Cast Iron Roll: En nyckelkomponent i rullningsprocessen

Inom metallbearbetningen är rullningsprocessen en viktig formningsmetod, och gjutjärnrullen är en oumbärlig nyckelkomponent i denna process. Gjutjärnrulle Spela en avgörande roll för att forma metallmaterial, säkerställa produktkvalitet och förbättra produktionseffektiviteten. Kvaliteten på dess prestanda påverkar direkt noggrannheten och ytkvaliteten på de rullade produkterna, liksom stabiliteten och ekonomin i produktionsprocessen. Därför är en grundlig förståelse av relevant kunskap om gjutjärnrullar av stor betydelse för att optimera rullningsprocessen och förbättra produkternas konkurrenskraft. ​

Arbetsförhållanden och utmaningar med gjutjärnrullar

(1) Hard temperaturmiljö

Gjutjärnsrullar är ofta i en hög temperaturmiljö under drift, med den allmänna arbetstemperaturen som når 700-800 ° C. I vissa speciella fall kan temperaturen på det rullade materialet de kommer i kontakt med till och med nå 1200 ° C. Kontinuerliga höga temperaturer testar inte bara rullmaterialets termiska stabilitet, utan orsakar också problem som termisk expansion och termisk deformation, vilket påverkar rullarnas dimensionella noggrannhet och kvaliteten på de rullade produkterna. ​

(2) Stark mekanisk stress

Rullarna måste motstå det starka trycket från det rullade materialet. Detta tryck fungerar kontinuerligt under rullningsprocessen och är benägen att orsaka trötthetsskador på rullarna. Under tiden, under rullningsprocessen, finns det en stark friktionskraft mellan rullarnas yta och det rullade materialet, som kommer att påskynda slitaget på rullytan och minska rullarnas livslängd. ​

(3) Hotet om termisk trötthet

På grund av kontinuerlig uppvärmning genom varmvalsade material och kylning genom kylvatten genomgår rullarna betydande temperaturförändringar på kort tid och utsätts för svår termisk trötthet. Termisk trötthet kan orsaka sprickor på rullarnas yta. Med tiden kan dessa sprickor expandera och så småningom leda till att rullarna spallar och misslyckas. ​

2. Huvudtyper av gjutjärnrullar

(1) Kylda gjutjärnrullar

Arbetsprincip: Arbetsskiktet för den kylda gjutjärnrullen bildar en vit gjutstruktur (matriskarbid) på grund av den snabba kylningseffekten av metallformen. Under gjutningsprocessen, genom att kontrollera kylhastigheten, kyls ytan på rullen snabbt för att bilda ett vitt gjutlager med hög hårdhet och hög slitstyrka, medan kärnan upprätthåller en relativt mjuk grå gjutning eller en puttad struktur för att säkerställa att rullen har en viss grad av seghet. ​

Egenskaper: Den har extremt hög ythårdhet och utmärkt slitmotstånd, vilket effektivt motstår slitage under rullningsprocessen. På grund av det höga sprödheten i det vita gjutjärnskiktet är det termiska sprickmotståndet hos kallhärdade gjutjärnrullar relativt dålig, och sprickor är benägna att uppstå när de utsätts för stor termisk spänning. ​

Applikationsfält: Det används ofta i rullningsprocesser med höga ytkvalitetskrav och relativt lågt rullande tryck, såsom precisionsrullning av tunna plattor och stålremsor. ​

(2) Oändligt kallhärdade gjutjärnrullar

Arbetsprincip: Genom att på lämpligt sätt öka kolekvivalenten för smält järn förvärvar rullen en hackad struktur (matriskarbidgrafit). Denna struktur säkerställer att det kylda skiktet i rullen inte har någon distinkt gräns vid sprickytan, och övergången från den hårda ytan till den mjuka kärnan är gradvis utan en tydlig övergångszon. ​

Egenskaper: Det kombinerar hög hårdhet och god seghet. Närvaron av grafit förbättrar den termiska sprickmotståndet och anti-spalling prestanda för rullarna, vilket gör att de kan upprätthålla ett gott fungerande tillstånd även när de utsätts för betydande termiska och mekaniska spänningar. Jämfört med kallhärdade gjutjärnrullar har oändligt kallhärdade gjutjärnrullar en längre livslängd och är lämpliga för ett bredare utbud av rullande förhållanden. ​

