Terastorud on pikad õõnsad torud, mida kasutatakse mitmesugustel eesmärkidel. Neid toodetakse kahel erineval meetodil, mille tulemuseks on kas keevitatud või õmblusteta toru. Mõlema meetodi puhul valatakse toorteras kõigepealt paremini töödeldavaks algvormiks. Seejärel valmistatakse sellest toru, venitades terast õmblusteta toruks või surudes servad kokku ja tihendades need keevisõmblusega. Esimesed terastorude tootmismeetodid võeti kasutusele 19. sajandi alguses ja need on pidevalt arenenud tänapäevasteks protsessideks, mida me tänapäeval kasutame. Igal aastal toodetakse miljoneid tonne terastorusid. Selle mitmekülgsus teeb sellest terasetööstuses kõige sagedamini kasutatava toote.
Ajalugu
Inimesed on torusid kasutanud tuhandeid aastaid. Võib-olla olid esimesed kasutusalad muistsed põllumehed, kes suunasid vee ojadest ja jõgedest oma põldudele. Arheoloogilised tõendid viitavad sellele, et hiinlased kasutasid pilliroogtorusid vee transportimiseks soovitud kohtadesse juba 2000. aastal eKr. On avastatud savitorusid, mida kasutasid ka teised iidsed tsivilisatsioonid. Esimesel sajandil pKr ehitati Euroopas esimesed pliitorud. Troopilistes maades kasutati vee transportimiseks bambustorusid. Koloniaalameeriklased kasutasid sarnasel eesmärgil puitu. 1652. aastal ehitati Bostonis esimene õõnespalkidest veevärk.
Keevitatud toru valmistatakse terasribade valtsimise teel läbi soontega rullide, mis vormivad materjali ümmarguseks. Seejärel läbib keevitamata toru keevituselektroodid. Need seadmed tihendavad toru kaks otsa kokku.
Juba 1840. aastal oskasid metallitöölised toota õmblusteta torusid. Ühe meetodi puhul puuriti auk läbi täismetallist ümmarguse tooriku. Seejärel kuumutati toorikut ja tõmmati see läbi stantside seeria, mis pikendasid seda toruks. See meetod oli ebaefektiivne, kuna keskele oli raske auku puurida. Selle tulemuseks oli ebaühtlane toru, mille üks külg oli paksem kui teine. 1888. aastal patenteeriti täiustatud meetod. Selle protsessi käigus valati täistellistest toorik tulekindla tellissüdamiku ümber. Kui see oli jahtunud, eemaldati tellis, jättes keskele augu. Sellest ajast alates on need meetodid asendanud uued valtsimistehnikad.
Disain
Terastorusid on kahte tüüpi: üks on õmblusteta ja teisel on üks keevisõmblus kogu pikkuses. Mõlemal on erinev kasutusala. Õmblusteta torud on tavaliselt kergemad ja õhemate seintega. Neid kasutatakse jalgrataste ja vedelike transportimiseks. Õmblustega torud on raskemad ja jäigemad. Neil on parem konsistents ja need on tavaliselt sirgemad. Neid kasutatakse näiteks gaasi transportimiseks, elektrijuhtmete ja torustiku jaoks. Tavaliselt kasutatakse neid juhtudel, kui toru ei ole suure pinge all.
Toorained
Torude tootmise peamine tooraine on teras. Teras koosneb peamiselt rauast. Sulamis võib leiduda ka teisi metalle, näiteks alumiiniumi, mangaani, titaani, volframi, vanaadiini ja tsirkooniumi. Tootmise käigus kasutatakse mõnikord viimistlusmaterjale, näiteks värvi.
Õmblusteta torusid toodetakse protsessi abil, mille käigus kuumutatakse ja vormitakse tahke toorik silindrikujuliseks ning seejärel valtsitakse, kuni see on venitatud ja õõnestatud. Kuna õõnestatud keskosa on ebakorrapärase kujuga, surutakse valtsimise ajal tooriku keskele kuulikujuline augustusots. Õmblusteta torusid toodetakse protsessi abil, mille käigus kuumutatakse ja vormitakse tahke toorik silindrikujuliseks ning seejärel valtsitakse, kuni see on venitatud ja õõnestatud. Kuna õõnestatud keskosa on ebakorrapärase kujuga, surutakse valtsimise ajal tooriku keskele kuulikujuline augustusots. Seda kasutatakse juhul, kui toru on kaetud. Tavaliselt kantakse terastorudele tootmisliini lõpus väike kogus õli. See aitab toru kaitsta. Kuigi see ei ole tegelikult valmistoote osa, kasutatakse väävelhapet ühes tootmisetapis toru puhastamiseks.
