Способы производства профильных стальных труб

Как происходит производство профильных труб – варианты продукции, оборудование, технологии

Возрастающая популярность профильных изделий является вполне объяснимым стимулом, побуждающим организовывать предприятия по их производству. Однако нужно заранее изучить технологию производства, потенциальный рынок сбыта, а также быть готовым к немалым капиталовложениям.

Назначение и разновидности профильных изделий

С помощью профильных труб осуществляется сборка различных конструкций из металла, отличающихся габаритами и назначением: каркасы, ангары, всевозможные теплицы. Продукцию круглого типа в данном случае применять неудобно; то же самое касается профильных труб магистрального типа.

Убедится в том, что производство профильных труб является весьма актуальной темой, поможет краткий обзор сфер их использования:

1. Изделия стандартной конфигурации. Кроме обычного использования в обустройстве трубопроводов, из продукции данного типа собираются строительные леса, кабельная защита, системы орошения и всевозможные ограждения.
2. Магистральные профили. Из них сооружают трубопроводы крупных габаритов, для которых характерны постоянные колебания давления: они выступают в качестве опор. При изготовлении данной продукции в основном используется ТУ производителя или требования заказчика.
3. Металлический прокат профильного типа, имеющий повышенную химическую стойкость. Сфера применения – пищевая, химическая и фармацевтическая отрасли.
4. Машиностроительный профиль. Из них делают автомобильные поршни, валы, цилиндры и подшипники.

Форма сечения профилей может быть различной – овальной, плоскоовальной, квадратной, прямоугольной, многоугольной. В отдельных случаях, когда имеется соответствующий заказ, существует возможность изготовления треугольных, шестиугольных и других нестандартных профилей.

То, какой именно способ изготовления профильной продукции был применен, напрямую влияет на ее свойства:

• Горячекатаные профили без швов. Отличный вариант в тех ситуациях, когда требуется высокий уровень прочности. Чаще всего они имеют хорошую антикоррозийную защиту, хорошо перенося агрессивные химические среды.
• Холоднокатаные (стандартные) профили. Для этих изделий характерна большая упругость, позволяющая им не боятся серьезных колебаний давления.
• Электросварные холоднокатаные профили. Для данной продукции характерна прочность и долговечность, при условии правильной эксплуатации.

Если производство профильных стальных труб имеет массовый характер, то список необходимого оборудования может претерпевать корректировку, в зависимости от назначения продукции. Бизнес план производства профильной трубы оказывает прямое влияние на внесение некоторых изменений в его схему.

Как изготовляют профильную трубу

Чтобы изготовить квадратный или прямоугольный профиль, потребуется лишь один станок – вальцовочный, обладающий всеми необходимыми функциями для формовки данного типа. В таком случае нужно закупить обычные стальные трубы, имеющие круглое сечение, и доработать их вальцовочным станом (прочитайте: «Как выполняется вальцовка труб – варианты и способы»). Полученные в результате этого изделия будут иметь отличную визуальную идентичность с представлениями рядовых потребителях о том, каким должен быть прямоугольный профиль.

Что касается технологических соображений, то подобной продукции довольно далеко до профессионального исполнения. Вальцовка готовой круглой трубы является приемлемым вариантом в наладке производства продукции, с помощью которой не будут решаться серьезные задачи – возводиться ангарные каркасы или жилые дома. Из профилей, прошедших деформацию вальцовкой, можно изготовлять каркасы для наружной рекламы, мебель, декоративные элементы интерьера, покрывать запросы частного строительства.

Потребительский интерес к данной продукции обеспечен, однако соорудить из нее безопасные и надежные конструкции не получиться. Организация выпуска изделий более высокого качества потребует наличия полного цикла производства профильной трубы, который состоит из целого ряда последовательных этапов. Как результат, придется закупать дополнительные станки для производства металлических труб. Возросшие финансовые затраты в таком случае вполне компенсирует расширения рынка сбыта готовой продукции.

Полный цикл производства профильных труб

Полный цикл изготовления профильной электросварной продукции включает в себя такие операции:

• Обработку штрипса.
• Формовку и сварку круглых профильных заготовок.
• Профилировку круглой трубы.
• Контрольный тест на качество.
• Термическую обработку.

