Cast Iron Roll: En nøglekomponent i rullende proces

Inden for metalforarbejdning er rullende proces en vigtig formningsmetode, og støbejernsrullen er en uundværlig nøglekomponent i denne proces. Støbejernsrulle Spil en afgørende rolle i udformningen af ​​metalmaterialer, sikring af produktkvalitet og forbedring af produktionseffektiviteten. Kvaliteten af ​​dens ydeevne påvirker direkte nøjagtigheden og overfladekvaliteten for de rullede produkter såvel som stabiliteten og økonomien i produktionsprocessen. Derfor er en grundig forståelse af den relevante viden om støbejernsruller af stor betydning for at optimere rullende proces og forbedre produkternes konkurrenceevne. ​

Arbejdsforhold og udfordringer med støbejernsruller

(1) Sårlig temperaturmiljø

Støbejernsruller er ofte i et miljø med høj temperatur under drift, hvor den generelle arbejdstemperatur når 700-800 ° C i nogle specielle tilfælde, kan temperaturen på det rullede materiale, de kommer i kontakt med, endda nå 1200 ° C. Kontinuerlige høje temperaturer tester ikke kun den termiske stabilitet af rullematerialet, men forårsager også problemer såsom termisk ekspansion og termisk deformation, hvilket påvirker rullernes dimensionelle nøjagtighed og kvaliteten af ​​de rullede produkter. ​

(2) Stærk mekanisk stress

Rullerne skal modstå det stærke pres fra det rullede materiale. Dette tryk virker kontinuerligt under rulleprocessen og er tilbøjelig til at forårsage træthedsskade på rullerne. I mellemtiden er der under rulleprocessen en stærk friktionskraft mellem overfladen af ​​rullerne og det rullede materiale, som vil fremskynde slid på rulleoverfladen og reducere rullernes levetid. ​

(3) Truslen om termisk træthed

På grund af kontinuerlig opvarmning med varmvalsede materialer og afkøling ved kølevand gennemgår rullerne betydelige temperaturændringer i en kort periode og udsættes for alvorlig termisk træthed. Termisk træthed kan forårsage revner på overfladen af ​​rullerne. Over tid kan disse revner udvides, hvilket til sidst fører til rullernes spalling og fiasko. ​

2. Hovedtyper af støbejernsruller

(1) Kølede støbejernsruller

Arbejdsprincip: Arbejdslaget af den kølede støbejernsrulle danner en hvid støbningsstruktur (matrixcarbid) på grund af den hurtige afkølingseffekt af metalformen. Under støbningsprocessen ved at kontrollere afkølingshastigheden afkøles rullens overflade hurtigt for at danne et hvidt støbt lag med høj hårdhed og høj slidstyrke, mens kernen opretholder en relativt blød grå støbning eller spottet struktur for at sikre, at rullen har en vis grad af sejhed. ​

Karakteristika: Det har ekstremt høj overfladehårdhed og fremragende slidstyrke, hvilket effektivt modstår slid under rullende proces. På grund af den høje kløft af det hvide støbejernslag er den termiske krakningsmodstand af koldhærdede støbejernsruller imidlertid relativt dårlig, og revner er tilbøjelige til at forekomme, når de udsættes for stor termisk stress. ​

Applikationsfelter: Det bruges ofte i rullende processer med høje overfladekvalitetskrav og relativt lavt rullende tryk, såsom præcisionsrulling af tynde plader og stålstrimler. ​

(2) Uendeligt koldhærdede støbejernsruller

Arbejdsprincip: Ved passende at øge kulstofækvivalenten af ​​smeltet jern får rullen en hakket struktur (matrixcarbidgrafit). Denne struktur sikrer, at det kølede lag af rullen ikke har nogen tydelig grænse ved brudoverfladen, og overgangen fra den hårde overflade til den bløde kerne er gradvis uden en klar overgangszone. ​

Karakteristika: Det kombinerer høj hårdhed og god sejhed. Tilstedeværelsen af ​​grafit forbedrer rullernes termiske revnemodstand og anti-spalende ydeevne, hvilket gør dem i stand til at opretholde en god arbejdstilstand, selv når de udsættes for betydelige termiske og mekaniske spændinger. Sammenlignet med koldhærdede støbejernsruller har uendeligt koldhærdede støbejernsruller en længere levetid og er velegnede til et bredere udvalg af rullende forhold. ​

