Valce valcovacej stolice: Typy, materiály a sprievodca výberom

Valčeky valcovacej stolice sú hlavnými pracovnými komponentmi akejkoľvek valcovacej stolice, ktoré priamo tvarujú kov pôsobením tlakovej sily pri prechode materiálu medzi nimi. Výber správneho materiálu valca, tvrdosti a profilu je jedným z najdôležitejších rozhodnutí ovplyvňujúcich kvalitu produktu, efektivitu mlyna a prevádzkové náklady. Či už spracovávate oceľové dosky, hliníkový plech alebo medenú tyč, výkon valcovania určuje všetko od povrchovej úpravy až po rozmerovú presnosť.

Čo sú valcovacie valce?

Valce valcovacej stolice sú valcové nástroje namontované v pároch alebo súpravách vo valcovacej stolici. Keď kovové obrobky prechádzajú medzi rotujúcimi valcami, medzera medzi nimi – nazývaná priechod valca – znižuje hrúbku materiálu alebo tvaruje jeho prierez. Valce musia súčasne odolávať enormnému tlaku v tlaku, tepelným cyklom a abrazívnemu opotrebovaniu.

Štandardný kotúč pozostáva z troch hlavných častí: sud (pracovný povrch, ktorý je v kontakte s kovom), krku (kontaktná zóna ložiska) a voblery alebo koniec pohonu (kde sa prenáša krútiaci moment). Rozmery valcov sa značne líšia – od malých valcových valcovacích valcov s priemerom menším ako 50 mm až po veľké valcové valce s priemerom presahujúcim 1 500 mm používané v valcovniach pásov za tepla.

Hlavné typy valcov valcovacej stolice

Kotúče sú klasifikované podľa ich polohy v mlyne, ich funkcie a produktu, ktorý spracovávajú. Pochopenie týchto kategórií pomáha pri špecifikovaní správneho kotúča pre každú aplikáciu.

Podľa Mill Position

• Pracovné rolky: Priamo kontaktujte kov. Vyžaduje sa vysoká tvrdosť povrchu, zvyčajne 65–85 Shore C (HSC), a hladký povrch.
• Záložné rolky: Podporte pracovné valce a zabráňte vychýleniu pri zaťažení valcovaním. Väčší priemer, uprednostňujte húževnatosť pred tvrdosťou.
• Medzirolky: Používa sa v 6-vysokých alebo 20-vysokých zhlukových mlynoch medzi pracovnými a podpornými valcami na prenos sily a kontrolu rovinnosti pásu.

Procesom valcovania

• Rolling Rolls: Pracujte pri teplotách pásu 900 – 1 200 °C. Musí odolávať tepelným šokom a oxidácii.
• Valcovanie za studena: Na udržanie presnosti meradla vyžadujú ultra hladký povrch valca (Ra ≤ 0,1 µm pre povrchové frézy) a konzistentnú tvrdosť.
• Sekčné a tyčové valce: Vyznačujú sa drážkovanými valcovými profilmi na tvarovanie tyčí, valcovaných tyčí, koľajníc alebo konštrukčných častí.

Materiály valcov a ich výkonové charakteristiky

Výber materiálu valcov valcovacej stolice priamo riadi životnosť, kvalitu povrchu dodávaného produktu a odolnosť voči tepelnej a mechanickej únave. Najbežnejšie rolovacie materiály sú zhrnuté nižšie.

Vysokorýchlostné oceľové valce sa stali dominantnou voľbou pre dokončovacie stolice na valcovanie pásov za tepla pretože dokážu zrolovať až 3–5-krát viac tonáže na kampaň v porovnaní s tradičnými valcami ICCI, čím sa výrazne znižuje frekvencia výmeny valcov a prestoje frézy.

Kľúčové faktory, ktoré spôsobujú opotrebenie a zlyhanie kotúča

Degradácia kotúča je nevyhnutná, ale rýchlosť a spôsob opotrebovania sa dajú zvládnuť. Medzi hlavné mechanizmy opotrebovania valcov valcovacej stolice patria:

• Abrazívne opotrebovanie: Spôsobené časticami tvrdého kameňa uloženými vo valcovanom materiáli. Bežné pri valcovaní za tepla, kde môžu okoviny dosiahnuť tvrdosť 1200 HV.
• Tepelná únava (požiarne praskanie): Opakované zahrievanie a ochladzovanie povrchu valca vytvára jemné povrchové trhliny, ktoré prípadne vedú k odlupovaniu. Hlavnou príčinou je nedostatočný prietok chladiacej vody.
• Mechanická únava: Vysoké cyklické kontaktné napätie, najmä v podporných valcoch, spôsobuje šírenie podpovrchových trhlín. Kontaktné napätie vo veľkých podporných valcoch pásovej valcovacej stolice môže presiahnuť 800 MPa pod plným valivým zaťažením.
• Opotrebenie lepidla (vyzdvihnutie): Materiál z valcovaného materiálu priľne k povrchu valca, čím sa znižuje kvalita povrchu. Obzvlášť problematické pri valcovaní hliníka za studena.
• Spalling: Náhla strata veľkých povrchových úlomkov, často v dôsledku podpovrchových defektov, nesprávneho brúsenia alebo chodu valca za hranicu bezpečného opotrebovania.

Nasvedčujú tomu priemyselné údaje Poruchy súvisiace s valcovaním predstavujú 15–25 % neplánovaných prestojov vo valcovniach za tepla , vďaka čomu je monitorovanie stavu valcov a disciplinované riadenie valcov nevyhnutné pre produktivitu frézy.

