رول های فولادی آلیاژی برای کوره ها چیست و چگونه درجه مناسب را انتخاب می کنید؟

رول های فولادی آلیاژی برای کوره ها اجزای استوانه‌ای مقاوم در برابر حرارت هستند که در کوره‌های پیوسته، خطوط بازپخت، خطوط گالوانیزه و سیستم‌های عملیات حرارتی نصب می‌شوند تا نوارها، ورق‌های فولادی، ورق‌ها یا بیلت‌ها را از طریق مناطق فرآوری با دمای بالا در دماهای بین ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد تا بیش از ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد اکسید کنند، که در آن فولاد استاندارد اکسید می‌شود. خزش، و شکست. انتخاب صحیح ترکیب آلیاژ، روش ساخت، و عملیات سطحی، طول عمر رول، کیفیت سطح محصول و زمان عملیاتی کوره را تعیین می‌کند - همه اینها مستقیماً بر اقتصاد خطوط فرآوری فولاد و آلومینیوم تأثیر می‌گذارد. این راهنما توضیح می‌دهد که رول‌های کوره‌های فولادی آلیاژی چگونه کار می‌کنند، از کدام گریدهای آلیاژی در محدوده‌های دمایی مختلف استفاده می‌شود، روش‌های ریخته‌گری و ساخت چگونه با هم مقایسه می‌شوند، و چه حالت‌های خرابی را باید پیش‌بینی کرد و از آن جلوگیری کرد.

چرا از فولاد استاندارد نمی توان برای رول های کوره استفاده کرد؟

فولاد کربن استاندارد یکپارچگی ساختاری را در دمای تقریباً 450 درجه سانتیگراد از دست می دهد و به سرعت اکسیداسیون سطحی در بالای 550 درجه سانتیگراد شروع می شود، که آن را برای سرویس رول کوره که در آن دماها معمولاً در خطوط بازپخت و گالوانیزه مداوم از 900 تا 1100 درجه سانتیگراد فراتر می رود، کاملاً نامناسب می کند.

چالش‌هایی که رول‌های کوره باید بر آن‌ها غلبه کنند، اساساً با چالش‌هایی که هر جزء مکانیکی دوار در کارخانه فولاد با آن مواجه است متفاوت است:

• خزش در دمای بالا: در دماهای بالا، فلزات تحت بار پایدار حتی در تنش های بسیار کمتر از مقاومت تسلیم دمای اتاق، تغییر شکل پلاستیکی می دهند. یک رول که در دمای 1100 درجه سانتیگراد تحت وزن نوار فولادی کار می کند، اگر آلیاژ به طور خاص برای مقاومت در برابر خزش طراحی نشده باشد، در عرض چند هفته آویزان شده و هندسه استوانه ای خود را از دست می دهد. افزودن آلیاژهای کروم، نیکل و تنگستن دمایی را افزایش می دهد که در آن خزش قابل توجه می شود.
• اکسیداسیون و پوسته پوسته شدن: در اتمسفر هوای بالای 600 درجه سانتیگراد، آهن فلس های اکسیدی با رشد سریعی را تشکیل می دهد که پوسته پوسته شده و سطح نوار را آلوده می کند. افزودن‌های کروم بالای 18 درصد یک لایه اکسید کروم (Cr2O3) پایدار و چسبنده را تشکیل می‌دهند که از فلز زیرین در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت می‌کند - این مکانیسم اساسی پشت همه فولادهای آلیاژی مقاوم در برابر حرارت است که در رول‌های کوره استفاده می‌شوند.
• خستگی حرارتی: رول‌های کوره چرخه حرارتی مکرر را در طول شروع تولید، توقف، و شکستن نوار تجربه می‌کنند. تنش های انبساط و انقباض حرارتی ناشی از نوسانات دمایی 200 تا 400 درجه سانتیگراد می تواند باعث ایجاد ترک های سطحی در عرض چند ماه در رول های با طراحی ضعیف شود. آلیاژهایی با ضرایب انبساط حرارتی کمتر و مقاومت در برابر خستگی حرارتی بالاتر در رول هایی که در معرض چرخه مکرر قرار دارند ضروری هستند.
• کربوریزاسیون و نیتریدینگ: در اتمسفرهای خاص کوره (هیدروژن، مخلوط نیتروژن-هیدروژن، یا گازهای محافظ غنی از هیدروکربن)، کربن و نیتروژن از اتمسفر می توانند به سطح رول پخش شوند، لایه نزدیک به سطح را ترد کرده و شروع به پوسته شدن کنند. آلیاژهای با محتوای کروم و سیلیکون بالا با حفظ سد اکسید محافظ در برابر کربوریزاسیون مقاومت می کنند.
• سایش و ساخت مکانیکی: تماس مستقیم بین سطح رول و نوار متحرک فولادی باعث سایش می شود و باعث تجمع اکسید یا روی روی سطح رول می شود که باعث ایجاد عیوب سطحی روی نوار پردازش شده می شود. سختی سطح رول، زبری، و میل ترکیبی شیمیایی برای مواد نوار، همگی بر حساسیت انباشتگی تأثیر می‌گذارند.

