چه روش های آزمایشی برای تضمین کیفیت حلقه های رول فولادی ریخته گری استفاده می شود؟

حلقه رول فولادی ریخته گری اجزای حیاتی در صنایع فولاد، فلزات غیر آهنی و تولید است. قابلیت اطمینان آنها مستقیماً بر کارایی، دقت و ایمنی فرآیندهای نورد مورد استفاده در تولید ورق‌ها، میله‌ها و سایر محصولات فلزی تأثیر می‌گذارد. از آنجا که آنها تحت تنش های حرارتی و مکانیکی شدید عمل می کنند، تضمین کیفیت اختیاری نیست - ضروری است. روش‌های آزمایشی که برای تأیید کیفیت حلقه‌های رول فولادی ریخته‌گری استفاده می‌شود، تضمین می‌کند که هر حلقه می‌تواند در شرایط خدمات سخت مقاومت کند، دقت ابعادی را حفظ کند و عملکرد طولانی‌مدت ارائه دهد.

بازرسی بصری و ابعادی

کنترل کیفیت با ساده ترین و در عین حال حیاتی ترین مرحله - بازرسی بصری و ابعادی - آغاز می شود. این روش به تشخیص عیوب سطح و بررسی ابعاد فیزیکی حلقه در برابر مشخصات طراحی کمک می کند.

بازرسی بصری شامل بررسی دقیق سطح حلقه رول فولادی ریخته‌گری می‌شود. بازرسان آموزش دیده به دنبال ترک ها، سوراخ ها، حفره های انقباض، لپ ها، آخال ها یا سایر بی نظمی های سطحی هستند. عیوب سطح می تواند ناشی از ریخته گری نامناسب، سرد شدن ناهموار یا آلودگی در فلز مذاب باشد. شناسایی زودهنگام به جلوگیری از پردازش پرهزینه پایین دستی محصولات معیوب کمک می کند.

بازرسی ابعادی اطمینان حاصل می کند که حلقه رول با اندازه گیری های دقیق مشخص شده توسط نقشه های مهندسی مطابقت دارد. بازرسان با استفاده از ابزارهای دقیق مانند کولیس، ماشین های اندازه گیری مختصات (CMM) و اسکنرهای لیزری، قطر بیرونی، اندازه سوراخ، عرض و شکل پروفیل را بررسی می کنند. دقت ابعاد برای حصول اطمینان از اینکه حلقه به درستی در آسیاب نورد قرار می گیرد و به خوبی کار می کند بسیار مهم است.

تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی

ترکیب شیمیایی نقش اصلی را در تعیین عملکرد مکانیکی حلقه های رول فولادی ریخته گری ایفا می کند. عناصری مانند کربن، کروم، مولیبدن و نیکل به دقت کنترل می شوند تا به سختی، مقاومت در برابر سایش و چقرمگی مطلوب دست یابند.

روش های تست مانند طیف‌سنجی انتشار نوری (OES) و فلورسانس اشعه ایکس (XRF) برای تأیید اینکه ترکیب آلیاژ مطابق با مشخصات مورد نیاز است استفاده می شود. OES شامل اتم های هیجان انگیز درون نمونه با استفاده از تخلیه الکتریکی است. نور ساطع شده برای تعیین غلظت هر عنصر تجزیه و تحلیل می شود. از سوی دیگر، XRF، پرتوهای ایکس مشخصی را که وقتی نمونه در معرض یک پرتو پرانرژی قرار می‌گیرد، تشخیص می‌دهد.

تجزیه و تحلیل شیمیایی دقیق، سازگاری در خواص متالورژیکی هر دسته حلقه رول را تضمین می کند. هر گونه انحراف در ترکیب - مانند گوگرد یا فسفر بیش از حد - می تواند مواد را ضعیف کند و آن را مستعد ترک خوردن یا سایش زودرس کند.

تست خواص مکانیکی

پس از تایید ترکیب شیمیایی، مرحله بعدی بر تایید استحکام مکانیکی و دوام متمرکز است. حلقه‌های رول فولادی ریخته‌گری باید تنش‌های زیادی را در حین کار تحمل کنند، بنابراین آزمایش‌های خواص مکانیکی توانایی آن‌ها در مقاومت در برابر تغییر شکل و شکست را ارزیابی می‌کنند.

الف تست سختی

تست سختی یکی از رایج ترین و حیاتی ترین ارزیابی های مکانیکی است. تکنیک هایی مانند برینل ، راکول ، or ویکرز تست های سختی بسته به اندازه و وضعیت سطح حلقه اعمال می شود.
توزیع سختی اغلب در سطح مقطع اندازه گیری می شود تا یکنواختی فرآیند عملیات حرارتی ارزیابی شود. سختی ناهموار می تواند منجر به سایش موضعی یا ترک خوردن در حین سرویس شود.

