|
Реферат: Технология прокатного производства в крупносортном цехе (Металлургия)
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ
РЕЛЬСОВ И БАЛОК
И РАБОТЫ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ РЕЛЬСОБАЛОЧНОГО СТАНА
Рельсобалочный стан «800» предназначен для прокатки рельсов от 43 до 75
кг/пог. м, длиной 12,5—25 м, двутавровых балок от № 20 до № 60, швеллеров
от № 20 до № 40 и других фасонных профилей длиной от 4 до 24 м, а также
круглой и квадратной заготовки длиной до 6 м. Все механическое оборудование
стана располагается в семипролетном здании шириной 141,5 м, длиной 547,5 м
и состоит из 11 отделений.
Все 200 машин и механизмов стана, вес которых достигает 15800/п, рассчитаны
и размещены таким образом, чтобы обеспечить поточное производство рельсов,
балок и проката фасонных профилей.
Склад заготовок расположен в двухпролетном здании, в котором производятся
осмотр, вырубка пороков, складирование и транспортировка в отделение
нагревательных печей при помощи мостовых электрических кранов с захватами и
электромагнитами.
Прокатка всего перечисленного сортамента на рельсобалочном стане «800»
производится из заготовок-блумов сечением 330 X 330 мм, длиной до 5000 мм и
весом до 4500 кг, из малоуглеродистых, высокоуглеродистых и легированных
сталей. Полученные с блуминга «1150» при температуре 700 -т-800° С
заготовки загружаются при помощи рольгангов, передвижной тележки и
посадочного крана в камерные печи, где подогреваются до температуры
прокатки 1150-7-1250° С. Второй посадочный кран и передвижная тележка
передают нагретые заготовки на подающий рольганг черновой рабочей линии
«900».
Для того чтобы стан мог работать независимо от блуминга «1150»,
предусмотрена методическая печь для нагрева холодных заготовок,
оборудованная толкателями, рольгангами и шлепперами для загрузки заготовок.
Нагретые в этой печи заготовки также поступают на подающий рольганг
черновой рабочей линии «900».
Цех имеет три камерные регенеративные печи для подогрева горячих (700 -
800° С) заготовок-блумов до температуры прокатки и одну методическую - для
нагрева холодных заготовок до температуры 700-5-800° С.
Печи оборудованы рольгангами с групповыми приводами, канатными шлепперами,
толкателями, двумя передвижными тележками и двумя загрузочными кранами,
обеспечивающими механизированную посадку заготовок в печи и выдачу из
печей, с подачей их на подводящий рольганг стана «900».
ОТДЕЛЕНИЕ ГЛАВНОГО ПРОЛЕТА СТАНА С МАШИННЫМ ЗАЛОМ
В отделении главного пролета стана -размещено оборудование: черновой
рабочей линии «900», двух передвижных салаз-ковых пил с ножницами горячей
резки в линии возвратного потока, чистовой рабочей линии «800», отделочной
рабочей линии «800», четырех салазковых передвижных пил, штемпельной
машины, Стеллажей качественной заготовки, гибочной машины, холодильника и
электрооборудование главных приводов машинного зала.
Черновая рабочая линия «900» состоит из одной реверсивной рабочей клети дуо
с валками диаметром 900 х 2300 мм, оборудованной рабочими рольгангами и
манипуляторами с кантователем и приводимой в движение через шестеренную
клеть и шпиндельное соединение от электродвигателя мощностью 5000 л. с. с
регулируемым числом оборотов от 50 до 120 в минуту.
В этой линии стана блумс обычно прокатывается за пять проходов в гру-
бопрофилированную. . полосу длиной 9 - 12.м, после чего подается
рольгангами к чистовой рабочей линии «800».
Чистовая линия стана включает две рабочие клети трио, оборудованные с обеих
сторон качающимися столами с «исчезающими» манипуляторами и кантователями.
Обе клети приводятся в движение от электродвигателя мощностью 6200 л. с. с
числом оборртов в минуту 0—80—160. В этих клетях полоса прокатывается в
профиль необходимых размеров за 6—8 про-ходов.
Полосы передаются из калибра в калибр при помощи «исчезающих» манипуляторов
и кантователей, которые, подав полосу в один калибр, опускаются ниже уровня
роликов рольганга и передвигаются к другому калибру для подачи в него
очередной полосы. От одной рабочей клети к другой полосы перемещаются на
раскатных рольгангах и шлепперах, расположенных по обе стороны клетей.
Из чистовой линии горячая полоса поступает в отделочную линию «800»,
состоящую из одной рабочей клети дуо. Впереди клети смонтирован рольганг с
«исчезающим» манипулятором и кантователем, а сзади — отводящий рольганг,
Клеть приводится в движение через шестеренную клеть и шпиндельное
соединение от электродвигателя мощностью 2500 л, с., 0—80—160 об/мин.
Из отделочной клети окончательно профилированная полоса длиной до 60 м
подается рольгангами к салазковым пилам, которые разрезают ее на мерные
длины от 4 до 25 м, Одновременно вырезаются пробы и отрезаются концы,
Четыре салазковые передвижные пилы, одинаковые по конструкции с пилами
возвратного потока, с автоматической регулировкой скорости подачи диска,
приводимые во вращение от электродвигателя, оборудованы рольгангами,
переносными зажимами, форштосом и механизмами для уборки концов и вырезки
копровых и лабораторных проб. ,
Коробы механизма уборки концов устанавливаются в канале на тележках и при
помощи электропривода могут перемещаться в любое место по фронту пил.
Круглые штанги удерживаются во время разрезки тремя переносными зажимами,
встроенными в рольганги пил.
После разрезки рельсовые полосы проходят через штемпельную машину, которая
автоматически наносит на них номер плавки и номер рельса в слитке. Затем
они поступают в гибочную машину, в которой изгибаются на подошву, т.е. в
сторону, противоположную естественному изгибу; из гибочной машины рельсы
попадают на отводящий рольганг, на котором располагаются симметрично оси.
При помощи канатных шлепперов рельсы перекладываются с рольганга на
холодильник, где они охлаждаются до температуры 20—50 С. Остывшие рельсы но
3—4 шт. передаются канатными шлепперами на отводящий рольганг холодильника
и далее на подводящие рольганги и шлепперы стеллажей перед
роликоправильными машинами.
В большом машинном зале установлены электродвигатели главных приводов
стана: для черновой реверсивной клети дуо «900» — электродвигатель
постоянного тока мощностью 5000 л. с. с регулируемым числом оборотов в
пределах 0—50—120 в минуту; для двух чистовых рабочих клетей «800» -—
электродвигатель постоянного тока типа МП-6200-80 мощностью 6200 л. с., 750
в, 6500 а, с регулируемым числом оборотов 0—80—160 в минуту; в малом зале
для отделочной клети дуо «800» установлен электродвигатель постоянного тока
типа МП-2500-80 мощностью 2500 л. с., 750 в, 2650 а, с регулируемым числом
оборотов 0 -80—160 в минуту.
Технологический процесс прокатки рельсов и балок требует снижения скоростей
прокатных электродвигателей при каждом захвате металла валками и повышения
их при проходе его через валки,
При внезапных перегрузках прокатного двигателя во время прокатки
необходимо, чтобы снижение скорости происходило автоматически и позволяло
преодолеть тяжелый пропуск с большим моментом при малой скорости.
Требуемая автоматизация регулировки скорости и момента осуществлена
применением схемы управления электродвигателя по системе генератор-
двигатель (Леонардо) с . электромашинной автоматикой,
Кроме того, в машинном зале установлены; четырехмашинный агрегат для
питания электроэнергией прокатных электродвигателей по схеме генератор-
двигатель; три генератора постоянного тока для питания прокатных моторов;
пятимашинный возбудительный агрегат для машин главного привода клетей трио;
четырехмашинный возбудительный агрегат для привода клети дуо; два
пятимашинных амплидинных агрегата для управления главными машинами, а также
вся Необходимая пускорегулирующая и сигнальная аппаратура управления
механизмами стана.
РЕЛЬСООТДЕЛОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
В рельсоотделочном отделении установлено оборудование пяти стеллажей с
канатными шлепперами, двух роликоправильных машин с шагом роликов 1200 мм,
четырех вертикальных правильных прессов, рольгангов с индивидуальным
приводом роликов, трех поточных автоматических отделочных линий,
кантователей у правильных прессов и роликоправильных машин и трех
инспекторских столов в составе канатного шлеппера с короткой ветвью,
клинкеншлеппера, кантователя рельсов, канатного шлеппера с длинной ветвью,
концевого клинкеншлеппера и качающегося кармана.
Перед роликоправильными машинами рельсы укладываются на стеллажи рельсо-
отделки до тех пор, пока не заполнят их. Затем при помощи шлепперов рельсы
сбрасываются поштучно на подающие рольганги роликовых правильных машин.
В роликоправильной машине изогнутые рельсы выправляются за один, проход, а
по выходе из нее при помощи автоматических кантователей, встроенных в
отводящие рольганги, кантуются с подошвы на бок.
Выправленные и установленные в нужном положении рельсы транспортируются
шлепперами и рольгангами к вертикальным правильным прессам.
Аналогично рельсы укладываются на стеллажи и по заполнении их подаются на
подводящие рольганги с индивидуальным приводом у правильных прессов для
окончательной правки.
Подъемники, вмонтированные в рольганги прессов, резко затормаживают рельсы
и удерживают их под прессом в положении для правки. За прессами
предусмотрены реверсивные кантователи, которые устанавливают окончательно
выправленные рельсы на подошву. Кантователи могут поворачивать рельсы на
360° с автоматической остановкой через 90°. Затем рельсы подаются на
пбдводящие рольганги автоматических поточных линий отделки рельсов.
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОТОЧНАЯ ОТДЕЛОЧНАЯ ЛИНИЯ РЕЛЬСОВ
На стане предусматриваются три автоматические поточные отделочные линии для
фрезерования концов рельсов и сверления в них отверстий; две из них
Являются одинаковыми по занимаемой площади и наличию оборудования, а третья
имеет удвоенное количество станков и частично увеличенное другое
вспомогательное оборудование.
В поточной отделочной линии устанавливаются: «исчезающий» и стационарный
упоры, канатный Шлеппер, по два левых и правых центрователя,
клинкеншлеппер, четыре горизонтальных одношпиндельных фрезерных станка,
четыре горизонтальных трехшпиндель-ных сверлильных станка с гидравлическим
толкателем, двенадцать подъемников и другое вспомогательное оборудование.
На линии подводящих рольгангов поточной линии вмонтированы «исчезающие» и
стационарные упоры, при помощи которых достигается распределение
поступающих на обработку рельсов на ту или иную поточную линию
рельсоотделки.
При помощи канатных шлепперов с дозирующими тележками рельсы
транспортируются с подводящих рольгангов на буферную Часть стеллажей (перед
фрезерными станками) и укладываются на расстоянии 300 мм один от другого.
По пути движения рельсов размещены левый и правый центрователи, при помощи
которых рельсы автоматически устанавливаются в определенном положении,
соответствующем величине припуска на фрезерование левогб торца рельса.
Кроме того, центрователи задерживают рельсы, длина которых превышает
допустимую для фрезерования, предохраняя таким путем режущий инструмент
фрезерных станков от поломок. С буферной части стеллажей клинкеншлепперами
первой, второй и третьей поточных линий рельсы периодически передвигаются
по стеллажу, каждый раз на 500 мм, поступая поочередно к одношпиндельным
фрезерным станкам и трехшпиндельным сверлильным станкам. При остановке
клинкеншлеппера рельсы оказываются против станков, механизмы которых в этот
момент автоматически включаются.
Автоматические зажимы фрезерных станков зажимают рельс, и торцы рельса
фрезеруются на величину заданного припуска. После того как припуск снят и
все механизмы станка пришли в исходное положение, клинкеншлецпер
автоматически перемещается на шаг вперед.
Подъемники с толкателями и сверлильные станки также полностью
автоматизированы; после того как рельс поднят над стеллажом, он
вталкивается в станок, зажимается и в нем сверлятся отверстия.
Когда сверление окончено и все механизмы сверлильных станков приходят в
исходное положение, клинкеншлеппер перемещается на шаг вперед.
Длительность цикла автоматической поточной линии составляет от 50 до 100
сек в зависимости от типа обрабатываемого рельса. Таким образом,
клинкеншлеппер, перемещаясь на шаг вперед (500 мм), передвигает все
находящиеся на стеллаже рельсы на 500 мм, убирая от станков обработанные
рельсы и подавая новые.
После обработки концов клинкенщлепперы передвигают рельсы на подводящие
рольганги инспекторских столов.
ИНСПЕКТОРСКИЕ СТОЛЫ
На стане установлены три одинаковых инспекторских стола, предназначенных
для осмотра рельсов по наружным дефектам, их отбраковки, зачистки торцов
рельсов и подготовки годных рельсов к укладке в штабеля.
С рольгангов рельсы автоматически транспортируются на стеллажи,
оборудованные канатными шлепперами с короткой ветвью перед кантователями и
укладываются на подошву на расстоянии 250 мм один от другого.
Уложив шесть рельсов, клинкеншлеппер Инспекторского стола передает их
пачкой на кантователи, которые поворачивают их на 270° с остановкой через
каждые 90° для осмотра их поверхности.
Дефектные рельсы канатными шлепперами с длинной ветвью передаются на
отбраковочный рольганг для передачи их на стеллаж перед доотделочной
линией, а годные — на стеллаж для покраски и маркировки. После этого рельсы
канатными, а затем концевыми клинкеншлепперами сталкиваются в качающиеся
карманы, в которых они кантуются на подошву и собираются по 10—12 шт. для
уборки их магнитными кранами на склад готовой продукции.
Дефектные рельсы исправляются под прессом ив доотделочной линии.
Испытание рельсов производится в копровом отделении, оборудованном копром и
рельсолхшателем.
Вырезанные стационарной пилой копровые пробы
сталкиваются в карманы, откуда при помощи крана переносятся на стеллажи для
охлаждения. Остывшие пробы сталкиваются со стеллажа на наклонный рольганг,
с которого попадают на наклонный цепной конвейер и затем по рольгангу
подаются в копер для испытаний. В рельсоломатель пробы подаются по
наклоняющейся плите, встроенной в рольганг за стационарной пилой, и по
наклонным — желобу, рольгангу и конвейеру.
Во время движения пробы по конвейеру она охлаждается водой из спрейера,
установленного над конвейером. С конвейера проба попадает на рольганг и под
рельеоломатель.
Использованные рельсовые пробы вывозятся в соседний пролет на тележках.
БАЛКООТДЕЛОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
В балкоотделочном отделении устанавливаются; одна роликоправильная машина с
шагом роликов 800 мм, два горизонтальных эксцентриковых правильных пресса,
одни ножницы холодной резки, дисковая пила, стеллажи с канатными шлепперами
и рольганги с индивидуальным приводом.
Швеллеры, балки и другой прокат фасонных профилей после разрезки их пилами
на мерные длины маркируются ,и затем, минуя гибочную машину, поступают по
рольгангу на холодильник.
Охлажденные балки и швеллеры подаются по 1 - 4 шт. на стеллаж,
соответствующий роликоправильной машине.
После правки (за один проход) полосы передаются по рольгангам и шлепперам к
горизонтальным правильным прессам.
Подъемники торможения, встроенные в рольганги прессов, обеспечивают
торможение и установку полосы в требуемое для правки положение.
Окончательно выправленные полосы проходят инспекторский осмотр и затем
поступают на склад готовой продукции. Полосы длиной меньше 12 м подаются к
ножницам холодной резки профильного металла, которые режут их на длины от 4
до 8 м. ,
Короткие полосы также проходят осмотр и приемку, после чего
транспортируются на склад готовой продукции.
