Rolo de ferro fundido: um componente -chave no processo de rolamento

No campo do processamento de metal, o processo de rolagem é um método de formação importante, e o rolo de ferro fundido é um componente -chave indispensável nesse processo. Rolo de ferro fundido desempenham um papel crucial na formação de materiais metálicos, garantindo a qualidade do produto e aumentando a eficiência da produção. A qualidade de seu desempenho afeta diretamente a precisão e a qualidade da superfície dos produtos enrolados, bem como a estabilidade e a economia do processo de produção. Portanto, uma compreensão completa do conhecimento relevante dos rolos de ferro fundido é de grande importância para otimizar o processo de rolamento e melhorar a competitividade dos produtos. ​

Condições de trabalho e desafios de rolos de ferro fundido

(1) ambiente de temperatura severa

Os rolos de ferro fundido geralmente estão em um ambiente de alta temperatura durante a operação, com a temperatura geral de trabalho atingindo 700-800 ° C. Em alguns casos especiais, a temperatura do material enrolado com o qual entra em contato pode até atingir 1200 ° C. Altas temperaturas contínuas não apenas testam a estabilidade térmica do material do rolo, mas também causam problemas como expansão térmica e deformação térmica, afetando a precisão dimensional dos rolos e a qualidade dos produtos enrolados. ​

(2) forte estresse mecânico

Os rolos precisam suportar a forte pressão do material enrolado. Essa pressão atua continuamente durante o processo de rolagem e é propensa a causar danos à fadiga aos rolos. Enquanto isso, durante o processo de rolamento, há uma forte força de atrito entre a superfície dos rolos e o material enrolado, que acelerará o desgaste da superfície do rolo e reduzirá a vida útil dos rolos. ​

(3) A ameaça de fadiga térmica

Devido ao aquecimento contínuo por materiais laminados a quente e resfriamento por água de resfriamento, os rolos sofrem mudanças significativas em temperatura em um curto período de tempo e são submetidas a uma fadiga térmica grave. A fadiga térmica pode causar rachaduras na superfície dos rolos. Com o tempo, essas rachaduras podem se expandir, eventualmente levando ao espalhamento e fracasso dos rolos. ​

2. Os principais tipos de rolos de ferro fundido

(1) rolos de ferro fundido gelado

Princípio de trabalho: a camada de trabalho do rolo de ferro fundido gelado forma uma estrutura fundida branca (carboneto matricial) devido ao rápido efeito de resfriamento do molde de metal. Durante o processo de fundição, controlando a taxa de resfriamento, a superfície do rolo é rapidamente resfriada para formar uma camada de fundição branca com alta dureza e alta resistência ao desgaste, enquanto o núcleo mantém um moldado cinza relativamente macio ou uma estrutura sem caroço para garantir que o rolo tenha um certo grau de resistência. ​

Características: Possui dureza superficial extremamente alta e excelente resistência ao desgaste, resistindo efetivamente ao desgaste durante o processo de rolamento. No entanto, devido à alta fragilidade da camada branca de ferro fundido, a resistência térmica de rachaduras de rolos de ferro fundido endurecido a frio é relativamente ruim, e as rachaduras são propensas a ocorrer quando submetidas a um grande estresse térmico. ​

Campos de aplicação: é frequentemente usado em processos de rolagem com requisitos de alta qualidade de superfície e pressão de rolagem relativamente baixa, como o rolamento de precisão de placas finas e tiras de aço. ​

(2) rolos de ferro fundido infinitamente endurecido a frio

Princípio de trabalho: Ao aumentar adequadamente o equivalente ao carbono do ferro fundido, o rolo adquire uma estrutura entalhada (grafite de carboneto de matriz). Essa estrutura garante que a camada refrigerada do rolo não tenha limite distinto na superfície da fratura, e a transição da superfície dura para o núcleo macio é gradual sem uma zona de transição clara. ​

Características: combina alta dureza e boa tenacidade. A presença de grafite melhora a resistência térmica de rachaduras e o desempenho anti-spall dos rolos, permitindo que eles mantenham um bom estado de trabalho, mesmo quando submetidos a tensões térmicas e mecânicas significativas. Comparado com rolos de ferro fundido endurecido a frio, os rolos de ferro fundido infinitamente endurecido têm uma vida útil mais longa e são adequados para uma ampla gama de condições de rolamento. ​

