Бесшовные стальные трубы
В начале XIX в. металлические трубы потребовались для быстро развивающегося железнодорожного транспорта. Уже в паровозе «Ракета» английского изобретателя Дж. Стефенсона, построенном в 1814 г., длина железных «дымогарных» труб составляла около 45 м.
К качеству этих труб предъявлялись особые, высокие требования, в частности, они не должны были иметь швов. Таким образом, паровая энергетика, ставшая основой Промышленной революции, поставила перед металлургией проблему цельнотянутых бес шовных железных и стальных труб.
Вид на трубчатую решётку паровоза. Внизу дымогарные трубы, над ними жаровые
Известный в то время способ изготовления бесшовных труб (патент Д. Уилкинсона от 1790 г., Англия) годился для производства труб только из мягких цветных металлов. Он заключался в отливке свинца, меди или латуни в форму со стальным стержнем. На стержне, диаметр которого соответствовал внутреннему диаметру трубы, в калиброванных валках происходила раскатка литых заготовок. Медные (паяные) и железные (сварные) шовные трубы, широкое производство которых было освоено в начале XIX в., также калибровались волочением. В 1838 г. английский изобретатель Ч. Грин предложил изготовлять цельнотянутые трубы из меди и её сплавов из отлитой полой заготовки. Наконец, в 1851 г. Хардинг и Кристоф (Франция) разработали способ изготовления цельнотянутых труб из стали. Стальную болванку просверливали и волочили через волоку с оправкой, имеющей форму жёлудя.
К числу крупнейших достижений в области обработки металлов давлением относится изобретение способа прокатки бесшовных труб. Идея способа была высказана в 1860 г. немецким инженером и предпринимателем Рейнхардом Маннесманом. В 1885 г. он и его брат Макс взяли патент на валковый прошивной стан, в котором нагретая сплошная заготовка или слиток превращались в толстостенную короткую трубу или гильзу.
Валковый прошивной стан
Устройство состоит из двух вращающихся в одном направлении валков, оси которых расположены под углом друг к другу (косорасположенные валки). Возникающая между валками и заготовкой сила трения направлена под углом к оси заготовки. В процессе взаимодействия заготовки и валков она разлагается на две составляющие. Первая сила, являясь касательной к окружности заготовки, приводит её во вращение; а вторая, направленная параллельно оси заготовки, сообщает ей поступательное движение. При одновременном вращательном и поступательном движении заготовка надвигается на помещенную перед ней оправку, которая препятствует ее поступательному движению.
В результате периферийные слои металла вытягиваются валками по винтовой линии вдоль оправки, выходя из конусов в виде трубы. Способ Маннесманов был впервые опробован в заводских условиях в 1887 г., а уже в 1890 г. Маннесманы на основе своих патентов создали в Германии крупнейший концерн «Маннесманрёнен веерке», ставший вскоре ведущим поставщиком труб на мировом рынке.
В 1983 г. трубопрокатный стан Маннесманов с огромным успехом экспонировался на Всемирной выставке в Чикаго. Присутствовавший там знаменитый американский изобретатель Т.А. Эдисон на вопрос, что больше всего произвело на него впечатление на выставке, ответил, что это бесшовная стальная труба Маннесманов.