В конце отделения балкоотделочной линии установлена пила холодной резки,
предназначенная для вырезки бракованных участков проката; отсюда балки
после осмотра также транспортируются на склад готовой продукции.
ДООТДЕЛОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
В доотделочном отделении установлено оборудование подводящего рольганга,
стеллажа с канатным шлеппером и дозирующими тележками, клинкеншлеппера,
качающихся роликов с индивидуальным приводом, двух фрезерных и двух
сверлильных станков, концевого канатного шлеппера и другое вспомогательное
оборудование.
Для окончательной обработки рельсов нестандартной длины в холодном
состоянии их правят на правильном прессе и при помощи подводящего рольганга
подают на доот-делочную линию.
Затем рельсы по одной штуке стаскиваются с помощью канатного шлеппера с
рольганга на стеллажи и автоматически укладываются на них с интервалом 300
мм друг от друга.
Дальнейшее передвижение рельсов к фрезерному станку производится клиикен-
шлеппером. Обработка концов каждого рельса на доотделочной линии
производится неодновременно.
После обработки одного торца рельса на станке фрезерная головка отводится в
исходное положение, гидравлический прижим поднимается и клинкеншлеппер
передвигает рельс вперед на 500 мм на рольганг.
1. ОБОРУДОВАНИЕ ГЛАВНОГО ПРОЛЕТА СТАНА
114101. РАБОЧАЯ КЛЕТЬ ДУО БЛУМИНГА «900»
Рабочая дуореверсивная клеть блуминга «900» предназначена для прокатки
квадратной заготовки сечением 100 X 100, 125 X 125 мм и круглой заготовки
диаметром 330 мм, а также профилированной заготовки для чистовой линии
стана «800» из бпумов сечением 350 X 350 мм, поступающих от бпуминга
«1150».
Рабочая клеть стана состоит из двух станин, комплекта подушек и валков,
нажимного и уравновешивающего устройств.
Станины клети, закрытой конструкции со стойками двутаврового сечения,
изготовляются из стального литья.
Крепление станин между собой осуществляется стальными литыми траверзами и
болтами.
Подушки рабочих валков изготовляются из стального литья и оборудованы
текстолитовыми вкладышами в кассетах.
Рабочие валки — кованые, стальные.
Нажимное устройство состоит из двух винтов с червячно-винтовой передачей,
смонтированной в отдельных коробках. Привод нажимных винтов осуществлен от
двух электродвигателей мощностью по 100 кет каждый.
Для более гибкой настройки винтов на приводном валу предусматривается
расцепная муфта для раздельного регулирования правого или левого нажимного
винта.
Уравновешивание верхнего валка для более надежной работы клети — грузовое.
Перестановка верхнего рабочего валка производится по двушкальному указателю
раствора валков, установленному наверху клети и действующему от привода
нажимного устройства.
Перевалка валков производится комплектно специальным механизмом смены
валков цепного типа, приводимым в движение электродвигателем и
устанавливаемым На фундаменте с неприводной стороны клети.
С передней и задней сторон рабочей клети в станину вмонтированы станинные
ролики, служащие для подачи блумов вывалки и приема выходящей из валков
полосы.
Ролики приводятся во вращение индивидуальными электродвигателями через
шарнирные шпиндели и установлены на самоустанавливающихся подшипниках с
пружинными амортизаторами. Привод рабочей клети осуществлен через
шестеренную клеть, промежуточные универсальные шпиндели и главную муфту от
реверсивного электродвигателя постоянного тока мощностью 5000 л. с.,
О—50—120 об/мин.
Шестеренная клеть имеет две шестерни с фрезерованными зубьями и служит для
передачи мощности двум шарнирным шпинделям.
[pic] Промежуточные шарнирные шпиндели служат для передачи вращения от
шестеренной клети к рабочим валкам клети.
Главная муфта предназначена для передачи крутящего момента к шестеренной
клети. Впереди и за рабочей клетью «900» расположены рабочие рольганги,
которые предназначены для транспортировки блума в процессе его прокатки в
обжимной клети.
Рабочие рольганги оборудованы манипуляторами и кантователем,
предназначенными для направления прокатываемого блума в нужный калибр
рабочих валков, направления выходящего из рабочих валков блума, правки
раската в случае его искривления в процессе прокатки и кантовки блума на
90°.
Смазка червячного зацепления редуктора нажимного устройства — жидкая,
заливная, картерная; смазка подшипников рабочих валков производится
технической водой.
[pic]
ОБЪЕМ ПОСТАВКИ
Механическое оборудование рабочей клети дуо блуминга «900» поставляется
комплектно с электрооборудованием, трубопроводами, проводковой арматурой,
анкерными болтами, смазочной аппаратурой в пределах клети и другими
материалами, согласно описанию и спецификации.
114102. РАБОЧАЯ КЛЕТЬ ТРИО «800»
Рабочая клеть трио «800» предназначена для чистовой прокатки рельсов от 43
до 75 кг/пог. м, швеллеров от № 20 до № 40, двутавровых балок от № 20 до №
60, круглой заготовки диаметром до 200 мм, квадратной заготовки до 200 X
200 мм и полосы шириной до 300 мм из профилированных заготовок, получаемых
с обжимной линии стана «900».
Рабочая клеть трио состоит из двух станин, крышки, комплекта подушек и
валков, нажимных устройств для верхнего и нижнего рабочих валков и
уравновешивающего устройства.
Станины — клети открытой конструкции со стойками прямоугольного сечения, из
стального литья.
.
[pic]
Крышка клети стального литья крепится к станинам при помощи специального
клинового соединения.
Подушки рабочих валков —из стального литья, с вмонтированными в них
текстолитовыми вкладышами.
Рабочие валки — кованые, стальные.
Нажимное устройство для верхнего, валка, состоящее из двух винтов с
цилиндрической зубчатой передачей, смонтированной в коробке крышки клети,
обеспечивает вертикальную установку валка от ручного привода.
Нажимное устройство для нижнего валка также состоит из двух винтов и
.цилиндрической зубчатой передачи, смонтированной в станине клети, и
обеспечивает вертикальную установку нижнего валка от ручного привода.
Установка валков в осевом направлении производится при помощи прижима,
закрепленного на станине болтами. Прижимы упираются в подушки, а в
хвостовой своей части имеют регулировочный винт, который, в свою очередь,
упирается через вставку в тело станины.
Средний валок - неподвижный, он упирается своими подушками в выступы станин
и крышку клети.
Уравновешивающее устройство верхнего валка — пружинное, через тяги,
проходящие через крышку клети и закрепляемые с помощью клиньев в бугелях.
Перевалка валков производится комплектно клетью, которая снимается краном
за проушины крышки клети с рабочей линии стана на стенд, откуда
подготовленная клеть с валками, подушками и проводковой арматурой
устанавливается мостовым электрическим краном на рабочую линию стана.
Рабочая клеть трио «800» установлена в чистовой линии стана в количестве
Двух комплектов и расположена в одну линию.
Привод обеих рабочих клетей осуществлен через шестеренную клеть трио «800»,
промежуточные шпиндели и главную муфту от электродвигателя постоянного тока
мощностью 6000 л. с. с регулируемым числом оборотов 0—70—140 об/мин.
Шестеренная клеть, промежуточные шпиндели и главная муфта предназначены для
передачи вращения от электродвигателя к рабочим валкам клети.
Рабочие клети чистовой линии стана с обеих сторон оборудованы качающимися
столами с «исчезающими» манипуляторами и кантователями, предназначенными
для задачи полосы в рабочие валки клетей, приема ее после прокатки и
производства манипуляций кантовки на них.
Кроме того, обе клети оборудованы с обеих сторон раскатными рольгангами и
шлеп-перами для перемещения полосы от одной рабочей клети к другой.