کدام گریدهای آلیاژی برای رول های کوره استفاده می شود؟

رول‌های کوره فولادی آلیاژی طیف ترکیبی از فولاد ضد زنگ آستنیتی حاوی 18 تا 25 درصد کروم را برای کاربردهای دمای متوسط تا 900 درجه سانتی‌گراد، از طریق آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت نیکل-کروم برای 900 تا 1100 درجه سانتی‌گراد، با بیشترین تقاضای چند آلیاژی بالاتر از 10 درجه سانتی‌گراد، تا کاربردهای فوق‌العاده 10 درجه سانتی‌گراد را شامل می‌شود. درجه سانتیگراد

1. فولاد ضد زنگ 310 (25Cr-20Ni)

فولاد ضد زنگ AISI 310، حاوی اسماً 25٪ کروم و 20٪ نیکل، پرکاربردترین آلیاژ برای رول های کوره در محدوده 800 تا 1050 درجه سانتیگراد است که ترکیبی عالی از مقاومت در برابر اکسیداسیون، استحکام خزش و هزینه نسبت به گریدهای بسیار آلیاژی را ارائه می دهد. محتوای 25 درصد کروم، مقیاس اکسید کروم پایدار و محافظ را در دمای عملیاتی تضمین می کند، در حالی که محتوای نیکل 20 درصد، ریزساختار آستنیتی را تثبیت می کند و در برابر خستگی حرارتی مقاومت می کند. اکثر رول‌های کوره آنیل پیوسته، رول‌های ورودی و خروجی، و رول‌های لگام در منطقه 850 تا 1000 درجه سانتی‌گراد از آلیاژ ریختگی یا ساخته شده 310 تولید می‌شوند.

• حداکثر دمای سرویس مداوم: 1050 درجه سانتیگراد در هوا
• تراکم: 7.75 گرم بر سانتی متر مکعب
• استحکام کششی در 900 درجه سانتیگراد: تقریبا 120 تا 150 مگاپاسکال
• کاربردهای معمولی: کوره های آنیل پیوسته، کوره های نرمال سازی، خطوط آنیل محلول

2. آلیاژ HK40 (25Cr-35Ni)

HK40، گرید ریخته‌گری گریز از مرکز حاوی 25% کروم و 35% نیکل با افزودن کربن کنترل‌شده (0.35 تا 0.45%)، آلیاژ استاندارد برای رول‌های اجاق گاز سنگین در محدوده 1000 تا 1150 درجه سانتی‌گراد است که به دلیل استحکام خزشی بدون استحکام بالاتر و استحکام خزشی 310 بالاتر نسبت به خودروی خود را دارد. مکانیسم تقویت بارش افزودن کربن عمدی در HK40 کاربیدهای کروم و نیکل را تولید می کند که در طول عملیات حرارتی در امتداد مرزهای دانه و درون ماتریس آستنیت رسوب می کنند و یک استحکام ریزساختاری ایجاد می کند که به طور قابل توجهی مقاومت خزشی را در دماهایی که سایر آلیاژها تحت بار شروع به افتادن می کنند افزایش می دهد. HK40 توسط ASTM A608 مشخص شده است و یکی از مشخصه ترین آلیاژهای ریخته گری مقاوم در برابر حرارت در مصارف صنعتی است.

