книги из ГПНТБ / Хвойка И. Цветные металлы и их сплавы

П р о и з в о д с т в о о ч е н ь т о н к о й п р о в о л о к и

Производство очень тонких труб по методу Тэйлора основано на их протяжке через стеклянный капилляр. Таким путем можно получать проволоку диаметром 0,2—0,001 мм, причем как из легкоплавких, так и туго­ плавких металлов и сплавов [418].

Способ Тамана и Моритца заключается в вытяжке проволоки из расплава. При этом большое значение имеет правильный выбор сопел. Этот метод уже был вне­ дрен в опытном порядке в США [419].

О с о б ые с п о с о б ы в о л о ч е н и я м а т е р и а л а

К особым способам относятся следующие:

1. Волочение с очень высокими скоростями. Главное при этом — выбор смазки, так как необходимо создание плотно прилегающей очень тонкой пленки смазки тол­ щиной 0,002—0,006 мм.

2.Применение смазки под давлением. Смазка пода­ ется под давлением 100—700 кГ/см2І, благодаря чему давление в волочильном инструменте снижается более чем на 20% [420, 421].

3.Волочение с протнвоиатяженнем. При этом про­ цессе сокращается длина зоны контакта проволоки с ра­ бочей поверхностью волочильного инструмента [422]. Фирма British Non-Ferrous Metals Research Organisation занимается разработкой волочильного инструмента с подвижными контактными поверхностями для умень­ шения трения [423].

При обработке труб и прутков из цветных металлов также применяется ротационная ковка. Технологию про­ изводства труб этим способом для установки фирмы New Bedford разработала фирма Revere Copper and

Brass (США). Трубы производятся диаметром до 75 мм [424].

Проволоку из оловянной бронзы с повышенным со­ держанием олова, например 10%, получают способом1

1 Для надежного разделения поверхностен волоки и протяги­ ваемого материала смазка должна подаваться под давлением, не­ сколько превышающим радиальные напряжения в зоне контакта, зависящие от обжатия и изменяющиеся в диапазоне 0,2—0,8 пре­ дела текучести металла в состоянии обработки. ,Прим, ред.

усилие пресса 4500 Т*. При этом получается очень чис­ тая как наружная, так и внутренняя поверхность. Затем следует непосредственно волочение труб на барабанах диаметром 2100 мм.

Такая же технология внедрена н в СССР, где обра­ батывают слитки диаметром 200, длиной 370 мм после нагрева на индукционной установке. На прессе усилием 3000 г из этих слитков получают заготовки диам. 41, длиной 3 мм с закрытыми концами; прессование произ­ водится в воду. Прессованные заготовки протягивают на барабанах на трубы диаметром 6—22 мм с толщиной стенки 1 мм. На барабанах протягивают обычно трубы

вбунтах массой до 250 кг.

2.Технология производства медных труб на завод фирмы Chase Brass and Copper в Кливленде (США) ;

основная особенность этой технологии — сокращенный цикл производства труб, длительность которого состав­ ляет менее 24 ч. Это полностью механизированный и большей частью автоматизированный завод по произ­ водству медных труб для систем отопления и охлаж­ дения.

Технологическая схема производства медных труб па этом заводе состоит в следующем.

Литые медные трубы длиной 18 м и массой 730 кг прокатывают в четырехниточпы.х клетях Blaw Knox с размера: диам. 115, длина 14,5 мм на размер: диаметр 50, длина 2,25 мм. При прокатке длина труб увеличива­ ется до 235 м. За клетыо имеется отводящий рольганг длиной 240 м, на котором осуществляется сматывание труб в бунты. В бунты вставляют свободную оправку и производят острение концов.

Затем трубы протягивают на барабанах фирмы Vaughn Machinery на диаметр 44 мм с обжатием 20%. Масса бунта составляет 700 кг, диаметр бунта 2,7 м. Бунты .транспортируют в корзинах по подвесной дороге, длина которой на территории завода составляет около 1500 м, скорость движения корзин достигает 18 м/мин.

11ый запас 250 бунтов труб. С подвесной дороги отбира­ ют бунты для дальнейшей обработки. Последующая про­ тяжка осуществляется па трех волочильных барабанах фирмы Vaughn. На барабанах трубы можно протяги­ вать на диаметр 6—37 мм. Выпускаются также трубы малого диаметра; для этого их подвергают повторной многократной протяжке на барабанах.

За волочильными барабанами установлены три от­ делочные линии (в зависимости от производимого сорта­ мента труб). Две из этих линий предназначены для про­ изводства водопроводных труб диаметром 6—18 и 18— 37 мм и одна — для производства канализационных и кондиционерных труб. Водопроводные трубы выпуска­ ются длиной 18—30 м. В состав линии входят приспособ­ ления для производства следующих операции: правки, контроля, зачистки н резки. Производительность первых двух линий 450 м труб в 1 мин.

