Gjutna stålrullringar: Nyckelkomponenter i industriella applikationer

Som en nyckelkomponent i många mekaniska utrustning i industriell produktion, gjutstålrullring Spela en oföränderlig roll i olika rullningsprocesser. Kvaliteten på deras prestanda påverkar direkt kvaliteten på produkter, produktionseffektivitet och utrustningens driftsstabilitet. Från metallbearbetning till byggnadsmaterialproduktion används gjutningsstålringar i många områden och är en av de viktiga grundkomponenterna för att främja utvecklingen av modern industri. ​

1. Vad är en gjutstålrullring? ​

(1) Definition

En gjutstålrullring är en ringformad komponent tillverkad av gjutstålmaterial, vanligtvis installerat på utrustning som rullar. Gjutstålmaterial är ett stålmaterial med järn och kol som huvudkomponenter och en viss mängd legeringselement. Rollringen erhålls genom gjutningsprocess för att erhålla en specifik form. Jämfört med rullringar gjorda av andra material har gjutstålrullringar unika prestandafördelar. ​

(2) Strukturella egenskaper

Gjutstålrullringar har i allmänhet en relativt enhetlig tjocklek, och deras inre och yttre diametrar bestäms enligt den faktiska utrustningen som används och processkrav. Rollringens tvärsnittsform är vanligtvis rektangulär, men i vissa speciella applikationsscenarier är den också utformad med en speciell kontur för att uppfylla specifika rullningskrav. I vissa rullande processer med hög precision kan till exempel de inre och yttre diameterytorna på rullringen ha speciell bearbetning för att säkerställa dimensionell noggrannhet och ytkvalitet under rullningsprocessen. ​

2. Egenskaper för gjutna stålrullringar

(1) Hög styrka och seghet

Det gjutna stålmaterialet har hög styrka, vilket gör det möjligt för gjutstålringen att motstå stora rullande krafter utan deformation eller sprickor. Samtidigt ger lämpligt tillsats av legeringselement och rimlig värmebehandlingsprocess rullringen god seghet, så att den kan upprätthålla strukturell integritet när den utsätts för påverkningsbelastningar. Denna kombination av hög styrka och seghet säkerställer den stabila driften av rullringen under komplexa arbetsförhållanden. Till exempel, i den grova rullningsprocessen av storskaliga stålbilletter och järnvägsrullar, måste gjutna stålrullar tåla enormt rullande tryck och slagkraft. Deras höga styrka och seghet gör dem kompetenta för denna uppgift. ​

(2) Bra slitmotstånd

Under rullningsprocessen finns det stark friktion mellan rullringen och det rullade materialet, så slitstyrka är en av de viktiga indikatorerna på rullringsprestanda. Gjutstålrullringar bildar en matris med god slitstyrka genom att optimera legeringskompositionen och mikrostrukturen. Vissa gjutna stålrullringar innehåller också förstärkande faser som karbider med hög hårdhet, vilket ytterligare förbättrar deras ytbeläggningsresistens. Jämfört med rullringar gjorda av andra material kan gjutna stålrullringar upprätthålla en stabil drift under en längre tid under samma arbetsförhållanden, minska ersättningsfrekvensen orsakad av slitage och minska produktionskostnaderna. Till exempel har de högkromiserade gjutna stålrullarna som används i det grova kvarnstativet på den heta remsor i rullande kvarn utmärkt slitmotstånd och kan öka den rullande volymen med mer än dubbelt så mycket som är gjorda av andra material. ​

(3) Termisk sprickmotstånd ​

Under rullningsprocessen kommer rullringen att värmas upp snabbt på grund av kontakt med den höga temperaturen rullade biten och svalnar snabbt under kylningsprocessen. Denna frekventa temperaturförändring kan lätt orsaka termiska sprickor i rullringen. Rullar med gjutstål har bra termisk sprickmotstånd genom rimlig legeringsdesign och värmebehandlingsprocess. Till exempel har vissa rullar med hög krom gjutna stålringar god termisk sprickmotstånd på grund av det låga karbidinnehållet i deras matrisstruktur och anrikning av kromelement, vilket gör att de kan arbeta stabilt i högtemperaturmiljöer såsom grovt kvarnstativ av den heta remsor.

