Do hạn chế về điều kiện phôi và khả năng kéo dài của máy đột lỗ, kích thước và độ chính xác của ống thô sau khi đột lỗ không thể đáp ứng được yêu cầu của người dùng. Ống thô cần được gia công thêm. Có nhiều phương pháp gia công nóng và kéo dài ống thép liền mạch. Ngoài ba loại máy được giới thiệu ở trên, hiện nay có các phương pháp sau đây thường được sử dụng.
5.4.1 Máy cán ống tự động
Máy cán ống tự động được Stephen người Thụy Sĩ phát minh vào năm 1903 và bộ máy đầu tiên được thành lập vào năm 1906. Trước những năm 1980, đây là một trong những phương pháp chính để cán nóng ống thép liền mạch. Do những hạn chế về chiều dài ống cán, độ chính xác về độ dày thành ống, v.v., nó đã dần được thay thế bằng các máy cán ống liên tục; hiện tại, máy cán ống tự động tốt nhất ở nước tôi là máy 400 ở Bao Đầu. Ngoại trừ một số máy cán ống tự động ở Liên Xô cũ và Đông Âu vẫn còn sử dụng, hầu hết các máy khác đã bị tháo dỡ. Máy cán ống tự động bao gồm ba phần: máy chính, bàn trước và bàn sau. Máy chính là máy cán dọc không thể đảo ngược hai con lăn, được đặc trưng bởi một cặp con lăn hồi lưu quay ngược tốc độ cao được lắp phía sau các con lăn làm việc. Đồng thời, để đáp ứng nhu cầu hồi lưu ống thép, một cơ cấu nâng nhanh cho con lăn làm việc phía trên và con lăn hồi lưu phía dưới được cung cấp. Con lăn làm việc có loại lỗ tròn. Ống thô được đưa qua máy đột và máy kéo dài được cán trong loại lỗ hình khuyên bao gồm một loại lỗ tròn và một đầu (đầu hình nón hoặc đầu hình cầu). Thông thường, cán hai lần. Sau mỗi lần cán, con lăn làm việc trên và con lăn hồi lưu dưới được nâng lên một độ cao nhất định và ống thô được đưa trở lại giai đoạn trước bằng con lăn hồi lưu, sau đó ống cán được khôi phục lại vị trí làm việc ban đầu và ống thép được quay 90°, sau đó lần cán thứ hai trong cùng một loại lỗ. Lượng biến dạng của mỗi lần cán được điều chỉnh theo sự khác biệt về đường kính đầu của hai lần cán. Sau khi ống thép cán được đưa trở lại giai đoạn trước, nó được di chuyển theo chiều ngang đến máy san phẳng để san phẳng. Quá trình biến dạng của nó cũng trải qua ba giai đoạn: làm phẳng, giảm đường kính và giảm thành.
Ưu điểm của máy cán ống tự động là có thể điều chỉnh linh hoạt thông số kỹ thuật sản xuất. Về chủng loại thép, phạm vi áp dụng rộng, có thể sản xuất thép cacbon thấp và trung bình, thép hợp kim thấp, thép không gỉ, v.v.; phù hợp cho sản xuất hàng loạt nhỏ và đa dạng. Nhược điểm là khả năng biến dạng kém, tổng độ giãn dài hai lần cán chỉ dưới 2,5 lần; độ dày thành ống không đều, thường xuất hiện vết xước bên trong, cần phải xử lý bằng máy cán; chiều dài ống thô ngắn, ảnh hưởng đến việc cải thiện tỷ lệ chảy. Hiệu suất sản xuất thấp (nhịp cán chậm, nhưng trọng lượng nhẹ).