Смазка зубчатого зацепления нажимных устройств — густая, закладная, а
других трущихся соединений — ручная, через пружинные масленки. Смазка шеек
валков и их охлаждение производятся технической водой от водопроводной
магистрали. [pic]
[pic]
ОБЪЕМ ПОСТАВКИ
Механическое оборудование рабочей клети трио «800» поставляется комплектно
с электрооборудованием, трубопроводами, проводковой арматурой, анкерными
болтами, плитовинами, смазочной системой в пределах клети и другими
материалами, согласно описанию и спецификации.
114103. КАЧАЮЩИЕСЯ СТОЛЫ РАБОЧИХ КЛЕТЕЙ ТРИО «800»
Качающиеся столы предназначены для задачи полосы в рабочие валки клетей,
приема ее после прокатки и производства манипуляций кантовки на них.
Они устанавливаются перед рабочими клетями и за ними; по конструкции
являются одинаковыми.
Стол состоит из рамы с рольгангами, манипулятора, кантователя, механизмов
их передвижения и механизма качания.
[pic]
Рама стола состоит из Двух сварных балок, связанных между собой шестью
литыми траверзами, являющихся также направляющими манипулятора с
кантователем.
Рольганг стола состоит из девяти роликов, из которых первые три — кованые,
а остальные изготовляются из толстостенной трубной заготовки с обжатыми
цапфами.
Все ролики рольганга установлены на роликоподшипниках.
Привод рольганга — групповой от электродвигателя через двуступенчатый
редуктор.
Манипулятор предназначен для удержания окантованной полосы в нужном
положении и для перемещения ее в поперечном направлении стола на линию
очередного калибра рабочих валков клети.
На каждом столе установлено по два манипулятора: один — перед, а второй —
за кантователем. .
Манипулятор состоит из шахты, системы рычагов с подвижным суппортом,
цилиндров с плунжерами и гидравлического привода для подъема или опускания
роликов, а также для захвата или освобождения полосы между роликами.
В зависимости от сорта прокатываемой полосы предусмотрено также устройство
для регулировки раствора захватывающих роликов.
Кантователь стола предназначен для кантовки полосы на 90° и устанавливается
на траверзах рамы между четвертым и пятым роликами рольганга.
Кантователь состоит из шахты и кантующего аппарата, представляющего собой
четырех-звенный механизм с удлиненными вертикальными звеньями, несущими на
себе кантующую шайбу, и двух цилиндров с плунжерами, приводимых в движение
гидравликой.
[pic]
При повороте на своих осях четырехзвенный механизм увлекает кантующую шайбу
и поворачивает ее также на 90°, а полоса, находящаяся в это время в зеве
шайбы, кантуется.
Механизм передвижения манипуляторов с кантователем состоит из трансмиссии с
коническими шестернями, трех винтов с шестиходовой резьбой и редуктора с
фрикционной муфтой, приводимого в движение электродвигателем.
Механизм качания стола состоит из опоры с коренным валом диаметром 500 мм,
на котором посажены два двуплечих рычага; кулисы с винтом для регулировки
амплитуды угла качания стола; стойки с коленчатым валом и шатуном и
редуктора с приводом от электродвигателя.
На длинных плечах рычагов предусмотрен балансир весом 43,6т, а на коротких
— передняя опора рамы, шарнирно связанная с проушинами стоек, имеющихся в
передней нижней части обеих балок рамы.
Смазка всех подшипников качения и скольжения, а также и направляющих
предусмотрена густая, централизованная, автоматическая, а шестерен
редукторов — жидкая, заливная с периодической сменой.
[pic]
ОБЪЕМ ПОСТАВКИ
Механическое оборудование качающегося стола рабочей клети; трио «800»
поставляется комплектно с электрооборудованием, трубопроводами, шлангами
высокого давления, смазочной системой и аппаратурой, анкерными болтами и
другими материалами, согласно описанию и спецификации.
[pic]
Рис. 10. Манипулятор качающихся столов
[pic]
[pic]
РАБОЧАЯ КЛЕТЬ ДУО «800»
Отделочная рабочая клеть дуо «800» предназначена Для последней ручьевой
прокатки рельсов от 43 до 75 кг/пог. м, швеллеров от №20 до №40,
двутавровых балок от №20 до № 60, круглой заготовки диаметром до 200 мм,
квадратной заготовки сечением до 200 X 200 мм и полосы шириной до 300 мм из
профилированных полос, получаемых с чистовой линии стана «800».
[pic]
Рабочая клеть дуо «800» состоит из двух станин, крышки, комплекта подушек и
валков, нажимных устройств для верхнего и нижнего рабочих валков и
уравновешивающего устройства.
Станины клети - открытой конструкции из стального литья,
Крышка клети, из стального литья, крепится к станинам при помощи
специального клинового соединения.
Подушки рабочих валков изготовляются из стального литья, с текстолитовыми
вкладышами подшипников.
Рабочие валки — литые, чугунные.
Нажимные устройства Для верхнего и нижнего рабочих валков, состоящие каждый
из
двух винтов с цилиндрической зубчатой передачей, обеспечивают вертикальную
установку валка от ручного привода.
Винт вращается в бронзовой гайке, установленной в станине и крышке клети.
Валки в осевом Направлении устанавливаются при помощи прижима,
закрепленного на станине болтами.
Прижимы упираются в подушки, а в хвостовой своей части имеют регулировочный
винт, который, в свою очередь, упирается через вставку в тело станины.
Уравновешивающее устройство верхнего валка — пружинное, через тяги,
проходящие через крышку клети и закрепляемые с помощью клиньев в бугелях.
Перевалка валков производится комплектно клетью, которая снимается краном
за проушины крышки клети с рабочей линии стана на стенд, откуда
подготовленная клеть с валками, подушками и проводковой арматурой
устанавливается на рабочую линию стана тем же мостовым краном.
Рабочая клеть дуо «800» установлена в отделочной линии стана в количестве
одного комплекта и по расположению входит в состав чистовой линии стана.
Привод клети осуществлен через шестеренную клеть дуо «800», промежуточные
шпиндели и главную муфту от электродвигателя постоянного тока мощностью
2500 л. с. с регулируемым числом оборотов 0—80—160 об/мин.
В случае аварии привода рабочая клеть дуо «800» может иметь привод от
электродвигателя рабочих клетей трио «800», так как между смежными клетями
дуо и трио предусмотрена установка шпиндельного соединения.
Шестеренная клеть, промежуточные шпиндели и главная муфта предназначены для
передачи вращения от электродвигателя к рабочим валкам клети.
Отделочная рабочая клеть дуо «800» оборудована с передней стороны рабочим
рольгангом с исчезающими манипулятором и кантователем и с задней —
отводящим рольгангом.
Кроме того, клеть оборудована с обеих сторон раскатными рольгангами и
цепными шлепперами, обеспечивающими перемещение полосы От одной рабочей
клети к другой.
Смазка зубчатого зацепления нажимных устройств — густая, закладная, а
других трущихся соединений — ручная через пружинные масленки. Смазка шеек
валков и их охлаждение производится технической водой от водопроводной
магистрали цеха.
[pic]
ОБЪЕМ ПОСТАВКИ
Механическое оборудование рабочей клети дуо «800» поставляется комплектно с
электрооборудованием, трубопроводами, проводковой арматурой, анкерными
болтами, плитовинами, смазочной системой в пределах клети и другими
материалами, согласно описанию и спецификации.
114105, ШЕСТЕРЕННЫЕ КЛЕТИ ДУО И ТРИО «800»
Шестеренные клети дуб и трио «800»' предназначены для передачи вращения от
приводных электродвигателей к валкам рабочих клетей соответственно дуо или
трио.
Обе клети являются одинаковыми и отличаются только числом шестеренных
валков, подушек и размерами по. высоте.
Шестеренная клеть дуо состоит из станины, крышки, комплекта подушек и
шестеренных валков.
Станина и крышка клети -— литые, чугунные.
Крышка клети крепится со станиной при помощи мощных четырех стяжных болтов,
проходящих через весь корпус станины.
