Kütük koşullarının sınırlamaları ve delme makinesinin uzatma kapasitesi nedeniyle, delme işleminden sonra ham borunun boyutu ve hassasiyeti kullanıcının gereksinimlerini karşılayamamaktadır. Ham borunun daha fazla işlenmesi gerekmektedir. Dikişsiz çelik boruların sıcak işlenmesi ve uzatılması için birçok yöntem mevcuttur. Yukarıda tanıtılan üç makine türüne ek olarak, şu anda yaygın olarak kullanılan yöntemler şunlardır:
5.4.1 Otomatik boru bükme makinesi
Otomatik boru haddeleme makinesi, 1903 yılında İsviçreli Stephen tarafından icat edilmiş ve ilk üniteler 1906 yılında kurulmuştur. 1980'lerden önce, dikişsiz çelik boruların sıcak haddelenmesinde kullanılan başlıca yöntemlerden biriydi. Haddeleme boru uzunluğu, duvar kalınlığı hassasiyeti vb. sınırlamaları nedeniyle, yerini kademeli olarak sürekli boru haddeleme ünitelerine bırakmıştır; şu anda ülkemizdeki en iyi otomatik boru haddeleme ünitesi Baotou'daki 400 ünitedir. Eski Sovyetler Birliği ve Doğu Avrupa'da hala kullanımda olan bazı otomatik boru haddeleme üniteleri dışında, diğerlerinin çoğu sökülmüştür. Otomatik boru haddeleme makinesi üç bölümden oluşur: ana makine, ön tabla ve arka tabla. Ana makine, çalışma silindirlerinin arkasına monte edilmiş bir çift yüksek hızlı ters yönde dönen geri dönüş silindiri ile karakterize edilen, iki silindirli geri dönüşümsüz boyuna haddeleme makinesidir. Aynı zamanda, çelik boruların geri dönüş ihtiyaçlarını karşılamak için, üst çalışma silindiri ve alt geri dönüş silindiri için hızlı kaldırma mekanizması sağlanmıştır. Çalışma silindiri yuvarlak delikli tiptedir. Delme makinesi ve germe makinesi tarafından gönderilen ham boru, yuvarlak delikli tip ve bir başlık (konik başlık veya küresel başlık) içeren halka delikli tipte haddelenir. Genellikle iki geçişte haddeleme yapılır. Her haddeleme geçişinden sonra, üst çalışma silindiri ve alt geri dönüş silindiri belirli bir yüksekliğe kaldırılır ve ham boru geri dönüş silindiri tarafından ön aşamaya geri gönderilir, ardından haddelenmiş boru orijinal çalışma pozisyonuna geri getirilir, çelik boru 90° döndürülür ve daha sonra aynı delikli tipte ikinci geçiş haddelenir. Her geçişin deformasyon miktarı, iki geçişin başlık çapları arasındaki farka göre ayarlanır. Haddelenmiş çelik boru ön aşamaya geri döndükten sonra, düzleştirme için yatay olarak düzleştirme makinesine taşınır. Deformasyon süreci de üç aşamadan geçer: düzleştirme, çap küçültme ve duvar kalınlığı küçültme.
Otomatik boru haddehanelerinin avantajı, üretim özelliklerinin esnek bir şekilde ayarlanabilmesidir. Çelik türleri açısından geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir ve düşük ve orta karbonlu çelik, düşük alaşımlı çelik, paslanmaz çelik vb. üretilebilir; küçük partiler ve çok çeşitli üretim için uygundur. Dezavantajları ise zayıf deformasyon kabiliyeti ve iki geçişte toplam uzamanın 2,5'ten az olmasıdır; duvar kalınlığı düzensizdir ve sıklıkla iç çizikler oluşur, bu da bir düzleştirme makinesi ile giderilmelidir; ham borunun uzunluğu kısadır, bu da verim oranının iyileştirilmesini etkiler. Düşük üretim verimliliği (yavaş haddeleme ritmi, ancak hafiflik) de dezavantajları arasındadır.
