Рис. 1. Під час циклу прокатки вертикальної системи подачі валків передня кромка «згинається» перед згинальними валками. Потім свіжозрізана задня кромка насувається на передню кромку, розташовується та зварюється, щоб утворити згорнуту оболонку.
Будь-хто, хто працює в металургійній промисловості, швидше за все, знайомий з прокатними станами, будь то стани з попереднім зажимом, тривалкові стани з подвійним зажимом, тривалкові геометричні поступальні стани або чотиривалкові стани. У кожного з них є свої обмеження та переваги, але їх об’єднує одне: вони згортають листи та плити в горизонтальному положенні.
Менш відомий метод передбачає прокручування у вертикальному напрямку. Як і інші методи, вертикальне прокручування має свої обмеження та переваги. Ці переваги майже завжди вирішують принаймні одну з двох проблем. Однією з них є вплив сили тяжіння на заготовку в процесі прокатки, а іншою – неефективність обробки матеріалу. Покращення можуть як покращити робочий процес, так і зрештою підвищити конкурентоспроможність виробника.
Технологія вертикального прокату не нова. Його коріння можна простежити до кількох спеціальних систем, створених у 1970-х роках. До 1990-х років деякі машинобудівники пропонували вертикальні прокатні стани як стандартну лінійку продуктів. Ця технологія була прийнята різними галузями промисловості, особливо в галузі танкобудування.
Звичайні резервуари та контейнери, які часто виготовляються вертикально, включають ті, що використовуються в харчовій, молочній, виноробній, пивоварній та фармацевтичній промисловості; резервуари для зберігання нафти API; зварні резервуари для води для сільського господарства або зберігання води. Вертикальні ролики значно зменшують обробку матеріалу, часто забезпечують кращу якість згинання та ефективніше виконують наступний етап складання, вирівнювання та зварювання.
Ще одна перевага показана там, де ємність для зберігання матеріалу обмежена. Вертикальне зберігання плит або плит вимагає менше місця, ніж зберігання плит або плит на рівній поверхні.
Розглянемо цех, в якому корпуси резервуарів (або «пласти») великого діаметру прокатують на горизонтальних валках. Після прокатки оператори виконують точкове зварювання, опускають бічні рами та висувають прокату оболонку. Так як тонка оболонка провисає під власною вагою, її необхідно зміцнити ребрами жорсткості або стабілізаторами або повернути у вертикальне положення.
Такий великий обсяг операцій — подача дощок з горизонтальних рулонів на горизонтальні лише для того, щоб зняти їх після прокатки та нахилити для штабелювання — може створити різноманітні виробничі проблеми. Завдяки вертикальній прокрутці магазин усуває всю проміжну обробку. Листи або дошки подаються вертикально і згортаються, закріплюються, а потім піднімаються вертикально для наступної операції. При нахилі корпус танка не чинить опір гравітації, тому не прогинається під власною вагою.
Частина вертикальної прокатки відбувається на чотиривалкових машинах, особливо для невеликих резервуарів (зазвичай менше ніж 8 футів у діаметрі), які будуть транспортуватися вниз за течією та оброблятися вертикально. 4-валкова система дозволяє проводити повторну прокатку для усунення незігнутих поверхонь (де рулони захоплюють лист), що більш помітно на сердечниках малого діаметру.
У більшості випадків вертикальна прокатка цистерн здійснюється на трьохвалкових машинах з подвійною затискною геометрією, що живляться з металевих пластин або безпосередньо з рулонів (цей спосіб набуває все більшого поширення). У цих налаштуваннях оператор використовує вимірювач радіуса або шаблон для вимірювання радіуса огорожі. Вони регулюють згинальні ролики, коли вони торкаються переднього краю полотна, а потім знову, коли полотно продовжує подаватись. Оскільки бобіна продовжує входити в її щільно намотану внутрішню частину, пружність матеріалу збільшується, і оператор переміщує бобіну, щоб компенсувати більший вигин.
Еластичність залежить від властивостей матеріалу і типу котушки. Важливий внутрішній діаметр (ID) котушки. За інших рівних умов котушка становить 20 дюймів. ID намотується щільніше і має більший відскок, ніж та ж котушка, намотана до 26 дюймів. ІДЕНТИФІКАТОР.
Малюнок 2. Вертикальна прокрутка стала невід'ємною частиною багатьох танкових польових установок. Під час використання крана процес зазвичай починається на верхньому поверсі та продовжується вниз. Зверніть увагу на єдиний вертикальний шов на верхньому шарі.
Однак зауважте, що прокатка у вертикальних жолобах сильно відрізняється від прокатки товстого листа на горизонтальних валках. В останньому випадку оператори старанно працюють над тим, щоб краї листа точно збігалися в кінці циклу прокатки. Товсті листи, прокатані до вузьких діаметрів, гірше переробляються.