Подушки клети — из чугуна, а подшипники шестеренных валков имеют баббитовую
заливку.
Подушки клети монтируются в окна станины . сверху.
Шестеренные валки изготовляются стальными, коваными, с шевронными
фрезерованными зубьями и термически обработаны.
Шестеренная клеть устанавливается , непосредственно на фундамент
на анкерных , болтах.
Смазка подшипников и зацепления шестеренных валков — жидкая,
циркуляционная, от центральной смазочной станции.
Уплотнение от утечки масла достигается при помощи торцевых кожухов и колец,
сбрасывающих масло, устанавливаемых на шейках шестеренных валков.
[pic]
[pic][pic]
ОБЪЕМ ПОСТАВКИ
Механическое оборудование шестеренной клети дуо и трио «800» поставляется
ком- плектно с маслопроводами, сигнальной аппаратурой смазки, смазочной
системой в пределах клети, анкерными болтами и другими материалами,
согласно спецификации и описанию.
114106. САЛАЗКОВАЯ ПИЛА
Салазковая пила «2000» предназначена для резки горячего металла на мерные
длины следующих профилей и размеров заготовок: рельсов от 43 до 75 кг/пог.
м, уголков от № 10 до № 20, швеллеров от № 20 до № 40 и двутавровых балок
от № 20 до № 60 при наименьшей
[pic]
температуре 750° С, круглой заготовки диаметром от 80 до 300 мм и
квадратной заготовки от 130 X 130 мм и 240 X 240 мм при наименьшей
температуре 900° С.
Салазковая пила состоит из механизмов вращения диска, движения салазок и
механизма движения пилы.
Механизм вращения диска состоит из пильного диска с устройством для его
крепления, двух подшипников, в каждом из которых установлено по два
конических роликовых подшипника, зубчатой муфты и электродвигателя.
Механизм вращения устанавливается в головной части пилы. Пильный диск
охлаждается струей воды, которая также частично сбивает стружку с
поверхности зубьев диска.
Для более полной очистки боковых поверхностей зубьев пильного диска от
стружки в кожухе диска предусмотрены четыре деревянных бруска,
расположенных по две штуки на каждой стороне.
Электродвигатель механизма вращения диска защищен от действия тепловых
лучей со стороны разрезаемой полосы специальным экраном с водяным
охлаждением.
Механизм движения салазок состоит из салазок с приболченными к ним смежными
бронзовыми планками и зубчатой рейки с косым зубом, обеспечивающими
наиболее плавную подачу салазок пилы во время резки.
На раме пилы установлены вал с реечной шестерней, зубчатая муфта, редуктор
и электродвигатель.
Механизм движения пилы состоит из рамы, на которой установлены два
Червячных редуктора с реечной шестерней на нижнем конце вала, промежуточных
валов, четырех зубчатых муфт, редуктора и электродвигателя.
Рама устанавливается на плоских направляющих с боковыми зубчатыми рейками,
по которым катятся реечные шестерни червячных редукторов и передвигают пилу
вдоль фронта рольгангов.
Смазка подшпников вала пильного диска — жидкая от специальной установки,
расположенной на салазках пилы. Кроме того, корпусы подшипников охлаждаются
проточной водой.
Смазка трущихся поверхностей у механизмов движения салазок и пилы
осуществляется консистентной мазью от центральной ручной станции,
расположенной на раме пилы.
Количество салазковых пил устанавливается в зависимости от
производительности прокатки и схемы расположения оборудования стана.
Обычно они устанавливаются по линии потока металла и имеют возможность
передвигаться по всему фронту участка пил.
[pic]
[pic]
ОБЪЕМ ПОСТАВКИ
Механическое оборудование салазковой пилы поставляется комплектно с
электрооборудованием, трубопроводами» смазочными системами в пределах
машины и другими материалами, согласно описанию и спецификации.
114107. ШТЕМПЕЛЬНАЯ МАШИНА
Штемпельная машина предназначена для нанесения номеров плавок на
разрезанные полосы всего профильного проката, кроме полос круглого и
квадратного сечения.
Штемпельная машина состоит из неподвижной, подъемной рамы и рамы
горизонтального перемещения, опорного ролика и штемпельного диска.
Неподвижная рама, с установочной гайкой ходового винта подвижной рамы,
представляет собой сварную конструкцию и устанавливается на рамы
рольгангов.
[pic]
На неподвижной раме монтируются-рама горизонтального перемещения и
подъемная рама машины.
Рама горизонтального перемещения с ходовым винтом — сварная, на которой
установлена станина подъемной рамы с опорным роликом и штемпельным диском.
Перемещение подвижной рамы осуществляется при помощи винта и гайки вручную.
Подъемная рама с профилированным сектором, пневматическим цилиндром и
штемпельным диском, представляет собой станину прямоугольной формы,
которая, находясь в разных положениях по. отношению к движущемуся профилю,
производит клеймение полосы.
При клеймении швеллеров и двутавров станина поворачивается в подвижной раме
и устанавливается горизонтально, а при клеймении уголков и рельсов — в
наклонном или вертикаль-
ном положении и укрепляется болтами. Поворот, станины производится с
помощью крана.
Штемпельный диск снабжен набором знаков для шести номеров плавок, пять из
которых закрыты кожухом.
Прижим штемпельного диска к полосе осуществляется пневматическим цилиндром,
с рабочим ходом поршня 100 мм.
При клеймении полоса, проходя штемпельную машину, воздействует на флажковый
выключатель, установленный за машиной, которым включается подача воздуха в
цилиндр прижима диска, и диск, прижимаясь к движущейся по рольгангу полосе,
наносит на нее номер плавки.
При дальнейшем движении полосы она воздействует на второй флажкового типа
выключатель, которым включается подача воздуха в цилиндр в обратном
направлении, и диск поднимается над полосой в исходное положение.
Смазка трущихся поверхностей — густая, закладная, от шприца.
Штемпельная машина устанавливается на подводящем рольганге к холодильнику
перед гибочной машиной.
[pic]
[pic]
ОБЪЕМ ПОСТАВКИ
Механическое оборудование штемпельной машины поставляется комплектно с
трубопроводами, шлангами, крепежными болтами и другими материалами,
согласно описанию и спецификации.
114108. ГИБОЧНАЯ МАШИНА РЕЛЬСОВ
Гибочная машина предназначена для гибки рельсов в горячем состоянии в
сторону, обратную изгибу его при остывании на подошву.
Гибочная машина состоит из рабочей и шестеренной клетей, переднего и
заднего гибочных роликов и электродвигателя.
Рабочая клеть машины состоит из одной станины с крышкой, двух
горизонтальных консольных валков и двух вертикальных неприводных роликов,
установленных по обеим сторонам станины.
Привод консольных валков осуществлен от электродвигателя через
шестеренную
клеть и шпиндельное соединение.
Передний ролик установлен неподвижно относительно станины.
Задний гибочный ролик имеет возможность скользить в пазах станины, упираясь
концом своего установочного винта в рычаг буфера заднего ролика.
Задача рельса в гибочную машину производится передвижной проводкой,
устанавливаемой на рольганге перед машиной.
Выдача рельса симметрично оси рольганга осуществляется поворотом рабочей
клети относительно опорной рамы на угол, заранее установленный при помощи
буферов.
Поворот рабочей клети производится пневматическими цилиндрами, воздух к
которым
подается автоматически путевым выключателем с противовесом, устанавливаемым
на рольганге, по пути следования рельса.
Автоматическое регулирование стрелы прогиба, в зависимости от температуры
изгибаемого рельса, основано на изменении сопротивляемости рельса изгибу и
осуществляется буфером заднего ролика.
При переходе в процессе изгиба с одного профиля на другой меняется только
плечо рычага буферного устройства передвижением пружинного стакана в пазах
станины.
Смазка трущихся поверхностей машины —густая, автоматическая, от центральной
станции; смазка шестеренной клети—жидкая, также от центральной станции
жидкой смазки.