5.4.2 Accu-Roll boru haddeleme makinesi
Accu-Roll boru haddehanesi, 1990'ların başlarında ülkemizin Yantai, Chengdu ve diğer yerlerinde kullanılmaya başlandı. O dönemde çok popülerdi ve diğer eğik haddeleme ve sürekli haddeleme ünitelerinin yerini alma ivmesi yakalamıştı. Ancak, pratik testlerden sonra, haddelenen ham boruların kısa uzunluğunun, bazı özelliklerdeki 3 kat uzunluğundaki boruların üretimini sınırladığı ve ince cidarlı boruların haddelenmesi sırasında ham boruların yüzeyinde oluşan derin spiral izlerin çelik boruların görünüm kalitesini etkilediği tespit edildi. Şimdiye kadar, sadece ülkemizde varlığını sürdürdü, özellikle son zamanlarda bazı özel işletmeler yeni bir grup küçük Accu-Roll boru haddehanesi kurdu. Şimdiye kadar, bu tip boru haddehanesinin yurtdışında kurulmasına dair herhangi bir rapor bulunmamaktadır. Bu tip makine, büyük ve orta çaplı dikişsiz çelik boruların üretimi için uygun değildir. Aktif kılavuz plakalı, iki silindirli yatay uzun mandrel eğik haddeleme haddehanesidir.
Değirmen yapısı aşağıdaki özelliklere sahiptir:
İki silindir konik şekildedir. Konik silindirli delme makinesinde olduğu gibi, hem besleme açısı hem de yuvarlanma açısı vardır, böylece silindir çapı yuvarlanma yönü boyunca kademeli olarak artar; bu da kaymayı azaltmaya, metalin boyuna uzamasını teşvik etmeye ve ek burulma deformasyonunu azaltmaya yardımcı olur.
İki adet geniş çaplı aktif kılavuz disk kullanılmaktadır.
Sınırlı mandrel çalışma modu benimsenmiştir.
Omuz kısmı olmayan silindir tipi kullanılmıştır. Bunun, ASSEL'in silindir omuz kısmının duvar kalınlığını azaltması ve bunun sonucunda silindir ömrünü ve duvar düzgünlüğü etkisini düşürmesi sorununu ortadan kaldırdığı, böylece kaba borunun duvar kalınlığı doğruluğunu iyileştirdiği bildirilmiştir.
5.4.3 Boru itme makinesi boru itme
Dikişsiz çelik boru üretimi için boru itme yöntemi, Almanya'dan Heinrich Erhard tarafından 1892 gibi erken bir tarihte önerilmiştir. İlk boru itme ünitelerinin delme işlemi, dikey bir hidrolik pres kullanarak kalıba yerleştirilen çelik külçeyi fincan şeklinde bir tabana sahip kaba bir boru haline getiren hidrolik delme yöntemine ayrılır; daha sonra bir vinç kullanılarak kaba boru çıkarılır, yere yatırılır ve fincan şeklindeki kaba boru uzun bir mandrel üzerine yerleştirilir. Mandrel itilerek fincan şeklindeki kaba boru, çapları azalan bir grup halka şeklindeki kalıp deliğinden sırayla geçirilir ve böylece çap küçültme, duvar kalınlığı küçültme ve uzatma elde edilir. Deformasyon gücünün tamamı itme çubuğunun ucunda yoğunlaşır. İtme işleminden sonra çubuk çıkarılmalı ve ardından fincan tabanı kesilmelidir. Özellikleri düşük verimlilik, ciddi derecede düzensiz duvar kalınlığı ve çelik borunun sınırlı L/D oranıdır. Şu anda, büyük çaplı (400-1400 m) dikişsiz çelik boru üretiminde yalnızca bu yöntem kullanılmaktadır. Bir diğer yöntem ise CPE yöntemi olarak adlandırılır; bu yöntemde eğik haddeleme ve delme yöntemi kullanılarak ham borular üretilir ve ham borunun bir ucunun büzülmesi yöntemiyle krikolama makinesi için ham borular elde edilir. Bu yöntem, üretim ve ürün kalitesini artırabilir ve krikolama işlemiyle küçük çaplı dikişsiz çelik boru üretiminde canlılığı geri kazandırabilir.
Kaldırma yönteminin avantajları şunlardır:
1) Düşük yatırım, basit ekipman ve aletler ve düşük üretim maliyeti.
2) Kaldırma ünitesinin uzantısı büyüktür, 10-17'ye kadar çıkabilir. Bu nedenle, kaldırma yöntemiyle benzer ürünlerin yuvarlanması için gereken ekipman ve alet sayısı daha az olabilir.
3) Çok çeşitli türler ve özellikler.
Dezavantajı ise duvar kalınlığı hassasiyetinin yüksek olmaması ve iç ve dış yüzeylerde çizik kusurlarının oluşma olasılığının yüksek olmasıdır.
