Производство труб из цветных металлов

Обновлено: 01.07.2024

В зависимости от наполнителя фаолит маркируют буквами А (асбест), П (песок), Г (графит). Трубы и детали из фаолита обладают высокой химической стойкостью по отношению ко многим агрессивным продуктам (кислотам и крепким щелочам, плавиковой кислоте, хлористым солям). Из всех применяемых пластмасс (кроме фторопласта-4) только фаолитовые изделия химически стойки к бензолу.

Большой диапазон температур от —30 до +130° С, в которых могут работать фаолитовые трубы, также значительно расширяет возможности их применения.

Фаолитовые трубы с буртами изготовляют с условным проходом от 32 до 300 мм из фаолита марок А и Г длиной 1000 и 2000мм. Такие трубы выдерживают пробное гидравлическое давление от 2 до 6 кгс/см 2 в зависимости от диаметра. Фаолитовые трубы диаметром до 100 мм изготовляют на шприц-машинах, а трубы больших диаметров — из сырых листов путем формования. Соединяют фаолитовые трубы с буртами на разрезных стальных фланцах. Фаолитовые изделия отличаются значительной хрупкостью, поэтому при транспортировании и монтаже их следует предохранять от ударов, а также резких изменений температуры.

Трубы из стеклопластиков для трубопроводов.

Стеклопластики — это пластмассы, содержащие стекло-волокнистый наполнитель. Они имеют высокую механическую прочность, зависящую от количества введенного в композицию стекловолокна и его распределения в ней. Стеклопластики коррозионноустойчивы ко многим агрессивным средам, в том числе и кислотам, обладают хорошими электроизоляционными свойствами, водонепроницаемы, могут длительно работать при высоких температурах (до 350° С) и легко поддаются обработке. Трубы из стеклопластика изготовляют на трубонавивочной машине непрерывного действия. Навивая слои материала в определенных направлениях, получают трубы с максимальной удельной прочностью. Изготовляют трубы из стеклопластика марки СВАМ (удельный вес—1,8 г/см2); применяют их при давлении до 50 кг/см 2 и температуре до 200° С.

Изготовляют эти трубы по техническим условиям заводов-изготовителей с условным проходом от 100 до 1000 мм с толщиной стенки от 3 до 10 мм, длиной 6 м. Трубы обладают высокой прочностью и стойкостью к почвенной коррозии, поэтому их можно применять для подземной прокладки (нефте- и газопроводы). Эти трубы в три раз легче металлических и их монтируют на более легких эстакадах, кронштейнах и других несущих конструкциях.

Основными типами соединений стеклопластиковых труб являются раструбные и муфтовые. Однако производство труб из стеклопластиков еще недостаточно освоено. Трубы и детали из пластмасс необходимо хранить в сухих закрытых помещениях на стеллажах, в штабелях, а детали в ящиках, вдали от нагревательных приборов и в местах, защищенных от прямого воздействия солнечных лучей. При перевозках трубы необходимо раскреплять и предохранять от повреждений.

Трубы и детали из стекла для трубопроводов.

Стеклянные трубы применяют для транспортирования пищевых продуктов и агрессивных сред, за исключением горячих фосфорной и плавиковых кислот и щелочи высокой концентрации. Стеклянные трубопроводы гигиеничны и легко очищаются моющими растворами, а их прозрачность позволяет вести наблюдения за транспортированием продуктов. Благодаря непористости и гладкости стекла снижается сопротивление движению продукта и исключается отложение осадков. Недостаток стеклянных труб — их хрупкость.

Стеклянные трубы изготовляют способом вертикального вытягивания из термостойкого бесщелочного стекла марки 13-В, не содержащего в своем составе окиси бора. Трубы из термостойкого стекла изготовляют диаметром от 50 до 200 мм и длиной от 1500 до 3000 мм. Допускаемое рабочее давление для стеклянных труб от 4 до 7 кгс/см 2 в зависимости от диаметра; температура эксплуатации от —30 до +120° С.

Размеры деталей стеклянных трубопроводов регламентированы ГОСТом и нормалями. Трубы и детали выпускают с гладкими концами и с буртами, трубы с буртами получают все большее применение. Соединения стеклянных труб и деталей могут быть жесткими и гибкими. Гибкие соединения более дорогие, однако они предохраняют стыки от разрушающих напряжений. Существует много конструкций разъемных соединений стеклянных труб, но наиболее широко применяются стеклянные трубы с гладкими концами соединяют с помощью стальных фланцев или пластмассовых муфт. В качестве уплотнения применяют резиновые круглые кольца. Для стеклянных труб с буртами используют фланцевое соединение с резиновыми плоскими кольцами.

Трубы из кварцевого непрозрачного стекла отличаются высокой термической и химической стойкостью. Эти трубы, нагретые до 1000° С, не трескаются при резком охлаждении на воздухе или в воде. Вследствие этого кварцевые трубы применяют для транспортирования агрессивных кислых и нейтральных продуктов при высокой температуре. Кварцевые трубы не рекомендуется использовать для транспортирования горячих газов, так как при температуре выше 500° С газы проникают через стенки. Плавиковая кислота разрушает кварцевое стекло при нормальной температуре, а фосфорная — при температуре выше 300° С.

Трубы и детали из кварцевого стекла изготовляют с одним раструбом двух размеров:1 — диаметром 160+10 мм и 2 — диаметром 230±10 мм. Трубы из ситаллов вырабатывают способом вертикального вытягивания с последующим оформлением буртов и термической обработкой. Трубы комплектуют деталями — тройниками и отводами.

Способ изготовления тонкостенных труб из меди и ее сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства труб методом непрерывного и полунепрерывного литья. Техническим результатом изобретения является обеспечение получения плотной заготовки с однородной литой структурой и ровной поверхностью и уменьшение окисленности поверхности. Способ изготовления тонкостенных труб из меди и ее сплавов включает получение расплава, подачу его в кристаллизатор, отливку трубной заготовки, прокатку, механическую обработку поверхности и волочение. Отливку трубной заготовки осуществляют сверху вниз на установке для вертикального литья в среде генераторного газа. Вторичное охлаждение заготовки проводят в водной среде, протягивая ее через камеру с проточной водой со скоростью, обеспечивающей на выходе температуру поверхности не выше 45С. Механическую обработку проводят после прокатки, а волочение осуществляют на цепном волочильном стане в две стадии, причем после окончания волочения проводят правку труб и резку на мерные длины, 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства труб методом непрерывного и полунепрерывного литья.

