رول آسیاب نورد: انواع، ساخت و راهنمای عملکرد

رول نورد چیست

الف رول آسیاب نورد است جزء اصلی کار در تجهیزات نورد فلزی است که ضخامت فلز را از طریق فشار چرخشی شکل می دهد و کاهش می دهد . این ابزارهای استوانه‌ای به صورت جفت یا گروه در داخل کارخانه‌های نورد نصب می‌شوند تا بیلت‌ها، دال‌ها یا نوارهای فلزی را به شکل‌ها و ابعاد دلخواه فشرده و دراز کنند. رول های آسیاب نورد در دماها و فشارهای بالا کار می کنند و آنها را برای موفقیت در تولید فولاد، پردازش آلومینیوم و سایر عملیات شکل دهی فلز بسیار مهم می کند.

اصل اساسی پشت رول های آسیاب نورد شامل می شود تغییر شکل پلاستیک فلز بین دو سیلندر ضد چرخش . همانطور که فلز از شکاف عبور می کند (به نام "شکاف رول" یا "گذر")، رول ها نیروهای فشاری اعمال می کنند که ضخامت را کاهش می دهد و در عین حال طول را افزایش می دهد. کارخانه های نورد مدرن می توانند موادی از صفحات فولادی عظیم با وزن چندین تن تا فویل آلومینیومی نازک با ضخامت 0.006 میلی متر را پردازش کنند.

انواع رول نورد و کاربرد آنها

رول های کاری در مقابل رول های پشتیبان

پیکربندی آسیاب نورد معمولاً از دو نوع رول مجزا استفاده می کند. رول های کاری با فلز در حال پردازش تماس مستقیم دارند ، تحمل فشارهای حرارتی و مکانیکی. این رول‌های با قطر کمتر (معمولاً 300-800 میلی‌متر) امکان کنترل بهتر شکل و پرداخت سطح را فراهم می‌کنند. رول های پشتیبان، با قطرهای رسیدن 1200-1800 میلی متر ، رول های کار را پشتیبانی کرده و از انحراف در زیر بارهای سنگین، به ویژه در تنظیمات آسیاب چهار ارتفاع و شش ارتفاع جلوگیری می کند.

طبقه بندی های مبتنی بر مواد

فرآیند تولید رول آسیاب نورد

تولید رول های آسیاب نورد شامل فرآیندهای متالورژیکی پیچیده ای است که برای دستیابی به سختی بهینه، مقاومت در برابر سایش و پایداری حرارتی طراحی شده اند. تولید معمولاً این مراحل حیاتی را دنبال می کند:

• انتخاب مواد و ذوب - ترکیبات آلیاژی با کیفیت بالا در کوره های قوس الکتریکی در دمای بیش از 1600 درجه سانتیگراد ذوب می شوند.
• ریخته گری یا آهنگری - بسته به نوع رول، فلز مذاب یا در قالب های گریز از مرکز یا استاتیک ریخته می شود یا در زیر پرس های هیدرولیک با فشار 10000 تن آهنگری می شود.
• عملیات حرارتی - چرخه‌های گرمایش و سرمایش کنترل‌شده، ریزساختارهای مورد نظر را ایجاد می‌کنند، با دمای خاموش کردن از 850 تا 1050 درجه سانتی‌گراد.
• ماشینکاری و سنگ زنی - سنگ زنی دقیق به مقادیر زبری سطح 0.2-0.8 میکرومتر Ra و تحمل ابعادی در ± 0.02 میلی متر می رسد.
• درمان سطحی - رول های پیشرفته ممکن است دارای روکش کروم، سخت شدن لیزر یا پوشش های سرامیکی برای افزایش مقاومت به سایش 30-50٪ باشند.

برای رول های کاری فولادی با سرعت بالا که در نورد سرد استفاده می شود، چرخه ساخت طول می کشد تقریبا 6-8 ماه از ریخته‌گری اولیه تا تحویل نهایی، که منعکس‌کننده عملیات حرارتی گسترده و فرآیندهای کنترل کیفیت مورد نیاز است.

