Soğuk haddeleme iş silindirlerinin performans gereksinimleri ve malzeme geliştirme eğilimleri

Soğuk haddelenmiş çelik saclar (galvanizli, kalay kaplı, kaplamalı ve emaye çelik saclar dahil) kimya sanayi, hafif sanayi, otomobil, makine, inşaat, su ve elektrik, petrol, kömür, demiryolları ve diğer sektörlerde yaygın olarak kullanılır ve ulusal ekonomide vazgeçilmez ve önemlidir. Çelik çeşitleri. Rulolar, soğuk haddelenmiş levha üretimi için olmazsa olmaz ve çok önemli ekipman bileşenleridir. Soğuk haddelenmiş levhalara olan talebin artması, rulo üretim şirketlerinin sayısında da önemli bir artışa yol açmıştır. Ancak, yüksek kaliteli soğuk haddelenmiş dövme çelik ruloların üretim kapasitesi hala çok azdır. İthal ekipman kullanımı nedeniyle, yalnızca birkaç rulo şirketi bazı yüksek kaliteli rulolar sağlayabilmektedir ve boşluk hala yalnızca ithalat yoluyla doldurulabilmektedir. Sayısal kontrolün, modernizasyonun, otomasyonun ve haddeleme fabrikalarının sürekliliğinin kademeli olarak iyileştirilmesiyle, rulo kalitesine yönelik gereksinimler giderek artmaktadır.

Soğuk haddelenmiş ürünler için temel performans gereksinimleri iş ruloları ürünler

①Rulo gücü

Soğuk haddeleme sırasındaki deformasyon direnci, sıcak haddeleme sırasındakinden çok daha yüksektir. Isırma işleminin ilk aşamasında, soğuk haddeleme iş silindirinin yüzeyi yalnızca 1×104MPa'yı aşan bir basınca dayanmakla kalmaz, aynı zamanda silindir ile plaka arayüzü arasındaki sürtünmeden kaynaklanan kesme gerilimine de dayanır. Kullanımın zorlu gereksinimlerini karşılamak için, soğuk haddeleme iş silindirinin çekme dayanımı σb yaklaşık 2×103MPa'dır ve iç yapı düzgün olmalıdır. Vakum eritme, vakum gaz giderme, vakum döküm ve diğer teknolojilerin ortaya çıkması yalnızca oksit oluşumunu önlemekle kalmaz, aynı zamanda enjeksiyon sıcaklığını ve enjeksiyon hızını kontrol ederek çelik külçesindeki alaşım elementlerinin ayrışmasını iyileştirir ve yapının kompaktlığını ve bileşim düzgünlüğünü iyileştirir. Elektroslag yeniden eritme teknolojisi çeliğin saflığını yeni bir döneme taşıyor. Molibden, vanadyum ve diğer alaşım elementlerinin eklenmesi, soğuk haddeleme silindiri çeliğinin mukavemetini artırır ve soğuk haddeleme iş silindiri çelik malzemelerinin çeşitli özelliklerini iyileştirir.