Существует большое число способов производства труб из различных материалов, отличающихся друг от друга операциями, режимами и оборудованием, применяемым при производстве труб. Различные технологические приемы направлены на повышение качества трубных изделий, а также связаны с функциональным назначением изготавливаемой трубы. Выбор способа изготовления труб зависит от физико-механических свойств металла, от размера труб и технических требований к их качеству, от состава и технологических возможностей оборудования, от объема выпуска продукции и т.д.

Известен способ полунепрерывного литья труб, включающий заливку металла в форму с непрерывной подачей графитизирующего модификатора на струю металла, срыв и извлечение трубы (патент US 3415307, 164-114, 1968). Известный способ применяют при производстве труб из чугуна с шаровидным графитом и низкокремнистого чугуна.

Недостатком известного способа является то, что он не предусматривает возможности корректировки хода технологического процесса в зависимости от возможных отклонений в исходных параметрах процесса. Кроме того, известный способ нельзя применять при изготовлении труб из цветных металлов.

Известен способ изготовления труб из металлов и сплавов, включающий прессование трубной заготовки и волочение ее после заковки захваток, при этом заготовку прессуют с утолщенной на переднем ее конце стенкой, а затем этот конец трубы заковывают для образования захватки для последующего волочения (авторское свидетельство SU 211493, В 21 С 1/22, 1968). Известный способ позволяет повысить производительность процесса и увеличить выход годного за счет сокращения количества проходов и промежуточных отжигов при волочении заготовки, имеющей более тонкую стенку на основной длине заготовки и прочную захватку.

Недостатками известного способа являются увеличение доли отходов, приходящихся на концы и захватки, а также риск отрыва захваток в процессе волочения.

Известен способ изготовления труб, включающий прессование заготовки на горизонтальных или вертикальных прессах, холодную прокатку в станах холодной прокатки труб (ХПТ) с последующим волочением на оправке или без нее на цепных станах в один или несколько проходов до конечных размеров труб, после которого осуществляют правку и резку на мерные длины (Технология обработки давлением цветных металлов и сплавов, Москва, “Металлургия”, 1992, с.444). Указанный способ используют при производстве труб из меди, латуни разных марок, никелевых, медноникелевых, алюминиевых сплавов и других металлов и сплавов. Достоинством известного способа является его универсальность, возможность получать на одном и том же оборудовании трубы достаточно широкого сортамента как по размерам, так и по маркам обрабатываемых сплавов.

Недостатками известного способа являются повышенные потери металла на захватки, концы и относительно низкая производительность.

Следует отметить также и то, что все вышеуказанные способы включают стадию прессования как один из этапов трубного производства. Однако это приводит к удорожанию процесса производства труб за счет высоких расходов на содержание прессового оборудования, повышенной энергоемкости производства. Кроме того, прессовое производство характеризуется низким выходом годного.

Наиболее близким техническим решением изобретения является способ изготовления тонкостенных труб из меди и ее сплавов (Металлообработка, “Обогащение руд” - “Цветные металлы”, специальный выпуск, 2001, июнь, с.85). Известный способ изготовления тонкостенных труб из меди и ее сплавов включает получение расплава, подачу его в кристаллизатор, отливку трубной заготовки, механическую обработку поверхности, прокатку и волочение. В качестве шихты используют медный лом, расплав которого из плавильной печи поступает в водоохлаждаемый графитовый кристаллизатор, при этом отливку трубной заготовки осуществляют методом полунепрерывного горизонтального литья. После механической (фрезерной) обработки внешней поверхности полой заготовки для удаления шероховатостей и окисленного слоя проводят прокатку ее на трехвалковом планетарном прокатном стане, после чего полуфабрикат направляют на операцию волочения.

Известный способ позволяет получать самую дешевую заготовку, т.к. ее получают из жидкого металла, минуя операцию получения слитка. При многоручъевом литье процесс получения заготовки достаточно производителен. Этот способ достаточно перспективен для изготовления труб из материалов, плохо обрабатывающихся давлением в горячем состоянии. Волочение труб в этом случае следует проводить в отрезках.

Недостатками известного способа являются то, что горизонтальное литье приводит к образованию усадочных и газовых раковин, пузырей, рыхлости, а также образованию ликвационной неоднородности и внутренним напряжениям в верхней части готового изделия, что впоследствии может привести к образованию трещин при обработке изделий давлением. Кроме того, при горизонтальном литье качество литой заготовки ниже еще и по причине разнотолщинности стенок трубной заготовки вследствие влияния сил тяжести, что при последующей механической обработке ведет к снижению выхода годного проката. Следует отметить также и то, что попытки изменить положение фронта кристаллизации при горизонтальном непрерывном литье ведутся при помощи создания условий для неравномерного съема тепла в верхней и нижней частях кристаллизатора, что приводит к усложнению конструкции инструмента, но, тем не менее, не может приблизить плоскость фронта кристаллизации к вертикальной, т.е. перпендикулярной плоскости оси отливаемого изделия. Еще одним недостатком известного способа является то, что используемые планетарные станы требуют значительных энергозатрат, а структура обрабатываемого металла испытывает большие деформации, что не всегда положительно сказывается на свойствах готовых изделий.

Технической задачей изобретения является упрощение процесса производства цельнотянутых труб из меди и ее сплавов, повышение качества и защита поверхности изделий от окисления.

