Oceľové rúry sú dlhé duté rúry, ktoré sa používajú na rôzne účely. Vyrábajú sa dvoma odlišnými metódami, ktorých výsledkom je buď zváraná, alebo bezšvíková rúra. Pri oboch metódach sa surová oceľ najprv odlieva do tvarovateľnejšej východiskovej formy. Potom sa z nej vyrobí rúra natiahnutím ocele do bezšvíkovej rúry alebo spojením okrajov a ich utesnením zvarom. Prvé metódy výroby oceľových rúr boli zavedené začiatkom 19. storočia a postupne sa vyvíjali do moderných procesov, ktoré používame dnes. Každý rok sa vyrobia milióny ton oceľových rúr. Vďaka svojej všestrannosti je najpoužívanejším produktom vyrábaným oceliarskym priemyslom.
História
Ľudia používajú potrubia už tisíce rokov. Možno prvýkrát ich použili starí poľnohospodári, ktorí odvádzali vodu z potokov a riek na svoje polia. Archeologické dôkazy naznačujú, že Číňania používali trstinové potrubie na prepravu vody na požadované miesta už v roku 2000 pred Kristom. Boli objavené hlinené rúry, ktoré používali aj iné staroveké civilizácie. Počas prvého storočia nášho letopočtu boli v Európe postavené prvé olovené rúry. V tropických krajinách sa na prepravu vody používali bambusové rúry. Koloniálni Američania používali drevo na podobný účel. V roku 1652 bola v Bostone postavená prvá vodáreň s použitím dutých kmeňov.
Zvárané potrubie sa vytvára valcovaním oceľových pásov cez sériu drážkovaných valčekov, ktoré tvarujú materiál do kruhového tvaru. Nezvárané potrubie potom prechádza cez zváracie elektródy. Tieto zariadenia spájajú dva konce potrubia k sebe.
Už v roku 1840 vedeli železiari vyrábať bezšvíkové rúry. Pri jednej metóde sa cez plný kovový okrúhly predvalok vyvŕtal otvor. Predvalok sa potom zahrial a pretiahol cez sériu matríc, ktoré ho predĺžili, aby vytvorili rúru. Táto metóda bola neefektívna, pretože bolo ťažké vyvŕtať otvor v strede. Výsledkom bola nerovnomerná rúra, ktorej jedna strana bola hrubšia ako druhá. V roku 1888 bol vylepšený spôsob patentovaný. Pri tomto procese sa plný predvalok odlial okolo ohňovzdorného tehlového jadra. Po vychladnutí sa tehla odstránila a v strede zostal otvor. Odvtedy tieto metódy nahradili nové valcovacie techniky.
Dizajn
Existujú dva typy oceľových rúr, jedna je bezšvíková a druhá má po celej dĺžke jeden zvarový šev. Oba majú rôzne použitie. Bezšvíkové rúry sú zvyčajne ľahšie a majú tenšie steny. Používajú sa na bicykle a prepravu kvapalín. Švové rúry sú ťažšie a pevnejšie. Majú lepšiu konzistenciu a sú zvyčajne rovnejšie. Používajú sa na veci, ako je preprava plynu, elektrické potrubia a vodovodné potrubia. Zvyčajne sa používajú v prípadoch, keď rúra nie je vystavená vysokému stupňu namáhania.
Suroviny
Primárnou surovinou pri výrobe rúr je oceľ. Oceľ sa skladá prevažne zo železa. Medzi ďalšie kovy, ktoré môžu byť v zliatine prítomné, patrí hliník, mangán, titán, volfrám, vanád a zirkónium. Počas výroby sa niekedy používajú aj niektoré povrchové materiály. Napríklad farba.
Bezšvíkové rúry sa vyrábajú procesom, pri ktorom sa plný polotovar zahrieva a formuje do valcového tvaru a potom sa valcuje, kým sa nenatiahne a nevydlabe. Keďže dutý stred má nepravidelný tvar, počas valcovania sa stredom polotovaru zatlačí prerážací hrot v tvare guľky. Používa sa, ak je rúra potiahnutá. Na oceľové rúry sa zvyčajne na konci výrobnej linky nanesie malé množstvo oleja. To pomáha chrániť rúru. Hoci v skutočnosti nie je súčasťou hotového výrobku, kyselina sírová sa používa v jednom výrobnom kroku na čistenie rúry.
