Z čoho sú valcovacie valce za studena vyrobené? Vysvetlenie materiálov

Materiál, z ktorého je valec valcovacej stolice za studena vyrobený, nie je zanedbateľným technickým detailom – priamo určuje kvalitu povrchovej úpravy, rozmerovú toleranciu, mieru opotrebovania valca a v konečnom dôsledku aj vaše výrobné náklady na tonu. Počas posledných troch desaťročí spolupráce s oceliarňami, spracovateľmi hliníka a výrobcami špeciálnych kovov sme z prvej ruky videli, ako nesprávny výber materiálu kotúča vedie k predčasnej únave povrchu, predĺženiu prestojov a nekonzistentnej kvalite pásu. Táto príručka vysvetľuje, z čoho sú valce valcovacej stolice za studena vlastne vyrobené, prečo sa jednotlivé materiály používajú a čo treba zvážiť pri výbere toho správneho pre vašu aplikáciu.

Prečo je výber materiálu dôležitejší pri valcovaní za studena ako pri valcovaní za tepla

Valcovanie za studena funguje bez tepelného nárazníka, ktorý poskytuje valcovanie za tepla. Obrobok vstupuje do mlyna pri teplote miestnosti alebo blízko nej, čo znamená, že povrch valca nesie plné mechanické zaťaženie bez zmäkčujúceho účinku tepla. Kontaktné tlaky v pracovnom valci valcovne za studena môžu prekročiť 1 500 MPa a povrch musí súčasne odolávať oderu, udržiavať presnú povrchovú úpravu a odolávať iniciácii mikrotrhlín počas miliónov cyklov valcovania.

To je dôvod, prečo valce na valcovanie za studena vyžadujú materiály s veľmi odlišným profilom vlastností v porovnaní s valcami na valcovanie za tepla: extrémne vysoká povrchová tvrdosť (zvyčajne Shore C 95–105 alebo viac ), vynikajúca odolnosť proti opotrebeniu, jemné a rovnomerné rozloženie karbidov a primeraná húževnatosť v jadre, aby absorbovala nárazové zaťaženie bez zlomenia.

Hlavné materiály používané vo valcoch valcovania za studena

Používa sa niekoľko rôznych skupín materiálov v závislosti od typu frézy, pásového produktu, rýchlosti a požadovanej kvality povrchu. Nižšie je uvedený rozpis najbežnejších možností.

liatina s vysokým obsahom chrómu (HCr)

Zvitky železa s vysokým obsahom chrómu obsahujú 12-26% chrómu , ktorý podporuje tvorbu tvrdých karbidov typu M7C3 distribuovaných v matrici. Tieto karbidy sú výrazne tvrdšie ako karbidy železa, ktoré sa nachádzajú v štandardných chladených valcoch železa, čo dodáva valcom HCr ich charakteristickú odolnosť proti opotrebovaniu. Typická pracovná tvrdosť sa pohybuje od Shore C 95 až 102 .

HCr valce sú široko používané ako pracovné valce v povrchových valcoch a temperovacích valcoch pre oceľové pásy valcované za studena. Poskytujú konzistentne hladkú povrchovú úpravu a vykazujú dobrú odolnosť proti poškriabaniu, čo je rozhodujúce pri výrobe plechu pre automobilový priemysel alebo pre spotrebiče. Kompromisom je relatívne nižšia húževnatosť – tieto valce vyžadujú starostlivé tepelné riadenie a sú citlivé na praskanie hrán pri rázovom zaťažení.

náš produktová stránka valcov zo železa s vysokým obsahom chrómu poskytuje ďalšie podrobnosti o dostupných triedach a aplikáciách.

Vysokorýchlostná oceľ (HSS)

Valce z rýchloreznej ocele predstavujú najpokročilejší materiál, ktorý je v súčasnosti dostupný pre valce na valcovanie za studena a sú stále viac prvou voľbou v náročných aplikáciách. HSS obsahuje kombináciu W, Mo, V, Cr a Co legujúce prvky, ktoré vytvárajú hustú sieť karbidov typu MC a M2C – patria medzi najtvrdšie karbidy dosiahnuteľné v odlievaných valcoch, pričom hodnoty tvrdosti zvyčajne dosahujú HRC 85–90 (Vickers ~900–1000 HV) na povrchu valca.