5.4.2 Máy nghiền ống Accu-Roll
Máy cán ống Accu-Roll bắt đầu hoạt động tại Yên Đài, Thành Đô và một số nơi khác ở nước tôi vào đầu những năm 1990. Vào thời điểm đó, máy rất phổ biến và có động lực thay thế các máy cán xiên và cán liên tục khác. Tuy nhiên, sau các thử nghiệm thực tế, người ta nhận thấy rằng chiều dài ngắn của các ống thô mà máy cán đã hạn chế việc sản xuất các ống dài gấp 3 lần chiều dài thông số kỹ thuật, và các vết xoắn ốc sâu trên bề mặt của các ống thô khi cán các ống có thành mỏng đã ảnh hưởng đến chất lượng hình thức của các ống thép. Cho đến nay, máy này chỉ tồn tại ở nước tôi, đặc biệt là gần đây một số doanh nghiệp tư nhân đã xây dựng mới một lô máy cán ống Accu-Roll nhỏ. Cho đến nay, vẫn chưa có báo cáo nào về việc xây dựng loại máy cán ống này ở nước ngoài. Loại máy này không phù hợp để sản xuất ống thép liền mạch có đường kính lớn và trung bình. Đây là máy cán xiên trục dài nằm ngang hai con lăn có tấm dẫn hướng chủ động.
Cấu trúc nhà máy có những đặc điểm sau:
Hai con lăn đều có hình nón. Giống như máy đột lỗ con lăn côn, nó có cả góc cấp liệu và góc lăn, do đó đường kính con lăn tăng dần theo hướng lăn, có lợi cho việc giảm trượt, thúc đẩy sự kéo dài theo chiều dọc của kim loại và giảm biến dạng xoắn bổ sung.
Sử dụng hai đĩa dẫn hướng chủ động có đường kính lớn.
Áp dụng chế độ hoạt động trục giới hạn.
Áp dụng loại con lăn không có vai con lăn. Có báo cáo cho rằng điều này khắc phục được vấn đề ASSEL làm giảm lượng giảm thành của phần vai con lăn, làm giảm tuổi thọ con lăn và hiệu ứng đồng đều thành, do đó cải thiện độ chính xác độ dày thành của ống thô.
5.4.3 Máy kích ống kích ống
Phương pháp kích ống để sản xuất ống thép liền mạch được Heinrich Erhard của Đức đề xuất sớm nhất là vào năm 1892. Quá trình đột phá của đơn vị kích ống ban đầu được chia thành phương pháp đột phá thủy lực, sử dụng máy ép thủy lực thẳng đứng để ép thỏi thép đặt trong khuôn thành ống thô có đáy cốc, sau đó sử dụng cần cẩu để lấy ống thô ra, đặt xuống và đặt ống thô hình cốc lên trục dài. Trục được đẩy để làm cho ống thô hình cốc đi qua một nhóm các lỗ khuôn hình khuyên có đường kính giảm dần để lần lượt giảm đường kính, giảm thành và kéo dài. Lực biến dạng tập trung hoàn toàn ở đuôi thanh kích. Sau khi kích, cần phải tháo thanh ra và sau đó cắt đáy cốc. Các đặc điểm là năng suất thấp, độ dày thành không đồng đều nghiêm trọng và L/D của ống thép bị hạn chế. Hiện tại, chỉ có phương pháp này được sử dụng để sản xuất ống thép liền mạch có đường kính lớn (400-1400m). Một phương pháp khác gọi là phương pháp CPE, sử dụng phương pháp cán xiên và đục lỗ để sản xuất ống thô, và phương pháp co một đầu ống thô cung cấp ống thô cho máy kích. Phương pháp này có thể cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm, đồng thời khôi phục sức sống cho quá trình sản xuất ống thép liền mạch đường kính nhỏ bằng quy trình kích.
Ưu điểm của phương pháp kích nâng là:
1) Đầu tư thấp, thiết bị và công cụ đơn giản, chi phí sản xuất thấp.
2) Độ mở rộng của bộ phận kích lớn, lên đến 10-17. Do đó, số lượng thiết bị và dụng cụ cần thiết để cán các sản phẩm tương tự bằng phương pháp kích có thể ít hơn.
3) Nhiều loại và thông số kỹ thuật khác nhau.
Nhược điểm là độ chính xác về độ dày thành không cao và dễ xảy ra lỗi trầy xước ở bề mặt bên trong và bên ngoài.
