Koji su zahtjevi za materijal i toplinsku obradu za valjaonicu s jednim postoljem i više utora

       Rolice odValjaonica s više utora s jednim postoljempodvrgnuti su izmjeničnim opterećenjima kotrljanja i neravnomjernom trošenju u više prolaza. Ovaj članak pokriva najčešće korištene materijale za role, pokazatelje učinka, specifikacije toplinske obrade i kritična razmatranja toplinske obrade za višeprolazne role.

       Mlin za redukciju veličine s jednim postoljem i više prolaza služi kao osnovna oprema za oblikovanje cijevi. Tijekom rada, njegovi su valjci kontinuirano izloženi pritisku kotrljanja, izmjeničnim udarnim opterećenjima, visokotemperaturnom trenju i cikličkom toplinskom naprezanju. U usporedbi s konvencionalnim jednoprolaznim valjcima, tijelo valjka višeprolaznih valjaka sadrži više užljebljenih prolaza. Neravnomjerna raspodjela opterećenja između prolaza lako izaziva lokalno trošenje, pucanje, pucanje i lomljenje. Stoga odabir materijala role i postupak toplinske obrade izravno određuju radni vijek role, točnost dimenzija cijevi i stabilan rad proizvodne linije.

1. Radni uvjeti koji utječu na odabir materijala za višeprolazne valjke glodalice s jednim postoljem

       1. Višestruki užlijebljeni prolazi obrađuju se na jednoj cijevi valjka. Koncentracija naprezanja je izražena u lokalnim regijama zbog nedosljednog opterećenja pri svakom prolazu.

       2. Tijekom kotrljanja dolazi do kontinuiranog trenja. Stope istrošenosti uvelike se razlikuju između donjeg dijela i rubova prolaza, što dovodi do preranog kvara pojedinačnih prolaza.

       3. Izmjenični topli i hladni uvjeti uzrokuju toplinski zamor pod vrućim redukcijskim uvjetima, što ima tendenciju stvaranja mrežastih pukotina na površinama valjaka.

       4. Periodični udar griza zahtijeva da matrica valjka ima veću žilavost i otpornost na pucanje od običnih valjaka.

       S obzirom na gore navedene radne uvjete, višeprolazni redukcijski valjci ne mogu se oslanjati samo na visoku tvrdoću. Obavezna je uravnotežena kombinacija površinske otpornosti na trošenje, čvrstoće matrice, otpornosti na toplinski zamor i udarne žilavosti.

2. Uobičajeni odabir materijala za role

2.1 Valjci od lijevanog željeza s visokim sadržajem kroma (primarni izbor za vruće reduciranje)

       Lijevano željezo s visokim udjelom kroma najčešće je prihvaćeni materijal za valjke mlinova za redukciju dimenzioniranja s jednim postoljem i više prolaza s vrućim cijevima.

       Prednosti: Karbidi visoke tvrdoće daju izvrsnu otpornost na habanje i toplinsko trošenje, pogodni za procese redukcije visokih temperatura.

       Ograničenja: Relativno niska žilavost; pod velikim udarnim opterećenjima može doći do pucanja na površinama prolaza.

       Primjena: Vruća redukcija, srednje opterećenje valjanjem i masovna kontinuirana proizvodnja cijevi.

2.2 Valjci od legiranog nodularnog lijeva

       Prednosti: Uravnotežena sveobuhvatna mehanička svojstva, bolja otpornost na udarce i otpornost na toplinsko pucanje od lijevanog željeza s visokim sadržajem kroma, dobra obradivost.

       Ograničenja: Nešto manja površinska otpornost na habanje u usporedbi s lijevanim željezom s visokim sadržajem kroma.

       Primjena: Scenariji kotrljanja s jakim udarcima i strogim zahtjevima protiv pucanja za redukcijske jedinice s više prolaza.

2.3 Valjci od kovanog čelika (hladna redukcija/visoka preciznost)

       Uobičajene kvalitete: CrMo, serija CrNiMo legura kovanog čelika.

       Prednosti: Gusta matrica, visoka žilavost, jaka otpornost na udarce i dobra sposobnost kaljenja s dovoljnim dodatkom za ponovno brušenje.

       Ograničenja: Loša otpornost na habanje u odnosu na vrste lijevanog željeza i viši troškovi proizvodnje.

       Primjena: smanjenje veličine cijevi na hladnom, precizna proizvodnja cijevi s tankim stijenkama i teški radni uvjeti s jakim udarima.

2.4 Role od brzog čelika (vrhunske aplikacije)

       Role od brzoreznog čelika imaju izvanrednu otpornost na trošenje i crvenu tvrdoću s vrhunskom otpornošću na toplinski zamor. Međutim, dolaze s visokim troškovima materijala i strogim zahtjevima kontrole za procese toplinske obrade. Postavljeni su u proizvodne linije za redukciju cijevi velike brzine i velike potražnje.

       Načelo odabira: Ocijenite maksimalno opterećenje valjanja, temperaturu valjanja i dubinu prolaza pri odabiru višeprolaznih valjaka. Indeksi žilavosti moraju se pravilno poboljšati na rubovima prolaza gdje se naprezanje koncentrira kako bi se izbjeglo pucanje na kutovima prolaza.

3. Tehnički uvjeti toplinske obrade za odgovarajuće role

       Cilj toplinske obrade valjaka je postići radni sloj otporan na habanje visoke tvrdoće zajedno s čvrstom matricom. Površinski sloj jamči otpornost na habanje utorenih prolaza dok matrica sprječava lom valjka.