Hlavnou výhodou HSS pri valcovaní za studena je výnimočne dlhá životnosť kampane . V porovnaní s tradičnými nekonečnými chladenými železnými pracovnými valcami môžu HSS valce dodať 3 až 5-násobok valcovacích kilometrov na jeden kus, čím sa výrazne zníži frekvencia výmeny valcov a brúsenia. Pre vysokovýkonné studené tandemové mlyny spracovávajúce kremíkovú oceľ, pocínovaný plech alebo nerezové pásy sa to priamo premieta do nižších nákladov na spotrebu valcov a vyššej dostupnosti valcov.

Proces odstredivého liatia používaný na výrobu HSS valcov je kritický: vonkajší plášť (zvyčajne Hĺbka 30-80 mm ) je odlievaný zo zliatiny HSS, zatiaľ čo jadro je odlievané z tvárnej liatiny alebo tvárnej liatiny, aby sa zabezpečila potrebná lomová húževnatosť. Vďaka tejto kompozitnej štruktúre sú kotúče HSS komerčne životaschopné – čistý HSS by bol príliš krehký.

Môžete si prezrieť náš sortiment valce z rýchloreznej ocele pre studené a horúce mlyny aby sme porozumeli známkam, ktoré dodávame.

Kovaná oceľ a legovaná oceľ

Pre podporné valce v chladiarňach – ktoré musia niesť obrovské deliace sily, pričom majú oveľa väčší priemer ako pracovné valce – je štandardnou voľbou kovaná oceľ alebo legovaná oceľ. Tieto valce uprednostňujú pevnosť jadra a lomovú húževnatosť pred povrchovou tvrdosťou. Typické zliatinové kompozície zahŕňajú Cr-Mo alebo Cr-Mo-V ocele tepelne spracované na dosiahnutie hodnôt pracovnej tvrdosti Shore C 55–75 na povrchu telesa valca.

Pretože oporné valce nie sú v priamom kontakte s pásom, extrémna povrchová tvrdosť je menej dôležitá ako odolnosť proti odlupovaniu a schopnosť podporovať profil vychýlenia pracovných valcov. Zlomený podporný valec v tandemovej valcovni za studena je jednou z najnákladnejších porúch, aké si možno predstaviť – môže dôjsť k poškodeniu valca samotného aj krytu valca – takže výber materiálu pre podporné valce je v prvom rade technickým rozhodnutím o pevnosti.

náš valce z legovanej ocele sú vyrábané na použitie v pracovných aj záložných polohách v rôznych konfiguráciách studeného mlyna.

Neobmedzené chladené železo (IC)

Neurčité chladené železné valce sú jedným zo starších, osvedčenejších materiálov pre aplikácie valcovania za studena, najmä v temperovacích mlynoch a operáciách s povrchovou úpravou, kde sú požiadavky na povrchovú úpravu menej prísne. Označenie „neurčité“ sa vzťahuje na postupný prechod medzi tvrdou vonkajšou chladenou vrstvou a mäkším jadrom zo šedej liatiny – neexistuje žiadna ostrá hranica, čo zlepšuje odolnosť proti oddeľovaniu vrstiev.

Tvrdosť pracovného povrchu zvyčajne klesá Shore C 90–98 rozsah. Zatiaľ čo sú valce IC menej odolné proti opotrebeniu ako HCr alebo HSS, ponúkajú nižšie náklady na valec a prijateľný výkon pri nižších rýchlostiach a nižších tlakoch pri valcovaní za studena. Zostávajú bežné v linkách na valcovanie za studena pre neželezné kovy, valcovne valcovaného drôtu a zariadenia na sekundárne spracovanie ocele.

Porovnanie materiálov: Možnosti valcovania za studena

Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje kľúčové charakteristiky najbežnejších materiálov valcovania za studena, aby pomohla viesť diskusie o počiatočnom výbere materiálu.