5.4.4 Ống thép đùn
Cái gọi là phương pháp đùn đề cập đến một phương pháp đặt một phôi kim loại vào một thùng chứa "kín" bao gồm một xi lanh đùn, một khuôn đùn và một thanh đùn, và tạo áp lực bằng thanh đùn để buộc kim loại chảy ra khỏi lỗ khuôn đùn để thu được hình dạng dẻo kim loại. Đây là một phương pháp sản xuất ống thép liền mạch có lịch sử lâu đời. Theo mối quan hệ tương đối giữa hướng lực của thanh đùn và hướng dòng chảy của kim loại, phương pháp đùn có thể được chia thành hai loại: đùn dương và đùn ngược. Hướng lực của đùn dương nhất quán với hướng dòng chảy của kim loại, trong khi đùn ngược thì ngược lại. Đùn ngược có ưu điểm là lực đùn nhỏ, tỷ lệ đùn lớn, tốc độ đùn nhanh, nhiệt độ đùn thấp hơn, cải thiện điều kiện đùn, đùn đẳng nhiệt/đẳng áp/tốc độ không đổi dễ đạt được, cải thiện hiệu suất cấu trúc sản phẩm và độ chính xác về kích thước, giảm thặng dư áp suất kim loại ở cuối quá trình đùn và tăng tỷ lệ thu hồi kim loại; Tuy nhiên, hoạt động của nó tương đối bất tiện và kích thước mặt cắt ngang của sản phẩm bị giới hạn bởi kích thước của thanh đùn.
Ứng dụng công nghệ đùn kim loại trong công nghiệp có lịch sử hơn 100 năm, nhưng việc sử dụng công nghệ đùn nóng trong sản xuất thép đã dần phát triển sau khi “Seshi” phát minh ra chất bôi trơn đùn thủy tinh vào năm 1941. Đặc biệt, sự phát triển của công nghệ gia nhiệt không oxy hóa, công nghệ đùn tốc độ cao, vật liệu khuôn và công nghệ giảm độ căng đã làm cho quá trình sản xuất đùn nóng ống thép liền mạch trở nên kinh tế và hợp lý hơn, cải thiện đáng kể sản lượng và chất lượng, đồng thời mở rộng hơn nữa phạm vi chủng loại, do đó thu hút sự chú ý của nhiều quốc gia.
Hiện nay, phạm vi sản phẩm ống thép đùn thường có: đường kính ngoài: 18,4~340mm, độ dày thành ống tối thiểu có thể đạt 2mm, chiều dài khoảng 15m, ống có đường kính nhỏ có thể đạt tới 60m. Công suất của máy đùn thường là 2000~4000 tấn, tối đa là 12000 tấn.
So với các phương pháp cán nóng khác, việc sản xuất ống thép liền mạch đùn có những ưu điểm sau:
Ít bước xử lý hơn, có thể tiết kiệm đầu tư với cùng sản lượng.
Vì kim loại đùn ở trạng thái ứng suất nén ba chiều nên nó có thể tạo ra những vật liệu khó hoặc không thể cán và rèn, chẳng hạn như hợp kim gốc niken.
Do lượng biến dạng kim loại lớn trong quá trình đùn (tỷ lệ đùn lớn) và quá trình biến dạng hoàn tất trong thời gian rất ngắn nên sản phẩm có cấu trúc đồng đều và hiệu suất tốt.
Có ít khuyết tật trên bề mặt bên trong và bên ngoài, độ chính xác về kích thước hình học cao.
Tổ chức sản xuất linh hoạt, phù hợp với sản xuất hàng loạt nhỏ và đa dạng.
Máy có thể sản xuất ống và ống composite hai kim loại có tiết diện phức tạp.
Nhược điểm là:
1) Yêu cầu cao về chất bôi trơn và nhiệt, làm tăng chi phí sản xuất.
2) Tuổi thọ dụng cụ thấp, mức tiêu thụ lớn và giá cao.