عوامل کلیدی عملکرد و مکانیسم های سایش

تنش های حرارتی و مکانیکی

رول های آسیاب نورد شرایط عملیاتی شدید را تحمل می کنند. در کاربردهای نورد گرم، دمای سطح می تواند به 600-700 درجه سانتیگراد برسد در حالی که هسته رول در دمای 100-150 درجه سانتیگراد باقی می ماند و شیب حرارتی شدید ایجاد می کند. این گرمایش و سرمایش چرخه ای باعث خستگی حرارتی می شود که به صورت ترک های آتش در سطح رول ظاهر می شود. عملیات نورد سرد، در حالی که دما پایین تر است، فشار تماس بیش از حد را تحمیل می کند 1500 مگاپاسکال (مگا پاسکال) ، منجر به خستگی و پوسته پوسته شدن سطح زیرین می شود.

حالت‌های پوشیدن اولیه

عمر مفید رول های آسیاب نورد توسط چندین مکانیسم تخریب محدود می شود:

1. الفbrasive wear - ذرات رسوبی و آخال های سخت در مواد نورد شده به عنوان ابزار برش عمل می کنند، با نرخ سایش 0.05-0.15 میلی متر در هر 1000 تن در نورد گرم.
2. الفdhesive wear - در دماها و فشارهای بالا، انتقال فلز بین رول و قطعه کار رخ می دهد، به ویژه در نورد فولاد ضد زنگ مشکل ساز است.
3. سایش اکسیداتیو - واکنش های شیمیایی در دماهای بالا لایه های اکسیدی را تشکیل می دهند که پوسته پوسته می شوند و 20 تا 30 درصد از کل سایش رول گرم را تشکیل می دهند.
4. تغییر شکل پلاستیک - چرخه های تنش مکرر باعث افزایش قطر رول در مرکز بشکه می شود و پروفیل های رول نامطلوب ایجاد می کند.

آسیاب های مدرن اجرا می کنند سیستم های آسیاب رول آنلاین که می تواند پروفایل های رول را بدون خاموش شدن آسیاب بازیابی کند، عمر کمپین را 15-25٪ افزایش دهد و ثبات کیفیت محصول را بهبود بخشد.

نوآوری های طراحی رول و روندهای فناوری

فن آوری های کنترل تاج

حفظ ضخامت یکنواخت در عرض نوار نیاز به طراحی های پیچیده رول رول دارد. رول های CVC (تاج متغیر پیوسته). دارای نمایه منحنی چند جمله ای مرتبه سوم است که می تواند در حین نورد به صورت محوری جابجا شود تا انبساط حرارتی و سایش را جبران کند. این فناوری که توسط گروه اس ام اس معرفی شده است، در کارخانه های نورد سرد مدرن به تحمل مسطح ± 5 واحد I (یک اندازه گیری تخصصی صافی) دست می یابد.

الفlternative systems include:

• نورد جفتی متقاطع - رول های کار در زوایای تا 3 درجه متقاطع می شوند تا توزیع تنش سودمند ایجاد شود
• خم شدن رول کار - سیلندرهای هیدرولیک نیرویی تا 1500 کیلونیوتن در هر چاک اعمال می کنند تا انحراف رول را در زمان واقعی تغییر دهند.
• کنترل تاج حرارتی - کانال های خنک کننده داخلی پروفیل های دمای رول را با دقت 2± درجه سانتی گراد تنظیم می کنند

الفdvanced Coating Systems

مهندسی سطح برای افزایش عمر رول بسیار مهم شده است. پوشش های رسوب بخار فیزیکی (PVD). لایه های نیترید تیتانیوم یا نیترید کروم را با ضخامت 2-5 میکرومتر اعمال کنید، ضریب اصطکاک را از 0.3 به 0.15 کاهش می دهد و مقاومت به سایش را تا 300٪ افزایش می دهد. در نورد سرد آلومینیوم، رول های کاری با روکش PVD به دست آمده اند عمر کمپین بیش از 80000 تن است ، در مقایسه با 40000 تن برای رول های بدون روکش.