Výrobný proces
Oceľové rúry sa vyrábajú dvoma rôznymi procesmi. Celková výrobná metóda v oboch procesoch zahŕňa tri kroky. Najprv sa surová oceľ premení na spracovateľnejšiu formu. Potom sa rúra tvaruje na kontinuálnej alebo polokontinuálnej výrobnej linke. Nakoniec sa rúra nareže a upraví tak, aby vyhovovala potrebám zákazníka. Niektorí výrobcovia oceľových rúr používajúlaserový rezací stroj na rúrkyna predchádzajúce rezanie alebo vydlabávanie rúry na zvýšenie konkurencieschopnosti rúr
Bezšvíkové rúry sa vyrábajú procesom, pri ktorom sa plný polotovar zahrieva a tvaruje do valcového tvaru a potom sa valcuje, kým sa nenatiahne a nevydlabe. Keďže vydlabaný stred má nepravidelný tvar, počas valcovania sa cez stred polotovaru pretlačí prepichovací hrot v tvare guľky.
Výroba ingotov
1. Roztavená oceľ sa vyrába tavením železnej rudy a koksu (látky bohatej na uhlík, ktorá vzniká pri zahrievaní uhlia bez prístupu vzduchu) v peci, pričom sa väčšina uhlíka odstráni vháňaním kyslíka do kvapaliny. Roztavená oceľ sa potom naleje do veľkých, hrubostenných železných foriem, kde sa ochladí do ingotov.
2. Na výrobu plochých výrobkov, ako sú dosky a plechy, alebo dlhých výrobkov, ako sú tyče a prúty, sa ingoty tvarujú medzi veľkými valcami pod obrovským tlakom. Výroba blokov a bramiek
3. Na vytvorenie bloomu prechádza ingot cez dvojicu drážkovaných oceľových valcov, ktoré sú naskladané na sebe. Tieto typy valcov sa nazývajú „dvojvalcové mlyny“. V niektorých prípadoch sa používajú tri valce. Valce sú namontované tak, aby sa ich drážky zhodovali a pohybovali sa v opačných smeroch. Táto činnosť spôsobuje, že sa oceľ stláča a naťahuje na tenšie a dlhšie kusy. Keď ľudský operátor obráti valce, oceľ sa ťahá späť, čím sa stáva tenšou a dlhšou. Tento proces sa opakuje, kým oceľ nedosiahne požadovaný tvar. Počas tohto procesu stroje nazývané manipulátory otáčajú oceľ tak, aby sa každá strana opracovala rovnomerne.
4. Ingoty sa môžu valcovať aj do brami procesom, ktorý je podobný procesu výroby blokov. Oceľ prechádza dvojicou naskladaných valcov, ktoré ju naťahujú. Na boku sú však tiež valce namontované na reguláciu šírky brami. Keď oceľ nadobudne požadovaný tvar, nerovné konce sa odrežú a bramy alebo bloky sa narežú na kratšie kusy. Ďalšie spracovanie
5. Pred výrobou rúr sa bloky zvyčajne ďalej spracovávajú. Bloky sa premieňajú na predvalky ich vedením cez viac valcovacích zariadení, vďaka ktorým sú dlhšie a užšie. Predvalky sa režú zariadeniami známymi ako lietajúce nožnice. Ide o dvojicu synchronizovaných nožníc, ktoré sa pretekajú s pohybujúcim sa predvalkom a režú ho. To umožňuje efektívne rezanie bez zastavenia výrobného procesu. Tieto predvalky sa stohujú a nakoniec sa z nich stanú bezšvíkové rúry.
6. Dosky sa tiež opracúvajú. Aby sa stali tvárnymi, najskôr sa zahrejú na 1 204 °C. To spôsobí vytvorenie oxidového povlaku na povrchu dosky. Tento povlak sa odstraňuje pomocou drviča okovín a vysokotlakovej vodnej sprchy. Dosky sa potom presúvajú cez sériu valcov na horúcom mlyne a spracovávajú sa na tenké úzke pásy ocele nazývané skelp. Tento mlyn môže byť dlhý až pol míle. Ako dosky prechádzajú valcami, stávajú sa tenšími a dlhšími. V priebehu približne troch minút sa jedna doska môže premeniť z kusu ocele s hrúbkou 15,2 cm na tenký oceľový pás, ktorý môže byť dlhý štvrť míle.
