Технология контроля изменения толщины стенки бесшовной стальной трубы

Уменьшение количества вариаций, или достижение большей постоянства толщины стенок, может быть разница между удовлетворением требований клиента или нет. Это также помогает уменьшить или даже устранить потребность клиента в последующих процессах, таких как механическая обработка..

Бесшовные трубы обычно изготавливаются на двухвалковом прошивном стане.. В некоторых случаях одного этого шага достаточно, чтобы изготовить трубу, удовлетворяющую требованиям заказчика.. тем не мение, если требуется дальнейшее улучшение постоянства толщины стенки после пробивки, производитель труб может использовать дополнительное оборудование и технологические операции. Двумя такими типами оборудования являются стан-удлинитель поперечной прокатки. (широко известный под своим торговым названием, например, мельница Асселя или Дишера), и скамья для холодной вытяжки.

Обзор трех этапов процесса

Производство бесшовных труб обычно начинается с горячей поперечной прокатки на прошивном стане.. Прошивка — это первый этап изготовления трубы с высококачественной стенкой.. За этим этапом обычно следует один или несколько процессов удлинения, которые могут улучшить качество стенки, а также увеличить длину трубы.. После того, как труба выходит из бесшовного стана и охлаждается, он может быть обработан на стенде холодного волочения в качестве третьего шага для улучшения допусков стенок.

Пирс Милл. Наибольшее внимание качеству бесшовных стенок уделяется прошивному стану.. Это внимание оправдано, потому что прошивной стан оказывает наибольшее влияние на изменение стенки.. Трубы, изготовленные на прошивном стане, могут быть оптимизированы для 7 в 10 процентное изменение стенки.

Хотя у пробитого снаряда может быть меньше 10 процентное изменение стенки, это количество вариаций для относительно толстой стенки. Например, достижение допуска на стенку ±10% позволяет получить трубу с толщиной стенки в диапазоне 13.5 мм (0.531 в.) в 16.5 мм (0.650 в.) и более при заказе на 15 мм (0.590 в.). Для более строгих требований заказчика может потребоваться дальнейшая обработка на мельнице-элонгаторе..

Удлиняющая мельница. В трубной промышленности используются пять основных типов станков-удлинителей.: оправочный трубный завод, скамья для отжиманий, штепсельная мельница, стретч-редукционная мельница, и поперечно-прокатный стан-удлинитель. Пятьдесят лет промышленного использования показали, что, этих мельниц-удлинителей, удлинитель поперечной прокатки обеспечивает наиболее значительное улучшение устойчивости стенки трубы, изготовленной на прошивном стане. Удлинительный стан поперечной прокатки использует рабочие валки на внешнем диаметре и оправку на внутреннем диаметре. (см. Тем временем 1).

Скамья для холодной вытяжки. Волочение на скамье — это метод холодной отделки, улучшающий размер стенки бесшовной трубы.. В процессе жеребьевки, сначала трубка свободно навинчивается на оправку, прикрепленную к стержню. Затем плоскогубцы захватывают трубку и протягивают ее через стационарную матрицу из карбида или инструментальной стали.. Результатом является изготовленная по индивидуальному заказу трубка с очень хорошим контролем размеров.. Стандартный допуск на внешний диаметр составляет ±0,1 мм. (±0,004 дюйма), что составляет примерно одну десятую допуска типичной горячедеформированной бесшовной трубы..

Дополнительные преимущества процесса волочения включают улучшенное качество поверхности., возможность предоставления допусков ID, и улучшенные механические свойства. трубы произведенные с помощью этого процесса, требуют минимальной или дополнительной обработки и считаются продуктами с добавленной стоимостью..

Рекомендации по поперечному удлинению

Для поперечного удлинения, два основных требования относятся к пробитой оболочке. Они заполняют раздел высоты горба, чтобы 80 в 90 процент его дизайна и максимальное сцепление со стороны впуска. Оба требования связаны с конструкцией прокатного стана в Асселе..3

Тем временем 2
Горб валка расположен ближе к середине рабочего валка.. Важно, чтобы сечение трубы, поступающей в стан, соответствовало конструктивным особенностям рабочих валков.. Рисунок предоставлен компанией Copperweld., Шелби, Огайо.
Заполнение горба. Выпуклость — это общий термин для области около середины рабочего валка, которая имеет приподнятый профиль. (см. Тем временем 2). Заполнение выступа заключается в измерении пробитой стены и последующем сравнении его с известным размером выступа из распечатки.. Затем прошивная мельница настраивается, чтобы получить правильное значение.. Например, если конструкция горба 8 мм (0.315 в.), пробитая оболочка должна измерять 7 мм (0.276 в.) больше, чем размер клиента (потому что 7 Это 90 процент 8).

Это соотношение важно при производстве тонкостенных труб, поскольку допуск на стенку механических труб основан на процентах. (по стандарту ASTM A519). Допусков для тонкостенных труб добиться труднее, потому что, например, 5 процент 5 мм (0.197 в.) является гораздо более узким измерением, чем 5 процент 10 мм (0.394 в.). Производители труб должны понимать, что если 1 мм (0.040 в.) вариации стен, это может представлять собой половину коммерческого допуска для секций со средними стенками. (Cp значение 2.0) и отклонение от допуска для тонкостенных секций (Cp менее 1.0).