②Silindirlerin aşınma direnci

Soğuk haddeleme işlemi sırasında soğuk silindirlerde iki ana aşınma şekli vardır: radyal yönde makroskobik aşınma ve yüzey pürüzlülüğünde azalma. Makroskobik aşınma miktarı soğuk silindirin ömrünü belirler. Kütük külçeden levhaya dönüştüğünde, özellikle çeşitli tipte ince levhalar yüksek hızda haddelenirken, soğuk haddeleme iş silindirlerinin hizmet ömrü, soğuk haddeleme işlemi sırasında meydana gelen şiddetli aşınma ve yıpranma nedeniyle büyük ölçüde kısalacaktır. Bu, acilen çözülmesi gereken büyük bir sorun haline gelmiştir. Birçok literatür, soğuk haddeleme iş silindirlerinin aşınma sorununu kapsamlı ve derinlemesine tartışmıştır: örneğin, soğuk haddeleme silindiri çeliğindeki alüminyum oksitlerin neden olduğu aşınma. Büyük döngüsel haddeleme geriliminin etkisi altında, soğuk haddeleme silindirinin silindir yüzeyi deforme olabilir ve bunun sonucunda aşındırıcı parçacıklar oluşturmak üzere oksitlenen ve doğrudan soğuk haddeleme iş silindirlerinin aşınmasına neden olan ince aşınma parçacıkları üretilebilir. Sıcak bölgedeki soğuk haddeleme iş silindirinin soğuk haddeleme işlemi sırasında, silindir yüzeyi oksidasyon nedeniyle hemen oksitler üretecek ve daha sonra oksitler silindiri aşındıracaktır. Soğuk silindir yüksek hızda haddelendiğinde, kütük ısırdıkça yüzey pürüzlülüğü kademeli olarak artacaktır. Bu nedenle, silindir yüzeyinin yenilenip yenilenemeyeceği, soğuk haddeleme iş silindirinin sonraki haddeleme ömrünü belirler.

Özetle, soğuk haddelerin aşınma direncini artırmak için alınabilecek önlemler şunlardır:

(1) Soğuk haddelemelerin hizmet ömrünü iyileştirmek için krom içeriğini artırın;

(2) Haddeleme ömrünü iyileştirmek için yüzey işleme teknolojisinin kullanılması;

(3) Yüksek hızlı çelik soğuk haddeleme;

(4) Ti eklenmesi aşınma direncini artırır;

(5) Aşınma direncini artırmak için metal püskürtme kalıplama teknolojisini kullanın.

③Ruloların kaza önleyici performansı

Kaza direnci, termal çatlama, dökülme ve termal şoka karşı direnci ifade eder. soğuk haddeleme ruloları Kullanım sırasında. Modern haddeleme makineleri yüksek hız ve yüksek basınca doğru geliştikçe, soğuk haddeleme makinelerinin haddeleme işlemi sırasında çelik sıkışması, üst üste haddeleme ve kayma gibi kazalar, soğuk haddeleme makinelerinin haddeleme işlemi sırasında soğuk haddeleme yüzeyinde artan sürtünmeye neden olacak ve bu da ani bir sıcaklık artışına yol açacaktır. Çelik yapışması, sıcaklık 1000 °C'ye ulaştığında meydana gelir. Genel olarak, soğuk haddelemenin yerel yüzey sıcaklığındaki artış, yerel aşırı ısınmaya ve organizasyonel özelliklerde değişikliklere neden olur. Soğuk haddeleme iş silindirlerinin yüzeyindeki çatlaklar, esas olarak haddeleme işlemi sırasında yerel aşırı ısınmanın neden olduğu termal stres ve yapısal stresin birleşiminden kaynaklanır. Önceki haddeleme işlemi sırasında soğuk haddeleme iş silindirinde oluşan çatlaklar, zamanla taşlanarak tamamen giderilmelidir, aksi takdirde sonraki haddeleme işleminde büyük ve derin dökülmeler oluşarak soğuk haddeleme iş silindirinin erken arızalanmasına neden olur. Mikro çatlak genişlemesi biçimindeki bu dökülme, kullanım sırasında soğuk haddeleme iş silindirlerinin erken arızalanmasının ana nedenidir.