• حداکثر دمای سرویس مداوم: 1150 درجه سانتیگراد
• قدرت گسیختگی 100000 ساعته در دمای 1000 درجه سانتیگراد: تقریبا 20 تا 25 مگاپاسکال
• کاربردهای معمولی: کوره های راهپیمایی، کوره های فشاری، کوره های گرمایش مجدد برای بیلت و دال
• روش ساخت: ریخته گری گریز از مرکز (لوله ها و رول ها)، ریخته گری استاتیک (ژورنال های انتهایی و فلنج ها)

3. آلیاژهای اصلاح شده HP (25Cr-35Ni با میکروآلیاژ)

آلیاژهای اصلاح شده HP نشان دهنده تکامل HK40 با افزودن نیوبیم (0.5 تا 1.5٪)، تنگستن (1 تا 3٪)، یا تیتانیوم (0.1 تا 0.5٪) است که توزیع کاربید را اصلاح می کند و رسوبات تقویتی اضافی ایجاد می کند و عمر مفید را 30 تا 50٪ در مقایسه با دمای 50 درجه سانتیگراد بالاتر از 10 HK4 افزایش می دهد. افزودن‌های نیوبیم به‌ویژه مؤثر هستند زیرا کاربیدهای NbC ریز را تشکیل می‌دهند که در دماهای بالا پایدارتر از کاربیدهای کروم هستند که در HK40 استاندارد در طول قرار گرفتن در معرض طولانی مدت درشت می‌شوند و اثر تقویتی خود را از دست می‌دهند. گریدهای HP-Nb و HP-W تا حد زیادی جایگزین HK40 استاندارد در تاسیسات کوره های جدید شده اند که حداکثر دمای سرویس بیش از 1050 درجه سانتیگراد است.

• حداکثر دمای سرویس مداوم: 1150 تا 1200 درجه سانتیگراد
• مزیت عمر سرویس نسبت به HK40: 30 تا 50 درصد طولانی تر در دمای بالای 1050 درجه سانتیگراد
• کاربردهای معمولی: مناطق برخورد مستقیم با شعله در کوره های گرمایش مجدد، چاله های خیساندن با دمای بالا

4. سوپرآلیاژهای پایه نیکل برای خدمات فوق العاده

در بالاترین درجه حرارت بالای 1150 درجه سانتیگراد، سوپرآلیاژهای پایه نیکل با محتوای کروم 20 تا 30 درصد و عناصر تقویت کننده اضافی شامل آلومینیوم، تیتانیوم، کبالت و مولیبدن برای رول ها در شدیدترین مناطق کوره استفاده می شود، البته با هزینه استاندارد H4K 3 تا 5 برابر بیشتر. این آلیاژها در دماهایی که آلیاژهای پایه آهن اساساً هیچ مقاومتی در برابر خزش ندارند، استحکام مفیدی را حفظ می‌کنند. آنها معمولاً فقط برای رول‌هایی در مناطق شعله مستقیم، بخش‌های کوره لوله تابشی با حداکثر توان، یا در کوره‌های خلاء و اتمسفر کنترل‌شده که در آن مواد فرآوری‌شده هزینه پریمیوم مواد رول با دمای شدید را توجیه می‌کنند، مشخص می‌شوند.

5. گریدهای آلیاژی پایین تر برای کاربردهای زیر 700 درجه سانتیگراد

برای بخش‌های ورودی و خروجی کوره، مناطق پیش گرمایش و بخش‌های خنک‌کننده که در دمای زیر 700 درجه سانتی‌گراد کار می‌کنند، آلیاژهای ارزان‌تر از جمله فولادهای زنگ نزن AISI 304، 316 و 321 یا حتی فولادهای آلیاژی با محتوای کروم 9 تا 12 درصد، مقاومت مناسبی را در برابر اکسیداسیون و اکسیداسیون مواد به میزان کافی کاهش می‌دهند. این گریدها اغلب در ساخت رول های ساخته شده (طراحی پوسته جوشی و کلاهک انتهایی) به جای ریخته گری گریز از مرکز استفاده می شوند و آنها را برای رول های با قطر بزرگ که هزینه های ریخته گری گران است مناسب می کند.

مقایسه درجه آلیاژ برای رول های کوره

انتخاب درجه آلیاژ صحیح مستلزم تطبیق دمای عملیاتی، جو، بار مکانیکی و عمر مورد انتظار رول با داده‌های عملکرد تایید شده آلیاژ است - استفاده از آلیاژ نامشخص علت اصلی شکست زودرس رول کوره است.

جدول 1: نمرات رول کوره فولادی آلیاژی در مقایسه با ترکیب، حداکثر دمای سرویس، خواص مکانیکی و کاربرد معمولی.

