1780 Ursachenanalyse und Vorbeugemaßnahmen für Abplatzungen von Stützwalzen beim Warmkontinuierlichen Walzen

Zusammenfassung: Eine Analyse der Abschälung und Absplitterung der Stützwalzes an den Rändern der Stützwalzes von Angangs 1780er Warmtandem-Vorwalzwerk wurden durchgeführt. Es wurde angenommen, dass Kaltverfestigung, ungleichmäßiger Verschleiß, Ermüdungsmikrorisse und ein unangemessenes Walzenseitenfasendesign die Hauptgründe für das Ablösen der Walzen waren. Basierend auf den tatsächlichen Nutzungsbedingungen werden angemessene Nutzungs- und Wartungsmethoden sowie vorbeugende Maßnahmen vorgeschlagen.

Schlüsselwörter: Warmwalzen; Stützwalze; Abplatzungen; Ermüdungsmikrorisse

Einführung

Im Achterdeck Walzwerk Bei der Herstellung von Blech- und Bandstahl stehen die Arbeitswalzen in direktem Kontakt mit dem gewalzten Werkstück, wodurch eine plastische Verformung des gewalzten Werkstücks entsteht, die eng mit der Oberflächenqualität und der Form des Blechs und Bands zusammenhängt. Die Stützwalze trägt den größten Teil des Biegemoments, was einen großen Einfluss auf den stabilen Produktionsablauf hat, insbesondere auf die Form des Querschnitts des Blechs und Bandstahls. Stützwalze spielen eine wichtige Rolle bei der Beeinflussung der Produktion. Einerseits ist der Austauschzyklus der Stützwalze relativ lang, insbesondere wenn ein Unfall auftritt, was große Auswirkungen auf die Walzlinie hat; andererseits sind die Herstellungskosten der Stützwalze hoch. Jede kann über eine Million Yuan kosten. Wenn ein Unfall mit einer Stützwalze auftritt, geht der Durchmesser der Stützwalze verloren, was große wirtschaftliche Verluste verursacht. Kurz nachdem der Warmwalzbetrieb 1780 von Anyang Iron and Steel Co., Ltd. in Betrieb genommen wurde, ereignete sich ein schwerer Unfall, bei dem das Ende der Stützwalze des Vorwalzwerks abfiel. Dieser Artikel analysiert die Gründe, warum sich die Stützwalze ablöst und blockiert, und ergreift gezielt entsprechende Verbesserungs- und Präventivmaßnahmen.

Grundsituation des Warmdurchlaufwalzens 1780

1780 Warmkontinuierliches Walzen ist eine der wichtigen Produktionslinien in der strategischen Planung der Produktstrukturanpassung von Anyang Iron and Steel. In der ersten Phase werden 2 Hubbalken-Wärmeöfen, 1 Quarto-Reversier-Vorwalzwerk mit vertikalen Walzen, 1 fliegende Schere, 7 kontinuierliche Quarto-Fertigwalzwerke und 2 Haspeln mit einer Jahresproduktion von 175 Millionen Tonnen gebaut. In der zweiten Phase werden ein Hubbalken-Wärmeofen, ein Zweiwalzen-Vorwalzwerk und ein Haspel mit einer Jahresproduktion von 3,5 Millionen Tonnen gebaut und eine Richt- und Haspelanlage mit einer Jahresproduktion von 800.000 Tonnen hinzugefügt. Der Prozessablauf ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Walzenbedingungen der Walzlinie sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Heizofen Nr. 1-3 (reserviert); Heizofen Nr. 2-2; Heizofen Nr. 3-3; 4-Grob-Entzunderer; 5-R1 Vertikalwalzenmühle (reserviert); 6-R1 Zweiwalzen-Vorwalzwerk (reserviert); 7-R2 Vertikalwalzenmühle; 8-R2 Quarto-Vorwalzwerk; 9-Zwischenknüppel-Isolierabdeckung; 10-Kopf-Fliegende Schere; 11-F1E Vertikalwalzenmühle; 12-Fertigwalzwerk mit sieben Gerüsten; 13 – Messraum; 14 – Laminarströmungskühlung; 15 – Haspel Nr. 1; 16 – Haspel Nr. 2; 17 – Haspel Nr. 3 (reserviert); 18 – Ballenpresse Nr. 1; 19 – Ballenpresse Nr. 2; 20 – Ballenpresse Nr. 3 (reserviert); 21 – Abwickel-Inspektionslinie; 22 – Ballenpresse Nr. 4; 23 – Nr. Spritzmaschine; 24 – Lagerhubbalken

Abbildung 1 Schematische Darstellung des Warmwalzprozesses (der gepunktete Kasten stellt die reservierte Ausrüstung dar)

Tabelle 1 Übersicht über 1780 Warmwalzwerke

Abziehen der Kanten des R2 Stützwalze der Vorstraße

Die Stützwalze, bei der sich das Walzenende ablöste, ist die untere Stützwalze des R2-Vorwalzwerks. Insgesamt wurden 114.000 Tonnen Stahl gewalzt. Der Randblock trat an einem Ende der Übertragungsseite des Walzenkörpers auf. Die Umfangsrichtung beträgt fast 1000 mm, die axiale Breite 200 mm und die radiale Richtung 90 mm. Nach dem Aussteigen aus der Maschine wird die Härte der Walzenoberfläche gemessen und der Höchstwert beträgt HS71,2.

