Hengermű henger: típusok, gyártás és teljesítmény útmutató

Mi az a hengermű hengere

A hengermű tekercs van a fémhengerlő berendezések elsődleges munkaeleme, amely a forgási nyomás révén formálja és csökkenti a fém vastagságát . Ezeket a hengeres szerszámokat párokban vagy csoportokban szerelik fel a hengerművekbe, hogy fémtuskákat, táblákat vagy szalagokat préseljenek és megnyújtsanak a kívánt formára és méretre. A hengermű hengerei magas hőmérsékleten és nyomáson működnek, ami kritikus fontosságú az acélgyártás, az alumíniumfeldolgozás és más fémformázó műveletek sikere szempontjából.

A hengermű hengereinek alapelve magában foglalja fém képlékeny alakváltozása két ellentétes irányban forgó henger között . Amikor a fém áthalad a résen (úgynevezett "tekercsrés" vagy "áthalad"), a hengerek nyomóerőket fejtenek ki, amelyek csökkentik a vastagságot, miközben növelik a hosszt. A modern hengerművek a több tonnás masszív acéllemeztől a mindössze 0,006 mm vastag vékony alumíniumfóliáig terjedő anyagok feldolgozására képesek.

A hengermű hengereinek típusai és alkalmazásaik

Munkahengerek kontra tartalék tekercsek

A hengermű-konfigurációk jellemzően két különböző hengertípust alkalmaznak. A munkahengerek közvetlenül érintkeznek a feldolgozott fémmel , amely viseli a termikus és mechanikai igénybevételek legnagyobb részét. Ezek a kisebb átmérőjű tekercsek (általában 300-800 mm) jobb alakszabályozást és felületkezelést tesznek lehetővé. Tartalék tekercsek, elérő átmérővel 1200-1800 mm , támassza meg a munkahengereket, és megakadályozza a nagy terhelés alatti elhajlást, különösen a négymagas és hatmagas malom konfigurációkban.

Anyagalapú osztályozás

Hengermű-hengerek gyártási folyamata

A hengermű hengereinek gyártása kifinomult kohászati eljárásokat foglal magában, amelyek célja az optimális keménység, kopásállóság és hőstabilitás elérése. A gyártás általában a következő kritikus szakaszokat követi:

• Anyagválasztás és olvasztás - A kiváló minőségű ötvözetkompozíciókat elektromos ívkemencékben olvasztják 1600 °C-ot meghaladó hőmérsékleten
• Öntés vagy kovácsolás - A hengertípustól függően az olvadt fémet centrifugális vagy statikus formákba öntik, vagy 10 000 tonna nyomással hidraulikus présekkel kovácsolják
• Hőkezelés - A szabályozott fűtési és hűtési ciklusok létrehozzák a kívánt mikrostruktúrákat, 850-1050°C-os kioltási hőmérséklettel
• Megmunkálás és köszörülés - A precíziós csiszolással Ra 0,2-0,8 mikrométer felületi érdesség és ±0,02 mm-es mérettűrés érhető el
• Felületkezelés - A fejlett tekercsek krómozást, lézeres keményítést vagy kerámia bevonatot kaphatnak a kopásállóság 30-50%-os növelése érdekében

A hideghengerléshez használt nagysebességű acél munkahengereknél a gyártási ciklus eltart körülbelül 6-8 hónap a kezdeti öntéstől a végső szállításig, tükrözve a szükséges kiterjedt hőkezelési és minőség-ellenőrzési folyamatokat.

Főbb teljesítménytényezők és kopási mechanizmusok

Termikus és mechanikai igénybevételek

A hengermű hengerei szélsőséges üzemi körülményeknek is ellenállnak. Meleghengerlési alkalmazásoknál, felületi hőmérséklete elérheti a 600-700°C-ot miközben a tekercsmag 100-150°C-on marad, súlyos termikus gradienseket hozva létre. Ez a ciklikus felmelegedés és hűtés termikus kifáradást okoz, ami a tekercs felületén keletkező tűzrepedésekben nyilvánul meg. A hideghengerlési műveletek, bár alacsonyabb hőmérsékletűek, nagyobb érintkezési nyomást hoznak létre 1500 MPa (megapascal) , ami a felszín alatti kifáradáshoz és lepattogzáshoz vezet.

Elsődleges viselési módok

A hengermű hengereinek élettartamát számos leromlási mechanizmus korlátozza:

1. Csiszoló kopás - A hengerelt anyagban lévő vízkő részecskék és kemény zárványok vágószerszámként működnek, 0,05-0,15 mm/1000 tonnás kopási arány meleghengerlésnél
2. Ragasztó kopás - Magas hőmérsékleten és nyomáson fémátvitel megy végbe a henger és a munkadarab között, ami különösen problémás a rozsdamentes acél hengerlésekor
3. Oxidatív kopás - Az emelt hőmérsékleten végbemenő kémiai reakciók oxidrétegeket képeznek, amelyek lehámlik, és a teljes meleghengerkopás 20-30%-át teszik ki.
4. Plasztikus deformáció - Az ismétlődő feszültségciklusok a henger átmérőjének növekedését okozzák a henger közepén, ami kedvezőtlen hengerprofilokat eredményez

Modern malomgépek online görgős csiszolórendszerek amely képes visszaállítani a hengerprofilokat a malom leállítása nélkül, 15-25%-kal meghosszabbítva a kampány élettartamát és javítva a termékminőség konzisztenciáját.