رول های کوره فولادی آلیاژی چگونه تولید می شوند؟

رول‌های فولادی آلیاژی برای کوره‌ها توسط سه مسیر تولید اصلی تولید می‌شوند - ریخته‌گری گریز از مرکز، ریخته‌گری استاتیک با ماشین‌کاری، و ساخت از اجزای آلیاژی فرفورژه - که هر کدام معاوضه‌های متفاوتی در دقت ابعادی، کیفیت ریزساختار، هزینه و تناسب برای اندازه‌ها و پیکربندی‌های خاص رول ارائه می‌دهند.

ریخته گری گریز از مرکز

ریخته‌گری گریز از مرکز روش تولید ترجیحی برای اکثر پوسته‌های کوره‌های فولادی آلیاژی است که یک ریزساختار متراکم و بدون جداسازی با خواص مکانیکی برتر در مقایسه با ریخته‌گری استاتیک با ترکیب آلیاژی مشابه ایجاد می‌کند. در ریخته گری گریز از مرکز، آلیاژ مذاب در قالب استوانه ای در حال چرخش با سرعت 300 تا 1500 دور در دقیقه ریخته می شود. نیروی گریز از مرکز (معمولاً 50 تا 100 برابر گرانش) فلز متراکم‌تر را به دیواره بیرونی فشار می‌دهد و ناخالصی‌های سبک‌تر، تخلخل گاز و ضایعات سرباره را به سمت سوراخ وارد می‌کند، جایی که متعاقباً با ماشین‌کاری حذف می‌شوند. ریخته گری به دست آمده دارای:

• پوست بیرونی متراکم: بیرونی ترین 15 تا 25 میلی متر ریخته گری گریز از مرکز اساساً تخلخل صفر دارد و به لوله رول یکپارچگی سطح و مقاومت در برابر اکسیداسیون برتر می دهد.
• ساختار دانه ریز: انجماد سریع در برابر قالب چرخان سرد، ساختار دانه ریزتری نسبت به ریخته‌گری استاتیک ایجاد می‌کند و مقاومت در برابر خزش و خستگی را بهبود می‌بخشد.
• ضخامت دیواره ثابت: کنترل ابعادی مثبت یا منفی 2 تا 3 میلی متر بر روی ضخامت دیوار قابل دستیابی است و هزینه ماشینکاری را به حداقل می رساند.
• محدوده اندازه: ریخته گری گریز از مرکز برای پوسته های رول با قطر خارجی 100 تا 600 میلی متر و طول 500 تا 4000 میلی متر مقرون به صرفه ترین است.

ریخته گری استاتیک با ماشینکاری دقیق

ریخته‌گری استاتیک در قالب‌های ماسه‌ای یا سرامیکی برای ژورنال‌های انتهایی، فلنج‌ها و هندسه‌های پیچیده انتهایی غلتکی استفاده می‌شود که با ریخته‌گری گریز از مرکز قابل تولید نیستند و همچنین برای مجموعه‌های رول کامل در قطرهای کوچک یا جاهایی که ابزار ریخته‌گری گریز از مرکز برای آلیاژ خاص مورد نیاز در دسترس نیست، استفاده می‌شود. ریخته‌گری‌های استاتیک به ظرفیت‌های ماشین‌کاری بزرگ‌تری (معمولاً 8 تا 15 میلی‌متر در هر سطح) نیاز دارند تا پوسته بیرونی جدا شده از هم جدا شده و اطمینان حاصل شود که سطح ماشین‌کاری شده فلزی بدون نقص و صدا را در معرض دید قرار می‌دهد. تخلخل داخلی با طراحی بالارونده و انجماد کنترل‌شده کنترل می‌شود، اما ریخته‌گری‌های استاتیک به دلیل ساختار دانه‌ای درشت‌تر و تفکیک بیشتر، عموماً مقاومت خزشی کمتری نسبت به معادل‌های ریخته‌گری گریز از مرکز دارند.

