Rolling Mill Roll: Panduan Jenis, Pembuatan dan Prestasi

Apa Itu Rolling Mill Roll

A rolling mill roll ialah komponen kerja utama dalam peralatan menggelek logam yang membentuk dan mengurangkan ketebalan logam melalui tekanan putaran . Alat silinder ini dipasang secara berpasangan atau berkumpulan dalam kilang penggelek untuk memampatkan dan memanjangkan bilet logam, papak atau jalur ke dalam bentuk dan dimensi yang diingini. Rolling mill roll beroperasi pada suhu dan tekanan tinggi, menjadikannya penting untuk kejayaan pengeluaran keluli, pemprosesan aluminium dan operasi pembentukan logam lain.

Prinsip asas di sebalik rolling mill rolls melibatkan ubah bentuk plastik logam antara dua silinder berputar balas . Apabila logam melalui celah (dipanggil "jurang gulung" atau "laluan"), gulung menggunakan daya mampatan yang mengurangkan ketebalan sambil menambah panjang. Kilang penggelek moden boleh memproses bahan daripada papak keluli besar seberat beberapa tan kepada kerajang aluminium nipis yang berukuran hanya 0.006mm ketebalan.

Jenis Rolling Mill Rolls dan Aplikasinya

Gulungan Kerja lwn Gulungan Sandaran

Konfigurasi kilang gelek biasanya menggunakan dua jenis gelung yang berbeza. Gulungan kerja membuat sentuhan langsung dengan logam yang sedang diproses , menanggung beban tekanan haba dan mekanikal. Gulungan berdiameter lebih kecil ini (biasanya 300-800mm) membolehkan kawalan bentuk dan kemasan permukaan yang lebih baik. Gulung sandaran, dengan diameter mencapai 1,200-1,800mm , menyokong gulungan kerja dan mengelakkan pesongan di bawah beban berat, terutamanya dalam konfigurasi kilang empat tinggi dan enam tinggi.

Pengelasan Berasaskan Bahan

Proses Pengilangan Rolling Mill Rolls

Pengeluaran rolling mill melibatkan proses metalurgi yang canggih yang direka untuk mencapai kekerasan optimum, rintangan haus dan kestabilan terma. Pembuatan biasanya mengikut peringkat kritikal berikut:

• Pemilihan bahan dan pencairan - Komposisi aloi berkualiti tinggi dicairkan dalam relau arka elektrik pada suhu melebihi 1,600°C
• Pemutus atau penempaan - Bergantung pada jenis gulung, logam cair sama ada dituang dalam acuan emparan atau statik, atau ditempa di bawah tekanan hidraulik dengan menggunakan 10,000 tan tekanan
• Rawatan haba - Kitaran pemanasan dan penyejukan terkawal mencipta struktur mikro yang diingini, dengan suhu pelindapkejutan antara 850-1,050°C
• Pemesinan dan pengisaran - Pengisaran ketepatan mencapai nilai kekasaran permukaan Ra 0.2-0.8 mikrometer dan toleransi dimensi dalam ±0.02mm
• Rawatan permukaan - Gulungan lanjutan mungkin menerima penyaduran krom, pengerasan laser atau salutan seramik untuk meningkatkan rintangan haus sebanyak 30-50%

Untuk gulungan kerja keluli berkelajuan tinggi yang digunakan dalam rolling sejuk, kitaran pembuatan mengambil masa lebih kurang 6-8 bulan daripada pemutus awal hingga penghantaran akhir, mencerminkan rawatan haba yang meluas dan proses kawalan kualiti yang diperlukan.

Faktor Prestasi Utama dan Mekanisme Pakai

Tegasan Terma dan Mekanikal

Rolling mill gulung bertahan dalam keadaan operasi yang melampau. Dalam aplikasi rolling panas, suhu permukaan boleh mencapai 600-700°C manakala teras gulungan kekal pada 100-150°C, mewujudkan kecerunan terma yang teruk. Pemanasan dan penyejukan kitaran ini menyebabkan kelesuan haba, yang nyata sebagai retakan api pada permukaan gulungan. Operasi guling sejuk, manakala suhu rendah, mengenakan tekanan sentuhan yang melebihi 1,500 MPa (megapascal) , membawa kepada keletihan bawah permukaan dan spalling.

Mod Pakai Utama

Hayat perkhidmatan rolling mill dihadkan oleh beberapa mekanisme degradasi:

1. Haus yang melelas - Zarah skala dan kemasukan keras dalam bahan yang digulung bertindak sebagai alat pemotong, dengan kadar haus 0.05-0.15mm setiap 1,000 tan dalam rolling panas
2. Kehausan pelekat - Pada suhu dan tekanan yang tinggi, pemindahan logam antara gulungan dan bahan kerja berlaku, terutamanya bermasalah dalam penggulungan keluli tahan karat
3. Kehausan oksidatif - Tindak balas kimia pada suhu tinggi membentuk lapisan oksida yang mengelupas, menyumbang 20-30% daripada jumlah haus gulungan panas
4. Ubah bentuk plastik - Kitaran tegasan berulang menyebabkan diameter gulungan meningkat di pusat tong, mewujudkan profil gulungan yang tidak menguntungkan

Kilang moden melaksanakan sistem pengisaran roll dalam talian yang boleh memulihkan profil gulungan tanpa penutupan kilang, memanjangkan hayat kempen sebanyak 15-25% dan meningkatkan konsistensi kualiti produk.

