Istotą procesu-walcowania rur okrągłych na zimno jest przekształcanie-surowców walcowanych na gorąco w-precyzyjne rury o wysokiej-powierzchni- poprzez wielokrotne walcowanie i precyzyjną obróbkę w temperaturze pokojowej. Cały proces koncentruje się na trzech celach: „zmniejszeniu średnicy, kontroli grubości ścianki i poprawie jakości”, wymagających ścisłej kontroli temperatury, siły toczenia i dokładności wymiarowej.
I. Pełny diagram przebiegu procesu
Produkcja-okrągłych rur walcowanych na zimno obejmuje cztery główne etapy: „Obróbka wstępna surowca → Walcowanie na zimno → Późniejsza obróbka wykończeniowa → Kontrola jakości” obejmująca w sumie osiem głównych etapów. Szczegółowy proces wygląda następująco:
Przygotowanie surowca → 2. Trawienie i odtłuszczanie → 3. Walcowanie na zimno → 4. Pośrednia obróbka cieplna
Walcowanie wykończeniowe/ciągnienie na zimno (opcjonalnie) → 6. Obróbka cieplna gotowego produktu → 7. Wykańczanie → 8. Kontrola jakości i pakowanie
II. Szczegółowe wyjaśnienie podstawowych procesów na każdym etapie
Etap 1: Wstępna obróbka surowca - Kładzenie fundamentów pod przetwarzanie
Celem tego etapu jest usunięcie defektów powierzchni surowca i zapewnienie „braku kontaktu z zanieczyszczeniami” podczas późniejszego walcowania, co zapobiegnie pogorszeniu jakości powierzchni rury. Wybór surowca: Stosowane są głównie kęsy-z rur stalowych bez szwu walcowane na gorąco (średnica zewnętrzna 20-150 mm, grubość ścianki 3-20 mm) lub-zwoje walcowane na gorąco (grubość 1–5 mm). Materiał musi spełniać wymagania gotowego produktu (np. stal niskowęglowa Q235, stal średniowęglowa 20#), a surowiec musi być wolny od wad powierzchniowych takich jak pęknięcia i fałdy.
Cięcie/przekłuwanie (w przypadku zwojów): w przypadku stosowania zwojów należy je najpierw pociąć na paski-o stałej szerokości za pomocą nożyc rozcinających. Paski te są następnie zwijane w kęsy z okrągłych rur za pomocą „młyna przebijającego” (tworząc „otwartą rurę” ze szczeliną). Następnie szczeliny są zgrzewane w celu ich wypełnienia (jest to stosowane tylko w przypadku niektórych rur spawanych; rury bez szwu można wykonać bezpośrednio z kęsa).
Etap 2: Wytrawianie i odtłuszczanie – Oczyszczenie powierzchni, aby zapobiec sklejaniu się podczas walcowania.
Przed walcowaniem na zimno powierzchnia surowca musi być wolna od kamienia i oleju. W przeciwnym razie zgorzelina będzie wciskana w powierzchnię rury przez rolki, powodując powstawanie „wżerów”. Trawienie: Zanurz surowiec w 15%-20% roztworze kwasu solnego (40-60 stopni) na 10-30 minut, aby usunąć powierzchniową warstwę tlenku (Fe₂O₃ + 6HCl=2FeCl₃ + 3H₂O) w wyniku reakcji chemicznej.
Odtłuszczanie: Po wytrawieniu spłukać czystą wodą, a następnie zanurzyć w zasadowym środku odtłuszczającym (takim jak roztwór wodorotlenku sodu), aby usunąć olej z powierzchni i zapobiec jego przywieraniu do rolek podczas walcowania i pogarszaniu precyzji rury.
Suszenie: Na koniec wysusz surowiec gorącym powietrzem (80-120 stopni), aby upewnić się, że powierzchnia jest sucha i zapobiec późniejszemu rdzewieniu.