[pic]
[pic] ОБЪЕМ ПОСТАВКИ
Механическое оборудование гибочной машины поставляется комплектно с
электрооборудованием, трубопроводами, смазочными аппаратами в пределах
машины, анкерными болтами, сменными консольными валками и роликами и
другими материалами, согласно описанию и спецификации.
,
[pic]
114109. ХОЛОДИЛЬНИК СТАНА
Холодильник рельсобалояного стана предназначен для охлаждения и
транспортировки рельсов, строительных профилей и трубной заготовки длиной
от 4 до 25 м с кантовкой швеллеров, уголков и двутавровых балок в начале и
в конце холодильника.
Холодильник стана состоит из двух самостоятельных секций шириной 26,71 м и
длиной 44,6 м с двумя канатными шлепперами.
Каждая секция холодильника состоит из ряда поперечных балок, рельсового
настила, шлепперов, механизмов поворота кулачков шлепперных тележек и
кантователей.
Поперечные литые чугунные балки закрепляются болтами на литых чугунных
башмаках, устанавливаемых на фундаменте.
По верхней плоскости этих балок в поперечном направлении уложены рельсы,
которые и составляют рельсовый настил, на котором охлаждается и
транспортируется шлепперными тележками указанный сортамент стана.
Для движения шлепперных тележек в верхнем поясе балок предусмотрены
соответствующие проемы, в которых устанавливаются и укрепляются рельсы.
Шлепперы холодильника состоят из трансмиссионных валов, канатных барабанов,
шлепперных тележек, редуктора и механизма регулирования положения тележек.
Трансмиссии шлепперов состоят из отдельных секций валов с посаженными на
них канатными барабанами диаметром 1100мм и механизмами регулировки
положения шлепперных тележек.
Отдельные валы соединены между собой зубчатыми муфтами, а секции —
зубчатыми муфтами переключения, обеспечивающими работу секций раздельно или
спаренно, в зависимости от длины транспортируемого проката — 12,5 или 25 м.
Натяжное устройство ведомых блоков канатов —рычажно-пружинного типа.
Шлепперные тележки приводятся в движение канатами через редуктор от
реверсивного электродвигателя.
Механизм поворота кулачков шлепперных тележек передвигает тележки в том
случае, • когда на рельсовом настиле находится охлаждаемый прокат.
Механизм поворота кулачков состоит из ряда двутавровых балок, рычагов,
трансмиссии, редуктора, шатунного механизма и контргруза.
Двутавровые балки монтируются в проемах балок между рельсами для шлепперных
тележек, вдоль холодильника.
Двутавровые балки поднимаются при помощи рычагов, шарнирно укрепленных на
кронштейне к вертикальной стенке поперечных балок холодильника.
Трансмиссионный вал механизма поворота кулачков с редуктором, рычагами и
шатунным механизмом располагается под рельсовым настилом, в поперечном
направлении холодильника и приводится в движение электродвигателем.
Уравновешивание подъемных двутавровых балок — грузовое, контргрузом, рычаги
которого смонтированы на трансмиссионном валу.
При транспортировке установленного сортамента проката первый шлеппер с
подводящего рольганга подает готовый прокат на одну треть длины
холодильника, а второй транспортирует его до конца и подает на отводящий
рольганг.
При обратном холостом ходе шлепперных тележек кулачки тележек свободно
поворачиваются вокруг своих осей, и они свободно проходят внизу, под
прокатом.
Свободное передвижение тележек шлепперов холодильника, когда он заполнен
горячими балками и рельсами, в случае прямого хода, когда необходимо убрать
остывший прокат на отводящий рольганг, производится механизмами поворота
кулачков тележек.
Механизм поворота поднимает двутавровые балки, в результате кулачки тележек
занимают горизонтальное положение, и тележки свободно проходят при прямом
ходе под прокатом.
Кантователи холодильника предназначены поворачивать горячие балки, швеллер
и уголки на угол в 90°, что устраняет коробление при остывании и создает
удобства транспортировки уголков, изгибающихся На вершину угла при
остывании.
Кантователь состоит из продольного составного вала, кантующих рычагов,
цилиндри-ческ-конического редуктора и электродвигателя.
Кантующие рычаги монтируются на продольном валу.
Каждый кантователь приводится в движение двумя кантующими механизмами от
одного редуктора и электродвигателя.
Смазка редукторов трансмиссий— жидкая, заливная с периодическим спуском и
подачей масла от смазочной станции. Смазка редукторов кантователей и
механизмов поворота кулачков шлепперных тележек — жидкая, индивидуально-
заливная; шлепперных тележек — густая, закладная. Смазка остальных
механизмов — густая, централизованная от автоматической станции густой
смазки.
[pic]
[pic]
ОБЪЕМ ПОСТАВКИ
Механическое оборудование холодильника поставляется комплектно с
электрооборудованием, трубопроводами, смазочными станциями густой и жидкой
смазки, арматурой, анкерными болтами и другими материалами, согласно
описанию и спецификации.
Реферат на тему: Титановые сплавы
Содержание
Содержание - 1 -
Титан и его модификации. - 2 -
Структуры титановых сплавов. - 2 -
Особенности титановых сплавов. - 3 -
Влияние примесей на титановые сплавы. - 4 -
Основные диаграммы состояния. - 5 -
Пути повышения жаропрочности и ресурса. - 7 -
Повышение чистоты сплавов. - 8 -
Получение оптимальной микроструктуры. - 8 -
Повышение прочностных свойств термической обработкой. - 8 -
Выбор рационального легирования. - 10 -
Стабилизирующий отжиг. - 10 -
Используемая литература. - 12 -
Титан и его модификации.
Титан является переходным металлом и имеет недостроенную d-оболочку.
Он находится в четвертой группе Периодической таблицы Менделеева, имеет
атомный номер 22, атомную массу 47,90 (изотопы: 46 - 7,95%; 48 - 73,45%; 49
- 5,50% и 50 - 5,35%). Титан имеет две аллотропические модификации:
низкотемпературную ?-модификацию, имеющую гексагональную атомную ячейку с
периодами а=2,9503±0,0003 ? и с=4,6830±0,0005 ? и соотношением
с/а=1,5873±0,0007 ? и высокотемпературную ? - модификацию с объемно
центрированной кубической ячейкой и периодом а=3,283±0,003 ?. Температура
плавления титана, полученного методом иодидного рафинирования, равна
1665±5°С.
Структуры титановых сплавов.
Титан подобно железу является полиморфным металлом и имеет фазовое
превращение при температуре 882°С. Ниже этой температуры устойчива
гексагональная плотноупакованная кристаллическая решетка ?-титана, а выше –
объемно центрированная кубическая (о. ц. к.) решетка ?-титана.
Титан упрочняется легированием ?- и ?-стабилизирующими элементами, а
также термической обработкой двухфазных (?+?)-сплавов. К элементам,
стабилизирующим ?-фазу титана, относятся алюминий, в меньшей степени олово
и цирконий. ?-стабилизаторы упрочняют титан, образуя твердый раствор с ?-
модификацией титана.
За последние годы было установлено, что, кроме алюминия, существуют и
другие металлы, стабилизирующие ?-модификацию титана, которые могут
представлять интерес в качестве легирующих добавок к промышленным титановым
сплавам. К таким металлам относятся галлий, индий, сурьма, висмут. Особый
интерес представляет галлий для жаропрочных титановых сплавов благодаря
высокой растворимости в ? - титане. Как известно повышение жаропрочности
сплавов системы Ti – Al ограничено пределом 7 – 8% вследствие образования
хрупкой фазы. Добавкой галлия можно дополнительно повысить жаропрочность
предельнолегированных алюминием сплавов без образования ?2-фазы.
Алюминий практически применяется почти во всех промышленных сплавах,
так как является наиболее эффективным упрочнителем, улучшая прочностные и
жаропрочные свойства титана. В последнее время наряду с алюминием в
качестве легирующих элементов применяют цирконий и олово.