ب تست کشش

آزمایش کشش نحوه رفتار ماده تحت کشش محوری را تعیین می کند. نمونه بریده شده از همان دسته ریخته گری برای یافتن آن آزمایش می شود قدرت تسلیم ، استحکام کششی نهایی ، and طویل شدن . این مقادیر نشان دهنده شکل پذیری و مقاومت در برابر شکست تحت بار است.

ج تست ضربه

برای اجزایی که در معرض تغییرات استرس ناگهانی هستند، تست ضربه شارپی V-notch چقرمگی را در دماهای مختلف اندازه گیری می کند. این آزمایش نشان می‌دهد که یک حلقه رول فولادی ریخته‌گری تا چه حد می‌تواند انرژی را بدون شکستگی جذب کند - یک ویژگی حیاتی برای رول‌هایی که در محیط‌هایی با شرایط حرارتی و مکانیکی نوسانی کار می‌کنند.

تست غیر مخرب (NDT)

در حالی که آزمایش های مکانیکی نیاز به نمونه های برش یا ماشین کاری دارند، تست غیر مخرب (NDT) به مهندسان اجازه می دهد تا یکپارچگی حلقه رول فولادی ریخته گری شده را بدون آسیب رساندن به آن بررسی کنند. روش‌های NDT عیوب، ترک‌ها یا اجزای پنهانی را نشان می‌دهند که می‌توانند عملکرد را به خطر بیندازند.

الف تست اولتراسونیک (UT)

تست اولتراسونیک به طور گسترده ای برای تشخیص عیوب داخلی استفاده می شود. امواج صوتی با فرکانس بالا به حلقه رول منتقل می شود و سیگنال های منعکس شده تجزیه و تحلیل می شوند. ناپیوستگی‌هایی مانند حفره‌ها یا ترک‌ها امواج را به‌طور متفاوتی منعکس می‌کنند و به تکنسین‌ها کمک می‌کنند اندازه و مکان آنها را شناسایی کنند.
UT برای تشخیص عیوب زیرسطحی که بازرسی بصری نمی تواند آنها را پیدا کند بسیار موثر است.

ب تست ذرات مغناطیسی (MT)

آزمایش ذرات مغناطیسی، ترک های سطحی و نزدیک به سطح را در مواد فرومغناطیسی تشخیص می دهد. حلقه رول مغناطیسی می شود و ذرات ریز آهن اعمال می شود. این ذرات در ناپیوستگی جمع می شوند و عیوب را در زیر نور قابل مشاهده می کنند.
MT به ویژه برای تشخیص ترک های سطحی کوچک در اطراف لبه ها و نواحی سوراخ حلقه های رول فولادی ریخته گری مفید است.

ج تست نفوذ رنگ (PT)

برای سطوح غیر فرومغناطیسی یا صیقلی، تست نفوذ رنگ استفاده می شود. یک رنگ رنگی یا فلورسنت روی سطح اعمال می شود و در هر شکافی نفوذ می کند. پس از پاک کردن رنگ اضافی، یک توسعه دهنده رنگ محبوس شده را دوباره به سطح می کشد و عیوب را در زیر نور مرئی یا UV آشکار می کند.

د تست رادیوگرافی (RT)

تست رادیوگرافی از اشعه ایکس یا گاما برای بررسی ساختار داخلی حلقه رول استفاده می کند. تصویر به دست آمده تغییرات چگالی ناشی از نقص هایی مانند تخلخل یا آخال ها را نشان می دهد. RT یک رکورد دائمی از یکپارچگی داخلی را فراهم می کند و اغلب برای حلقه های رول بحرانی مورد استفاده در آسیاب های با کارایی بالا اعمال می شود.

بررسی ریزساختاری

تجزیه و تحلیل ریزساختار، آرایش داخلی دانه‌ها، فازها و کاربیدها را نشان می‌دهد که رفتار مکانیکی را تعیین می‌کنند. با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ، metallurgists examine polished and etched cross-sections of the roll ring.

مشاهدات کلیدی عبارتند از:

• اندازه و شکل دانه - تأثیر بر چقرمگی و مقاومت در برابر سایش.
• توزیع کاربیدها - تأثیر بر سختی و استحکام.
• وجود ادغام یا تفکیک - شاخص های کیفیت ریخته گری
• تعادل فاز (به عنوان مثال، فریت، پرلیت، مارتنزیت) - منعکس کننده اثربخشی عملیات حرارتی

ثبات ریزساختاری در سراسر بخش تضمین می کند که حلقه در سرویس به طور یکنواخت عمل می کند و از خرابی های موضعی یا الگوهای سایش ناهموار جلوگیری می کند.

تست های استرس پسماند و سرعت اولتراسونیک

تنش‌های پسماند در حلقه‌های رول فولادی ریخته‌گری در طول خنک‌سازی و عملیات حرارتی ایجاد می‌شوند. در صورت کنترل نشدن، این تنش ها می توانند باعث ترک خوردن یا اعوجاج شوند. اندازه گیری تنش پسماند استفاده از روش های پراش اشعه ایکس یا سرعت اولتراسونیک به بررسی اینکه تنش ها در محدوده قابل قبول هستند کمک می کند.