Третья линия работает со скоростью 1440 м/мин. Трубы в бунтах длиной до 4,2 км при диаметре 25 мм и до 6 км при диаметре 9 мм отжигают в проходных печах длиной 60 м, установленных в линии [434].

9. ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ ТРУБ

Быстрый рост производства сварных труб из цветных металлов обусловлен все повышающимся спросом на трубы, высокой экономичностью производства бесконеч­ ной полосы и успешным развитием технологии сварки. В США, например, объем производства сварных труб из алюминия уже превышает объем производства бесшов­ ных. В настоящее время обычным считается производст­ во сварных труб из меди, алюминия, никеля и ряда их сплавов, выгодно производство сварных труб и из дру­ гих металлов, таких как титан, цирконий, ниобий,тантал.

Качество сварных труб настолько высоко, что их можно использовать и для оборудования ответственного назначения, например производство латунных сварных труб для конденсаторов. В настоящее время строятся установки для производства сварных труб диаметром 8—250 мм при толщине стенки 0,15—10 мм.

Известны следующие способы сварки труб (в зависи­ мости от размеров, толщины стенки и вида материала): а) высокочастотная индукционная сварка при частоте

450 кгц; б) электродуговая сварка; в) электронная свар­ ка; г) сварка плазменными горелками. Часто электро­ дуговую сварку осуществляют в защитной атмосфере.

Различают продольную сварку труб (из полосы, изги­ баемой в трубогибочных установках) и спиральную (например, труб из алюминия).

Алюминий и его сплавы

П р о д о л ь н а я с в а р к а TJO у б

При производстве труб со стенкой толщиной 0,6 мм работа ведется со скоростями до 120 м/мин, при толщи­ не стенки 1 мм — до 70 м/мин и при толщине 2 мм — до 35 м/мин при подводимой мощности 50—60 кет.

Для достижения непрерывности производства при сваривании полос используют карманы, создающие до­ статочно большую запасную петлю. Этот способ приме­ няется, например, в цехе по производству сварных алю­ миниевых труб завода фирмы British Aluminium в Реддитче.

Установки для производства сварных алюминиевых труб на заводе фирмы Péchiney в Фермутье работают с рулонами массой до'2 т. Производительность этих ус­ тановок при производстве труб размером 20X1.2 мм со­ ставляет 20 т/сутки.

Уже построены сварочные агрегаты подводимой мощностью до 560 кет (обычно подводимая мощность со­ ставляет 50—100 /сет). Контакты сварочных агрегатов обильно охлаждаются водой, благодаря чему они обла­ дают длительным сроком службы (например, при произ­ водстве алюминиевых труб 60—120 км).

Кроме труб из алюминия, молено изготовлять трубы и из некоторых его сплавов, содержащих, например, до 3% магния.

При производстве труб со стенкой толщиной более 1,5 мм кромки полосы целесообразно нагревать, так как при этом скорость сварки существенно возрастает.

С п и р а л ь н а я с в а р к а т р у б

Во Франции и Англии спиральной сваркой получают трубы из алюминия и сплавов А1— Mg, содержащих до 3—4% Mg. Фирма Société Hélicotubes в Сэйит-Агрев из­

готовляет, например, такие трубы из полосы шириной до 1000 мм, толщиной до 8 мм. Полоса поступает в руло­ нах массой до 8 т. Сварка производится с обеих сторон по способу WIG [435].

Условия спиральной сварки алюминиевых труб диа­ метром 75—700 мм приведены в табл. 25.

Т а б л и ц а 25

Условия спиральной сварки алюминиевых труб диаметром 75—700 м м

Английская фирма British Steel Piling Со Ltd в Ип­ свиче выпускает спирально сваренные алюминиевые тру­ бы диаметром 320—450 мм со стенкой толщиной 3— 6 мм для транспортировки сжиженного природного газа.

Медь и ее сплавы

Существующая технология сварки медных труб поз­ воляет создать непрерывный процесс, включающий соб­ ственно сварку, снятие грата и волочение. За рубежом выпускают также и сварные латунные трубы для конден­ саторов. Такие трубы выпускаются и в СССР.

При толщине стенок 0,65 мм скорость сварки при под­ водимой мощности 50 кет достигает для меди 30 м/мин, а для латуни 60 м/мин, при толщине стенки 2 мм соот­ ветственно 15 и 35 м/мин.

Американская фирма Thermatool разработала способ производства латунных труб со стенкой толщиной 0,12 мм для производства холодильников. Скорость сварки достигает 100—125 м/мин [436].

Итальянская фирма Pirelli получает из медной поло­ сы толщиной 0,18—0,4 мм сварные медные трубы для из­ готовления коаксиального кабеля. Сварка производится

электрической дугой в атмосфере аргона со скоростью 5,5—14 м/мин при расходе аргона 3—4 дм3/мин. Диа­ метр получаемых труб 5—13 мм.