Цирконий положительно влияет на свойства сплавов при повышенных
температурах, образует с титаном непрерывный ряд твердых растворов на
основе ? – титана и не участвует в упорядочении твердого раствора.
Олово, особенно в сочетании с алюминием и цирконием, повышает
жаропрочные свойства сплавов, но в отличие от циркония образует в сплаве
упорядоченную фазу [pic].
Преимущество титановых сплавов с ?-структурой – в высокой термической
стабильности, хорошей свариваемости и высоком сопротивлении окислению.
Однако сплавы типа ? чувствительны к водородной хрупкости ( вследствие
малой растворимости водорода в ?-титане) и не поддаются упрочнению
термической обработкой. Высокая прочность, полученная за счет легирования,
сопровождается низкой технологической пластичностью этих сплавов, что
вызывает ряд трудностей в промышленном производстве.
Для повышения прочности, жаропрочности и технологической пластичности
титановых сплавов типа ? в качестве легирующих элементов наряду с ?-
стабилизаторами применяются элементы, стабилизирующие ?-фазу.
Элементы из группы ?-стабилизаторов упрочняют титан, образуя ?- и ?-
твердые растворы.
В зависимости от содержания указанных элементов можно получить сплавы
с ?+?- и ?-структурой.
Таким образом, по структуре титановые сплавы условно делятся на три
группы: сплавы с ?-, (?+?)- и ?-структурой.
В структуре каждой группы могут присутствовать интерметаллидные фазы.
Преимущество двухфазных (?+?)-сплавов – способность упрочняться
термической обработкой (закалкой и старением), что позволяет получить
существенный выигрыш в прочности и жаропрочности.
Особенности титановых сплавов.
Одним из важных преимуществ титановых сплавов перед алюминиевыми и
магниевыми сплавами является жаропрочность, которая в условиях
практического применения с избытком компенсирует разницу в плотности
(магний 1,8, алюминий 2,7, титан 4,5). Превосходство титановых сплавов над
алюминиевыми и магниевыми сплавами особенно резко проявляется при
температурах выше 300°С. Так как при повышении температуры прочность
алюминиевых и магниевых сплавов сильно уменьшается, а прочность титановых
сплавов остается высокой.
Титановые сплавы по удельной прочности (прочности, отнесенной к
плотности) превосходят большинство нержавеющих и теплостойких сталей при
температурах до 400°С – 500°С. Если учесть к тому же, что в большинстве
случаев в реальных конструкциях не удается полностью использовать прочность
сталей из-за необходимости сохранения жесткости или определенной
аэродинамической формы изделия (например, профиль лопатки компрессора), то
окажется, что при замене стальных деталей титановыми можно получить
значительную экономию в массе.
Еще сравнительно недавно основным критерием при разработке жаропрочных
сплавов была величина кратковременной и длительной прочности при
определенной температуре. В настоящее время можно сформулировать целый
комплекс требований к жаропрочным титановым сплавам, по крайней мере для
деталей авиационных двигателей.
В зависимости от условий работы обращается внимание на то или иное
определяющее свойство, величина которого должна быть максимальной, однако
сплав должен обеспечивать необходимый минимум и других свойств, как указано
ниже.
1. Высокая кратковременная и длительная прочность во всем интервале
рабочих температур. Минимальные требования: предел прочности при комнатной
температуре 100·[pic] Па; кратковременная и 100-ч прочность при 400° С –
75·[pic] Па. Максимальные требования: предел прочности при комнатной
температуре 120·[pic] Па, 100-ч прочность при 500° С – 65·[pic] Па.
2. Удовлетворительные пластические свойства при комнатной температуре:
относительное удлинение 10%, поперечное сужение 30%, ударная вязкость
3·[pic] Па·м. Эти требования могут быть для некоторых деталей и ниже,
например для лопаток направляющих аппаратов, корпусов подшипников и
деталей, не подверженных динамическим нагрузкам.
3. Термическая стабильность. Сплав должен сохранять свои пластические
свойства после длительного воздействия высоких температур и напряжений.
Минимальные требования: сплав не должен охрупчиваться после 100-ч нагрева
при любой температуре в интервале 20 – 500°С. Максимальные требования:
сплав не должен охрупчиваться после воздействия температур и напряжений в
условиях, заданных конструктором, в течение времени, соответствующего
максимальному заданному ресурсу работы двигателя.
4. Высокое сопротивление усталости при комнатной и высоких
температурах. Предел выносливости гладких образцов при комнатной
температуре должен составлять не менее 45% предела прочности, а при 400° С
– не менее 50% предела прочности при соответствующих температурах. Эта
характеристика особенно важна для деталей, подверженных вибрациям в
процессе работы, как, например, лопатки компрессоров.
5. Высокое сопротивление ползучести. Минимальные требования: при
температуре 400° С и напряжении 50·[pic] Па остаточная деформация за 100 ч
не должна превосходить 0,2%. Максимальным требованием можно считать тот же
предел при температуре 500° С за 100 ч. Эта характеристика особенно важна
для деталей, подверженных в процессе работы значительным растягивающим
напряжениям, как, например, диски компрессоров.
Однако со значительным увеличение ресурса работы двигателей правильнее
будет базироваться на продолжительности испытания не 100 ч, а значительно
больше - примерно 2000 – 6000 ч.
Несмотря на высокую стоимость производства и обработки титановых
деталей, применение их оказывается выгодным благодаря главным образом
повышению коррозионной стойкости деталей, их ресурса и экономии массы.
Стоимость титанового компрессора значительно выше, чем стального. Но в
связи с уменьшением массы стоимость одного тонно-километра в случае
применения титана будет меньше, что позволяет очень быстро окупить
стоимость титанового компрессора и получить большую экономию.
Влияние примесей на титановые сплавы.
Кислород и азот, образующие с титаном сплавы типа твердых растворов
внедрения и металлидные фазы, существенно снижают пластичность титана и
являются вредными примесями. Кроме азота и кислорода, к числу вредных для
пластичности титана примесей следует отнести также углерод, железо и
кремний.
Из перечисленных примесей азот, кислород и углерод повышают
температуру аллотропического превращения титана, а железо и кремний
понижают ее. Результирующее влияние примесей выражается в том, что
технический титан претерпевает аллотропическое превращение не при
постоянной температуре (882° С), а на протяжении некоторого температурного
интервала, например 865 – 920° С (при содержании кислорода и азота в сумме
не более 0,15%).
Подразделение исходного губчатого титана на сорта, различающиеся по
твердости, основано на разном содержании указанных примесей. Влияние этих
примесей на свойства изготовляемых из титана сплавов столь значительно, что
должно специально учитываться при расчете шихты, чтобы получить
механические свойства в нужных пределах.
С точки зрения обеспечения максимальной жаропрочности и термической
стабильности титановых сплавов все эти примеси, за исключением, вероятно,
кремния, должны считаться вредными и содержание их желательно свести к
минимуму. Дополнительное упрочнение, даваемое примесями, совершенно не
оправдывается из-за резкого снижения термической стабильности,
сопротивления ползучести и ударной вязкости. Чем более легированным и
жаропрочным должен быть сплав, тем ниже должно быть в нем содержание
примесей, образующих с титаном твердые растворы типа внедрения (кислород,
азот).
При рассмотрении титана как основы для создания жаропрочных сплавов
необходимо учитывать возрастание химической активности этого металла по
отношению к атмосферным газам и водороду. В случае активированной
поверхности титан способен поглощать водород при комнатной температуре, а
при 300° С скорость поглощения водорода титаном очень высока. Окисная
пленка, всегда имеющаяся на поверхности титана, надежно защищает металл от
проникновения водорода. В случае наводороживания титановых изделий при
неправильном травлении водород можно удалить из металла вакуумным отжигом.
При температуре выше 600° С титан заметно взаимодействует с кислородом, а
выше 700° С – с азотом.
Основные диаграммы состояния.