Під час формування оболонок банок за допомогою вертикальних валків, що подаються з рулону, оператор не може з’єднати краї разом у кінці циклу прокатки, оскільки, звичайно, лист надходить безпосередньо з рулону. Під час прокатки аркуш має передню кромку, але не матиме задньої кромки, доки її не відріжуть від рулону. У випадку цих систем рулон згортають у повне коло перед фактичним згинанням, а потім розрізають після завершення (див. Малюнок 1). Потім щойно зрізана задня кромка насувається на передню кромку, позиціонується та потім зварюється, щоб утворити згорнуту оболонку.
Попереднє згинання та повторна прокатка в більшості верстатів з рулонною подачею є неефективними, а це означає, що вони часто мають розриви на передній і задній кромках (подібно до розігнутих листів у прокатці без рулонної подачі). Ці частини зазвичай переробляються. Однак багато підприємств сприймають брухт як невелику ціну за всю ефективність транспортування матеріалів, яку забезпечують їм вертикальні ролики.
Однак деякі підприємства хочуть отримати максимальну віддачу від матеріалу, який вони мають, тому вони вибирають вбудовані роликові вирівнювальні системи. Вони схожі на чотиривалкові випрямлячі на лініях обробки валків, тільки перевернуті догори дном. Загальні конфігурації включають 7- та 12-валкові випрямлячі, які використовують комбінацію приймального, випрямляючого та згинального валків. Правильний верстат не тільки мінімізує випадання кожної дефектної гільзи, але й підвищує гнучкість системи, тобто система може виготовляти не тільки прокат, а й сляби.
Техніка вирівнювання не може відтворити результати систем вирівнювання, які зазвичай використовуються в сервісних центрах, але вона може створити достатньо плоский матеріал для різання лазером або плазмою. Це означає, що виробники можуть використовувати котушки як для вертикальної прокатки, так і для різання.
Уявіть собі, що оператор, який закочує оболонку для секції банки, отримує наказ відправити чорнову сировину на стіл плазмового різання. Після того, як він згорнув ящики та відправив їх вниз за течією, він налаштував систему так, щоб машини для правки не подавалися безпосередньо у вертикальні валки. Замість цього вирівнювач подає плоский матеріал, який можна розрізати на необхідну довжину, створюючи плиту плазмового різання.
Після розкрою партії заготовок оператор переналаштовує систему для відновлення прокатки гільз. І оскільки він котить горизонтальний матеріал, мінливість матеріалу (включаючи різні рівні еластичності) не є проблемою.
У більшості областей промислового та конструкційного виробництва виробники прагнуть збільшити кількість виробничих цехів, щоб спростити виготовлення та складання на місці. Однак це правило не застосовується, коли мова йде про виготовлення великих накопичувальних резервуарів і подібних великих конструкцій, головним чином тому, що така робота пов'язана з неймовірними труднощами в роботі з матеріалами.
Вертикальний валок з рулонною подачею, який використовується на місці, спрощує обробку матеріалів і оптимізує весь процес виготовлення резервуара (див. рис. 2). Набагато простіше транспортувати рулони металу на місце роботи, ніж прокатувати серію величезних профілів у майстерні. Крім того, прокатка на місці означає, що навіть резервуари найбільшого діаметру можуть бути виготовлені лише за допомогою одного вертикального зварювання.
Наявність локального еквалайзера забезпечує більшу гнучкість операцій на сайті. Це загальний вибір для виготовлення резервуарів на місці, де додаткова функціональність дозволяє виробникам використовувати випрямлені котушки для виготовлення палуб або днищ резервуарів на місці, усуваючи транспортування між цехом і будівельним майданчиком.
Рис. 3. Деякі вертикальні валки, інтегровані в систему виробництва танків на місці. Домкрат піднімає попередньо згорнутий ряд без використання крана.
Деякі операції на місці об’єднують вертикальні валки в більшу систему, включаючи блоки різання та зварювання в поєднанні з унікальними домкратами, що усуває потребу в кранах на місці (див. Малюнок 3).
Весь резервуар будується зверху вниз, але процес починається з нуля. Ось як це працює: рулон або лист подається через вертикальні ролики лише на відстані кількох дюймів від місця, де має бути стінка резервуара. Потім стінка подається в напрямні, які несуть лист, коли він проходить по всьому колу резервуара. Вертикальний рулон зупиняють, обрізають кінці, заколюють і зварюють єдиним вертикальним швом. Потім елементи нервюри приварюють до оболонки. Далі домкрат піднімає згорнуту черепашку вгору. Повторіть процес для наступного торта нижче.
Між двома катаними секціями було зроблено кругові зварні шви, а потім на місці було виготовлено дах резервуара – хоча конструкція залишалася близько до землі, були виготовлені лише дві верхні оболонки. Після того, як дах буде завершено, домкрати піднімають всю конструкцію, готуючи до наступного корпусу, і процес продовжується без крана.
Коли робота досягає найнижчого рівня, в гру вступають плити. Деякі виробники польових резервуарів використовують пластини товщиною від 3/8 до 1 дюйма, а в деяких випадках навіть важчі. Звичайно, листи не поставляються в рулонах і мають обмежену довжину, тому ці нижні секції матимуть кілька вертикальних зварних швів, що з’єднують секції рулонного листа. У будь-якому випадку, використовуючи вертикальні машини на місці, плити можна вивантажити одним рухом і згорнути на місці для безпосереднього використання в будівництві резервуарів.
