Základem procesu za studena-válcovaných kruhových trubek je přeměnit za tepla-válcované suroviny na vysoce-přesné, vysoce{3}}povrchové-kvalitní trubky prostřednictvím několika válcovacích průchodů a přesného obrábění při pokojové teplotě. Celý proces se zaměřuje na tři cíle „zmenšení průměru, kontrolu tloušťky stěny a zlepšení kvality“, což vyžaduje přísnou kontrolu teploty, válcovací síly a rozměrové přesnosti.
I. Kompletní vývojový diagram procesu
Výroba kruhových trubek válcovaných za studena- zahrnuje čtyři hlavní fáze: „Předúprava suroviny → Válcování za studena → Následná úprava → Kontrola kvality“, která zahrnuje celkem osm základních kroků. Podrobný postup je následující:
Příprava suroviny → 2. Moření a odmašťování → 3. Válcování za studena → 4. Mezitepelné zpracování
Dokončení válcováním/tasením za studena (volitelné) → 6. Tepelné zpracování hotového výrobku → 7. Dokončení → 8. Kontrola kvality a balení
II. Podrobné vysvětlení základních procesů v každé fázi
Fáze 1: Předúprava suroviny - Položení základu pro zpracování
Cílem této fáze je odstranit povrchové vady suroviny a zajistit "žádný kontakt s nečistotami" při následném válcování, čímž se zabrání případnému zhoršení kvality povrchu trubky. Výběr surovin: Primárně se používají za tepla-válcované bezešvé ocelové trubkové předvalky (vnější průměr 20-150 mm, tloušťka stěny 3-20 mm) nebo za tepla{11}}válcované svitky (tloušťka 1–5 mm). Materiál musí splňovat požadavky hotového výrobku (např. nízkouhlíková ocel Q235, středně uhlíková ocel 20#) a surovina musí být bez povrchových vad, jako jsou praskliny a záhyby.
Řezání/propichování (pro svitky): Používáte-li svitky, musíte je nejprve nastříhat na pásy s pevnou šířkou- pomocí řezacích nůžek. Tyto pásy jsou poté válcovány do předvalků kulatých trubek pomocí "děrovací stolice" (vytvářející "otevřenou trubku" s mezerou). Mezery se poté svaří, aby se mezery vyplnily (toto se používá pouze u některých svařovaných trubek; bezešvé trubky lze vyrobit přímo z předvalku).
Fáze 2: Moření a odmašťování – Čištění povrchu, aby se zabránilo lepení během válcování.
Před válcováním za studena musí být povrch suroviny zbaven okují a oleje. V opačném případě bude okují vtlačena do povrchu trubky válečky, což způsobí "důlkové" defekty. Moření: Surovinu ponořte do 15%-20% roztoku kyseliny chlorovodíkové (40-60 stupňů) na 10-30 minut, aby se chemickou reakcí odstranily povrchové oxidové usazeniny (Fe₂O₃ + 6HCl=2FeCl3 + 3H₂O).
Odmaštění: Po moření opláchněte čistou vodou a poté ponořte do alkalického odmašťovacího prostředku (jako je roztok hydroxidu sodného), abyste odstranili povrchový olej a zabránili jeho ulpívání na rolích během válcování a ovlivnění přesnosti trubky.
Sušení: Nakonec vysušte surovinu horkým vzduchem (80-120 stupňů), abyste zajistili suchý povrch a zabránili následné korozi.
Fáze 3: Válcování za studena - Tvarování jádra a kontrola rozměrové přesnosti
Toto je kritický krok při určování velikosti a kvality povrchu kruhových trubek válcovaných za studena-. Prostřednictvím „více kontinuálních válcovacích průchodů“ je surovina postupně válcována podle cílových specifikací. Celý proces se provádí při pokojové teplotě (na rozdíl od procesu válcování za tepla- při vysoké teplotě). Vybavení: Používá se dvouválcová válcovna za studena nebo víceválcová válcovna za studena (např. čtyřválcová nebo šestiválcová válcovna za studena). Povrchy válců jsou leštěné (drsnost Ra menší nebo rovna 0,4 μm), aby byl zajištěn hladký vnější povrch trubky.
Vlastnosti procesu:
Více{0}}průchodové válcování: Deformace každého válcování je řízena na 10 % až 20 %, aby se zabránilo nadměrné deformaci, která může způsobit praskání trubky. K postupnému zmenšení vnějšího průměru suroviny z 20-150 mm na cílových 5-220 mm a tloušťky stěny z 3-20 mm na 0,5-25 mm jsou obvykle zapotřebí tři až osm průchodů.
Kontrola rozměrů: Vnější průměr je monitorován v reálném čase po každém válcování pomocí online měřidla průměru. Tlak válce se automaticky upraví, pokud odchylka překročí ±0,05 mm, čímž je zajištěna tolerance konečného vnějšího průměru hotového výrobku v rozmezí ±0,05-±0,2 mm. Kontrola tahu: Během procesu válcování "napínací válec" aplikuje stálé napětí (10-50 MPa), aby se zabránilo ohýbání nebo nadměrné oválnosti trubky a zajistila se přímost (menší nebo rovna 1 mm na metr).
