шириною 1,265 м і діаметром 4,2 м.
    У Вітковиці є валки діаметром 1 м та корисною довжиною 3,6 м. Валки в Діллінгені досягають довжини 3,5 м та діаметром 0,95.
    На цій таблиці розміщений універсальний верстат тріо заводу Longwy: крім трьох горизонтальних валків він має чотири вертикальні, які служать для обробки бічних площин. Середній валок - вільний, і при проході болванки на нього діє сила тертя.
"images/stories/prokatniy%20stan/12.jpg" />
    Далі буде представлений уривок із твору доктора Фрідріча, який описує прокатку броні у Круппа:
    "Ми прибули до призначеної години. Валки повільно оберталися. Незабаром піднялися пічні дверцята, і здався пічний під разом з тим, що на ньому лежало: все було в променях вулканічних потоків теплоти. Розжарена до жовтого відтінку плита лежала на вогнетривких цеглах. За її кути. завели чотири гаки, які були прикріплені до мостового крана на ланцюгах, через хвилину плита вже висіла на них подібно до величезної чашки терезів і рухалася до валків, пічні дверцята знову зачинилися, розміри плити були 3 м довжиною і шириною і товщиною 3/4 метра. Всі допоміжні роботи виконуються півдюжиною маленьких машин, до цих робіт відносяться: обертання роликів столу, привід в рух насосів, кранів, повертання натискних гвинтів для опускання верхнього валка. катали лише по довжині, здалеку було видно покажчик, розташований на гвинті, який вказував, що після кожного проходу верхній валок пон іжався на кілька міліметрів. Плита пройшла через валки близько 100 разів, поки дійшла до заданої товщини 300 мм, на що потрібно близько півгодини. Для глядача буде дуже цікавим є процес видалення з поверхні плити окалини. На плиту кидають хмиз, що потрапляє і під валяння; кожен прут містить трохи вологи – відбувається легкий вибух; загалом враження, як від збройового вогню цілого полку. З-під валків виривається полум'я, тисяча іскор летять у різні боки."
   

У даному випадку варто згадати про довгіпідготовлені шматки прокатного заліза. На виставці 1897 року у Стокгольмі було смугове залізо з довжиною 699 метрів, перерізом 238 х 0,48 мм, шириною 70 мм., товщиною 0,03 мм. та вагою 19,5 кг. Тут же була виставлена "найбільша у світі" стрічкова пилка завдовжки 65 м, шириною 355 мм. та вагою 307 кг., поряд з викатаною з кнюпеля (довжиною 3,5 м., шириною 230 мм., товщиною 130 м.) смугою довжиною 89 м., шириною 240 мм., товщиною 4,1 мм, вагою 563 кг.

< br />     Прокатка бандажів
    При прокатці кілець і бандажів болванка або плита пробивається, надівається отвором на валок і розкочується, безперервно обертаючись.
    Веддінг розрізняє кілька типів, що служать для цієї мети верстатів:
    I. a) Верстати двовалкові. Кільце лежить на гладкому валку і обробляється каліброваним валком, що поступово натискається у напрямку до осей валків;
       b) двовалкові з косим натиском, напрямок тиск показується стрілками.
    ІІ. Верстати тривалкові
       a) подібно I a тільки бічна поверхня обробляється третім валком, вісь якого становить прямий кут з двома іншими валками;
       b) осі валків нахилені один до одного, третій валок обробляє бічні поверхні; в системі Делена натиск валків проводиться нормально до осі першого валка.
    ІІІ. Верстати чотиривалкові; крім двох головних валків є два допоміжні, що обробляють бічні площини; можна розрізняти дві системи таких верстатів - за однієї всі чотири валка працюють у тому самому місці, а за інший - одна пара зсунута щодо інший. Крім вищенаведеної класифікації, всі верстати можуть мати як вертикальні, так і горизонтальні валки.
    Перед прокаткою болванку пробивають під паровим молотом за допомогою пробійника і розширюють їм отриманий отвір, поки він не дійде до розмірів валка, на який його і надягають.

На таблиці, що додається, наводиться вид бандажепрокатного заводу в Рурорті: на задньому плані видно гарні печі, а перед ними валки про горизонтальні осі: на нижньому з них одягнений бандаж - валки розсунуті, не в робочому положенні. Ближче до читача знаходиться друга пара валків, а ще ближчий центрувальний пристрій - масивна кругла плита, що складається з трьох секторів з виступами за формою внутрішньої поверхні бандажу: останній надівається на них, і сектори розсуваються від центру, остаточно виправляючи бандаж.