A causa delle limitazioni delle condizioni della billetta e della capacità di estensione della macchina perforatrice, le dimensioni e la precisione del tubo grezzo dopo la perforazione non possono soddisfare i requisiti dell'utente. Il tubo grezzo deve essere ulteriormente lavorato. Esistono molti metodi per la lavorazione a caldo e l'estensione dei tubi in acciaio senza saldatura. Oltre ai tre tipi di macchine sopra descritti, i seguenti metodi sono attualmente comunemente utilizzati.
1. Macchina automatica per la laminazione di tubi
La macchina automatica per la laminazione di tubi è composta da tre parti: la macchina principale, la parte anteriore e la parte posteriore. La macchina principale è un laminatoio longitudinale irreversibile a due rulli, caratterizzato da una coppia di rulli di ritorno ad alta velocità a rotazione inversa installati dietro i rulli di lavoro. Allo stesso tempo, per soddisfare le esigenze di ritorno dei tubi in acciaio, è previsto un meccanismo di sollevamento rapido per il rullo di lavoro superiore e il rullo di ritorno inferiore. Il rullo di lavoro ha un foro circolare. Il tubo grezzo inviato dalla macchina perforatrice e dalla macchina stiratrice viene laminato in un foro anulare composto da un foro circolare e da una testa (conica o sferica). Solitamente, vengono laminate due passate. Dopo ogni passata di laminazione, il rullo di lavoro superiore e il rullo di ritorno inferiore vengono sollevati a una certa altezza e il tubo grezzo viene rimandato alla fase anteriore dal rullo di ritorno. Successivamente, il tubo laminato viene riportato nella posizione di lavoro originale, il tubo in acciaio viene ruotato di 90° e quindi laminato nella seconda passata nello stesso tipo di foro. L'entità della deformazione di ogni passata è regolata dalla differenza nel diametro della testa delle due passate. Dopo essere tornato alla fase iniziale, il tubo in acciaio laminato viene spostato orizzontalmente verso la macchina di spianatura per la spianatura. Anche il processo di deformazione avviene attraverso tre fasi: appiattimento, riduzione del diametro e riduzione della parete. Il vantaggio della macchina di rullatura automatica per tubi è la possibilità di adattare le specifiche di produzione in modo flessibile. Per quanto riguarda il tipo di acciaio, la gamma applicabile è ampia e può essere prodotto acciaio a basso e medio tenore di carbonio, acciaio bassolegato, acciaio inossidabile, ecc.; è adatto per la produzione di piccoli lotti e multivarietà. Gli svantaggi sono la scarsa capacità di deformazione, l'estensione totale delle due passate è inferiore a 2,5; lo spessore della parete è irregolare e spesso si verificano graffi interni, che devono essere eliminati dalla macchina di spianatura; la lunghezza del tubo grezzo è ridotta, il che influisce sul miglioramento del tasso di resa. Bassa efficienza produttiva (ritmo di laminazione lento, ma peso ridotto).
2. Laminatoio per tubi Accu-Roll
Si tratta di un laminatoio orizzontale inclinato a due rulli con mandrino lungo e dischi di guida attivi. La struttura del laminatoio presenta le seguenti caratteristiche: i due rulli sono conici. Come nella macchina perforatrice a rulli conici, sono presenti sia angoli di alimentazione che angoli di laminazione, in modo che il diametro del rullo aumenti gradualmente lungo la direzione di laminazione, il che favorisce la riduzione dello scorrimento, favorisce l'estensione longitudinale del metallo e riduce l'ulteriore deformazione torsionale. Vengono utilizzati due dischi di guida attivi di grande diametro. Viene adottata la modalità di funzionamento a mandrino limitato. Viene adottato il tipo di rullo senza spallamento. È stato segnalato che questo supera il problema della riduzione concentrata della parete di ASSEL sulla parte della spalla, che riduce la durata del rullo e l'effetto di uniformità della parete, migliorando così la precisione dello spessore della parete del tubo grezzo.