④Sertleştirilmiş tabakanın derinliği

Soğuk haddelemenin sertleştirilmiş tabakasının derinliğini artırarak, silindirin gerçek çapı artırılabilir ve soğuk haddeleme iş silindirinin hizmet ömrü etkili bir şekilde uzatılabilir; yeniden söndürme sayısındaki azalma nedeniyle, soğuk haddelemenin kullanım maliyeti etkili bir şekilde azaltılabilir. Soğuk haddeleme silindiri çeliğindeki krom içeriği 2%'den 3%'ye çıktığında, soğuk haddeleme iş silindirinin sertleştirilmiş tabakasının derinliği de 10 mm'den 15 mm'ye çıkacaktır. Soğuk haddeleme iş silindirinin sertliğini artırmak için, geleneksel krom bazlı dövme çelik soğuk haddeleme iş silindiri çeliğine uygun miktarda nikel elementi ekleyebiliriz. Soğuk haddeleme silindirinin sertliğini artırırken, sertleştirilmiş tabakanın derinliği de 7 ~ 8 mm artırılabilir. 1980'lerin ortalarına gelindiğinde, sıvı nitrojen kriyojenik işlem ve çift frekanslı indüksiyon ısıtma teknolojisi yaygın olarak kullanılıyordu. Alaşım elementi krom içeriği 3%'den 5%'ye yükseltilir. Sertleştirilmiş tabakanın derinliği sadece 50 mm'yi aşmakla kalmayacak, aynı zamanda soğuk haddeleme rulosunun ilk yüzey sertlik değeri de 100 (HSD) kadar yüksek olacaktır.

Malzeme geliştirme eğilimleri soğuk haddeleme iş silindirleri

① Yüksek kromlu soğuk haddeleme

Cr elementi içeriğinin artırılmasıyla, soğuk haddeleme iş silindiri malzemesinin sertleştirilebilirliği iyileştirilebilir. Mitsubishi Steel, yeni bir tür yüksek kromlu dövme çelik soğuk haddeleme malzemesi geliştirdi. Test sonuçları, 10% Cr içeriğine sahip bir soğuk silindirin aşınma direncinin, 3% Cr içeriğine sahip bir soğuk silindirin iki katı kadar yüksek olduğunu kanıtlamaktadır. Cr elementi içeriği 18%'ye daha da artırıldığında, soğuk haddeleme silindirinin aşınma direnci de iyileşecektir. Karbon ve krom dengesini ayarlayarak, daha düşük söndürme sıcaklığında yalnızca daha yüksek sertlik elde edilemez, aynı zamanda silindir malzemesinin kırılmaya karşı duyarlılığı da azaltılabilir ve bu da silindir kırılma kazalarının oluşumunu azaltır. Soğuk haddeleme silindirleri, silindir kırılmasına karşı güçlü bir dirence ve iyi bir pürüzlülük tutma özelliğine sahiptir ve büyük haddeleme kuvveti ve yüksek ürün hassasiyeti gereksinimleri gibi zorlu çalışma koşulları altında haddelemeye uyarlanabilir.

② Yüksek alaşımlı, geliştirilmiş soğuk haddeleme rulosu

Yeni soğuk haddelenmiş iş silindirinin mekanik özelliklerini ve performansını iyileştirmek için, 5% Cr soğuk haddelenmiş iş silindiri malzemesi temelinde iyileştirmeler yapılmış, Mo ve V gibi elementlerin yüzde içeriği değiştirilmiş veya Ti, Nb gibi güçlü karbür oluşturan elementlerin uygun miktarda eklenmesi, Cr5 serisi silindirler için yeni malzemeler oluşturabilir. Yeni Cr5 serisi malzeme soğuk silindirlerinin aşınma direnci ve termal şok mukavemeti önemli ölçüde iyileştirilebilir.

Azot, rulonun mekanik özelliklerini güçlendirebilir. Çelikteki krom, vanadyum, titanyum ve niyobyum gibi alaşım elementleriyle güçlü bir yakınlığa sahiptir ve çelikte farklı formlarda bulunan kararlı nitrürler üretebilir. Nitrür, ince ve dağılmış ikinci fazlar oluşturma, ostenit tanelerinin büyümesini engelleme olasılığı daha yüksektir ve taneleri rafine etmede önemli bir etkiye sahiptir, rulo malzemesinin mukavemetini, sertliğini ve diğer mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirir. Bu nedenle, soğuk haddeleme rulo malzemesindeki azot içeriğini kontrol ederek, soğuk haddeleme iş rulosunun genel performansını iyileştirebilir, bu da rulo malzemelerinin geliştirilmesi için önemli bir yön sağlar.