При сравнительной оценке различных легирующих добавок к титану для
получения жаропрочных сплавов основным вопросом является влияние
добавляемых элементов на температуру полиморфного превращения титана.
Процесс полиморфного превращения любого металла, в том числе и титана,
характеризуется повышенной подвижностью атомов и, как следствие, снижением
в этот момент прочностных характеристик наряду с повышением пластичности.
На примере жаропрочного титанового сплава ВТ3-1 видно, что при температуре
закалки 850° С резко снижается предел текучести и меньше - прочность.
Поперечное сужение и относительное удлинение при этом достигают максимума.
Объясняется это аномальное явление тем, что стабильность ?-фазы,
зафиксированной при закалке, может быть различной в зависимости от состава
ее, а последнее определяется температурой закалки. При температуре 850° С
фиксируется настолько не стабильная ?-фаза, что ее распад можно вызвать
приложением внешней нагрузки при комнатной температуре (т. е. в процессе
испытания образцов на растяжение). В результате сопротивление металла
действию внешних сил значительно снижается. Исследованиями установлено, что
наряду с метастабильной ?-фазой в этих условия фиксируется пластичная фаза,
имеющая тетрагональную ячейку и обозначаемая ?ґґ.
Из сказанного ясно, что температура аллотропического превращения –
важный рубеж, в значительной мере определяющий максимальную рабочую
температуру жаропрочного сплава. Следовательно, при разработке жаропрочных
титановых сплавов предпочтительно выбирать такие легирующие компоненты,
которые бы не снижали, а повышали температуру превращения.
Подавляющее большинство металлов образуют с титаном диаграммы
состояния с эвтектоидным превращением. Поскольку температура эвтектоидного
превращения может быть весьма низкой ( например, 550° С для системы Ti –
Mn), а эвтектоидный распад ?-твердого раствора всегда сопровождается
нежелательным изменением механических свойств (охрупчивание), то
эвтектоидообразующие элементы нельзя считать перспективными легирующими
добавками для жаропрочных титановых сплавов. Однако в концентрациях, мало
превышающих растворимость этих элементов в ?-титане, а также в совокупности
с элементами, тормозящими развитие эвтектоидной реакции (молибден в случае
хрома и др.), эвтектоидообразующие добавки могут входить в состав
современных многокомпонентных жаропрочных титановых сплавов. Но и в этом
случае предпочтительнее элементы, имеющие с титаном наиболее высокие
температуры эвтектоидного превращения. Например, в случае хрома
эвтектоидная реакция протекает при температуре 607, а в случае вольфрама –
при 715° С. Можно считать, что сплавы, содержащие вольфрам, будут
стабильнее и жаропрочнее сплавов с хромом.
Поскольку для титановых сплавов решающее значение имеет фазовое
превращение в твердом состоянии, в основу приводимой ниже классификации
положено подразделение всех легирующих элементов и примесей на три большие
группы по их влиянию на температуру полиморфного превращения титана.
Учитывается также характер образующихся твердых растворов (внедрения или
замещения), эвтектоидного превращения (мартенситный или изотермический) и
существование металлидных фаз.
Легирующие элементы могут повышать, или понижать температуру
полиморфного превращения титана или же мало влиять на нее.
Схема классификации легирующих элементов для титана.
[pic]
Пути повышения жаропрочности и ресурса.
Повышение жаропрочности и ресурса деталей двигателей – одна из
важнейших проблем, для успешного решения которой необходимо постоянное
повышение жаропрочности сплавов, улучшение их качества и усовершенствовании
технологии изготовления деталей.
Для повышения ресурса необходимо знать величины длительной прочности,
ползучести и усталости материалов для соответствующих рабочих температур и
срока их службы.
С течением времени, как известно, прочность деталей, работающих под
нагрузкой при повышенных температурах, понижается, а следовательно,
снижается и запас прочности деталей. Чем выше температура эксплуатации
деталей, тем быстрее уменьшается длительная прочность, а следовательно, и
запас прочности.
Увеличение ресурса означает и увеличение числа запусков и остановок.
Поэтому при выборе материалов необходимо знать их длительную прочность и
усталость при циклическом нагружении.
На ресурс также сильно влияет технология изготовления деталей,
например наличие остаточных растягивающих напряжений может снижать
усталостную прочность в 2 – 3 раза.
Улучшение методов термической и механической обработки, позволяющее
получать детали с минимальными остаточными напряжениями, является важным
фактором в повышении их ресурса.
Фреттинг-коррозия, возникающая при механическом трении, значительно
снижает усталостную прочность, поэтому разрабатываются методы повышения
фрикционных свойств, ресурса и надежности (металлизация, смазки типа ВАП и
др.).
При использовании методов поверхностного упрочнения (наклеп),
создающих в поверхностном слое напряжения сжатия и увеличивающих твердость,
повышаются прочность и долговечность деталей, особенно их усталостная
прочность.
Титановые сплавы для деталей компрессоров начали применяться в
отечественной практике с 1957 г в небольшом количестве главным образом на
ТРД военного назначения, где требовалось обеспечить надежную работу деталей
с ресурсом 100 – 200 ч.
За последние годы увеличился объем применения титановых сплавов в
компрессорах авиадвигателей гражданских самолетов длительного ресурса. При
этом потребовалось обеспечение надежной работы деталей в течение 2000 ч и
более.
Увеличение ресурса деталей из титановых сплавов достигается путем:
А) повышения чистоты металла, т. е. снижения в сплавах содержания
примесей;
Б) улучшения технологии изготовления полуфабрикатов для получения
более однородной структуры;
В) применения упрочняющих режимов термической или термомеханической
обработки деталей;
Г) выбор рационального легирования при разработке новых более
жаропрочных сплавов;
Д) использования стабилизирующего отжига деталей;
Е) поверхностного упрочнения деталей;
Повышение чистоты сплавов.
В связи с увеличением ресурса деталей из титановых сплавов повышаются
требования к качеству полуфабрикатов, в частности к чистоте металла в
отношении примесей. Одна из наиболее вредных примесей в титановых сплавах –
кислород, так как повышенное содержание его может привести к охрупчиванию.
Наиболее ярко отрицательное влияние кислорода проявляется при изучении
термической стабильности титановых сплавов: чем выше содержание кислорода в
сплаве, тем быстрее и при более низкой температуре наблюдается
охрупчивание.
Некоторая потеря прочности за счет снижения вредных примесей в титане
с успехом компенсируется повышением в сплавах содержания легирующих
элементов.
Дополнительное легирование сплава ВТ3-1 (в связи с повышением чистоты
губчатого титана) позволило значительно повысить характеристики
жаропрочности сплава после изотермического отжига: предел длительной 100-ч
прочности при 400° С повысился 60·[pic] до 78·[pic] Па и предел ползучести
с 30·[pic] до 50·[pic] Па, а при 450° С на 15 и 65% соответственно. При
этом обеспечено повышение термической стабильности сплава.
В настоящее время при выплавке сплавов ВТ3-1, ВТ8, ВТ9, ВТ18 и др.
применяется титановая губка марок ТГ-100, ТГ-105, в то время как ранее для
этой цели использовалась губка ТГ-155-170. В связи с этим содержание
примесей значительно снизилось, а именно: кислорода в 2,5 раза, железа в 3
– 3,5 раза, кремния, углерода, азота в 2 раза. Можно предположить, что при
дальнейшем повышении качества губки твердость по Бринеллю ее в ближайшее
время достигнет 80·[pic] – 90·[pic] Па.
Было установлено, что для повышения термической стабильности указанных
сплавов при рабочих температурах и ресурсе 2000 ч и более содержание
кислорода не должно превышать 0,15% в сплаве ВТ3-1 и 0,12% - в сплавах ВТ8,
ВТ9, ВТ18.
Получение оптимальной микроструктуры.
Как известно, структура титановых сплавов формируется в процессе
горячей деформации и в отличие от стали тип структуры не претерпевает
существенных изменений в процессе термической обработки. В связи c этим
особое внимание должно | |
