Lijevano željezo: ključna komponenta u procesu valjanja

U polju obrade metala, postupak valjanja je važna metoda formiranja, a kotrljanje od lijevanog željeza je neophodna ključna komponenta u ovom procesu. Kolut od lijevanog željeza Igraju ključnu ulogu u oblikovanju metalnih materijala, osiguravanju kvalitete proizvoda i poboljšanju učinkovitosti proizvodnje. Kvaliteta njegovih performansi izravno utječe na točnost i kvalitetu površine valjanih proizvoda, kao i na stabilnost i ekonomiju proizvodnog procesa. Stoga je temeljito razumijevanje relevantnog znanja o pecivima od lijevanog željeza od velikog značaja za optimizaciju procesa valjanja i poboljšanje konkurentnosti proizvoda. ​

Radni uvjeti i izazovi peciva od lijevanog željeza

(1) Oštro temperaturno okruženje

Količići od lijevanog željeza često su u visokotemperaturnom okruženju tijekom rada, pri čemu opća radna temperatura doseže 700-800 ° C. U nekim posebnim slučajevima, temperatura valjanog materijala s kojim dolaze u kontakt može čak doseći 1200 ° C. Kontinuirane visoke temperature ne samo da testiraju toplinsku stabilnost materijala za kotrljanje, već uzrokuju i probleme poput toplinske ekspanzije i toplinske deformacije, što utječe na dimenzionalnu točnost koluta i kvalitetu valjanih proizvoda. ​

(2) Snažan mehanički stres

Rolls mora izdržati snažan pritisak valjanog materijala. Taj se pritisak kontinuirano djeluje tijekom procesa kotrljanja i sklon je uzroku oštećenja umora na kolutovima. U međuvremenu, tijekom postupka kotrljanja, postoji snažna sila trenja između površine valjaka i valjanog materijala, koji će ubrzati trošenje površine kotrljanja i smanjiti radni vijek trajanja valjaka. ​

(3) prijetnja toplinskom umorom

Zbog kontinuiranog zagrijavanja vrućim valjanim materijalima i hlađenjem hlađenjem vodom, valjci prolaze značajne temperaturne promjene u kratkom vremenskom razdoblju i podvrgavaju se teškom toplinskom umoru. Toplinski umor može uzrokovati pukotine na površini koluta. S vremenom se te pukotine mogu proširiti, na kraju dovodeći do iskrivljenja i neuspjeha peciva. ​

2. Glavne vrste peciva od lijevanog željeza

(1) Ohlađena peciva od lijevanog željeza

Princip rada: Radni sloj ohlađenog koluta od lijevanog željeza tvori strukturu bijele lijepe (matrični karbid) zbog brzog efekta hlađenja metalnog kalupa. Tijekom postupka lijevanja, kontrolirajući brzinu hlađenja, površina valjka se brzo ohladi kako bi se stvorio bijeli lijevni sloj s visokom tvrdoćom i visokim otpornošću na habanje, dok jezgra održava relativno meku sivu lijevu ili kočinu strukturu kako bi se osiguralo da valjak ima određeni stupanj žilavosti. ​

Karakteristike: Ima izuzetno visoku površinsku tvrdoću i izvrsnu otpornost na habanje, učinkovito odupirući trošenju tijekom postupka kotrljanja. Međutim, zbog velike krhkosti sloja bijelog lijevanog željeza, otpor toplinske pukotine od kotrljanja od lijevanog željeza od hladno izrezanih relativno je loš, a pukotine su sklone kad su podvrgnute velikom toplinskom stresu. ​

Polja primjene: Često se koristi u procesima kotrljanja s visokim zahtjevima kvalitete površine i relativno niskim valjanim tlakom, poput preciznog valjanja tankih ploča i čeličnih traka. ​