(4) Maskinbarhet och anpassningsbarhet

Gjutstålmaterial har god bearbetbarhet och kan göras till rullringar i olika former och storlekar genom olika processer som gjutning, smide och bearbetning för att tillgodose behoven hos olika utrustning och processer. Samtidigt, enligt specifika användningskrav, kan rullringar med specifika egenskaper anpassas genom att justera den kemiska sammansättningen och värmebehandlingsprocessen för gjutstål. Till exempel, för vissa applikationsscenarier med speciella krav för hårdhet och seghet, kan gjutna stålrullringar uppnå idealiska prestandaindikatorer genom att lägga till specifika legeringselement och optimera värmebehandlingsprocessen. ​

3. Applikationsfält av gjutna stålrullringar

(1) Stålindustri

Varmrullningsprocess: I produktionsprocessen för varmvalsad remsa, stål, staplar och ledningar används gjutna stålrullar i olika länkar som grov rullning, mellanliggande rullning och efterbehandling. I den varmrullade remsan kontinuerlig rullande enhet behöver de gjutna stålrullringarna på det grova rullande stativet för att tåla enorm rullningskraft och hög temperatur. Deras höga styrka, slitstyrka och termisk sprickmotstånd säkerställer stabiliteten i rullningsprocessen och tillhandahåller billetter som uppfyller de dimensionella toleranskraven för efterbehandlingsenheten. Vid rullning av stålsektioner och stänger och ledningar hjälper den höga precisionen och stabiliteten hos gjutna stålrullar för att säkerställa produkternas dimensionella noggrannhet och ytkvalitet. ​

Kall rullningsprocess: I den kalla rullningsprocessen spelar gjutstålrullar också en viktig roll. Kall rullning har extremt höga krav för ytkvaliteten och dimensionens noggrannhet hos rullarna. Genom precisionsbearbetning och speciella värmebehandlingsprocesser kan gjutna stålrullar uppfylla kraven i den kalla rullningsprocessen och säkerställa den höga kvaliteten på kalla rullade produkter. Vid produktion av kalla rullade tunna plattor gör till exempel den höga precisionen och den goda slitstyrka hos gjutna stålrullar ytan på de rullade tunna plattorna släta och den dimensionella noggrannheten hög. ​

(2) Byggnadsmaterialindustrin ​

Cementproduktion: I cementproduktionsprocessen används gjutningsstålrullar i cementklinker sliputrustning. Slipningen av cementklinker kräver en stor slipkraft. Den höga styrkan och slitmotståndet hos gjutna stålrullar gör det möjligt för dem att upprätthålla ett stabilt arbetstillstånd under den långa slipprocessen, förbättra slipningseffektiviteten och minska underhållskostnaderna för utrustning. ​

Glasstillverkning: I glasstillverkningsindustrin används gjutstålrullar i glasformning och bearbetningsutrustning. I glasrullningsprocessen kan till exempel den höga precisionen och stabiliteten hos gjutna stålrullar säkerställa enhetligheten i glastjocklek och ytflathet och förbättra kvaliteten på glasprodukter. ​

(3) Nonferrous Metal Industry

Aluminiumvalsning: I aluminiumrullningsprocessen används gjutstålrullar för att producera aluminiumplattor, aluminiumremsor, aluminiumfolier och andra produkter. Aluminium är mjuk, men ytkvaliteten och dimensionens noggrannhet hos rullarna är också mycket hög under rullningsprocessen. Gjutna stålrullar kan uppfylla kraven för aluminium som rullar genom speciell ytbehandling och bearbetningsteknik för att producera aluminiumprodukter av hög kvalitet. Till exempel, vid aluminiumfolierullning, hjälper den höga precisionen och den låga grovhetsytan hos gjutna stålrullar att producera extremt tunn och stabil kvalitetsaluminiumfolie. ​

