Технология изготовления бесшовных труб прессованием и прокаткой

В предыдущей статье мы рассмотрели производства бесшовного трубопроката методом волочения. Сейчас остановимся на других технологиях – прокатке, прессованию и ковки.

Использование прокатных станов в производстве бесшовных труб

Получения полой бесшовной трубы методом прокатки возможно как холодным способом, так и путем нагревания заготовки в специальной печи, которая устанавливается перед трубопрокатным станом. Существует несколько видов прокатки: косая прокатка и поперечная. Трубопрокатный стан для прошивки трубной заготовки может иметь валки грибовидной формы или дисковые.

Сам процесс изготовления бесшовной трубы включает в себя два этапа. Первый – из цельного слитка металла производится гильза со стенками большой толщины. Второй – преобразования гильзы в трубу с заданными параметрами поперечного сечения.

Горячая прокатка бесшовных труб

Процесс изготовления бесшовной трубы начинается с нагрева трубной заготовки до 1300°C в специальной печи кольцевого типа с вращающимся подом или наклонным, в электрических печах индукционного типа и других. Далее производится прошивка заготовки на пилигримовом, автоматическом, рельсовом и прочих станках при помощи:

• прошивного пресса;
• прошивного стана с технологией винтовой прокатки;
• прошивных станов с валками бочкообразной, грибовидной или дискообразной формы.

На стане непрерывного действия (пилигримовый) из металлического слитка получают толстостенную гильзу, которая поступает для дальнейшей раскатки в зависимости от конечного размера сечения на элонгатор или редукционный стан. Здесь заготовка превращается в полноценную трубу, с одинаковой толщиной стенок, поперечным сечением правильной формы и нужных размеров, улучшенной поверхностью как внутри трубы, так и снаружи. После раскатки труба снова нагревается и поступает на калибровочный стан, где удаляется окалина, а размеры трубного сечения разной формы доводятся до требуемых по проекту.

После завершения процесса калибровки изделие охлаждается в специальной камере, после чего поступает на другой агрегат для холодной правки и обрезки концов трубы. По завершении процесса изготовления трубы проходят контроль качества, который осуществляется при помощи ультразвука или электромагнитных волн.

Холодная прокатка бесшовных труб

Для изготовления холоднодеформированных бесшовных труб используется углеродистая, нержавеющая или легированная сталь. Трубный прокат, полученный по технологии холодной прокатки, обладает высокими техническими характеристиками по прочности, устойчивости к прилагаемым нагрузкам. Первоочередным этапом в процессе изготовления трубы является проверка качества заготовки, ее очистка, которая может производиться химическими составами или методом протравливания. Металлический слиток, полученный из определенной марки стали, может требовать операции отжига.

После обработки химическими составами, заготовка промывается раствором щелочи, и просушивается. Для повышения прочностных свойств будущей трубы металлический слиток может обрабатываться медью либо фосфатами. Трубная заготовка, с предварительно нанесенной смазкой, поступает на прокатный стан, где протягивается между двумя валками, синхронно вращающимися в разные стороны. В результате этой операции стенки трубы и размер сечения значительно уменьшается. Если требуется изготовить трубу с меньшими размерами, изделие повторно проходит цикл прокатки. При этом также выполняется подготовка изделия – обработка химическими составами, протравливание и последующая промывка с просушкой.

Производство бесшовных труб методом радиальной ковки

Бесшовная труба изготавливается без прошивки заготовок на радиально-ковочном станке, где происходит деформация заготовки путем ее сжатия подвижными бойками радиального типа. Заготовка круглого или профильного сечения жестко фиксируется в патроне, который медленно вращаясь, подает изделие в сжимающий механизм. Здесь заготовка подвергается сжатию подвижными бойками. Неоднократно изменяющийся режим обработки изделия, когда на него воздействуют растягивающие усилия, позволяет производить полую трубу из любой марки стали.

Применение технологии производства бесшовных труб методом ковки оправдано при изготовлении крупноразмерных труб, диаметр которых может доходить до 130 см, а толщина стенки превышать 10 см.

Бесшовные трубы, изготавливаемые прессованием

Методом прессования изготавливаются трубы, изготовленные из:

• Высоколегированной стали, отличающиеся низкой пластичностью, производство которых другими методами невозможно;
• Биметаллических сплавов с термомеханическим слоем, нанесенным с одной или с двух сторон;
• Стали с высоким содержанием углерода;
• Также подобный метод производства применяется, когда требуется изготовить трубы, форма сечения которых не позволяет использовать другие технологии;
• Процесс производства бесшовных труб прессованием может осуществляться при изготовлении стальных труб, заготовок, изделий трубопроката из различных сплавов, цветных металлов либо исключительно трубных заготовок.

Технологические особенности метода

Прежде всего, слитки металла проходят этап подготовки, включающий проверку соответствия по длине и диаметру, чистоты поверхности, которая не должна иметь значительных дефектов в виде раковин, наплывов и прочего, снижающих качество готовых труб.

В качестве исходного материала для изготовления труб методом прессования используются металлические заготовки с круглым сечением, полученные из нержавеющей, высоколегированной, жаропрочной стали и различных сплавов. Диаметр заготовки не может быть меньше 100 мм и не больше 320 мм. Длина варьируется в пределах 2 – 7 метров.

Заготовка разрезается на мерные куски, которые направляются в печь индукционного действия, где нагреваются при температуре от 1050°C до 2000°C. Из печи разогретые изделия подаются на прошивочный пресс, предварительно обрабатываются жидким стеклом.

Преимущества метода прессования

В отличие от других технологий, используемых для изготовления бесшовных труб, прессование имеет ряд достоинств:

• Снижается себестоимость готовых изделий;
• Переналадка технологического оборудования производится гораздо быстрей, чем, прокатных станов;
• Производство труб прессованием выгодней, если требуется изготовить небольшую партию трубопроката;
• У труб, полученных методом прессованием, отсутствуют такие дефекты как внутренние плены (отслоения металла, получающиеся после разрыва вздутий), что часто случается на поверхности катаных изделий;
• Использование технологии прессования оправдано в том случае, когда нет возможности изготовить изделие методом винтовой поперечной прокатки;
• Только прессованием можно изготовить изделия трубопроката с профилем различной формы, а также получать трубы, стенки которых имеют минимальную толщину.

Производство бесшовных труб прессованием не лишено и некоторых недостатков. К ним можно отнести разностенность у изделий с тонкими стенками, невысокую стойкость игл и матриц, что приводит к образованию на поверхности изделий трубопроката продольных черт. Недостатки могут быть устранены использованием хорошего качества смазки, которая применяется в процессе прессования бесшовного металлопроката.