Applikationsfält: Används allmänt i grov rullning, medelhög rullning och andra processer, såsom grov rullning av stålbillets, mellanvals av stänger och ledningar, etc. Bland dessa processer måste rullarna tåla betydande rullande krafter och termiska belastningar. Prestandan för de oändligt kylda gjutjärnrullarna kan väl uppfylla kraven. ​

(3) Halvkylda hårda gjutjärnrullar

Arbetsprincip: Gjutning utförs med hjälp av en metallform med sandbeläggning. Ett 10-20 mm skikt av formningssand är belagd inuti metallformen för att minska kylningshastigheten för rullkroppen och erhålla en hackad struktur i rullkroppens arbetsskikt. Denna gjutningsmetod gör hårdhetsfördelningen av rullarna relativt enhetlig, med en liten hårdhetsfall från ytan till kärnan. ​

Egenskaper: Semi-kylda gjutjärnrullar har utmärkt motstånd mot varm sprickbildning, hög styrka och seghet. Ythårdheten hos rullkroppen är i allmänhet HS35-55, som effektivt kan motstå termisk trötthet och mekanisk trötthet samtidigt som man säkerställer viss slitmotstånd. Bland dem har halvkylda hårda duktila järnrullar mer överlägsna prestanda på grund av deras unika sfäriska grafitstruktur. ​

Applikationsfält: Huvudsakligen tillämpliga på Billet-öppningsställen och grovt kvarnstativ av medelstora och små storlekar. I dessa fall måste rullarna ha god omfattande prestanda för att hantera mer komplexa rullförhållanden. ​

(4) Duktila järnrullar

Arbetsprincip: Duktila järnrullar tillverkas genom att hälla smält järn som har genomgått sfäroidisering av behandlingen i formen, vilket gör att grafiten i rullstrukturen tar en sfärisk form. Närvaron av sfärisk grafit eliminerar fragmenteringseffekten av flinggrafit på matrisen och förbättrar rullarnas mekaniska egenskaper kraftigt. ​

Egenskaper: Den har hög styrka, hög seghet och utmärkt slitstyrka. Dess motstånd mot termisk sprickbildning och spallning är också enastående. Hårdhetsintervallet för duktila järnrullar är relativt brett och kan justeras enligt olika applikationskrav, med ett brett utbud av applikationer. ​

Applikationsfält: Det kan användas i olika typer av rullande fabriker, inklusive grov rullning, medelhög rullning och finish rullningsprocesser. I vissa speciella rullningsprocesser med höga krav för att utföra rullar kan duktila järnrullar också visa utmärkt prestanda.

3. Påverkan av legeringselement på prestanda för gjutjärnrullar

(1) kol (c)
Påverkningsmekanism: Kol är ett av de viktiga elementen som påverkar prestandan för gjutjärnrullar. Å ena sidan kommer ett högt kolinnehåll att hindra utfällningen av cementit, och samtidigt, på grund av ökningen av antalet bildade grafitkärnor, kan grafiten förfinas. Å andra sidan, om kolinnehållet är för högt, kommer det att få grafit att flyta, vilket påverkar rullarnas prestanda. Vid en viss kylningshastighet, om kolhalten ökas på lämpligt sätt, kommer djupet på det vita gjutna skiktet att minska och mängden ytcementit kommer att öka.
​
Påverkan på prestanda: En lämplig mängd kol kan förbättra rullarnas hårdhet och slitstyrka, men ett alltför högt kolinnehåll kommer att minska rullarnas seghet och öka risken för sprickbildning. Under produktionsprocessen är det därför nödvändigt att exakt kontrollera kolinnehållet för att balansera rullarnas olika egenskaper. ​

(2) kisel

Påverkningsmekanism: kisel kan minska lösligheten av kol i austenit, inte bara öka eutektoidomvandlingstemperaturen, utan också bredda eutektoidomvandlingstemperaturområdet och förkorta inkubationsperioden för pärlit och bainit. Inom ett visst intervall, när kiselinnehållet ökar, kommer diametern på grafitbollarna att minska och därmed förbättra rullarnas struktur och prestanda. ​

Påverkan på prestanda: kisel kan förbättra rullarnas styrka och hårdhet och samtidigt hjälpa till att förbättra rullarnas motstånd mot termisk sprickbildning. Emellertid kan överdrivet kiselinnehåll leda till en minskning av rullarnas seghet, så att dess innehåll måste kontrolleras rimligt. ​