درمان‌های سطحی لیزر، مناطق سخت شده با عمق 0.5-2 میلی‌متر و افزایش سختی 200-400 HV ایجاد می‌کنند، به ویژه برای مناطق سایش موضعی مانند لبه‌های رول موثر است.

استراتژی های نگهداری و مدیریت رول

مدیریت موثر رول مستقیماً بر راندمان تولید و کیفیت محصول تأثیر می گذارد. تولیدکنندگان پیشرو فولاد اجرا می کنند برنامه های رول جامع که جنبه های زیر را بهینه می کند:

سنگ زنی و سنگ زنی مجدد

رول های کار بعد از هر بار دوباره آسیاب می شوند 8-24 ساعت کار می کند در کارخانه های نورد گرم، 0.3-0.8 میلی متر از مواد در هر آسیاب حذف می شود. یک رول کاری معمولی با قطر بشکه اولیه 650 میلی متر می تواند 30 تا 50 بار قبل از رسیدن به حداقل قطر مجاز 550 میلی متر دوباره آسیاب شود. ماشین‌های سنگ‌زنی دقیق استوانه‌ای را در 0.01 میلی‌متر حفظ می‌کنند و مشخصات زبری را برای کاربردهای حساس به سطح مانند پانل‌های بدنه خودرو ضروری است.

فن آوری های تعمیر و نگهداری پیش بینی کننده

آسیاب های مدرن از سیستم های حسگر نظارت بر شرایط رول در زمان واقعی استفاده می کنند:

• تجزیه و تحلیل ارتعاش تشخیص تخریب یاتاقان و خروج از مرکز غلتش با دقت 0.001 میلی متر
• دوربین های حرارتی نقاط داغ و نقص سیستم خنک کننده را با وضوح دمای 0.1 درجه سانتیگراد شناسایی کنید
• بازرسی اولتراسونیک ترک های زیرسطحی و پوسته شدن را قبل از وقوع شکست فاجعه بار نشان می دهد
• الفI-based wear prediction models پیش بینی طول عمر باقیمانده رول با دقت 85 تا 90 درصد، امکان برنامه ریزی بهینه

این سیستم ها تغییرات رول برنامه ریزی نشده را کاهش داده اند 40-60٪ در تأسیساتی که برنامه‌های جامع تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده را اجرا کرده‌اند، که به معنای صرفه‌جویی سالانه ۲ تا ۵ میلیون دلاری برای یک کارخانه فولاد یکپارچه معمولی است.

تاثیر اقتصادی و ملاحظات هزینه

رول های آسیاب نورد هزینه عملیاتی قابل توجهی را نشان می دهند. مجموعه ای کامل از رول های کار و پشتیبان برای هزینه های یک کارخانه نورد سرد چهار بالا 1.5-3.5 میلیون دلار ، در حالی که موجودی رول آسیاب نوار داغ می تواند بیشتر شود 15-20 میلیون دلار برای تاسیساتی که سالانه 3 تا 5 میلیون تن تولید می کند.

مصرف هر تن رول بسته به کاربرد بسیار متفاوت است:

• آسیاب های نوار داغ: 0.80-1.50 دلار در هر تن محصول نورد شده
• کارخانه های نورد سرد: 2.50-4.00 دلار در هر تن به دلیل نیاز به دقت بالاتر
• آسیاب محصولات تخصصی (فولاد سیلیکونی، ضد زنگ): 5.00-8.00 دلار در هر تن منعکس کننده خواص مواد سخت

برنامه های مدیریت استراتژیک رول با تمرکز بر فواصل بهینه آسیاب، روغن کاری مناسب و جایگزینی پیشگیرانه می تواند هزینه های رول را کاهش دهد. 15-25٪ ضمن اینکه به طور همزمان باعث بهبود عملکرد و کاهش عیوب کیفی می شود. برای یک آسیاب متوسط ​​که سالانه 2 میلیون تن تولید می کند، این به معنای صرفه جویی 600,000 تا 1,000,000 دلار در سال است.