Valseværksruller: typer, materialer og valgvejledning

Valseværksruller er de centrale arbejdskomponenter i et valseværk, der direkte former metal ved at påføre trykkraft, når materialet passerer mellem dem. Valg af det rigtige valsemateriale, hårdhed og profil er en af ​​de mest kritiske beslutninger, der påvirker produktkvalitet, mølleeffektivitet og driftsomkostninger. Uanset om du behandler stålplader, aluminiumsplader eller kobberstang, afgør rulleydelsen alt fra overfladefinish til dimensionsnøjagtighed.

Hvad er valseværksruller?

Valseværksruller er cylindriske værktøjer monteret i par eller sæt i et valseværksstativ. Når metalemner passerer mellem roterende ruller, reducerer mellemrummet mellem dem - kaldet rullepassagen - materialets tykkelse eller former dets tværsnit. Ruller skal modstå enorm trykspænding, termisk cykling og slid på samme tid.

En standardrulle består af tre hovedsektioner: den tønde (arbejdsfladen, der kommer i kontakt med metallet), den hals (lejekontaktzonen), og woblere eller drive end (hvor drejningsmoment overføres). Valsedimensioner varierer enormt - fra små klyngevalser med en diameter på under 50 mm til store nedbrydningsvalser med en diameter på over 1.500 mm, der anvendes i varmebåndsmøller.

Hovedtyper af valseværksruller

Ruller er klassificeret efter deres placering i møllen, deres funktion og det produkt, de behandler. At forstå disse kategorier hjælper med at specificere den korrekte rulle til hver applikation.

Efter Møllestilling

• Arbejdsruller: Kontakt metallet direkte. Kræver høj overfladehårdhed, typisk 65–85 Shore C (HSC), og glat overfladefinish.
• Backup ruller: Understøt arbejdsrullerne og forhindre afbøjning under rullende belastning. Større i diameter, prioriter sejhed frem for hårdhed.
• Mellemruller: Anvendes i 6-høje eller 20-høje klyngemøller mellem arbejds- og støttevalser til at overføre kraft og kontrollere strimlens fladhed.

Ved rullende proces

• Varme ruller: Betjenes ved båndtemperaturer på 900–1.200°C. Skal modstå termisk chok og oxidationsskalering.
• Koldrullende ruller: Kræv ultraglatte tøndeoverflader (Ra ≤ 0,1 µm for skin-pass møller) og ensartet hårdhed for at opretholde målerens nøjagtighed.
• Sektions- og stangmølleruller: Har rillede tøndeprofiler til at forme stænger, valsetråd, skinner eller strukturelle sektioner.

Rullematerialer og deres præstationskarakteristika

Materialeevalget til valseværksvalser styrer direkte slidlevetid, overfladekvalitet leveret til produktet og modstand mod termisk og mekanisk træthed. De mest almindelige rullematerialer er opsummeret nedenfor.

High Speed Steel valser er blevet det dominerende valg til efterbearbejdningsstande for varmebåndsmøller fordi de kan rulle op til 3-5 gange mere tonnage pr. kampagne sammenlignet med traditionelle ICCI-ruller, hvilket væsentligt reducerer frekvensen af rulleskift og nedetid for møllen.

Nøglefaktorer, der forårsager rulleslid og -svigt

Rullenedbrydning er uundgåelig, men slidhastigheden og -måden kan styres. De vigtigste slidmekanismer i valseværksvalser omfatter:

• Slibende slid: Forårsaget af hårde kalkpartikler indlejret i det valsede materiel. Almindelig ved varmvalsning, hvor mølleskala kan nå en hårdhed på 1.200 HV.
• Termisk træthed (brandsprængninger): Gentagen opvarmning og afkøling af rulleoverfladen skaber fine overfladerevner, som i sidste ende fører til afskalning. Utilstrækkelig kølevandsstrøm er en hovedårsag.
• Mekanisk træthed: Høj cyklisk kontaktspænding, især i støtteruller, forårsager sprækkeudbredelse under overfladen. Kontaktspændinger i store varmebåndsvalser kan overstige 800 MPa under fuld rullende belastning.
• Klæbende slid (afhentning): Materiale fra det valsede materiel klæber til rulleoverfladen, hvilket forringer overfladekvaliteten. Særligt problematisk ved koldvalsning af aluminium.
• Spaltning: Pludselig tab af store overfladefragmenter, ofte et resultat af underjordiske defekter, forkert slibning eller at køre en rulle ud over dens sikre slidgrænse.

Industridata indikerer det valserelaterede fejl tegner sig for 15-25 % af uplanlagt nedetid i varmtvalseværker , hvilket gør overvågning af valsetilstand og disciplineret valsestyring afgørende for møllens produktivitet.

