कोल्ड टेंडम रोलिंग में वर्क रोल की सतह छीलने के कारणों पर विश्लेषण

The ठंडा रोलिंग रोल कोल्ड टेंडेम रोलिंग यूनिट का एक महत्वपूर्ण बड़े पैमाने का घटक है। इसकी विनिर्माण प्रक्रिया अपेक्षाकृत जटिल है और काम का माहौल कठोर है। यह घर्षण, थर्मल तनाव, प्रभाव और अन्य तनावों के अधीन है। उपयोग के दौरान, यह टूट सकता है, छील सकता है, पहन सकता है, आदि, और फिर विफल हो सकता है। , उपभोग्य सामग्रियों की लागत में वृद्धि और उत्पादन को प्रभावित करते हैं, जिससे आर्थिक नुकसान होता है। किसी कंपनी की स्टेनलेस स्टील उत्पादन लाइन की सामान्य रोलिंग उत्पादन प्रक्रिया के दौरान, कोल्ड निरंतर रोलिंग वर्क रोल की सतह अचानक छील गई, जिससे ब्रेकडाउन और शट डाउन हो गया, जिससे सामान्य उत्पादन गंभीर रूप से प्रभावित हुआ। यह लेख विश्लेषण वस्तु के रूप में कोल्ड टेंडेम रोलिंग वर्क रोल के छीलने के नमूने को लेता है। मैक्रोस्कोपिक फ्रैक्चर, स्पेक्ट्रल संरचना माप, कठोरता, मेटलोग्राफिक संरचना और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी जैसे भौतिक और रासायनिक परीक्षण विधियों के माध्यम से, दैनिक उपयोग की स्थितियों के साथ मिलकर, रोल सतह छीलने के कारणों का विश्लेषण और चर्चा की जाती है।

भौतिक और रासायनिक निरीक्षण के परिणाम और छिले हुए ब्लॉक के फ्रैक्चर का अवलोकन

रोल छीलने वाले ब्लॉकों का मैक्रोस्कोपिक आकारिकी विश्लेषण करें (चित्र 1 देखें)। छीलने वाले ब्लॉक पर विशिष्ट थकान फ्रैक्चर विशेषताएं हैं, और केंद्रीय सर्कल क्षेत्र में स्पष्ट रिज लाइनें देखी जा सकती हैं, जो थकान विस्तार क्षेत्र की एक महत्वपूर्ण विशेषता है। शेल लाइन का केंद्र थकान स्रोत है, जो थकान दरारों का आरंभिक क्षेत्र है। यह देखा जा सकता है कि थकान स्रोत सतह के बजाय रोल के अंदर स्थित है; बाहरी रिंग क्षेत्र सबसे बड़ा क्षेत्र घेरता है, और मैक्रोस्कोपिक आकारिकी रेडियल है, जो एक तात्कालिक फ्रैक्चर ज़ोन है। संरचनात्मक सामग्रियों और यांत्रिक भागों की विफलता के मामलों में, थकान क्षति स्थैतिक भार क्षति से अलग होती है। उनमें से अधिकांश बिना किसी चेतावनी के और अप्रत्याशित परिस्थितियों में होते हैं। विफलता से पहले उपस्थिति में कोई स्पष्ट संकेत नहीं होते हैं, और क्षति गंभीर होती है।

थकान स्रोत क्षेत्र का निरीक्षण करने के लिए स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करने पर, यह पाया गया कि लगभग 50 μm व्यास वाले दानेदार समावेशन थे। EDS के परिणाम बताते हैं कि इसमें Ca, K, O, Mg, Al, Si और अन्य तत्व शामिल हैं (चित्र 2 देखें), और यह एक बड़े दाने वाला ऑक्साइड मिश्रित समावेशन है।

रासायनिक संरचना: वर्णक्रमीय संरचना विश्लेषण के लिए छिलके वाले ब्लॉक से एक नमूना काटें। रोल सामग्री 8Cr3NiMoV है। परीक्षण के परिणाम तालिका 1 में दिखाए गए हैं। Cr तत्व को छोड़कर जो निचली सीमा से थोड़ा कम है, अन्य घटक मानक GB/T1299-2014 के दायरे में हैं। एक्सफ़ोलीएटेड ब्लॉक की कठोरता का परीक्षण करने के लिए रॉकवेल कठोरता परीक्षक का उपयोग किया गया था। कठोरता (HRC) मान 64.5 तक पहुँच गया, और नमूने पर प्रत्येक स्थिति अपेक्षाकृत समान थी, जो मानक आवश्यकताओं को पूरा करती है।