5.4.4 Ekstrüde çelik boru
Ekstrüzyon yöntemi olarak adlandırılan yöntem, bir metal kütüğün, bir ekstrüzyon silindiri, bir ekstrüzyon kalıbı ve bir ekstrüzyon çubuğundan oluşan "kapalı" bir kaba yerleştirilmesi ve ekstrüzyon çubuğu tarafından basınç uygulanarak metalin ekstrüzyon kalıbı deliğinden dışarı akmaya zorlanması ve böylece metal plastik şekillendirme elde edilmesi yöntemidir. Bu, uzun bir geçmişe sahip dikişsiz çelik boru üretim yöntemidir. Ekstrüzyon çubuğunun kuvvet yönü ile metal akış yönü arasındaki göreceli ilişkiye göre, ekstrüzyon yöntemi iki tipe ayrılabilir: pozitif ekstrüzyon ve ters ekstrüzyon. Pozitif ekstrüzyonda kuvvet yönü metal akış yönüyle aynıdır, ters ekstrüzyonda ise bunun tersidir. Ters ekstrüzyon, düşük ekstrüzyon kuvveti, yüksek ekstrüzyon oranı, yüksek ekstrüzyon hızı, düşük ekstrüzyon sıcaklığı, iyileştirilmiş ekstrüzyon koşulları, izotermal/izobarik/sabit hızda ekstrüzyonun kolayca sağlanabilmesi, ürün yapısı performansının ve boyutsal doğruluğun iyileştirilmesi, ekstrüzyon sonunda metal basınç fazlalığının azaltılması ve metal geri kazanım oranının artırılması gibi avantajlara sahiptir; ancak, kullanımı nispeten zahmetlidir ve ürünün kesit boyutu ekstrüzyon çubuğunun boyutuyla sınırlıdır.
Metal ekstrüzyon teknolojisinin endüstrideki uygulaması 100 yılı aşkın bir geçmişe sahip olsa da, çelik üretiminde sıcak ekstrüzyon teknolojisinin kullanımı, "Seshi"nin 1941'de cam ekstrüzyon yağlayıcısını icat etmesinden sonra kademeli olarak gelişmiştir. Özellikle, oksidatif olmayan ısıtma, yüksek hızlı ekstrüzyon teknolojisi, kalıp malzemeleri ve gerilim azaltma teknolojisinin geliştirilmesi, dikişsiz çelik boruların sıcak ekstrüzyon üretimini daha ekonomik ve makul hale getirmiş, üretim ve kaliteyi büyük ölçüde artırmış ve çeşitlilik yelpazesini daha da genişleterek çeşitli ülkelerin dikkatini çekmiştir.
Şu anda ekstrüzyon yöntemiyle üretilen çelik boruların ürün yelpazesi genel olarak şu şekildedir: dış çap: 18,4~340 mm, minimum duvar kalınlığı 2 mm'ye kadar ulaşabilir, uzunluk yaklaşık 15 m'dir ve küçük çaplı borular 60 m'ye kadar uzayabilir. Ekstrüderin kapasitesi genellikle 2000~4000 ton olup, maksimum kapasite 12000 tondur.
Diğer sıcak haddeleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında, ekstrüzyon yöntemiyle üretilen dikişsiz çelik boruların aşağıdaki avantajları vardır:
Daha az işlem adımı, aynı çıktı miktarıyla yatırım tasarrufu sağlayabilir.
Ekstrüzyon yöntemiyle üretilen metal üç boyutlu bir basınç gerilme durumunda olduğundan, nikel bazlı alaşımlar gibi haddelenmesi ve dövülmesi zor veya imkansız olan malzemeler üretilebilir.
Ekstrüzyon sırasında metalde meydana gelen yüksek deformasyon miktarı (yüksek ekstrüzyon oranı) ve deformasyonun çok kısa sürede tamamlanması nedeniyle ürün, homojen bir yapıya ve iyi bir performansa sahiptir.
İç ve dış yüzeylerde az sayıda kusur bulunmakta olup, geometrik boyut hassasiyeti yüksektir.
Üretim organizasyonu esnek olup, küçük ölçekli ve çok çeşitli üretim için uygundur.
Karmaşık kesitlere sahip borular ve bimetalik kompozit borular üretebilir.
Dezavantajları şunlardır:
1) Yağlayıcı ve ısıtma gereksinimlerinin yüksek olması, üretim maliyetlerini artırmaktadır.
