Использование и управление опорными роликами для горячекатаных листов и полос

Аннотация: Требования к выходу и качеству горячекатаных полос становятся все выше и выше, что заставляет требования к использованию и управлению опорными роликами меняться с каждым днем. В этом случае особенно важно изучить использование и управление опорными роликами, максимально продлить срок службы опорных роликов и избежать аварий на опорных роликах, влияющих на производство и качество продукции.

Ключевые слова: валок; износ; тип валка; использование; управление

Поскольку выпуск горячекатаных полос постепенно увеличивается, требования к использованию опорных валков также становятся все выше и выше. Как продлить срок службы опорных валков стало одной из основных тем, изучаемых на горячекатаных полосовых станах. Сейчас мы анализируем использование и управление опорными валками на нашем заводе с коллегами, чтобы найти максимальную экономическую эффективность валков.

Обзор горячекатаного листа и полосы резервные рулоны

Опорный валок в основном используется для поддержки рабочего валка во время производственной прокатки. Поскольку опорный валок имеет длительный срок службы и подвергается воздействию знакопеременных изгибающих напряжений в течение длительного времени, опорный валок должен обладать хорошей прочностью и стойкостью к излому. Поэтому идеальное сочетание высокой износостойкости, высокой стойкости к отслаиванию и стойкости к излому является обязательным условием для опорного валка.

В целом развитие опорных валков станов горячей прокатки полос прошло четыре этапа (см. табл. 1).

Как видно из приведенной выше таблицы, увеличение содержания элемента Cr в материале опорного валка эффективно для улучшения коррозионной стойкости и износостойкости матрицы опорного валка. На основе обобщения испытаний и опыта считается, что содержание Cr в составе опорного валка должно быть оптимальным 5%. Поэтому большинство станов горячей прокатки полосы в настоящее время используют кованые опорные валки Cr5. Практика показала, что этот материал больше подходит для нужд современных заводов по производству горячекатаной полосы.

Таблица 1 Этапы разработки материалов опорных валков для стан горячей прокатки полосы

Использование резервных рулонов

Плоская форма является важным показателем качества полосовой стали, а износ валков является одним из ключевых факторов, влияющих на конечную плоскую форму полосовой стали. Износ валков включает износ опорного валка и износ рабочего валка. Поскольку цикл смены опорного валка намного длиннее, чем у рабочего валка, его сильный износ повлияет на деформацию изгиба рабочего валка, тем самым влияя на качество формы полосы. Износ валков является одним из факторов, который трудно количественно контролировать в текущем производстве.

Износ роликов

Механизм износа валков такой же, как и у других видов износа. С точки зрения трибологии износ валков можно понимать как изменение макро- и микроразмеров. Обычно обсуждаемый износ валков включает как макроизнос, так и микроизнос, который объективно проявляется в уменьшении диаметра валков.

Износ опорного ролика в основном вызван относительным трением скольжения и качения с рабочим роликом. Поверхность рабочего ролика и частицы карбида сошлифовывают металлические частицы на поверхности опорного ролика, вызывая износ опорного ролика. Степень износа связана с такими факторами, как материал ролика, твердость поверхности, шероховатость, давление между роликами, относительная величина скольжения и расстояние прокатки.

Статистика большого количества данных измерений показывает, что износ нижнего опорного ролика больше, чем износ верхнего опорного ролика. Основная причина этого явления заключается в том, что охлаждающая вода, несущая большое количество окалины из оксида железа, воздействует на поверхность нижнего ролика, что приводит к плохим условиям работы нижнего опорного ролика и ускоряет износ нижнего опорного ролика. В ответ на вышеуказанные проблемы на месте нижняя опора принимает следующие меры для компенсации износа роликов:

(1) Контроль по прокатному разнообразию. Недавно установленные ролики должны сначала прокатывать широкие, тонкие, пластинчатые и полосовые изделия со строгими требованиями к допускам, а затем последовательно менять спецификации продукта по мере износа роликов. Сделайте его от широкого к узкому, от тонкого к толстому и, наконец, прокатайте изделие с низкими требованиями к допускам;

(2) Рассмотреть износ валков от обжатия прокаткой. Следует принять методы для уменьшения степени обжатия, чтобы компенсировать износ валков;

(3) Рассмотреть износ валка с точки зрения охлаждения валка. То есть, изменение распределения температуры тела валка используется для компенсации воздействия износа валка. По мере износа валка количество охлаждающей воды на его кромке постепенно увеличивается, чтобы соответственно увеличить термическую корону валка.