Roll Design innovációk és technológiai trendek

Koronaszabályozási technológiák

Az egyenletes vastagság fenntartása a szalag szélességében kifinomult tekercskorona kialakítást igényel. CVC (Continuously Variable Crown) tekercs harmadrendű polinomiális görbeprofillal rendelkeznek, amely hengerlés közben tengelyirányban eltolható, hogy kompenzálja a hőtágulást és a kopást. Ez az SMS-csoport által bevezetett technológia ±5 I-egység síksági tűrést (speciális síkosságmérés) ér el a modern hideghengerműveken.

Az alternatív rendszerek a következők:

• Páros keresztezés - A munkahengereket legfeljebb 3 fokos szögben keresztezik, hogy előnyös feszültségeloszlást hozzanak létre
• Munkahengerhajlítás - A hidraulikus hengerek ékenként akár 1500 kN erőt is kifejtenek, hogy valós időben módosítsák a hengerelhajlást
• Termikus korona szabályozás - A belső hűtőcsatornák ±2°C pontossággal szabályozzák a henger hőmérsékleti profilját

Fejlett bevonatrendszerek

A felületkezelés kulcsfontosságúvá vált a tekercs élettartamának meghosszabbításában. Fizikai gőzleválasztásos (PVD) bevonatok alkalmazzon 2-5 mikrométer vastag titán-nitrid vagy króm-nitrid réteget, ezzel 0,3-ról 0,15-re csökkenti a súrlódási együtthatót, és akár 300%-kal növeli a kopásállóságot. Az alumínium hideghengerlésnél PVD-bevonatú munkahengerek értek el kampány élete meghaladja a 80 000 tonnát , szemben a bevonat nélküli tekercsek 40 000 tonnával.

A lézeres felületkezelések 0,5-2 mm mélységű edzett zónákat és 200-400 HV keménységnövekedést hoznak létre, különösen hatékonyak a lokális kopásos területeken, mint például a hengerélek.

Karbantartási és tekercskezelési stratégiák

A hatékony tekercskezelés közvetlenül befolyásolja a termelés hatékonyságát és a termékminőséget. A vezető acélgyártók valósítják meg átfogó tekercsprogramok amelyek a következő szempontokat optimalizálják:

Köszörülés és újracsiszolás

A munkahengereket minden után újraköszörülik 8-24 órás üzemidő meleghengerművekben, őrlésenként 0,3-0,8 mm anyag eltávolításával. Egy tipikus, 650 mm-es kezdeti hengerátmérőjű munkahenger 30-50-szer újracsiszolható, mielőtt elérné a minimálisan megengedett 550 mm-es átmérőt. A precíziós csiszológépek a hengerességet 0,01 mm-en belül tartják, és az érdességre vonatkozó előírásokat, amelyek kritikusak az olyan felületérzékeny alkalmazásoknál, mint például az autókarosszéria panelek.

Prediktív karbantartási technológiák

A modern malmok érzékelőrendszereket alkalmaznak, amelyek valós időben figyelik a hengerek állapotát:

• Rezgéselemzés 0,001 mm-es pontossággal érzékeli a csapágyromlást és a gördülési excentricitást
• Hőkamerák azonosítani a forró pontokat és a hűtőrendszer hibáit 0,1°C hőmérsékleti felbontással
• Ultrahangos vizsgálat felszín alatti repedéseket és repedéseket tár fel a katasztrofális meghibásodás bekövetkezte előtt
• AI-alapú kopás-előrejelző modellek előrejelzi a hátralévő tekercsélettartamot 85-90%-os pontossággal, lehetővé téve az optimalizált ütemezést

Ezek a rendszerek csökkentették a nem tervezett tekercsváltásokat 40-60% olyan létesítményekben, amelyek átfogó prediktív karbantartási programokat hajtottak végre, ami éves szinten 2-5 millió dollár megtakarítást jelent egy tipikus integrált acélmű esetében.

Gazdasági hatás- és költségmegfontolások

A hengermű hengerei jelentős működési költséget jelentenek. Komplett munka- és tartalék hengerkészlet négy magas hideghengermű költségért 1,5-3,5 millió dollár , míg a forró szalagmalom tekercskészletei meghaladhatják 15-20 millió dollár évi 3-5 millió tonnát termelő létesítményre.

A tekercsenkénti fogyasztás az alkalmazásonként drámaian változik:

• Melegszalagos malmok: 0,80-1,50 dollár tonnánként hengerelt termék
• Hideghengerművek: 2,50-4,00 dollár tonnánként a nagyobb pontossági követelmények miatt
• Speciális termék malmok (szilícium acél, rozsdamentes): 5,00-8,00 dollár tonnánként igényes anyagtulajdonságokat tükröző

Az optimális csiszolási intervallumokra, a megfelelő kenésre és a megelőző cserére összpontosító stratégiai hengerkezelési programok csökkenthetik a hengerek költségeit azáltal, hogy 15-25% miközben egyszerre javítja a termést és csökkenti a minőségi hibákat. Egy közepes méretű, évi 2 millió tonnát termelő malom esetében ez évi 600 000-1 000 000 dollár megtakarítást jelent.