هسته فرآیند لولههای گرد سرد-تبدیل-مواد خام نورد گرم شده به لولههای-با دقت بالا و با کیفیت-سطح- از طریق چند گذر نورد و ماشینکاری دقیق در دمای اتاق است. کل فرآیند بر سه هدف "کاهش قطر، کنترل ضخامت دیواره و بهبود کیفیت" متمرکز است که نیاز به کنترل دقیق دما، نیروی غلتشی و دقت ابعادی دارد.
I. نمودار جریان کامل فرآیند
تولید لولههای گرد سرد-رولت شده شامل چهار مرحله اصلی است: «پیش تصفیه مواد خام → نورد سرد → تکمیل بعدی → بازرسی کیفیت» که در مجموع شامل هشت مرحله اصلی میشود. روند دقیق به شرح زیر است:
آماده سازی مواد اولیه → 2. ترشی و چربی زدایی → 3. نورد سرد → 4. عملیات حرارتی متوسط
پایان نورد/کشش سرد (اختیاری) → 6. عملیات حرارتی محصول نهایی → 7. پایان → 8. بازرسی کیفیت و بسته بندی
II. توضیح تفصیلی فرآیندهای اصلی در هر مرحله
مرحله 1: پیش تصفیه مواد خام - پایه گذاری برای پردازش
هدف از این مرحله حذف عیوب سطحی در مواد خام و اطمینان از عدم تماس ناخالصی در طول نورد بعدی است و در نتیجه از هرگونه تخریب کیفیت سطح لوله جلوگیری می کند. انتخاب مواد اولیه: شمشهای لوله فولادی بدون درز نورد گرم-(قطر بیرونی 20-150 میلیمتر، ضخامت دیواره 3-20 میلیمتر) یا کلافهای نورد گرم{{11} (ضخامت 1-5 میلیمتر) در درجه اول استفاده میشوند. این ماده باید الزامات محصول نهایی را برآورده کند (به عنوان مثال، فولاد کم کربن Q235، فولاد کربن متوسط 20#)، و ماده اولیه باید عاری از عیوب سطحی مانند ترک و چین باشد.
برش/ سوراخ کردن (برای کلاف ها): در صورت استفاده از کلاف، ابتدا باید با استفاده از برش برش به نوارهای با عرض ثابت- بریده شوند. سپس این نوارها با استفاده از یک "آسیاب سوراخکننده" به شکل شمشهای لولهای گرد در میآیند (یک "لوله باز" با شکاف را تشکیل میدهند. سپس شکاف ها برای پر کردن شکاف ها جوش داده می شوند (این فقط برای برخی از لوله های جوش داده شده استفاده می شود؛ لوله های بدون درز را می توان مستقیماً از شمش ساخت).
مرحله 2: ترشی کردن و چربی زدایی - تمیز کردن سطح برای جلوگیری از چسبیدن در هنگام نورد.
قبل از نورد سرد، سطح مواد خام باید عاری از رسوب و روغن باشد. در غیر این صورت، فلس توسط غلطک ها به سطح لوله فشار داده می شود و باعث ایجاد عیوب "حفره ای" می شود. ترشی: مواد خام را به مدت 10 تا 30 دقیقه در محلول اسید کلریدریک 15 تا 20 درصد (40 تا 60 درجه) غوطه ور کنید تا از طریق یک واکنش شیمیایی، رسوب اکسید سطحی (Fe2O3 + 6HCl=2FeCl3 + 3H2O) از بین برود.
چربی زدایی: پس از ترشی کردن، با آب تمیز بشویید و سپس در یک ماده چربی گیر قلیایی (مانند محلول هیدروکسید سدیم) غوطه ور کنید تا روغن سطحی گرفته شود و از چسبیدن آن به رول ها در حین غلتاندن و تاثیر بر دقت لوله جلوگیری شود.
خشک کردن: در نهایت مواد خام را با هوای داغ (80-120 درجه) خشک کنید تا از خشکی سطح و جلوگیری از زنگ زدگی بعدی اطمینان حاصل کنید.