همچنین می توان از تست سرعت اولتراسونیک برای ارزیابی استفاده کرد مدول الاستیک و detect any internal inconsistencies in density or soundness. These measurements provide a quick, non-destructive indication of overall quality and structural uniformity.

تست خستگی حرارتی و سایش

در سرویس، حلقه های رول با گرمایش و سرمایش چرخه ای مواجه می شوند که منجر به خستگی حرارتی . آزمایشگاه تست های چرخه حرارتی این شرایط را با گرمایش و سرمایش مکرر نمونه های آزمایشی شبیه سازی کنید. تعداد چرخه هایی که یک ماده قبل از ترک خوردگی تحمل می کند نشان دهنده مقاومت آن در برابر خستگی حرارتی است.

تست پوشیدن ، often performed using pin-on-disc or rolling-sliding simulation equipment, evaluates how the surface resists abrasion under frictional contact. These tests are essential for predicting real-world performance, especially for rolls used in hot strip and bar mills.

اندازه گیری ضخامت و سطح پروفیل اولتراسونیک

برای اطمینان از فرسودگی و نگهداری مناسب، ضخامت سنج های اولتراسونیک برای اندازه گیری ضخامت دیوار در نقاط مختلف استفاده می شود. این به تشخیص هر گونه بی نظمی ناشی از ریخته گری یا ماشین کاری کمک می کند.

اندازه گیری پروفیل سطح استفاده از اسکنرهای لیزری یا ابزارهای مبتنی بر قلم، تضمین می‌کند که سطح کار کانتور و پرداخت صحیح را حفظ می‌کند. هندسه سطح مناسب بر نحوه توزیع یکنواخت فشار رول بر روی ورق های فلزی در طول نورد تأثیر می گذارد.

پروفایل سختی و تجزیه و تحلیل عمق

برای رول هایی با لایه های کاری سخت شده، بررسی عمق سختی تعیین کننده است. از طریق پروفایل سختی مقطعی، بازرسان اطمینان حاصل می کنند که لایه سخت شده به اندازه کافی عمیق است که مقاومت درازمدت سایش را ایجاد کند.
این آزمایش همچنین تایید می‌کند که انتقال بین سطح سخت‌شده و هسته نرم‌تر تدریجی باقی می‌ماند و از لایه‌برداری یا ترک‌خوردگی سطح جلوگیری می‌کند.

تعادل نهایی و تست دینامیک

قبل از نصب، تعادل پویا تضمین می کند که حلقه رول فولادی ریخته گری شده به آرامی در سرعت های چرخشی بالا کار می کند. حتی عدم تعادل جزئی می تواند باعث لرزش شود و منجر به غلتش ناهموار و سایش یاتاقان شود.
دستگاه های متعادل کننده پویا عدم تعادل را اندازه گیری می کنند و با حذف یا اضافه کردن مواد آن را تنظیم می کنند و چرخش پایدار را در حین کار تضمین می کنند.

مستندسازی و قابلیت ردیابی

هر نتیجه آزمایش - از آنالیز شیمیایی گرفته تا آزمایش مکانیکی - در یک مستند است گزارش تضمین کیفیت . این گزارش قابلیت ردیابی را برای هر حلقه رول فراهم می کند و دسته تولید آن، ترکیب مواد و نتایج آزمایش را به هم مرتبط می کند.
قابلیت ردیابی به تولیدکنندگان و کاربران نهایی اجازه می‌دهد تا علت اصلی هرگونه مشکل عملکرد را شناسایی کرده و مطابقت با استانداردهای صنعتی مانند مشخصات ISO، ASTM یا EN را تأیید کنند.

نتیجه گیری

تضمین کیفیت حلقه های رول فولادی ریخته گری به ترکیبی جامع از روش های آزمایش مخرب و غیر مخرب بستگی دارد. هر آزمایش - چه سختی را اندازه گیری کند، چه ریزساختار را بررسی کند یا عیوب پنهان را تشخیص دهد - به اطمینان از عملکرد قابل اعتماد حلقه رول در شرایط عملیاتی شدید کمک می کند.

از بازرسی اولیه بصری گرفته تا تصویربرداری رادیوگرافی پیشرفته و آنالیز ریزساختاری، هر مرحله از آزمایش، قابلیت اطمینان این اجزای حیاتی را تقویت می‌کند. حلقه‌های رول فولادی با کیفیت بالا نه تنها کارایی نورد و کیفیت محصول را افزایش می‌دهند، بلکه هزینه‌های نگهداری و توقف عملیات را نیز کاهش می‌دهند.

در نهایت، تضمین کیفیت فقط به گذراندن آزمایشات محدود نمی‌شود، بلکه القای این اطمینان است که هر حلقه رول فولادی ریخته‌گری می‌تواند گرما، فشار و نیازهای دقیق صنایع فلزکاری مدرن را تحمل کند.