Veel toegepaste halffabricaten zijn buizen en buisprofielen (o.a. vierkant, rechthoekig en ovaal). Ze zijn in zeer veel verschillende afmetingen verkrijgbaar. Een buisprofiel wordt ook vaak koker of kokerprofiel genoemd. Buizen en buisprofielen kunnen op verschillende manieren worden gemaakt. Grofweg zijn er twee hoofdgroepen te onderscheiden, namelijk: gelast of naadloos.

Vorming van gelaste buizen en buisprofielen

Van band tot gelaste buis zie hieronder het proces.

Voor de productie van gelaste buis wordt uitgegaan van bandmateriaal (koudgewalst of warmgewalst). Afhankelijk van de te maken buis kan de band smaller worden gemaakt. Dit gebeurt met het proces genaamd ‘slitten’. De band wordt afgerold en op de gewenste breedte gesneden. Daarna wordt de smallere band opnieuw opgerold. In de afbeelding hiernaast kunnen we zien dat we beginnen bij het afrollen van een coil. Het einde van de eerste band wordt vastgelast aan het begin van de volgende band. Door dit elke keer te doen, ontstaat een oneindig lange band. De breedte van de band bepaald de diameter van de buis. De zijkanten van de band worden bewerkt zodat ze recht en schoon zijn. Vervolgens wordt de band op met behulp van verschillende walsrollen rond gewalst. De vorm van de buis wordt zichtbaar. Als de band bijna rond gewalst is worden de twee randen gesmolten en tegen elkaar aangedrukt. De gesmolten randen stollen en zitten aan elkaar. Het smelten van de randen gebeurt met behulp van hoogfrequent weerstands-lassen. De warmte die nodig is voor het smelten van de randen, wordt verkregen door een hoogfrequent wisselstroom. Walsrollen drukken de gesmolten randen tegen elkaar. Andere methoden om te lassen zijn TIG of met laser (beiden veel toegepast bij rvs).

De las veroorzaakt een kleine verdikking. We noemen deze verdikking de ‘lasrups’. Voor veel toepassingen is deze lasrups niet wenselijk. De verdikking wordt daarom weggeschaafd of geslepen, zowel aan de buitenkant als aan de binnenkant. Aan de buitenzijde gebeurt dit met een beitel die tegen de lasrups wordt gehouden. Aan de binnenzijde is dit iets moeilijker. Er wordt een beitel aan een stang bevestigd en in de buis geschoven (vlak voordat de buis dicht wordt gewalst). De beitel verwijdert de lasrups aan de binnenzijde. Bij sommige buizen fabrieken wordt de lasrups aan de binnenzijde niet verwijderd. Het is afhankelijk van het type buis.

Na het verwijderen van de las wordt de buis gecontroleerd of er geen fouten in de las zitten waardoor de buis kan lekken. Dit gebeurt met behulp van een ‘eddy current test’. Na de eddy current test wordt met schuin geplaatste kaliber-wals-rollen de buis gericht en perfect rond gemaakt.

De buis wordt afgekort zodat deze hanteerbaar is in de fabriek. Afhankelijk van de fabriek kan dit wel 100 – 200 meter zijn. Na het afkorten worden de buizen in een oven verhit tot ca. 900 – 1000°C om de nadelige gevolgen van het lassen en rondwalsen te verminderen. Vervolgens wordt de diameter van de buis in een strek-reduceerwals verkleint tot de gewenste diameter.

Een strek-reduceerwals bestaat uit een meerdere setjes walsrollen die achter elkaar staan. Elke set walsrollen omsluit de buis en hebben een steeds kleinere diameter. De buis wordt door de walsrollen getrokken waardoor de diameter verkleint terwijl de wanddikte gelijk blijft. Het strek-reduceren is dus een trekproces! De buis wordt op handelslengten afgezaagd en gecontroleerd. Na de controle is de buis gereed voor verzending.

Vorming van gelaste buisprofiel

Van bandstaal kunnen ook direct een vierkante of rechthoekige buisprofielen worden gemaakt. De band wordt dan door verschillende walsrollen vierkant of rechthoekig gewalst en met behulp van hoog-frequent-lassen dichtgelast. Het proces is verder gelijk aan het proces voor ronde buizen. Natuurlijk is het ook mogelijk om naadloze buizen en kokers te maken

Er zijn twee processen om een naadloze buis en koker te maken, namelijk:

• Stopwals proces
• Pelgrimspaswals proces

Stopwalsproces

Bij het stop-wals-proces worden de volgende stappen doorlopen:

1. verhitten van de knuppels
2. doorboren van de knuppels
3. het verkleinen van de wanddikte
4. het op maat maken van de wanddikte
5. het nauwkeurig rondmaken
6. opnieuw verhitten
7. diameter verkleinen tot gewenste afmeting
8. afkoelen
9. richten
10. afkorten tot handelslengten

Stap 1: Verhitten van de knuppels
De knuppels worden in een oven verhit. De temperatuur is afhankelijk van het soort materiaal. Voor gewoon staal is dit ongeveer 1200 – 1300

Stap 2: Doorboren van de knuppels
De knuppel wordt tussen twee schuinstaande walsrollen geleid en met een doorn doorboord. Doordat de walsrollen ronddraaien wordt de knuppel naar binnen getrokken. Feitelijk is de naadloze buis nu geboren. De buis wordt naar het volgende station vervoerd, de stopwals. Hier wordt de wanddikte van de buis verkleind.