Etap 3: Walcowanie na zimno - Formowanie rdzenia i kontrola dokładności wymiarowej
Jest to kluczowy krok w określaniu rozmiaru i jakości powierzchni-okrągłych rur walcowanych na zimno. Poprzez „wiele ciągłych przejść walcowania” surowiec jest stopniowo walcowany do docelowych specyfikacji. Cały proces odbywa się w temperaturze pokojowej (w przeciwieństwie do-procesu walcowania w wysokiej temperaturze lub walcowania na gorąco). Sprzęt: Stosowana jest walcarka zimna z dwoma-walcami lub walcarka wielowalcowa-(taka jak walcarka na zimno z czterema{{7} lub sześcioma-walcami). Powierzchnie walców są polerowane (chropowatość Ra mniejsza lub równa 0,4 μm), aby zapewnić gładką powierzchnię zewnętrzną rury.
Funkcje procesu:
Walcowanie-w wielu przejściach: odkształcenie każdego przejścia walcowania jest kontrolowane na poziomie 10–20%, aby uniknąć nadmiernego odkształcenia, które może spowodować pękanie rury. Aby stopniowo zmniejszyć średnicę zewnętrzną surowca z 20–150 mm do docelowych 5–220 mm i grubość ścianki z 3–20 mm do 0,5–25 mm, zwykle potrzebne są trzy do ośmiu przejść.
Kontrola wymiarowa: Średnica zewnętrzna jest monitorowana w czasie rzeczywistym po każdym przejściu walcowania za pomocą miernika średnicy online. Docisk walca jest automatycznie dostosowywany, jeśli odchylenie przekracza ± 0,05 mm, zapewniając ostateczną tolerancję średnicy zewnętrznej gotowego produktu w zakresie ± 0,05–± 0,2 mm. Kontrola naprężenia: Podczas procesu walcowania „rolka napinająca” przykłada stałe napięcie (10–50 MPa), aby zapobiec zginaniu lub nadmiernej owalności rury i zapewnić prostoliniowość (mniejszą lub równą 1 mm na metr).
Etap 4: Pośrednia obróbka cieplna - Usuwanie naprężeń i zapobieganie pęknięciom
Podczas procesu walcowania na zimno metal ulega wewnętrznemu „utwardzeniu przez zgniot” (zwiększeniu twardości i zmniejszeniu wytrzymałości). Ciągłe walcowanie może łatwo doprowadzić do pęknięcia rury, dlatego wymagane jest „wyżarzanie pośrednie” pomiędzy wieloma przejściami walcowania.
Proces: Walcowaną rurę umieszcza się w piecu do ciągłego wyżarzania i podgrzewa do temperatury 600-700 stopni w atmosferze ochronnej (takiej jak azot, aby zapobiec utlenianiu). Temperaturę utrzymuje się przez 1-2 godziny, a następnie probówkę schładza się do temperatury pokojowej.
Cel: Wyeliminowanie naprężeń wewnętrznych powstających podczas walcowania na zimno, zmniejszenie twardości rury (np. zmniejszenie twardości stali 20# z HB180 do HB120) i przywrócenie wytrzymałości w celu przygotowania do kolejnego walcowania. Etap 5: Walcowanie wykańczające/ciągnienie na zimno (opcjonalnie) – poprawa precyzji
Do produkcji rur o ultra-wysokiej-precyzyjności (takich jak beczki do cylindrów hydraulicznych) po walcowaniu na zimno wymagany jest proces „walcowania wykańczającego” lub „ciągnienia na zimno”.
Walcowanie wykańczające: przy użyciu precyzyjnej walcarki na zimno stosuje się mniejsze odkształcenie (5% -10%), aby jeszcze bardziej zmniejszyć tolerancję średnicy zewnętrznej do ± 0,03 mm i chropowatość ścianki wewnętrznej do Ra mniejszego lub równego 0,8 μm.
Ciągnienie na zimno:-walcowana na zimno rura przechodzi przez „otwór w matrycy” (o średnicy nieco mniejszej niż zewnętrzna średnica rury) i jest rozciągana z dużą siłą. To dodatkowo poprawia dokładność wymiarową i wykończenie powierzchni, ale jest mniej wydajne niż walcowanie wykańczające i jest stosowane głównie w małych-partiach i wysoce{3}}precyzyjnej produkcji rur.
