Малюнок 1. Під час циклу прокатки у вертикальній рулонній системі передня кромка «згортається» перед згинальними валками. Щойно зрізана задня кромка потім підштовхується до передньої кромки, прибивається та зварюється, щоб утворити прокату оболонку .
Кожен у галузі виробництва металу, мабуть, знайомий із прокатними пресами, незалежно від того, чи то початковий зажим, тривалковий подвійний зажим, тривалкова трансляційна геометрія чи чотиривалковий різновид. Кожен має свої обмеження та переваги, але вони також мають одну спільну особливість: вони згортають листи і листи в горизонтальному положенні.
Менш звичний метод передбачає вертикальне прокручування. Як і інші методи, вертикальне прокручування має свої обмеження та переваги. Ці переваги майже завжди вирішують принаймні одну з двох проблем. Одна — це вплив сили тяжіння на заготовку під час процесу прокатки, а інше – низька ефективність обробки матеріалів. Удосконалення обох може покращити робочий процес і зрештою підвищити конкурентоспроможність виробників.
Технологія вертикальної прокатки не є новою. Її коріння сягає кількох спеціальних систем, створених у 1970-х роках. У 1990-х роках деякі машинобудівники пропонували вертикальні прокатні стани як звичайну лінійку продуктів. Технологія була прийнята в різних галузях промисловості, особливо в сфера танкобудування.
Звичайні резервуари та контейнери, які зазвичай виготовляються вертикально, включають резервуари та контейнери для харчової та напоїв, молочної, винної, пивної та фармацевтичної промисловості;резервуари для зберігання нафти API;і зварні резервуари для сільського господарства або зберігання води. Вертикальна прокатка значно зменшує транспортування матеріалів;зазвичай виробляє вигини вищої якості;і більш ефективно живить наступні виробничі етапи складання, вирівнювання та зварювання.
Ще одна перевага виникає там, де ємність для зберігання матеріалу обмежена. Для вертикального зберігання дощок або листів потрібно набагато менше квадратних футів, ніж для дощок або листів, які зберігаються на рівній поверхні.
Розглянемо цех, який розкочує оболонки (або «маршрути») резервуарів великого діаметру на горизонтальних вальцях. Після прокатки оператор точково зварює, опускає бічні рами та знімає згорнуту оболонку. Оскільки тонка оболонка згинається під власною вагою , оболонку або потрібно підтримувати ребрами жорсткості чи стабілізаторами, або її потрібно повернути у вертикальне положення.
Такий великий об’єм транспортування — подача аркуша з горизонтального положення в горизонтальні рулони, які потім витягуються та нахиляються для укладання після згортання — може створювати різноманітні виробничі труднощі. Завдяки вертикальному прокручуванню магазин усуває всю проміжну обробку. Аркуші або листи подаються і згортаються вертикально, склеюються, а потім піднімаються вертикально до наступної операції. При вертикальному прокату корпус бака не чинить опір гравітації і тому не прогинається під власною вагою.
Частина вертикальної прокатки відбувається на чотирьохвалкових машинах, особливо для резервуарів меншого діаметру (зазвичай менше ніж 8 футів у діаметрі), які будуть відправлятися вниз за течією та працювати у вертикальному напрямку. Чотирьохвалкова система дозволяє повторно прокочувати, щоб усунути розігнуті пласки ( де валки захоплюють пластину), що більш виражено на снарядах малого діаметра.
Більшість банок вертикально згортаються за допомогою верстатів з трьома валками та двома цангами, з використанням заготовок з листового металу або подачі безпосередньо з котушки (підхід, який стає все більш поширеним). У цих установках оператор використовує радіусний калібр або шаблон для вимірювання радіус корпусу. Вони регулюють згинальні ролики, коли передня кромка котушки торкається, а потім знову регулюють, коли котушка продовжує подаватись. Оскільки котушка продовжує подаватись у щільно намотану внутрішню частину, пружинна віддача матеріалу збільшується, і оператор переміщує ролики, щоб компенсувати більший вигин.
Пружина залежить від властивостей матеріалу та типу котушки. Внутрішній діаметр (ID) котушки важливий. За інших рівних умов, 20-дюймова котушка. Порівняно з тією ж котушкою, намотаною на 26 дюймів, ID намотана щільніше та демонструється більший відскок.ID.
Малюнок 2. Вертикальна прокрутка стала невід’ємною частиною багатьох установок для резервуарів. За допомогою крана процес зазвичай починається з верхнього ряду та просувається до нижнього ряду. Зверніть увагу на один вертикальний зварний шов на верхньому ряду.
Зауважте, однак, що вертикальна прокатка горщика дуже відрізняється від прокатки товстого листа при горизонтальній прокатці. Для останнього оператор прагне забезпечити, щоб краї смуги точно збігалися в кінці циклу прокатки. Товсті пластини прокочуються до щільності діаметри не легко переробити.