Brúsenie valcom: Zachovanie kvality povrchu a profilu

Medzi valcovacími kampaňami sa opotrebované valce prebrúsia vo valcovni, aby sa obnovila kvalita povrchu a upravil sa profil valca. Toto je jedna z najdôležitejších operácií údržby v každej valcovni.

Prídavok na brúsenie a životnosť valcov

Každý kotúč má definovaný minimálny bezpečný priemer. Pre typický pracovný valec na valcovanie pásov za tepla s počiatočným priemerom 750 mm môže byť použiteľný prídavok na brúsenie 75–100 mm, čo umožňuje 30–50 cyklov brúsenia, kým sa valec zošrotuje. Minimalizácia úberu materiálu na brúsenie – pri úplnom odstránení všetkých povrchových poškodení – priamo predlžuje celkovú životnosť valca a znižuje náklady na tonu valcovania.

Korunka a kontrola profilu

Profil valca (koruna) je zámerne brúsený do pracovných a podporných valcov, aby sa kompenzovalo elastické vychýlenie a tepelná rozťažnosť počas valcovania. Typický pracovný valec na valcovanie pásu za tepla môže byť brúsený s kladnou korunou 0,1–0,3 mm, aby sa zabezpečila rovnomerná rovinnosť pásu po celej šírke. Nesprávne brúsenie korunky je hlavnou príčinou defektov rovinnosti pásu a zvlnenia hrán.

Ako vybrať správnu rolku pre vašu aplikáciu

Výber kotúča by mal byť založený na štruktúrovanom hodnotení niekoľkých prevádzkových premenných. Najrozhodujúcejšie sú tieto kritériá:

1. Teplota valcovania: Valcovanie za tepla nad 700 °C vyžaduje materiály s vysokou odolnosťou proti tepelným šokom (napr. ICCI, HSS). Valcovanie za studena vyžaduje maximálnu tvrdosť a schopnosť povrchovej úpravy.
2. Valcovaný materiál: Tvrdá nehrdzavejúca oceľ vyžaduje tvrdšie kotúče ako mäkký hliník. Brúsne materiály s povrchovou úpravou vyžadujú vyššiu odolnosť proti opotrebovaniu.
3. Valcovacie zaťaženie a typ mlyna: Tandemové mlyny s vysokým zaťažením potrebujú valce s vysokou únavovou pevnosťou. Klastrové mlyny používajú valce s malým priemerom, ktoré musia mať extrémnu tvrdosť, aby odolali deformácii.
4. Požadovaná povrchová úprava výrobku: Povrchové a temperovacie frézy vyžadujú valce s hodnotami Ra pod 0,1 µm pre produkty s lesklou povrchovou úpravou. Textúrované valce (EDT alebo brokované) sa používajú pre automobilové plechy vyžadujúce špecifickú drsnosť pre priľnavosť farby.
5. Dĺžka kampane a frekvencia výmen: Ak sú pre produktivitu potrebné dlhé kampane, uprednostňujú sa HSS alebo chrómované kotúče napriek vyšším počiatočným nákladom, pretože ich celkové náklady na tonu sú nižšie.

Užitočný benchmark: v pásových valcovniach za tepla prechod z ICCI na HSS pracovné valce zvyčajne znižuje spotrebu valcov o 40 – 60 % a zlepšuje kvalitu povrchu hotového pásu, vďaka čomu je investícia vysoko nákladovo efektívna pri veľkoobjemových operáciách.

Osvedčené postupy riadenia rolovania

Dokonca aj tie najlepšie kotúče budú mať nižšiu výkonnosť bez disciplinovaného systému riadenia kotúčov. Medzi kľúčové postupy, ktoré dodržiavajú popredné závody, patria:

• Elektronické sledovanie histórie valcov – zaznamenávanie každej kampane, brúsenia a výsledkov kontroly s cieľom identifikovať vzory opotrebovania a optimalizovať cykly brúsenia.
• Použitie ultrazvukového testovania (UT) a kontroly vírivými prúdmi na detekciu podpovrchových trhlín skôr, ako dôjde k odlupovaniu.
• Udržiavanie prísnych prietokov a kvality chladiacej vody – kontaminovaná alebo nedostatočná chladiaca voda je primárnou hnacou silou praskania tepelnou únavou pri valcovaní za tepla.
• Nastavenie maximálnych povolených limitov opotrebenia na kampaň a ich presadzovanie – prevádzka pracovného kotúča za hranicu bezpečného opotrebenia exponenciálne zvyšuje riziko odlupovania.
• Správne párovanie valcov: pracovné valce so zodpovedajúcim priemerom a tvrdosťou by mali byť spárované, aby sa predišlo nerovnomernému rozloženiu zaťaženia a jednostrannému opotrebovaniu.

Mlyny, ktoré implementujú štruktúrované programy riadenia valcov, zvyčajne podávajú správy 10–20 % zníženie nákladov na spotrebu kotúča a merateľné zlepšenie kvality povrchu výrobkov bez kapitálových investícií do nového zariadenia.

Záver

Valce valcovacej stolice sú presné nástroje, nie jednoduchý spotrebný materiál. Správna kombinácia materiálu valca, profilu tvrdosti, brúsnej praxe a prevádzkového manažmentu určuje kvalitu produktu aj náklady na valcovanie viac ako takmer ktorákoľvek iná premenná v prevádzke mlyna. HSS a chrómové žehličky dominujú moderným náročným aplikáciám vďaka ich vynikajúcej životnosti, zatiaľ čo kovaná oceľ zostáva nenahraditeľná tam, kde je húževnatosť prvoradá. Investícia do správnej špecifikácie kotúča, disciplinovaného brúsenia a systematického sledovania kotúča sa rýchlo vráti – zvyčajne v priebehu niekoľkých mesiacov pri veľkoobjemových operáciách.