Ця система будівництва резервуарів є прикладом ефективності обробки матеріалів, досягнутої (принаймні частково) за допомогою вертикальної прокатки. Звичайно, як і будь-який інший метод, вертикальна прокрутка підходить не для всіх програм. Його застосування залежить від ефективності обробки, яку він створює.
Припустімо, що виробник встановлює вертикальний валок без подачі для різноманітних застосувань, більшість із яких є корпусами малого діаметру, які вимагають попереднього згинання (згинання передньої та задньої кромок заготовки для мінімізації незігнутих плоских поверхонь). Ці роботи теоретично можливі на вертикальних валках, але попереднє згинання у вертикальному напрямку набагато складніше. У більшості випадків вертикальна прокатка великих партій, що вимагає попереднього згинання, неефективна.
Окрім проблем із обробкою матеріалів, виробники інтегрували вертикальне прокручування, щоб уникнути гравітації (знову ж таки, щоб уникнути згинання великих непідтримуваних оболонок). Однак, якщо операція передбачає лише прокатування аркуша, достатньо міцного, щоб зберегти свою форму протягом усього процесу прокатки, немає сенсу згортати цей лист вертикально.
Крім того, асиметричні роботи (овали та інші незвичайні форми) зазвичай найкраще формувати на горизонтальних смугах, за бажанням із опорою зверху. У цих випадках опори не тільки запобігають провисанню під дією сили тяжіння, вони направляють заготовку під час циклу прокатки та допомагають підтримувати асиметричну форму заготовки. Складність маніпулювання такою роботою по вертикалі може звести нанівець усі переваги вертикальної прокрутки.
Ця ж ідея стосується кочення конуса. Обертові конуси залежать від тертя між роликами та різниці тиску від одного кінця ролика до іншого. Покатайте конус вертикально, і сила тяжіння додасть складності. Можуть бути винятки, але для всіх намірів і цілей вертикально прокручуваний конус непрактичний.
Застосування трьохвалкової машини з поступальною геометрією у вертикальному положенні також зазвичай недоцільно. У цих машинах два нижні валки рухаються з боку в бік у будь-якому напрямку, тоді як верхній валок регулюється вгору та вниз. Ці налаштування дозволяють машинам згинати складні геометрії та згортати матеріал різної товщини. У більшості випадків вертикальне прокручування не покращує ці переваги.
Вибираючи листові рулони, важливо провести уважне та ретельне дослідження та взяти до уваги передбачуване виробниче використання машини. Вертикальні валки мають більш обмежену функціональність, ніж традиційні горизонтальні валки, але пропонують ключові переваги, коли справа доходить до правильного застосування.
Вертикальні листопрокатні машини зазвичай мають більш фундаментальну конструкцію, продуктивність і конструктивні особливості, ніж горизонтальні листопрокатні машини. Крім того, рулони часто занадто великі для застосування, що усуває потребу включати корону (і ефект бочки або пісочного годинника, який виникає в заготовці, коли корона не налаштована належним чином для виконуваної роботи). При використанні в поєднанні з розмотувачами вони утворюють тонкий матеріал для цілих резервуарів майстерні, як правило, діаметром до 21'6″. Верхній шар резервуара набагато більшого діаметру, встановленого на місці, може мати лише один вертикальний зварний шов замість трьох або більше пластин.
Знову ж таки, найбільша перевага вертикального прокату полягає в ситуаціях, коли резервуар або посудину потрібно побудувати вертикально через вплив сили тяжіння на більш тонкі матеріали (наприклад, до 1/4″ або 5/16″). Горизонтальне виробництво зажадає використання армуючих кілець або стабілізуючих кілець для фіксації круглої форми прокатних деталей.
Справжня перевага вертикальних роликів полягає в ефективності транспортування матеріалу. Чим менше маніпуляцій з корпусом, тим менше шансів його пошкодити і переробити. Зверніть увагу на високий попит на резервуари з нержавіючої сталі у фармацевтичній промисловості, яка завантажена як ніколи. Грубе поводження може призвести до косметичних проблем або, що ще гірше, до пошкодження пасиваційного шару та забруднення продукту. Вертикальні рулони працюють у парі з системами різання, зварювання та обробки, щоб зменшити ймовірність маніпуляцій і забруднення. Коли це станеться, виробники отримають від цього вигоду.
FABRICATOR — це провідний у Північній Америці журнал із виробництва та формування сталі. Журнал публікує новини, технічні статті та історії успіху, які дозволяють виробникам виконувати свою роботу ефективніше. FABRICATOR працює в галузі з 1970 року.
Тепер доступний повний цифровий доступ до FABRICATOR, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Тепер доступний повний цифровий доступ до The Tube & Pipe Journal, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Тепер доступний повний доступ до цифрової версії The Fabricator en Español, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Джордан Йост, засновник і власник Precision Tube Laser у Лас-Вегасі, приєднується до нас, щоб поговорити про його...
Час публікації: травень-07-2023