أسباب كسر حلقات الدرفلة المصنوعة من كربيد التنجستن في مصانع الدرفلة النهائية

تحليل أسباب كسر الحلقة الأسطوانية

تراص الفولاذ في مصنع التشطيب

عند حدوث تكدس للفولاذ، تنتقل الحرارة من القطعة المدرفلة إلى حلقة الدرفلة في الإطار المجاور، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة هذه الحلقة وتركز الإجهادات الحرارية فيها. ومن ناحية أخرى، تنخفض درجة حرارة سطح حلقة الدرفلة بشكل سريع أثناء التعامل مع حالة التكدس، وهو ما يجعلها عرضة للكسر. وتتمثل الأسباب الرئيسية لتكدس الفولاذ في هذه الوحدة فيما يلي:

مطابقة غير سليمة للقوائم.

تعتمد وحدة "مورغان" (Morgan) المخصصة للتشطيب النهائي لقضبان الأسلاك عالية السرعة على نظام نقل حركة جماعي، حيث تختلف نسبة سرعة النقل بين كل منصة وأخرى. لذا، عند تجهيز الأسطوانات، يجب مراعاة نسب نقل الحركة بين المنصات المختلفة، كما ينبغي ضبط الخطأ في القطر الخارجي لحلقات الأسطوانات في المنصة الواحدة بحيث يظل ضمن نطاق ±0.05 مم. وبخلاف ذلك، ستتعرض المادة المدرفلة للاهتزاز أثناء انتقالها بين المنصات، مما يؤدي في النهاية إلى تراكم المعدن (تكوّن كومة من الصلب) بين تلك المنصات.

سوء محاذاة خط الدرفلة.

توجد مسارات توجيه متنوعة -تتضمن أجهزة منع تسرب الهواء، وخزانات المياه، وأقسام الاستعادة، وبكرات الضغط- ضمن الموجهات الواقعة بين إطارات مصنع الدرفلة النهائي، وفي الجزء الممتد من مخرج الوحدة وصولاً إلى آلة التجميع (آلة رص الأسلاك). وفي حال حدوث انسداد للمنتج المدرفل أثناء التشغيل عالي السرعة، فإن ذلك يؤدي إلى تراكم الفولاذ.

تعطل موجهات مصنع التشطيب.

يؤدي عدم كفاية التزييت أو التبريد بالزيت والغاز لمحامل التوجيه في مصنع الدرفلة النهائي إلى تلف المحامل، أو صعوبة دوران بكرات التوجيه، أو انحشارها وتصدعها، مما يتسبب في تراكم كتل الصلب (تكون أكوام من الفولاذ).

عيوب المواد الخام.

تحتوي المادة الخام (الكتلة المعدنية) على عيوب. وأثناء عملية الدرفلة في المصنع النهائي، لا تستطيع العيوب الموضعية الموجودة في المقطع العرضي للقطعة المدرفلة تحمل ضغط التشكل الطبيعي، فتتعرض للكسر، مما يؤدي إلى تراكم المعدن (تكون أكوام من الصلب).

ضبط غير سليم للفجوة بين الدرافيل

يجب ضبط فجوة الدرفلة (roll gap) لكل وحدة درفلة بدقة وفقاً للنطاق المحدد في جدول برنامج الدرفلة. فإذا كان ضبط الفجوة في إحدى وحدات الدرفلة أقل من المعيار المطلوب، أو اقترب من الصفر، فسيؤدي ذلك إلى حدوث احتكاك بين حلقات الدرفلة، أو بين حلقات الدرفلة وأدلة الدخول والخروج الخاصة بالوحدة؛ مما يتسبب في ارتفاع حاد في الإجهادات الواقعة على حلقات الدرفلة وفي درجة حرارة سطحها، وهو ما قد يؤدي في النهاية إلى تعرض حلقات الدرفلة للكسر.

تتعرض حلقة الدرفلة لقوة صدم غير طبيعية.

حجم المواد الداخلة إلى الطاحونة النهائية كبير جداً.

حجم المواد الداخلة إلى الطاحونة النهائية كبير جداً.
وفقاً لمواصفات المنتج المختلفة، يجب ضبط حجم المواد الداخلة إلى وحدة الدرفلة النهائية بدقة ضمن النطاق المعياري. فإذا كان حجم المواد كبيراً جداً، ستزداد قوة الاصطدام الواقعة على حلقات الدرفلة في أول وحدة من وحدات الدرفلة النهائية، كما ستزداد قوة التشوه وقوة الدرفلة، مما يؤدي إلى كسر حلقات الدرفلة في وحدة الدرفلة النهائية.

موضع الدليل ليس مثبتاً في المنتصف.