В качестве изначального сырья, из которого создаются заготовки, применяют металлический штрипс – листовая сталь нужно класса, поступающая на производство в рулонной форме. Обычно для этих целей применяют низколегированную или углеродистую сталь. Лучше всего, чтобы листовой металл поставлялся непосредственно из металлургического завода: это позволит на порядок снизить закупочную цену и быть уверенным, что каждая единица товара пройдет соответствующий контроль качества (прочитайте также: «Изготовление труб из листового металла – что необходимо, чтобы сделать самостоятельно»). Штрипс может иметь не только различный сорт и качество, но также толщину. Желательно, чтобы в наличии у предприятия были заготовки с разной толщиной: это даст возможность иметь в своем ассортименте продукцию с широким перечнем уровней надежности, что значительно повысит ее уровень конкурентной способности.

На первом этапе штрипс разматывают и нарезают по определенным размерам. Для порезки рулонной стали на одинаковые куски продольного типа, применяется специальная резочная установка. С ее помощью можно получать металлические полосы толщиной больше 50 мм (на этот показатель может влиять модель станка и толщина листовой заготовки). Чтобы дальнейшие действия были более удобны, проводится сварка отдельных отрезков в одну сплошную полосу.

Нарезанная и сваренная лента наматывается на специальный барабан: таким образом достигается непрерывность профильного проката, когда вальцы не простаивают. На барабане накапливают запас для будущей продукции: его время от времени нужно обновлять. На следующем этапе сплошная металлическая лента поступает на стан для производства профильной трубы: несколько клетей занимаются формовкой из вальца круглой заготовки. Длинна этой заготовки не ограничена: ее производство формовочным агрегатом продолжается до полного опустошения барабана. Чаще всего нагревание на этом этапе не применяют: в нем участвует холодная листовая сталь. В отдельных случаях стальная полоса проходит также термическую обработку.

Заготовка, имеющая отрытый шов, поступает на сварочную установку, где для сваривания ее краев применяются высокочастотные токи. По ходу этой операции на продукцию продолжает оказываться сдавливающее усилие при помощи вальцев: это позволяет убирать из всей протяженности шва, по его внутренней и наружной поверхности, лишний расплав – грат, для удаления которого применяются резцы. Для охлаждения сваренных заготовок применяются эмульсионные составы.

По какому принципу профильная труба подвергается прокату и контролю

Профилирование охлажденной заготовки включает в себя такие циклы:

1. Прохождение прокатом вальцовки, что дает сообщить ему максимально одинаковую круглую форму, по всей протяженности заготовки.
2. Круглую трубу обжимают с четырех сторон на профилирующем станке: это позволяет сообщить металлопрокату необходимую форму сечения.

Потребность второго технологического этапа возникает в тех ситуациях, когда необходимо изготовить профильные трубы квадратного, прямоугольно или многоугольного типа. Плоскоовальные и овальные профили вполне удовлетворяются прокатом при помощи первых, контрольных вальцев (прочитайте также: «Как выполняется прокатка профильной трубы – оборудование, технология»). После этого заготовку можно резать по требуемым параметрами, проводя по ходу этой операции их непрерывное охлаждение. Самый слабый участок электросварного изделия – сварные швы, которые обязательно нужно проверить на герметичность.

Для достижения завершенности продукции, с возможностью получения допуска на реализацию, ее проверяют несколькими методами:

1. Вихретоковая дефектоскопия. Принцип работы дефектоскопа построен на подверженности электромагнитных показателей металлов влиянию различных уровней напряжения. Подобные явления возникают из-за дефектов шва, раковин и других нарушений структуры стали.
2. Внешний осмотр. Работник предприятия, отвечающий за контроль качества, проводит визуальный осмотр швов на предмет повреждений и дефектов, которые могут наноситься неисправными формирующими и профилирующими вальцами или электросваркой. Таким образом, появляется возможность выявления визуальных недочетов, которые не под силу для дефектоскопа. Это прежде всего касается неровностей, перепадов, механических повреждений.

Использование данных методов контроля качества может носить как регулярный, так и эпизодический характер. Осматривая готовые изделия, не следует забывать проводить регулярную профилактику всех станков и механизмов, которыми оснащен производственный цех: в противном случае может возникнуть массовая отбраковка готовой продукции.

