Debido a las limitaciones de las condiciones de la palanquilla y la capacidad de extensión de la perforadora, el tamaño y la precisión del tubo en bruto después de la perforación no satisfacen los requisitos del usuario. El tubo en bruto requiere un procesamiento adicional. Existen numerosos métodos para el procesamiento en caliente y la extensión de tubos de acero sin costura. Además de los tres tipos de máquinas mencionados anteriormente, los siguientes métodos se utilizan comúnmente en la actualidad.
1. Máquina laminadora automática de tubos.
La máquina laminadora automática de tubos consta de tres partes: la máquina principal, la parte frontal y la parte trasera. La máquina principal es un laminador longitudinal irreversible de dos rodillos, que se caracteriza por un par de rodillos de retorno de alta velocidad con rotación inversa instalados detrás de los rodillos de trabajo. Al mismo tiempo, para satisfacer las necesidades de retorno de tubos de acero, se proporciona un mecanismo de elevación rápida para el rodillo de trabajo superior y el rodillo de retorno inferior. El rodillo de trabajo tiene un tipo de agujero redondo. El tubo en bruto, enviado por la máquina perforadora y la máquina estiradora, se lamina en un tipo de agujero anular compuesto por un agujero redondo y un cabezal (cónico o esférico). Normalmente, se laminan dos pasadas. Después de cada pasada, el rodillo de trabajo superior y el rodillo de retorno inferior se elevan a cierta altura, y el tubo en bruto es devuelto a la etapa frontal por el rodillo de retorno. Luego, el tubo laminado se restaura a su posición de trabajo original, se gira 90° y, a continuación, se lamina en una segunda pasada en el mismo tipo de agujero. La deformación de cada pasada se ajusta según la diferencia en el diámetro del cabezal de las dos pasadas. Tras el retorno del tubo de acero laminado a la etapa frontal, se desplaza horizontalmente hasta la máquina niveladora para su nivelación. Su proceso de deformación consta de tres etapas: aplanamiento, reducción de diámetro y reducción de pared. La ventaja de la máquina laminadora automática de tubos reside en la flexibilidad de ajuste de las especificaciones de producción. En cuanto al tipo de acero, su gama de aplicación es amplia, pudiendo producir acero de bajo y medio carbono, acero de baja aleación, acero inoxidable, etc.; es adecuada para la producción en lotes pequeños y de múltiples variedades. Sus desventajas son su baja capacidad de deformación, la extensión total en dos pasadas es inferior a 2,5 mm; el espesor de pared es irregular y la frecuente aparición de arañazos internos, que deben ser eliminados por la máquina niveladora; la corta longitud del tubo rugoso afecta a la mejora del rendimiento. Baja eficiencia de producción (ritmo de laminación lento, pero ligero).
2. Molino de tubos Accu-Roll
Se trata de un laminador inclinado horizontal de mandril largo de dos rodillos con discos guía activos. La estructura del laminador presenta las siguientes características: los dos rodillos son cónicos. Al igual que la máquina perforadora de rodillos cónicos, cuenta con ángulos de alimentación y de laminación, lo que permite que el diámetro del rodillo aumente gradualmente a lo largo de la dirección de laminación, lo que reduce el deslizamiento, promueve la extensión longitudinal del metal y reduce la deformación torsional adicional. Se utilizan dos discos guía activos de gran diámetro. Se adopta el modo de operación de mandril limitado. Se adopta el tipo de rodillo sin hombro. Se informa que esto soluciona el problema de la reducción de pared concentrada de ASSEL en la parte del hombro, que reduce la vida útil del rodillo y el efecto de uniformidad de la pared, mejorando así la precisión del espesor de pared del tubo rugoso.