Kopparbehandling: I kopparbearbetningsindustrin används gjutstålrullar i rullningsprocessen med kopparstänger, kopparplattor, kopparrör och andra produkter. Rullningen av kopparmaterial har höga krav för slitstyrka och anti-vidhäftning av rullringen. Genom att optimera legeringskompositionen och ytbehandlingsprocessen kan gjutna stålrullar effektivt förhindra koppar från att vidhäftas till rullringens yta under rullningsprocessen, vilket säkerställer den smidiga framstegen i rullningsprocessen och ytkvaliteten på produkten.
​
4. Tillverkningsprocess av gjutna stålrullringar

(1) Val av råmaterial

Råmaterialet för tillverkning av gjutstålrullar är huvudsakligen gjutstål. Gjutstålmaterial med olika kompositioner väljs enligt olika prestandakrav. Generellt sett är kolinnehållet i gjutstål mellan 0,4% och 1,3% och innehåller legeringselement såsom krom, nickel, molybden och vanadium. Till exempel, för rullringar som kräver hög styrka och slitstyrka, kommer gjutstålmaterial som innehåller högre legeringselement såsom krom och molybden att väljas; För rullringar som kräver god seghet kommer andelen legeringselement att justeras på lämpligt sätt. När du väljer råvaror är det också nödvändigt att strikt kontrollera kvaliteten på råvarorna för att säkerställa att deras renhet och sammansättning uppfyller designkraven.

(2) gjutningsprocess

Integrerad gjutning: De flesta gjutna stålrullringar antar en integrerad gjutningsprocess. Den traditionella integrerade gjutningsprocessen antar metoden för kall sand hängande och botten som hälls på rullkroppen. Under gjutningsprocessen injiceras den smälta gjutstålvätskan i den förberedda formen. Formen antar vanligtvis metoden för kall sand som hänger för att kontrollera stelningsprocessen för gjutningen och få goda organisatoriska egenskaper. Med utvecklingen av teknik ändras nu de flesta gjutningsprocesser från kall sand som hänger till kall spraybeläggning. Denna metod kan bättre kontrollera ytkvaliteten och stelningstrukturen för gjutningen. Samtidigt, för att säkerställa krympningskompensationseffekten av gjutningen, antar stigningskrympningskompensationen en elektrisk uppvärmningsprocess för att förbättra gjutningens kvalitet. ​

Kompositgjutning: I vissa fall med speciella krav används en sammansatt gjutningsprocess för att tillverka gjutna stålrullringar. Den sammansatta gjutningsprocessen är att kombinera gjutstålmaterial med olika kompositioner genom en specifik gjutmetod så att rullringen har ett fungerande lager och kärna med olika egenskaper. Till exempel kan det inre skiktet använda gjutna stålmaterial för att förbättra segheten, och det yttre skiktet kan använda gjutstålmaterial som innehåller karbider med hög hårdhet för att förbättra hårdheten och slitbeständigheten. Den sammansatta gjutningsprocessen kan ge full spel till fördelarna med olika material och förbättra rullringens omfattande prestanda.

(3) Värmebehandlingsprocess

Normalisering av härdning: För allmänna legeringsstålrullar styrs matrisstrukturen i allmänhet för att vara troostit och härdad troostit genom den normaliserande härdande värmebehandlingsprocessen. Normalisering kan förfina kornen och förbättra materialets styrka och seghet, medan härdning kan eliminera den inre stress som genereras under normaliseringsprocessen, stabilisera strukturen och förbättra materialets omfattande prestanda. ​

Sfäroidisering av glödgning: I vissa fall måste gjutstålrullringar sfäridiseras glödgad. Sfäroidisering av glödgning är främst för att förbättra rullningsprestanda för rullen, förbättra skäreffektiviteten och förbereda motsvarande struktur för efterföljande kylningsbehandling. Sfäroidisering av glödgning förändrar karbiderna i strukturen från flingor till sfäriska, det vill säga sfäriska eller granulära karbider är jämnt fördelade på ferritmatrisen och bildar en sfärisk pärlemorstruktur. ​

Högtemperaturdiffusion och sfäroidisering: Med förbättringen av den legeringsgraden av rullen, för att ytterligare förbättra prestandan för gjutstålrullringen, har värmebehandlingen av rullen lagt till processer såsom hög temperaturdiffusion och sfäroidisering. Högtemperaturdiffusion kan göra legeringselementen jämnare fördelade i gjutstålet, vilket förbättrar materialets prestationskonsistens; Sfäroidisering av behandlingen kan förbättra morfologin och distributionen av karbider och förbättra materialets seghet och slitmotstånd. ​

