В последние годы, многочисленные технические усовершенствования, включая оптимизацию процесса прокатки и повышение производительности валковых устройств, эффективно повысили твердость валков., устойчивость к термическому растрескиванию и ударопрочность. Эти меры сокращают расход валков и существенно продлевают срок их службы.. В данной статье в основном анализируются типичные неисправности валков при производстве горячей узкой полосы.: неравномерное растрескивание в центре канавок валков, растрескивание колец валков и питтинговые дефекты на канавках валков, и предлагает целевые оптимизированные решения для охлаждения валков, соответствующие реальным условиям производственной линии. Оптимизированное охлаждающее оборудование и система подачи воды значительно повышают эффективность охлаждения валков.. Тем временем, соответствующее расширение колец валков, Выбор подходящего материала рулонов и использование соответствующих вспомогательных устройств могут эффективно устранить дефекты растрескивания и сколов..
Эта интегрированная система оптимизации позволяет устранить неравномерное отслаивание блоков в середине канавок валков., устранить трещины на кольцах валков и точечную коррозию на поверхности, и повысить общую стабильную эффективность работы валков.
Валки – основное ответственное оборудование в металлургическом производстве. Непосредственный контакт со стальными заготовками, валки деформируют заготовки под давлением прокатки для изготовления металлопродукции, соответствующей заданным стандартам качества.. Поэтому, валки требуют исключительной усталостной прочности и износостойкости.. В условиях растущего рыночного спроса на стальной прокат, чрезмерный расход рулонов из года в год увеличивает производственные затраты. На этом фоне, как повысить производительность прокатки, сокращение частоты замены валков и продление срока их службы стало ключевой проблемой в металлургической промышленности..
Валки работают в тяжелых условиях эксплуатации: высокая температура, сильное давление, чередующиеся циклы «горячий-холодный» и истирание окалины оксида железа. Валковые бочки на каждой клети испытывают комбинированную механическую нагрузку., трение, термические напряжения и ударные нагрузки, которые легко вызывают износ, растрескивание и растрескивание, что резко сокращает срок службы валков.. В качестве основного компонента прокатных станов, рулоны предполагают высокие затраты на закупку, а потребление рулонов является важным экономическим показателем, напрямую связанным с общей себестоимостью продукции..
1 Значение продления срока службы валков
Валки – это высокоемкие рабочие органы, непрерывно осуществляющие пластическую деформацию металла в прокатных станах., приходится значительная часть общих производственных затрат. Полная система управления рулонами позволяет операторам отслеживать полный статус обслуживания и жизненный цикл каждого отдельного рулона.. Стандартизированное подбор и применение рулонов, рациональный контроль припуска на шлифование снижает усталостные повреждения валков, обеспечить стабильную работу мельницы, продлить срок службы валков и сократить время простоев при незапланированной замене валков. Эти улучшения повышают производительность прокатной линии и экономические выгоды.. Надежная система управления валками и стандартизированные процедуры управления являются ключевыми факторами снижения затрат на производство проката и продления срока службы валков..
Для управления рулонами должен быть выделен специальный персонал с системой полного отслеживания жизненного цикла рулонов.. Полные записи должны храниться для входного контроля склада рулонов., приложение для сопряжения, обнаружение трещин и удаление ненормального рулона. Систематический мониторинг всего процесса обслуживания валков и траектории использования имеет решающее значение для снижения расхода валков и продления срока их службы..
2 Распространенные дефекты рулонов на производстве
2.1 Неравномерное растрескивание в центре канавок валков
Избыточное содержание меди в химическом составе канавок валков является основной причиной неравномерного центрального растрескивания.. При нагреве центральной зоны канавок валков, медь непрерывно мигрирует по внутренней поверхности стенки канавки. Медь имеет низкую температуру плавления., что резко снижает горячую пластичность поверхности валков и приводит к образованию на поверхности микротрещин.. Эти трещины расширяются и распространяются с непрерывной миграцией меди., в конечном итоге вызывая неравномерное растрескивание блоков.
В качестве примера рассмотрим горячую прокатку узкой полосы., недостаточный контроль на месте позволяет операторам отделочной обработки произвольно регулировать тоннаж прокатки для каждой канавки, приводит к неравномерному износу различных канавок валков. При восстановлении валков, остаточные микротрещины невозможно полностью удалить точением. Когда переработанный рулон снова запустят в производство, микротрещины быстро расширяются и соединяются в макроскопические трещины., что приводит к растрескиванию металла канавок.