Rulleslibning: Vedligeholdelse af overfladekvalitet og -profil

Mellem valsekampagner bliver slidte ruller genmalet i et valseslibeværksted for at genoprette overfladekvaliteten og korrigere tøndeprofilen. Dette er en af ​​de vigtigste vedligeholdelsesoperationer i ethvert valseværk.

Slibegodtgørelse og rullelevetid

Hver rulle har en defineret minimum sikker diameter. For en typisk varm båndmølle-arbejdsvalse med en startdiameter på 750 mm, kan det anvendelige slibetillæg være 75-100 mm, hvilket tillader 30-50 slibecyklusser, før rullen kasseres. Minimering af materialefjernelse pr. slibning - samtidig med at alle overfladeskader fjernes - forlænger direkte den samlede rullelevetid og reducerer omkostningerne pr. ton rullet.

Krone- og profilkontrol

Rulletøndeprofil (krone) er bevidst slebet til arbejds- og støtteruller for at kompensere for elastisk afbøjning og termisk udvidelse under rulning. En typisk varm båndmølle-arbejdsvalse kan slibes med en positiv krone på 0,1-0,3 mm for at sikre ensartet båndplanhed over hele bredden. Forkert kroneslibning er en førende årsag til defekter i strimlens fladhed og kantbølger.

Sådan vælger du den rigtige rulle til din applikation

Rollevalg bør være baseret på en struktureret evaluering af flere driftsvariable. Følgende kriterier er de mest afgørende:

1. Rulletemperatur: Varmvalsning over 700°C kræver materialer med høj termisk stødmodstand (f.eks. ICCI, HSS). Koldvalsning kræver maksimal hårdhed og overfladefinish.
2. Materiale, der rulles: Hårdt rustfrit stål kræver hårdere ruller end blødt aluminium. Slibende materialer med overfladeskala kræver højere slidbestandige kvaliteter.
3. Valselast og mølletype: Højbelastede tandemmøller har brug for valser med høj udmattelsesstyrke. Klyngemøller bruger ruller med lille diameter, der skal have ekstrem hårdhed for at modstå afbøjning.
4. Påkrævet overfladefinish på produktet: Skin-pass- og tempereringsmøller kræver ruller med Ra-værdier under 0,1 µm til lyse finishprodukter. Teksturerede ruller (EDT eller shot-blast) bruges til bilplader, der kræver specifik ruhed for maling vedhæftning.
5. Kampagnelængde og rulleskiftsfrekvens: Hvor lange kampagner er nødvendige for produktiviteten, foretrækkes HSS eller højkrom ruller på trods af højere startomkostninger, fordi deres samlede pris pr. ton er lavere.

Et nyttigt benchmark: i varmbåndsmøller reducerer skift fra ICCI til HSS arbejdsvalser typisk valseforbruget med 40–60 % og forbedrer overfladekvaliteten på den færdige strimmel, hvilket gør investeringen yderst omkostningseffektiv i store mængder operationer.

Best Practices for rullestyring

Selv de bedste ruller vil underpræstere uden et disciplineret rullestyringssystem. Nøglepraksis, som førende møller følger, omfatter:

• Sporing af rullehistorie elektronisk - registrering af hver kampagne, slibning og inspektionsresultat for at identificere slidmønstre og optimere slibecyklusser.
• Brug af ultralydstest (UT) og hvirvelstrømsinspektion til at detektere underjordiske revner, før der opstår afskalning.
• Opretholdelse af strenge kølevandsstrømningshastigheder og -kvalitet - forurenet eller utilstrækkeligt kølevand er en primær drivkraft for termisk træthedsbrud ved varmvalsning.
• Indstilling af maksimalt tilladte slidgrænser pr. kampagne og håndhævelse af dem – at køre en arbejdsrulle ud over dens sikre slidgrænse øger eksponentielt risikoen for afskalning.
• Korrekt parring af ruller: Arbejdsruller med afstemt diameter og hårdhed bør parres for at undgå ujævn belastningsfordeling og ensidig slitage.

Møller, der implementerer strukturerede rullestyringsprogrammer, rapporterer typisk 10–20 % reduktion i rulleforbrugsomkostninger og målbare forbedringer i produktoverfladekvalitet uden kapitalinvestering i nyt udstyr.

Konklusion

Valseværksruller er præcisionsværktøjer, ikke simple forbrugsvarer. Den rigtige kombination af valsemateriale, hårdhedsprofil, formalingspraksis og driftsstyring bestemmer både produktkvalitet og valseomkostninger mere end næsten nogen anden variabel i mølledrift. HSS og højkrom jern dominerer moderne krævende applikationer på grund af deres overlegne slidlevetid, mens smedet stål forbliver uerstatteligt, hvor sejhed er altafgørende. Investering i korrekt valsespecifikation, disciplineret slibning og systematisk valsesporing giver hurtigt afkast - typisk inden for måneder i store mængder operationer.