Суть процесу холоднокатаної-круглої труби полягає в перетворенні гарячокатаної-сировини на високо{2}}точні труби з високою{3}}поверхнею-якості за допомогою кількох проходів прокатки та точної механічної обробки при кімнатній температурі. Весь процес зосереджений на трьох цілях: «зменшення діаметра, контроль товщини стінки та покращення якості», що вимагає суворого контролю температури, сили прокату та точності розмірів.
I. Повна схема процесу
Виробництво холоднокатаної круглої труби включає чотири основні етапи: «Попередня обробка сировини → Холодна прокатка → Подальша обробка → Перевірка якості», що охоплює загалом вісім основних етапів. Детальний процес виглядає так:
Підготовка сировини → 2. Травлення та знежирення → 3. Холодна прокатка → 4. Проміжна термічна обробка
Фінішна прокатка/холодне волочіння (необов’язково) → 6. Термічна обробка готового продукту → 7. Оздоблення → 8. Перевірка якості та пакування
II. Детальне пояснення основних процесів на кожному етапі
Етап 1: Попередня обробка сировини - Закладання основи для переробки
Метою цієї стадії є усунення поверхневих дефектів у сировині та забезпечення «без домішок» під час наступної прокатки, тим самим запобігаючи будь-якому погіршенню якості поверхні труби. Вибір сировини: переважно використовуються гарячекатані безшовні сталеві трубні заготовки (зовнішній діаметр 20-150 мм, товщина стінки 3-20 мм) або гарячекатані рулони (товщина 1-5 мм). Матеріал повинен відповідати вимогам готового продукту (наприклад, низьковуглецева сталь Q235, середньовуглецева сталь 20#), а сировина не повинна мати поверхневих дефектів, таких як тріщини та складки.
Різання/проколювання (для котушок): якщо використовуються рулони, їх потрібно спочатку нарізати на смужки-фіксованої ширини за допомогою ножиць. Потім ці смуги згортають у круглі трубні заготовки за допомогою «прошивного стану» (утворюючи «відкриту трубу» з зазором). Потім зазори зварюють, щоб заповнити зазори (це використовується лише для деяких зварних труб; безшовні труби можна виготовляти безпосередньо із заготовки).
Етап 2: травлення та знежирення – очищення поверхні, щоб запобігти прилипанню під час прокатки.
Перед холодною прокаткою поверхня сировини повинна бути очищена від окалини та масла. Інакше окалина буде вдавлюватися роликами в поверхню труби, що призведе до утворення «ямкових» дефектів. Травлення: занурте сировину в 15%-20% розчин соляної кислоти (40-60 градусів) на 10-30 хвилин, щоб видалити поверхневий оксидний наліт (Fe₂O₃ + 6HCl=2FeCl₃ + 3H₂O) за допомогою хімічної реакції.
Знежирення: після травлення промийте чистою водою, а потім занурте в лужний засіб для знежирення (наприклад, розчин гідроксиду натрію), щоб видалити поверхневу олію та запобігти її прилипанню до валків під час прокатки та впливати на точність труби.
Сушка: нарешті, висушіть сировину гарячим повітрям (80-120 градусів), щоб переконатися, що поверхня суха та запобігти подальшому утворенню іржі.
Етап 3: Холодна прокатка - Формування сердечника та контроль точності розмірів
Це важливий крок у визначенні розміру та якості поверхні холоднокатаних круглих труб. За допомогою «кілька проходів безперервної прокатки» сировина поступово прокатується до цільових специфікацій. Весь процес здійснюється при кімнатній температурі (на відміну від високо-температурного процесу гарячої прокатки). Обладнання: використовується дво-валковий стан холодної прокатки або багато-валковий стан холодної прокатки (наприклад, чотири- або шести-валковий стан холодної прокатки). Поверхні валків відполіровані (шорсткість Ra менше або дорівнює 0,4 мкм), щоб забезпечити гладку зовнішню поверхню труби.
Особливості процесу:
Багато{0}}прокатка: деформація кожного проходу прокатки контролюється на 10%-20%, щоб уникнути надмірної деформації, яка може спричинити розтріскування труби. Зазвичай потрібно від трьох до восьми проходів, щоб поступово зменшити зовнішній діаметр від 20-150 мм вихідного матеріалу до цільового 5-220 мм, а товщину стінки від 3-20 мм до 0,5-25 мм.
Контроль розмірів: Зовнішній діаметр контролюється в режимі реального часу після кожного проходу прокатки за допомогою онлайнового вимірювача діаметра. Тиск валків автоматично регулюється, якщо відхилення перевищує ±0,05 мм, забезпечуючи допуск кінцевого зовнішнього діаметра готового продукту в межах ±0,05-±0,2 мм. Контроль натягу: під час процесу прокатки «натяжний ролик» застосовує постійний натяг (10-50 МПа), щоб запобігти вигину або надмірній овальності труби та забезпечити прямолінійність (менше або дорівнює 1 мм на метр).