3) Tỷ lệ năng suất thấp, làm giảm sức cạnh tranh của sản phẩm.
5.4.5 Máy cán ống chu trình (máy cán ống Pilger) cán ống
Máy cán ống chu trình được đưa vào sản xuất công nghiệp vào năm 1990. Đây là máy cán hai trục khung đơn. Có một lỗ tiết diện thay đổi trên trục cán. Hai trục quay ngược chiều nhau và ống thô được đưa vào theo hướng ngược lại của trục cán. Trục quay một vòng và đẩy ống thô ra ngoài để ống thô được giảm đường kính, giảm trong thành và hoàn thiện trong lỗ để hoàn thành quá trình cán một phần của ống thô. Sau đó, ống thô được đưa vào một lần nữa để cán. Một ống thô cần được tuần hoàn qua lại trong lỗ nhiều lần để hoàn thành toàn bộ quá trình cán, vì vậy nó được gọi là máy cán ống tuần hoàn, còn được gọi là máy cán ống Pilger. Ống được xử lý định kỳ bằng một lỗ con lăn tiết diện thay đổi và các hoạt động cấp liệu và quay của vật liệu ống được kết hợp để làm cho thành ống trải qua nhiều biến dạng tích lũy để có được độ thu nhỏ và độ giãn dài thành lớn hơn.
Đặc điểm của phương pháp sản xuất này là:
1) Phù hợp hơn cho việc sản xuất ống có thành dày, độ dày thành ống có thể đạt tới 60-120mm;
2) Phạm vi các loại thép gia công tương đối rộng. Do phương pháp biến dạng là sự kết hợp giữa rèn và cán, nên có thể sản xuất ra các ống kim loại có độ dẻo thấp và khó biến dạng, đồng thời tính chất cơ học của ống thép rất tốt.
3) Chiều dài của ống thép cán lớn, lên tới 35m.
4) Năng suất của máy cán thấp, thường chỉ đạt 60-80% nên sản lượng thấp; do đó, một máy đột cần được trang bị hai máy cán ống tuần hoàn để cân bằng.
5) Phần đuôi không thể xử lý được, dẫn đến tổn thất cắt lớn và năng suất thấp.
6) Chất lượng bề mặt kém và độ dày thành không đều nghiêm trọng.
7) Tiêu thụ dụng cụ lớn, thường là 9-35kg/t.
5.4.6 Sự giãn nở nóng của ống thép
Đường kính ngoài tối đa của ống thép thành phẩm được sản xuất bằng máy cán ống thép liền mạch cán nóng là dưới 530mm đối với máy cán ống tự động; dưới 460mm đối với máy cán ống liên tục; và dưới 660mm đối với cọc ống lớn. Khi cần ống thép có đường kính lớn hơn, ngoài phương pháp kích và phương pháp đùn, có thể sử dụng phương pháp giãn nở nóng ống thép. Phương pháp này hiện có thể sản xuất ống thép thành mỏng với đường kính ngoài tối đa là 1500mm đối với ống thép liền mạch.
Có ba phương pháp giãn nở nóng ống thép: cán xiên, kéo và đẩy. Ba phương pháp này bắt đầu xuất hiện từ những năm 1930. Cán xiên và kéo xiên đòi hỏi phải gia nhiệt toàn bộ ống thép trước khi tiến hành gia công biến dạng, trong khi phương pháp đẩy không yêu cầu gia nhiệt toàn bộ ống thép.
Máy giãn nở cán xiên:
Quy trình giãn nở cán xiên như sau: Vật liệu ống đã được gia nhiệt được vận chuyển đến máy giãn nở cán xiên để giãn nở. Máy giãn nở cán xiên bao gồm hai con lăn có hình dạng giống nhau. Trục của hai con lăn tạo với đường cán một góc 30°, và hai con lăn được dẫn động riêng biệt để quay cùng chiều. Chốt tham gia vào quá trình biến dạng trong vùng biến dạng giãn nở, và ống thép chuyển động xoắn ốc trong vùng biến dạng. Thành ống được cán bởi các con lăn và chốt để mở rộng đường kính giãn nở và làm mỏng độ dày thành. Lực dọc trục của chốt được chịu bởi thanh đẩy, có thể được bố trí ở phía đầu vào hoặc lắp đặt ở phía đầu ra.
