गर्म निरंतर रोलिंग उच्च क्रोमियम लोहे के कार्य रोल पर थर्मल क्षति दरारों की खोज

इसमें विभिन्न प्रकार की दरारें आएंगी गरम रोलिंग कार्य रोल उत्पादन और उपयोग के पूरे जीवन चक्र के दौरान। रोलिंग मिलों और रोल की उत्पादन सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, इन दरारों, विशेष रूप से यांत्रिक प्रभाव दरारें और विनिर्माण दोष दरारें, उत्पादन प्रक्रिया आवश्यकताओं के अनुसार हटा दी जानी चाहिए। हालांकि, रोल स्टील रोलिंग प्रक्रिया के लिए मुख्य स्पेयर पार्ट्स हैं। बड़ी संख्या में रोल असामान्यताएं अनिवार्य रूप से स्टील रोलिंग लागत में वृद्धि का कारण बनेंगी। यह रोल की टर्नओवर दक्षता और रोल तैयारी दक्षता को भी प्रभावित करेगा, जिससे उत्पादन स्थिरता और सुरक्षा प्रभावित होगी। उपरोक्त समस्याओं को हल करने के लिए, परिष्करण रोलिंग के सामने के भाग में थर्मल क्षति दरारों के साथ उच्च क्रोमियम लोहे के काम के रोल की प्रायोगिक पट्टी का उपयोग मशीन पर किया गया था।

हॉट रोलिंग वर्क रोल के उपयोग के दौरान तीन मुख्य प्रकार की दरारें उत्पन्न होती हैं, अर्थात् यांत्रिक दरारें, थकान दरारें, और थर्मल क्षति दरारें (फंसे हुए स्टील के अधिक गर्म होने के कारण, आदि)। एक निश्चित हॉट रोलिंग लाइन में फिनिशिंग रोलिंग (F1~F4) के सामने के भाग में उच्च दुर्घटना दर होती है, जिसमें मुख्य रूप से F1 फिसलना और जाम होना, F1~F4 स्टील का ढेर लगना आदि शामिल हैं। इसके परिणामस्वरूप फिनिशिंग रोलिंग के सामने के चरण में उच्च-क्रोमियम लोहे के वर्क रोल का उच्च नुकसान होता है, जो औसतन प्रति माह 60 मिमी से अधिक होता है, जिसमें थर्मल क्षति दरार नुकसान लगभग 80% होता है। उत्पादन प्रक्रिया की आवश्यकताओं के अनुसार, रोलिंग मिल और रोल की परिचालन सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए इन दरारों को हटाया जाना चाहिए। हालांकि, स्टील रोलिंग (रोलर खपत लागत और पीसने की लागत) की लागत को कम करने और रोल की पीसने की दक्षता और टर्नओवर दक्षता में सुधार करने के लिए, फिनिशिंग रोलिंग उच्च-क्रोमियम लोहे की सामग्री पर गर्म दरारों वाले वर्क रोल का उपयोग करने के तंत्र का पता लगाना आवश्यक है।

तनाव विश्लेषण कार्य रोल फिनिशिंग रोलिंग के सामने वाले भाग में

रोलिंग बल के अलावा, फ़िनिश रोलिंग वर्क रोल को रोलिंग प्रक्रिया के दौरान घर्षण बल, माइक्रो-टेंशन, थर्मल स्ट्रेस आदि का भी अनुभव होता है। हालाँकि, घर्षण, माइक्रो-टेंशन और थर्मल स्ट्रेस रोलिंग बल की तुलना में बहुत कम होते हैं। इसलिए, फ़िनिशिंग रोलिंग वर्क रोल के तनाव का विश्लेषण करते समय, रोलिंग बल की भूमिका को मुख्य रूप से माना जाता है। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, जब रोलर सतह A पट्टी के संपर्क में होती है, तो यह लगभग माना जाता है कि वहाँ सकारात्मक दबाव और घर्षण बल का परिणामी बल रोलिंग बल के बराबर होता है। हॉट टेंडेम रोलिंग लाइन के फ़िनिशिंग रोलिंग फ्रंट-एंड स्टैंड का अधिकतम रोलिंग बल 35 MN है। आम तौर पर, सामान्य उत्पादन के दौरान रोलिंग बल 15 ~ 20 MN होता है।