Етап 4: Проміжна термічна обробка - Зняття напруги та запобігання розтріскування
У процесі холодної прокатки метал зазнає внутрішнього «деформаційного зміцнення» (підвищується твердість і знижується ударна в'язкість). Продовження прокатки може легко призвести до розтріскування труби, тому потрібен «проміжний відпал» між кількома проходами прокатки.
Процес: катану трубу поміщають у безперервну піч для відпалу та нагрівають до 600-700 градусів у захисній атмосфері (наприклад, азоту для запобігання окисленню). Температуру витримують 1-2 години, потім пробірку охолоджують до кімнатної температури.
Мета: усунути внутрішні напруги, що виникають під час холодної прокатки, зменшити твердість труби (наприклад, зменшити твердість сталі 20# з HB180 до HB120) і відновити в’язкість для підготовки до наступної прокатки. Етап 5: чистова прокатка/холодне волочіння (необов’язково) – підвищення точності
Для виробництва труб над-високої-точності (таких як бочки для гідравлічних циліндрів) після холодної прокатки потрібен процес «фінішної прокатки» або «холодного волочіння».
Фінішна прокатка: на прецизійному стані холодної прокатки використовується менша деформація (5%-10%) для подальшого зменшення допуску зовнішнього діаметра до ±0,03 мм і шорсткості внутрішньої стінки до Ra менше або дорівнює 0,8 мкм.
Холодне волочіння: холоднокатану трубу пропускають через «отвір матриці» (діаметр якого трохи менший за зовнішній діаметр труби) і з силою витягують під напругою. Це ще більше покращує точність розмірів і обробку поверхні, але є менш ефективним, ніж кінцева прокатка, і в основному використовується для дрібно{2}}серійного високо-точного виробництва труб.
Етап 6: термічна обробка готового продукту – налаштування механічних властивостей
Труба проходить остаточну термічну обробку, щоб відкоригувати її механічні властивості залежно від цільового використання (наприклад, висока міцність для-несучих компонентів, висока міцність для вигнутих частин). Відпал: нагрівання до 650-750 градусів, витримування, а потім повільне охолодження для зменшення твердості та підвищення міцності. Підходить для труб, які вимагають згинання (наприклад, гальмівних ліній).
Нормалізація: нагрівання до 850-950 градусів, витримка, а потім охолодження на повітрі для уточнення розміру зерна та досягнення однорідної мікроструктури. Підходить для компонентів, які вимагають як міцності, так і міцності (таких як шатуни шасі).
Загартування та відпуск (загартування + відпуск): використовується лише для сталей середньої- та високої{2}}міцності (таких як сталь 45#). По-перше, нагрівання до 820-860 градусів і загартування (охолодження водою), а потім нагрівання до 500-600 градусів і відпустка значно підвищує міцність (межа текучості збільшується з 355 МПа до понад 500 МПа). Підходить для несучих компонентів, таких як приводні вали. Етап 7: Оздоблення - Виправлення форми для зручності використання
Випрямлення: труба випрямляється за допомогою багатовалкової виправної машини (зазвичай з 11 або 13 роликами), щоб забезпечити прямолінійність менше або дорівнює 0,5 мм/м, запобігаючи відхиленням під час подальшого різання чи складання.
Різання: відповідно до вимог замовника трубу розрізають на фіксовану довжину (зазвичай 2-12 м) за допомогою пилки або лазерного різака з допуском на довжину ±2 мм.
Обробка поверхні: залежно від вимог щодо захисту від корозії виконується гальванізація (гаряче{0}}цинкування або гальванічне покриття з товщиною шару цинку, що перевищує або дорівнює 80 мкм), нанесення пластикового покриття (наприклад, епоксидне покриття) або полірування (для декоративних труб із шорсткістю поверхні Ra менше або дорівнює 0,4 мкм).
Етап 8: Перевірка якості та пакування - Забезпечення кваліфікованої доставки
Перевірка розмірів: штангенциркулі та мікрометри використовуються для перевірки зовнішнього діаметра та товщини стінки, а калібр внутрішнього діаметра використовується для перевірки внутрішнього діаметра, щоб забезпечити відповідність специфікаціям. Прямомір використовується для перевірки прямолінійності. Випробування механічних властивостей: відбір зразків підлягає «випробуванню на розтягування» (на міцність на розрив і межу текучості), «випробуванню на твердість» (для HB або HRB) і «випробуванню на сплющування» (на якість зварювання, тільки для зварних труб).
Перевірка поверхні: Візуальна перевірка або тестування вихровими струмами виконується для виявлення дефектів поверхні, таких як тріщини, виїмки та подряпини. Труби -високого тиску (такі як нафто- та газопроводи) підлягають «гідростатичному випробуванню» (застосовування тиску, що в 1,5 рази перевищує робочий, і підтримання тиску протягом 30 хвилин без витоку).
Упаковка: кваліфіковані труби загортають у водонепроникний папір або пластикову плівку, а потім зв’язують у пучки сталевою стрічкою. Пачки мають ярлики із специфікацією, матеріалом і номером партії для зручності транспортування та зберігання.