مرحله 3: نورد سرد - تشکیل هسته و کنترل دقت ابعادی
این یک مرحله حیاتی در تعیین اندازه و کیفیت سطح لولههای گرد سرد- نورد شده است. از طریق "گذرهای نورد پیوسته متعدد"، مواد خام به تدریج به مشخصات هدف نورد می شوند. کل فرآیند در دمای اتاق انجام میشود (بر خلاف فرآیند نورد گرم{3}}در دمای بالا). تجهیزات: از یک-نورد سرد دو رول یا یک آسیاب نورد سرد چند{6} رول (مانند یک آسیاب نورد سرد چهار- رول یا شش- رول) استفاده میشود. سطوح رول جلا داده می شوند (زبری Ra کمتر یا مساوی 0.4μm) برای اطمینان از صاف بودن سطح بیرونی لوله.
ویژگی های فرآیند:
نورد چند گذر: تغییر شکل هر پاس نورد در 10%-20% کنترل میشود تا از تغییر شکل بیش از حد که ممکن است باعث ایجاد ترک در لوله شود، جلوگیری شود. معمولاً برای کاهش تدریجی قطر خارجی از 20-150 میلی متر به هدف 5-220 میلی متر و ضخامت دیواره از 3-20 میلی متر به 0.5-25 میلی متر، سه تا هشت پاس مورد نیاز است.
کنترل ابعادی: قطر بیرونی در زمان واقعی پس از هر عبور نورد با استفاده از یک قطر سنج آنلاین نظارت می شود. اگر انحراف از ± 0.05 میلی متر بیشتر شود، فشار رول به طور خودکار تنظیم می شود و اطمینان حاصل می شود که تحمل قطر بیرونی نهایی محصول نهایی در محدوده ± 0.05-0.2 ± میلی متر است. کنترل کشش: در طول فرآیند نورد، یک "غلتک کششی" یک کشش ثابت (10-50 مگاپاسکال) اعمال می کند تا از خم شدن یا بیضی بودن بیش از حد در لوله جلوگیری کند و از صافی اطمینان حاصل کند (کمتر یا مساوی 1 میلی متر در متر).
مرحله 4: درمان حرارتی متوسط - کاهش استرس و پیشگیری از ترک خوردگی
در طول فرآیند نورد سرد، فلز تحت "سخت کاری" داخلی (افزایش سختی و کاهش چقرمگی) قرار می گیرد. غلت زدن ادامه دار به راحتی می تواند منجر به ترک در لوله شود، بنابراین بین چند پاس نورد، "بازپخت میانی" لازم است.
فرآیند: لوله نورد شده در یک کوره آنیل پیوسته قرار می گیرد و تا دمای 600-700 درجه تحت یک اتمسفر محافظ (مانند نیتروژن برای جلوگیری از اکسیداسیون) گرم می شود. دما به مدت 1-2 ساعت حفظ می شود و سپس لوله تا دمای اتاق خنک می شود.
هدف: برای از بین بردن تنش های داخلی ناشی از نورد سرد، سختی لوله را کاهش دهید (به عنوان مثال، کاهش سختی فولاد 20# از HB180 به HB120)، و بازیابی چقرمگی برای آماده شدن برای نورد بعدی. مرحله 5: پایان نورد/کشیدن سرد (اختیاری) - بهبود دقت
برای تولید لولههای با دقت{{0} بسیار بالا (مانند بشکههای سیلندرهای هیدرولیک)، پس از نورد سرد، فرآیند "نورد نهایی" یا "کشش سرد" مورد نیاز است.
نورد نهایی: با استفاده از یک آسیاب نورد سرد دقیق، تغییر شکل کوچکتری (5٪ -10٪) برای کاهش بیشتر تحمل قطر خارجی به ± 0.03 میلی متر و زبری دیواره داخلی به Ra کمتر یا برابر با 0.8 میکرومتر استفاده می شود.
طراحی سرد: لوله سرد-نوردیده شده از یک "سوراخ قالب" (با قطر کمی کوچکتر از قطر بیرونی لوله) عبور داده می شود و به زور تحت کشش کشیده می شود. این بیشتر دقت ابعاد و پرداخت سطح را بهبود میبخشد، اما کارایی کمتری نسبت به نورد نهایی دارد و عمدتاً برای تولید لولههای کوچک-دستهای- با دقت بالا استفاده میشود.
مرحله 6: عملیات حرارتی محصول نهایی - سفارشی کردن خواص مکانیکی
لوله تحت یک عملیات حرارتی نهایی قرار می گیرد تا خواص مکانیکی آن بر اساس کاربرد مورد نظر تنظیم شود (مثلاً استحکام بالا برای اجزای بار-، چقرمگی بالا برای قطعات منحنی). بازپخت: حرارت دادن به 650-750 درجه، نگه داشتن و سپس سرد کردن آهسته برای کاهش سختی و افزایش چقرمگی. مناسب برای لوله هایی که نیاز به خم شدن دارند (مانند خطوط ترمز).
عادی سازی: حرارت دادن به 850-950 درجه، نگه داشتن و سپس خنک کردن هوا برای اصلاح اندازه دانه و دستیابی به ریزساختار یکنواخت. مناسب برای قطعاتی که به استحکام و چقرمگی نیاز دارند (مانند شاتونهای شاسی).
Quenching و Tempering (Quenching + Tempering): فقط برای فولادهای با استحکام متوسط- و-بالا (مانند فولاد 45#) استفاده می شود. ابتدا، حرارت دادن به 820-860 درجه و خاموش کردن (خنک کردن با آب)، و به دنبال آن حرارت دادن به 500-600 درجه و تمپر کردن، به طور قابل توجهی استحکام را افزایش میدهد (قدرت تسلیم از 355 مگاپاسکال به بیش از 500 مگاپاسکال افزایش مییابد). مناسب برای قطعات باربر مانند محورهای محرک. مرحله 7: تکمیل - اصلاح شکل برای سهولت استفاده
صاف کردن: لوله با استفاده از یک دستگاه صاف کننده چند رول (معمولاً 11 یا 13 غلتک) صاف می شود تا از صافی کمتر یا مساوی 0.5 میلی متر بر متر اطمینان حاصل شود و از انحراف در طول برش یا مونتاژ بعدی جلوگیری شود.
برش: بر اساس نیاز مشتری، لوله با استفاده از اره یا برش لیزری به طول های ثابت (معمولاً 12-2 متر) با تحمل طول ± 2 میلی متر برش داده می شود.
تصفیه سطح: بسته به الزامات حفاظت در برابر خوردگی، گالوانیزه (-گالوانیزه گرم یا آبکاری الکتریکی، با ضخامت لایه روی بیشتر یا مساوی 80μm)، پوشش پلاستیکی (مانند پوشش اپوکسی)، یا پرداخت (برای لولههای تزئینی، با زبری سطح 0.μm کمتر از 0.μm) انجام میشود.
مرحله 8: بازرسی کیفیت و بسته بندی - اطمینان از تحویل واجد شرایط
بازرسی ابعادی: از کولیس ها و میکرومترها برای بررسی قطر بیرونی و ضخامت دیواره و یک قطر سنج داخلی برای بررسی قطر داخلی برای اطمینان از مطابقت با مشخصات استفاده می شود. یک گیج صافی برای بررسی صافی استفاده می شود. آزمایش خواص مکانیکی: نمونه برداری مشمول یک «آزمایش کششی» (برای استحکام کششی و استحکام تسلیم)، یک «آزمایش سختی» (برای HB یا HRB) و یک «آزمایش مسطح» (برای کیفیت جوش، فقط برای لوله های جوش داده شده) است.
بازرسی سطحی: بازرسی بصری یا آزمایش جریان گردابی برای تشخیص عیوب سطحی مانند ترک، حفره و خراش انجام می شود. لولههای فشار قوی (مانند خطوط لوله نفت و گاز) تحت یک "آزمایش هیدرواستاتیک" (اعمال 1.5 برابر فشار کاری و حفظ فشار به مدت 30 دقیقه بدون نشتی) قرار دارند.
بسته بندی: لوله های واجد شرایط در کاغذ ضد آب یا فیلم پلاستیکی پیچیده می شوند و سپس با تسمه فولادی در بسته ها بسته می شوند. بسته ها با مشخصات، مواد و شماره دسته برای حمل و نقل و ذخیره سازی آسان برچسب گذاری شده اند.