चित्र 1 फिनिशिंग रोलिंग वर्क रोल की रोलिंग प्रक्रिया के दौरान तनाव का योजनाबद्ध आरेख

थर्मल क्षति दरार प्रसार के लिए महत्वपूर्ण स्थितियों का विश्लेषण उच्च क्रोमियम लौह कार्य रोल ऑपरेशन के दौरान

यह लेख फिनिशिंग रोलिंग के शुरुआती चरण में उच्च-क्रोमियम आयरन वर्क रोल पर थर्मल डैमेज क्रैक के उपयोग की पड़ताल करता है। इस उद्देश्य के लिए, सामग्री फ्रैक्चर मानदंड की अवधारणा को उद्धृत किया गया है। लोचदार यांत्रिकी समीकरण या लोचदार-प्लास्टिक यांत्रिकी समीकरण से शुरू करते हुए, दरार को एक स्थिति के रूप में माना जाता है, दरार की नोक पर तनाव, तनाव और विस्थापन क्षेत्र पर विचार किया जाता है, और दरार विस्तार के लिए महत्वपूर्ण स्थिति - फ्रैक्चर मानदंड स्थापित किया जाता है।

घटकों में दरारों के आकार के अनुसार, उन्हें आम तौर पर तीन प्रकारों में विभाजित किया जाता है: भेदक दरारें, सतह दरारें, और दफन दरारें, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है:

चित्र 2 विभिन्न दरार आकृतियों का योजनाबद्ध आरेख: (ए) प्रवेश दरार; (बी) सतह दरार; (सी) दफन दरार

फिनिशिंग रोलिंग के शुरुआती चरण में उच्च क्रोमियम लोहे के वर्क रोल की थर्मल क्षति दरारें आम तौर पर सतही दरारें होती हैं। इस कारण से, हम मुख्य रूप से सतही दरारों की फ्रैक्चर कठोरता का अध्ययन करते हैं। प्रयोगशाला में, उच्च क्रोमियम लोहे से बने रोल पर फ्रैक्चर कठोरता प्रयोग किए गए। दरार की नोक के पास प्रत्येक बिंदु पर तनाव की तीव्रता σ√πa की मात्रा से संबंधित है। यही है, दरार की नोक के पास प्रत्येक बिंदु पर तनाव घटक पर तन्य तनाव σ के अनुपात में बढ़ता या घटता नहीं है, लेकिन σ√πa के अनुपात में बढ़ता या घटता है। σ√πa को तनाव तीव्रता कारक कहा जाता है और इसे KI के रूप में दर्ज किया जाता है। इकाई MPa⋅m1/2MPa⋅m1/2

जैसे-जैसे भार बढ़ता है, तनाव तीव्रता कारक KI भी धीरे-धीरे बढ़ता है। प्रायोगिक परिणामों से पता चलता है कि जब यह एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य KIc तक पहुँच जाता है, तो दरार अस्थिर रूप से फैल जाएगी, जिससे घटक टूट जाएगा। KIc को शॉर्ट क्रैक टफनेस कहा जाता है। यानी, अगर फ्रैक्चर स्ट्रेंथ फैक्टर KI, KIc से कम है, तो घटक में दरार का प्रसार नहीं होगा।

जापान में कावासाकी स्टील के मिजुशिमा स्टील प्लांट के इंजीनियर फुमियो तनाका के अनुसार, रोल की उपयोग सीमा निर्धारित करने के लिए फ्रैक्चर मैकेनिक्स मानदंड का उपयोग किया गया था, KI=1.12σ√πa⩽KIc। इस सूत्र से सैद्धांतिक रूप से गणना की गई, 10.59 मिमी से कम गहराई वाली दरारें 34 एमएन के रोलिंग बल की कार्रवाई के तहत सामान्य रूप से उपयोग की जा सकती हैं। इसलिए, रोलिंग लाइन के फिनिशिंग रोलिंग के सामने वाले हिस्से में उच्च-क्रोमियम आयरन वर्क रोल को मशीन पर सामान्य रूप से इस्तेमाल किया जा सकता है।

कंप्यूटर प्रयोग और विश्लेषण

तापीय क्षति दरार आकृति विज्ञान और भंवर धारा विशेषताओं का लक्षण वर्णन

फिनिश रोलिंग में उच्च क्रोमियम लोहे के वर्क रोल के जाम होने के बाद, स्टील पासिंग क्षेत्र में आम तौर पर एक थर्मल डैमेज क्रैक ज़ोन उत्पन्न होगा। दरारों का आकार आम तौर पर ग्रिड जैसा होता है (चित्र 3), जिसकी गहराई 3 ~ 10 मिमी होती है, और मशीन से निकाले जाने के बाद रोलर की सतह असामान्य रूप से स्पष्ट होती है। रोल के पीसने के बाद, एडी करंट परीक्षण किया जाएगा। यह पाया जाएगा कि पता लगाने के परिणामों में रोल बॉडी पर दरारों के अनुरूप क्रैक वैल्यू बैंड और सॉफ्ट पॉइंट वैल्यू बैंड शामिल हैं, जो रोल की अक्षीय दिशा के साथ हैं (चित्र 4)। एडी करंट क्रैक वैल्यू और सॉफ्ट पॉइंट वैल्यू की सीमा क्रमशः 0.2 और 0.4 है, और इससे अधिक होने पर असामान्य माना जाता है।

चित्र 3 अटके हुए स्टील रोलर की सतह पर गर्म दरार की आकृति विज्ञान

चित्र 4 अटके हुए स्टील रोलर की सतह पर गर्म दरार की आकृति विज्ञान

दरारों के साथ प्रयोगों के लिए पता लगाने और गारंटी कार्य

एडी करंट परीक्षण के परिणाम थर्मल दरारों में परिवर्तन को वापस फीड करते हैं। गर्म दरार क्षेत्र के एडी करंट दरार मूल्य और नरम बिंदु मूल्य आम तौर पर थोड़ा बदलते हैं या घटते रहते हैं, यह दर्शाता है कि दरार धीरे-धीरे कमजोर हो रही है। उसी समय, दरार क्षेत्र के आकार को देखने के साथ संयुक्त (अक्षीय और परिधि दिशाओं में गर्म दरार क्षेत्र की चौड़ाई संकरी हो जाती है, दरार सीमा पतली हो जाती है, आदि), यह निर्धारित किया जाता है कि रोल को मशीन पर लगातार इस्तेमाल किया जा सकता है या नहीं।

दरार की गहराई में होने वाले बदलावों का पता लगाने और उनका विश्लेषण करने के लिए कोणीय जांच का उपयोग करें। थर्मल दरारों वाले वर्क रोल की प्रत्येक पीसने के बाद, दरारों की गहराई का पता लगाने के लिए एक अल्ट्रासोनिक तिरछी जांच का उपयोग किया जा सकता है। यदि तिरछी जांच द्वारा पता लगाई गई गहराई धीरे-धीरे कम हो जाती है, तो यह दर्शाता है कि दरार धीरे-धीरे समाप्त हो गई है।

थर्मल क्रैक ग्रोथ का पता लगाने और उसका विश्लेषण करने के लिए दोहरे तत्व सीधे जांच का उपयोग करें। दोहरे तत्व सीधे जांच का पता लगाना सबसे महत्वपूर्ण है, और इसका मुख्य कार्य यह जांचना है कि दरार किसी कोण पर फैल रही है या नहीं। अनुदैर्ध्य तरंगों की विशेषताओं के अनुसार, यदि दरार रोल सतह के क्रॉस सेक्शन के लंबवत है, तो दोहरे तत्व जांच इसका पता नहीं लगा सकती है और केवल बंधन परत की परावर्तित तरंग का पता लगा सकती है। जब दरार फैलती है, तो जुड़वां क्रिस्टल द्वारा पता लगाई गई दरार तरंग एक "लहर चलना" घटना दिखाती है, जो धीरे-धीरे उथले से उथले तक गहरी होती जाती है।