7. Po natiahnutí sa oceľ more. Tento proces zahŕňa jej prechod cez sériu nádrží, ktoré obsahujú kyselinu sírovú na vyčistenie kovu. Na záver sa oceľ opláchne studenou a horúcou vodou, vysuší a potom sa navinie na veľké cievky a zabalí na prepravu do závodu na výrobu rúr. Výroba rúr
8. Na výrobu rúr sa používa skelp aj ingoty. Skelp sa spracováva na zvárané rúry. Najprv sa umiestni na odvíjací stroj. Keď sa cievka ocele odvíja, zahrieva sa. Oceľ potom prechádza cez sériu drážkovaných valčekov. Pri prechode valčekmi sa okraje skelpu zvlnia k sebe. Takto sa vytvorí nezváraná rúra.
9. Oceľ ďalej prechádza zváracími elektródami. Tieto zariadenia spájajú dva konce rúry k sebe. Zvarový šev potom prechádza cez vysokotlakový valec, ktorý pomáha vytvoriť tesný zvar. Rúra sa potom nareže na požadovanú dĺžku a stohuje sa na ďalšie spracovanie. Zváranie oceľových rúr je kontinuálny proces a v závislosti od veľkosti rúry sa dá vyrobiť rýchlosťou až 335,3 m za minútu.
10. Keď je potrebná bezšvíková rúra, na výrobu sa používajú štvorcové ingoty. Zahrievajú sa a tvarujú do tvaru valca, nazývaného aj kruh. Kruh sa potom vloží do pece, kde sa rozpáli do bieleho žeravého stavu. Zahriaty kruh sa potom valcuje pod veľkým tlakom. Toto valcovanie pod vysokým tlakom spôsobuje natiahnutie ingotu a vytvorenie otvoru v strede. Keďže tento otvor má nepravidelný tvar, počas valcovania sa cez stred ingotu pretlačí prepichovací hrot v tvare guľky. Po fáze prepichovania môže mať rúra stále nepravidelnú hrúbku a tvar. Na nápravu sa nechá prejsť ďalšou sériou valcovacích stolíc. Konečné spracovanie
11. Po výrobe ktoréhokoľvek typu rúry sa môže rúra nechať previesť cez rovnací stroj. Môžu byť tiež vybavené spojmi, aby sa dali spojiť dva alebo viac kusov rúry. Najbežnejším typom spoja pre rúry s menšími priemermi je závitovanie – tesné drážky, ktoré sa vyrežú na konci rúry. Rúry sa tiež odosielajú cez merací stroj. Tieto informácie spolu s ďalšími údajmi o kontrole kvality sa automaticky vyznačia na rúre pomocou šablóny. Rúra sa potom nastrieka tenkou vrstvou ochranného oleja. Väčšina rúr je zvyčajne ošetrená proti hrdzaveniu. To sa dosahuje zinkovaním alebo nanesením zinku. V závislosti od použitia rúry sa môžu použiť aj iné farby alebo nátery.
Kontrola kvality
Na zabezpečenie toho, aby hotová oceľová rúra spĺňala špecifikácie, sa prijímajú rôzne opatrenia. Napríklad na reguláciu hrúbky ocele sa používajú röntgenové merače. Meradlá fungujú na princípe dvoch röntgenových lúčov. Jeden lúč je nasmerovaný na oceľ so známou hrúbkou. Druhý je nasmerovaný na oceľ prechádzajúcu na výrobnej linke. Ak existuje akákoľvek odchýlka medzi týmito dvoma lúčmi, meradlo automaticky spustí zmenu veľkosti valčekov, aby sa to kompenzovalo.
Na konci procesu sa potrubia tiež kontrolujú na chyby. Jednou z metód testovania potrubia je použitie špeciálneho stroja. Tento stroj naplní potrubie vodou a potom zvýši tlak, aby sa zistilo, či drží. Chybné potrubia sa vracajú do šrotu.