(2) Beskonačno hladno očvršćeni koluti od lijevanog željeza

Princip rada: odgovarajućim povećanjem ugljikovog ekvivalenta rastopljenog željeza, kolut stječe prorezanu strukturu (matrični karbidni grafit). Ova struktura osigurava da ohlađeni sloj kotrljanja nema različitu granicu na površini loma, a prijelaz s tvrde površine u meku jezgru je postupno bez prozirne prijelazne zone. ​

Karakteristike: kombinira visoku tvrdoću i dobru žilavost. Prisutnost grafita poboljšava otpornost na toplinu pukotina i performanse protiv kotrljanja, omogućujući im da održavaju dobro radno stanje čak i ako su podvrgnuti značajnim toplinskim i mehaničkim naprezanjima. U usporedbi s kolutima od lijevanog željeza, beskonačno hladno otvrdnute peciva od lijevanog željeza imaju duži vijek trajanja i pogodni su za širi raspon valjanih uvjeta. ​

Polja za primjenu: široko se koriste u grubim valjanjima, srednjem kotrljanju i drugim procesima, kao što su grubo valjanje čeličnih gredinica, intermedijarno valjanje šipki i žica itd. Među tim procesima, valjci moraju izdržati znatne sile kotrljanja i toplinskog opterećenja. Izvedba beskonačno ohlađenih peciva od lijevanog željeza može dobro ispuniti zahtjeve. ​

(3) poluohlađeni koluti od tvrdog lijevanog željeza

Princip rada: lijevanje se provodi pomoću metalnog kalupa s pijeskom. Sloj pijeska za oblikovanje 10-20 mm obložen je unutar metalnog kalupa kako bi se smanjila brzina hlađenja tijela valjka i dobila urezanu strukturu u radnom sloju tijela valjka. Ova metoda lijevanja čini distribuciju tvrdoće koluta relativno ujednačenom, s malim padom tvrdoće s površine do jezgre. ​

Karakteristike: Poluplirani pecivi od lijevanog željeza imaju izvrsnu otpornost na vruće pucanje, visoku čvrstoću i žilavost. Površinska tvrdoća tijela valjka je općenito HS35-55, što može učinkovito oduprijeti toplinskom umoru i mehaničkom umoru, istovremeno osiguravajući određenu otpornost na habanje. Među njima, poluhlađeni tvrdi duktilni željezni pecivi imaju više vrhunskog performansi zbog svoje jedinstvene sferne grafitne strukture. ​

Polja aplikacija: Uglavnom primjenjivo na štandove za otvaranje gredice i mlinice za grube mlinice srednjeg i malu veličinu. U tim slučajevima, peciva trebaju imati dobre sveobuhvatne performanse kako bi se nosili sa složenijim uvjetima kotrljanja. ​

(4) Duktilna željezna peciva

Princip rada: Duktilni rolni željezo izrađuju se izlijevanjem rastopljenog željeza koje je podvrgnuto sferoidizirajućim tretmanima u kalup, uzrokujući da grafit u strukturi kotrlja poprimi sferni oblik. Prisutnost sfernog grafita eliminira efekt fragmentacije grafita pahuljice na matricu i uvelike poboljšava mehanička svojstva valjaka. ​

Karakteristike: Ima veliku čvrstoću, veliku žilavost i izvrsnu otpornost na habanje. Njegov otpor na toplinsko pucanje i pljusak je također izvanredan. Raspon tvrdoće duktilnih željeznih valjaka relativno je širok i može se prilagoditi prema različitim zahtjevima za primjenom, sa širokim rasponom primjene. ​

Polja aplikacije: Može se koristiti u raznim vrstama mlinova za kotrljanje, uključujući grube kotrljanja, srednje kotrljanja i završne kotrljanja. U nekim posebnim procesima kotrljanja s visokim zahtjevima za performanse rola, duktilni željezni pecivi također mogu pokazati izvrsne performanse.

