Для производства изделий из металла надо прежде всего иметь металл, который получают разными способами. Например, из алюминиевой руды путем электролиза получают расплавленный алюминий.
Из электролизных ванн его передают в специальную печь, где в расплавленном состоянии подвергают очистке. Из этой печи расплавленный алюминий разливают в мерные слитки-чушки определенного состава.
Чушки являются конечной продукцией завода, производящего алюминий. В виде чушек он поставляется на завод, обрабатывающий этот металл. Но обрабатывающее предприятие, как правило, находится далеко от завода, выпускающего алюминий.
Вызвано это тем, что производство алюминия энергоемко, и его приходится осуществлять вблизи крупных источников энергии, обычно мощных гидроэлектростанций. В свою очередь и переработка алюминия в изделия требует значительных людских и технических ресурсов, что часто бывает трудно обеспечить вблизи завода, производящего этот металл.
Итак, алюминиевые чушки попали на перерабатывающий завод, где они должны быть превращены в лист.
Как это происходит?
Рассмотрим крупное предприятие по обработке алюминия, например завод в Трентвуде в США производительностью 130000 т алюминиевого листа в год. Территория его занимает около 200 га, в том числе 23 гектара застроены заводскими сооружениями.
Завод изготовляет листы из алюминиевых сплавов марок АВ, АМц, Д1, Д16, В95 в различных состояниях (закаленные, отожженные, с разной степенью нагартовки) толщиной от 0,25 до 2,9 мм, шириной до 1800 мм и длиной до 10000мм.
На заводе четыре основных цеха: литейный, горячей прокатки, холодной прокатки и отделочный. главные цехи - литейный и прокатный - сблокированы в одном здании площадью 177000 кв. м. Площадь производственных помещений составляет 155000 кв. м. Мощность основных двигателей - 44650 л.с.
В литейном цехе поступающий на завод алюминий отливают в прямоугольные слитки с закругленными краями следующих размеров: толщина 200-25- мм, ширина 810-1110 мм, длина 2150-2800 мм. Вес слитков - от 1350 до 1830 кг.
Слитки маркируют и рельсовыми тележками перевозят в отделение фрезерования. Здесь слиток подготавливают к прокатке: он фрезеруется и гомогенизируется отжигом при температуре 495-505°; этот процесс совмещают с нагревом перед прокаткой. Общее время гомогенизации слитков составляет 20 часов. Нагретые до 430-460° слитки извлекают из нагревательных колодцев кранами и подают на рольганг стана горячей прокатки; рольганг устанавливается сразу же в отделении гомогенизационных колодцев-печей.
Горячую прокатку производят на огромном прокатном стане, который представляет собой сложный агрегат с целым комплексом механизмов общей длиной около 500 м. В этом комплексе объединены семь четырехвалковых прокатных станов, обжимной стан 3050 (здесь и далее, числа приводимые в названии прокатного стана, показывают длину его валков в мм), черновой 2840 и непрерывный пятиклетьевой 2030. Все эти механизмы приводятся в движение восемью основными электродвигателями общей мощностью 28650 л. с. Кроме того, около 500 электродвигателей установлено на роликах рольганга. Общий вес оборудования линии - 14000 т, а общая площадь цеха горячей прокатки - 28300 кв. м.
На обжимном стане сляб толщиной 254 мм прокатывают до толщины 89 мм за 5-7 проходов. Первый проход делают поперечным для уширения сляба, а остальные осуществляют вдоль него, при этом боковые грани сляба обжимают в вертикальных валках.
После прокатки на обжимном стане головную и донную части слитка обрезают. Затем слябы подогревают до температуры прокатки и на черновом стане за 3 прохода обжимают с 89 до 19 мм. После этого полоса поступает на пятиклетьевой чистовой стан и обжимается с толщины 19 мм до 2,3-3,2 мм.
На выходном рольганге перед свертыванием полосу охлаждают интенсивной поливкой эмульсии. Предварительно у полосы обрезают передний и задний концы, а также кромки. Затем в случае необходимости, определяемой требованиями к свойствам конечной продукции, полученные рулоны идут в цех холодной прокатки, где их подвергают промежуточному отжигу при температуре 370° с последующим медленным охлаждением до 250°.
Отожженные рулоны подают на холодную прокатку к одному из трех ленточных станков, из которых два двуклетьевые четырехвалковые и один одноклетьевой реверсивный четырехвалковый. Площадь цеха холодной прокатки составляет 28400 кв. м.
При производстве тонкой ленты необходимы один-два промежуточных отжига. Сплавы, не подвергающиеся закалке, нагартовываются во время последней холодной прокатки.
В отделочном цехе площадью 52500 кв. м. производятся следующие операции:
резка рулонов на листы;
термообработка;
правка и окончательная резка;
обезжиривание;
окрашивание;
алодирование (химическое оксидирование, повышающее коррозионную стойкость);
контроль, маркировка и упаковка.
Из приведенных примеров видно, что в данное время переработка металла в изделия - листы, трубы, прутки, профиля - осуществляется весьма длинным и трудоемким путем, при этом требуются дорогое уникальное оборудование (мощные прокатные станы, прессы и др.), большие затраты энергии на деформирование металла и длительный производственный цикл. Все это сопровождается также значительными отходами металла.
Почему же избран такой трудный окольный путь переработки металла? Почему нельзя получить изделие - лист, трубу, пруток - просто разливкой жидкого металла? Ведь металл из руды всегда получается в жидком состоянии, а жидкость, как известно, податлива и легко принимает любую форму. Почему же металл из податливого расплавленного состояния переводят в неподатливое твердое и лишь затем с большим трудом ему придается желаемая форма и он превращается в изделие?
Дело в том, что, как показал огромный многовековой опыт обращения с металлом, обычные приемы литья в этом случае неприменимы из-за того, что листы, трубы, прутки, проволока и т. п. имеют малую толщину - это примеры "тонких" изделий. Изготовление отливок с тонкими стенками и хорошей поверхностью нужной структуры, физико-химических свойств, постоянных размеров оказалось делом трудным т до сих пор не могло быть осуществлено, во всяком случае в масштабах современного производства.
Решение вопроса о получении изделий непосредственно из расплава требовало поиска и создания каких-то иных, новых путей и приемов.
И именно изучению этого метода и посвятил свои работы доктор физико-математических наук профессор А. В. Степанов. Метод Степанова описан на сайте pullmetal.com
Комментариев нет:
Отправить комментарий