2.2 Растрескивание роликовых колец
Кольца ролика выдерживают наложенные монтажные напряжения., термическое напряжение и напряжение прокатки во время производства. Касательные растягивающие напряжения на внутреннем диаметре колец валков достигают высокого уровня при прокатке., и роликовые кольца, изготовленные из одного материала, не могут обеспечить длительный срок службы.. Локальная концентрация напряжений в сочетании с другими переменными напряжениями легко вызывает необратимое растрескивание колец качения..
2.3 Питтинговые дефекты на канавках валков
Питтинг (также известный как пятна) — широко распространенный дефект поверхности, характеризующийся шероховатостью, неровные поверхности канавок. Питтинговые дефекты появляются в сплошных полосах., частичные пятна или разбросанные пятна. Незначительные питтинги допустимы, если их глубина не превышает допуска на толщину изделия.. Основные причины точечной коррозии перечислены ниже.:
- Изношенные канавки чистового прохода или промежуточного прохода., или фрагментированная окалина оксида железа, отложившаяся на поверхности валков;
- Фрагментированный оксид железа прессуется и наслаивается на поверхность проката.;
- Химическая эрозия поверхности валков;
- Сильное окисление поверхности стальных заготовок при повторном нагреве.
2.4 Рулонный перелом
Воздействие, порка хвостом, заедание стали и другие аномальные производственные происшествия приводят к образованию внутренних и поверхностных трещин, а также мягких мест на валках.. Эти дефекты серьезно нарушают стабильную прокатку и сокращают срок службы валков.. Сильные проникающие трещины вызывают преждевременное растрескивание валков большой площади и приводят к преждевременному выводу валков из строя..
3 Анализ первопричин отказов рулонов
Дефекты рулонов возникают из-за множества факторов.: неправильное ручное управление, недостаточная эффективность охлаждения, необоснованные параметры процесса прокатки и присущие недостатки качества рулонного материала. Недостаточное или несоответствующее охлаждение приводит к резкой разнице температур на поверхностях валков., вызывая термическое напряжение, которое ускоряет растрескивание поверхности. Чрезмерно высокая температура валков снижает их прочность и износостойкость., вызывая разрыв канавки, растрескивание металла, термическое растрескивание и даже полное разрушение валков.
Дополнительные причины отказов включают неправильный выбор материала для рулонов, несоответствие маркам проката и производственным процессам., а также ошибки оператора, такие как намотка стали и складирование материала, что приводит к разрыву канавок, отслоение металла и поломка рулона.
Металлические хрупкие включения внутри стальных заготовок (SiO₂, Al₂O₃, силикатные примеси) также сильно сокращают срок службы валков. Уровень опасности зависит от количества включений., размер и морфология: более высокая объемная доля и больший размер частиц приносят более серьезные повреждения, особенно угловатые включения с острыми краями.
4 Оптимизированные технические контрмеры
4.1 Модернизация устройств охлаждения валков
Оптимизация охлаждающего оборудования повышает эффективность использования охлаждающей воды и эффективность рассеивания тепла, что продлевает срок службы валков.. Массовое тепло накапливается во время прокатки, поэтому для стабилизации температуры валков требуется постоянное охлаждение., продлить циклы замены валков и гарантировать контролируемую температуру обработки. Система охлаждения валков состоит из баков первичной и вторичной охлаждающей воды.. Первичная охлаждающая вода распыляется по оси через щели в зону прокатки для смазки и охлаждения медных труб.. Вторичное охлаждение быстро снижает температуру трубки., предотвращает попадание воздуха в прокатную втулку и предотвращает окисление медной трубки. Водораспылительные кольца используются для прямого охлаждения поверхности валков..
Скорость главного привода превышает 1300 частота вращения и привод вспомогательных валков работают выше 700 об/мин при высокоскоростной прокатке. Точный контроль расхода и давления охлаждающей воды обязателен., с постоянной достаточной подачей охлаждения. Валки, температура которых превышает допустимый предел, должны быть немедленно заменены во избежание термического усталостного растрескивания.. Стабильная температура валков требует, чтобы поток охлаждающей воды превышал 3500 Л/ч и давление насоса контролируются ниже 0.8 МПа.
Оригинальная квадратная перфорированная конструкция резервуара для воды заменена цельными цилиндрическими насадками.. В местах разделения клиньев добавлены два ряда эллиптических водяных прорезей., покрытие клина шириной 5~8 мм. Объем подачи воды на раскалывающие клинья увеличен в три раза по сравнению с другими зонами для усиления местного охлаждения и продления срока службы канавок раскалывающих клиньев..