धातुविज्ञान अवलोकन

थकान स्रोत पर मेटलोग्राफिक नमूनों को काटने के लिए वायर कटिंग मशीन का उपयोग किया गया। माप के बाद, थकान स्रोत रोल सतह से लगभग 8 मिमी दूर था। नमूना तैयार करने और चमकाने के बाद, ZEISSImager.A1m मेटलोग्राफिक माइक्रोस्कोप, ZEISSEVO18 स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप और अन्य उपकरणों का उपयोग अवलोकन और विश्लेषण के लिए किया गया। यह पाया गया कि छीले हुए ब्लॉक में कई जड़ के आकार की दरारें थीं (चित्र 3 देखें)। दरारें आंतरिक थकान स्रोत से उत्पन्न हुईं और रोल सतह तक फैल गईं।

चित्र 3 छिले हुए ब्लॉक में आंतरिक दरारें

नमूने के व्यापक अवलोकन से पता चला कि छिलके वाले ब्लॉक (चित्र 4a देखें) में कई बड़े समावेशन थे, जिनका आकार 90 μm तक था, और समावेशन गंभीर रूप से मानक से अधिक थे। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषण (चित्र 4b देखें) का उपयोग करते हुए, बड़े कण समावेशन मुख्य रूप से O और Al हैं, जिनमें Mg, S, Ca, Mn और Fe की थोड़ी मात्रा है। यह अनुमान लगाया जा सकता है कि वे मुख्य घटक के रूप में Al2O3 के साथ मिश्रित समावेशन हैं। यह रोल बनाते समय पिघलने की प्रक्रिया के ढीले नियंत्रण के कारण हो सकता है।

2. विश्लेषण और चर्चा

दरार निर्माण की प्रक्रिया

मैक्रोस्कोपिक मॉर्फोलॉजी विश्लेषण से, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि रोल स्पैलिंग विफलता आंतरिक थकान स्रोत से उत्पन्न हुई है। इसके बाद, संचालन के दौरान निरंतर तनाव चक्रीय तनाव के तहत, दरारें धीरे-धीरे रिज लाइनों को बनाने के लिए विस्तारित हुईं। थकान दरारें एक निश्चित सीमा तक फैलती हैं, जिसके परिणामस्वरूप रोलिंग प्रक्रिया के दौरान अपर्याप्त शक्ति और बाहरी बल का सामना करने में असमर्थता होती है। आखिरकार, एक समाप्ति क्षेत्र बनता है और रोल की सतह छिल जाती है। रोल के संचालन के दौरान, लोड के कारण अधिकतम संयुक्त कतरनी तनाव बेलन चक्की और संपर्क बिंदु पर रोल का स्थानीय संपीड़न रोल की सतह के नीचे एक छोटे से क्षेत्र में स्थित होता है। रोल के निर्माण और उपयोग से पहले की तैयारी प्रक्रिया अवशिष्ट तनाव पैदा करेगी। साथ ही, हालांकि कोल्ड रोलिंग प्रसंस्करण तापमान कम है, घर्षण की क्रिया के तहत रोल और पट्टी का तापमान भी बढ़ जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप थर्मल तनाव होगा। यदि रोलिंग प्रक्रिया के दौरान पट्टी टूटना, फड़कना, ओवरलैप होना, फिसलना आदि होता है, तो रोल की सतह स्थानीय अधिभार गर्मी और प्रभाव तनाव के अधीन होगी। चूंकि गैर-धात्विक समावेशन स्टील में यांत्रिक मिश्रण के रूप में मौजूद होते हैं, और उनके गुण स्टील से बहुत अलग होते हैं, वे स्टील मैट्रिक्स की एकरूपता और निरंतरता को नष्ट कर देते हैं और वहां तनाव एकाग्रता का कारण बनते हैं, जो थकान का स्रोत बन जाता है। इसके अलावा, हीटिंग प्रक्रिया के दौरान, गैर-धात्विक समावेशन और मैट्रिक्स के रैखिक विस्तार गुणांक अलग-अलग होते हैं, जो समावेशन के पास मैट्रिक्स में एक अतिरिक्त तनाव क्षेत्र बनाते हैं। ऐसी जटिल तनाव स्थितियों में, यदि सतह परत में गैर-धात्विक समावेशन हैं, विशेष रूप से भंगुर समावेशन, तो गोलाकार समावेशन सबसे पहले अधिकतम तनाव के दो चरम बिंदुओं पर मैट्रिक्स से छील जाएंगे, जिससे प्राथमिक माइक्रोक्रैक बनेंगे। दरार के तेजी से फैलने से पहले, स्टील मैट्रिक्स और समावेशन के बीच का इंटरफेस धीरे-धीरे मैट्रिक्स से अलग हो जाता है और एक दरार चैनल बनाता है। जैसे-जैसे तनाव चक्रों की संख्या बढ़ती है, माइक्रोक्रैक धीरे-धीरे गेंद के शेल टियर मैट्रिक्स के साथ बाहर की ओर फैलते हैं। जब दरार का समग्र आकार उस महत्वपूर्ण आकार से अधिक हो जाता है जिसे रोल झेल सकता है, तो थकान दरार अस्थिर विस्तार के चरण में प्रवेश करती है, और अंततः तात्कालिक फ्रैक्चर के कारण रोल की सतह छील जाती है। रोल सतह छीलने की प्रक्रिया कई प्रक्रियाओं से गुज़री है: समावेशन के कारण दरार की शुरुआत → दरार का प्रसार → छीलना।