3. Utjecaj legirajućih elemenata na izvedbu peciva od lijevanog željeza

(1) ugljik (c)
Mehanizam utjecaja: Ugljik je jedan od važnih elemenata koji utječu na performanse kolutova od lijevanog željeza. S jedne strane, visoki sadržaj ugljika ometat će oborine cementita, a istodobno, zbog povećanja broja formiranih grafitnih jezgara, grafit se može rafinirati. S druge strane, ako je sadržaj ugljika previsok, on će prouzrokovati plutanje grafita, što utječe na performanse rola. Pri određenoj brzini hlađenja, ako se sadržaj ugljika na odgovarajući način poveća, dubina sloja bijelog lijeva smanjit će se i količina površinskog cementita će se povećati.
​
Utjecaj na performanse: odgovarajuća količina ugljika može poboljšati tvrdoću i otpornost na nošenje kolutova, ali pretjerano visok sadržaj ugljika smanjit će žilavost valjaka i povećati rizik od stvaranja pukotina. Stoga je tijekom proizvodnog procesa potrebno precizno kontrolirati sadržaj ugljika kako bi se uravnotežila različita svojstva rola. ​

(2) Silicij

Mehanizam utjecaja: Silicij može umanjiti topljivost ugljika u austenitu, ne samo da povećava temperaturu eutektoidne transformacije, već i proširiti temperaturni raspon eutektoidne transformacije i skraćivanje razdoblja inkubacije bisernih i bainita. Unutar određenog raspona, kako se povećava sadržaj silicija, promjer grafitnih kuglica smanjit će se, poboljšavajući na taj način strukturu i performanse rola. ​

Utjecaj na performanse: Silicij može poboljšati čvrstoću i tvrdoću peciva, a istodobno pomažu poboljšati otpornost na role na termičko pucanje. Međutim, pretjerani sadržaj silicija može dovesti do smanjenja žilavosti rola, pa se njegov sadržaj mora razumno kontrolirati. ​

(3) Mangan (MN)

Utjecaj mehanizma: Elementi mangana snižavaju temperaturu eutektoidne transformacije, igrajući ulogu u stabilizaciji i rafiniranju bisera. Može poboljšati snagu i tvrdoću peciva. Međutim, kada je sadržaj mangana previsok, pojavit će se jaka segregacija, a mrežni karbidi će se taložiti duž granica zrna u stanju lijeva, smanjujući žilavost valjaka. ​

Utjecaj na performanse: odgovarajuća količina mangana može pomoći u poboljšanju ukupnih performansi rola, ali njegov sadržaj mora se strogo kontrolirati kako bi se izbjegli štetni učinci na performanse rola zbog segregacije i oborina mrežnih karbida. ​

(4) Krom (CR)

Mehanizam utjecaja: Krom je najučinkovitiji element za povećanje dubine sloja bijelog lijevanog željeza u kolutima od lijevanog željeza od hladno izrezanog, što može značajno suprotstaviti štetnim učincima silicija i pogoduje stvaranju strukture bisera. U duktilnom željezu od legura, odgovarajući dodatak kroma može uzrokovati pojavljivanje nekih slobodnih karbida u mikrostrukturi, što je korisno za poboljšanje tvrdoće i otpornosti na habanje. ​

Utjecaj na performanse: Dodavanje kroma može učinkovito poboljšati površinsku tvrdoću i otpornost na nošenje valjaka i poboljšati njihovu otpornost na toplinski umor. Međutim, pretjerani krom može dovesti do smanjenja žilavosti koluta. Stoga se sadržaj kroma mora precizno kontrolirati u skladu s specifičnim zahtjevima za uporabu koluta. ​