Ako výrobná metóda ovplyvňuje výkonnosť materiálu

Nestačí špecifikovať triedu materiálu – výrobný postup určuje, či sa potenciál materiálu skutočne realizuje v hotovom kotúči. Pre valce na valcovanie za studena sú obzvlášť dôležité tri výrobné aspekty:

• Odstredivé liatie: Odstredivé liatie, ktoré sa používa pre kompozitné valce (vonkajšie plášte HSS a HCr na jadrách z tvárnej liatiny), vytvára hustejšiu, homogénnejšiu vonkajšiu vrstvu ako statické liatie. Odstredivá sila poháňa riadenie segregácie karbidu a znižuje pórovitosť, ktorá priamo ovplyvňuje životnosť povrchu.
• Presnosť tepelného spracovania: V prípade valcov na valcovanie za studena musí protokol kalenia a popúšťania dosiahnuť cieľovú tvrdosť povrchu bez zavedenia nadmerného zvyškového napätia v ťahu – primárnej príčiny tepelného praskania. Profily rozdielnej tvrdosti, kde je povrch tvrdší ako podpovrchová prechodová zóna s kontrolovanou rezervou, vyžadujú starostlivé riadenie pece a riadenie chladiaceho média.
• Konečné opracovanie a brúsenie: Povrchová úprava pracovného valca na valcovanie za studena sa meria v mikrometroch. Hodnoty Ra pre valce na prácu s pásom za studena sú typicky špecifikované v rozsahu 0,1 až 0,8 µm v závislosti od cieľového produktu. Dosiahnutie tohto vyžaduje presné brúsenie na CNC zariadení s prísnou kontrolou procesu nad konečnými priechodmi.

V Huzhou Zhonghang Roll náš výrobný proces integruje tavenie v strednofrekvenčnej peci, odstredivé liatie, riadené tepelné spracovanie s vysokoteplotnou aj kryogénnou fázou a presné CNC obrábanie – to všetko v rámci systému riadenia kvality s certifikáciou ISO 9001 s individuálnou sledovateľnosťou produktu pre každý kotúč.

Kľúčové faktory pri výbere materiálu valcovania za studena

Výber materiálu valcov valcovacej stolice za studena by sa mal riadiť prevádzkovými údajmi, nielen všeobecnými usmerneniami. Nasledujúce faktory by mali byť základom pre rozhodnutie:

1. Pásový produkt a špecifikácia povrchu: Automobilové exponované panely vyžadujú prísnejšiu kontrolu drsnosti povrchu ako konštrukčný pás, ktorý zvyčajne uprednostňuje pracovné kotúče HCr alebo HSS pred štandardnými kotúčmi IC.
2. Rýchlosť valcovania a redukcia na prejazd: Vyššie rýchlosti a redukcie zvyšujú tepelné a mechanické zaťaženie povrchu valca. HSS je vo všeobecnosti vhodnejšia pre vysokorýchlostné tandemové valcovacie priechody; IC môže byť vhodný pre pomalšie operácie s jedným stojanom.
3. Plán pohybu a prax chladenia: Koncentrácia, prietok a distribúcia emulzie priamo ovplyvňujú tepelný gradient valca a tým aj riziko tepelného odlupovania. Materiál, ktorý funguje dobre s jedným chladiacim systémom, môže mať horší výkon s iným.
4. Kapacita mletia: HSS valce vyžadujú tvrdšie brúsne kotúče a viac brúsnych prechodov na jeden kus v porovnaní s IC valcami. Ak má vaša valcovňa obmedzenú kapacitu brúsenia, predĺženú životnosť HSS možno kompenzovať dlhšími cyklami brúsenia.
5. Celkové náklady na vlastníctvo: Vyššia cena HSS rolky, ktorá prináša 4× životnosť kampane IC rolky za 2× cenu predstavuje jasnú ekonomickú výhodu. Odporúčame zákazníkom, aby si vypočítali náklady na tonu zvitku namiesto nákladov na zvitok.

náš Cold Rolling Mill Roll Products

Vyrábame komplexný sortiment valcovne valcovania za studena a iné valcovacie valce zahŕňajúce triedy materiálov opísané v tomto článku – vrátane vysokochrómového železa, rýchloreznej ocele, neurčitého chladeného železa a valcov z legovanej ocele. Každý výrobok je vyrobený podľa špecifikácií zákazníka a dodávaný s úplnou certifikáciou materiálu a záznamami o rozmerovej kontrole.

Ak posudzujete možnosti materiálu valcov pre konkrétnu aplikáciu na valcovanie za studena alebo chcete zlepšiť životnosť valcov a znížiť náklady na spotrebu, sme vám k dispozícii, aby sme skontrolovali vaše aktuálne špecifikácie valcov a prevádzkové údaje. Kontaktujte náš technický tím a podrobne prekonzultujte svoje požiadavky.