थकान गुणों पर समावेशन का प्रभाव

वर्कपीस के थकान जीवन पर समावेशन का प्रभाव समावेशन की प्रकृति, आकार, मात्रा और वितरण से संबंधित है। आम तौर पर, कठोर और भंगुर बड़े या गोलाकार समावेशन जिनका मैट्रिक्स के साथ खराब संबंध होता है और वे विकृत नहीं होते हैं, जैसे कि TiN, Al2O3, आदि, नमनीय और लम्बी समावेशन की तुलना में अधिक हानिकारक होते हैं। जब बड़ी संख्या में समावेशन होते हैं, तो वे केंद्रित और वितरित होते हैं, या वे भाग की सतह पर या उच्च-तनाव वाले क्षेत्र में होते हैं, तो वे थकान जीवन पर सबसे गंभीर प्रभाव डालेंगे। साथ ही, थकान गुणों पर समावेशन का प्रभाव मैट्रिक्स की संरचना और गुणों पर भी निर्भर करता है। प्रयोगों ने बताया है कि हल्के स्टील की थकान शक्ति का समावेशन के साथ बहुत कम संबंध है। जैसे-जैसे स्टील की ताकत बढ़ती है, समावेशन के हानिकारक प्रभाव अधिक से अधिक गंभीर होते जाते हैं। गंभीर। उच्च कठोरता और उच्च शक्ति वाली धातु सामग्री में, थकान शक्ति पर समावेशन का प्रभाव एक प्रमुख मुद्दा बन गया है। प्रासंगिक शोध डेटा के अनुसार, थकान जीवन समावेशन के आकार के प्रति बहुत संवेदनशील है। समावेशन के आकार को कम करने से थकान जीवन में काफी सुधार हो सकता है। उच्च कठोरता, उच्च शक्ति वाले वर्कपीस के लिए, सतह समावेशन का महत्वपूर्ण आकार 8 से 10 माइक्रोन है, जो कठोरता बढ़ने पर घटता है और गहराई बढ़ने पर बढ़ता है। यदि समावेशन महत्वपूर्ण आकार से छोटे हैं, तो समावेशन के कारण होने वाले थकान फ्रैक्चर से बचा जा सकता है और थकान प्रदर्शन बेहतर होगा; जब समावेशन महत्वपूर्ण आकार से बड़े होते हैं, तो जैसे-जैसे समावेशन का आकार बढ़ता है, स्टील की थकान शक्ति और थकान जीवन तेजी से कम होता है। साहित्य के अनुसार, उच्च शक्ति वाले स्टील के लिए, यदि समावेशन का आकार 1/3 से कम हो जाता है, तो थकान जीवन 10 गुना बढ़ जाएगा, और यदि समावेशन का आकार लगभग आधा कम हो जाता है, तो थकान जीवन 100 गुना बढ़ जाएगा। उसी समय, यदि समावेशन का आकार आधा कम हो जाता है, तो थकान शक्ति 1.12 से 1.15 गुना बढ़ सकती है। संक्षेप में, रोल उपयोग के दौरान जटिल तनाव की क्रिया के अंतर्गत होता है, जिससे बड़े समावेशन पर थकान दरार स्रोत उत्पन्न होते हैं। जैसे-जैसे प्रत्यावर्ती तनाव बदलता रहता है, थकान दरारें फैलती हैं और फ्रैक्चर सतह पर द्वितीयक दरारें बनती हैं। थकान बैंड और रेडियल बैंड। जब दरार का समग्र आकार महत्वपूर्ण आकार से अधिक हो जाता है, तो थकान दरार अस्थिर विस्तार चरण में प्रवेश करती है, और रोल अंततः तात्कालिक फ्रैक्चर और स्पैलिंग के कारण विफल हो जाता है।

निष्कर्ष

(1) ठंडे टेंडम रोलिंग की सतह का टूटना कार्य रोल यह सतह के पास बड़े आकार के Al2O3 जैसे भंगुर और कठोर समावेशन के कारण होने वाले थकान फ्रैक्चर के कारण होता है।

(2) रोल की पहचान को मजबूत करें। अल्ट्रासोनिक परीक्षण आंतरिक दोषों का पता लगा सकता है, और चुंबकीय कण और भंवर धारा सतह दोषों का पता लगा सकती है। रोल की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए स्थिति के अनुसार विभिन्न तरीकों या संयोजन का उपयोग किया जाता है।

(3) उपयोग के दौरान शीतलन और स्नेहन सुनिश्चित करने और अति ताप को रोकने के लिए एक वैज्ञानिक और उचित रोल उपयोग और रखरखाव प्रणाली विकसित करें।