Los materiales comúnmente utilizados para rodillos de laminación en caliente incluyen 55Mn₂, 55Cr, 60CrMnMo, 60SiMnMo, etc. Los rodillos de laminación en caliente se emplean en el procesamiento de palanquillas, placas gruesas, perfiles de acero, etc. Están sometidos a fuertes fuerzas de laminación, desgaste intenso y fatiga térmica. Además, los rodillos de laminación en caliente operan a altas temperaturas y permiten el desgaste del diámetro por unidad de trabajo, por lo que no se requiere dureza superficial. Solo se requieren alta resistencia, tenacidad y resistencia térmica.Rollos laminados en calientesolo están sujetos a normalización o temple general y el requisito de dureza superficial es de dureza HB190 a 270. Definiciones relevantes.
Los rodillos son herramientas que provocan la deformación plástica de los metales (materiales laminados) y son componentes consumibles importantes que determinan la eficiencia de los trenes de laminación y la calidad de los materiales laminados. Son componentes importantes de los trenes de laminación de acero. Aprovechan la presión generada cuando un par o grupo de rodillos rueda para laminar el acero. Soportan principalmente las cargas dinámicas y estáticas, el desgaste y la influencia de los cambios de temperatura durante el laminado.
Clasificación de rollos
Hay muchostipos de rollosLas variedades de rodillos más utilizadas incluyen tres categorías principales: rodillos de acero fundido, rodillos de hierro fundido y rodillos forjados. Aún existen algunos rodillos de aleación dura en el laminador de perfiles.
Método de conformado: Los rodillos de colada se fabrican mediante el vertido directo de acero fundido o hierro fundido. Según sus materiales, se clasifican en dos tipos: rodillos de acero fundido y rodillos de hierro fundido. Según el método de fabricación, se clasifican en dos tipos: rodillos de colada integral y rodillos de colada compuesta. Los rodillos forjados se clasifican según el material de la siguiente manera: (1) Rodillos de acero aleado forjado; (2) Rodillos de semi-acero forjado; (3) Rodillos de acero semi-rápido forjado; (4) Rodillos de hierro fundido blanco forjado.
Métodos de proceso: rodillos integrales, rodillos compuestos metalúrgicos y rodillos combinados
Los rodillos integrales se diferencian de los rodillos compuestos. La capa exterior del cuerpo del rodillo, el núcleo y el cuello del rodillo de un rodillo integral están hechos de un solo material mediante fundición o forja. Las diferentes estructuras y propiedades de la capa exterior del cuerpo del rodillo y del cuello del rodillo se controlan y ajustan mediante procesos de fundición o forja, así como mediante tratamientos térmicos. Tanto los rodillos forjados como los de fundición estática pertenecen a los rodillos integrales. Los rodillos integrales se dividen en dos tipos: rodillos de fundición integral y rodillos forjados integrales.
Existen principalmente tres tipos de rodillos de colada metalúrgica de compuestos: colada de compuestos con semilavado, colada de compuestos por rebose (método de enjuague completo) y colada de compuestos centrífuga. Además, existen rodillos de compuestos fabricados mediante métodos especiales, como la colada continua para revestimiento (CPC), la deposición por pulverización, el prensado isostático en caliente (HIP) y la soldadura por electroescoria. Los rodillos combinados son principalmente rodillos combinados ajustados.
3. Por material de fabricación: rodillos de la serie de acero fundido, rodillos de la serie de hierro fundido y rodillos de la serie forjada;
4. Tipos comunes de tratamiento térmico para rodillos: recocido de alivio de tensiones, recocido esferoidizante isotérmico, recocido por difusión, normalizado, revenido, temple y tratamiento criogénico.
Forma del cuerpo del rodillo: Existen diferentes métodos de clasificación para los rodillos. Según su forma, se pueden dividir en cilíndricos y no cilíndricos. Los primeros se utilizan principalmente para la producción de placas, flejes, perfiles y alambres, mientras que los segundos se utilizan principalmente para la producción de tubos.