(3) Mangan (MN)

Påverkande mekanism: Manganelement sänker eutektoidomvandlingstemperaturen och spelar en roll i stabilisering och förädling av pärlit. Det kan förbättra rullarnas styrka och hårdhet. Men när manganinnehållet är för högt kommer allvarlig segregering att inträffa och nätverkskarbider kommer att fälla ut längs korngränserna i gjutetillståndet, vilket minskar rullarnas seghet. ​

Påverkan på prestanda: En lämplig mängd mangan kan hjälpa till att förbättra rullarnas totala prestanda, men dess innehåll måste kontrolleras strikt för att undvika negativa effekter på rullarnas prestanda på grund av segregering och nederbörd av nätverkskarbider. ​

(4) Krom (CR)

Påverkningsmekanism: Krom är det mest effektiva elementet för att öka djupet i det vita gjutjärnskiktet i kallhärdade gjutjärnrullar, vilket kan motverka de negativa effekterna av kisel och bidrar till bildandet av pärlitstruktur. I legerings duktil järn kan lämpligt tillsats av krom få vissa fria karbider att dyka upp i mikrostrukturen, vilket är användbart för att förbättra hårdhet och slitmotstånd. ​

Påverkan på prestanda: Tillsatsen av krom kan effektivt förbättra rullarnas ythårdhet och slitstyrka och förbättra deras motstånd mot termisk trötthet. Emellertid kan överdriven krom leda till en minskning av rullarnas seghet. Därför måste krominnehållet kontrolleras exakt enligt rullarnas specifika användningskrav. ​

(5) Molybden

Påverkningsmekanism: Molybden, som ett element som stabiliserar pearlite, kan förfina det vita gjutskiktstrukturen i kallhärdat gjutjärn, förbättra materialstyrkan och förbättra rullarnas termiska styrka. I legerings duktila järnrullar kan på lämpligt sätt att öka molybdeninnehållet främja bildningen av pärlitstruktur och öka spridningen av pärlit. Molybden kan också hämma nedbrytningen av austenit och bidrar till bildandet av bainitstruktur. Molybden är emellertid benägen att segregering, så dess innehåll bör inte vara för högt. ​

Påverkan på prestanda: En lämplig mängd molybden kan förbättra rullarnas omfattande prestanda, särskilt deras prestationsstabilitet i högtemperaturmiljöer. På grund av segregeringstendensen av molybden måste emellertid dess distribution i rullarna strikt kontrolleras för att säkerställa enhetens enhetlighet. ​

4. Tillverkningsprocess av gjutjärnrullar

(1) Gjutningsprocess

Metallformgjutning: kallhärdade gjutjärnrullar och några oändligt kallhärdade gjutjärnrullar kastas ofta av metallformgjutning. Under gjutningsprocessen får den snabba kylningseffekten av metallformen ytan på rullen att svalna snabbt och bildar den nödvändiga vita gjutningen eller en putted struktur. Genom att kontrollera parametrar såsom temperaturen på metallformen, kan tjockleken på beläggningen och hälltemperaturen och hastigheten på det smälta järnet, mikrostrukturen och egenskaperna hos rullarnas arbetsskikt kontrolleras exakt.
​
Sandgjutning: För vissa rullar som har relativt låga krav på ythårdhet och behöver högre seghet, såsom halvkylda gjutjärnrullar, kan sandgjutning antas. Att lägga till en lämplig mängd formning av sand och kyla i järn till sandformen kan justera kylningshastigheten för olika delar av rullarna, vilket gör att rullarna kan uppnå en lämplig hårdhetsfördelning och mikrostruktur. ​

Förening gjutning: Den sammansatta gjutningsprocessen används för att tillverka sammansatta gjutjärnrullar. Genom att successivt hälla smält järn med olika kompositioner har rullarna arbetslager och kärnor med olika egenskaper. Häll till exempel först kärnmaterialet och häll sedan arbetsskiktmaterialet med hög hårdhet och slitmotstånd på ytan, så att rullen har både god seghet och ytegenskaper.
​
(2) Värmebehandlingsprocessen