Чтобы увеличить прочность стальных изделий, на завершающей стадии цикла их повторно нагревают. Таким образом снимается внутреннее напряжение, возникающее на стадии деформирования профиля. Для этого изделие вначале раскаляется до определенной температуры, после чего, перед передачей на фасовочную линию, оно должно остыть. После прохождения этой стадии цена проката возрастает: это объясняет, почему не все производства включает его в состав необходимых циклов. Нужна или не нужна дополнительная закалка, как часть производственного процесса, зависит от целей, которые ставятся перед планируемым предприятием.

Какое оборудование необходимо

На то, какое именно оборудование для производства профильной трубы из металла закупается, напрямую влияют запросы предприятия по уровню качества и рынкам сбыта. К примеру, если товар производится для мебельных цехов, небольших строительных фирм и рекламных компаний, нужды в высокопроизводительном оборудовании нет. Основными критериями при выборе нужного оснащения является уровень стартового капитала и предполагаемые объемы производства.

Стандартная линия для производства профильной трубы включает следующие механизмы:

• Станки по разматыванию, подготовке и обработке листового металла.
• Стан, формирующие круглое сечение.
• Сварочный узел.
• Приспособление для срезания кромок на сварочных швах.
• Охладитель.
• Стан для получения многоугольной трубы.
• Резак для готовой продукции.

На производственных линий может применяться как полная автоматизация, так и возможность применения ручного труда. Автоматизированные линии более производительны, хот и стоимость их более высокая. В оснащение стандартных линий входят только прямоугольные валы.

Кроме расходов на оборудование, смета предприятия будет включать закупку проката, расходы на аренду и оплату труда рабочих. Обычно одна производственная линия требует участия двух человек – оператора станка и подсобника. Кроме этого, обязательно потребуется технолог и лаборанты, которые будут контролировать качество продукции. Благодаря широкой популярности профильной трубы, даже предприятиям небольших размеров гарантирована хорошая прибыль и наличие постоянных заказчиков. Главное, правильно все организовать, не упуская ни один производственный цикл.

Источник

Производство стальной профильной трубы: процесс и оборудование

Профильные изделия являются одними из наиболее востребованных во многих промышленных и хозяйственных отраслях. Организация предприятия, производящего профильный металлопрокат, – решение разумное, но требуемое весомых вложений, даже в случае устройства небольшого цеха (запускать сразу мощную линию бессмысленно). Первое, что стоит сделать предпринимателю – ознакомиться с технологией производства и изучить потребности потенциальных покупателей в регионе.

Современные предприятия выпускают профильные трубы различных типов, форм и назначения

Что такое профильная продукция и какой она бывает?

Профильные трубы изготавливаются для сборки металлоконструкций различных габаритов и назначения: каркасов, ангаров, временных и постоянных теплиц. Стандартный металлопрокат с круглым сечением для таких целей не подходит, так же, как и не годятся профильные трубы для водо- и газопроводов.

Чтобы убедиться в целесообразности выпуска профильных труб, стоит ознакомиться с широким перечнем сфер применения данных изделий:

• профильные трубы стандартной конфигурации. Сфера использования расширена на конструирование строительных лесов, трубопроводов, защиту кабельного оборудования, формирование систем орошения или ограждения.
• магистральные профили. Используются при строительстве крупногабаритных трубопроводов с частыми перепадами давления в качестве опорных сегментов (данные трубы чаще всего изготавливаются по ТУ производителя и под индивидуальный заказ).
• профильный металлический прокат с повышенной устойчивостью к химическим соединениям. Востребован в пищевой, фармацевтической и химической отраслях.
• машиностроительные профили. Применяются в производстве автомобильных поршней, валов, цилиндров, подшипников.

Различны также виды сечения профильных изделий. Оно бывает овальным, плоскоовальным, квадратным, прямоугольным, многоугольным. По отдельному заказу предприятие может иметь возможность производства профилей с сечением в форме треугольника, шестиугольника и т.д.

В сфере строительства востребованы трубы квадратного и прямоугольного сечения

Существует несколько способов изготовления профилей. В зависимости от практикуемого метода производства будут отличаться свойства изделия:

1. Горячекатаные профильные изделия бесшовного типа: используются в средах, требующих повышенных показателей прочности. Обычно антикоррозийны, устойчивы к любым агрессивным кислотам и веществам.
2. Холоднокатаные профили либо же стандартные: более упругие конструкции, способные выдерживать значительные перепады давления.
3. Холоднокатаные профили электросварного типа: прочные и долговечные конструкции, но только при соблюдении норм эксплуатации.