Inovasi Reka Bentuk Roll dan Trend Teknologi

Teknologi Kawalan Mahkota

Mengekalkan ketebalan seragam merentasi lebar jalur memerlukan reka bentuk mahkota gulung yang canggih. Gulung CVC (Continuously Variable Crown). menampilkan profil lengkung polinomial tertib ketiga yang boleh dianjak secara paksi semasa bergolek untuk mengimbangi pengembangan dan haus haba. Teknologi ini, yang diperkenalkan oleh kumpulan SMS, mencapai toleransi kerataan ±5 I-unit (ukuran kerataan khusus) pada kilang penggelek sejuk moden.

Sistem alternatif termasuk:

• Sepasang-silang bergolek - Gulungan kerja dipalang pada sudut sehingga 3 darjah untuk menghasilkan pengagihan tegasan yang bermanfaat
• Kerja membongkok gulungan - Silinder hidraulik menggunakan daya sehingga 1,500 kN setiap chock untuk mengubah suai pesongan gulungan dalam masa nyata
• Kawalan mahkota terma - Saluran penyejukan dalaman mengawal profil suhu gulungan dengan ketepatan ±2°C

Sistem Salutan Lanjutan

Kejuruteraan permukaan telah menjadi penting untuk memanjangkan hayat gulungan. Salutan Pemendapan Wap Fizikal (PVD). sapukan lapisan titanium nitrida atau kromium nitrida setebal 2-5 mikrometer, mengurangkan pekali geseran daripada 0.3 kepada 0.15 dan meningkatkan rintangan haus sehingga 300%. Dalam rolling sejuk aluminium, gulung kerja bersalut PVD telah dicapai hayat kempen melebihi 80,000 tan , berbanding 40,000 tan untuk gulungan tidak bersalut.

Rawatan permukaan laser mencipta zon mengeras dengan kedalaman 0.5-2mm dan peningkatan kekerasan 200-400 HV, terutamanya berkesan untuk kawasan haus setempat seperti tepi gulung.

Strategi Pengurusan Penyelenggaraan dan Roll

Pengurusan roll yang berkesan secara langsung memberi kesan kepada kecekapan pengeluaran dan kualiti produk. Pengeluar keluli terkemuka melaksanakan program roll komprehensif yang mengoptimumkan aspek berikut:

Mengisar dan Mengisar Semula

Gulungan kerja menjalani pengisaran semula setiap kali 8-24 jam beroperasi dalam kilang gelek panas, mengeluarkan 0.3-0.8mm bahan setiap pengisaran. Gulungan kerja biasa dengan diameter tong awal 650mm boleh dibumikan semula 30-50 kali sebelum mencapai diameter minimum yang dibenarkan iaitu 550mm. Mesin pengisar ketepatan mengekalkan silinder dalam 0.01mm dan spesifikasi kekasaran yang penting untuk aplikasi sensitif permukaan seperti panel badan automotif.

Teknologi Penyelenggaraan Ramalan

Kilang moden menggunakan sistem penderia memantau keadaan roll dalam masa nyata:

• Analisis getaran mengesan kemerosotan galas dan kesipian gulungan dengan ketepatan 0.001mm
• Kamera pengimejan terma mengenal pasti titik panas dan kerosakan sistem penyejukan dengan resolusi suhu 0.1°C
• Pemeriksaan ultrasonik mendedahkan keretakan bawah permukaan dan spalling sebelum kegagalan bencana berlaku
• Model ramalan haus berasaskan AI ramalan baki hayat gulungan dengan ketepatan 85-90%, membolehkan penjadualan yang dioptimumkan

Sistem ini telah mengurangkan perubahan gulungan yang tidak dirancang dengan 40-60% dalam kemudahan yang telah melaksanakan program penyelenggaraan ramalan yang komprehensif, diterjemahkan kepada penjimatan tahunan sebanyak $2-5 juta untuk kilang keluli bersepadu biasa.

Kesan Ekonomi dan Pertimbangan Kos

Rolling mill roll mewakili perbelanjaan operasi yang ketara. Satu set lengkap kerja dan gulungan sandaran untuk kos kilang roll sejuk empat tinggi $1.5-3.5 juta , manakala inventori roll kilang jalur panas boleh melebihi $15-20 juta untuk kemudahan yang menghasilkan 3-5 juta tan setiap tahun.

Penggunaan per-ton roll berbeza secara dramatik mengikut aplikasi:

• Kilang jalur panas: $0.80-1.50 setiap tan daripada produk yang digulung
• Kilang gelek sejuk: $2.50-4.00 setiap tan disebabkan keperluan ketepatan yang lebih tinggi
• Kilang produk khusus (keluli silikon, tahan karat): $5.00-8.00 setiap tan mencerminkan sifat bahan yang menuntut

Program pengurusan roll strategik yang memfokuskan pada selang pengisaran optimum, pelinciran yang betul, dan penggantian pencegahan boleh mengurangkan kos roll dengan 15-25% pada masa yang sama meningkatkan hasil dan mengurangkan kecacatan kualiti. Untuk kilang bersaiz sederhana yang menghasilkan 2 juta tan setiap tahun, ini diterjemahkan kepada penjimatan $600,000-1,000,000 setahun.