Техническим результатом изобретения является обеспечение получения плотной заготовки с однородной литой структурой и ровной поверхностью, пригодной для последующей обработки на волочильном оборудовании, и уменьшение окисленности поверхности труб.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления тонкостенных труб из меди и ее сплавов, включающем получение расплава, подачу его в кристаллизатор, отливку трубной заготовки, прокатку, механическую обработку поверхности и волочение, отливку трубной заготовки осуществляют сверху вниз на установке для вертикального литья в среде генераторного газа, а вторичное охлаждение проводят в водной среде, протягивая ее через камеру с проточной водой со скоростью, обеспечивающей на выходе температуру поверхности не выше 45С, при этом механическую обработку проводят после прокатки, а волочение осуществляют на цепном волочильном стане в две стадии, причем после окончания волочения проводят правку и резку труб на мерные длины.

Кроме того, согласно изобретению прокатку проводят на стане холодной прокатки труб.

Кроме того, согласно изобретению после правки труб дополнительно проводят их отжиг.

Способ изготовления тонкостенных труб из меди и ее сплавов осуществляют следующим образом.

Процесс начинают с отливки трубной заготовки на установке для непрерывного литья, содержащей водоохлаждаемый кристаллизатор с графитовой втулкой и дорном, в вертикальном направлениии сверху вниз. В металлоприемнике, в качестве которого можно использовать, например, плавильную тигельную печь, готовят расплав металла при температуре 1200-1300С. Перед стартом расплав металла при указанной температуре выдерживают в печи в течение 2-4 мин, а затем направляют в кристаллизатор. Перед началом разливки металла проводят контроль химического состава и его доводку.

Жидкий металл заполняет графитовую оснастку, принимает требуемую форму трубы, кристаллизуется и с помощью тягового органа - тянущей клети - трубную заготовку вытягивают из кристаллизатора вниз. Металлоприемник и кристаллизатор в процессе плавки и кристаллизации осуществляют одновременные колебательные движения (возвратно-поступательные) в вертикальном направлении для обеспечения равномерной кристаллизации. Формирующуюся заготовку вытягивают из кристаллизатора с постоянной скоростью. Кроме того, процесс получения расплава, кристаллизацию, а также вытягивание формирующейся трубной заготовки ведут в атмосфере генераторного газа, используемого в качестве защитной среды. После первичного охлаждения трубную заготовку протягивают через емкость с проточной водой для вторичного ее охлаждения со скоростью, обеспечивающей на выходе температуру поверхности не выше 45С. При достижении заданной длины литую трубную заготовку режут на мерные длины. Заготовки мерной (линейной) длины направляют на холодную прокатку, которую осуществляют, например, на стане холодной прокатки труб ХПТ 32. Прокатанный трубный полуфабрикат направляют на механическую обработку внешней поверхности - скальпирование для удаления с нее шероховатостей и окисленного слоя. Затем формируют партии для волочения их на цепном волочильном стане. Волочение ведут в две стадии до получения конечных размеров диаметров и толщины стенки труб с применением плавающих оправок и без них. После волочения трубы направляют на правку в роликоправильную машину, а затем их режут на мерные длины. После этого осуществляют зачистку заусенец с последующей продувкой сжатым воздухом и протиркой внешней и внутренней поверхностей готовых труб. Готовые трубы после указанных операций имеют неокисленные яркие поверхности снаружи и внутри.

Для снятия внутренних напряжений готовые трубы дополнительно подвергают отжигу.

В качестве примеров конкретного исполнения приведены два примера реализации способа для получения тонкостенных труб из меди марки M1 и латуни марки Л 63.

Пример 1. Для осуществления способа изготовления труб из меди марки M1 с внешним диаметром, равным 16 мм, внутренним диаметром, равным 10 мм и толщиной стенки 3 мм используют установку для вертикального литья, в которой в качестве металлоприемника используют индукционную печь и водоохлаждаемый кристаллизатор, выполненный из меди с графитовым дорном и втулкой для формирования трубной литой заготовки. Загружают медные катоды или шихту M1 в индукционную печь, затем осуществляют нагрев до температуры 1300С для получения расплава металла, который выдерживают 2 мин, а потом его направляют в водоохлаждаемый кристаллизатор, при этом кристаллизатор и печь совершаю одновременно возвратно-поступательные перемещения в вертикальном направлении. Процесс перехода металла в жидкую фазу и его кристаллизацию в кристаллизаторе ведут в защитной среде, в качестве которой используют генераторный газ. Для получения однородной структуры в литой заготовке скорость вытягивания формируемой заготовки роликами клети постоянна и равна 12 м/час. Первичное охлаждение трубной заготовки ведут в атмосфере генераторного газа, а вторичное охлаждение заготовки осуществляют в устройстве для охлаждения, протягивая ее через емкость с проточной водой с той же скоростью и получая на выходе заготовки температуру ее поверхности 45С, после чего гидроножницами режут заготовку на мерные длины, равные 2500 мм. Заготовку с внешним диаметром 42 мм, внутренним диаметром 30 мм и толщиной стенки, равной 6 мм, направляют на холодную прокатку в трубопрокатный стан ХПТ 32, после которой проводят обрезку концов и резку ее пополам. Затем осуществляют в заковочной машине заковку захваток и направляют заготовку на механическую обработку поверхности для удаления шероховатостей и окисленного слоя. Подготовленный полуфабрикат направляют на цепной волочильный стан и проводят волочение в два этапа с использованием плавающей оправки. После волочения трубы направляют на правку и резку их в меру, размером 3000 мм, а затем на зачистку заусенцев, продувку сжатым воздухом и протирку, получая на выходе готовые трубы с заданными параметрами. Готовые трубы обладают яркой неокисленной поверхностью и однородной структурой без пор и трещин.

Пример 2. Для изготовления тонкостенной трубы из латуни марки Л 63 используют установку для непрерывного вертикального литья, включающую две плавильные печи, одна из которых служит для расплавления шихты, а другая (вторая) в качестве металлоприемника непосредственно для подготовки расплава и подачи его в водоохлаждаемый кристаллизатор, выполненный из меди, который устанавливают под второй плавильной печью. Нагрев расплава во второй печи осуществляют до температуры 1220С, который выдерживают 2 мин, после чего его направляют в кристаллизатор. Расплав, заполняя пространство между дорном и втулкой, кристаллизуется. Процесс расплавления и кристаллизации ведут в защитной среде генераторного газа, при этом металлоприемник и кристаллизатор совершают одновременные колебательные движения в вертикальном направлении. Роликами опорной клети вытягивают заготовку с постоянной скоростью 11 м/час. Первичное охлаждение формирующейся заготовки осуществляют в среде генераторного газа, а вторичное охлаждение заготовки из латуни ведут в устройстве для охлаждения, протягивая литую заготовку через емкость с проточной водой с той же скоростью, получая на выходе температуру поверхности заготовки 42С, после чего ее режут на мерные длины, равные 2500 мм.