③ Dövme yarı yüksek hızlı çelik soğuk haddeleme

Gerçek kullanım sırasında soğuk haddeleme iş silindirleri, çelik sıkışması, çelik yapışması ve kayış kırılması gibi üretim kazaları meydana gelebilir. Cr3 ve Cr5 serisi malzemelerden yapılmış soğuk haddeleme iş silindiri gövdesinin yerel yapısı ve sertliği değişerek silindir yüzeyinde yerel mikro çatlaklara veya büyük soyulmalara neden olacak ve böylece soğuk haddeleme silindirinin kaza direncini azaltacaktır. Dövme yarı yüksek hızlı çelik soğuk haddeleme silindirlerinin malzemesi, 5% Cr soğuk haddeleme iş silindirlerinin malzemesi temel alınarak geliştirilmiştir. Güçlü karbür oluşturan elemanlar Cr, Mo ve V'nin büyük miktarda eklenmesi nedeniyle, söndürmeden sonra elde edilen karbür tipi esas olarak M7C3 tipidir. (HV2500) ve MC tipi (HV3000) karbür esas olarak kullanılır. Yüksek sertlikteki karbürün varlığı, dövme yarı yüksek hızlı çelik silindirin iyi aşınma direncine ve yüksek kaza direncine sahip olmasını sağlar.

④Yüksek hızlı çelik soğuk haddeleme

Yüksek hızlı çelik rulolar ilk olarak 1988 yılında Japonya'da pratik üretime ve uygulamaya konuldu ve ardından ABD de 1990'ların başında yüksek hızlı çelik ruloları benimsemeye başladı. Japonya ve ABD ile karşılaştırıldığında, yüksek hızlı çelik ruloların Avrupa'daki pratik uygulaması daha sonra başladı ancak hızla gelişti. Şu anda, ülkemin büyük ölçekli yüksek hızlı çelik rulo üretimi hala emekleme aşamasındadır ve temel teknolojiler henüz aşılmamıştır. Yüksek hızlı çelik rulolar yalnızca Baosteel başkanlığındaki birkaç büyük çelik şirketinde kullanılmaktadır. Yüksek hızlı çelik ruloların üretim ve kullanım teknolojisi üzerine araştırma yapmak, yeni yüksek hızlı çelik ruloların tanıtımı ve uygulanması için temel oluşturabilir ve bu nedenle çok önemli bir pratik değere sahiptir.

Şu anda, yüksek hızlı çelik soğuk haddelemeler ABD'deki Inland Steel Company, Kanada'daki Dofasco Company, İsveç'teki Akers Company ve Nippon Steel Company gibi düzinelerce çelik şirketinde kullanılmıştır ve kullanım sonuçları iyidir. Yüksek hızlı çelik haddelemelerin malzemesi çok sayıda karbür oluşturan eleman içerir. Karbür tipleri esas olarak MC ve M2C tipleridir ve bu da soğuk haddeleme haddelemelerinin mukavemetini, yüzey pürüzlülüğünü ve aşınma direncini büyük ölçüde artıracaktır. Bu nedenle, yüksek hızlı çelik haddelemelerin kullanımı, haddeleme tüketimini önemli ölçüde azaltabilir ve haddeleme maliyetlerini düşürmeye ve plaka kalitesini iyileştirmeye yardımcı olan haddeleme değişim sayısını azaltabilir. Yüksek hızlı çelik soğuk haddeleme haddeleme haddelemelerinin yüksek karbon ve alaşım içeriği nedeniyle, üretim süreci daha karmaşıktır. Şu anda, güvenilir eritme, dövme ve ısıl işlem yöntemleri bulunmadığından, işleme teknolojisi zayıftır ve verim oranı da düşüktür. Bu da gelecekte çözülmesi gereken önemli bir teknolojidir.