Los rodillos se clasifican en rodillos de trabajo y rodillos de soporte según su contacto con la pieza laminada. Los rodillos que entran en contacto directo con la pieza laminada se denominan rodillos de trabajo. Un rodillo colocado en la parte posterior o lateral de un rodillo de trabajo para aumentar su rigidez y resistencia sin contacto directo con la pieza laminada se denomina rodillo de soporte.
Según el marco utilizado, se clasifican en rodillos primarios, rodillos de desbaste, rodillos intermedios y rodillos finos. Según el tipo de material laminado, se pueden clasificar en rodillos de chapa y fleje, rodillos de riel y viga, rodillos de alambrón y rodillos de tubo, etc. Los rodillos también se clasifican en rodillos laminados en caliente y rodillos laminados en frío según el estado de la pieza laminada durante el laminado.
⑴ Rodillos blandos por valor de dureza: La dureza Shore es de aproximadamente 30 a 40, y se utilizan en máquinas de apertura de palanquillas, trenes de laminación en desbaste de trenes de laminación de acero de sección grande, etc.
⑵ Rodillos semiduros: Con una dureza Shore de aproximadamente 40 a 60, se utilizan en trenes de laminación de desbaste para laminadores de acero de sección grande, mediana y pequeña y trenes de laminación de placas.
⑶ Rodillos de cara dura: Con una dureza Shore de aproximadamente 60 a 85, se utilizan como rodillos de desbaste y rodillos de apoyo para trenes de laminación de cuatro alturas en trenes de laminación de chapa fina, chapa media, acero de sección media y acero de sección pequeña. ⑷ Rodillos extraduros: Con una dureza Shore de aproximadamente 85 a 100, se utilizan en trenes de laminación en frío.
Tipo de laminador: Según el tipo de laminador, los rodillos se pueden clasificar en las siguientes tres categorías:
(1) Rodillos planos: son los rodillos de los laminadores de chapa y fleje, cuyos cuerpos son cilíndricos. Generalmente, los rodillos de los laminadores de chapa de acero laminado en caliente se fabrican con formas ligeramente cóncavas. Al calentarse y expandirse, se puede obtener una mejor forma de la placa. Los rodillos del laminador de chapa de acero laminado en frío se fabrican con una forma ligeramente convexa. Durante el proceso de laminación, los rodillos se doblan para obtener una buena forma de la placa.
⑵ Rodillos ranurados: Se utilizan para laminar diversas secciones grandes, medianas y pequeñas de acero, alambrón y para la apertura inicial de la palanquilla. Las ranuras de laminación se graban en la superficie del rodillo para dar forma a la pieza laminada. ⑶ Rodillos especiales: Se utilizan en laminadores especializados, como laminadores de tubos de acero, laminadores de ruedas, laminadores de bolas de acero y máquinas perforadoras. Los rodillos de este tipo de laminador tienen diversas formas. Por ejemplo, en el laminado de tubos de acero, los rodillos laminados según el principio de laminado cruzado pueden ser cónicos, de tambor de cintura o de disco.
Principio de funcionamiento
Resistente al agrietamiento térmico
Generalmente, los principales requisitos para los rodillos gruesos son la resistencia y la resistencia al agrietamiento térmico. Los rodillos de trabajo de un laminador pequeño de 20 rodillos pesan solo unos 100 gramos, mientras que los rodillos de soporte de un laminador de placas anchas y gruesas pesan más de 200 toneladas. Al seleccionar los rodillos, primero determine el material principal para una carga segura (diversos grados de hierro fundido, acero fundido o acero forjado, etc.) según los requisitos básicos de resistencia del laminador para los rodillos.
Dureza
Los rodillos de laminación de precisión tienen una velocidad relativamente alta, y los productos laminados finales deben tener una calidad superficial específica. Los principales requisitos son la dureza y la resistencia al desgaste, entre otros. A continuación, considere la resistencia al desgaste que deben presentar los rodillos durante su uso.
Resistente a los impactos
Además, los rodillos tienen requisitos especiales. Por ejemplo, si la reducción es grande, deben tener una gran capacidad de agarre y buena resistencia al impacto.
