Прокатное производство

Прокатка цветных металлов и сплавов

Основными потребителями цветных металлов являются автотракторная промышленность и электропромышленность Прокатная продукция их цветных металлов и сплавов имеет широкое применение в машиностроении и других отраслях промышленности.

Для прокатки применяют слитки прямоугольного и круглого сечений. Масса слитков некоторых цветных металлов доходит до 2,5—5,0 т.

Для повышения выхода годного при прокатке цветных металлов и сплавов практикуется предварительная отрезка прибыльной части слитков многих цветных металлов (томпака, латуни, мельхиора, бронзы и др.). Отрезают прибыльную часть слитков в холодном состоянии на дисковых пилах. Слитки подвергают зачистке. Круглые слитки часто обтачивают на токарных станках. Плоские слитки шабруют на специальных станках, позволяющих удалять как местные дефекты, так и весь поверхностный слой. При работе на этих станках осуществляется комбинированное движение слитка и резца, что обеспечивает довольно высокую производительность.

Слитки большинства цветных металлов прокатывают в горячем состоянии. Некоторые цветные сплавы в горячем состоянии не деформируются (при прокатке они разрушаются). Эти сплавы подвергают холодной прокатке. К числу таких сплавов относят, например, свинцовистую латунь и бронзу. Нагрев подавляющего большинства цветных металлов и сплавов производят до 1000°С. Только отдельные цветные металлы нагревают до более высоких температур; так, температура нагрева никеля перед прокаткой должна быть не ниже 1200 °С.

Алюминий и алюминиевые сплавы характеризуются узким интервалом температур горячей прокатки. Температуры нагрева и конца прокатки их лежат в пределах 450— 350 °С. При более высокой и более низкой температурах пластичность алюминия и его сплавов снижается, и при прокатке образуются трещины.

Медноцинковые сплавы (томпак, полутомпак, латуни) необходимо нагревать в окислительной атмосфере. При нагреве в этих условиях на поверхности слитков образуется пленка оксида цинка, которая предохраняет металл от улетучивания цинка. При нагреве в восстановительной атмосфере такой защитной пленки не образуется, и поэтому происходит значительное улетучивание цинка (происходит потеря массы).

Температура конца прокатки медноцинковых сплавов не должна быть ниже 650 °С, так как в противном случае пластические свойства снижаются.

Латунь — сплав меди с цинком; имеются также легированные латуни, содержащие, помимо меди и цинка, такие элементы, как железо, алюминий, свинец и марганец. Прибавление к меди цинка улучшает ее механические свойства и изменяет ее цвет. С повышением содержания цинка (до 45 %) увеличивается предел прочности латуни. При содержании свыше 30 % Zn относительное удлинение постепенно снижается и доходит почти до нуля при содержании 50% Zn.

Свинцовые латуни (ЛС59-1, ЛС64-2) содержат до 2 % Pb. Из них изготавливают ленты и полосы с различными механическими свойствами путем нагартовки. Применяют эти сплавы в часовом производстве. Прокатку свинцовых бронз, начиная от слитков, производят только в холодном состоянии.

Чистый по примесям никель обладает очень высокими пластическими свойствами. При 1200 °С предел пластичности не достигается даже при обжатии в 80 %, несмотря на то, что в литом состоянии у никеля резко выраженная транскристаллическая структура. Температура нагрева перед прокаткой должна быть около 1230 °С. С понижением температуры пластичность никеля снижается, хотя все же остается весьма высокой. Никель для прокатки отливают в слитки с прибыльной надставкой.

Цинк в зависимости от способа получения содержит разное количество примесей свинца, железа и кадмия. В электролитическом цинке содержится 0,04—0,06 % примесей, в дистиляционном 1,5—3,7 %. Литой цинк обладает низкими механическими свойствами, которые после горячей прокатки значительно улучшаются. Электролитический цинк при холодной прокатке практически не наклепывается, что объясняют низкой температурой рекристаллизации, лежащей около 20 °C. На пластичность цинка сильно влияют примеси, железо и олово снижают его пластичность. В цинке должно быть не более 0,02 % Fe и не более 0,05 % Sn. Цинк отливают в плоские слитки, которые прокатывают в горячем состоянии. Температура нагрева слитков перед горячей прокаткой не должна превышать 150— 180 °С; при 250 °С пластичность цинка резко снижается.

Алюминий в чистом виде обладает очень высокими пластическими свойствами: в холодном состоянии он допускает обжатия, превышающие 70 % за проход. Алюминий очень мало наклепывается, и поэтому холодную прокатку можно производить с суммарным обжатием, доходящим до 97 %. На пластичность алюминия в холодном состоянии влияют примеси: железо и кремний снижают пластичность алюминия, в частности, железо делает его хрупким. При горячей прокатке алюминий нагревают до 480 °С.

Дуралюмин содержит медь, магний, марганец, которые придают ему сравнительно высокие механические свойства. Это дает возможность широко его использовать как конструкционный материал. Дуралюмин отливают в плоские слитки. Горячую прокатку производят при 450 °С и ниже. При горячей прокатке слитки дуралюмина склонны к разваливанию, причем дуралюмин обладает склонностью прилипать к поверхности валков. Холодная прокатка дуралюмина идет без затруднений.