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.