Giãn nở cán xiên có thể sản xuất ống thép có độ dày thành từ 6 đến 30 mm và đường kính ngoài tối đa 710 mm. Nhược điểm của phương pháp này là để lại vết xoắn trên bề mặt trong và ngoài của ống thép, làm giảm chất lượng bề mặt. Vì lý do này, cần lắp đặt máy san phẳng và máy định cỡ. Loại máy giãn nở này có thiết bị lớn, chi phí đầu tư cao và hạn chế về chủng loại, không thể sản xuất ống có thành dày.
Máy kéo giãn bản vẽ:
Giãn kéo là phương pháp sản xuất có năng suất thấp, nhưng vẫn được sử dụng rộng rãi do thiết bị và quy trình gia công đơn giản, dễ vận hành cơ giới hóa. Máy giãn kéo có thể được sử dụng cho cả giãn kéo nguội và giãn kéo nóng. Khi lượng giãn không lớn, cần cải thiện các tính chất vật lý, cơ học và độ chính xác kích thước của ống thép, có thể sử dụng phương pháp giãn kéo nguội. Quy trình giãn kéo nóng ống thép bao gồm gia nhiệt vật liệu ống, giãn đầu ống, giãn và kéo, nắn thẳng, cắt đầu và đuôi ống, và kiểm tra. Tỷ lệ giãn của mỗi lần gia nhiệt là 60-70%, và có thể sản xuất ống thép có đường kính tối đa 750mm.
Nguyên lý hoạt động chính của phương pháp kéo giãn nở nóng là: thông qua một nhóm (thường là 1-4) phích cắm có đường kính tăng dần, chèn và đi qua toàn bộ chiều dài lỗ bên trong của ống thép, do đó đường kính của ống thép được mở rộng, độ dày thành ống mỏng đi và chiều dài được rút ngắn một chút.
Các dụng cụ chính của máy kéo giãn là phích cắm giãn nở, phích cắm giãn nở và thanh đẩy. Ưu điểm là thiết bị đơn giản, vận hành thuận tiện, dễ sử dụng; sản phẩm đa dạng về chủng loại và thông số kỹ thuật, có thể sản xuất ống thép hình chữ nhật và các hình dạng đặc biệt khác. Nhược điểm là chu kỳ sản xuất dài, năng suất thấp, tiêu hao dụng cụ và kim loại cao.
Máy giãn nở kiểu đẩy: Nguyên lý hoạt động của máy giãn nở kiểu đẩy là đặt ống thép thô vào cuộn cảm ứng tần số trung bình. Sau khi gia nhiệt cảm ứng tần số trung bình, piston xi lanh thủy lực hoặc đầu đẩy của tời di chuyển để đẩy đuôi ống thép sao cho thép đi qua thanh lõi hình nón cố định theo trục từ đầu ống theo trình tự để đạt được mục đích giãn nở; khi đuôi ống thép được đẩy vào thanh lõi, một ống thép mới cần gia công được thêm vào phía sau nó và đầu đẩy quay trở lại để tiếp tục đẩy đuôi ống thép mới. Đầu ống thép mới đẩy đuôi ống thép trước đó qua thanh lõi, do đó hoàn thành quá trình giãn nở của ống thép. Vì chỉ có ống thép trong phần biến dạng được gia nhiệt, ống thép biến dạng dễ uốn cong và độ dày thành và chiều dài của ống giãn nở bị hạn chế. Ưu điểm của máy giãn nở kiểu đẩy là tỷ lệ thu hồi kim loại cao, thiết bị đơn giản và tiêu thụ năng lượng thấp. Nhược điểm là tính nhất quán về hiệu suất của ống thép theo chiều dài hơi kém và hiệu quả sản xuất thấp.
Thời gian đăng: 31-10-2024