3. Máquina de hincado de tuberías.
El método de hincado de tubos para la producción de tubos de acero sin costura fue propuesto por el alemán Heinrich Erhard ya en 1892. El proceso de perforación de la unidad de hincado inicial se divide en el método de perforación hidráulica, que utiliza una prensa hidráulica vertical para comprimir el lingote de acero colocado en el molde y formar un tubo rugoso con fondo ahuecado. Posteriormente, se utiliza una grúa para extraer el tubo rugoso, colocarlo y colocarlo sobre la varilla central. Esta varilla se empuja para que el tubo rugoso pase a través de un conjunto de orificios anulares de diámetro decreciente, obteniendo así reducción de diámetro, reducción de pared y extensión. La fuerza de deformación se concentra en la cola de la varilla de empuje. Tras el hincado, es necesario retirar la varilla y cortar el fondo ahuecado. Se caracteriza por su baja productividad, importantes irregularidades en el espesor de pared y una relación longitud/diámetro (L/D) limitada. Actualmente, este método se utiliza exclusivamente para la producción de tubos de acero sin costura de gran diámetro (400-1400 m). Otro método, el CPE, consiste en producir tubos rugosos mediante laminación oblicua y perforación, y proporcionarlos para la máquina de hincado mediante la contracción de un extremo. Este método puede mejorar la producción y la calidad del producto, y revitalizar la producción de tubos de acero sin costura de diámetro pequeño mediante el proceso de hincado.
Las ventajas del método de elevación son:
1) Baja inversión, equipos y herramientas simples y bajo costo de producción.
2) La extensión de la unidad de elevación es grande, pudiendo alcanzar de 10 a 17. Por lo tanto, la cantidad de equipos y herramientas necesarias para el método de elevación para laminar productos similares puede ser menor.
3) La gama de variedades y especificaciones es amplia. La desventaja es que la precisión del espesor de pared no es alta y las superficies internas y externas son propensas a rayones.
4. Extrusión de tubos de acero
El método de extrusión consiste en colocar la pieza metálica en un recipiente cerrado compuesto por un cilindro, una matriz y una varilla, y aplicar presión con esta última para forzar el flujo del metal a través del orificio de la matriz, obteniendo así un conformado metal-plástico. Este método de fabricación de tubos de acero sin costura cuenta con una larga trayectoria. Según la relación entre la dirección de la fuerza aplicada por la varilla y la dirección del flujo del metal, el método de extrusión se divide en extrusión positiva y extrusión inversa. La dirección de la fuerza en la extrusión positiva coincide con la dirección del flujo del metal, mientras que en la extrusión inversa es la opuesta. La extrusión inversa ofrece las ventajas de una fuerza de extrusión reducida, una alta relación de extrusión, una velocidad de extrusión rápida, una temperatura de extrusión reducida, mejores condiciones de extrusión, una extrusión isotérmica/isobárica/isorápida fácil de lograr, un mejor rendimiento estructural y una mayor precisión dimensional, una reducción del exceso de presión del metal al final de la extrusión y una mayor tasa de recuperación del metal. Sin embargo, su funcionamiento es relativamente incómodo y el tamaño de la sección transversal del producto está limitado por el tamaño de la varilla de extrusión. La aplicación de la tecnología de extrusión de metal en la industria tiene más de 100 años de historia, pero el uso de la tecnología de extrusión en caliente en la producción de acero se ha desarrollado gradualmente desde que "Seshi" inventó el lubricante para extrusión de vidrio en 1941. En particular, el desarrollo del calentamiento no oxidativo, la tecnología de extrusión de alta velocidad, los materiales de molde y la tecnología de reducción de tensión han hecho que la producción de tubos de acero sin costura por extrusión en caliente sea más económica y razonable, mejorando considerablemente la producción y la calidad, y ampliando aún más la gama de variedades, atrayendo así la atención de varios países. En la actualidad, la gama de productos de tubos de acero producidos por extrusión es generalmente: diámetro exterior: 18,4~340 mm, espesor mínimo de pared puede alcanzar 2 mm, longitud es de aproximadamente 15 m, y los tubos de diámetro pequeño pueden llegar a los 60 m. La capacidad de la extrusora es generalmente de 2000 a 4000 toneladas, y el máximo es de 12000 toneladas.
En comparación con otros métodos de laminación en caliente, la producción de tubos de acero sin costura extruidos tiene las siguientes ventajas:
1) Menos pasos de procesamiento, lo que puede ahorrar inversión con el mismo rendimiento.
2) Dado que el metal extruido se encuentra en un estado de tensión de compresión triaxial, puede producir materiales que son difíciles o imposibles de laminar y forjar, como las aleaciones a base de níquel.