Gemessen an der Morphologie der gebrochenen Kante der Stützwalze lag der Ursprung des Risses auf der Walzenoberfläche, und in anderen Teilen wurden keine sichtbaren Einschlüsse oder Rissquellenausdehnungsdefekte gefunden. Gemessen an diesem Phänomen ist der Fleischverlust in diesem Teil hauptsächlich auf Ermüdungsmikrorisse zurückzuführen, die durch übermäßige Kantenspannung verursacht werden. Die Ermüdungsmikrorisse werden durch die Rissausdehnung verursacht, die durch häufige wechselnde Stoßbelastungen verursacht wird.

Die Werksinspektionsleistung der Stützwalze ist in Tabelle 2 aufgeführt.

Abbildung 2 Foto von Abplatzungen von Stützwalze im Vorwalzwerk

Tabelle 2 Parameter für die Leistungsprüfung der Stützrollen

Analyse der Ursachen für Kantenablösungen

Wirkung der Kaltverfestigung

Die Stützwalze steht immer in Rollkontakt mit der hochharten Arbeitswalze, und die Walzenoberfläche ist periodischer Kontaktspannung ausgesetzt. Die periodische Rollkontaktspannung erzeugt eine kaltverfestigte Schicht auf der Oberfläche der Stützwalze. Wenn der durch den Härtungsgrad erhöhte Spannungswert und die Rollspannung die Streckgrenze des Materials überschreiten, treten Mikrorisse auf, die sich ausdehnen und Abplatzungen verursachen.

Auswirkungen ungleichmäßigen Verschleißes

Der Oberflächenverschleiß der Stützwalze ist ungleichmäßig und die kaltverfestigte Schicht ist in Streifen verteilt. Es gibt Unterschiede in der Härte und unterschiedliche Spannungszustände zwischen verschiedenen Streifen. Wenn während des Walzvorgangs eine Überlastung auftritt, wie z. B. Ablösen der Arbeitswalze, Umwickeln der Walze, Verklemmen des Stahls, Rutschen und andere Walzufälle, Einbettung von Eisenoxidzunder, Erosion der Walzenoberfläche durch Kühlwasser usw., steigt die lokale Scherspannung der Stützwalze an und gibt nach. Am Boden der kaltverfestigten Schicht entstehen subkutane Mikrorisse, und die Mikrorisse entwickeln sich von innen nach außen zur Walzenoberfläche, was zum Ablösen und Abfallen führt.

Bevor es zum Abplatzen kommt, ist diese Art von Mikrorissen während der Verwendung der Walze schwer zu erkennen, und die Ausdehnung des Risses ist nicht sichtbar. Wenn diese subkutanen Mikrorisse beim Offline-Schleifen der Walze nicht erkannt und entfernt werden, entwickeln sich die Risse bei erneuter Verwendung schnell, erreichen die Walzenoberfläche und verursachen ein Ablösen.

Auswirkungen von Herstellungsfehlern

Während des Herstellungsprozesses treten Defekte wie nichtmetallische Einschlüsse oder Falten in der Arbeitsschicht des Walzenkörpers auf. An den scharfen Ecken kommt es zu Spannungskonzentrationen. Nach einer gewissen Nutzungsdauer treten Mikrorisse auf, die sich entlang der Defekt- und Spannungsrichtung ausdehnen und schließlich zum Ablösen führen.

Wirkung der Walzenseitenfasung

Um die Plattenform zu steuern, sind hydraulische Biegewalzen zu einem der notwendigen Geräte in Platten- und Bandstahlwalzwerken geworden. Während des Walzvorgangs steigt unter der Einwirkung der Walzenbiegekraft die Kontaktspannung an den Enden der Stützwalze und der Arbeitswalze schnell an. Wenn die Streckgrenze des Materials überschritten wird, tritt eine plastische Verformung auf und mehrere abwechselnde Verformungen erzeugen Mikrorisse. Rissausbreitung führt dazu, dass sich die Enden ablösen.