प्रायोगिक कार्य और परिणाम

प्रयोग की शुरुआत में, कम गहरी दरारों वाले रोल को पहले प्रायोगिक वस्तुओं के रूप में इस्तेमाल किया गया था। दरारों को सामान्य रूप से समाप्त करने के बाद, गहरी दरारों वाले रोल का धीरे-धीरे परीक्षण किया गया, और बाद के प्रयोग स्क्रैप के करीब व्यास वाले रोल पर किए गए। परिणामस्वरूप, सभी आठ प्रायोगिक रोल का उपयोग तब तक किया गया जब तक कि दरारें सामान्य रूप से समाप्त नहीं हो गईं, या दरारें सामान्य हो गईं और स्क्रैप हो गईं, जो दर्शाता है कि फिनिशिंग रोलिंग के सामने वाले हिस्से में हाई-स्पीड स्टील वर्क रोल को गर्म दरारों के साथ सुरक्षित रूप से इस्तेमाल किया जा सकता है। विस्तृत प्रायोगिक डेटा तालिका 1 में दिखाया गया है।

तालिका 1 फिनिशिंग रोलिंग के अगले भाग में उच्च-क्रोमियम लौह वर्क रोल पर गर्म दरारों की प्रायोगिक स्थितियाँ

फिर उपयोग प्रणाली को संशोधित करें ताकि मशीन पर थर्मल दरारों वाले रोल को सामान्य उपयोग में शामिल किया जा सके, और मशीन पर दरारों वाले दुर्घटना रोल, रोल प्रतिस्थापन चक्र और पीसने की मात्रा सामान्य रोल के समान हो। सिस्टम के कार्यान्वयन के बाद, उच्च-क्रोमियम लोहे के गर्म दरार पीसने का नुकसान प्रति माह 40 मिमी से अधिक कम हो जाता है, और पीसने वाले पहियों, काटने वाले तरल पदार्थ और मैनुअल पीसने जैसी बड़ी मात्रा में लागत बच जाती है। यह ऑन-साइट फिनिशिंग रोलिंग के सामने के चरण में वर्क रोल में भारी निवेश, बड़ी पूंजी कब्जे और तंग टर्नओवर की स्थिति को कम करता है।

निष्कर्ष

सैद्धांतिक गणना और प्रायोगिक सत्यापन से पता चलता है कि फिनिशिंग रोलिंग के सामने के हिस्से में उच्च-क्रोमियम लोहे के काम के रोल का उपयोग थर्मल क्षति दरारों वाली मशीन पर किया जा सकता है, और रोल बदलने का चक्र और पीसने की मात्रा सामान्य रोल के अनुरूप हो सकती है। दरार की वृद्धि दर रोल के सामान्य व्यास में कमी से छोटी है, और रोल के उपयोग के साथ थर्मल क्षति दरारें धीरे-धीरे गायब हो जाती हैं। उपयोग स्थल पर, अल्ट्रासोनिक दोहरे तत्व जांच दरारों के अस्तित्व का पता नहीं लगा सकती है, अर्थात, दरारों की दिशा अल्ट्रासोनिक तरंगों की दिशा के अनुरूप है और रोल की सतह की कट सतह के लंबवत है।

फिनिशिंग रोलिंग के सामने के चरण में थर्मल डैमेज क्रैक वाले हाई-क्रोमियम आयरन वर्क रोल को मशीन पर डाला जाता है, जो न केवल हाई-क्रोमियम आयरन वर्क रोल के असामान्य नुकसान को कम करता है, बल्कि पीसने वाले पहियों, कटिंग तरल पदार्थ और मैनुअल पीसने जैसी बहुत सारी लागतों को भी बचाता है। यह ऑन-साइट फिनिशिंग रोलिंग के सामने के चरण में वर्क रोल के भारी इनपुट और तंग टर्नओवर की स्थिति को भी कम करता है, जो बहुत महत्वपूर्ण है।