Продукция металлопрокатных производств применяется во всех отраслях промышленности. Однако, существуют типы проката, используемые в редких случаях. О таких типах специальных профилей и пойдет речь в этой статье.
Производство труб значительно отличается от других видов прокатного производства не только формой готового изделия, но также и тем, что большая их часть является продуктом вторичного передела проката основных видов - круглой и плоской заготовки.
Трубы классифицируют по методу производства и применения. Для изготовления изделий из черных металлов применяют четыре основных способа:
- прокатка;
- прессование;
- литье;
- сварка или пайка.
Качество изделий, которые получают прокаткой, прессованием и сваркой, значительно выше, чем литых, так как при обработке давлением свойства материала труб улучшаются. За применением изделия разделяют на следующие группы:
1) для сооружения трубопроводов (нефте-, водо-, газопроводов);
2) для передачи тепла (жаровые, дымогарные, кипятильные, паропроводные и проч.);
3) трубы, используемые в машиностроении (шарикоподшипниковые, автотракторные, авиационные, велосипедные)
4) применяемые при бурении скважин и колодцев (бурильные и обсадные);
5) специального назначения (баллонные, для холодильников).
В зависимости от назначения к изделиям предъявляют различные требования, которые оговариваются в ГОСТ и технических условиях.
Трубы характеризуют внутренним и внешним диаметрами, толщиной стенки и длиной, а также качественными особенностями:
- материалом;
- способом изготовления;
- механическими свойствами и т.д.
Большинство изделий имеет круглое сечение, однако в некоторых случаях изготавливают профильные трубы - квадратные, плоские и различные фасонные. Общая схема процесса производства бесшовных труб процессами ОМД предусматривает две основные операции:
1) получение толстостенной гильзы из слитка или заготовки - эту операцию называют прошивкой;
2) получение из гильзы готового изделия.
Первую операцию выполняют в большинстве случаев на прошивных прокатных станах, но иногда для прошивки заготовки применяют прессы. Вторую операцию выполняют на трубопрокатных раскатных станах различных конструкций. Кроме указанных основных операций, есть еще дополнительные отделочные операции. Они необходимы для получения более чистой поверхности и более точных размеров изделий, а также для уменьшения толщины стенки и диаметра.
Уменьшение диаметра труб с 60-70 до 10 мм называют редуцированием и осуществляют на редукционных станах. При редуцировании толщина стенки может немного увеличиться, уменьшиться или остаться без изменений. Основное назначение редуцирования определяется прежде всего тем, что экономически невыгодно, а в отдельных случаях даже и невозможно получать изделия диаметром менее 60-70 мм на первичных трубопрокатных станах. Кроме этого, редуцирование применяют также для производства изделий большой длины, которые нельзя получить на трубопрокатных станах. Горячей прокаткой с последующим редуцированием можно получить изделия диаметром 10-20 мм, со стенкой толщиной 2-2,5 мм. Дальнейшее уменьшение этих размеров может быть достигнуто холодной обработкой на станах холодной прокатки и холодным волочением.
При производстве сварных труб исходным материалом является прокатная полоса - штрипс. Процесс производства в этом случае состоит из получения заготовки в виде свернутой полосы и последующего сварки шва. Шов можно выполнять встык и внахлестку. Получили распространение сварные трубы большого диаметра обращением с рулонной листовой стали на станах спиральной сварки изделий. Такое название эти станы получили потому, что сварной шов на трубах в этом случае проходит не по прямой, а по спирали.