Під час формування корпусу резервуара за допомогою рулонних вертикальних валків оператор не може дозволити краям зустрітися в кінці циклу прокатки, тому що, звичайно, лист надходить безпосередньо з котушки. Під час прокатки лист має передню кромку, але не задній край, поки він не буде відрізаний від котушки. У випадку цих систем рулон згортається в повне коло перед фактичним згинанням рулонів, а потім розрізається після завершення (див. Малюнок 1). Після цього щойно відрізаний задній край присунутий до переднього краю, закріплений, а потім зварений, щоб сформувати згорнуту оболонку.
Попереднє згинання та повторна прокатка в більшості блоків з рулонною подачею неефективні, а це означає, що їхні передні та задні кромки мають спадні секції, які часто стираються (подібно до розігнутих плоских секцій у прокатці без рулонної подачі). Тим не менш, багато операторів розглядайте брухт як невелику ціну за всю ефективність транспортування матеріалів, яку їм забезпечують вертикальні рулони.
Незважаючи на це, деякі оператори хочуть максимально використати матеріал, який вони мають, тому вони вибирають інтегровану систему вирівнювання валків. Вони схожі на чотиривалкові випрямлячі на лінії обробки рулонів, просто перевернуті. Загальні конфігурації включають сім і випрямлячі з дванадцятьма висотами, які використовують певну комбінацію холостих, випрямляючих і згинальних валків. Випрямляч не тільки мінімізує секцію падіння брухту на корпус, але й підвищує гнучкість системи;тобто система може виробляти не тільки прокатні деталі, а й плоскі, плоскі заготовки.
Технологія вирівнювання не може відтворити результати розширених систем вирівнювання, які використовуються в сервісних центрах, але вона може виробляти матеріал, який є достатньо плоским, щоб його можна було розрізати лазером або плазмою. Це означає, що виробники можуть використовувати котушки для операцій вертикальної прокатки та плоского різання.
Уявіть собі, що оператор, який прокатує корпус для секції резервуару, отримує замовлення на партію заготовок для столу плазмового різання. Після того, як він прокатує корпус і відправляє його вниз за потоком, він налаштовує систему так, щоб вирівнювач не подавався безпосередньо у вертикаль. рулони. Натомість вирівнювач подає плоский матеріал, який можна розрізати до потрібної довжини, створюючи плоску заготовку для плазмового різання.
Після розрізання партії заготовок оператор переконфігурує систему, щоб відновити прокатку корпусів резервуарів. А оскільки він прокочує плоский матеріал, змінність матеріалу (включаючи різний ступінь пружності) не є проблемою.
У більшості областей промислового та конструкційного виготовлення виробники прагнуть збільшити обсяг цехового виготовлення, щоб спростити та спростити польове виготовлення та встановлення. Однак для виробництва великих резервуарів та подібних великих конструкцій це правило не застосовується, головним чином через неймовірні проблеми з обробкою матеріалів, які викликають такі роботи.
Працюючи на робочому місці, рулонні вертикальні рулони спрощують обробку матеріалів і спрощують весь процес виробництва резервуарів (див. Малюнок 2). Набагато легше транспортувати металевий рулон на робочий майданчик, ніж розгортати низку величезних секцій у майстерні. Крім того, , прокатка на місці означає, що навіть резервуари найбільшого діаметру можна виготовити лише одним вертикальним зварюванням.
Виведення вирівнювача в поле забезпечує більшу гнучкість у польових операціях. Це звичайний вибір для виробництва резервуарів на місці, де додаткова функціональність дозволяє виробникам будувати палуби або днища резервуарів на місці з випрямленої котушки, усуваючи транспортування між цехами і сайт роботи.
Малюнок 3. Деякі вертикальні валки інтегровані з локальними системами виробництва резервуарів. Домкрат піднімає попередньо прокатаний ряд вгору без необхідності використання крана.
Деякі польові підприємства об’єднують вертикальні рулони в більшу систему, включаючи ріжучі та зварювальні агрегати, що використовуються з унікальними підйомними домкратами, усуваючи потребу в крані на місці (див. Малюнок 3).
Весь резервуар будується зверху вниз, але процес починається з нуля. Ось як це працює: рулон або лист пропускають через вертикальні рулони лише за кілька дюймів від місця стінки резервуара в полі. Потім стінку подають у напрямні, які несуть лист, коли він подається по всьому колу резервуара. Вертикальні валки зупиняються, кінці обрізаються, а окремі вертикальні шви розміщуються та зварюються. Потім вузол жорсткості приварюється до корпусу. Далі , домкрат піднімає згорнуту оболонку вгору. Повторіть процес для наступної оболонки нижче.
Між двома катаними секціями було зроблено зварні шви по окружності, а потім елементи верхньої частини резервуару були зібрані на місці – при цьому конструкція залишалася близько до землі, і були виготовлені лише дві верхні оболонки. Після того, як дах завершено, домкрати піднімають всю конструкцію в підготовка до наступної оболонки, і процес продовжується – і все це без необхідності використання крана.