Stap 3: Het verkleinen van de wanddikte
De stopwals bestaat uit twee walsrollen met daar tussen een stootstang. Tussen de walsrollen en de buis wordt een stop geplaatst. De stop heeft een grotere diameter dan het gat van de buis. De buis gaat van links naar rechts en neemt de stop mee tot tussen de twee walsrollen waar hij wordt tegen gehouden door de stootstang. De buis wordt nu over de stop en tussen de walsrollen door getrokken. Aan het einde valt de stop naar beneden en gaat de buis weer terug naar de uitgangspositie. De wanddikte van de buis is kleiner geworden terwijl de buitendiameter gelijk is gebleven. De buis is dus langer geworden. Dit proces wordt enkele malen herhaald met telkens een grotere stop. Uiteindelijk heeft de buis bijna de gewenste (kleinere) wanddikte bereikt.

Stap 4: Het op maat maken van de wanddikte
Met een vlakwals wordt de wanddikte en diameter nauwkeurig aan de maat gemaakt. De wanddikte en diameter nemen maar een klein beetje af.+

Stap 5: Kalibreren
Nadat de buis de juiste wanddikte en diameter heeft gekregen wordt het met behulp van een kaliberwals nauwkeurig rond gemaakt. De kaliberwals is een serie walsrollen die de buis perfect omsluiten. Hierdoor wordt de buis perfect rond. Dit proces is identiek aan het kaliberwalsen van gelaste buizen.

Stap 6: Opnieuw verhitten
In principe is de buis nu klaar. Buizen zijn er in veel verschillende diameters en wanddiktes verkrijgbaar. Daarom wordt de buis eerst opnieuw verhit in een oven om daarna de diameter en wanddikte te verkleinen.

Stap 7: Verkleinen van de diameter
Nadat de buis voldoende is verhit wordt deze door een strek-reduceerwals gevoerd. De strek-reduceerwals bestaat uit meerdere series walsrollen die de buis perfect omsluiten. De diameter van de buis wordt kleiner. Tegelijk wordt de buis ook langer. De wanddikte blijft gelijk. Dit proces is identiek aan het strek-reduceerwalzen van gelaste buizen.

Stap 8: Afkoelen
Nadat de buis de gewenste diameter en wanddikte heeft gekregen wordt de nog warme buis afgekoeld.

Stap 9: Richten
De buis met behulp van schuin geplaatste walsrollen gericht (recht gemaakt). Het proces lijkt sterk op het kaliberwalsen.

Stap 10: Afkorten tot handelslengten
De laatste stap is de lange buis op de gewenste handelslengten af te zagen. De kwaliteit van de buizen worden door de fabriek getest op verschillende manieren.

Pelgrimspas walsproces

Een veel gebruikte manier om dikwandige naadloze buizen of naadloze buizen met een grote diameter te maken is met het pelgrimspas walsproces. Het proces is genoemd naar de manier waarop pelgrims lopen tijdens een processie: “drie stappen voorwaarts, één stap terug”. Bij het fabriceren wordt deze beweging ook uitgevoerd.

Eerst wordt een (korte) ronde knuppel in een putoven verhit. Vervolgens wordt een doorn van bovenaf in de verhitte knuppel geperst. Er ontstaat een bekervorm. De beker wordt tussen twee walsrollen geplaatst en met een doorn doorboord. Na het doorboren wordt de buis tussen twee ovale walsrollen geplaatst. De bovenzijde en onderzijde van de walsrol hebben een verschillende diameter. Hierdoor kan je met 1 set walsrollen de diameter van een buis verkleinen.

Positie 1
De walsrollen draaien rond. Ze drukken het materiaal tegen de doorn. De doorn met dikwandige buis worden naar links getrokken. De walsrollen blijven op hun plek.

Positie 2
De doorn met buis beweegt naar links. Door de speciale vorm van de wasrollen wordt de diameter van de buis uitgewalst tot een kleinere diameter. Door dit uitwalsen wordt de buis langer.

Positie 3
De doorn met buis beweegt nog steeds naar links. De walsrollen draaien nog steeds langzaam rond.

Positie 4
Door de vorm van de walsrollen maakt het oppervlak van de rol geen contact meer met de buis. De walsrollen blijven wel draaien. De doorn met buis beweegt naar rechts. Tegelijk wordt de buis een kwartslag gedraaid.

Positie 5 (zelfde als positie 1)
De rollen drukken een volgend deel van het materiaal tegen de doorn. Tegelijkertijd beweegt de doorn met buis weer naar links. De buis wordt vervolgens met behulp van kaliberwalsen nauwkeurig rond gemaakt en op maat gezaagd. Na inspectie zijn de buizen gereed voor verzending. Ook kan na de kaliberwalsen worden gekozen om de diameter te verkleinen met behulp van een strek-reduceerwals.

Vorming van naadloze buisprofielen

Van naadloze ronde buizen kunnen ook naadloze kokers worden gemaakt. De naadloze ronde buizen worden vervaardigd, voor naadloze en gelaste buizen. Om een vierkante of rechthoekige koker te maken wordt de ronde buis na het strek-reduceerwals proces door een extra set walsrollen geleid. Deze set walsrollen noemen we “Turks head” of “turkkop” wals.

De turkkopwals bestaat uit 4 walsrollen die gezamenlijk een vorm omsluiten. Door de positie van de walsrollen aan te passen kunnen rechthoekige of vierkante kokerprofielen worden gemaakt met verschillende afmetingen. De ronde buis wordt door dit “gat” geleid en neemt de vorm aan van dit gat. Na het vierkant of rechthoekig walsen wordt de koker verder behandeld als een ronde buis en ondergaat het dezelfde controles.

Auteur: Wonnie van Beek

Dit hoofdstuk is onderdeel van onze opleiding, klik hier voor meer informatie

Wil u meer weten over de MCB Campus? download dan hier onze brochure