Fáze 4: Střední tepelné ošetření - Úleva od stresu a prevence praskání
Během procesu válcování za studena prochází kov vnitřním „pracovním zpevněním“ (zvýšená tvrdost a snížená houževnatost). Pokračující válcování může snadno vést k praskání v trubce, takže mezi více válcovacími průchody je nutné "mezilehlé žíhání".
Proces: Válcovaná trubka se umístí do kontinuální žíhací pece a zahřeje se na 600-700 stupňů pod ochrannou atmosférou (jako je dusík, aby se zabránilo oxidaci). Teplota se udržuje po dobu 1-2 hodin a poté se zkumavka ochladí na teplotu místnosti.
Účel: Chcete-li odstranit vnitřní pnutí vznikající při válcování za studena, snižte tvrdost trubky (např. snížení tvrdosti oceli 20# z HB180 na HB120) a obnovte houževnatost pro přípravu na následné válcování. Fáze 5: Dokončení válcování/tažení za studena (volitelné) – Zlepšení přesnosti
Pro výrobu ultra{0}}vysoce{1}}přesných trubek (jako jsou sudy pro hydraulické válce) je po válcování za studena vyžadován proces „dokončovacího válcování“ nebo „tažení za studena“.
Dokončovací válcování: Při použití přesné válcovací stolice za studena se používá menší deformace (5%-10%), aby se dále snížila tolerance vnějšího průměru na ±0,03 mm a drsnost vnitřní stěny na Ra menší nebo rovna 0,8 μm.
Tažení za studena: Trubka válcovaná za studena- prochází „otvorem v matrici“ (s průměrem o něco menším, než je vnější průměr trubky) a je násilně tažena pod napětím. To dále zlepšuje rozměrovou přesnost a povrchovou úpravu, ale je méně účinné než dokončovací válcování a používá se především pro malo-sériovou, vysoce{3}}výrobu trubek.
Fáze 6: Tepelné zpracování hotového výrobku – přizpůsobení mechanických vlastností
Trubka prochází finálním tepelným zpracováním, aby se upravily její mechanické vlastnosti na základě zamýšleného použití (např. vysoká pevnost u nosných-součástí, vysoká houževnatost u zakřivených částí). Žíhání: Zahřívání na 650-750 stupňů, držení a poté pomalé ochlazování pro snížení tvrdosti a zvýšení houževnatosti. Vhodné pro trubky vyžadující ohýbání (jako jsou brzdová vedení).
Normalizace: Zahřívání na 850-950 stupňů, udržování a následné chlazení vzduchem pro zjemnění velikosti zrna a dosažení jednotné mikrostruktury. Vhodné pro komponenty vyžadující pevnost a houževnatost (jako jsou spojovací tyče podvozku).
Kalení a popouštění (kalení + popouštění): Používá se pouze pro středně- a vysoko{2}}pevnostní oceli (jako je ocel 45#). Za prvé, zahřátí na 820-860 stupňů a kalení (chlazení vodou), následované zahřátím na 500-600 stupňů a temperováním, výrazně zvýší pevnost (mez kluzu se zvýší z 355 MPa na více než 500 MPa). Vhodné pro nosné součásti, jako jsou hnací hřídele. Fáze 7: Dokončení - Oprava tvaru pro snadné použití
Rovnání: Trubka se rovná pomocí víceválcového rovnacího stroje (obvykle 11 nebo 13 válců), aby byla zajištěna rovnost menší nebo rovna 0,5 mm/m, což zabraňuje odchylkám při následném řezání nebo montáži.
Řezání: Na základě požadavků zákazníka se trubka řeže na pevné délky (obvykle 2-12m) pomocí pily nebo laserové řezačky s tolerancí délky ±2mm.
Povrchová úprava: V závislosti na požadavcích na ochranu proti korozi se provádí galvanizace (žárové zinkování nebo galvanické pokovování s tloušťkou zinkové vrstvy větší nebo rovnou 80 μm), potahování plastem (jako je epoxidový nátěr) nebo leštění (u dekorativních trubek s drsností povrchu Ra menší nebo rovnou 0,4 μm).
Fáze 8: Kontrola kvality a balení - Zajištění kvalifikované dodávky
Kontrola rozměrů: Posuvná měřítka a mikrometry se používají ke kontrole vnějšího průměru a tloušťky stěny a měřidlo vnitřního průměru se používá ke kontrole vnitřního průměru, aby se zajistila shoda se specifikacemi. Pro kontrolu přímosti se používá přímoměr. Testování mechanických vlastností: Odběr vzorků podléhá „zkoušce tahem“ (pro pevnost v tahu a mez kluzu), „zkoušce tvrdosti“ (pro HB nebo HRB) a „zkoušce zploštění“ (pro kvalitu svaru, pouze pro svařované trubky).
Kontrola povrchu: Provádí se vizuální kontrola nebo testování vířivými proudy, aby se zjistily povrchové vady, jako jsou praskliny, důlky a škrábance. Vysokotlaké-potrubí (jako jsou ropovody a plynovody) podléhají „hydrostatické zkoušce“ (při použití 1,5násobku pracovního tlaku a udržování tlaku po dobu 30 minut bez úniku).
Balení: Kvalifikované trubky jsou zabaleny do vodotěsné papírové nebo plastové fólie a poté svázány do svazků ocelovou páskou. Svazky jsou označeny specifikací, materiálem a číslem šarže pro snadnou přepravu a skladování.