Glrealing Treatment: Glödningsbehandling kan eliminera den inre stress som genereras under rullarnas gjutningsprocess och förbättra rullarnas mikrostruktur och egenskaper. Genom att hålla rullen vid en lämplig temperatur under en viss tid, homogeniseras den inre strukturen, hårdheten reduceras, segheten förbättras och beredningar görs för efterföljande bearbetning och användning. ​

Normalisering av behandling: Normalisering av behandlingen kan förfina rullarnas korn och förbättra deras styrka och hårdhet. Värm rullarna över den kritiska temperaturen, håll dem under en tid och svalna dem sedan i luften för att få en enhetlig pärlemor- eller bainitstruktur för rullarna och därmed förbättra deras totala prestanda. ​

Kylning och härdning av behandling: För vissa rullar som kräver högre hårdhet och slitstyrka kan släckning och härdning av behandling genomföras. Släckning ger ytan på rullarna med en martensitisk struktur, vilket förbättrar hårdheten avsevärt. Den martensitiska strukturen är emellertid relativt spröd, så härdande behandling är nödvändig för att justera balansen mellan hårdhet och seghet, eliminera kylningspänning och öka rullarnas livslängd. ​

5. Underhåll och vård av gjutjärnrullar
​
(1) Daglig inspektion

Ytinspektion: Kontrollera regelbundet ytan på rullarna för defekter som sprickor, spallning och slitage. Genom visuell inspektion och användning av icke-förstörande testutrustning såsom ultraljudsfeldetektorer och magnetpartikelfel-detektorer kan potentiella problem identifieras i tid och motsvarande åtgärder kan vidtas för att reparera eller ersätta dem. ​

Dimensionell inspektion: Mät rullarnas diameter, cylindricitet och andra dimensionella parametrar för att säkerställa att de ligger inom det angivna toleransområdet. Överdrivna dimensionella avvikelser kan påverka noggrannheten för rullade produkter. Därför, när en gång dimensionella avvikelser upptäcks, bör snabba justeringar eller reparationer göras. ​

(2) Smörjning och kylning

Smörjning: Under rullningsprocessen, för att minska friktionen mellan rullarna och det rullade materialet och minimera slitage, måste lämpliga smörjmedel användas. Välj smörjmedel med god smörjprestanda, extremt tryckmotstånd och oxidationsmotstånd och se till att de är jämnt fördelade på rullarnas yta. Inspektera regelbundet försörjningssystemet för smörjmedel för att säkerställa dess normala drift. ​

Kylning: Effektiv kylning är avgörande för att minska rullarnas temperatur och förhindra termisk trötthet. Se till att den normala driften av kylsystemet snabbt rengör smuts och föroreningar i kylvattenledningen och garanterar att flödeshastigheten och temperaturen för kylvattnet uppfyller kraven. Samtidigt bör sprayvinkeln och läget för kylvattnet rimligen justeras för att säkerställa enhetlig kylning av rullarnas yta. ​

(3) lagring och hantering

Lagring: Förvara rullarna i en torr och väl ventilerad miljö för att förhindra att de blir fuktiga och rost. För rullar som inte har använts på länge, bör anti-rostbehandling utföras, såsom applicering av anti-rostolja och inpackning med anti-rostpapper. Samtidigt bör uppmärksamhet ägnas åt lagringsmetoden för att undvika att rullarna pressas eller kollideras, vilket kan orsaka skador. ​

Hantering: Vid hantering av rullar bör dedikerad hanteringsutrustning som kranar och gaffeltruckar användas, och det är nödvändigt att säkerställa att utrustningens bärande kapacitet är tillräcklig. Under hanteringsprocessen, hantera med försiktighet för att undvika rullarna kollidera med andra föremål, förhindra ytskador och inre strukturella skador. ​

6. Slutsats

Gjutjärnsrullar, som kärnkomponenterna i rullningsprocessen, är deras prestanda direkt relaterad till kvaliteten på rullade produkter och produktionseffektivitet. Genom att förstå egenskaperna hos olika typer av gjutjärnrullar, påverkan av legeringselement på deras prestanda, tillverkningsprocesser och underhållsmetoder är det möjligt att bättre välja och använda gjutjärnrullar, ge full spel till sina fördelar och förbättra den totala nivån på rullningsprocessen. Med det kontinuerliga utvecklingen av teknik förbättras också prestandan och kvaliteten på gjutjärnrullarna. I framtiden förväntas de tillämpas i ett bredare fältområde och ge större bidrag till utvecklingen av metallbearbetningsindustrin.