Suavidad
Al laminar productos de calibre fino, se imponen requisitos estrictos sobre la rigidez de los rodillos, la uniformidad de su microestructura y propiedades, la precisión del procesamiento y el acabado de la superficie.
Rendimiento de corte
Al laminar secciones transversales de acero complejas, también se deben tener en cuenta el rendimiento del procesamiento de corte de la capa de trabajo del cuerpo del rodillo y otros factores.
Al elegir rodillos, algunos requisitos de rendimiento suelen ser contrapuestos. El coste de adquisición y el de mantenimiento de los rodillos también son muy elevados. Por lo tanto, es importante sopesar las ventajas y desventajas en términos de tecnología y economía para decidir si se utilizan rodillos fundidos o forjados, de aleación o sin aleación, de un solo material o compuestos.
Condiciones de trabajo
Durante su uso, se ve sometido a diversas tensiones periódicas, que están determinadas por tres factores: ① El laminador, el material laminado y las condiciones de laminación, así como la selección razonable de los rodillos; ② Los materiales de los rodillos y su calidad de fabricación; ③ El sistema de uso y mantenimiento de los rodillos.
Variedades de rollos
Rodillos de hierro fundido
Generalmente clasificados por proceso de fabricación: Los rodillos con una estructura de hierro fundido blanco (matriz + carburos) en la capa de trabajo debido al efecto de enfriamiento rápido del molde de metal se llaman rodillos de hierro fundido enfriado. Los rodillos con una estructura picada (matriz + carburo + grafito) obtenida por el método mencionado anteriormente pero con un aumento apropiado en el equivalente de carbono del hierro fundido se llaman rodillos de hierro fundido infinitamente enfriados. Los rodillos con una estructura de picaduras gruesas que se puede obtener mediante el uso de moldes de metal revestidos de arena y aumentando aún más el equivalente de carbono se llaman rodillos de hierro fundido semi-enfriados. Entre todas las variedades mencionadas anteriormente, aquellas con grafito esférico en su microestructura se llaman rodillos de hierro dúctil. Los rodillos en fundición compuesta se agregan con la palabra "compound".
Rodillos de acero fundido
Generalmente clasificados por contenido de carbono: rodillos de acero hipereutectoide con un contenido de carbono extremadamente alto (1,4 a 2,4%), comúnmente conocidos como rodillos semi-acero. Los rodillos semi-acero con alto contenido de carbono se han incorporado al campo de la fundición. Existe otro tipo de rodillo de acero hipereutectoide con alto contenido de carbono: el rodillo de acero grafitado. El grafito que contiene se obtiene mediante inoculación y tratamiento térmico.
Rodillos de acero forjado
Generalmente se clasifica según su finalidad.
Otros
A excepción de los procesados mediante técnicas especiales, todos se clasifican directamente por material. Los cilindros que utilizan la refusión por electroescoria para forjar palanquillas se denominan cilindros de forja por refusión por electroescoria.
Causa del daño
Entre los componentes del laminador, las condiciones de trabajo de los rodillos son las más complejas. Durante los procesos de preparación, antes de su fabricación y uso, se generan tensiones residuales y térmicas. Durante su uso, se someten a diversas tensiones periódicas, como flexión, torsión, fuerza cortante, tensión de contacto y tensión térmica, entre otras. La distribución de estas tensiones a lo largo del cuerpo del rodillo es irregular y cambia constantemente. Esto se debe no solo a factores de diseño, sino también al desgaste de los rodillos durante el uso, así como a los continuos cambios de temperatura y forma. Además, a menudo se producen condiciones anormales durante el proceso de laminación. Si los rodillos no se enfrían adecuadamente después de su uso, pueden sufrir daños por tensión térmica. Por lo tanto, además del desgaste, los rodillos suelen sufrir diversos daños locales y superficiales, como grietas, fracturas, desconchados y hendiduras. Un buen rodillo debe tener una correspondencia óptima entre su resistencia, resistencia al desgaste y otros indicadores de rendimiento. De esta manera, no solo mantiene su durabilidad en condiciones normales de laminación, sino que también reduce los daños en ciertas situaciones anormales. Por lo tanto, al fabricar rodillos, es necesario controlar estrictamente su calidad metalúrgica o implementar medidas externas para mejorar su capacidad de carga. Una forma adecuada del rodillo, la forma del orificio, el sistema de deformación y las condiciones de laminación también pueden reducir la carga de trabajo, evitar picos de tensión locales y prolongar su vida útil.
Métodos de reparación
Desgaste de la posición del cojinete
Métodos de reparación para materiales compuestos de polímero. Presenta una adhesión extremadamente fuerte, excelente resistencia a la compresión, resistencia al desgaste y a la corrosión, entre otras propiedades integrales. Cuando el tamaño del desgaste de la pieza de transmisión es relativamente pequeño, puede repararse in situ sin desmontarlo utilizando materiales compuestos de alto peso molecular. Esto no solo evita el procesamiento mecánico, sino que también evita el estrés térmico o el impacto térmico de la soldadura. El espesor de reparación tampoco está limitado. Mientras tanto, la resistencia al desgaste del producto y la propiedad de fluencia que los materiales metálicos no tienen garantizan un 100% de contacto y ajuste en el área reparada, reducen el impacto y la vibración del equipo, evitan la posibilidad de desgaste y prolongan significativamente la vida útil de los componentes del equipo (incluidos los rodamientos), ahorrando una gran cantidad de tiempo de inactividad para la empresa y creando un gran valor económico.
Método de reparación por soldadura en frío: La máquina de soldadura en frío utiliza el principio de descarga de alta frecuencia de chispas eléctricas para realizar soldaduras superficiales no térmicas en la superficie metálica. Por lo tanto, durante el proceso de reparación de defectos como agujeros de arena y arañazos en los rodillos, no se produce deformación, recocido, socavación ni tensión residual, manteniendo intacta la estructura metálica. Presenta una alta precisión de reparación, con espesores de recubrimiento que van desde unas pocas micras hasta varios milímetros. Puede realizar funciones como deposición, sellado y relleno para defectos como desgaste, arañazos, agujeros, grietas, deformación, reducción de dureza, agujeros de arena y daños en piezas metálicas. Solo requiere rectificado y pulido, y también puede someterse a diversos procesos mecánicos como torneado, fresado, cepillado y rectificado, así como a posprocesamientos como la galvanoplastia.
Causa de la fractura
1. Fractura frágil: La superficie de fractura de este tipo de rodillo es relativamente plana y la superficie del cuerpo del rodillo alrededor de la superficie de fractura es relativamente limpia.
2. Fractura dúctil: La superficie de fractura de este tipo de rodillo tiene en su mayoría la forma de una d"cabeza de hongo", y el cuerpo del rodillo cerca de la superficie de fractura está completamente roto en un estado aplastado.
Tanto la fractura frágil como la fractura dúctil son causadas por la tensión de los rodillos que excede la resistencia del núcleo. Las causas de su ocurrencia están relacionadas con la tensión residual de los propios rodillos, la tensión mecánica durante el laminado y la tensión térmica de los rodillos, especialmente cuando la diferencia de temperatura entre la superficie y el núcleo del cuerpo del rodillo es grande, es más probable que ocurra. Esta diferencia de temperatura puede ser causada por un enfriamiento deficiente del rodillo, una interrupción del enfriamiento o un sobrecalentamiento de la superficie del rodillo al comienzo de un nuevo ciclo de laminado. Esta enorme diferencia de temperatura entre la superficie y el núcleo del rodillo causa una tensión térmica significativa. Cuando la gran tensión térmica, la tensión mecánica y la tensión residual del rodillo exceden la resistencia del núcleo del rodillo, esto conduce a la rotura del rodillo. En comparación con los rodillos que producen superficies de fractura frágiles, el material del núcleo de los rodillos que producen superficies de fractura dúctil tiene mejor tenacidad y es menos propenso a romperse.
Existen cuatro tipos de estrés que pueden provocar la falla de los rodillos:
1. Tensión residual durante el proceso de fabricación.
2. Estrés mecánico durante el proceso de laminación.
3. Estrés organizativo de los rodillos durante el proceso de laminación.
4. Estrés térmico causado por la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de los rodillos.
Si la fractura es causada por una tensión residual excesiva durante la fabricación, la rotura del rollo suele ocurrir en las primeras veces que el rollo se pone en uso inicialmente en la máquina, y son las primeras piezas de material laminado que se laminan.
Si la fractura se debe a tensión mecánica, se requiere una gran cantidad de tensión mecánica. La parte del rodillo que soporta la mayor fuerza es el cuello del rodillo del extremo de accionamiento. Si los indicadores de rendimiento mecánico del material son insuficientes, el cuello del rodillo del extremo de accionamiento será el primero en dañarse en condiciones normales de laminación. Según las situaciones reales de laminación y rotura de rodillos, la rotura del cuerpo del rodillo no se debe a tensión mecánica.
El contenido de austenita residual en el tejido exterior tiene el mayor impacto en la tensión de laminación. Bajo la influencia alterna de la temperatura y la presión de laminación, y el enfriamiento por agua, la austenita residual se transforma de austenita a martensita o bainita. Debido al pequeño y gran volumen específico de la austenita, durante el proceso de transformación de la microestructura se produce una expansión de volumen, lo que genera una mayor tensión de compresión en la capa de trabajo del rodillo y una mayor tensión de tracción en el núcleo. Una vez que la tensión del núcleo supera la resistencia del material, inevitablemente se produce la rotura del rodillo. Considerando la influencia de la austenita residual en la tensión de laminación y las condiciones de trabajo de los rodillos en laminadores continuos tropicales, generalmente es suficiente controlar el contenido de austenita residual de los rodillos por debajo del 5% para garantizar un uso seguro. El contenido de austenita residual en la capa exterior del rodillo roto es inferior al 1%, por lo que la tensión de laminación puede ignorarse. La rotura del rodillo también puede estar relacionada con la tensión térmica causada por una temperatura irregular. Durante el funcionamiento del rodillo en la máquina, debido a su estrecho contacto con el material laminado, la temperatura superficial del rodillo aumenta rápidamente, mientras que la temperatura del núcleo lo hace más lentamente. En este momento, la diferencia de temperatura entre la superficie y el núcleo del rodillo alcanza su valor máximo, al igual que la tensión térmica del rodillo causada por dicha diferencia. Si la tensión térmica del rodillo y la tensión residual se superponen y superan el límite de resistencia del núcleo, puede producirse una fractura accidental del rodillo.
Métodos para prevenir fracturas
Para prevenir la fractura se deben realizar esfuerzos desde cuatro aspectos: reducir la tensión residual de fabricación, la tensión mecánica, la tensión organizativa y la tensión térmica.
En circunstancias normales, la mayoría de las tensiones residuales de fabricación se eliminan durante el proceso de tratamiento térmico y disminuyen gradualmente a medida que se prolonga el tiempo de almacenamiento de los rodillos. Por lo tanto, almacenar los rodillos nuevos durante un tiempo antes de su uso puede reducir el riesgo de rotura. El principal método para evitar tensiones mecánicas significativas es evitar el subenfriado del acero. El método para reducir la tensión de organización consiste en controlar el contenido de austenita residual en la capa de trabajo del cuerpo del rodillo para que sea inferior al 5 % mediante...tratamiento térmicoLa forma de reducir la tensión térmica es proporcionar un buen enfriamiento de los rodillos durante el proceso de laminación del acero. La tensión residual de fabricación, la tensión mecánica, la tensión organizativa y la tensión térmica son las principales causas de rotura de rodillos de acero con alto contenido de cromo. Un buen tratamiento térmico, las condiciones de laminación y el enfriamiento adecuados pueden prevenir eficazmente la rotura de rodillos de acero con alto contenido de cromo.
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