Ниже мы в основном рассмотрим проблему компенсации износа опорных валков за счет конструкции профиля валков.

Конструкция в форме ролика резервный рулон

Износ опорных роликов — это проблема, на которую персонал, занятый в процессе прокатки стали, должен обращать особое внимание. Только путем ведения точной и обоснованной статистики износа опорных роликов мы можем определить обоснованный срок службы каждого опорного ролика, фактическую величину износа опорного ролика и распределение износа по телу ролика. Предоставить необходимую и точную информацию для контроля формы, чтобы в конечном итоге гарантировать качество продукции.

(1) Конструкция роликового типа

Наш завод провел большой объем статистических данных, основанных на фактической ситуации до шлифования опорных роликов, и обнаружил, что кривые прокатки опорных роликов с использованием плоских роликов и синусоидальных роликов не сохранялись должным образом после их снятия с машины. Неравномерный износ часто происходит на поверхности валков, и это явление особенно серьезно на последующих клетях. Эта проблема всегда была сутью трудности контроля формы прокатываемой стальной пластины и должна быть преодолена. Благодаря экспериментам и исследованиям форма валков опорного ролика была изменена с исходной синусоидальной кривой на кривую «шестой степени». Экспериментальные результаты показывают, что форма валков после выгрузки из машины может в основном соответствовать заданной форме валков перед поступлением на машину, что в значительной степени решает исходную проблему неравномерного износа опорного ролика и значительно снижает сложность контроля формы пластины (см. Рисунок 1).

Благодаря использованию кривой «шестой степени» средняя часть опорного валка и рабочий валок могут достичь полного контакта во время прокатки. Самоудержание опорного валка после износа значительно улучшается, и исходная форма валка в основном сохраняется (см. рисунок 2). За счет проектирования и использования новых типов валков улучшается неравномерный износ.

(2) Конструкция фаски кромки

Хотя разумный тип опорного ролика может решить большинство проблем, вызванных неравномерным износом опорного ролика. Однако, в процессе прокатки, если на плече опорного ролика нет фаски или фаска слишком мала, или даже конструкция фаски необоснованна, на плече опорного ролика возникнет вредный контакт. Из-за переменного контактного давления, действующего на плечо опорного ролика, край опорного ролика отслоится, что приведет к преждевременному браку опорного ролика и даже к несчастному случаю на производстве. Поэтому, чтобы решить проблему концентрации напряжений на плече опорного ролика и предотвратить отслоение края опорного ролика, крайне необходимо иметь разумную переходную кривую на краю опорного ролика. Кромка опорного ролика принимает дуговую составную фаску, которая лучше влияет на снижение концентрации напряжений на плече (см. Рисунок 3). Если фаска спроектирована слишком маленькой, то фаска не будет работать на более поздних стадиях прокатки, а если фаска спроектирована слишком большой, то концентрация напряжений возникнет на пятке фаски. Согласно опыту использования опорного ролика, в радиальном направлении в пределах 200-миллиметровой длины одной стороны опорного ролика следует сделать составную дуговую фаску 1~2 мм. Это может эффективно уменьшить точки концентрации напряжений, уменьшить вредные контактные поверхности и избежать несчастных случаев на валках в течение срока службы опорного ролика.

Рисунок 1. Шестая кривая мощности роликовой кривой

Рисунок 2 Кривая профиля ролика опорного ролика после износа

Рисунок 3. Фаска заплечика опорного ролика

Управление резервными рулонами

Кроме того, ключ к качеству использования валков лежит в управлении опорным валком; качество управления напрямую связано с показателями срока службы и стоимости опорного валка. Управление опорными валками должно обсуждаться на заводе-изготовителе и не может копироваться без разбора. Соответствующие меры должны быть сформулированы на основе разновидностей прокатки и состояния оборудования завода, где используются опорные валки, с тем, чтобы постепенно повышать уровень управления опорными валками.

Управление резервными рулонами, поступающими на завод

Ультразвуковой контроль опорных роликов после поступления на завод особенно важен. Поскольку в процессе производства неизбежно наличие дефектов у опорных роликов, их необходимо тщательно осмотреть и подтвердить после поступления на завод. Важно знать, что любой крошечный дефект на рулоне может привести к крупной аварии или даже к серьезной аварии. Поэтому работа персонала по ультразвуковому контролю очень важна. Только когда внутренние дефекты опорного ролика обнаруживаются до использования, можно предпринять необходимые меры в соответствии с ситуацией с дефектом. Разработайте конкретный план отслеживания для использования проблемных опорных роликов, чтобы попытаться избежать производственных аварий, вызванных распространением дефектов опорных роликов. Если обнаружен дефект рулона, следует записать местоположение, направление глубины и т. д. дефекта, чтобы облегчить отслеживание опорного рулона во время использования. Как только будет обнаружено, что дефект расширился, использование необходимо немедленно прекратить, чтобы предотвратить несчастные случаи.

Управление нормальным и ненормальным выключением

Опорный ролик после обычного демонтажа должен быть обработан в соответствии с заданной величиной шлифования. Опорный ролик должен быть полностью охлажден перед обработкой, чтобы предотвратить изменение формы обработанного ролика из-за влияния температуры, что приводит к нестабильности производственных операций. Также необходимо регулярно измерять твердость поверхности опорного ролика и регулировать величину шлифования опорного ролика в соответствии с изменением твердости, тем самым устраняя закаленный слой на поверхности опорного ролика и предотвращая отслаивание.

Если рулон сходит с машины ненормально (рулон имеет аварию на машине, такую как застревание стали, застревание стали и т. д.), объем обработки опорного рулона изменится. Если происходят аварии, такие как застревание стали или застревание стали, когда рулон находится в машине, объем обработки и шлифовки должен быть повторно определен на основе дефектов поверхности после того, как опорный рулон будет снят с машины. Для точного определения местоположения и глубины трещин в дефектных деталях следует использовать комбинацию ультразвукового контроля и вихретокового контроля. Примите принцип дефектоскопии во время обработки, постоянно определяйте глубину трещин и полностью обрабатывайте трещины, максимально сокращая объем обработки. Хотя этот подход может привести к увеличению времени обработки рулона, этот метод может сэкономить аномальное потребление обработки рулона. Только используя метод шлифования и зондирования одновременно, можно действительно сократить аномальное потребление рулона. В противном случае потребление не может быть действительно уменьшено только ограниченным количеством шлифования после нормального отключения. Хотя объем обработки и шлифовки каждый раз невелик, и авария может произойти не сразу, накопившиеся со временем усталостные трещины так и не были обработаны, что в конечном итоге может привести к аварии на валке в процессе прокатки, и тогда выигрыш перевешивает потери.

Поэтому станы горячей прокатки должны быть оснащены соответствующим оборудованием для обнаружения. Ультразвуковая дефектоскопия и дефектоскопия вихревых токов могут проводиться на опорных роликах до и после шлифования. При необходимости можно использовать магнитопорошковую дефектоскопию, дефектоскопию окраски и другие средства для проверки наличия усталостных трещин внутри опорного ролика и наличия остаточных трещин на поверхности. Определите, имеются ли очевидные упрочненные участки с помощью проверки твердости, чтобы обеспечить равномерную твердость поверхности опорного ролика и предотвратить попадание дефектов в опорный ролик в машину. Цикл замены опорного ролика должен быть скорректирован в соответствии с состоянием упрочнения плеча, чтобы гарантировать, что твердость не увеличится более чем на 4HS во время использования. Упрочненный слой должен быть полностью удален во время шлифования, а твердость поверхности ролика должна быть проверена после шлифования, чтобы восстановить значение твердости до исходной твердости опорного ролика.

Управление файлами рулонов

Необходимо создать полные записи использования валков. В частности, необходимо создать файлы вихретоковой и ультразвуковой дефектоскопии валков. Статистика показывает, что большинство валков, которые имеют аварии на машине, — это валки, которые были ненормально сняты с машины и отремонтированы перед повторным использованием.

Поэтому опорный ролик должен регулярно проверяться методом вихревых токов, поверхностной ультразвуковой волны и ультразвуковой дефектоскопии микротрещин на стыке. Опорные ролики, которые подверглись авариям прокатки, должны быть 100% растрескиваются и проверяются. В то же время следует повысить уровень работы дефектоскопов, чтобы снизить вероятность утечки оборудования.

Приняв эти меры, можно сократить или полностью исключить несчастные случаи на опорном ролике, продлить срок службы опорного ролика и снизить его расход.

Виды отказов резервного ролика и их предотвращение

Основные виды отказов опорных валков включают отслоение корпуса валка и отслоение боковой части валка. Кроме того, существуют также виды отказов, такие как усталостный перелом шейки валка и стрессовый перелом корпуса валка. Отказ валка часто встречается во время использования. Эта проблема является прямой причиной повреждения валка, сокращения срока службы и даже преждевременного списания. Поэтому отказ валка — это последнее, чего хотят пользователи валков. Однако из-за существования этой проблемы она всегда беспокоила управление валками на месте. Теперь мы проанализируем виды отказов опорных валков с нескольких сторон, укрепим использование и управление валками и постараемся избежать возникновения этой проблемы.

Очистка опорного ролика

(1) В процессе производства опорного валка, из-за неравномерного износа опорного валка и рабочего валка, положительные и отрицательные изгибающие силы рабочего валка вызывают углубление в середине корпуса опорного валка и выступы на обоих концах. Контактное напряжение на конце корпуса валка увеличивается. При превышении предела текучести материала происходит пластическая деформация. Многочисленные чередующиеся деформации приведут к образованию микротрещин, а расширение трещин приведет к отслаиванию крупных кусков;

(2) Опорный ролик всегда поддерживает контакт качения с высокотвердым рабочим роликом, а поверхность ролика выдерживает периодическое контактное напряжение давления. Периодическое контактное напряжение качения часто приводит к образованию нагартованного слоя на поверхности опорного ролика, но не всякое нагартованное состояние приводит к отслаиванию. Только когда значение напряжения увеличивается на степень закалки, а напряжение прокатки превышает предел текучести материала, микротрещины распространяются и вызывают отслаивание. Если увеличение нагартованной твердости 4HS превышает исходную твердость, существует риск отслаивания. Основным решением является удаление закаленного слоя, чтобы предотвратить отслаивание микротрещин в оболочке.

Этот вид микротрещины трудно обнаружить, когда валок находится в эксплуатации, и трудно обнаружить расширение трещины. Если валок не обнаружен, когда он снят со станка для шлифования и выполнен большой объем шлифования, трещина будет быстро расширяться при повторном использовании, что может привести к отслаиванию. Из-за длительного срока службы опорного ролика износ середины опорного ролика большой, а износ обоих концов небольшой, что приводит к форме ролика U-образной формы. Это вызывает локальные пики контактного давления на обоих концах тела ролика и увеличение переменного напряжения сдвига на обоих концах, ускоряя усталостное повреждение. Более того, из-за меньшего износа на краю валка максимальная точка переменного напряжения сдвига в основном не перемещается. Под его повторным воздействием могут появляться локальные трещины. По мере распространения трещин они в конечном итоге вызывают сколы. Сколы опорного ролика в основном представляют собой небольшие куски сколов, которые распределены в пределах диапазона тела валка, соприкасающегося с прокатным составом.

Предотвращение отказов опорных роликов

(1) Мониторинг наклепа После обработки опорного ролика проверяется твердость поверхности ролика. Во-первых, чтобы подтвердить, имеет ли твердость тенденцию к увеличению, а во-вторых, чтобы определить однородность твердости. Если твердость увеличивается более чем на 4HS по сравнению с тем, что было до запуска машины, количество шлифования должно быть соответствующим образом увеличено, чтобы эффективно сократить цикл прокатки. Обработайте поверхность ролика несколько раз и повторно проверьте твердость поверхности ролика, чтобы подтвердить, является ли наклепанный слой чистым и должен ли он достичь твердости, когда машина была установлена на машину в последний раз;

(2) Мониторинг усталостных трещин может осуществляться с помощью магнитопорошковой, капиллярной или ультразвуковой дефектоскопии для подтверждения того, были ли удалены усталостные трещины, и соответствующим образом увеличить объем шлифования для удаления усталостного слоя;

(3) Отрегулируйте цикл замены валков. Усталостные трещины опорного валка тесно связаны с циклом обслуживания валков, системой шлифования и состоянием поверхности валков до установки валков на машину. Поэтому цикл замены валков опорного валка следует постепенно корректировать в соответствии с изменением твердости поверхности опорного валка, а для обнаружения трещин на поверхности валков с целью подтверждения удаления усталостных трещин следует использовать различные методы неразрушающего контроля. После накопления многолетнего опыта были обобщены и сформулированы разумная система замены валков и система шлифования. Это очень эффективный метод обслуживания для предотвращения контактных усталостных трещин на опорных валках.

Недостатки в производстве резервные рулоны

(1) Проблема контроля падения твердости Согласно требованиям технического соглашения, твердость новых опорных роликов в основном составляет около HSD68. Когда опорные ролики находятся на средней и поздней стадиях использования, падение твердости значительно падает и в основном составляет HSD60 или ниже. Когда твердость опорного ролика уменьшается, он больше не является износостойким, и на теле ролика чрезвычайно легко образуются плюшевые и хлопьевидные железные волосы, в результате чего опорный ролик не может служить в соответствии с теоретическим проектным циклом. Это приводит к частой замене опорных роликов, что не только увеличивает затраты, но и увеличивает трудоемкость работников;

(2) Проблема однородности твердости. Из-за плохой однородности твердости опорного ролика износ тела ролика неравномерен, что напрямую влияет на контроль формы пластины и качество продукции;

(3) Проблема дефектов изготовления поверхности. Поскольку некоторые опорные ролики не соответствовали технологическим требованиям во время ковки, на поверхности при определенном диаметре было обнаружено много «пор» внутри тела ролика. Из-за наличия «пор» увеличивается количество шлифовки опорного ролика, что снижает коэффициент использования опорного ролика и значительно сокращает цикл обслуживания. В то же время опорный ролик склонен к трещинам в «порах» после длительного использования, что может привести к несчастным случаям отслоения на поверхности ролика.

Заключение

Конечное качество использования опорного ролика оценивается по количеству аварий опорного ролика на машине и различным показателям прокатки. В настоящее время энергосбережение и снижение потребления являются ведущими тенденциями на крупных сталелитейных заводах, что требует повышения уровня использования и управления опорными роликами на месте. Снижение потребления опорных роликов стало первоочередной задачей технического персонала.

Подводя итог, если вы надеетесь, что опорный ролик может быть использован для ожидаемого диаметра лома, вы должны усердно работать над обнаружением дефектов, использованием и управлением опорным роликом, чтобы свести к минимуму несчастные случаи. Улучшите использование опорных роликов на новом уровне, чтобы обеспечить плавный ход производственного процесса. В то же время также есть надежда, что обрабатывающая промышленность сможет предоставить лучшие и более сложные опорные ролики для горячекатаных листовых и полосовых станов, так что обе стороны смогут достичь беспроигрышной ситуации и достичь общего успеха.