Processo principal de laminação de tubos de aço

Oito principais processos de laminação de tubos de aço

Após a invenção da tecnologia de laminação periódica de tubos, uma variedade de processos de laminação de tubos surgiu em todo o mundo. Entre eles, destacam-se a laminação de tubos Ehrhardt, a laminação automática de tubos, a laminação de tubos Diescher, a laminação de tubos de três rolos, a produção de tubos por extrusão a quente, a laminação contínua de tubos, a laminação a frio (laminação) de tubos e a expansão a quente de tubos — oito tecnologias de laminação de tubos no total.

1. Processo de Laminação de Tubos de Ehrhardt: Inventado por Ehrhardt em 1891, este processo utiliza puncionamento hidráulico para produzir blanks em formato de copo e, em 1899, aperfeiçoou um método que utiliza mandris para empurrar através de uma série de anéis de diâmetro gradualmente decrescente para produzir tubos de aço sem costura. Comumente conhecido como processo de empurrar tubos, ainda é usado para produzir tubos sem costura de diâmetros extremamente grandes, de até 1066 mm. Na década de 1980, a Mannesmann desenvolveu este processo no processo CPE, principalmente para a produção de tubos sem costura de diâmetros menores.
2. Processo Automático de Laminação de Tubos: Após a Stiefel obter a patente de uma máquina de perfuração tipo disco em 1895, a primeira laminadora automática de tubos entrou em operação nos EUA em 1903 e, em 1905, nasceu uma laminadora automática de tubos com calibradores. Conhecida como laminadora de tubos Stiefel, tornou-se a principal unidade de produção de tubos de aço sem costura.
3. Processo de Laminação de Tubos Diescher e Processo de Laminação de Tubos Accu Roll: Sam Diescher introduziu guias rotativas em laminadores transversais de dois rolos para laminação de tubos estendida, levando à criação do primeiro laminador de tubos Diescher em 1932. Meio século depois, a empresa americana AS introduziu rolos cônicos em laminadores de tubos oblíquos, obtendo uma patente. O primeiro laminador de tubos Accu Roll do mundo iniciou a produção em Yantai, China, em 1989.
4. Processo de Laminação de Tubos de Três Rolos: Este é um processo de laminação transversal de tubos de três rolos, no qual a casca é laminada entre o mandril e três rolos. O laminador de tubos de três rolos também é conhecido como laminador de tubos Assel.
5. Processo de Extrusão a Quente de Tubos: Antes da invenção da perfuração oblíqua por laminação pelos irmãos Mannesmann, já havia patentes para a produção de tubos sem costura utilizando a tecnologia de extrusão a quente para alumínio. No entanto, foi somente com a aplicação bem-sucedida de lubrificantes de vidro na década de 1950 que os processos de extrusão a quente para tubos de aço realmente decolaram e se desenvolveram rapidamente.
6. Processo de Laminação Contínua de Tubos: Já em 1891, a fábrica de tubos de aço Kellogg, nos Estados Unidos, obteve uma patente para laminadores contínuos. Devido a diversas razões técnicas, esse processo só alcançou sucesso real na década de 1950, quando se desenvolveu significativamente devido à sua alta capacidade, eficiência e qualidade, tornando-se o tipo dominante de laminador para a produção de tubos sem costura.
7. Processo de Trefilação a Frio (Laminação) de Tubos: Para expandir e aprimorar a variedade e a qualidade dos tubos sem costura laminados a quente, técnicas de processamento secundário, como trefilação a frio (laminação) e expansão a quente, foram desenvolvidas em conformidade. Antes da adoção dos métodos de produção de tubos sem costura laminados a quente, as técnicas de trefilação a frio já eram utilizadas para o processamento secundário de tubos soldados. A tecnologia de laminação a frio, patenteada pela American Tabl Reducing Company em 1931, emprega processos de deformação semelhantes aos dos laminadores periódicos. O método de trefilação a frio (laminação) não só permite produzir produtos com especificações e altos requisitos de qualidade que são difíceis de produzir (ou antieconômicos) ou que não podem ser produzidos por laminação a quente, como também permite utilizar a chapa laminada em vez da laminação a quente para produzir tubos de aço de pequeno porte e variedades especiais de alta qualidade (como tubos para rolamentos).
8. Processo de Expansão de Tubos a Quente: Este é o principal método para a produção de tubos sem costura de grande diâmetro, disponíveis em três formatos: tipo rolo (laminação oblíqua), expansão por tração e conformação por pressão. A expansão por rolo pode atingir diâmetros de até 1500 mm, adequada para produção em massa; enquanto o equipamento de expansão por conformação por pressão é simples, requer menos investimento, tem menor produção e é adequado apenas para produção em pequenos lotes.