Tootmisprotsess
Terastorusid valmistatakse kahe erineva protsessi abil. Mõlema protsessi üldine tootmismeetod hõlmab kolme etappi. Esiteks töödeldakse toorteras töödeldavamaks. Seejärel vormitakse toru pideval või poolpideval tootmisliinil. Lõpuks lõigatakse ja modifitseeritakse toru vastavalt kliendi vajadustele. Mõned terastorude tootjad kasutavadtorude laserlõikusmasintoru eelneva lõikamise või õõnestamise abil, et suurendada torude konkurentsivõimet
Õmblusteta torusid toodetakse protsessi abil, mille käigus kuumutatakse ja vormitakse tahke toorik silindrikujuliseks ning seejärel valtsitakse see venitamiseks ja õõnestamiseks. Kuna õõnes keskosa on ebakorrapärase kujuga, surutakse valtsimise ajal tooriku keskele kuulikujuline augustusots.
Valuplokkide tootmine
1. Sula teras valmistatakse rauamaagi ja koksi (süsinikurikas aine, mis tekib söe kuumutamisel õhuta) sulatamisel ahjus, seejärel eemaldatakse suurem osa süsinikust hapniku puhumisega vedelikku. Seejärel valatakse sula teras suurtesse paksuseinalistesse raudvormidesse, kus see jahtub valuplokkideks.
2. Tasapinnaliste toodete, näiteks plaatide ja lehtede või pikkade toodete, näiteks varraste ja varraste valmistamiseks vormitakse valuplokke suurte rullide vahel tohutu rõhu all. Saadakse lehtmetallid ja plaadid.
3. Valtsi valmistamiseks lastakse valuplokk läbi virnastatud soontega terasrullide paari. Seda tüüpi rulle nimetatakse „kahe kõrgusega freesideks“. Mõnel juhul kasutatakse kolme rulli. Rullid on paigaldatud nii, et nende sooned langevad kokku ja nad liiguvad vastassuundades. See tegevus põhjustab terase pigistamise ja venitamise õhemateks ja pikemateks tükkideks. Kui inimene-operaator rullid ümber pöörab, tõmmatakse teras tagasi, muutes selle õhemaks ja pikemaks. Seda protsessi korratakse, kuni teras saavutab soovitud kuju. Selle protsessi käigus pööravad manipulaatoriteks kutsutavad masinad terast nii, et mõlemad pooled töödeldakse ühtlaselt.
4. Valuplokke saab ka plaatideks valtsida protsessi abil, mis sarnaneb lehtmetalli valmistamise protsessiga. Teras lastakse läbi virnastatud rullide paari, mis seda venitavad. Külgedele on paigaldatud ka rullid plaatide laiuse reguleerimiseks. Kui teras on saavutanud soovitud kuju, lõigatakse ebaühtlased otsad ära ja plaadid või lehtmetallid lõigatakse lühemateks tükkideks. Edasine töötlemine
5. Toruplokke töödeldakse tavaliselt enne torudeks vormimist edasi. Toruplokid muudetakse valtsmaterjaliks, lastes neid läbi valtsimisseadmete, mis muudavad need pikemaks ja kitsamaks. Toorikuid lõigatakse seadmetega, mida nimetatakse lendkäärideks. Need on paar sünkroniseeritud kääri, mis liiguvad liikuva toorikuga kaasa ja lõikavad seda. See võimaldab tõhusaid lõikeid ilma tootmisprotsessi peatamata. Need toorikud virnastatakse ja neist saab lõpuks õmblusteta toru.