Затем литую заготовку направляют на холодную прокатку, которую проводят на стане холодной прокатки труб ХПТ32. После этого осуществляют обрезку концов, резку пополам и заковку захваток в заковочной машине. Перед волочением проводят механическую обработку поверхности. Волочение ведут в два этапа на цепном волочильном стане без оправки. После волочения обрезают захватки, трубы направляют на правку в роликоправильную машину, а затем их режут в меру на длину 3000 мм. После этого трубы направляют на зачистку заусенцев с продувкой сжатым воздухом и протиркой поверхности готовых труб. Готовые трубы обладают яркой неокисленной поверхностью и однородной структурой без пор и трещин.

Изобретение позволяет улучшить качество готовых труб за счет получения методом вертикального литья плотного исходного слитка с однородной структурой, хорошей поверхностью и минимальными отклонениями по толщине стенок, что при последующей механической обработке ведет к увеличению выхода годного проката.

Способ изготовления тонкостенных труб из меди и ее сплавов согласно изобретению позволяет уменьшить по сравнению с прототипом отклонения по толщине в два раза и увеличить выход годного до 76%.

1. Способ изготовления тонкостенных труб из меди и ее сплавов, включающий получение расплава, подачу его в кристаллизатор, отливку трубной заготовки, прокатку, механическую обработку поверхности и волочение, отличающийся тем, что отливку трубной заготовки осуществляют сверху вниз на установке для вертикального литья в среде генераторного газа, проводят вторичное охлаждение заготовки в водной среде, протягивая ее через камеру с проточной водой со скоростью, обеспечивающей на выходе температуру ее поверхности не выше 45С, при этом механическую обработку проводят после прокатки, а волочение осуществляют на цепном волочильном стане в две стадии, причем после окончания волочения проводят правку и резку труб на мерные длины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку проводят на стане холодной прокатки труб.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после правки труб дополнительно проводят их отжиг.

Способ изготовления труб из цветных металлов и сплавов

Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается технологии изготовления труб из цветных металлов и сплавов. Способ позволяет повысить выход годного и улучшить стабильность процесса при обработке уширяющихся металлов. Способ предусматривает горячие винтовые прошивку и раскатку на оправках, в трехвалковых калибрах, образованных многоконусными валками, имеющими угол наклона конической образующей к оси прокатки на входе в калибр на 7 25° больше, чем перед носком оправки, с обжатием на входном участке, составляющем 0,3-0,8 от обжатия перед носком оправки. Способ предусматривает также раскатку прошитой гильзы в валках, имеющих два обжимных участка (гребня), разделенных между собой участками промежуточной калибровки и раскатки, причем угол наклона образующей к оси прокатки одного из них на 1,5-5,0° меньше, а другого больше, чем угол наклона образующей входного участка прошивных валков к оси прокатки. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается технологии изготовления труб из цветных металлов и сплавов, преимущественно сплавов, склонных к уширению.

Известен способ изготовления труб из цветных металлов и сплавов прессованием. Для этого способа характерен крайне недостаточный выход годного, связанный с большими технологическими потерями на пресс-остатки и пресс-утяжины и низким качеством поверхности. Изготовление труб прессованием является весьма энергоемким способом, требующим мощного, дорогостоящего оборудования. Кроме того, известный способ характеризуется высокими трудозатратами, обусловленными необходимыми вспомогательными операциями; нанесением смазки на поверхности заготовки, удалением смазки с поверхности трубы и др.

Известен способ изготовления бесшовных труб, который может быть применен для получения труб из цветных металлов и сплавов, включающий прошивку и раскатку на оправках в трехвалковых калибрах станов винтовой прокатки [2, 3, 4] Наиболее приемлемая для цветных металлов разновидность [4] известного способа предписывает выполнение операций прошивки и раскатки в калибрах, образованных многоконусными валками.

Многоконусные прошивные валки образуют калибр, в котором зона прошивки (участок от входа в калибр до носка оправки) состоит из ряда конусов с различными углами наклона образующей валка к оси прокатки . На входе в валки на участке захвата угол _вх минимален и составляет 2-5 о . В зоне носка оправки и пережима располагается деформирующий конус (гребень) с максимальным углом _обх. 15-30 о .

Раскатка гильзы в трубу выполняется на длинной оправке в валках, имеющих захватной участок с углом наклона образующей к оси прокатки _вх= 2,5-5 о и обжимной гребень _гр. 35-44 о .

Благодаря достаточно высокому уровню пластических свойств многих цветных металлов и сплавов, этот способ ориентирован на весьма большие обжатия перед носком оправки и в пережиме до 35% и более.

Основными недостатками известного способа является высокий уровень технологических отходов и крайняя нестабильность процесса прокатки в применении его к цветным металлам и сплавам, склонным к повышенному уширению, например сплавам на основе титана, циркония и т.п.

Недостатки образуются как результат кинематического взаимодействия прокатываемой заготовки с применяемыми многоконусными валками.

Деформируемый металл, находящийся в калибре, подвергается значительному кинематическому напору по ходу прокатки со стороны входных (захватных) участков валков, имеющих минимальный угол наклона к оси прокатки. Одновременно прошивная оправка и достаточно крутой гребень оказывают существенное сопротивление осевому истечению металла против хода прокатки. Действуя в суперпозиции осевой напор и осевое сопротивление создают интенсивные усилия принудительного вытеснения металла в свободные зазоры между валками.

Кинематическая тенденция к вытеснению металла в зазоры усиливается повышенной склонностью металла к уширению. Внеконтактная поверхность деформируемого металла круто изгибается в межвалковых зазорах. Поперечное сечение заготовки приобретает форму близкую к треугольной, грозящую прекращением вращения.

Крутой пластический изгиб свободной поверхности заготовки вызывает образование разрывов и трещин металла. Одновременно существенно снижается стабильность вращения заготовки. Возникают критические условия, полностью блокирующие вращение и останавливающие процесс, возрастает контактное скольжение металла и повреждаемость поверхности трубы.

Кроме того, прошивка и раскатка ведется при практически одинаковых значениях углов _вх. Это создает опасность совмещения потенциально опасных зон кольцевого разрушения металла, свойственных трехвалковой прокатке, с одними и теми же материальными объемами металла. В этих объемах прогрессирующе концентрируется пластическое разрыхление металла, переходящее во внутренние кольцевые макроразрывы готовой трубы, при обработке цветных малопластичных сплавов.

Кроме того, для известного способа имеют место достаточно серьезные проблемы с выходом раската из валков. После прохождения входного (захватного) участка валков задний конец лишается осевого подпирающего действия и защемляется обжимным участком. Происходит остановка осевого движения заготовки и закат оправки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению, принятым за прототип, является способ изготовления труб из цветных металлов и сплавов, включающий горячие винтовые прошивку и раскатку на оправках [5] Данный способ ориентирован на достаточно узкий круг цветных тугоплавких металлов, обладающих ограниченной склонностью к уширению, слабыми налипанием на инструмент, например молибден, кобальт и их сплавы. Изготовление по этому способу труб из металлов и сплавов, не имеющих таких технологических особенностей, т.е. с повышенной склонностью к уширению и налипанию, сопровождается высоким уровнем технологических отходов при крайне низкой стабильности процесса. Это относится к изготовлению труб из титановых, циркониевых, алюминиевых и др. сплавов.

В известном способе реализуется прошивка в двухвалковом калибре. Для винтовой прокатки в двухвалковом калибре обязательно применение направляющего инструмента линеек, дисков или роликов. Независимо от вида действие направляющего инструмента всегда реактивно. Оно характеризуется интенсивным пластическим скольжением деформируемого металла на контакте с направляющим инструментом, которое вызывает образование множественных поверхностных дефектов в виде задиров, рисок, отслоений и др.

Повышенная склонность металла к уширению и налипанию, увеличивая площадь и плотность контактного соприкосновения с инструментом, резко интенсифицирует процесс образования и развития поверхностных дефектов.

Одновременно с ростом ширины контактной поверхности ухудшаются условия вращения заготовки и падает стабильность прокатки.

Адгезионное схватывание (налипание) прокатываемого металла и направляющего инструмента значительно усиливает его тормозящее действие и еще более снижает стабильность процесса. В случае обработки ряда сплавов, в частности, на основе алюминия и титана, налипание полностью блокирует вращение заготовки, делая процесс прокатки невозможным. В известном способе обнаруживаются практически непреодолимые трудности, связанные с устойчивостью выхода заготовки из станов и с предотвращением закатки оправки с оправочным стержнем.

В известном способе отсутствуют приемы, направленные на адекватный учет, обозначенной технологической специфики ряда цветных металлов.

Взаимное наложение перечисленных явлений практически исключает возможность промышленного применения известного способа для изготовления труб из цветных металлов и сплавов, склонных к повышенному уширению и налипанию.

Техническим результатом изобретения является снижение технологических отходов и повышение выхода годного за счет уменьшения налипания металла на инструмент и повышение стабильности процесса, особенно на стадии выхода заготовки из валков, при обработке цветных металлов и сплавов, склонных к повышенному уширению и налипанию.

Данный технический результат достигается тем, что в способе изготовления труб из цветных металлов и сплавов, включающем горячие винтовые прошивку и раскатку на оправках, согласно изобретению, прошивку и раскатку осуществляют в трехвалковых калибрах, образованных многоконусными валками, причем угол наклона конической образующей к оси прокатки на входе в калибр при прошивке на 7-25 о больше, чем перед носком оправки, и обжатие на входном участке составляет 0,3-0,8 от обжатия перед носком оправки.

Технический результат достигается также тем, что раскатку прошитой гильзы ведут в валках, имеющих два обжимных участка, разделенных между собой участками промежуточной калибровки и раскатки, причем угол наклона образующей к оси прокатки одного из них на 1,5-5,0 о меньше, а другого больше, чем угол наклона образующей входного участка прошивных валков к оси прокатки.

На фиг.1 изображены продольные разрезы калибров, образованных многоконусными прошивными валками П и раскатными валками Р, с обозначением параметров способа.

Способ выполняется следующим образом. Заготовка из цветного металла или сплава нагревается до температуры горячей деформации и подается на прошивку, которая производится в трехвалковом калибре, образованном многоконусными валками П на короткой оправке. На входе в калибр заготовка обжимается входным участком валков 1П, имеющим больший угол наклона образующей к оси прокатки п ₁. В зоне носка оправке и пережиме обжатия заготовки выполняется участком 2П с меньшим углом ₂ п . Угол п ₂ составляет 1-4 о , а угол п ₁ на 7-25 о больше. Обжатие заготовки ₁входным участком 1 устанавливают в пределах 0,3-0,8 от общего обжатия перед носком оправки _o т.е. способ ведется при соблюдении соотношений: ₁ п ₂ п + (7-25 o ); 1а ₁ (0,3-0,8) _o 1б.

Далее заготовка деформируется пережимом валков 3П, раскатным 4П и выходным участком 5П. Короткая оправка 6 прошивает заготовку. Между участками 1П и 2П могут располагаться один-два дополнительных участка 1', 1'', которые имеют промежуточные между ₁ п и ₂ п значение углов п . Практически дополнительные участки имеют угол п , увеличивающийся против хода прокатки на 1,5-4,0 о , считая от участка 2П перед носком оправки.

Полученная гильза раскатывается в трубу на длинной оправке в трехвалковом калибре, образованном многоконусными валками Р.

В соответствии с п.2 способ реализуется следующим образом.

После винтовой прошивки гильза подвергается раскатке. Раскатка выполняется на длинной оправке в трехвалковом калибре, образованном многоконусными валками Р (фиг.1). Раскатные валки Р имеют конические участки: первый обжимной 1Р; промежуточный раскатной 3Р; второй обжимной 4Р; калибрующий 5Р; раскатной 6Р. Угол наклона образующей одного из обжимных участков 1Р или 4 Р к оси прокатки ₁ р или p ₄ на 1,5-5,0 о меньше, чем ₁ п а другого на 1,5-5,0 о больше. Т.е. параметрами прошивного и раскатного калибров выдерживается соразмерность ₁₍₄₎ р ₁ п (1,5-5,0 o ) 2а ₄₍₁₎ p ₁ п + (1,5-5,0 o ) 2б Причем согласно способа уменьшение наклона одного обжимного участка и увеличение наклона другого не обязательно должно производится на одну и ту же величину.

Вариант по п. 2, ориентирован в основном на малопластичные металлы и сплавы, например типа двухфазных титановых сплавов ВТЗ-1.

Технический результат способа образуется посредством максимального ограничения поперечного вытеснения уширяющегося металла в зазоры между валками при отсутствии направляющего инструмента. Как следствие снижается уровень отбраковки труб по поверхностным дефектам и повышается стабильность процесса. В способе по п.2 частный технический результат усиливается подавлением тенденции к кольцевому разрыхлению металла и повышением равномерности деформационной проработки структуры металла.

Технический результат достигается воздействием на условия деформации прошиваемого и раскатываемого металла через геометрические параметры трехвалковых калибров.

Прошивка сплошной заготовки в гильзу и раскатка ее в трубу выполняются в трехвалковых калибрах без применения направляющего инструмента. Отсутствие направляющего инструмента с реактивно-тормозящим действием практически исключает потери металла, обусловленные скольжением, налипанием и нарушением стабильности процесса.

Однако наличие свободных межвалковых зазоров в трехвалковых калибрах требует специальных приемов деформации, ограничивающих уширение. Механизм прошивки при соблюдении соотношений (1) представляется следующим образом. В зоне прошивки металл обжимается сначала участком с большим углом , а потом с меньшим. Тянущая способность участка 2П выше, чем входного участка 1П. Между участками 1П и 2П устанавливается контролируемое кинематическое натяжение, активно препятствующее поперечному вытеснению металла в зазоры между валками.

Поверхность на протяжении всего очага деформации раската не испытывает опасного пластического изгиба в межвалковых зазорах. Сплошность металла не нарушается, вращение заготовки стабильно, контактное скольжение и налипание ограничено. Получаемый продукт характеризуется высоким качеством поверхности и точностью геометрических размеров, а процесс высоким выходом годного.

Численные пределы соотношения (1 а, б) обеспечивают искомые условия деформации. Они установлены экспериментально в процессе непосредственной отработки способа.

Аналогичная картина наблюдается и в отношении второй из формул (1). Если ₁o, то удерживающее действие участка 1П мало и не дает искомого технического результата. В случае ₁>0,8_o удерживающее действие чрезмерно и нарушен вторичный захват заготовки. Осевое движение заготовки прекращается при встрече с носком оправки.

Соотношения (2а, б), формирующие частный технический результат, управляют рассредоточением по глубине зон предрасположенных к кольцевому разрушению на различных стадиях процесса. Как известно в трехвалковой схеме винтовой прокатки присутствует характерная кольцевая зона, опасная пластическим разрыхлением. Глубина ее залегания от поверхности раската определяется, в первую очередь, уровнем частных обжатий, равно как и углом конусности калибра в пределах данного способа.

Активное обжатие заготовки по диаметру в данном способе осуществляется участками 1П, 2П, 1Р, 4Р. Соотношение (2а, б) устанавливает такое различие между углами участков, чтобы на каждом из них опасная кольцевая зона располагалась на существенно разной глубине. Этим удается предотвратить нежелательное накопление пластического разрыхления и микродефектов в одних и тех же материальных объемах металла, и надежно блокировать возникновение кольцевого разрушения.

Нарушение численных параметров соотношения (2а, б) лишает способ указанного технического результата. Если различие между углами менее 1,5 о , то глубинное положение зон кольцевого разрыхления становится недопустимо близким. Концентрация накапливаемого разрыхления усиливается локализацией в ограниченных кольцевых объемах. Опасность кольцевого разрушения резко возрастает. Чрезмерно большое различие между углами (> 5,0 о ) нарушает общую стабильность и несбалансированность процесса раскатки уширяющихся сплавов вследствие образования обжимных участков с недопустимо большими и недопустимо малыми углами конусности. Происходит нарушение захвата, потеря устойчивости профиля трубы, нарушение стабильности вращения заготовки.

П р и м е р 1. Способ реализован на агрегате "40-80" для получения труб из уширяющегося титаного сплава ВТ-5. Заготовка диаметром 130 мм нагревалась в индукционной печи до 1000 о С. Нагретая заготовка прошивалась в гильзу 89х14 мм на короткой оправке в трехвалковом калибре, образованных многоконусными валками. Угол наклона образующей конического участка валков к оси прокатки перед носком оправки составлял 3 о , а угол наклона входного участка 20 о т.е. на 17 о больше. Между входным участком и участком перед носком оправки располагался дополнительный участок с углом наклона к оси прокатки 5 о . Обжатие перед носком оправки составляло 21 мм, а обжатие входным участком выдерживалось равным 11,4 т.е. 0,55 от обжатия перед оправкой. Угол подачи устанавливался равным 10 о .

Прокатка всех заготовок проходила при их стабильном вращении без образования разрывов поверхности и повреждения поверхности скольжением. Прошитая гильза раскатывалась в трубу 70х10 мм в трехвалковом стане на длинной оправке.

П р и м е р 2. На агрегате "40-80" согласно п.2 предложенного способа получали трубы из двухфазного титанового сплава ВТ-3-1, обладающего пониженной пластичностью. Деформационные условия и геометрические параметры п.1 соблюдались полностью. Температура нагрева заготовок под прокатку составляла 1180 о С, угол наклона входного участка к оси прошивки составлял 20 о .