Производство бесшовных и сварных труб. Трубы подразделяют на бесшовные и сварные. Бесшовные трубы прокатывают диаметром 30-650 мм с толщиной стенки от 2 до 160 мм, сварные – диаметром от 5 до 2500 мм. Материалом для производства труб могут быть как углеродистые, так и легированные стали, цветные металлы. В качестве заготовки для производства бесшовных труб применяют круглые или граненые слитки, а также круглые катаные прутки большого диаметра. Основной операцией является прошивка заготовки, т.е. получение в заготовке сквозного отверстия. Перед прошивкой заготовку нагревают в методической печи до температуры горячей обработки давлением и направляют на прошивочный стан с двумя бочкообразными валками, оси которых расположены под углом 10-15° друг к другу. Таким образом, при прошивке отверстия используется принцип поперечно-винтовой прокатки. В результате вращательно-поступательного движения заготовки при достаточно большой степени обжатия в центре заготовки возникают весьма значительные радиальные растягивающие напряжения, вызывающие течение металла от центра к периферии. Металл в центре доводится до состояния разрыхления, и заготовка легко прошивается неподвижным прошвинем, надвигаясь на него в результате поступательного движения заготовки. Прокатка производится несколько раз; каждый раз трубы вместе с оправкой поворачиваются в валках на 90°. Способ позволяет получать трубы диаметром 57-426 мм с толщиной стенки 3-30 мм.
Сварные трубы из низкоуглеродистых и низколегированных сталей изготавливают из прокатных полос, называемых штрипсами, или листов, ширина которых равна длине диаметра (или половине диаметра трубы). Процесс производства трубы включает в себя формовку плоской заготовки в трубу, сварку (печную, электрическую, газовую), правку, калибровку.
Печной сваркой получают трубы небольшого диаметра до 10-114 мм и толщиной 2-5 мм из низкоуглеродистой стали. Процесс включает в себя нагрев полос в газовой печи до 1300-1350°C, формовку нагретого участка в сварочной воронке и обжатие со значительной пластической деформацией. Большое распространение при производстве труб большого диаметра для магистральных трубопроводов получил способ с применением электросварки под флюсом.
Производят сварные трубы с прямыми и спиральными швами. По первой технологии из листа формируют трубную заготовку, затем ее сваривают с наложением наружного и внутреннего швов. При производстве труб со спиральным швом в качестве исходной заготовки используют ленту, которую сворачивают по спирали в трубу нужного диаметра и затем сваривают по кромке наружным и внутренним швами. Прочность, а главное надежность, труб со спиральным швом выше, чем с прямым.
Производство специальных профилей имеет свои особенности.
В связи с широким развитием машиностроения, постоянным совершенствованием выпускаемых машин и техническим прогрессом в технологии изготовления машин возникает все большая необходимость в получении более экономичной заготовки, а также профилей сложной формы.
К экономичной исходной заготовке можно отнести ряд периодических профилей, представляющих собой круглую сталь с переменным сечением на определенной длине раската.
К профилям периодических сечений относятся ступенчатые и конические валы и оси, полуоси для автомобилей, торсионные валы, шпиндели текстильных веретен и др. Если эти профили производить резанием, то расход металла в стружку может достигать 25%.
В настоящее время установлено несколько станов поперечно-винтовой прокатки
Технологический процесс прокатки профилей на этом стане сравнительно прост. В качестве исходной заготовки применяется сталь круглая определенных размеров по диаметру. Длина заготовки, как и диаметр ее, определяются исходя из размеров конечного профиля и общей вытяжки. Предварительно нагретая заготовка в печи поступает на стан, где и осуществляется ее прокатка.
Прокатный стан представляет собой установку типа токарного станка, на направляющих станины которой перемещается тянущая тележка с захватом для заготовки. Приводные прокатные валки смонтированы так, что могут изменять свое положение, образуя просвет определенных размеров; число валков — три.
Таким образом, по мере изменения образующегося просвета между валками и протягивания заготовки получается готовый профиль переменного сечения.
Далее раскат может разрезаться на мерные, согласно раскрою, длины и подвергаться обработке на последующих технологических операциях.
Поэтому анализ данной технологии, влияющей на само производство и ее качество является весьма актуальным вопросом, и поэтому подлежит дальнейшему анализу и детализации.