(4) Bearbetning och testning

Bearbetning: Den gjutna stålrullringen måste bearbetas efter gjutning för att uppnå den dimensionella noggrannheten och ytkvaliteten som krävs av designen. Bearbetningsprocessen inkluderar vridning, slipning, borrning och andra processer. Genom exakt bearbetningsutrustning och processkontroll garanteras den dimensionella noggrannheten på den inre diametern, ytterdiametern, tjockleken och andra dimensioner på rullringen uppfyller standardkraven, och ytråheten på rullringen når det angivna värdet. ​

Prestandatestning: För att säkerställa kvaliteten på den gjutna stålrullringen krävs strikt prestandatest. Prestandatestning inkluderar hårdhetstestning, metallografisk strukturanalys, mekanisk prestandatest, etc. Hårdhetstest kan upptäcka om hårdheten på ytan och insidan av rullringen uppfyller designkraven; Metallografisk strukturanalys kan observera mikrostrukturen i gjutstålet och bestämma om den har defekter; Mekanisk prestationstest inkluderar dragprovning, konsekvenstestning etc. för att upptäcka de mekaniska prestationsindikatorerna såsom styrka och seghet i rullringen.

Feldetektering: Feldetektering är en viktig del av att säkerställa kvaliteten på gjutna stålrullringar. Den använder främst ultraljudsfeldetektering, magnetisk partikelfeldetektering och andra metoder för att upptäcka om det finns sprickor, porer, inneslutningar och andra defekter i rullringen. Feldetektering kan upptäcka potentiella kvalitetsproblem i tid och undvika fel i utrustningen och säkerhetsolyckor orsakade av defekter under användning.

5. Underhåll och vård av gjutna stålrullringar

(1) Daglig inspektion

Utseendet Inspektion: Kontrollera regelbundet utseendet på gjutstålrullringar för att observera om det finns ytslitage, sprickor, skalning etc. Om det finns något slitage på ytan kan det repareras genom lämplig slipning; För allvarliga problem som sprickor och skalning måste rullringen bytas ut i tid för att undvika att påverka produktionskvalitet och utrustningssäkerhet.

Dimensioninspektion: Mät regelbundet den inre diametern, ytterdiametern, tjockleken och andra dimensioner av gjutstålrullringen, jämföra dem med de ursprungliga designdimensionerna och kontrollera om det finns någon dimensionell avvikelse. Om den dimensionella avvikelsen överskrider det tillåtna intervallet är det nödvändigt att analysera orsaken och vidta motsvarande åtgärder, såsom att justera rullningsprocessparametrarna eller reparera rullringen.

(2) Smörjning och kylning

Smörjning: Under rullningsprocessen, för att minska friktionen mellan rullringen och det rullade materialet, måste rullringen smörjas. Att välja ett lämpligt smörjmedel och anta en rimlig smörjmetod, såsom smörjning av oljespray, oljedimma smörjning, etc., kan effektivt minska friktionskoefficienten, minska slitage på rullringen och förlänga dess livslängd. Samtidigt bör smörjmedelsförsörjningssystemet kontrolleras regelbundet för att säkerställa normalt tillförsel av smörjmedel. ​

Kylning: Eftersom en stor mängd värme genereras under rullningsprocessen måste rullringen kylas för att förhindra att rullringen överhettas och orsakar nedbrytning av prestanda. Rullringen kyls vanligtvis genom vattenkylning eller luftkylning, och flödet och temperaturen på kylmediet styrs för att säkerställa att rullringen fungerar inom lämpligt temperaturområde. Samtidigt bör föroreningar och skala i kylsystemet rengöras regelbundet för att säkerställa kyleffekten. ​

(3) lagringsåtgärder

Rostförebyggande: Om den gjutna stålrullringen måste förvaras under lång tid, bör den vara rostisolerad. Anti-rostolja kan appliceras på ytan på rullringen eller anti-rostförpackningsmaterial kan användas för att paketera det för att förhindra att rullringen rostar under lagring. ​