ساخت رول ساخته شده

رول‌های کوره‌های ساخته شده از لوله‌های آلیاژی یا بخش‌های صفحه جوش داده شده به ژورنال‌های انتهایی ریخته‌گری یا آهنگری مونتاژ می‌شوند و مزیت استفاده از آلیاژ فرفورژه با کیفیت بالا را برای بخش بشکه دارند در حالی که ژورنال‌های ریخته‌گری هندسه پیچیده مورد نیاز در انتهای رول را فراهم می‌کنند. رول های ساخته شده مقرون به صرفه ترین گزینه برای قطرهای بزرگ (بالای 600 میلی متر) هستند و به طور گسترده در بخش های کوره های خط گالوانیزه که قطر رول های 600 تا 1200 میلی متر رایج است، استفاده می شود. اتصالات جوش بین بشکه و ژورنال های انتهایی یک عنصر طراحی حیاتی هستند -- آنها باید با آلیاژهای پرکننده منطبق ساخته شوند، برای کاهش تنش های باقیمانده به طور مناسب عملیات حرارتی شوند و قبل از نصب به طور غیرمخرب آزمایش شوند تا از ترک خوردگی در حین کار جوش جلوگیری شود.

مقایسه روش ساخت

انتخاب روش ساخت به طور قابل‌توجهی بر عملکرد رول کوره‌های فولادی آلیاژی، عمر سرویس و هزینه تأثیر می‌گذارد - درک این معاوضه‌ها برای مهندسان تدارکاتی که رول‌های کوره جایگزین یا جدید را مشخص می‌کنند ضروری است.

جدول 2: روش های تولید رول کوره فولادی آلیاژی در مقایسه با کیفیت ریزساختار، استحکام، قابلیت اندازه و هزینه.

چگونه درمان‌های سطح رول کوره عمر سرویس را افزایش می‌دهند

عملیات سطح اعمال شده بر روی رول های کوره فولادی آلیاژی می تواند با بهبود مقاومت در برابر سایش، کاهش چسبندگی تجمع اکسید روی یا آهن و افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون در شرایط جوی خاص کوره، طول عمر بشکه را 50 تا 200 درصد در مقایسه با سطوح ریخته گری یا ماشینکاری شده افزایش دهد.

پوشش های اسپری حرارتی

سوخت اکسیژن با سرعت بالا (HVOF) و پوشش‌های اسپری پلاسما سرامیک‌ها از جمله آلومینا (Al2O3)، اکسید کروم (Cr2O3) و زیرکونیا (ZrO2) به کار رفته در بشکه‌های رول کوره‌های فولادی آلیاژی به طور قابل‌توجهی مقاومت به سایش را بهبود می‌بخشد و چسبندگی اکسید روی را کاهش می‌دهد که باعث ایجاد اکسید روی در سطح می‌شود. خطوط گالوانیزه و آنیلینگ. پوشش‌های اکسید کروم اعمال شده با HVOF، معمولاً با ضخامت 0.2 تا 0.4 میلی‌متر، به مقادیر سختی سطحی 1100 تا 1400 ویکرز دست می‌یابند، در مقایسه با 150 تا 250 ویکرز برای بشکه‌های فولادی آلیاژی زیرین. این اختلاف سختی به طور چشمگیری میزان سایش ناشی از تماس ساینده با نوار فولادی را کاهش می دهد. تخلخل پوشش باید به کمتر از 1% کاهش یابد تا از عملکرد پوشش به عنوان مسیری برای رسیدن گازهای اکسید کننده به زیرلایه فولاد آلیاژی جلوگیری شود.

روکش جوش (روی سخت)

پوشش جوشی مواد با آلیاژ بالا از جمله استلیت، آلیاژهای سخت نیکل-کروم، یا رسوبات کاربید کبالت-کروم روی سطح بشکه رول یک لایه سایش متالورژیکی ایجاد می کند که چسبندگی بسیار بیشتری نسبت به پوشش های اسپری حرارتی دارد و می تواند روی رول هایی که از قبل در حال کار هستند در طول تعطیلی های تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده اعمال شود. روکش‌های جوشی با ضخامت 2 تا 4 میلی‌متر توسط فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی انتقال‌یافته پلاسما (PTA) یا جوشکاری زیرپودری اعمال می‌شوند و سپس تا ابعاد نهایی آسیاب می‌شوند. کاربرد اصلی برای پوشش جوش روی رول های کوره در رول های حمام روی و رول های اصلاح کننده در خطوط گالوانیزه گرم است که در آن ترکیبات بین فلزی روی-آهن شرایط فرسایش تهاجمی را در دمای 450 تا 460 درجه سانتیگراد ایجاد می کنند.