(5) Molibden

Mehanizam utjecaja: Molibden, kao element koji stabilizira biser, može usavršiti strukturu bijelog lijevanog sloja u hladno iscijeđenom od lijevanog željeza, poboljšati čvrstoću materijala i poboljšati toplinsku čvrstoću koluta. U leguranim duktilnim željeznim kolutima, na odgovarajući način povećanje sadržaja molibdena može promicati stvaranje biserne strukture i povećati disperziju bisera. Molibden također može inhibirati razgradnju austenita i pogoduje stvaranju bainitne strukture. Međutim, molibden je sklon segregaciji, tako da njegov sadržaj ne bi trebao biti previsok. ​

Utjecaj na performanse: odgovarajuća količina molibdena može poboljšati sveobuhvatne performanse rola, posebno njihovu stabilnost performansi u okruženjima s visokim temperaturama. Međutim, zbog tendencije segregacije molibdena, njegovu raspodjelu u rolama treba strogo kontrolirati kako bi se osigurala ujednačenost performansi kotrljanja. ​

4. Proces proizvodnje kolutova od lijevanog željeza

(1) Proces lijevanja

Metalni kalup za lijevanje: Cold otvrdnute kolute od lijevanog željeza i neke beskonačno hladno otvrdnute peciva od lijevanog željeza često se bacaju metalnim lijevanjem plijesni. Tijekom postupka lijevanja, brzo hlađenje metalnog kalupa uzrokuje da se površina kotrlja brzo ohladi, formirajući potrebnu bijelu odljevanu ili kočitu strukturu. Kontroliranjem parametara kao što je temperatura metalnog kalupa, debljine premaza i temperature ulijevanja i brzine rastopljenog željeza, mikrostruktura i svojstva radnog sloja koluta mogu se precizno kontrolirati.
​
Listing pijeska: Za neke kolutove koji imaju relativno niske zahtjeve za površinskom tvrdoćom i trebaju veću žilavost, poput polufiranih peciva od lijevanog željeza, može se usvojiti lijevanje pijeska. Dodavanje odgovarajuće količine pijeska za oblikovanje i hladnog željeza u kalup s pijeskom može prilagoditi brzinu hlađenja različitih dijelova koluta, omogućujući kolutima da postignu odgovarajuću raspodjelu tvrdoće i mikrostrukturu. ​

Spojevi lijevanje: Proces lijevanja spoja koristi se za proizvodnju kompozitnih kolutova od lijevanog željeza. Uzastopnim izlijevanjem rastopljenog željeza s različitim sastavima, valjci imaju radne slojeve i jezgre s različitim svojstvima. Na primjer, prvo izlijte jezgru materijala, a zatim na njezinu površinu sipajte materijal radnog sloja s visokom tvrdoćom i otpornošću na habanje, tako da kolut ima i dobru žilavost i svojstva površine.
​
(2) postupak toplinske obrade

Liječenje žarenja: Liječenje žarenja može eliminirati unutarnji stres nastao tijekom postupka lijevanja koluta i poboljšati mikrostrukturu i svojstva rola. Držeći valjak na odgovarajućoj temperaturi u određenom vremenskom razdoblju, unutarnja struktura je homogenizirana, tvrdoća se smanjuje, žilavost se poboljšava, a pripreme se izvršavaju za naknadnu obradu i upotrebu. ​

Normaliziranje liječenja: Normaliziranje liječenja može usavršiti zrnce peciva, povećavajući njihovu snagu i tvrdoću. Zagrijte kolutove iznad kritične temperature, držite ih neko vrijeme, a zatim ih ohladite u zraku kako biste dobili ujednačenu bisernu ili bainit strukturu za role, poboljšavajući tako svoje ukupne performanse. ​

Tretman u gašenju i kaljenju: Za neke kolice koje zahtijevaju veću tvrdoću i otpornost na habanje, tretman u gašenju i kaljenju može se provesti. Ustizanje obdaruje površinu valjaka martenzitnom strukturom, značajno povećavajući tvrdoću. Međutim, martenzitna struktura je relativno krhka, pa je potrebno ublažavanje tretmana da bi se prilagodila ravnoteža između tvrdoće i žilavosti, uklanjanja stresa u gašanju i povećanja radnog vijeka rola. ​

5. Održavanje i briga o pecivima od lijevanog željeza
​
(1) Dnevni pregled

Površinski pregled: redovito provjeravajte površinu koluta na oštećenja poput pukotina, ismijavanja i habanja. Vizualnim pregledom i uporabom nerazorišne opreme za ispitivanje poput ultrazvučnih detektora nedostataka i detektora nedostataka magnetskih čestica, potencijalni problemi se mogu pravodobno identificirati, a odgovarajuće mjere mogu se poduzeti za njihovo popravljanje ili zamjenu. ​

Dimenzionalni pregled: Izmjerite promjer, cilindričnost i druge dimenzijske parametre kolutova kako biste osigurali da su unutar navedenog raspona tolerancije. Prekomjerna dimenzijska odstupanja mogu utjecati na točnost valjanih proizvoda. Stoga, nakon što se otkriju dimenzionalne nepravilnosti, treba izvršiti pravovremene podešavanja ili popravke. ​

(2) Podmazivanje i hlađenje

Podmazivanje: Tijekom postupka valjanja, kako bi se smanjilo trenje između valjaka i valjanog materijala i minimiziranje trošenja, potrebno je koristiti odgovarajuća maziva. Odaberite maziva s dobrim performansama podmazivanja, ekstremnim otporom tlaka i otpornošću na oksidaciju i osigurajte da su ravnomjerno raspoređeni na površini koluta. Redovito pregledajte opskrbni sustav maziva kako biste osigurali njegov normalan rad. ​

Hlađenje: Učinkovito hlađenje ključno je za smanjenje temperature valjaka i sprječavanje toplinskog umora. Osigurajte normalan rad sustava hlađenja, odmah očistite prljavštinu i nečistoće u cjevovodima za hlađenje vode, te jamčite da protok i temperatura vode za hlađenje udovoljavaju zahtjevima. U međuvremenu, kut prskanja i položaj vode za hlađenje trebaju se razumno prilagoditi kako bi se osiguralo jednolično hlađenje površine valjaka. ​

(3) Skladištenje i rukovanje

Skladištenje: Rolice pohranite u suhom i dobro prozračenom okruženju kako bi se spriječilo da postanu vlažni i zahrđaju. Za peciva koje se dugo nisu koristile, treba provesti liječenje protiv rušenja, poput nanošenja ulja protiv rušenja i omotavanja papirom protiv rušenja. Istodobno, pažnju treba posvetiti načinu skladištenja kako bi se izbjeglo da se peciva stisnu ili sudaraju, što može prouzrokovati štetu. ​

Rukovanje: Prilikom rukovanja valjkama, treba koristiti namjensku opremu za rukovanje poput dizalica i viljuškara, a potrebno je osigurati da je nosiv kapacitet opreme dovoljan. Tijekom postupka rukovanja, s pažnjom se držite kako bi se valjci sudarili s drugim predmetima, sprječavajući oštećenje površine i unutarnje strukturno oštećenje. ​

6. zaključak

Rolls od lijevanog željeza, kao temeljne komponente u procesu kotrljanja, njihova je performansa izravno povezana s kvalitetom valjanih proizvoda i učinkovitosti proizvodnje. Razumijevanjem karakteristika različitih vrsta kotrljanja od lijevanog željeza, utjecaja legirajućih elemenata na njihove performanse, proizvodnih procesa i metoda održavanja, moguće je bolje odabrati i koristiti kolutive od lijevanog željeza, pružiti potpunu igru ​​svojim prednostima i poboljšati ukupnu razinu procesa valjanja. Uz kontinuirani napredak tehnologije, performanse i kvaliteta kolutova od lijevanog željeza također se neprestano poboljšavaju. Očekuje se da će se ubuduće primijeniti u širem rasponu polja i daju veći doprinos razvoju industrije prerade metala.