Campos de aplicação: amplamente utilizados em rolagem áspera, rolamento médio e outros processos, como rolamento áspero de tarugos de aço, rolamento intermediário de barras e fios, etc. Entre esses processos, os rolos precisam suportar forças de rolamento consideráveis ​​e cargas térmicas. O desempenho dos rolos de ferro fundido infinitamente gelado pode atender aos requisitos. ​

(3) rolos de ferro fundido semi-resfriado

Princípio de trabalho: a fundição é realizada usando um molde de metal com revestimento de areia. Uma camada de areia de moldagem de 10 a 20 mm é revestida dentro do molde de metal para reduzir a taxa de resfriamento do corpo do rolo e obter uma estrutura entalhada na camada de trabalho do corpo do rolo. Esse método de fundição torna a distribuição de dureza dos rolos relativamente uniforme, com uma pequena queda de dureza da superfície para o núcleo. ​

Características: os rolos de ferro fundido semi-refrigerados têm excelente resistência a rachaduras quentes, alta resistência e resistência. A dureza da superfície do corpo do rolo é geralmente HS35-55, que pode resistir efetivamente à fadiga térmica e à fadiga mecânica, garantindo certa resistência ao desgaste. Entre eles, os rolos de ferro dúctil semi-resfriados têm desempenho mais superior devido à sua estrutura de grafite esférica única. ​

Campos de aplicação: principalmente aplicáveis ​​aos suportes de abertura do tarugo e stands de rouging de fábricas de rolls de médio e tamanho pequeno. Nesses casos, os rolos precisam ter um bom desempenho abrangente para lidar com condições de rolagem mais complexas. ​

(4) rolos de ferro dúctil

Princípio de trabalho: os rolos de ferro dúctil são feitos derramando ferro fundido que sofreu o tratamento de esferoidizante no molde, fazendo com que a grafite na estrutura do rolo assumisse uma forma esférica. A presença de grafite esférica elimina o efeito de fragmentação da grafite de flocos na matriz e melhora bastante as propriedades mecânicas dos rolos. ​

Características: apresenta alta resistência, alta resistência e excelente resistência ao desgaste. Sua resistência a rachaduras e lascas térmicas também é excelente. A faixa de dureza de rolos de ferro dúctil é relativamente ampla e pode ser ajustada de acordo com diferentes requisitos de aplicação, com uma ampla gama de aplicações. ​

Campos de aplicação: ele pode ser usado em vários tipos de moinhos de rolagem, incluindo processos de rolagem, rolamento médio e rolamento de acabamento. Em alguns processos especiais de rolagem, com altos requisitos para o desempenho de rolos, os rolos de ferro dúctil também podem demonstrar excelente desempenho.

3. A influência dos elementos de liga no desempenho de rolos de ferro fundido

(1) Carbono (C)
Mecanismo de influência: o carbono é um dos elementos importantes que afetam o desempenho dos rolos de ferro fundido. Por um lado, um alto teor de carbono impedirá a precipitação de cementita e, ao mesmo tempo, devido ao aumento do número de núcleos de grafite formados, a grafite pode ser refinada. Por outro lado, se o teor de carbono estiver muito alto, fará com que a grafite flutue, afetando o desempenho dos rolos. Em uma certa taxa de resfriamento, se o teor de carbono for aumentado adequadamente, a profundidade da camada de fundição branca diminuirá e a quantidade de cementita superficial aumentará.
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Impacto no desempenho: uma quantidade apropriada de carbono pode aumentar a dureza e a resistência ao desgaste dos rolos, mas um teor excessivamente alto de carbono reduzirá a tenacidade dos rolos e aumentará o risco de formação de trincas. Portanto, durante o processo de produção, é necessário controlar com precisão o teor de carbono para equilibrar as várias propriedades dos rolos. ​

(2) silício

Mecanismo de influência: O silício pode reduzir a solubilidade do carbono na austenita, não apenas aumentando a temperatura da transformação do eutectóide, mas também ampliando a faixa de temperatura de transformação do eutectóide e reduzindo o período de incubação de pérola e bainita. Dentro de um determinado intervalo, à medida que o teor de silício aumenta, o diâmetro das bolas de grafite diminuirá, melhorando assim a estrutura e o desempenho dos rolos. ​

Impacto no desempenho: o silício pode melhorar a força e a dureza dos rolos e, ao mesmo tempo, ajudam a melhorar a resistência dos rolos à rachadura térmica. No entanto, o conteúdo excessivo de silício pode levar a uma diminuição na resistência dos rolos; portanto, seu conteúdo precisa ser razoavelmente controlado. ​

(3) Manganês (MN)

Mecanismo de influência: os elementos manganês diminuem a temperatura de transformação do eutectóide, desempenhando um papel na estabilização e refino de pérola. Pode melhorar a força e a dureza dos rolos. No entanto, quando o conteúdo de manganês for muito alto, ocorrerá segregação severa e os carbonetos de rede precipitarão ao longo dos limites dos grãos no estado fundido, reduzindo a tenacidade dos rolos. ​

Impacto no desempenho: uma quantidade apropriada de manganês pode ajudar a melhorar o desempenho geral dos rolos, mas seu conteúdo deve ser estritamente controlado para evitar efeitos adversos no desempenho dos rolos devido à segregação e à precipitação de carbonetos de rede. ​

(4) cromo (CR)

Mecanismo de influência: o cromo é o elemento mais eficaz para aumentar a profundidade da camada de ferro fundido branco em rolos de ferro fundido endurecido a frio, o que pode neutralizar significativamente os efeitos adversos do silício e é propício à formação da estrutura de pérolas. No ferro dúctil da liga, a adição apropriada de cromo pode fazer com que alguns carbonetos livres apareçam na microestrutura, o que é útil para melhorar a dureza e o desgaste. ​

Impacto no desempenho: a adição de cromo pode efetivamente melhorar a dureza da superfície e a resistência ao desgaste dos rolos e melhorar sua resistência à fadiga térmica. No entanto, o cromo excessivo pode levar a uma diminuição na resistência dos rolos. Portanto, o conteúdo do cromo precisa ser controlado com precisão de acordo com os requisitos de uso específicos dos rolos. ​

(5) molibdênio

Mecanismo de influência: o molibdênio, como um elemento que estabiliza a pérola, pode refinar a estrutura da camada fundida branca em ferro fundido endurecido a frio, melhorar a força do material e melhorar a resistência térmica dos rolos. Nos rolos de ferro dúctil de liga, aumentando adequadamente o teor de molibdênio pode promover a formação da estrutura da pérola e aumentar a dispersão da pérola. O molibdênio também pode inibir a decomposição da austenita e é propício à formação da estrutura da bainita. No entanto, o molibdênio é propenso à segregação, portanto seu conteúdo não deve ser muito alto. ​

Impacto no desempenho: uma quantidade apropriada de molibdênio pode aumentar o desempenho abrangente dos rolos, especialmente sua estabilidade de desempenho em ambientes de alta temperatura. No entanto, devido à tendência da segregação do molibdênio, sua distribuição nos rolos precisa ser estritamente controlada para garantir a uniformidade do desempenho do rolo. ​

4. Processo de fabricação de rolos de ferro fundido

(1) Processo de fundição

Fundição de moldes de metal: rolos de ferro fundido endurecido a frio e alguns rolos de ferro fundido infinitamente endurecido a frio são frequentemente fundidos por fundição de moldes de metal. Durante o processo de fundição, o rápido efeito de resfriamento do molde de metal faz com que a superfície do rolo esfrie rapidamente, formando a estrutura branca ou estrutura branca necessária. Ao controlar parâmetros como a temperatura do molde de metal, a espessura do revestimento e a temperatura de vazamento e a velocidade do ferro fundido, a microestrutura e as propriedades da camada de trabalho dos rolos podem ser controladas com precisão.
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Castamento de areia: Para alguns rolos que possuem requisitos relativamente baixos para a dureza da superfície e precisam de maior tenacidade, como rolos de ferro fundido semi-resfriado, a fundição de areia pode ser adotada. A adição de uma quantidade apropriada de areia de moldagem e ferro fria ao molde de areia pode ajustar a taxa de resfriamento de diferentes partes dos rolos, permitindo que os rolos obtenham uma distribuição e microestrutura adequadas de dureza. ​

Fundição composta: o processo de fundição composto é usado para fabricar rolos de ferro fundido composto. Ao derramar sucessivamente o ferro fundido com diferentes composições, os rolos têm camadas de trabalho e núcleos com diferentes propriedades. Por exemplo, primeiro despeje o material do núcleo e depois despeje o material da camada de trabalho com alta dureza e resistência ao desgaste em sua superfície, para que o rolo tenha uma boa tenacidade e propriedades de superfície.
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(2) Processo de tratamento térmico

Tratamento de recozimento: O tratamento de recozimento pode eliminar o estresse interno gerado durante o processo de fundição dos rolos e melhorar a microestrutura e as propriedades dos rolos. Seguindo o rolo a uma temperatura apropriada por um certo período de tempo, a estrutura interna é homogeneizada, a dureza é reduzida, a resistência é melhorada e os preparativos são feitos para processamento e uso subsequentes. ​

Normalizar o tratamento: normalizar o tratamento pode refinar os grãos dos rolos, aumentando sua força e dureza. Aqueça os rolos acima da temperatura crítica, mantenha -os por um período de tempo e, em seguida, esfrie -os no ar para obter uma estrutura uniforme de pérolita ou bainita para os rolos, melhorando assim seu desempenho geral. ​

Treatório de Timing e Temperador: Para alguns rolos que requerem maior resistência à dureza e desgaste, o tratamento de extinção e temperamento pode ser realizado. A extinção doa a superfície dos rolos com uma estrutura martensítica, aumentando significativamente a dureza. No entanto, a estrutura martensítica é relativamente quebradiça; portanto, é necessário o tratamento de temperamento para ajustar o equilíbrio entre dureza e resistência, eliminar o estresse de extinção e aumentar a vida útil dos rolos. ​

5. Manutenção e cuidado de rolos de ferro fundido
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(1) Inspeção diária

Inspeção da superfície: Verifique regularmente a superfície dos rolos quanto a defeitos como rachaduras, lascas e desgaste. Por inspeção visual e o uso de equipamentos de teste não destrutivos, como detectores de falhas ultrassônicos e detectores de falhas de partículas magnéticas, problemas em potencial podem ser identificados em tempo hábil, e medidas correspondentes podem ser tomadas para repará-las ou substituí-las. ​

Inspeção dimensional: meça o diâmetro, a cilíndrica e outros parâmetros dimensionais dos rolos para garantir que estejam dentro da faixa de tolerância especificada. Os desvios dimensionais excessivos podem afetar a precisão dos produtos enrolados. Portanto, uma vez que as anormalidades dimensionais são detectadas, devem ser feitos ajustes ou reparos oportunos. ​

(2) lubrificação e resfriamento

Lubrificação: Durante o processo de rolagem, a fim de reduzir o atrito entre os rolos e o material enrolado e minimizar o desgaste, os lubrificantes apropriados precisam ser usados. Selecione lubrificantes com bom desempenho de lubrificação, resistência à pressão extrema e resistência a oxidação e garanta que eles sejam distribuídos uniformemente na superfície dos rolos. Inspecione regularmente o sistema de suprimentos de lubrificantes para garantir sua operação normal. ​

Resfriamento: o resfriamento eficaz é crucial para reduzir a temperatura dos rolos e impedir a fadiga térmica. Garanta a operação normal do sistema de resfriamento, limpe imediatamente a sujeira e as impurezas nos oleodutos de água de resfriamento e garante que a taxa de fluxo e a temperatura da água de resfriamento atendam aos requisitos. Enquanto isso, o ângulo de spray e a posição da água de resfriamento devem ser razoavelmente ajustados para garantir o resfriamento uniforme da superfície dos rolos. ​

(3) armazenamento e manuseio

Armazenamento: armazene os rolos em um ambiente seco e bem ventilado para impedir que eles fiquem úmidos e enferrujados. Para rolos que não foram usados ​​há muito tempo, o tratamento anti-rust deve ser realizado, como aplicar óleo anti-rusta e embrulhar com papel anti-resumo. Ao mesmo tempo, deve -se prestar atenção ao método de armazenamento para evitar que os rolos sejam espremidos ou colididos, o que pode causar danos. ​

Manuseio: Ao manusear rolos, os equipamentos de manuseio dedicados, como guindastes e empilhadeiras, devem ser usados, e é necessário garantir que a capacidade de carga do equipamento seja suficiente. Durante o processo de manuseio, manuseie com cuidado para evitar os rolos colidindo com outros objetos, impedindo danos na superfície e danos estruturais internos. ​

6. Conclusão

Rolos de ferro fundido, como os componentes principais do processo de laminação, seu desempenho está diretamente relacionado à qualidade dos produtos enrolados e à eficiência da produção. Ao entender as características de diferentes tipos de rolos de ferro fundido, a influência de elementos de liga em seu desempenho, processos de fabricação e métodos de manutenção, é possível selecionar melhor e usar rolos de ferro fundido, dar um jogo completo às suas vantagens e melhorar o nível geral do processo de rolagem. Com o avanço contínuo da tecnologia, o desempenho e a qualidade dos rolos de ferro fundido também estão constantemente melhorando. No futuro, espera -se que eles sejam aplicados em uma ampla gama de campos e façam maiores contribuições para o desenvolvimento da indústria de processamento de metal.