Produção de tubos de aço sem costura laminados a quente

O processo básico atual para tubos de aço sem costura laminados a quente inclui: preparação de tarugos → aquecimento → perfuração ou puncionamento → reaquecimento e laminação de tubos → dimensionamento → acabamento, inspeção, testes (resfriamento, endireitamento, corte de cabeçotes, amostragem, testes ultrassônicos, testes hidrostáticos, pesagem, tratamento anticorrosivo, etc.) → embalagem e armazenagem. Dentre estas, as principais etapas de deformação a quente são perfuração ou puncionamento, laminação de tubos e dimensionamento ou redução.

• A perfuração transforma principalmente tarugos de tubos sólidos em tubos ocos brutos;
• A laminação de tubos reduz principalmente a espessura da parede e controla sua uniformidade, servindo como processo primário para deformação longitudinal.
• O dimensionamento (ou redução do diâmetro) se concentra na redução do diâmetro externo e no seu controle, ao mesmo tempo em que ajusta a espessura da parede (dimensionamento de tensão).

Como o processo de laminação de tubos não é apenas crucial para a deformação longitudinal, mas também desempenha um papel vital no controle da espessura da parede, da qualidade da superfície e da eficiência geral da produção da unidade, as pessoas se acostumaram a se referir ao processo de laminação de tubos pelo tipo de unidade usada, como unidades de laminação contínua, unidades de laminação automática, unidades de laminação de precisão, etc.

Utilizando métodos de laminação a quente, aço carbono, tubos de liga leve, aços de alta liga e alguns tubos sem costura de metais não ferrosos podem ser produzidos com diâmetros externos que variam de 16 a 1600 mm e espessuras de parede de 2 a 200 mm. Além de tubos de seção redonda, também estão disponíveis tubos de seção transversal variável e tubos de seção transversal variável. Tubos sem costura laminados a quente, além de serem produtos acabados, também podem servir como matéria-prima para tubos trefilados ou laminados a frio (consulte trefilação a frio e laminação a frio de materiais tubulares).

Os processos básicos de laminação a quente incluem:

1. Em uma máquina de perfuração, lingotes ou tarugos são perfurados em tubos ocos e rugosos de paredes espessas. Os métodos para perfuração de tarugos incluem perfuração oblíqua com dois rolos, perfuração por pressão, perfuração por pressão, perfuração oblíqua com três rolos, etc.
2. Em uma máquina de extensão, os tubos brutos são laminados em espessuras menores e estendidos até quase a espessura da parede do produto acabado. Os métodos para estender tubos brutos (laminação) incluem laminação automática de tubos, laminação contínua de tubos, laminação oblíqua de dois e três rolos (consulte a extensão de laminação de material tubular), laminação periódica e máquinas de empurrar tubos.
3. Tubos brutos são laminados com precisão em laminadores de acabamento, transformando-os em produtos acabados. O acabamento de tubos brutos inclui processos que visam melhorar a qualidade, como dimensionamento e ajuste do diâmetro do tubo, bem como aqueles que visam expandir as especificações do produto, como redução do diâmetro do tubo e expansão a quente.

Devido às altas exigências de qualidade para tubos sem costura e ao rápido e eficiente desenvolvimento das unidades de laminação a quente, as técnicas e os equipamentos de acabamento de tubos têm se desenvolvido e modernizado cada vez mais. Leitos de resfriamento escalonados, endireitadeiras de tubos multicilíndricas, máquinas e serras de corte de tubos eficientes, chanfradeiras de cabeçote rápido, dispositivos automáticos de medição, pesagem, impressão por spray e enfeixamento mecanizado têm surgido e sido amplamente utilizados. Para requisitos de qualidade mais elevados e tubos especializados, são necessários tratamentos térmicos adicionais (normalização, recozimento, têmpera e revenimento, etc.) e usinagem (rosqueamento, descascamento, polimento, espessamento de extremidades, etc.).