3. Macchina per il sollevamento di tubi
Il metodo di perforazione a spinta per la produzione di tubi in acciaio senza saldatura fu proposto dal tedesco Heinrich Erhard già nel 1892. Il processo di perforazione dell'unità di perforazione iniziale si divide nel metodo di perforazione idraulica, che utilizza una pressa idraulica verticale per comprimere il lingotto d'acciaio inserito nello stampo in un tubo grezzo con fondo a tazza, quindi utilizza una gru per estrarre il tubo grezzo, posizionarlo e posizionare il tubo grezzo a tazza sull'asta di spinta lunga. L'asta di spinta viene spinta per far passare il tubo grezzo a tazza attraverso una serie di fori anulari con diametri decrescenti, ottenendo così una riduzione del diametro, una riduzione della parete e un allungamento. La forza di deformazione è concentrata interamente nella parte terminale dell'asta di spinta. Dopo la perforazione, l'asta deve essere rimossa e il fondo a tazza viene tagliato. Le caratteristiche sono bassa produttività, spessore di parete notevolmente irregolare e rapporto L/D limitato del tubo in acciaio. Attualmente, solo questo metodo viene utilizzato per produrre tubi in acciaio senza saldatura di grande diametro (400-1400 mm). Un altro metodo è il cosiddetto metodo CPE, che consiste nel produrre tubi grezzi mediante laminazione obliqua e perforazione, per poi fornire tubi grezzi alla macchina di pressatura mediante restringimento di un'estremità del tubo grezzo. Questo metodo può migliorare la produzione e la qualità del prodotto, e ripristinare la vitalità della produzione di tubi in acciaio senza saldatura di piccolo diametro mediante il processo di pressatura.
I vantaggi del metodo di sollevamento sono:
1) Investimenti ridotti, attrezzature e utensili semplici e bassi costi di produzione.
2) L'estensione dell'unità di sollevamento è ampia, può raggiungere da 10 a 17 metri. Pertanto, il numero di attrezzature e utensili necessari per il metodo di sollevamento di prodotti simili può essere inferiore.
3) La gamma di varietà e specifiche è ampia. Lo svantaggio è che la precisione dello spessore delle pareti non è elevata e le superfici interne ed esterne sono soggette a graffi.
4. Estrusione di tubi in acciaio
Il cosiddetto metodo di estrusione si riferisce al posizionamento della billetta metallica in un contenitore "chiuso" composto da un cilindro di estrusione, una matrice di estrusione e un'asta di estrusione, e all'applicazione di una pressione tramite l'asta di estrusione per forzare il metallo a fuoriuscire dal foro della matrice di estrusione e ottenere la deformazione plastica del metallo. Questo è un metodo di produzione di tubi in acciaio senza saldatura con una lunga storia. In base alla relazione relativa tra la direzione della forza dell'asta di estrusione e la direzione del flusso del metallo, il metodo di estrusione può essere suddiviso in estrusione positiva ed estrusione inversa. La direzione della forza dell'estrusione positiva è coerente con la direzione del flusso del metallo, mentre l'estrusione inversa è opposta. L'estrusione inversa presenta i vantaggi di una forza di estrusione ridotta, un elevato rapporto di estrusione, un'elevata velocità di estrusione, una temperatura di estrusione ridotta, migliori condizioni di estrusione, estrusione isotermica/isobarica/isospeed facilmente realizzabile, migliori prestazioni della struttura del prodotto e precisione dimensionale, può ridurre il surplus di pressione del metallo al termine dell'estrusione e migliorare il tasso di recupero del metallo; Tuttavia, il suo funzionamento è relativamente scomodo e la sezione trasversale del prodotto è limitata dalle dimensioni dell'asta di estrusione. L'applicazione della tecnologia di estrusione dei metalli nell'industria ha una storia di oltre 100 anni, ma l'uso della tecnologia di estrusione a caldo nella produzione di acciaio si è gradualmente sviluppato dopo che "Seshi" ha inventato il lubrificante per estrusione del vetro nel 1941. In particolare, lo sviluppo del riscaldamento non ossidativo, della tecnologia di estrusione ad alta velocità, dei materiali per stampi e della tecnologia di riduzione della tensione hanno reso la produzione di tubi in acciaio senza saldatura tramite estrusione a caldo più economica e ragionevole, migliorando notevolmente la produzione e la qualità e ampliando ulteriormente la gamma di varietà, attirando così l'attenzione di diversi paesi. Attualmente, la gamma di tubi in acciaio prodotti per estrusione è generalmente: diametro esterno: 18,4~340 mm, spessore minimo della parete può raggiungere i 2 mm, lunghezza di circa 15 m e tubi di piccolo diametro possono essere realizzati in tubi di acciaio da 60 m. La capacità dell'estrusore è generalmente di 2000~4000 tonnellate e la massima è di 12000 tonnellate.
Rispetto ad altri metodi di laminazione a caldo, la produzione di tubi in acciaio estruso senza saldatura presenta i seguenti vantaggi:
1) Minor numero di fasi di lavorazione, con conseguente risparmio sugli investimenti a parità di output.
2) Poiché il metallo estruso si trova in uno stato di sollecitazione compressiva triassiale, può produrre materiali difficili o impossibili da laminare e forgiare, come le leghe a base di nichel.