Gegenmaßnahmen

Verbessern Sie die Bewertung des Walzenaustauschzyklus

Die Stahlwalzwerkstatt und die Walzenschleifwerkstatt haben vollständige Walzennutzungsdateien angelegt, detaillierte Aufzeichnungen über die Online-Nutzung und die Schleifbedingungen jeder Walze geführt, das Walzenaustauschsystem für verschiedene Walzen strikt umgesetzt und dem Phänomen der außer Betrieb befindlichen Walzen entschlossen ein Ende gesetzt. Die technische Abteilung bewertet die Umsetzung des Walzenaustauschsystems. Der angepasste Walzenaustauschzyklus ist in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3 Rollenwechselzyklus

Verbessern Sie die Erkennung von Oberflächenverfestigungen der Stützwalze Körper

Nachdem die Stützwalze die Produktionslinie verlassen hat, wird die Härte der Walzenoberfläche geprüft und aufgezeichnet, um die Härtezunahme und Härteungleichmäßigkeit zu bestätigen. Überprüfen Sie nach Abschluss des Schleifens die Härte der Walzenoberfläche erneut, um sicherzustellen, dass die kaltverfestigte Schicht vollständig entfernt wurde. Der Härtewert darf den Härtewert beim letzten Gebrauch der Maschine nicht überschreiten. Verwenden Sie in der späteren Nutzungsdauer der Stützwalze die Lücke zwischen dem Austausch der Arbeitswalze, um den Oberflächenhärtewert der Stützwalze zu ermitteln. Wenn eine Anomalie festgestellt wird, wenden Sie sich bitte rechtzeitig an einen Techniker, um zu bestätigen, ob die Walze ausgetauscht werden muss.

Erhöhen Sie die Mahlmenge des Stützwalze

Da die Stützwalze eine relativ lange Online-Lebensdauer hat, muss die Ermüdungsschicht beim Schleifen vollständig entfernt werden. In der tatsächlichen Produktion werden durch Inspektion und Untersuchung Stützwalzen zum Vorwalzen und Fertigwalzen im Allgemeinen für einen Zyklus verwendet. Nach dem Entfernen des Verschleißes wird die Ermüdungsschicht von etwa 0,5 bis 1 mm bearbeitet, um Ermüdungsrisse zu reduzieren und die Lebensdauer der Walzen zu verlängern. Bestehen Sie nach dem Schleifen auf einer Wirbelstromprüfung.

Optimieren Sie die Abschrägung des Endes des Stützwalze Körper

Die ursprüngliche Fase der Stützwalze betrug 150 mm × 1,0 mm, was zu klein war. Nach der Anpassung betrug die Fase der Stützwalze 200–250 mm × 1,5 mm. Die Fasenlänge wird beim Schleifen jedes Mal geändert. Die Fasenlänge beträgt abwechselnd 200 mm und 250 mm; die Fasenform ist eine sanfte Übergangsform.

Ultraschall-Fehlererkennungsgerät hinzufügen

Die Schleifmaschine ist nur mit einem Wirbelstrom-Fehlererkennungsgerät ausgestattet, das keine tiefen Defekte erkennen und lokalisieren kann. Es ist unmöglich, effektive und umfassende Inspektionen an neuen Rollen durchzuführen, die in die Fabrik kommen. Es ist unmöglich, versteckte Defekte an neuen Rollen zu finden, die in die Fabrik kommen, und es ist auch unmöglich, eingehende Inspektionen an Rollen mit Defekten durchzuführen, die vom Band laufen. Nachdem wir den Kauf von Ultraschall-Fehlerdetektoren beantragt haben, können wir umfassende Inspektionen an neuen Rollen durchführen, die in die Fabrik kommen, und gezielte Inspektionen an Rollen durchführen, die vom Band laufen.

Abschluss

Die Herstellung schwerer Stützwalzen erfordert den Einsatz großer Spezialgeräte, was zu langen Herstellungszyklen und hohen Beschaffungskosten führt. Sie weisen außerdem eine lange Lebensdauer, hohe Nutzungskosten und große Verluste nach einem ungewöhnlichen Ausfall auf. Bei der Herstellung und Verwendung von Stützwalzen muss strenge Sorgfalt walten. Langfristiger Rollkontakt zwischen Stützwalze und Arbeitswalze kann leicht zu Ermüdungsrissen auf der Walzenoberfläche führen, und die Ausbreitung von Mikrorissen führt schließlich zum Ablösen der Walze. Durch Erkennen und Überwachen der Oberflächenhärte der Stützwalze, Entwerfen angemessener Fasen am Stützwalzenkörper, angemessenes Anpassen des Walzenaustauschzyklus und Hinzufügen von zerstörungsfreien Ultraschallprüfgeräten zur Erkennung kann das Auftreten eines Ablösens der Stützwalze verhindert und die Lebensdauer der Stützwalze verlängert werden.