Etap 6: Obróbka cieplna gotowego produktu – dostosowanie właściwości mechanicznych
Rura poddawana jest końcowej obróbce cieplnej w celu dostosowania jej właściwości mechanicznych w zależności od zamierzonego zastosowania (np. wysoka wytrzymałość-elementów nośnych, wysoka wytrzymałość części zakrzywionych. Wyżarzanie: Ogrzewanie do 650-750 stopni, utrzymywanie, a następnie powolne chłodzenie w celu zmniejszenia twardości i zwiększenia wytrzymałości. Nadaje się do rur wymagających zginania (takich jak przewody hamulcowe).
Normalizowanie: Ogrzewanie do 850-950 stopni, utrzymywanie, a następnie chłodzenie powietrzem w celu udoskonalenia wielkości ziaren i uzyskania jednolitej mikrostruktury. Nadaje się do elementów wymagających zarówno wytrzymałości, jak i wytrzymałości (takich jak korbowody podwozia).
Hartowanie i odpuszczanie (hartowanie + odpuszczanie): stosowane tylko w przypadku stali o średniej- i wysokiej-wytrzymałości (takich jak stal 45#). Najpierw nagrzanie do 820-860 stopni i hartowanie (chłodzenie wodą), a następnie nagrzanie do 500-600 stopni i odpuszczanie znacznie zwiększa wytrzymałość (wzrost granicy plastyczności z 355 MPa do ponad 500 MPa). Nadaje się do elementów nośnych, takich jak wały napędowe. Etap 7: Wykończenie - Korekta kształtu w celu ułatwienia użytkowania
Prostowanie: rurę prostuje się za pomocą prostownicy wielo-walcowej (zwykle 11 lub 13 rolek), aby zapewnić prostoliniowość mniejszą lub równą 0,5 mm/m, zapobiegającą odchyleniom podczas późniejszego cięcia lub montażu.
Cięcie: W zależności od wymagań klienta rura jest cięta na stałe odcinki (przeważnie 2-12m) przy pomocy piły lub wycinarki laserowej, z tolerancją długości ±2mm.
Obróbka powierzchniowa: w zależności od wymagań dotyczących ochrony przed korozją, wykonuje się cynkowanie (-ogniowe lub galwaniczne o grubości warstwy cynku większej lub równej 80 μm), powlekanie tworzywem sztucznym (np. powłoką epoksydową) lub polerowanie (w przypadku rur dekoracyjnych o chropowatości powierzchni Ra mniejszej lub równej 0,4 μm).
Etap 8: Kontrola jakości i pakowanie - Zapewnienie kwalifikowanej dostawy
Kontrola wymiarowa: Suwmiarki i mikrometry służą do sprawdzania średnicy zewnętrznej i grubości ścianki, a miernik średnicy wewnętrznej służy do sprawdzania średnicy wewnętrznej w celu zapewnienia zgodności ze specyfikacjami. Do sprawdzania prostoliniowości służy miernik prostoliniowości. Badanie właściwości mechanicznych: Pobieranie próbek poddawane jest „próbie rozciągania” (dla wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności), „próbie twardości” (dla HB lub HRB) i „próbie spłaszczania” (dla jakości spoiny, tylko dla rur spawanych).
Kontrola powierzchni: Przeprowadza się kontrolę wzrokową lub badanie prądami wirowymi w celu wykrycia wad powierzchni, takich jak pęknięcia, wżery i zadrapania. Rury-wysokociśnieniowe (takie jak rurociągi naftowe i gazowe) poddawane są „próbie hydrostatycznej” (przy zastosowaniu ciśnienia 1,5-krotności ciśnienia roboczego i utrzymaniu ciśnienia przez 30 minut bez wycieków).
Pakowanie: Kwalifikowane rury są owijane w wodoodporny papier lub folię z tworzywa sztucznego, a następnie wiązane w wiązki stalową taśmą. Pakiety są oznaczone specyfikacją, materiałem i numerem partii, co ułatwia transport i przechowywanie.