2) Ayrıca düşük takım ömrü, yüksek tüketim ve yüksek fiyatlar da dezavantajları arasındadır.
3) Verim oranı düşüktür, bu da ürünün rekabet gücünü azaltır.
5.4.5 Boru haddeleme çevrimi (Pilger boru haddeleme)
Periyodik boru haddeleme makinesi 1990 yılında endüstriyel üretime geçmiştir. Tek çerçeveli, iki silindirli bir haddeleme makinesidir. Silindir üzerinde değişken kesitli bir delik bulunur. İki silindir zıt yönlerde döner ve ham boru, silindirin zıt yönünde beslenir. Silindir bir tur döner ve ham boruyu dışarı iter, böylece ham borunun çapı ve duvar kalınlığı azalır ve delik içinde son işlem tamamlanarak ham borunun bir bölümünün haddelenmesi sağlanır. Daha sonra ham boru tekrar haddeleme için beslenir. Tüm haddeleme işlemini tamamlamak için ham borunun delik içinde birçok kez ileri geri dolaştırılması gerekir, bu nedenle periyodik boru haddeleme makinesi veya Pilger boru haddeleme makinesi olarak da bilinir. Boru, değişken kesitli silindir deliği tarafından periyodik olarak işlenir ve boru malzemesinin besleme ve dönme işlemleri birleştirilerek boru duvarının çoklu kümülatif deformasyonlara uğraması sağlanır ve daha büyük bir duvar incelmesi ve uzaması elde edilir.
Bu üretim yönteminin özellikleri şunlardır:
1) Kalın duvarlı boruların üretimi için daha uygundur ve duvar kalınlığı 60-120 mm'ye ulaşabilir;
2) İşlenen çelik türlerinin yelpazesi nispeten geniştir. Şekillendirme yöntemi dövme ve haddelemenin bir kombinasyonu olduğundan, düşük plastisiteli ve deforme olması zor metallerden borular üretebilir ve çelik boruların mekanik özellikleri mükemmeldir.
3) Haddelenmiş çelik borunun uzunluğu büyüktür, 35 metreye kadar ulaşabilir.
4) Haddehanenin verimliliği genellikle %60-80 civarında düşük olduğundan, üretim de düşüktür; bu nedenle, dengelemek için bir delme makinesine iki adet periyodik boru haddehanesi takılması gerekmektedir.
5) Kuyruk kısmı işlenemez, bu da büyük kesim kayıplarına ve düşük verim oranına yol açar.
6) Yüzey kalitesinin düşük olması ve duvar kalınlığında ciddi derecede düzensizlik bulunması.
7) Yüksek takım tüketimi, genellikle 9-35 kg/t.
5.4.6 Çelik boruların sıcak genleşmesi
Sıcak haddelenmiş dikişsiz çelik boru üniteleriyle üretilen bitmiş çelik boruların maksimum dış çapı, otomatik boru haddeleme üniteleri için 530 mm'den az; sürekli boru haddeleme üniteleri için 460 mm'den az; ve büyük kazıklar için 660 mm'den azdır. Daha büyük çaplı bir çelik boru gerektiğinde, kriko yöntemi ve ekstrüzyon yöntemine ek olarak, çelik boru sıcak genleşme yöntemi de kullanılabilir. Bu yöntem, şu anda dikişsiz çelik borular için maksimum 1500 mm dış çapa sahip ince duvarlı bir boru üretebilmektedir.
Çelik boruların sıcak genleştirilmesi için üç yöntem vardır: eğik haddeleme, çekme ve itme. Bu üç yöntem 1930'larda ortaya çıkmıştır. Eğik haddeleme ve çekme yöntemlerinde, deformasyon işlemine başlamadan önce çelik borunun tamamının ısıtılması gerekirken, itme yönteminde çelik borunun tamamının ısıtılmasına gerek yoktur.
Eğik haddelemeli genleşme makinesi:
Eğik haddeleme genişletme işleminin akış şeması şu şekildedir: Isıtılmış boru malzemesi, genişletme için eğik haddeleme genişletme makinesine taşınır. Eğik haddeleme genişletme makinesi, aynı şekle sahip iki silindirden oluşur. İki silindirin eksenleri, haddeleme hattına 30° açıyla yerleştirilmiştir ve iki silindir, aynı yönde dönmek üzere ayrı ayrı motorlarla tahrik edilir. Genişletme deformasyon bölgesinde tapa deformasyona katılır ve çelik boru deformasyon bölgesinde spiral bir hareket yapar. Boru duvarı, silindirler ve tapa tarafından haddelenerek genişletme çapı büyütülür ve duvar kalınlığı incelir. Tapanın eksenel kuvveti, giriş tarafına yerleştirilebilen veya çıkış tarafına monte edilebilen itme çubuğu tarafından karşılanır.
Eğik haddeleme yöntemiyle 6 ila 30 mm duvar kalınlığına ve maksimum 710 mm dış çapa sahip çelik borular üretilebilir. Dezavantajı ise çelik borunun iç ve dış yüzeylerinde spiral izlerin kalması ve bunun da yüzey kalitesini düşürmesidir. Bu nedenle, bir düzleştirme makinesi ve bir boyutlandırma makinesi kurulması gerekmektedir. Bu tip genişletme makinesi büyük ekipman gerektirir, yatırım maliyeti yüksektir ve çeşitler konusunda belirli kısıtlamaları vardır; ayrıca kalın duvarlı borular üretemez.
Çizim genleşme makinesi:
Çekme genişletme, düşük üretim kapasitesine sahip bir üretim yöntemidir, ancak basit ekipman ve işleme yöntemi ile kolay mekanize çalışması nedeniyle hala kullanılmaktadır. Çekme genişletme makinesi hem soğuk çekme hem de sıcak çekme genişletme için kullanılabilir. Genişletme miktarı büyük olmadığında ve çelik borunun fiziksel ve mekanik özellikleri ile boyutsal hassasiyetinin iyileştirilmesi gerektiğinde, soğuk çekme genişletme kullanılabilir. Çelik boruların sıcak çekme genişletmesinin işlem akışı, boru malzemesinin ısıtılması, boru uçlarının genişletilmesi, genişletme ve çekme, doğrultma, baş ve kuyrukların kesilmesi ve muayeneden oluşur. Her ısıtma işleminde genişletme oranı %60-70'tir ve maksimum 750 mm çapında çelik borular üretilebilir.
Sıcak genleşme yönteminin temel çalışma prensibi şöyledir: Çapları kademeli olarak artan bir grup (genellikle 1-4) tapa, çelik borunun iç deliğinin tüm uzunluğu boyunca yerleştirilir ve geçirilir; böylece çelik borunun çapı genişletilir, duvar kalınlığı incelir ve uzunluğu biraz kısalır.
Çekme genleşme makinesinin ana aletleri genleşme tapaları, genleşme pimleri ve ejektör çubuklarıdır. Avantajları arasında basit ekipman, kolay kullanım ve öğrenme kolaylığı; geniş ürün çeşitliliği ve spesifikasyon yelpazesi ile dikdörtgen ve diğer özel şekilli çelik boruların da üretilebilmesi yer almaktadır. Dezavantajları ise uzun üretim döngüsü, düşük verimlilik ve yüksek alet ve metal tüketimidir.
İtme tipi genleştirici: İtme tipi genleştiricinin çalışma prensibi, ham çelik borunun orta frekanslı indüksiyon bobinine yerleştirilmesidir. Orta frekanslı indüksiyonla ısıtıldıktan sonra, hidrolik silindir pistonu veya vinç itme başlığı, çelik borunun ucunu itmek için hareket eder, böylece çelik, boru başından başlayarak eksenel olarak sabitlenmiş konik çekirdek çubuktan sırayla geçer ve genleşme amacı gerçekleştirilir; çelik borunun ucu çekirdek çubuğa itildiğinde, arkasına işlenecek yeni bir çelik boru eklenir ve itme başlığı yeni çelik borunun ucunu itmeye devam etmek için geri döner. Yeni çelik borunun ucu, önceki çelik borunun ucunu çekirdek çubuktan iter ve böylece çelik borunun genleşmesi tamamlanır. Sadece deforme olmuş bölümdeki çelik boru ısıtıldığı için, deforme olmuş çelik boru kolayca bükülür ve genleştirilmiş borunun duvar kalınlığı ve uzunluğu sınırlıdır. İtme tipi genleştiricinin avantajları yüksek metal geri kazanım oranı, basit ekipman ve düşük enerji tüketimidir. Dezavantajları ise çelik borunun boylamasına yöndeki performans tutarlılığının biraz zayıf olması ve üretim verimliliğinin düşük olmasıdır.
Yayın tarihi: 31 Ekim 2024