Прошитая гильза раскатывалась на длинной оправке в многоконусных валках, имеющих конические участки со следующими углами наклона образующих к оси прокатки, град.

Первый обжимной участок 20-3 17 Промежуточный калиб- рующий участок 0 Промежуточный раскат- ной участок -3 Второй обжимной участок 20 + 2 22 Калибрующий участок 0 Раскатной участок -2,5.

Прошивка и раскатка проходила устойчиво. Тенденций к возникновению кольцевого разрушения не установлено. Полученные трубы полностью удовлетворяли требованиям действующей нормативно-технической документации.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, включающий горячие винтовые прошивку и раскатку на оправках, отличающийся тем, что прошивку и раскатку осуществляют в трехвалковых калибрах, образованных многоконусными валками, причем угол наклона конической образующей к оси прокатки на входе в калибр при прошивке на 7-25 o больше, чем перед носком оправки, и обжатие на входном участке составляет 0,3-0,8 обжатия перед носком оправки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раскатку прошитой гильзы ведут в валках, имеющих два обжимных участка, разделенных между собой участками промежуточной калибровки и раскатки, причем угол наклона образующей к оси прокатки одного из них на 1,5-5,0 o меньше, а другой больше, чем угол наклона образующей входного участка прошивных валков к оси прокатки.

Трубы: какие и для чего

Труба это промышленное изделие из полого профиля, который представляет собой длинный предмет округлой формы и применяется для транспортировки веществ различной консистенции.

Материалы для изготовления труб

Востребованность трубных изделий в разных сферах промышленности позволяет производить их из разнообразного материала. В качестве сырья для их производства выступают:

1. Металлы и их сплавы:

сталь;
чугун;
медь и ее производные, такие как бронза и латунь.

2. Полимерные соединения:

ПВХ соединения с хлором;
ПВДФ фтористые соединения;
полиэтилен;
сшитый полиэтилен нескольких видов, отличающийся способом сшивания;
стеклопластик;
полипропилен;
полибутеновые соединения.

3. Комбинированные материалы:

металлополимерные изделия с содержанием алюминия: использование алюминиевого промежуточного несущего слоя между двумя слоями термостойкого полиэтилена, соединенные специальным клеящим составом;
медные металлополимерные трубы: в качестве рабочего слоя применяют медь, защитный слой изготовлен из полимерного материала. Клеящий состав не используют;
стальные с внутренним слоем из цемента. Для усиления защитных свойств проводят их гидроизоляцию. Для этих целей можно использовать эмаль;
металлополимерные имеют металлический каркас и полимерное тело.

4. На основе бетона:

асбестоцементные применяют в качестве футляра для телефонных линий, расположенных под землей;
бетонные;
железобетонные используют для дренажа сточных и ливневых вод.

Стальные трубы

Металлические трубы пользуются спросом в разных областях промышленности, даже с появлением аналогов из полимера. Есть сферы производств, где этот вид — единственно приемлемый вариант.

По способу изготовления они бывают сварные и бесшовные.

Сварные трубы можно изготовить несколькими способами:

Лист металла сворачивают в трубу и сваривают вдоль всей длины. Это прямошовные трубные изделия.
Металлическую ленту навивают по спирали и сваривают, получая, таким образом, спиралешовные трубы.

Для длины электросварных труб установлены минимальные значения, зависящие от диаметра изделия. Эти показатели соответствуют государственным стандартам.

Для повышения стойкости к коррозии внутреннюю и наружную поверхности обрабатывают цинком. Правда, это лишь притормаживает сам процесс, а не предохраняет от него полностью. Оцинкованные стальные трубы применяют для строительства водопроводов. При необходимости толщину стенок усиливают за счет уменьшения внутреннего диаметра. Показатели наружного диаметра остаются неизменными.

Бесшовные трубы производят следующим образом:

прокатка слитка из металла на специальном оборудовании;
высверливание полости в цилиндрической заготовке. Этот способ приемлем для производства деталей для станков и машинного оборудования;
фальцовка формирование трубчатого сечения с фальцевым швом;
литье материал заливают в готовую форму со стержнем по центру. Еще один способ заливки это применение вращающейся пустотелой формы;

экструзия (выдавливание) — этот метод популярен в производстве пластмассовых труб.

Различают трубы бесшовные горячедеформированные и холоднодеформированные. Их изготавливают в соответствии со специальными условиями. Это зависит от температурной обработки стали, а также от области применения.

Бесшовные материалы наиболее востребованы в тех сферах экономики, где предъявляются высокие требования к прочности готового изделия.

Размерные значения

В выборе труб основное значение уделяют параметрам:

наружный диаметр Дн мм регламентирован показателями ГОСТ;
внутренний диаметр вычисляют по формуле Дн 2S мм;
толщина стенки = S мм;
условная величина внутреннего прохода это основная характеристика, которую необходимо учитывать в выборе трубных изделий, фитингов и арматуры;
длина, зависит от диаметра трубы. Может быть мерной или немерной, минимальный размер ее установлен от 2 метров.

В выборе материала необходимо учитывать и показатели плотности.

Область применения

По условиям применения профильные изделия разделяют на трубы общего назначения и целевого использования. Последние применяют:

в транспортировке жидкостей, газов, сыпучих веществ различного химического состава;
в строительстве зданий и других сооружений;
в производстве металлических изделий;
в передаче давления и импульса;
в защите коммуникаций и инженерных сетей;
в добыче природных ресурсов;
в изготовлении сооружений для колодцев, родников, галерей.

При проведении монтажных работ необходимо использовать фитинги и соединительную арматуру из того же материала, из которого изготовлены трубные изделия.

Также трубы изготавливают из нержавеющей стали. Они обладают определенными преимуществами:

долговечность эксплуатации;
устойчивость к коррозии;
устойчивость к щелочным и кислотным веществам;
внешний вид без изъянов.

Но при всех своих плюсах они имеют один недостаток. Дороговизна самих изделий и монтажных работ. Поэтому применяются они только в исключительных случаях, когда стоимость работ оправдана.

Трубы из цветных металлов и их соединений

Наряду со сталью в производстве трубных изделий используют и цветные металлы.