4.2 Оптимизация параметров охлаждающей воды & Модернизация системы водоснабжения
Температура охлаждающей воды должна контролироваться в пределах 40–60 ℃.. Чрезмерно высокая температура воды ускоряет разрушение валков., а сверхнизкая температура нарушает рекристаллизацию стали и снижает качество готовой продукции; Экстремально высокие или низкие температуры усугубляют термическое усталостное повреждение..
Реконструирована система трубопроводов охлаждающей воды: подача воды с низкой мутностью модернизируется до подачи воды со средней мутностью, и двигатели с частотно-регулируемым приводом оборудованы для водяных насосов для создания автоматического регулируемого гидравлического давления, стабилизированного на уровне 0.8 МПа.
4.3 Оптимизация расписания пропусков
Ограниченная эффективность охлаждения влияет на производительность стана горячей узкой полосы φ550.. На основе оригинального дизайна пропуска., На клети №1 применен принцип принудительного разбрасывания. Учитывая высокую температуру готовой продукции К1, на стендах К3 и К4 организованы проходы принудительного разбрасывания, с прямыми нижними профилями для распределения канавок. Угол наклона канавок принудительного распределения установлен на 17,7°, чтобы избежать образования складок на поверхности и неудовлетворительного качества готовой поверхности после распределения на К3 и К4.. Соответствующая корректировка размеров реализована на канавках валков К6 для устранения дефектов протягивания хвостовика..
4.4 Материал роликового кольца & Оптимизация размеров
В качестве примера рассмотрим горячекатаную узкую полосовую сталь Q215., первоначальный дизайн устанавливает 19.0 Расстояние между центральными канавками мм и 7.8 мм ширина кольца промежуточного ролика, соответствие стандартам теоретического проектирования. Однако, узкая ширина кольца ролика легко приводит к усталостным трещинам и полному разрушению кольца под действием циклических нагрузок. Чтобы решить эту проблему, межвалковый зазор изменен на 22.0 мм, а ширина кольца промежуточного ролика увеличена до 10.8 мм.
4.5 Модификация системы автоматического контроля толщины
Сила прокатки колеблется в зависимости от толщины входа., напряжение, коэффициент трения и устойчивость к деформации, в то время как кривые деформации напрямую влияют на толщину выходной полосы. Автоматическое управление манометром (АРУ) использует алгоритмы модели для автоматического регулирования толщины полосы, состояние прокатного стана и внешние возмущения, реализация интеллектуальной настройки давления прокатки, скорость линии и зазор между валками для точного контроля допуска по толщине. Гидравлические системы завинчивания, оснащенные AGC, отличаются высокой точностью управления и быстрым откликом.. Точный контроль толщины слябов зависит от надежного контроля качества стана и достаточного количества гидравлических устройств AGC.. Для чистового стана №6 полосовой линии, целевая контролируемая толщина варьируется от 2.7 мм до 27 мм с допустимым отклонением 10%.
4.6 Стандартизируйте операционные процедуры, чтобы избежать ущерба, причиненного человеком.
Неправильная эксплуатация — частая причина повреждения валков.; стандартизированные рабочие характеристики формулируются следующим образом:
- Предотвратите прямой контакт между направляющими и поверхностями роликов.;
- Строго следуйте процедурам переключения охлаждающей воды, чтобы избежать работы всухую после замены ролика.;
- Усиление регулярной проверки оборудования; немедленно прекратить производство, как только произойдет намотка стали, и подождите, пока намотанный материал остынет до температуры окружающей среды, прежде чем утилизировать его.;
- Строго контролировать форму проката в соответствии с техническими нормами и не допускать чрезмерного однопроходного обжатия.;
- Полностью разрезать чернооксидную заготовку на головках полосы и запретить подачу сильно окисленной черной стали в прокатные станы..
4.7 Обеспечьте достаточный припуск на восстановление токарной обработки валков.
Стабильная производительность на каждую канавку валка зависит от полного удаления остаточных трещин во время перешлифовки.. Неустраненные остаточные трещины резко снижают производительность прокатки и ухудшают качество поверхности готового изделия.. Для рулонов горячего проката Q215 с узкой полосой, минимальный припуск на поворот определяется как 600 мм. Валки с остаточными микротрещинами, которые не могут быть полностью устранены после точения, должны быть утилизированы и запрещены к повторному использованию..
5 Заключение
Реализация вышеуказанных комплексных мер по оптимизации может значительно продлить срок службы валков., сократить частоту замены валков и снизить трудоемкость работников. Оптимизированная система устраняет неравномерное растрескивание в центрах канавок валков, а также устраняет трещины и питтинговые дефекты на кольцах валков.. Износ канавок, вызванный охлаждением, практически исключен., качество готовой продукции улучшается, и средняя эффективная эффективность работы мельницы значительно повышается.