Другие металлы и сплавы

Большие преимущества имеет производство сварных труб из титана, циркония и других металлов и сплавов. За рубежом была внедрена технология производства сварных труб из сплавов Zn — Cu — Ti [437]. Фирма Mannesmann-Meer выпускает установки типа RD 20 для плазменной сварки труб малого диаметра (например, 6—25 мм при толщине стенки (Г,6—2 мм).

На установках можно сваривать трубы из стали и не­ которых цветных металлов и сплавов [438].

10. ТЕРМООБРАБОТКА

Совершенствование технологии термообработки по­ луфабрикатов направлено на повышение производитель­ ности цехов, экономию производственных площадей и сокращение производственного цикла.

Это достигается интенсивным обогревом камерных печей струйными горелками, интенсивным охлаждением материала после отжига с рекуперацией тепла, примене­ нием проходных и протяжных печей (в том числе печей для термообработки полосы «во взвешенном состоя­ нии»), а также термообработкой с нагревом в кипящем слое.

В связи с высокими требованиями к качеству термо­ обработки и экономичности производства широкое при­ менение получили защитная атмосфера или вакуум. Во многих странах широко внедряется отопление печей при­ родным газом, причем как для нагрева слитков, так и для обработки полуфабрикатов [439].

Камерные отжиговые печи

Для отжига тяжелых рулонов алюминиевой полосы (массой ~ 10 т) применяют камерные печи скоростного нагрева (например, печи типа jet со струйными горел­ ками). Эти печи приспособлены и для нагрева в защит­ ной атмосфере. Емкость их 20—-30 т, подводимая мощ-

иость при электронагреве 850—1000 кет, производитель­ ность 3 т/ч. Фирма Junkers строит такие печи с косвенным обогревом и подачей воздуха со скоростью, например, 70 м/сек для отжига рулонов массой 10 г, диа­ метром 1800 мм, производительность печи 4 т/ч [440].

Цех прокатки алюминия фирмы British Aluminium в Фалькирке оснащен пятнадцатью камерными печами емкостью 12—30 т (360—800 кет), тремя печами емко­ стью 30 тс защитной атмосферой (800 кет) и пятнадца­ тью печами (с двумя зонами нагрева) для скоростного нагрева листов шириной до 2100 мм (600 кет) [441, 442].

Прокатный цех завода фирмы Impalco в Уоннервайде, в Англии, оснащен семью камерными печами разме­ ром 9X3X2,1 м, работающими с защитной атмосферой и обогреваемыми дымогарными трубами. Некоторые ка­ мерные печи оснащены и трубчатыми холодильниками, благодаря чему существенно сокращается цикл термооб­ работки.

В прокатном цехе завода фирмы Alcan в Роджерстоне (Англия) находятся в эксплуатации две камерные пе­ чи с защитной атмосферой емкостью по 67 г (16 рулонов полосы). Годовая производительность одной такой печи 30 тыс. т.

Проходные печи для отжига полосы в рулонах

Схема такой полунепрерывной отжиговой печи для рулонов алюминиевой полосы приведена на рис. 122. Емкость печи до 100 т, рабочий цикл очень короткий — всего 6—8 ч. Для интенсификации охлаждения рулонов под вентиляторами смонтированы шланги, по которым . течет вода [443, 444].

Фирма Sunbeam Equipment Согр. выпускает печи указанного типа. Эти печи характеризуются следующи­ ми особенностями:

а) использованием защитной атмосферы; б) обезвоживанием охлаждающего газа; в) программированием охлаждения; г) водоохлаждением оборудования печи.

Перед подачей рулонов в зону нагрева из них удаля­ ют воздух и при этом подвергают их предварительному нагреву до 175° С.

Прогрессивны проходные отжиговые печн с рекупе­ рацией тепла. В прокатных цехах фирмы Birmetals о Вудгэйте установлена печь такого типа фирмы Stordy Ingineering. Подводимая мощность этой печи составляет 550 кет, производительность 3,7 т/ч, емкость 12 рулонов массой по 3,7 т. Схема этой печи приведена на рис. 123.

III— зона охлаждения

Вцехах отжига рулонов латунной полосы целесооб­ разно применять печи с циркуляцией печной атмосферы, которые могут быть как камерными, так и проходными. При циркуляции печной атмосферы достигается как вы­ сокая производительность процесса, так и высокая точ­ ность режима нагрева.

В цехах отжига полуфабрикатов из меди и ее сплавов также применяют печи, обогреваемые дымогарными тру­ бами, имеющими удовлетворительный срок службы (например, при рабочих температурах около 700° С срок службы труб составляет около 30 тыс. ч). На рис. 124

ства; /4 — выходная заслонка

'{

приведена схема печи типа U, работающая в одном из прокатных цехов Бельгии (цех по прокатке латуни) и имеющая производительность 5 т/ч, на рис. 125—-детали входной и выходной частей этой печи.

Английская фирма Efco Furnaces построила для цеха прокатки латуни фирмы ]AAI печь для отжига рулонов