Массовое производство труб, различных по назначению, требуют корректировки в списке требуемого оборудования. Ниже представлена схема производства стандартных профильных труб, которую следует варьировать в соответствии с разработанным бизнес-планом.

Технология изготовления профильной трубы

Теоретически создание профилей с квадратной или прямоугольной формой сечения требует наличие одного лишь станка – вальцовочного, способного обеспечить достаточные для формования условия. Данный способ производства подразумевает закупку обыкновенных стальных труб с круглым сечением и доработку их на вальцовочном стане.

Одним из способов получения профильных труб является прокатка круглых изделий на вальцовочном станке

Полученный металлопрокат будет визуально полностью соответствовать представлениям потребителя о прямоугольных профилях, но в технологическом плане подобные изделия будут считаться выполненными непрофессионально. Способ вальцовки из готовых круглых труб подойдет тем предпринимателям, которые не планируют запускать линию профилей для масштабных задач (таких, как постройка каркасов для ангаров или даже жилых домов).

Важно! Деформированные на вальцовочном стане профили могут применяться только в качестве основы для выносной рекламы (штендеров-мимоходов), для удовлетворения нужд частного строительства, мебели и декоративных интерьерных элементов.

Покупательским спросом данные изделия пользоваться будут, но они совершенно не будут подходить для организации тех конструкций, к которым предъявляются более высокие нормы безопасности и надежности.

Если планируется выпуск более качественных изделий (что значительно расширяет варианты сбыта готовых изделий), то наиболее приемлемым вариантом для организованных предприятий будет производство профильной трубы по полному циклу, включающему в себя множество последовательных этапов.

Изготовление профильных труб по полному циклу

Технология производства профильных электросварных изделий в условиях полного цикла подразумевает наличие следующих операций:

• обработка штрипса;
• формирование и сварка круглой заготовки под профиль;
• профилирование круглой трубы;
• контрольная проверка качества;
• термическая обработка.

Полный цикл производства труб начинается с обработки штрипса — стальной полосы нужной ширины

Основой для создания заготовок под прокат будет металлический штрипс – листы стали требуемого сорта (обычно применяется низколегированная или углеродистая), поставляемые на производственный участок в рулонах. Предприятия по изготовлению профилей налаживают поставки листового металла напрямую с металлургических заводов, что позволяет не только снизить себестоимость продукции, но и обеспечить контроль качества над каждой единицей товара.

Полезный совет! Штрипс отличается не только сортом и качеством стали, но и толщиной. Наличие у предприятия заготовок различной толщины дает возможность изготавливать трубы всех уровней надежности и расширить сортамент предлагаемой продукции.

Первым этапом в обработке штрипса будет его размотка и порезка на сегменты необходимой ширины. Чтобы нарезать рулон листовой стали на ровные продольные отрезки, необходимо использование специальной резочной установки. Она рассчитана на нарезку металлических полос толщиной от 5 см (у разных станков свои показатели, также они зависят от толщины штрипса). Для удобства проведения дальнейших действий полученные отрезки свариваются в единую непрерывную ленту.

Полученную после нарезки и сварки ленту наматывают на постоянно вращающийся барабан. Данный производственный принцип реализуется для того, чтобы вальцы не простаивали, и осуществляли прокат профиля непрерывно. На барабан наматывается резерв будущих заготовок, который также должен периодически обновляться.

Дальнейшим действием будет передача металлической ленты на формовочный стан. Здесь, в нескольких клетях, вальцы формируют заготовку, круглую в сечении. Заготовка имеет бесконечную протяженность, формовочный станок продолжает производить ее до тех пор, пока не заканчивается лента в барабане. Обычно этот этап происходит без нагрева, с участием холодной листовой стали, но иногда полоса стали подвергается сразу и термической обработке.

Электросварную трубу легко отличить по наличию шва на одной из сторон

Заготовка с открытым швом передается к сварочной установке, где ее края свариваются посредством высокочастотных токов. Параллельно этому процессу изделие продолжает сдавливаться вальцами, из-за чего по всей длине шва, и снаружи, и изнутри трубы происходит отхождение лишнего расплава – грата, который тут же удаляется резцами. Заготовки, прошедшие этап сварки, охлаждаются эмульсионными составами.

Принцип проката и контроля профильной трубы

Охлажденная заготовка переходит на стадию профилирования, которое проводится в несколько циклов:

1. Прокат отправляется через вальцы для придания максимально идентичной круглой формы по всей длине изделия;
2. Круглая труба переходит на профилирующий станок для обжимки с четырех сторон: в результате получается металлопрокат с требуемой формой сечения.