Applikationsfelter: meget brugt i ru rullende, mellemstore rullende og andre processer, såsom ru rullende af stål billetter, mellemliggende rulle af stænger og ledninger osv. Blandt disse processer, skal rullerne modstå betydelige rullende kræfter og termiske belastninger. Udførelsen af ​​de uendeligt kølede støbejernsruller kan godt opfylde kravene. ​

(3) Semi-afkølede hårde støbejernsruller

Arbejdsprincip: Støbning udføres ved hjælp af en metalform med sandbelægning. Et 10-20 mm lag med støbesand belægtes inde i metalformen for at reducere kølingshastigheden for rullelegemet og opnå en hakket struktur i arbejdslaget i rullelegemet. Denne støbemetode gør hårdhedsfordelingen af ​​rullerne relativt ensartet med et lille hårdhedsfald fra overfladen til kernen. ​

Karakteristika: Semi-kølede støbejernsruller har fremragende modstand mod varm krakning, høj styrke og sejhed. Rullegemets overfladehårdhed er generelt HS35-55, som effektivt kan modstå termisk træthed og mekanisk træthed og samtidig sikre en vis slidstyrke. Blandt dem har halvkølede hårde duktile jernruller mere overlegen ydelse på grund af deres unikke sfæriske grafitstruktur. ​

Applikationsfelter: Hovedsageligt anvendelige på billetåbningsstanderne og ruende møllestande af mellemstore og små størrelse rullende møller. I disse tilfælde skal rullerne have god omfattende ydelse for at klare mere komplekse rullende forhold. ​

(4) Duktile jernruller

Arbejdsprincip: Duktile jernruller fremstilles ved at hælde smeltet jern, der har gennemgået sfæroidisering af behandling i formen, hvilket får grafitten i rullestrukturen til at påtage sig en sfærisk form. Tilstedeværelsen af ​​sfærisk grafit eliminerer fragmenteringseffekten af ​​flakegrafit på matrixen og forbedrer de mekaniske egenskaber i rullerne i høj grad. ​

Karakteristika: Det har høj styrke, høj sejhed og fremragende slidstyrke. Dens modstand mod termisk krakning og spalling er også enestående. Hårdhedsområdet for duktile jernruller er relativt bredt og kan justeres i henhold til forskellige applikationskrav med en lang række applikationer. ​

Applikationsfelter: Det kan bruges i forskellige typer rullende møller, herunder ru rullende, mellemstore rullende og finish rullende processer. I nogle specielle rullende processer med høje krav til ydelse af ruller kan duktile jernruller også demonstrere fremragende ydelse.

3. Indflydelse af legeringselementer på ydelsen af ​​støbejernsruller

(1) Carbon (c)
Påvirkningsmekanisme: Carbon er et af de vigtige elementer, der påvirker ydelsen af ​​støbejernsruller. På den ene side vil et højt kulstofindhold hindre nedbør af cementit, og på samme tid på grund af stigningen i antallet af dannede grafitkerner kan grafiten forbedres. På den anden side, hvis kulstofindholdet er for højt, vil det få grafit til at flyde, hvilket påvirker ydelsen af ​​rullerne. Ved en bestemt kølehastighed, hvis kulstofindholdet øges passende, vil dybden af ​​det hvide støbt lag falde, og mængden af ​​overfladcementit vil stige.
​
Påvirkning på ydeevne: En passende mængde kulstof kan øge rullernes hårdhed og slidstyrke, men et for højt kulstofindhold reducerer rullernes sejhed og øger risikoen for revnedannelse. Derfor er det under produktionsprocessen nødvendig at nøjagtigt kontrollere kulstofindholdet for at afbalancere de forskellige egenskaber ved rullerne. ​

(2) Silicium

Indflydelsesmekanisme: Silicium kan reducere opløseligheden af ​​kulstof i austenit, ikke kun forøge eutektoidtransformationstemperaturen, men også udvide eutektoidtransformationstemperaturområdet og forkorte inkubationsperioden for perlit og bainit. Inden for et bestemt interval, når siliciumindholdet øges, vil diameteren af ​​grafitkuglerne falde og derved forbedre strukturens struktur og ydeevne. ​

Påvirkning på ydeevne: Silicium kan forbedre styrken og hårdheden af ​​rullerne og samtidig hjælpe med at forbedre rullernes modstand mod termisk revnedannelse. Imidlertid kan overdreven siliciumindhold føre til et fald i rullernes sejhed, så dens indhold skal kontrolleres rimeligt. ​

(3) Mangan (MN)