Толщина стенки кожуха прошивного стана должна быть уменьшена, чтобы обеспечить надлежащее заполнение горба по высоте.. Для очень тонкостенных труб, производители могут обнаружить, что улучшение качества на стане поперечной прокатки может быть затруднено, если вообще возможно, из-за слишком большого разнообразия прошитой оболочки.. Для некоторых размеров труб, отклонение стенки в процентах может быть увеличено, а не уменьшено в прошивном стане. Процент вариации определяется тщательным расчетом. Хотя общее изменение размеров уменьшает числитель, знаменатель уменьшается быстрее, потому что труба из стана-удлинителя поперечной прокатки 50 в 75 толщина стенки на процент меньше, чем у трубы из прошивного стана.

Поперечное сцепление. Второе требование заключается в сохранении наилучшего сцепления в процессе поперечной прокатки.. Сцепление определяется как количество спиралей трубы перед центральной линией горба в конструкции валков удлинителя поперечно-прокатного стана — проще говоря., пробитая гильза должна соприкасаться с поверхностью валка в начале процесса, чтобы подача трубы была установлена ​​до того, как она достигнет рабочей зоны в горбовой части. Работа, выполняемая в горбовой части, требует чрезвычайного количества энергии., до нескольких тысяч лошадиных сил. Рабочая сила применяется на очень коротком участке, обычно 15 в 25 мм (меньше чем 1 в.) широкий. Если трубка не зажата должным образом, он будет крутиться, а не кормить, или он может неравномерно подавать через рабочую зону, создание вариации.

В большинстве случаев наилучшее состояние прошитой оболочки достигается за счет получения максимального наружного диаметра, который будет надлежащим образом соответствовать торцу валка стана-удлинителя поперечной прокатки.. Обычно это соотношение устраняется путем регулировки установки прошивного стана для получения труб правильного размера.. Но в некоторых случаях может быть необходимо немного увеличить или уменьшить угол расхождения фрезы-удлинителя, чтобы обеспечить правильное прилегание и захват оболочки..

Эксперименты, проведенные с качеством стенок труб, взятых непосредственно из стана-удлинителя, использовались для определения того, имеют ли трубы лучшее качество стенок, чем трубы, подвергнутые дальнейшей обработке на калибровочном стане или стане для уменьшения растяжения.. Установлено, что в процессе измельчения, продольные и сжимающие силы действуют на стену и могут увеличить деформацию стенки. Трубы, полученные непосредственно с поперечно-прокатного стана-удлинителя, имеют превосходную постоянство толщины стенки и лучшее качество поверхности, поскольку они не подвергаются воздействию условий прокатки в калибровочном стане.. Трубы, прошедшие калибровочный стан, Однако, можно уменьшить вариацию стенки за счет холодного волочения на волочильном станке.

Руководство по холодному рисованию

Успех в обработке холоднотянутых бесшовных труб зависит от поддержания высокого качества стенки на бесшовном стане горячей прокатки и правильного выбора инструментов для станков холодной вытяжки. (наборы оправок и штампов).

Три основных момента, которые касаются рисования перфорированной трубы::

• Некоторое уменьшение стенки необходимо для обеспечения того, чтобы оправка упиралась в стену в начале вытяжки, а затем правильно устанавливала оправку в подшипнике матрицы во время вытяжки.. Если входящая стена слишком неровная или слишком легкая, оправка не продвигается в подшипник штампа, и полученная труба не будет иметь хороших допусков на внешний размер, внутренний размер, и толщина стенки.
• Чертеж скамейки ограничен максимальным 40 процент уменьшения площади. Если входящая стена слишком тяжелая, это может привести к тому, что металл выйдет из строя, а не поддастся во время волочения, специально для деформационно-упрочняемых легированных сталей.
• Рисование – это продольный процесс. Существует ограниченный потенциал для исправления серьезного продольного отклонения стенки, поскольку матрица и оправка свободно плавают и будут следовать за изменением стенки, а не корректировать его..

Холодное волочение можно оптимизировать, выбрав наиболее подходящий профиль штампа. (см. Тем временем 3). Ни одна конструкция не подходит лучше всего для всех бесшовных труб, поскольку конструкция зависит от многих факторов., например толщина стенки, Марка стали, требования по сокращению пропусков, и ограничения на скамье для розыгрыша.

Тем временем 3
Три основных профиля штампов для холодной вытяжки имеют радиус, прямой, и прямая/радиусная смесь, или комбинация

Три профиля матрицы:

• Радиусная матрица - входное отверстие матрицы представляет собой дугу без острых углов или плоских поверхностей..
• Прямая матрица — входное отверстие матрицы имеет плоскую, угловая поверхность, типично 10 в 20 градусов на сторону.
• Комбинированная головка — на входе головки сочетаются плоские поверхности и радиусные переходы..

За каждый оформленный производственный заказ, статистическая контрольная диаграмма или метод t-критерия Стьюдента могут быть заполнены и использованы для оптимизации профиля штампа и размера штампа в качестве постоянной записи.

Для большинства бесшовных труб, радиусная матрица обеспечивает наилучшее качество стенки. Поскольку радиусная матрица имеет более плавный входной профиль и плавный переход в секцию подшипника., вытяжка трубы более постоянна и приводит к более качественным размерам. Но есть недостаток у этого типа штампа.: Из-за постепенного профиля входа, на трубке можно сделать только небольшое уменьшение наружного диаметра. Бесшовная труба должна быть адаптирована для использования такого типа матрицы., добавление расходов на переналадку.

Постоянное достижение согласованности

Достижение согласованности требует анализа процесса в обратном направлении., от конца к началу. Указанная заказчиком толщина стенки готового изделия обеспечивает окончательные размеры трубы, обрабатываемой на волочильном стенде., который направляет выбор штампа и оправки. Этот выбор определяет надлежащий размер труб с бесшовного стана., который определяет правильную настройку и рабочие параметры.