Коли операція досягає найнижчої межі, в гру вступають більш товсті пластини. Деякі виробники резервуарів на місці використовують пластини товщиною від 3/8 до 1 дюйма, а в деяких випадках навіть важчі. Звичайно, листи не в рулонах і можуть бути лише такою довгою, тому ці нижні секції матимуть кілька вертикальних зварних швів, що з’єднують згорнуті листові секції. У будь-якому випадку, з вертикальними машинами на місці листи можна вивантажити одним рухом і згорнути на місці для безпосереднього використання в будівництві резервуарів.
Ця система будівництва резервуарів уособлює ефективність транспортування матеріалів, досягнуту (принаймні частково) за допомогою вертикальної прокатки. Звичайно, як і будь-яка інша технологія, вертикальна прокрутка доступна не для всіх програм. Її придатність залежить від ефективності обробки, яку вона створює.
Розглянемо виробника, який встановлює вертикальний вал без рулонного живлення для виконання різноманітних робіт, більшість із яких – це корпуси малого діаметру, які вимагають попереднього згинання (згинання передньої та задньої кромок заготовки для мінімізації розігнутої плоскості). Ці роботи теоретично можливі на вертикальних валках, але попереднє згинання у вертикальному напрямку набагато громіздкіше. У більшості випадків вертикальне прокатування неефективне для великої кількості робіт, які потребують попереднього згинання.
На додаток до проблем з транспортуванням матеріалів, виробники інтегрували вертикальні валки, щоб уникнути боротьби з гравітацією (знову ж таки, щоб уникнути викривлення великих корпусів без підтримки). Однак, якщо операція передбачає лише прокатку дошки, достатньо міцної, щоб зберегти свою форму протягом усього процесу прокатки, тоді прокатка дошка вертикально не має особливого сенсу.
Крім того, асиметричні роботи (овали та інші незвичайні форми) зазвичай найкраще формуються на горизонтальних валках, за бажанням із опорою над головою. У цих випадках опори роблять більше, ніж просто запобігають провисанню, спричиненому гравітацією;вони спрямовують роботу через цикли прокатки та допомагають підтримувати асиметричну форму заготовки. Проблема виконання такої роботи у вертикальній орієнтації може звести нанівець будь-які переваги вертикального прокручування.
Та сама ідея стосується конічного кочення. Конуси кочення залежать від тертя між роликами та різної величини тиску від одного кінця роликів до іншого. Прокручуючи конус вертикально, сила тяжіння додає ще більше складності. Можуть бути унікальні ситуації, але для всіх намірів і цілей котити конус вертикально непрактично.
Вертикальне використання машин з трьома валками трансляційної геометрії також, як правило, непрактично. У цих машинах два нижні валки рухаються ліворуч і праворуч у будь-якому напрямку;верхній рулон можна регулювати вгору та вниз. Ці налаштування дозволяють цим машинам згинати складні геометрії та рулонні матеріали різної товщини. У більшості випадків ці переваги не покращуються вертикальним прокручуванням.
Вибираючи листопрокатний верстат, важливо уважно й ретельно дослідити та розглянути передбачуване виробниче використання машини. Вертикальні валки мають більш обмежені функціональні можливості, ніж традиційні горизонтальні валки, але в правильному застосуванні пропонують ключові переваги.
Порівняно з горизонтальними листозгинальними верстатами, вертикальні листозгинальні верстати, як правило, мають більш базову конструкцію, роботу та конструктивні характеристики. Крім того, рулони часто мають завищені габаритні розміри для застосування з використанням коронок (і ефекту заокруглення або пісочного годинника, які виникають у заготовках, коли коронки встановлені неправильно). пристосований для поточної роботи). При використанні в поєднанні з розмотувачами вони утворюють тонкий матеріал для цілого робочого резервуару, як правило, діаметром не більше 21 фута 6 дюймів. Можуть вироблятися резервуари, що встановлюються на місці, з верхніми шарами набагато більшого діаметру тільки з одним вертикальним зварним швом, а не з трьома або більше панелями.
Знову ж таки, найбільшою перевагою вертикального прокату є те, що резервуар або контейнер потрібно будувати у вертикальній орієнтації через вплив сили тяжіння на більш тонкі матеріали (наприклад, до 1/4 або 5/16 дюйма). Горизонтальне виробництво змусить використання армуючих або стабілізуючих кілець для збереження круглої форми прокатної деталі.
Справжньою перевагою вертикальних валків є ефективність транспортування матеріалів. Що менше разів потрібно буде маніпулювати корпусом, то менша ймовірність його пошкодження та переробки. Зверніть увагу на високий попит на резервуари з нержавіючої сталі у фармацевтичній промисловості, яка зараз як ніколи завантажена .Грубе поводження може призвести до косметичних проблем або, що ще гірше, шару пасивації, який руйнується та створює забруднений продукт. Вертикальні рулони працюють у тандемі з системами різання, зварювання та фінішної обробки, щоб зменшити транспортування та можливості забруднення. Коли це трапляється, виробники пожинають гроші переваги.
FABRICATOR — це провідний у Північній Америці журнал для обробки металу тиском і виробництва. Журнал надає новини, технічні статті та історії випадків, які дозволяють виробникам виконувати свою роботу ефективніше. FABRICATOR служить галузі з 1970 року.
Час публікації: 16 червня 2022 р