3) Debido a la gran cantidad de deformación del metal durante la extrusión (gran relación de extrusión), y la deformación completa se completa en muy poco tiempo, la estructura del producto es uniforme y el rendimiento es bueno.
4) Hay pocos defectos en las superficies internas y externas, y la precisión de la dimensión geométrica es alta.
5) La organización de la producción es flexible y adecuada para la producción de lotes pequeños y de múltiples variedades.
6) Puede producir tubos y tubos compuestos bimetálicos con secciones complejas.
Las desventajas son:
1) Altos requerimientos de lubricantes y calefacción, lo que incrementa los costos de producción.
2) Y la vida útil de la herramienta es corta, el consumo es grande y el precio es caro.
3) La tasa de rendimiento es baja, lo que reduce la competitividad del producto.
5. Laminado de tubos en molino de tubos de ciclo (molino de tubos Pilger)
El laminador de tubos cíclico se puso en producción industrial en 1990. Es un laminador de un solo bastidor y dos rodillos. El rodillo tiene un orificio de sección transversal variable. Los dos rodillos giran en direcciones opuestas, y el tubo rugoso se alimenta en la dirección opuesta del rodillo. El rodillo gira una vuelta y empuja el tubo rugoso hacia afuera, de modo que este se reduce en diámetro, se reduce en pared y se termina en el orificio para completar el laminado de una sección del tubo rugoso. Luego, el tubo rugoso se alimenta de nuevo para el laminado. Un tubo rugoso necesita circular de ida y vuelta en el orificio muchas veces para completar todo el proceso de laminado, por lo que se denomina laminador de tubos periódico, también conocido como laminador de tubos Pilger. El tubo se procesa periódicamente mediante un orificio de rodillo de sección variable, y las operaciones de alimentación y rotación del material del tubo se combinan para hacer que la pared del tubo experimente múltiples deformaciones acumulativas para obtener una mayor reducción y elongación de la pared.
Las características de este método de producción son:
1) Es más adecuado para la producción de tubos de paredes gruesas, y su espesor de pared puede alcanzar los 60-120 mm;
2) La gama de tipos de acero procesados es relativamente amplia. Dado que su método de deformación combina forjado y laminado, permite producir tubos de baja plasticidad y metales difíciles de deformar, con excelentes propiedades mecánicas.
3) La longitud del tubo de acero laminado es grande, hasta 35 m.
4) La productividad del molino es baja, generalmente 60-80%, por lo que el resultado es bajo; por lo tanto, una máquina perforadora debe estar equipada con dos laminadores de tubos periódicos para equilibrar.
5) La cola no se puede procesar, lo que genera grandes pérdidas de corte y una baja tasa de rendimiento.
6) Mala calidad de la superficie y espesor de pared muy irregular.
7) Gran consumo de herramientas, generalmente 9-35 kg/t.
6. Expansión en caliente de tuberías de acero.
El diámetro exterior máximo del tubo de acero terminado producido por la unidad de tubos de acero sin costura laminados en caliente es inferior a 530 mm para la unidad de laminación automática de tubos; inferior a 460 mm para la unidad de laminación continua de tubos; y inferior a 660 mm para el Pilger grande. Cuando se requiere un tubo de acero de mayor diámetro, además del método de elevación y el método de extrusión, se puede utilizar el método de expansión en caliente del tubo de acero. Este método puede producir actualmente un tubo de pared delgada con un diámetro exterior máximo de 1500 mm para tubos de acero sin costura. Hay tres métodos para la expansión en caliente de tubos de acero: laminado oblicuo, trefilado y empuje. Estos tres métodos comenzaron a usarse en la década de 1930. El laminado oblicuo y el trefilado requieren calentar el tubo de acero en su conjunto antes de que se pueda llevar a cabo el procesamiento de deformación, mientras que el empuje no requiere calentar todo el tubo de acero.