Трубы из меди обладают рядом преимуществ:

бактерицидные свойства;
высокая пластичность;
не подвержены коррозии;
стойкость к температурным перепадам;
при заморозке и разморозке не трескаются.

Но они подвержены воздействию кислот и механическим повреждениям, что существенно снижает качество изделия и сокращает срок эксплуатации. Невозможно соединение их с оцинкованными и стальными поверхностями.

Чугунные трубные изделия отличаются большим весом, что сужает области применения. Они незаменимы в коммуникационной системе. Отличный вариант при установке канализации.

Металлополимерные изделия

Одним из популярных видов труб являются металлополимерные. Это комбинированные изделия, основное полимерное тело которых армировано металлическим каркасом или алюминиевой фольгой. Внутренняя труба изготовлена методом экструзии. Это термостойкий полиэтилен, который устойчив к воздействию щелочей и кислот, и может применяться для транспортировки химических веществ.

Плюсы и минусы

Комбинированные трубы имеют свои преимущества и недостатки. Это зависит от области применения и условий обслуживания.
Из плюсов нужно отметить, что:

наличие металлического каркаса значительно повышает устойчивость к нагрузкам извне. Это позволяет сохранить форму полимерного основания и использовать трубы глубоко под землей. Они выдерживают давление земной коры на глубине более 500 м.;
гладкая поверхность полимерного тела;
новые технологии в разработке полимеров позволили увеличить устойчивость к механическим повреждениям;
термостойкие полимеры устойчивы к воздействию кислоты и щелочных веществ;
устойчивость к зарастанию;
отсутствие электрической проводимости;
полимерное волокно не поддается воздействию влаги и жидкости;
алюминиевый каркас является барьером, который не позволяет кислороду перемещаться между слоями полимерных труб;
снижено количество металла в производстве, что облегчает вес труб;
увеличен срок эксплуатации без ремонта. Полимерное тело не требует дополнительных антикоррозийных обработок;
удобство транспортировки;
невысокая стоимость монтажа.

Из минусов нужно отметить, что полимеры, покрытые алюминиевой фольгой, подвержены механическому воздействию, что нарушает целостность поверхности. Также они восприимчивы к температурным изменениям. Каждый слой трубы имеет свой температурный режим. При постоянном воздействии высоких температур протекающего теплоносителя труба подвергается температурной деформации. В результате страдает самая слабая ее часть, а именно в местах крепления фитингов. Со временем это может привести к протечкам.

Применение

Широкое применение металлополимеры получили в жилищном хозяйстве. Используются они для систем водоснабжения, отопительной системы и инженерных коммуникаций. Диапазон рабочей температуры позволяет использовать металлопропиленовые трубы, как для холодного водоснабжения, так и для горячего.

Трубы большего диаметра применяют в прокладке трубопроводов технического назначения. Могут успешно использоваться в качестве гидротранспорта и пневмотранспорта.

Используются как опорные системы в морской промышленности.

Монтаж производится ультразвуковой сваркой, что обеспечивает качество швов.

Выдерживает большой диапазон температурных скачков.

Без особых усилий можно изменить форму трубы.

Металлополимерные изделия объединяют в себе прочность металлических и устойчивость к воздействию химических веществ полимерных труб. Это повышает их срок эксплуатации. Нет необходимости в дополнительной обработке металлополимеров.

Полипропиленовые изделия

Полипропилен это экологически чистый материал. Не вступает в реакцию с химическими элементами, поэтому может применяться в системах холодного и горячего водоснабжения. При замерзании сохраняет структуру и не подвергается разрыву.

Трубы из полипропилена составили сильную конкуренцию стальным изделиям. Область применения пропиленовых труб от промышленного производства до бытовых нужд.

Нашли широкое применение в водоснабжении и установке системы отопления.

Преимущества полипропиленовых труб в том, что:

они не накапливают конденсат на трубах;
не требуют дополнительной изоляции;
обладают звукоизоляционными свойствами;
сохраняют тепло;
не проводят электричество;
на внутренних стенках не скапливает налет и известковые отложения;
возможно использование при высоких температурах;
удобство транспортировки;
легкость монтажа с использованием фитингов;
ценовая доступность;
возможность приобретения в строительных магазинах.

Фитинги бывают пропиленовые и комбинированные. Последние имеют металлическую резьбу, их использование позволяет сделать конструкцию сборно-разборной.

Полипропиленовые трубы достаточно прочные. Толщина стенок больше по сравнению с металлопластиковыми. Максимально допустимая промышленная длина 4 метра.

При монтаже труб необходимо избегать перекосов и изгибов. Для обеспечения закруглений нужно применять пропиленовые фитинги, которые дают возможность получения необходимой формы.

Характеристики

На сегодняшний день существуют три типа полипропиленовых труб, которые могут применяться во всех областях промышленности.

1. Трубы PN 10 и PN 16 предназначены для монтажа и обслуживания системы холодного водоснабжения и монтажа газопровода. При правильной эксплуатации срок службы достигает 50 лет. Температура воды не должна превышать 20 C. Трубы маркируют синей полосой или полностью окрашивают в синий цвет. Желтый цвет показывает о назначении трубы для работы с газом.

2. Полипропиленовые трубы PN 20 могут применяться в системах холодного и горячего водоснабжения при температуре не более 75 C. Для горячей воды используют трубы белого цвета. Маркировка красной полосой сигнализирует о возможности применения в напольном отоплении.

3. Трубы PN 25 имеют внутреннее армирование алюминиевой фольгой (см. . Они менее пластичны. Рабочая температура до 70 C. Предназначены для использования в отопительных системах. Срок эксплуатации до 50 лет. При повышении температуры и внутреннего давления срок службы снижается.

Трубы, армированные стекловолокном, применяют при устройстве стояков.

В выборе труб необходимо учитывать назначение трубопровода, его физические характеристики, а также правильно подбирать соединительные фитинги. Можно соединять полипропиленовые изделия с другими видами труб, используя для этого комбинированные фитинги, имеющие на одном конце металлические втулки.

Читайте также: