Общие сведения о процессе получения бесшовных труб из малопластичных труб методом прессования

Рисунок 1.1– Различные профили трубных изделий

Переменная скорость прессования отрицательно сказывается на качестве труб из высоколегированных сталей и обладающих низкой пластичностью. Кроме того, из-за совмещения операций прошивки и выдавливания качество таких труб низкое, а применение в качестве смазки смеси масла с графитом вызывает науглероживание поверхности труб, что совершенно недопустимо при изготовлении труб из легированных марок сталей. Поэтому механические прессы обычно используют для производства труб из углеродистых сталей. Размеры труб, изготовляемых на установках с вертикальным прессом, следующие, мм (таблица 1.1):

На вертикальных механических прессах операции прошивки заготовки и ее выдавливания производят на одном прессе. Гидравлические прессы позволяют развивать большие усилия прессования, имеют постоянную скорость прессования (максимальная скорость достигает 400 мм/с), на них можно изготовлять трубы большой длины. Постоянная скорость прессования позволяет получать на таких прессах трубы почти из любых сталей и сплавов, а применение стеклосмазки обеспечивает высокое качество. В настоящее время в мире работает более 100 гидравлических прессовых установок по прессованию сталей с применением стеклосмазки (процесс Юджин – Сежурне). Большая часть из них была введена в строй в 50–80-е годы XX в. В этот период вводили в строй по 3 прессовых установки в год, в результате чего новый процесс занял прочное место среди других методов обработки. Технико-экономические преимущества процесса по сравнению с ковкой и прокаткой определили по данным Ю. В. Манегина три главных направления его развития. Производство труб из легированных сталей и сплавов. Прессование непрокатываемых профилей. Первичная деформация малопластичных материалов. Наиболее широкое применение прессование получило для производства труб из низкопластичных сталей и сплавов. Первый в мире промышленный цех по производству прессованных труб из легированных сталей был пущен в США фирмой «Babcock and Wilcox» в 1951 г. В середине 60-х годов XX в. создается высокопроизводительное трубопрессовое оборудование для выпуска труб из углеродистых сталей с использованием при этом непрерывнолитой квадратной заготовки. Цеха, оснащенные таким оборудованием, были построены в Испании на заводе фирмы «Tubacex» и в Японии на заводе фирмы «Кобе стил». Однако опыт их эксплуатации показал недостаточную рентабельность производства труб рядового назначения. Как показала практика, рядовые трубы из углеродистых марок сталей целесообразно изготовлять на прессовых установках только при выпуске малотоннажных партий, так как в этом случае стоимость инструмента значительно ниже, чем на трубопрокатных агрегатах. Широкое применение в мировой практике процесс горячего прессования нашел при обработке малопластичных и труднодеформируемых материалов, применяемых в авиационной, космической, ракетной технике, химическом машиностроении и других областях. При прессовании труб на горизонтальных гидравлических прессах прошивку заготовок обычно осуществляют на вертикальном прошивном гидравлическом прессе, а операцию выдавливания труб - на горизонтальном трубопрофильном гидравлическом прессе усилием 16; 20; 25; 31,5; 55 МН. Размеры труб, изготовляемых на установках с горизонтальным гидравлическим прессом, приведены ниже, мм (таблица 1.2):

Таблица 1.2 – Размеры труб, изготовляемых на горизонтальных прессах

Технологический процесс прессования, выглядит следующим образом как на рисунке 1.2. Исходным материалом для производства труб, способом прессования является катаная заготовка круглого сечения диаметром 100–270 мм, длиной 2–7 м из нержавеющих, жаропрочных и других высоколегированных сталей и сплавов. После резки заготовок на мерные длины они подаются в индукционную печь, где нагреваются до температуры 1100 °С–1200 °С в зависимости от марки стали. После нагрева – в прошивной пресс.

1. 
   – контейнер; 2 – матрица; 3 – матрицадержатель; 4 – игла; 5 – штемпель; 6 – прессшайба; 7 – гильза; 8 – дисковая пила; 9 –труба; 10 – прессостаток; 11 – гидрозажим
   

Рисунок 1.2 – Технологический процесс прессования

На гидравлическом вертикальном прошивном прессе усилием 900 тс заготовку предварительно прошивают в полую гильзу. После этой операции гильзы подаются в кольцевую соляную ванну с электронагревом, где в зависимости от марки стали подогреваются до температуры 1100 °С–1200 °С (возможно до 1180 °С–1250 °С).