Máquina de expansión por laminación oblicua
El proceso de expansión por laminación oblicua consiste en transportar el material calentado de la tubería a la máquina de expansión por laminación oblicua para su expansión. Esta máquina consta de dos rodillos de la misma forma. Los ejes de ambos rodillos forman un ángulo de 30° con respecto a la línea de laminación y son accionados por motores independientes para girar en la misma dirección. El tapón participa en la deformación en la zona de deformación de expansión, y la tubería de acero realiza un movimiento en espiral en dicha zona. La pared de la tubería es laminada por los rodillos y el tapón, de modo que el diámetro de expansión se amplía y el espesor de la pared se reduce. La fuerza axial del tapón es soportada por la varilla de empuje, que puede estar dispuesta en el lado de entrada o instalada en el lado de salida. La expansión por laminación oblicua permite producir tuberías de acero con un espesor de pared de 6 a 30 mm y un diámetro exterior máximo de 710 mm. La desventaja es que quedan marcas espirales residuales en las superficies interior y exterior de la tubería de acero, lo que reduce la calidad de la superficie. Por esta razón, se debe instalar una máquina niveladora y una calibradora. Este tipo de máquina de expansión requiere un equipo grande, altos costos de inversión y ciertas restricciones en cuanto a variedades, por lo que no puede producir tubos de paredes gruesas.
Máquina de expansión de dibujo
La expansión por estirado es un método de producción con baja capacidad, pero aún se utiliza gracias a la simplicidad de sus equipos y procesos, así como a su fácil mecanizado. La máquina de expansión por estirado se puede utilizar tanto para el estirado en frío como para el estirado en caliente. Cuando la expansión no es grande y se requieren mejorar las propiedades físicas y mecánicas, así como la precisión dimensional del tubo de acero, se puede utilizar la expansión por estirado en frío. El proceso de expansión por estirado en caliente de tubos de acero incluye el calentamiento del material, la expansión de los extremos, la expansión y el estirado, el enderezamiento, el corte de cabezas y colas, y la inspección. La tasa de expansión por calentamiento es del 60-70%, y el diámetro máximo de los tubos de acero que se pueden producir es de 750 mm. El principio de funcionamiento principal de la expansión por estirado en caliente es el siguiente: mediante un grupo (generalmente de 1 a 4) de tapones con diámetros gradualmente crecientes, se insertan y atraviesan toda la longitud del orificio interior del tubo de acero, de modo que el diámetro del tubo se expande, el espesor de la pared se reduce y la longitud se acorta ligeramente. Las principales herramientas de la máquina de expansión por estirado son los tapones de expansión, los tapones de expansión y las varillas de expulsión. Las ventajas son la simplicidad del equipo, la facilidad de operación y la facilidad de manejo; una amplia gama de productos y especificaciones, y la posibilidad de producir tubos de acero rectangulares y de otras formas especiales. Las desventajas son el largo ciclo de producción, la baja productividad y el alto consumo de herramientas y metal.
Expansor de tipo empuje
El principio de funcionamiento del expansor de empuje consiste en colocar el tubo de acero crudo en la bobina de inducción de media frecuencia. Tras el calentamiento por inducción de media frecuencia, el pistón del cilindro hidráulico o el cabezal de empuje del cabrestante se mueve para empujar la cola del tubo de acero, de modo que el acero pase a través del mandril cónico axialmente desde la cabeza del tubo, secuencialmente, para lograr la expansión. Al empujar la cola del tubo de acero en el mandril, se añade detrás un nuevo tubo de acero para procesar. Tras el retorno del cabezal de empuje, continúa empujando la cola del nuevo tubo de acero. La cabeza del nuevo tubo de acero empuja la cola del tubo de acero anterior a través del mandril, completando así la expansión del tubo de acero. Dado que solo se calienta el tubo de acero en la sección deformada, este se dobla fácilmente y el espesor de pared y la longitud del tubo expandido son limitados. Las ventajas del expansor de empuje son una alta tasa de recuperación de metal, un equipo sencillo y un bajo consumo de energía. Las desventajas son la baja consistencia del rendimiento de los tubos de acero a lo largo de la longitud y la baja eficiencia de producción. Debido a la baja inversión, recientemente se han construido muchos equipos en el norte de mi país. El proceso de expansión por empuje superior permite producir tubos de acero con un espesor de pared de 6 a 30 mm y un diámetro exterior máximo de 860 mm.
Hora de publicación: 30 de septiembre de 2024