Прошивной узел стана: сердце производства бесшовных труб

28.10.2025

Основу создания гильзы, будущей бесшовной трубы, составляет процесс поперечно-винтовой прокатки. Два рабочих валка, оси которых развернуты под определенным углом к оси заготовки, вращают металл и одновременно перемещают его вперед.

Благодаря такому двойному воздействию внутри слитка возникают значительные напряжения сдвига. Эти напряжения концентрируются в центральной зоне, где металл наиболее пластичен из-за высокой температуры. В результате в сердцевине заготовки формируется очаг разрушения, полость, которая затем развивается в гильзу.

Критическим параметром здесь выступает угол перекоса валков. Его величина лежит в диапазоне от 5 до 12 градусов, подбираясь под конкретный сортамент.

Слишком малый угол не обеспечит надежного захвата и поступательного движения. Чрезмерно большой приводит к быстрому износу оборудования и дефектам поверхности. Угол захвата обычно составляет 8-12 градусов для надежного затягивания материала.

Современные прошивные агрегаты подразделяются на два основных типа. Дисковый стан использует два конических диска, закрепленных под углом.

Такая схема обеспечивает высокую жесткость и стабильность геометрии гильзы. Роликовый вариант применяет три конических рабочих органа. Использование трех роликов снижает усилие прошивки и позволяет обрабатывать более твердые марки стали.

Исходным сырьем служит круглая стальная заготовка, нагревшаяся до температуры 1150-1250°C. Такой нагрев обеспечивает необходимую пластичность металла.

Перед прошивкой заготовка должна пройти контроль на отсутствие поверхностных дефектов. Прошивной оправкой называют массивный стержень из жаропрочной стали, закрепленный на толстостенной гильзе. Материалом служат стали типа 40ХН2МА или 5ХНМ, обладающие высокой стойкостью.

Оправка устанавливается строго по центру линии стана. Смещение даже на несколько миллиметров ведет к неравномерной толщине стенки гильзы.

Для увеличения срока службы инструмента применяют внутреннее водяное охлаждение. Это позволяет отводить тепло и сохранять твердость материала оправки. Диаметр прошитого стакана всегда превосходит исходный размер слитка. Коэффициент вытяжки по диаметру составляет 1.2-1.45.

Скорость вращения валков достигает 150-200 оборотов в минуту. Осевая скорость движения гильзы при этом составляет 0.8-1.5 метра в секунду.

Процесс прошивки длится несколько секунд, за которые заготовка полностью превращается в гильзу. Длина готового стакана может доходить до 10 метров при толщине стенки от 25 до 150 миллиметров. Точность наружного диаметра гильзы регулируется в пределах ±1.5%.

Трехроликовые конструкции минимизируют осевое усилие на 25-30% по сравнению с двухвалковыми схемами. Это снижает энергопотребление и увеличивает стойкость инструмента.

Температура металла в зоне деформации может подниматься до 1300°C за счет перехода работы деформации в тепло. Формула для расчета деформации имеет вид μ = (D0^2 - d0^2) / (D1^2 - d1^2), где D и d – наружный и внутренний диаметры до и после.

Практика показывает необходимость поддержания температуры конца прошивки не ниже 1000°C. Охлаждение ниже этого порога ведет к резкому росту усилий и риску расслоения металла.

Для контроля качества гильзы применяют ультразвуковой дефектоскоп. Этот прибор выявляет внутренние несплошности, раковины и грубые ликвационные включения. Геометрию проверяют шаблонами и лазерными сканерами.

Режимы прошивки для легированных сталей требуют снижения скорости деформации. Это связано с их пониженной пластичностью при высоких температурах.

Углы наклона валков для таких материалов выбирают ближе к минимальным значениям. Рабочие органы подвергаются регулярной переточке для восстановления профиля. Стойкость комплекта валков составляет 3000-5000 гильз в зависимости от обрабатываемой марки стали.

Прошивной узел задает тон всему последующему процессу раскатки. Качество гильзы напрямую определяет возможность производства конкурентоспособной трубной продукции.

Грамотный подбор параметров прошивки позволяет достичь высокого коэффициента использования материала.

Рассказать друзьям:

Комментарии

Пока нет комментариев