پوشش های انتشاری

آلومینیوم سازی و کرومیزه کردن سطوح رول کوره های فولادی آلیاژی توسط فرآیندهای سیمان کاری بسته یا رسوب بخار شیمیایی (CVD) یک لایه سطحی با پیوند با انتشار غنی شده با آلومینیوم یا کروم ایجاد می کند که مقاومت اکسیداسیون بیشتری را در مقایسه با آلیاژ پایه ایجاد می کند، به ویژه در شرایط دمایی چرخه ای که باعث عدم تطابق اسپری های حرارتی می شود. پوشش‌های آلومینیومی روی 310 رول ضد زنگ، بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون را نشان داده‌اند که معادل انتقال به درجه آلیاژ بالاتر با کسری از هزینه است، به ویژه در مناطق کوره‌ای با چرخه حرارتی سریع بین 600 تا 1000 درجه سانتی‌گراد.

حالت های رایج شکست رول های کوره فولادی آلیاژی و نحوه جلوگیری از آنها

درک مکانیسم‌های خرابی رول‌های کوره‌های فولادی آلیاژی به مهندسان تعمیر و نگهداری اجازه می‌دهد تا برنامه‌های بازرسی هدفمند، کنترل‌های رویه عملیاتی و ارتقاء مواد را اجرا کنند که طول عمر رول را افزایش داده و زمان توقف برنامه‌ریزی نشده کوره را کاهش می‌دهد.

• افتادگی حرارتی (انحراف خزشی): هنگامی که در طول تعمیر و نگهداری اندازه گیری می شود، به عنوان یک کمان در بشکه رول قابل مشاهده است. ناشی از دمای کار بالاتر از حد مقاومت در برابر خزش آلیاژ یا قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض گرمای بیش از حد موضعی ناشی از برخورد مشعل. پیشگیری: درجه آلیاژ رول را در برابر دمای واقعی کارکرد کوره (نه دمای طراحی) بررسی کنید، قطر رول را برای کاهش بار واحد افزایش دهید، یا به یک آلیاژ با مقاومت خزش بالاتر ارتقا دهید.
• اکسیداسیون و پوسته پوسته شدن سطح: کاهش تدریجی قطر بشکه رول در اثر تشکیل رسوب و پوسته شدن. با محتوای ناکافی کروم برای دمای عملیاتی یا اتمسفر کوره حاوی رطوبت اضافی یا ترکیبات گوگرد تسریع می شود. پیشگیری: آلیاژ با حداقل 25% کروم را برای سرویس بالای 900 درجه سانتیگراد مشخص کنید. نظارت بر ترکیب جو کوره؛ کاهش نقطه شبنم در کوره های اتمسفر هیدروژنی
• ترک خوردگی خستگی حرارتی: ترک‌های سطحی محیطی یا محوری که از ناپیوستگی‌های سطحی شروع می‌شوند و تحت چرخه حرارتی مکرر به سمت داخل منتشر می‌شوند. بیشتر در رول هایی که در معرض راه اندازی مکرر کوره، شکستن نوارها یا تغییرات سریع دما هستند، رایج است. پیشگیری: در هنگام راه‌اندازی، نرخ‌های رمپ کنترل‌شده کوره را اجرا کنید. از آلیاژهایی با ضریب انبساط حرارتی کمتر استفاده کنید. قبل از نصب، تنش فشاری باقیمانده سطحی را با ریزش کنترل شده رول های جدید اعمال کنید.
• ساخت و برداشت: تجمع اکسید آهن، اکسید روی یا مواد بین فلزی روی-آهن روی سطح رول، ایجاد برجستگی های سطحی که عیوب را روی نوار چاپ می کند. پیشگیری از خطوط گالوانیزه: از رول هایی با روکش جوش یا پوشش های اسپری حرارتی استفاده کنید که تمایل کمی به روی دارند. حفظ شیمی حمام روی در محدوده محتوای آلومینیوم مشخص. در طول توقف های برنامه ریزی شده، روش های تمیز کردن رول را به طور منظم اجرا کنید.
• خرابی بلبرینگ ژورنال: تشنج یا فرسودگی تسریع در یاتاقان های ژورنال انتهایی رول، که اغلب به دلیل جریان ناکافی آب خنک کننده به ژورنال های خنک شونده با آب یا به دلیل ناهماهنگی ژورنال در محفظه های یاتاقان کوره ایجاد می شود. پیشگیری: اجرای نظارت بر جریان آب خنک کننده با آلارم خودکار. انجام بررسی تراز در هر تغییر رول. فاصله های یاتاقان ژورنال مناسب برای انبساط حرارتی مجموعه رول در دمای کارکرد را مشخص کنید.