Lagringsmiljö: Förvara den gjutna stålrullringen i en torr och väl ventilerad miljö för att undvika fukt och korrosion. Samtidigt bör rullringen skyddas från extern påverkan och extrudering för att förhindra att den formas eller skador. ​

6. Framtida utvecklingstrender

(1) Materiell innovation

Med den kontinuerliga utvecklingen av industriell teknik blir kraven för prestanda för gjutna stålrullringar högre och högre. I framtiden kommer materialen från gjutna stålrullringar att utvecklas i riktning mot hög prestanda och multifunktion. Å ena sidan, genom att ytterligare optimera legeringskompositionen och utveckla nya legeringsmaterial, kommer de omfattande egenskaperna hos gjutstålrullringar som styrka, seghet, slitmotstånd och termisk sprickmotstånd att förbättras; Å andra sidan kommer material med speciella egenskaper, såsom smarta material och nanomaterial, att studeras och appliceras för att ge gjutna stålrullringar nya funktioner för att tillgodose mer komplexa och speciella industriella applikationsbehov. ​

(2) Tillverkningsprocessoptimering

Tillämpning av avancerad tillverkningsteknik: I framtiden kommer avancerad tillverkningsteknik såsom 3D -tryckning och tillsatsstillverkning gradvis att tillämpas på tillverkningsprocessen för gjutstålrullringar. Dessa tekniker kan realisera snabb tillverkning av komplexformade rullringar, förbättra materialanvändningen och minska produktionskostnaderna. Samtidigt, genom digital design och simuleringsteknik, kan tillverkningsprocessen kontrolleras mer exakt, och kvaliteten och prestandasstabiliteten för rullringen kan förbättras. ​

Utveckling av grön tillverkningsprocess: Med en kontinuerlig förbättring av miljömedvetenhet kommer grön tillverkningsprocess att bli utvecklingstrenden för tillverkning av gjutstålar. Att anta energibesparande och utsläppsminskande produktionsprocesser, såsom att optimera energiförbrukningen i gjutningsprocessen och minska avfallsutsläppen, kan uppnå en hållbar utveckling av tillverkning av gjutstål.

(3) Intelligens och automatisering

Intelligent övervakning och diagnos: I framtiden kommer gjutna stålrullringar att vara utrustade med intelligenta sensorer för att övervaka arbetsstatusen för rullringarna i realtid, såsom temperatur, tryck, slitage, etc. Genom dataanalys och konstgjord intelligensalgoritmer, tidig diagnos och förutsägelse av rullningsfel kan uppnås, underhållsåtgärder kan tas med tid, kan utrustas, kan utrustas, kan vara förbehållna och produktion kan vara imponerad. ​

Automatiserad produktion och hantering: Automatiserad produktion och hantering kommer att realiseras vid tillverkning och användning av gjutna stålrullar. Automatiserade produktionslinjer kan förbättra produktionseffektiviteten och säkerställa konsistensen i produktkvaliteten; Automatiserade hanteringssystem kan uppnå realtidsövervakning och optimerad schemaläggning av produktionsprocessen och förbättra produktionshanteringsnivån för företag. ​

7. Slutsats

Som en nyckelkomponent i industriell produktion har gjutna stålrullringar använts i stor utsträckning i många industrier såsom stål, byggnadsmaterial och icke-järnmetaller på grund av deras höga styrka, god slitmotstånd, termisk sprickmotstånd, bearbetbarhet och anpassningsbarhet. Tillverkningsprocessen täcker flera länkar som val av råmaterial, gjutning, värmebehandling, bearbetning och testning, och varje länk har en viktig inverkan på rullringens kvalitet och prestanda. Samtidigt kan rimligt underhåll och vård förlänga livslängden för gjutna stålrullringar och minska produktionskostnaderna. Med det kontinuerliga utvecklingen av vetenskap och teknik kommer gjutna stålrullringar att inleda nya utvecklingsmöjligheter inom materiell innovation, tillverkningsprocessoptimering, intelligens och automatisering och ge mer kraftfullt stöd för att främja högkvalitativ utveckling av modern industri. ​

Följande är en prestationsjämförelsetabell över olika typer av gjutna stålrullar: