Støpejernsrull: En nøkkelkomponent i rullingsprosessen

I feltet med metallprosessering er rullingsprosessen en viktig formingsmetode, og støpejernsrullen er en uunnværlig nøkkelkomponent i denne prosessen. Støpejernsrull Spill en avgjørende rolle i å forme metallmaterialer, sikre produktkvalitet og forbedre produksjonseffektiviteten. Kvaliteten på ytelsen påvirker direkte nøyaktigheten og overflatekvaliteten til de rullede produktene, så vel som stabiliteten og økonomien i produksjonsprosessen. Derfor er en grundig forståelse av relevant kunnskap om støpejernsruller av stor betydning for å optimalisere rullingsprosessen og forbedre konkurranseevnen til produkter. ​

Arbeidsforhold og utfordringer med støpejernsruller

(1) hardt temperaturmiljø

Støpejernsruller er ofte i et miljø med høy temperatur under drift, og den generelle arbeidstemperaturen når 700-800 ° C. I noen spesielle tilfeller kan temperaturen på det rullede materialet de kommer i kontakt med til og med nå 1200 ° C. Kontinuerlige høye temperaturer tester ikke bare den termiske stabiliteten til rullematerialet, men forårsaker også problemer som termisk ekspansjon og termisk deformasjon, noe som påvirker dimensjonsnøyaktigheten til rullene og kvaliteten på de rullede produktene. ​

(2) Sterk mekanisk stress

Rullene må tåle det sterke trykket fra det rullede materialet. Dette trykket virker kontinuerlig under rulleprosessen og er utsatt for å forårsake utmattelsesskader på rullene. I mellomtiden, under rullingsprosessen, er det en sterk friksjonskraft mellom overflaten av rullene og det rullede materialet, som vil akselerere slitasje av rulleoverflaten og redusere levetiden til rullene. ​

(3) Trusselen om termisk tretthet

På grunn av kontinuerlig oppvarming av varmvalsede materialer og avkjøling ved avkjølingsvann, gjennomgår rullene betydelige temperaturendringer på kort tid og blir utsatt for alvorlig termisk tretthet. Termisk tretthet kan forårsake sprekker på overflaten av rullene. Over tid kan disse sprekkene utvides, og til slutt føre til rullene og svikt i rullene. ​

2. Hovedtyper av støpejernsruller

(1) Kjølte støpejernsruller

Arbeidsprinsipp: Arbeidslaget til den kjølte støpejernsrullen danner en hvit støpt struktur (matriks karbid) på grunn av den raske kjøleeffekten av metallformen. Under støpingsprosessen, ved å kontrollere kjølehastigheten, blir overflaten på rullen raskt avkjølt for å danne et hvitt støpt lag med høy hardhet og høy slitestyrke, mens kjernen opprettholder en relativt myk grå støpt eller pittet struktur for å sikre at rullen har en viss seighet. ​

Kjennetegn: Den har ekstremt høy overflatehardhet og utmerket slitemotstand, og motstår effektivt slitasje under rullingsprosessen. På grunn av den høye sprøheten i det hvite støpejernslaget er den termiske sprekkemotstanden til kaldherdede støpejernsruller relativt dårlig, og sprekker er utsatt for å oppstå når de utsettes for stor termisk stress. ​

Bruksområder: Det brukes ofte i rullende prosesser med høye overflatekvalitetskrav og relativt lavt rulletrykk, for eksempel presisjonsrulling av tynne plater og stålstrimler. ​

(2) Uendelig kaldherdede støpejernsruller

Arbeidsprinsipp: Ved å øke karbonekvivalent med smeltet jern på riktig måte, skaffer rullen en hakket struktur (matriks karbidgrafitt). Denne strukturen sikrer at det kjølte laget av rullen ikke har noen distinkt grense ved bruddoverflaten, og overgangen fra den harde overflaten til den myke kjernen er gradvis uten en klar overgangssone. ​

Kjennetegn: Det kombinerer høy hardhet og god seighet. Tilstedeværelsen av grafitt forbedrer den termiske sprekkermotstanden og anti-spaltende ytelsen til rullene, slik at de kan opprettholde en god arbeidstilstand selv når de blir utsatt for betydelige termiske og mekaniske spenninger. Sammenlignet med kaldherdede støpejernsruller, har uendelig kaldherdede støpejernsruller en lengre levetid og er egnet for et bredere spekter av rullende forhold. ​

Påføringsfelt: mye brukt i grov rulling, middels rulling og andre prosesser, for eksempel grov rulling av stål billetter, mellomrulling av stenger og ledninger, etc. Blant disse prosessene må rullene tåle betydelige rullende krefter og termiske belastninger. Ytelsen til de uendelig kjølte støpejernsrullene kan godt oppfylle kravene. ​

(3) Semi-kjølte harde støpejernsruller

Arbeidsprinsipp: støping utføres ved hjelp av en metallform med sandbelegg. Et 10-20mm lag med støpesand er belagt inne i metallformen for å redusere kjølehastigheten til rullekroppen og oppnå en hakket struktur i arbeidslaget til rullekroppen. Denne støpemetoden gjør hardhetsfordelingen av rullene relativt ensartet, med en liten hardhetsfall fra overflaten til kjernen. ​

Kjennetegn: Semi-kjølte støpejernsruller har utmerket motstand mot varm sprekker, høy styrke og seighet. Overflatens hardhet i rullekroppen er vanligvis HS35-55, som effektivt kan motstå termisk tretthet og mekanisk utmattelse og samtidig sikre visse slitasje. Blant dem har halvkjølte harde duktile jernruller mer overlegen ytelse på grunn av sin unike sfæriske grafittstruktur. ​

Søknadsfelt: Hovedsakelig aktuelt for billetåpningsstativene og grovfabrikken med middels og små størrelse rullende fabrikker. I disse tilfellene må rullene ha god omfattende ytelse for å takle mer komplekse rulleforhold. ​

(4) Duktile jernruller

Arbeidsprinsipp: Duktile jernruller lages ved å helle smeltet jern som har gjennomgått sfæroidisering av behandling i formen, noe som får grafitten i rullestrukturen til å ta på seg en sfærisk form. Tilstedeværelsen av sfærisk grafitt eliminerer fragmenteringseffekten av flakegrafitt på matrisen og forbedrer de mekaniske egenskapene til rullene. ​

Kjennetegn: Den har høy styrke, høy seighet og utmerket slitasje. Dens motstand mot termisk sprekker og spalling er også enestående. Hardhetsområdet for duktile jernruller er relativt bredt og kan justeres i henhold til forskjellige applikasjonskrav, med et bredt spekter av applikasjoner. ​

Applikasjonsfelt: Det kan brukes i forskjellige typer rullende fabrikker, inkludert grov rulling, middels rulling og finish rullingsprosesser. I noen spesielle rulleprosesser med høye krav til ytelse av ruller, kan duktile jernruller også demonstrere utmerket ytelse.

3. Påvirkningen av legeringselementer på utførelsen av støpejernsruller

(1) Karbon (C)
Påvirkningsmekanisme: Karbon er et av de viktige elementene som påvirker ytelsen til støpejernsruller. På den ene siden vil et høyt karboninnhold hindre nedbøren av sementitt, og samtidig, på grunn av økningen i antall dannede grafittkjerner, kan grafitten foredles. På den annen side, hvis karboninnholdet er for høyt, vil det føre til at grafitt flyter, og påvirker ytelsen til rullene. Med en viss kjølehastighet, hvis karboninnholdet er økt på riktig måte, vil dybden på det hvite støpte laget avta og mengden overflatesementitt vil øke.
​
Effekt på ytelse: En passende mengde karbon kan øke hardheten og slitasjebestandigheten til rullene, men et altfor høyt karboninnhold vil redusere seighetene i rullene og øke risikoen for sprekkdannelse. Under produksjonsprosessen er det derfor nødvendig å nøyaktig kontrollere karboninnholdet for å balansere de forskjellige egenskapene til rullene. ​

(2) Silisium

Påvirkningsmekanisme: Silisium kan redusere løseligheten av karbon i austenitt, og ikke bare øke eutektoidtransformasjonstemperaturen, men også utvide eutektoidtransformasjonstemperaturområdet og forkorte inkubasjonsperioden for perlitt og bainitt. Innenfor et visst område, når silisiuminnholdet øker, vil diameteren til grafittkulene avta, og dermed forbedre strukturen og ytelsen til rullene. ​

Effekt på ytelse: Silisium kan forbedre styrken og hardheten til rullene, og samtidig bidra til å forbedre rullenes motstand mot termisk sprekker. Imidlertid kan overdreven silisiuminnhold føre til en reduksjon i seighetene i rullene, slik at innholdet må kontrolleres rimelig. ​

(3) Mangan (MN)

Påvirkningsmekanisme: Manganelementer senker eutektoidtransformasjonstemperaturen, og spiller en rolle i å stabilisere og foredle perlitt. Det kan forbedre styrken og hardheten til rullene. Imidlertid, når manganinnholdet er for høyt, vil det oppstå alvorlig segregering, og nettverks karbider vil presipitere langs korngrensene i støpt tilstand, noe som reduserer seigheten til rullene. ​

Effekt på ytelse: En passende mengde mangan kan bidra til å forbedre den generelle ytelsen til rullene, men innholdet må strengt kontrolleres for å unngå uheldige effekter på ytelsen til rullene på grunn av segregering og nedbør av nettverks karbider. ​

(4) krom (CR)

Påvirkningsmekanisme: Krom er det mest effektive elementet for å øke dybden på det hvite støpejernslaget i kaldherdede støpejernsruller, noe som betydelig kan motvirke de bivirkningene av silisium og bidrar til dannelsen av perlittstruktur. Ved legering kan duktilt jern passende tilsetning av krom kan føre til at noen frie karbider vises i mikrostrukturen, noe som er nyttig for å forbedre hardhet og slitasje. ​

Effekt på ytelse: Tilsetning av krom kan effektivt forbedre overflatens hardhet og slitasje motstanden til rullene, og forbedre deres motstand mot termisk tretthet. Imidlertid kan overdreven krom føre til en nedgang i rullene. Derfor må krominnholdet kontrolleres nøyaktig i henhold til de spesifikke brukskravene til rullene. ​

(5) Molybden

Påvirkningsmekanisme: Molybden, som et element som stabiliserer perlitt, kan avgrense den hvite støpte lagstrukturen i kaldherdt støpejern, forbedre materialstyrken og forbedre den termiske styrken til rullene. I legering kan duktile jernruller, øke molybdeninnholdet på riktig måte, fremme dannelsen av perlittstruktur og øke spredningen av perlitt. Molybden kan også hemme nedbrytningen av austenitt og bidrar til dannelse av bainittstruktur. Molybden er imidlertid utsatt for segregering, så innholdet skal ikke være for høyt. ​

Effekt på ytelse: En passende mengde molybden kan forbedre den omfattende ytelsen til rullene, spesielt deres ytelsesstabilitet i miljøer med høy temperatur. På grunn av segregeringstendensen til molybden, må imidlertid dens distribusjon i rullene strengt kontrolleres for å sikre ensartetheten i rulleytelsen. ​

4. Produksjonsprosess med støpejernsruller

(1) støpeprosess

Metallform støping: kaldherdede støpejernsruller og noen uendelig kaldherdede støpejernsruller blir ofte støpt av metallformstøping. Under støpeprosessen får den raske avkjølende effekten av metallformen overflaten av rullen til å avkjøle seg raskt, og danner den nødvendige hvite støpte eller pittede strukturen. Ved å kontrollere parametere som temperaturen på metallformen, tykkelsen på belegget og helletemperaturen og hastigheten på det smeltede jernet, kan mikrostrukturen og egenskapene til det arbeidende laget på rullene kontrolleres nøyaktig.
​
Sandstøping: For noen ruller som har relativt lave krav til overflatehardhet og trenger høyere seighet, for eksempel semi-kjølte støpejernsruller, kan sandstøping adopteres. Å legge en passende mengde støpesand og chill jern til sandformen kan justere kjølehastigheten til forskjellige deler av rullene, slik at rullene kan oppnå en passende hardhetsfordeling og mikrostruktur. ​

Sammensatt støping: Forbindelsesstøpingsprosessen brukes til å produsere kompositt støpejernsruller. Ved å lykkes med å helle smeltet jern med forskjellige sammensetninger, har rullene arbeidende lag og kjerner med forskjellige egenskaper. Hell for eksempel først kjernematerialet, og hell deretter arbeidslagsmaterialet med høy hardhet og slitestyrke på overflaten, slik at rullen har både god seighet og overflateegenskaper.
​
(2) Varmebehandlingsprosess

Annealingbehandling: Annealingbehandling kan eliminere den indre stresset som genereres under støpingsprosessen til rullene og forbedre mikrostrukturen og egenskapene til rullene. Ved å holde rullen ved en passende temperatur i en viss periode, blir den indre strukturen homogenisert, hardheten reduseres, seigheten forbedres og preparater blir gjort for etterfølgende prosessering og bruk. ​

Normalisering av behandling: Normalisering av behandling kan avgrense kornene på rullene, og forbedre deres styrke og hardhet. Varm opp rullene over den kritiske temperaturen, hold dem i en periode, og avkjøl dem i luften for å oppnå en jevn perlitt- eller bainittstruktur for rullene, og forbedrer dermed deres generelle ytelse. ​

Slukking og tempereringsbehandling: For noen ruller som krever høyere hardhet og slitasje, kan slukking og tempereringsbehandling utføres. Slukking gir overflaten på rullene en martensittisk struktur, noe som forbedrer hardheten betydelig. Imidlertid er den martensitiske strukturen relativt sprø, så tempereringsbehandling er nødvendig for å justere balansen mellom hardhet og seighet, eliminere slukking av stress og øke levetiden til rullene. ​

5. Vedlikehold og pleie av støpejernsruller
​
(1) Daglig inspeksjon

Overflateinspeksjon: Kontroller regelmessig overflaten på rullene for feil som sprekker, spalling og slitasje. Ved visuell inspeksjon og bruk av ikke-destruktivt testutstyr som ultralydfeildetektorer og magnetiske partikkelfeildetektorer, kan potensielle problemer identifiseres på en riktig måte, og tilsvarende tiltak kan tas for å reparere eller erstatte dem. ​

Dimensjonal inspeksjon: Mål diameter, sylindrisitet og andre dimensjonale parametere for rullene for å sikre at de er innenfor det spesifiserte toleranseområdet. Overdreven dimensjonsavvik kan påvirke nøyaktigheten av rullede produkter. Derfor, når dimensjonale avvik er oppdaget, bør rettidige justeringer eller reparasjoner utføres. ​

(2) Smøring og kjøling

Smøring: Under rullingsprosessen, for å redusere friksjonen mellom rullene og det rullede materialet og minimere slitasje, må passende smøremidler brukes. Velg smøremidler med god smøremessig ytelse, ekstrem trykkmotstand og oksidasjonsmotstand, og sørg for at de er jevnt fordelt på overflaten av rullene. Inspiser regelmessig forsyningssystemet for smøremidler for å sikre normal drift. ​

Kjøling: Effektiv kjøling er avgjørende for å redusere temperaturen på rullene og forhindre termisk tretthet. Forsikre deg om at normal drift av kjølesystemet rengjør skitt og urenheter i kjølevannsrørledningene, og garanterer at strømningshastigheten og temperaturen i kjølevannet oppfyller kravene. I mellomtiden skal sprayvinkelen og plasseringen av kjølevannet rimelig justeres for å sikre jevn kjøling av overflaten på rullene. ​

(3) Lagring og håndtering

Lagring: Oppbevar rullene i et tørt og godt ventilert miljø for å forhindre at de blir fuktige og rust. For ruller som ikke har blitt brukt på lang tid, bør anti-rustbehandling utføres, for eksempel å påføre anti-rustolje og innpakning med anti-rust-papir. Samtidig bør oppmerksomheten rettes mot lagringsmetoden for å unngå at rullene blir presset eller kollidert, noe som kan forårsake skade. ​

Håndtering: Når håndtering av ruller, dedikerte håndteringsutstyr som kraner og gaffeltrucker skal brukes, og det er nødvendig å sikre at utstyrets bærende kapasitet er tilstrekkelig. Under håndteringsprosessen må du ta vare på å unngå rullene som kolliderer med andre gjenstander, og forhindrer overflateskader og indre strukturelle skader. ​

6. Konklusjon

Støpejern ruller, som kjernekomponentene i rulleprosessen, er ytelsen direkte relatert til kvaliteten på rullede produkter og produksjonseffektivitet. Ved å forstå egenskapene til forskjellige typer støpejernsruller, påvirkningen av legeringselementer på deres ytelse, produksjonsprosesser og vedlikeholdsmetoder, er det mulig å velge og bruke støpejernsruller bedre, gi full spill til fordelene og forbedre det generelle nivået på rulleprosessen. Med kontinuerlig utvikling av teknologi forbedres også ytelsen og kvaliteten på støpejernsrullene stadig. I fremtiden forventes de at de blir brukt i et bredere spekter av felt og gir større bidrag til utviklingen av metallprosesseringsindustrien.