3.1 Postupak toplinske obrade za valjke od lijevanog željeza s visokim sadržajem kroma

       Ruta procesa: lijevanje → žarenje za ublažavanje naprezanja → gruba obrada → kaljenje → kaljenje

       Žarenje: Uklonite zaostalo naprezanje u lijevanju i poboljšajte obradivost rezanjem.

       Kaljenje: Kaljenje zrakom ili mlazom zraka za povećanje površinske tvrdoće.

       Kaljenje: Kaljenje na niskim temperaturama za uklanjanje naprezanja pri kaljenju, stabilizaciju mikrostrukture i smanjenje rizika od pucanja.

       Specifikacija tvrdoće: Tvrdoća površine valjka HSD 80~92 uz zadržavanje visoke žilavosti jezgre valjka.

3.2 Toplinska obrada valjaka od legiranog nodularnog lijeva

       Ruta procesa: lijevanje → žarenje → gruba strojna obrada → kaljenje + kaljenje

       Ključna kontrola: Stabilizirati frakciju perlita u matrici kako bi se poboljšala otpornost na toplinski zamor.

       Raspon tvrdoće: HSD 75~88. U usporedbi s lijevanim željezom s visokim udjelom kroma, pruža veću granicu žilavosti za prilagođavanje izmjeničnim udarnim opterećenjima višeprolaznog valjanja.

3.3 Toplinska obrada valjaka od legiranog kovanog čelika

       Ruta procesa: Kovanje → Žarenje nakon kovanja → Gruba strojna obrada → Kaljenje i popuštanje → Površinsko indukcijsko otvrdnjavanje valjka → Kaljenje na niskim temperaturama

       Kaljenje i kaljenje: Osigurajte visoku čvrstoću i visoku žilavost matrice valjka.

       Indukcijsko površinsko kaljenje: Povećajte samo tvrdoću užljebljene radne površine, zadržavajući žilavost u jezgri kako biste izbjegli ukupnu krtost.

       Tvrdoća: Radna površina HRC 48~58.

3.4 Toplinska obrada valjaka od brzoreznog čelika

       Proces: kaljenje na visokoj temperaturi + višestruko kaljenje za potpuno taloženje legura karbida.

       Karakteristike: Tvrdoća polako opada na visokim temperaturama (dobra crvena tvrdoća). Potrebna je stroga kontrola deformacije toplinske obrade. Kontrola točnosti dimenzija višeprolaznih utora je izazovna.

4. Posebna razmatranja toplinske obrade za role s jednim postoljem i više prolaza

1. Kontrola koncentracije naprezanja za višeprolaznu geometriju

       Ramena dodavanja i kutovi dodavanja su zone koncentriranog naprezanja. Tijekom toplinske obrade, brzine zagrijavanja i hlađenja moraju se kontrolirati kako bi se spriječile pukotine nastale gašenjem na kutovima prolaza. Potpuno kaljenje nakon kaljenja smanjuje zaostalo naprezanje. Ovo je najkritičnija razlika između višeprolaznih i jednoprolaznih valjaka.

2. Kontrola ujednačenosti tvrdoće

       Višestruki užlijebljeni prolazi obrađuju se na jednom valjku. Odstupanje tvrdoće radnih površina u svim prolazima nakon toplinske obrade mora se držati u prihvatljivim granicama. Neujednačena tvrdoća dovodi do nedosljednog trošenja različitih prolaza i fluktuacije tolerancije vanjskog promjera cijevi.

3. Kontrola deformacije toplinske obrade

       Višeprolazni valjci imaju dugu cijev i više utora. Deformacija toplinske obrade izravno utječe na koncentričnost prolaza. Potrebna je optimizacija uređaja za toplinsku obradu i metode hlađenja. Prekomjerna deformacija povećava naknadno radno opterećenje ponovnog brušenja.

4. Inspekcija zaostalog naprezanja

       Zaostalo naprezanje mora se ispitati nakon toplinske obrade. Visoko zaostalo naprezanje može izazvati zamorne pukotine počevši od uglova prolaza pod superponiranim izmjeničnim opterećenjima kotrljanja i rezultirati preranim kvarom valjaka.

5. Korelacija između materijala role, toplinske obrade i načina kvara

       Brzo trošenje površine: Nedovoljna površinska tvrdoća ili nizak sadržaj karbida u materijalu valjka.

       Pukotine i pukotine na uglovima prolaza: Pretjerano zaostalo naprezanje nakon toplinske obrade, nedovoljna žilavost i oštećenje toplinskim zamorom.

       Pucanje i lomljenje površine prolaza: Krti tvrdi površinski sloj s neodgovarajućom žilavošću matrice ili nepravilnim postupkom kaljenja.

       Značajna razlika u trošenju između prolaza: nejednaka tvrdoća nakon toplinske obrade u kombinaciji s nerazumnom raspodjelom opterećenja kotrljanja.

6. Zaključak

       Sheme materijala i toplinske obrade za valjke jednostalnog višeprolaznog redukcionog mlina ne mogu se izravno preuzeti iz standarda za jednoprolazne valjke. Koncentracija naprezanja i neravnomjerno opterećenje uvedeno višeprolaznom užljebljenom geometrijom zahtijeva ravnotežu između otpornosti na trošenje i žilavosti pri odabiru materijala. Toplinska obrada treba se usredotočiti na zaostalo naprezanje u područjima s utorima, jednolikost tvrdoće i deformaciju toplinske obrade. Pravilno usklađivanje materijala i procesa toplinske obrade produžuje servisni ciklus valjaka, stabilizira vanjski promjer cijevi, ovalnost i druge gotove indekse te smanjuje zastoje i troškove zamjene valjaka.