3) Grazie all'elevata deformazione del metallo durante l'estrusione (elevato rapporto di estrusione) e al fatto che la deformazione completa avviene in tempi molto brevi, la struttura del prodotto è uniforme e le prestazioni sono buone.
4) Sono presenti pochi difetti sulle superfici interne ed esterne e la precisione delle dimensioni geometriche è elevata.
5) L'organizzazione produttiva è flessibile e adatta alla produzione di piccoli lotti e di più varietà.
6) Può produrre tubi e tubi compositi bimetallici con sezioni complesse.
Gli svantaggi sono:
1) Elevati requisiti di lubrificanti e riscaldamento, che aumentano i costi di produzione.
2) La durata dell'utensile è breve, il consumo è elevato e il prezzo è elevato.
3) Il tasso di resa è basso, il che riduce la competitività del prodotto.
5. Laminatoio per tubi a ciclo (laminatoio per tubi Pilger) laminazione tubi
Il laminatoio per tubi a ciclo è entrato in produzione industriale nel 1990. Si tratta di un laminatoio a due cilindri a telaio singolo. Il cilindro presenta un foro a sezione variabile. I due cilindri ruotano in direzioni opposte e il tubo grezzo viene alimentato nella direzione opposta al cilindro. Il cilindro ruota di un giro e spinge fuori il tubo grezzo in modo che il tubo grezzo venga ridotto in diametro, ridotto in parete e rifinito nel foro per completare la laminazione di una sezione del tubo grezzo. Quindi il tubo grezzo viene nuovamente alimentato per la laminazione. Un tubo grezzo deve essere fatto circolare avanti e indietro nel foro più volte per completare l'intero processo di laminazione, per questo è chiamato laminatoio per tubi periodico, noto anche come laminatoio per tubi Pilger. Il tubo viene lavorato periodicamente da un foro a rulli a sezione variabile e le operazioni di alimentazione e rotazione del materiale del tubo vengono combinate per far sì che la parete del tubo subisca molteplici deformazioni cumulative per ottenere una maggiore riduzione e allungamento della parete.
Le caratteristiche di questo metodo di produzione sono:
1) È più adatto alla produzione di tubi a parete spessa, e lo spessore della sua parete può raggiungere 60-120 mm;
2) La gamma di tipi di acciaio lavorati è relativamente ampia. Poiché il metodo di deformazione è una combinazione di forgiatura e laminazione, è possibile produrre tubi in metalli poco plastici e difficili da deformare, con eccellenti proprietà meccaniche.
3) La lunghezza del tubo di acciaio laminato è elevata, fino a 35 m.
4) La produttività del laminatoio è bassa, generalmente del 60-80%, quindi la produzione è bassa; pertanto, una macchina perforatrice deve essere dotata di due laminatoi per tubi periodici per bilanciare.
5) La coda non può essere lavorata, con conseguenti grandi perdite di taglio e una bassa resa.
6) Scarsa qualità della superficie e spessore della parete notevolmente irregolare.
7) Elevato consumo di utensili, generalmente 9-35 kg/t.
6. Espansione a caldo del tubo di acciaio
Il diametro esterno massimo del tubo in acciaio finito prodotto dall'unità di laminazione a caldo di tubi in acciaio senza saldatura è inferiore a 530 mm per l'unità di laminazione automatica; inferiore a 460 mm per l'unità di laminazione continua; e inferiore a 660 mm per la Pilger di grandi dimensioni. Quando è necessario un tubo in acciaio di diametro maggiore, oltre al metodo di spinta e al metodo di estrusione, è possibile utilizzare il metodo di espansione a caldo dei tubi in acciaio. Questo metodo può attualmente produrre tubi a parete sottile con un diametro esterno massimo di 1500 mm per tubi in acciaio senza saldatura. Esistono tre metodi per l'espansione a caldo dei tubi in acciaio: laminazione obliqua, trafilatura e spinta. Questi tre metodi sono stati introdotti negli anni '30. La laminazione obliqua e la trafilatura richiedono il riscaldamento dell'intero tubo in acciaio prima di poter eseguire la deformazione, mentre la spinta non richiede il riscaldamento dell'intero tubo in acciaio.
Macchina di espansione a laminazione obliqua
Il processo di espansione a laminazione obliqua prevede che il materiale riscaldato del tubo venga trasportato alla macchina di espansione a laminazione obliqua per l'espansione. La macchina di espansione a laminazione obliqua è costituita da due rulli della stessa forma. Gli assi dei due rulli formano un angolo di 30° rispetto alla linea di laminazione e i due rulli sono azionati separatamente da motori per ruotare nella stessa direzione. Il tappo partecipa alla deformazione nella zona di espansione, mentre il tubo in acciaio compie un movimento a spirale nella zona di deformazione. La parete del tubo viene rullata dai rulli e dal tappo, in modo da aumentare il diametro di espansione e assottigliare lo spessore della parete. La forza assiale del tappo è trasmessa dall'asta di spinta, che può essere posizionata sul lato di ingresso o installata sul lato di uscita. L'espansione a laminazione obliqua può produrre tubi in acciaio con uno spessore di parete da 6 a 30 mm e un diametro esterno massimo di 710 mm. Lo svantaggio è che sulle superfici interna ed esterna del tubo in acciaio rimangono segni a spirale residui, che ne riducono la qualità superficiale. Per questo motivo, è necessario installare una macchina livellatrice e una macchina calibratrice. Questo tipo di macchina per l'espansione richiede attrezzature di grandi dimensioni, elevati costi di investimento e alcune restrizioni sulle varietà, e non può produrre tubi a pareti spesse.
Macchina di espansione del disegno
L'espansione tramite trafilatura è un metodo di produzione con bassa capacità produttiva, ma è ancora in uso grazie alla semplicità delle attrezzature e della lavorazione e alla facilità di funzionamento meccanizzato. La macchina per l'espansione tramite trafilatura può essere utilizzata sia per l'espansione tramite trafilatura a freddo che per l'espansione tramite trafilatura a caldo. Quando l'entità dell'espansione non è elevata e le proprietà fisiche e meccaniche e la precisione dimensionale del tubo in acciaio devono essere migliorate, è possibile utilizzare l'espansione tramite trafilatura a freddo. Il flusso di processo dell'espansione tramite trafilatura a caldo dei tubi in acciaio comprende il riscaldamento del materiale del tubo, l'espansione delle estremità del tubo, l'espansione e l'imbutitura, la raddrizzatura, il taglio delle teste e delle code e l'ispezione. La velocità di espansione di ogni riscaldamento è del 60-70% e il diametro massimo dei tubi in acciaio che possono essere prodotti è di 750 mm. Il principio di funzionamento principale dell'espansione tramite trafilatura a caldo è il seguente: attraverso un gruppo (generalmente da 1 a 4) di tasselli con diametri gradualmente crescenti, si inseriscono e attraversano l'intera lunghezza del foro interno del tubo in acciaio, in modo da aumentare il diametro del tubo in acciaio, ridurre lo spessore della parete e accorciare leggermente la lunghezza. Gli utensili principali della macchina per l'espansione dei tubi sono i tasselli ad espansione, i tasselli ad espansione e le aste di espulsione. I vantaggi sono la semplicità dell'attrezzatura, la praticità d'uso, la facilità di gestione, un'ampia gamma di varietà e specifiche di prodotto e la possibilità di produrre tubi in acciaio rettangolari e di altre forme speciali. Gli svantaggi sono il lungo ciclo di produzione, la bassa produttività e l'elevato consumo di utensili e metallo.
Espansore a spinta
Il principio di funzionamento dell'espansore a spinta consiste nel posizionare il tubo di acciaio grezzo nella bobina di induzione a media frequenza. Dopo il riscaldamento a induzione a media frequenza, il pistone del cilindro idraulico o la testa di spinta dell'argano si muovono per spingere la coda del tubo di acciaio in modo che l'acciaio passi attraverso il mandrino conico fissato assialmente dalla testa del tubo in sequenza per raggiungere lo scopo dell'espansione; quando la coda del tubo di acciaio viene spinta nel mandrino, un nuovo tubo di acciaio da lavorare viene aggiunto dietro di essa. Dopo il ritorno della testa di spinta, continua a spingere la coda del nuovo tubo di acciaio. La testa del nuovo tubo di acciaio spinge la coda del tubo di acciaio precedente attraverso il mandrino, completando così l'espansione del tubo di acciaio. Poiché viene riscaldato solo il tubo di acciaio nella sezione deformata, il tubo di acciaio deformato è facile da piegare e lo spessore della parete e la lunghezza del tubo espanso sono limitati. I vantaggi dell'espansore a spinta sono un elevato tasso di recupero del metallo, un'attrezzatura semplice e un basso consumo energetico. Gli svantaggi sono la scarsa costanza delle prestazioni del tubo in acciaio in direzione longitudinale e la bassa efficienza produttiva. Grazie al basso investimento, di recente sono stati costruiti molti nuovi impianti nel Nord del mio Paese. Il processo di espansione a spinta dall'alto può attualmente produrre tubi in acciaio con uno spessore di parete da 6 a 30 mm e un diametro esterno massimo di 860 mm.
Data di pubblicazione: 30-09-2024