6. Plaate töödeldakse ka ümber. Et need oleksid vormitavad, kuumutatakse neid esmalt temperatuurini 1204 °C. See põhjustab plaadi pinnale oksiidkihi tekkimise. See kate murtakse katlakivipurustaja ja kõrgsurveveepihustiga. Seejärel saadetakse plaadid läbi kuumveskis olevate rullide seeria ja neist valmistatakse õhukesed kitsad terasribad, mida nimetatakse skelpiks. See veski võib olla kuni pool miili pikk. Rullidest läbi liikudes muutuvad plaadid õhemaks ja pikemaks. Umbes kolme minuti jooksul saab ühest plaadist 15,2 cm paksuse terastüki muuta õhukeseks terasribaks, mis võib olla veerand miili pikkune.
7. Pärast venitamist teras marineeritakse. See protsess hõlmab selle puhastamist mitmest väävelhapet sisaldavast mahutist. Lõpuks loputatakse seda külma ja kuuma veega, kuivatatakse ning seejärel rullitakse suurtele poolidele ja pakendatakse transportimiseks torude tootmiskohta. Torude tootmine
8. Torude valmistamiseks kasutatakse nii skeletti kui ka toorikuid. Steelpist keevitatakse toru. See asetatakse kõigepealt lahtikerimismasinale. Teraserulli lahtikerimisel kuumutatakse seda. Seejärel lastakse teras läbi rea soonega rullide. Möödudes panevad rullid skeleti servad kokku rulluma. Nii moodustub keevitamata toru.
9. Seejärel läbib teras keevituselektroodid. Need seadmed tihendavad toru kaks otsa kokku. Seejärel lastakse keevitatud õmblus läbi kõrgsurverulli, mis aitab luua tiheda keevisõmbluse. Seejärel lõigatakse toru soovitud pikkuseks ja virnastatakse edasiseks töötlemiseks. Keevitatud terastoru on pidev protsess ja olenevalt toru suurusest saab seda valmistada kiirusega kuni 1100 jalga (335,3 m) minutis.
10. Kui on vaja õmblusteta toru, kasutatakse tootmiseks kandilisi toorikuid. Neid kuumutatakse ja vormitakse silindrikujuliseks, mida nimetatakse ka ümartoruks. Seejärel pannakse ümartoru ahju, kus seda kuumutatakse valgekuumaks. Kuumutatud ümartoru valtsitakse seejärel suure rõhu all. See kõrgsurvevaltsimine põhjustab tooriku venimise ja keskele augu tekkimise. Kuna see auk on ebakorrapärase kujuga, surutakse valtsimise ajal tooriku keskele kuulikujuline augustusots. Pärast läbistamisetappi võib toru olla endiselt ebakorrapärase paksuse ja kujuga. Selle parandamiseks lastakse see läbi veel ühe valtsimispinkide seeria. Lõplik töötlemine
11. Pärast mõlemat tüüpi torude valmistamist võidakse need sirgendusmasinasse lasta. Samuti võidakse neile paigaldada liitekohti, et kahte või enamat torutükki saaks ühendada. Väiksema läbimõõduga torude puhul on kõige levinum ühendusviis keermestamine – toru otsa lõigatakse tihedad sooned. Torud saadetakse ka läbi mõõtemasina. See teave koos muude kvaliteedikontrolli andmetega kantakse automaatselt torule šablooni abil. Seejärel pihustatakse torule õhuke kiht kaitseõli. Enamikku torusid töödeldakse tavaliselt roostetamise vältimiseks. Seda tehakse tsingimise või tsinkkihiga katmise teel. Sõltuvalt toru kasutusest võib kasutada ka muid värve või katteid.
Kvaliteedikontroll
Valmis terastoru spetsifikatsioonidele vastavuse tagamiseks võetakse mitmesuguseid meetmeid. Näiteks kasutatakse terase paksuse reguleerimiseks röntgenmõõtureid. Mõõturid töötavad kahe röntgenkiire abil. Üks kiir on suunatud teadaoleva paksusega terasele. Teine on suunatud tootmisliinil mööduvale terasele. Kui kahe kiire vahel on erinevus, käivitab mõõtur automaatselt rullide suuruse muutmise, et seda kompenseerida.
Protsessi lõpus kontrollitakse torusid ka defektide suhtes. Üks toru testimise meetod on spetsiaalse masina kasutamine. See masin täidab toru veega ja seejärel suurendab rõhku, et näha, kas see peab vastu. Defektsed torud tagastatakse vanarauaks.