Påvirkningsmekanisme: Manganelementer sænker eutektoidtransformationstemperaturen, hvilket spiller en rolle i stabilisering og raffinering af perlit. Det kan forbedre styrken og hårdheden af ​​rullerne. Men når manganindholdet er for højt, vil alvorlig segregering forekomme, og netværkskarbider vil udfælde langs korngrænserne i støbt tilstand, hvilket reducerer rullernes sejhed. ​

Påvirkning på ydeevne: En passende mængde mangan kan hjælpe med at forbedre rullernes samlede ydelse, men dens indhold skal kontrolleres strengt for at undgå bivirkninger på ydelsen af ​​rullerne på grund af adskillelse og nedbør af netværkskarbider. ​

(4) Krom (CR)

Indflydelsesmekanisme: Krom er det mest effektive element til at øge dybden af ​​det hvide støbejernslag i koldhærdede støbejernsruller, som kan modvirke de skadelige virkninger af silicium markant og er befordrende for dannelsen af ​​perlitstruktur. I Alloy -duktiljern kan den passende tilsætning af krom få nogle frie carbider til at vises i mikrostrukturen, hvilket er nyttigt at forbedre hårdhed og slidstyrke. ​

Virkning på ydeevne: Tilføjelsen af ​​krom kan effektivt forbedre rullernes overfladehårdhed og slidstyrke og forbedre deres modstand mod termisk træthed. Imidlertid kan overdreven krom føre til et fald i rullernes sejhed. Derfor skal kromindholdet kontrolleres nøjagtigt i henhold til rullernes specifikke brugskrav. ​

(5) Molybdæn

Påvirkningsmekanisme: Molybdæn, som et element, der stabiliserer perlit, kan forfine den hvide støbt lagstruktur i koldhærdede støbejern, forbedre materialestyrken og forbedre rullernes termiske styrke. I legeringsduktile jernruller kan det med passende at øge molybdænindholdet fremme dannelsen af ​​perlitstruktur og øge spredningen af ​​perlit. Molybdæn kan også hæmme nedbrydningen af ​​austenit og er befordrende for dannelsen af ​​bainitstruktur. Molybdæn er imidlertid tilbøjelig til adskillelse, så dens indhold bør ikke være for højt. ​

Påvirkning på ydeevne: En passende mængde molybdæn kan forbedre den omfattende ydelse af rullerne, især deres præstationsstabilitet i miljøer med høj temperatur. På grund af segregeringstendensen hos molybdæn skal dens fordeling i rullerne imidlertid kontrolleres strengt for at sikre ensartetheden af ​​rullepræstationen. ​

4. Fremstillingsproces med støbejernsruller

(1) Støbningsproces

Metalformstøbning: koldhærdet støbejernsruller og nogle uendeligt koldhærdede støbejernsruller støbes ofte ved metalformstøbning. Under støbningsprocessen får den hurtige afkølingseffekt af metalformen overfladen på rullen til at køle hurtigt afkøling og danner den krævede hvide støbt eller pittede struktur. Ved at kontrollere parametre, såsom temperaturen på metalformen, tykkelsen af ​​belægningen og hældningstemperaturen og hastigheden af ​​det smeltede jern, kan mikrostrukturen og egenskaberne af arbejdslaget af rullerne kontrolleres nøjagtigt.
​
Sandstøbning: For nogle ruller, der har relativt lave krav til overfladehårdhed og har brug for højere sejhed, såsom semi-kølede støbejernsruller, kan sandstøbning vedtages. Tilsætning af en passende mængde støbesand og kølig jern til sandformen kan justere kølehastigheden for forskellige dele af rullerne, hvilket gør det muligt for rullerne at opnå en passende hårdhedsfordeling og mikrostruktur. ​

Forbindelsesstøbning: Den sammensatte støbningsproces bruges til at fremstille sammensatte støbejernsruller. Ved successivt at hælde smeltet jern med forskellige sammensætninger har rullerne arbejdslag og kerner med forskellige egenskaber. Hæld for eksempel først kernematerialet, og hæld derefter arbejdslagsmaterialet med høj hårdhed og slidstyrke på dens overflade, så rullen har både god sejhed og overfladeegenskaber.
​
(2) Varmebehandlingsproces

Udglødningsbehandling: Udglødningsbehandling kan eliminere den interne stress, der genereres under rullernes støbningsproces og forbedre rullernes mikrostruktur og egenskaber. Ved at holde rullen ved en passende temperatur i en bestemt periode, er den interne struktur homogeniseret, hårdheden reduceres, sejheden forbedres, og præparater er optaget til efterfølgende behandling og anvendelse. ​

Normalisering af behandling: Normalisering af behandling kan forfine rullernes korn og forbedre deres styrke og hårdhed. Varm rullerne over den kritiske temperatur, hold dem i en periode og afkøl dem derefter i luften for at opnå en ensartet perlit- eller bainitstruktur til rullerne og derved forbedre deres samlede ydeevne. ​

Slukning og temperering af behandling: For nogle ruller, der kræver højere hårdhed og slidstyrke, kan slukning og tempereringsbehandling udføres. Quenching giver overfladen af ​​rullerne med en martensitisk struktur, hvilket forbedrer hårdhed. Den martensitiske struktur er imidlertid relativt sprød, så temperering af behandling er nødvendig for at justere balancen mellem hårdhed og sejhed, eliminere slukning af stress og øge rullernes levetid. ​

5. Vedligeholdelse og pleje af støbejernsruller
​
(1) Daglig inspektion

Overfladeinspektion: Kontroller regelmæssigt overfladen på rullerne for defekter, såsom revner, spalling og slid. Ved visuel inspektion og brugen af ​​ikke-destruktiv testudstyr, såsom ultralyds fejldetektorer og magnetiske partikelfejldetektorer, kan potentielle problemer identificeres rettidigt, og tilsvarende foranstaltninger kan træffes for at reparere eller erstatte dem. ​

Dimensionel inspektion: Mål diameteren, cylindriciteten og andre dimensionelle parametre for rullerne for at sikre, at de er inden for det specificerede toleranceområde. Overdreven dimensionelle afvigelser kan påvirke nøjagtigheden af ​​rullede produkter. Derfor, når der er registreret dimensionelle abnormiteter, skal der foretages rettidige justeringer eller reparationer. ​

(2) smøring og afkøling

Smøring: Under rulleprocessen skal passende smøremidler bruges for at reducere friktionen mellem ruller og rullet materiale og minimere slid. Vælg smøremidler med god smøringspræstation, ekstrem trykresistens og oxidationsmodstand, og sørg for, at de er jævnt fordelt på overfladen af ​​rullerne. Undersøg regelmæssigt forsyningssystemet med smøremidler for at sikre dets normale drift. ​

Afkøling: Effektiv afkøling er afgørende for at reducere rullernes temperatur og forhindre termisk træthed. Sørg for, at den normale drift af kølesystemet straks rengør snavs og urenheder i kølevandrørledninger, og garanterer, at strømningshastigheden og temperaturen på kølevandet opfylder kravene. I mellemtiden skal sprayvinklen og positionen af ​​kølevandet rimeligt justeres for at sikre ensartet afkøling af overfladen af ​​rullerne. ​

(3) Opbevaring og håndtering

Opbevaring: Opbevar rullerne i et tørt og godt ventileret miljø for at forhindre dem i at blive fugtige og rustne. For ruller, der ikke er blevet brugt i lang tid, skal anti-rustbehandling udføres, såsom anvendelse af anti-rustolie og indpakning med anti-rustpapir. På samme tid skal der rettes opmærksomheden på opbevaringsmetoden for at undgå, at de ruller, der presses eller kollideres, hvilket kan forårsage skade. ​

Håndtering: Ved håndtering af ruller skal der anvendes dedikeret håndteringsudstyr som kraner og gaffeltrucks, og det er nødvendigt at sikre, at udstyrets bærende kapacitet er tilstrækkelig. Under håndteringsprocessen skal du håndtere med omhu for at undgå ruller, der kolliderer med andre genstande, hvilket forhindrer overfladeskade og intern strukturel skade. ​

6. Konklusion

Støbejernsruller, som kernekomponenterne i rullende proces, er deres ydeevne direkte relateret til kvaliteten af ​​rullede produkter og produktionseffektivitet. Ved at forstå egenskaberne ved forskellige typer støbejernsruller, indflydelse af legeringselementer på deres ydeevne, fremstillingsprocesser og vedligeholdelsesmetoder, er det muligt at bedre vælge støbejernsruller, give deres fordele fuldt ud og forbedre det overordnede niveau for rulleprocessen. Med den kontinuerlige udvikling af teknologi forbedres også ydelsen og kvaliteten af ​​støbejernsruller konstant. I fremtiden forventes de at blive anvendt i en bredere vifte af felter og yde større bidrag til udviklingen af ​​metalforarbejdningsindustrien.