مشخصات کلیدی برای تعریف هنگام سفارش رول کوره فولادی آلیاژی

یک مشخصات کامل رول کوره باید حداقل هشت پارامتر فنی را تعریف کند تا اطمینان حاصل شود که رول عرضه شده الزامات عملکرد کوره را برآورده می کند و بدون تغییر با محفظه های یاتاقان و سیستم های محرک موجود مطابقت دارد.

جدول 3: پارامترهای فنی کلیدی مورد نیاز در مشخصات رول کوره فولاد آلیاژی کامل، با محدوده های معمولی و منطق مشخصات.

سوالات متداول در مورد رول های فولادی آلیاژی برای کوره ها

تفاوت بین آلیاژهای اصلاح شده HK40 و HP برای رول های کوره چیست؟

آلیاژهای اصلاح شده HK40 و HP دارای ترکیب پایه تقریباً 25 درصد کروم و 35 درصد نیکل هستند، اما گریدهای اصلاح شده HP شامل افزودنی های میکروآلیاژی از نیوبیم، تنگستن یا تیتانیوم است که به طور قابل توجهی استحکام گسیختگی خزش را در دماهای بالاتر از 1050 درجه سانتیگراد بهبود می بخشد و عمر مفید را تا 30 درصد افزایش می دهد. برای رول هایی که در دمای زیر 1000 درجه سانتیگراد کار می کنند، استاندارد HK40 مناسب و مقرون به صرفه تر است. برای رول‌هایی که در مناطق با بالاترین دمای کوره‌های گرم‌کننده و خیساندن، مشخص کردن آلیاژ اصلاح‌شده HP-Nb یا HP-W معمولاً با طول عمر طولانی و کاهش فرکانس تعویض رول توجیه می‌شود، حتی با هزینه مواد ۱۵ تا ۲۵ درصد نسبت به استاندارد HK40.

چند بار باید رول های کوره فولادی آلیاژی تعویض شوند؟

طول عمر رول‌های کوره فولادی آلیاژی بسته به درجه آلیاژ، دمای عملیاتی، جو کوره، بارگذاری کشش نوار و فرکانس چرخه حرارتی از 1 تا 5 سال متغیر است، با رول‌های اجاق گاز در خطوط بازپخت مداوم که معمولاً 18 تا 36 ماه قبل از نیاز به تعویض دوام می‌آورند. رول ها باید در طول هر خاموشی برنامه ریزی شده تعمیر و نگهداری با استفاده از بررسی ابعادی (اندازه گیری قطر در نقاط متعدد در امتداد بشکه برای تشخیص افتادگی یا سایش)، بازرسی بصری برای ترک خوردگی سطح و آسیب اکسیداسیون، و آزمایش غیر مخرب (بازرسی ذرات مغناطیسی یا نافذ رنگ) روی ژورنال ها و مناطق جوش مورد بازرسی قرار گیرند. برای جلوگیری از ردیابی نوار و مشکلات کنترل کشش، تعویض باید قبل از اینکه افت قطر از 1 تا 2 درصد قطر بشکه اصلی بیشتر شود برنامه ریزی شود.

آیا می توان رول های کوره فولادی آلیاژی را به جای تعویض تعمیر و بازسازی کرد؟

بله، رول‌های کوره فولادی آلیاژی با آسیب موضعی، ژورنال‌های فرسوده یا تلفات اکسیداسیون سطحی اغلب می‌توانند با ماشینکاری بشکه به قطر جدید در محدوده تحمل ابعاد، پوشش مجدد سطح، جایگزینی ژورنال‌های انتهایی و ماشین‌کاری مجدد تا ابعاد نهایی، افزایش عمر بدنه رول از 30% به 30% بازسازی شوند. زمانی که ضخامت دیواره بشکه باقیمانده برای تنش در دمای عملیاتی کافی باشد و زمانی که آلیاژ هسته هیچ شواهدی از شکنندگی فاز سیگما یا کربوریزاسیون شدید نشان نمی دهد، بازسازی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. رول‌های دارای ترک‌های دیواره، افتادگی بیش از حد، یا تخریب آلیاژ در اثر قرار گرفتن در معرض دمای بیش از حد، باید به جای بازسازی، جایگزین شوند، زیرا تعمیرات جوش روی آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت به شدت تخریب شده، قابلیت اطمینان ضعیفی در سرویس‌های با دمای بالا دارند.

چه چیزی باعث تجمع روی رول های کوره می شود و چگونه حذف می شود؟

انباشته شدن روی رول‌های کوره ناشی از ریزش ذرات اکسید آهن از سطح نوار است که در دمای بالا به سطح رول می‌چسبند و روی سطح رول پخت می‌شوند، و در خطوط گالوانیزه توسط ترکیبات بین فلزی روی-آهن که از حمام روی بر روی رول‌های غوطه‌ور در دمای حمام روی 450 تا 6 درجه سانتی‌گراد رسوب می‌کنند. در کوره های بازپخت و عملیات حرارتی، تجمع اکسید آهن در حین خاموش شدن تعمیر و نگهداری با سنگ زنی مکانیکی یا سنگ ریزه بشکه رول خنک شده حذف می شود و به دنبال آن معایب سطحی که تجمع پنهان شده است، بررسی می شود. در خطوط گالوانیزه، تجمع بین فلزی روی-آهن از طریق مدیریت شیمی حمام (حفظ 0.13 تا 0.20 درصد آلومینیوم در حمام روی، تشکیل بین فلزی را مهار می کند) و با استفاده از رول هایی با پوشش های سطحی که میل ترکیبی کمی با مواد بین فلزی روی- آهن دارند، کنترل می شود.

رول های کوره فولادی آلیاژی قبل از تحویل چه آزمایش های کیفی را باید پشت سر بگذارند؟

یک برنامه کامل پذیرش کیفیت برای رول‌های کوره فولادی آلیاژی باید شامل تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی (تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی نمونه آزمایشی از همان گرمای ریخته‌گری رول)، بازرسی ابعادی در برابر تحمل‌های کششی، آزمایش رادیوگرافی یا اولتراسونیک برای عیوب داخلی، اندازه‌گیری سختی سطح، و آزمایش فشار هیدرولیکی کانال‌های ژورنال با آب خنک‌شونده باشد. برای رول‌های مهم در خطوط پردازش پیوسته که شکست رول باعث کاهش قابل توجه تولید می‌شود، الزامات صلاحیت اضافی ممکن است شامل داده‌های تست خزش برای گرمای واقعی آلیاژ عرضه‌شده، بررسی متالوگرافی یک قطعه آزمایشی از همان ریخته‌گری، و اندازه‌گیری صافی تمام طول برای تأیید خروج بشکه در محدوده تحمل مشخص شده (معمولاً بیش از 0.5 میلی‌متر طول میل کامل را نشان می‌دهد).

نتیجه: تطبیق رول های فولادی آلیاژی با نیازهای کوره شما

انتخاب صحیح رول های فولادی آلیاژی برای کوره ها تصمیمی است که مستقیماً زمان کارکرد کوره، کیفیت سطح نوار و کل هزینه مالکیت موجودی رول در طول عمر کمپین کوره را تعیین می کند. منطق اصلی انتخاب ساده است: دمای سرویس پیوسته گواهی شده درجه آلیاژ را با حداکثر دمای عملیاتی واقعی در ناحیه رول با حداقل حاشیه 50 درجه سانتیگراد مطابقت دهید، ریخته گری گریز از مرکز را برای بخش بشکه تا جایی که ممکن است برای مزایای چگالی و ویژگی مشخص کنید، الزامات عملیات سطحی را بر اساس مکانیسم سیستم انباشته و سایش مشخص کنید. تخریب رول برای فعال کردن جایگزینی برنامه ریزی شده به جای تعویض اضطراری.

همانطور که خطوط فرآوری به سمت سرعت نوار بالاتر، عرض نوار وسیع تر و فضای کوره تهاجمی تر در تعقیب اهداف بهره وری و کیفیت محصول پیش می روند. فن آوری رول کوره های فولادی آلیاژی از طریق ترکیبات میکروآلیاژی پیچیده تر، روش های ریخته گری بهبود یافته و مهندسی سطح پیشرفته برای برآورده کردن نیازهای شرایط عملکرد کوره های نسل بعدی به صورت ایمن و اقتصادی به تکامل خود ادامه می دهد.