Второй технологический этап необходим лишь в том случае, если запланирован выпуск труб с прямоугольным (квадратным, многоугольным) сечением. Для плоскоовальных или овальных профилей достаточен прокат через первые, контрольные вальцы. После этого заготовка режется на отрезки заданной мерной либо немерной длины, в процессе чего подвергается непрерывному охлаждению.

Наиболее «слабым местом» в электросварных конструкциях считается сварной шов, который в обязательном порядке подвергается на предмет герметичности. Изготовление не считается завершенным, а металлопрокат – допущенным к реализации, если не были произведены следующие методы проверки:

1. Вихретоковая дефектоскопия. Дефектоскоп работает по принципу того, что на электромагнитные характеристики любого металла, в том числе и стали, влияют различные степени напряжений, вызываемые дефектами шва, внутренние раковины и другие нежелательные факторы.
2. Визуальный осмотр. Специалист контроля качества осматривает шов с целью обнаружения повреждений, полученных вследствие неисправности формующих и профилирующих вальцов, дефектов электросварки. Специалист также может выявить визуальные недочеты, которые дефектоскоп определить не в состоянии: неровности, механические повреждения.

В продажу пускают только те трубы, которые прошли контроль качества

Данные методы контроля могут использоваться как параллельно, так и в единичном порядке. Кроме осмотра готовых изделий, обязательно проведение систематической профилактики всего оборудования производственного цеха с целью избежать массовой отбраковки изделий.

Для улучшения прочностных показателей стали готовое изделие на завершающей стадии цикла подвергается повторному нагреванию. Необходимо это по той причине, что при деформировании сталей в них образуются внутренние напряжения. Раскаленное изделие оставляют до полного остывания, после чего передают в фасовочный отдел. Прокат, прошедший этот этап, имеет несколько более высокую себестоимость. Этим и объясняется отсутствие данного процесса на некоторых предприятиях. Включать этап дополнительной закалки в производственный цикл или нет – зависит от концепции планируемого предприятия.

Оборудование для производства профильных труб

Количество закупаемого оборудования напрямую зависит от того, какой уровень качества рассчитывает получать компания и какие существуют возможные каналы сбыта. Нет смысла приобретать высокопроизводительное оборудование, если единственный доступный на данный момент вариант продажи изделий – мебельные или рекламные компании, небольшие строительные предприятия.

Основные критерии выбора аппаратной составляющей – примерный стартовый капитал и объемы выпускаемой продукции. Для молодого предприятия будет достаточно линии малой, в крайнем случае – средней мощности.

Стандартной линией, на которой будет осуществляться прокат профильных труб, будут следующие аппаратные части:

• станки для разматывания, подготовки и обработки металлических листов (обычно – консольный разматыватель);
• прокатный стан для формовки в круглую трубу;
• узел для сварки заготовки;
• узел для среза кромки сварного шва;
• охлаждающий участок;
• профилировочный стан в многоугольную трубу;
• отрезной нож для нарезки готовых профилей.

Для резки готовых труб в промышленных условиях понадобится специальный станок

Важно! Если планируется участок оцинковки в производственном цехе, обязательным будет также оснащение линии специальной ванной для оцинковки изделий.

Производственные линии могут быть как полностью автоматизированные, так и с обязательным использованием ручной силы. Автоматизированные линии имеют более высокую стоимость, но и большую производительность. Стандартные линии оснащены только прямоугольными валами. Для увеличения мощности предприятия и, соответственно, прибыли, придется покупать дополнительные валы, позволяющие придавать профилю квадратную или многоугольную форму.

Кроме закупки оборудования, необходимо учитывать первоначальные расходы на металлический прокат, арендную плату и заработную плату для персонала. В производственном цеху на одной линии профильной трубы могут работать два человека – оператор станка и подсобный рабочий. Приглашать придется не только рабочий персонал непосредственно в цех, но и технолога, по возможности – лаборантов, следящих за соответствием выпущенных изделий нормативам.

Такой вид строительного металлопроката, как профильная труба, является актуальным в условиях современной промышленности. Даже небольшое, но грамотно оборудованное и имеющее хорошую репутацию предприятие, может иметь стабильный доход и постоянных заказчиков в самых разнообразных производственных сферах.

Источник