يتطلب تركيب موجهات التغذية (guide guards) في كل وحدة من وحدات الدرفلة ضمان مرور القطعة المدرفلة عبر هذه الموجهات بسلاسة، دون أن تتسبب في حدوث اصطدام بحلقة الدرفلة. فإذا لم يتحقق ذلك، ستتعرض حلقة الدرفلة لقوة اصطدام غير طبيعية مع مرور كل قطعة فولاذية، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى وقوع حادث انكسار في حلقة الدرفلة.

تأثير التبريد في حلقة الأسطوانة (roller ring) ليس جيداً.

في عملية الإنتاج الفعلية، يرتبط العمر التشغيلي لحلقة الدرفلة المصنوعة من كربيد التنجستن ارتباطاً وثيقاً بفعالية تبريد سطحها. فعندما لا يبرد سطح حلقة الدرفلة بشكل كافٍ، ترتفع درجة حرارته بشكل غير طبيعي، مما يؤدي إلى زيادة معدلات التآكل والتشقق، ويقلل بشكل كبير من العمر التشغيلي للحلقة؛ بل قد يصل الأمر في الحالات الشديدة إلى انكسار حلقة الدرفلة. وتتمثل الأسباب الرئيسية لضعف فعالية التبريد فيما يلي:

ضغط غير طبيعي لمياه التبريد.

يُشترط عادةً ضبط ضغط مياه التبريد الخاصة بحلقة الدرفلة (roller ring) ليكون في نطاق يتراوح بين 0.4 و0.6 ميجا باسكال. فإذا كان ضغط المياه مرتفعاً للغاية، فقد تتناثر المياه بسهولة، مما يمنعها من إزالة الحرارة عن سطح حلقة الدرفلة بفعالية وفي الوقت المناسب، وهو ما يؤثر سلباً على عملية التبريد. أما إذا كان ضغط المياه منخفضاً جداً، فلن تتمكن المياه من اختراق طبقة البخار المتكونة على سطح حلقة الدرفلة، أو قد يكون تدفق المياه غير كافٍ، مما يحول دون إزالة الحرارة من السطح بالسرعة المطلوبة، ويؤدي بالتالي إلى ضعف كفاءة التبريد.

فوهة أو خط أنابيب مياه التبريد في حالة غير طبيعية.

في عملية الإنتاج الفعلية، قد تفشل عملية تبريد حلقة الدرفلة (roller ring)، مما يؤدي إلى ارتفاع غير طبيعي في درجة حرارة سطحها، وهو ما ينتهي بوقوع حادث انكسار في الحلقة. وتتمثل الأسباب الرئيسية في الآتي: ① تلف في أنابيب مياه التبريد وحدوث تسرب؛ حيث تتسرب كميات كبيرة من المياه قبل وصولها إلى حلقة الدرفلة، مما يحول دون تحقيق مستوى التبريد المطلوب لسطح الحلقة، ويؤدي في النهاية إلى وقوع حادث. ② انسداد فوهة التبريد؛ فبسبب رداءة جودة مياه التبريد، تتراكم بعض الشوائب عند الفوهة، مما يعيق رش المياه بشكل طبيعي على سطح حلقة الدرفلة ويضعف كفاءة التبريد. ③ انحراف فوهة التبريد عن موضعها؛ فقد يحدث ذلك نتيجة ضعف دقة التركيب أو بسبب تحرك الفوهة من مكانها أثناء التعامل مع أعطال أخرى، مما يمنع وصول مياه التبريد إلى المناطق ذات الحرارة العالية في حلقة الدرفلة، فيؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارتها ووقوع حادث في نهاية المطاف.

درجة حرارة تركيب وإزالة حلقة الأسطوانة لا تلبي المتطلبات.

أثناء عملية التركيب، ينبغي الحفاظ على فارق درجات الحرارة بين عمود التركيب من جهة، والجلبة المخروطية وحلقة الدرفلة من جهة أخرى، عند حدود 15 درجة مئوية تقريباً. فإذا كان هذا الفارق كبيراً جداً، سيؤدي ذلك إلى تباين ملموس في التمدد الحراري؛ مما يترتب عليه مشكلتان: أولاً، تصبح قوة التداخل بين حلقة الدرفلة والجلبة المخروطية غير طبيعية، مما يجعل الجلبة المخروطية عرضة للانفصال تلقائياً. وثانياً، إذا كانت درجة حرارة حلقة الدرفلة منخفضة، فإن الإجهادات الداخلية تتركز داخلها أثناء عملية الضغط؛ ومع ارتفاع درجة الحرارة أثناء الإنتاج، تتزايد هذه الإجهادات، مما قد يؤدي إلى كسر حلقة الدرفلة. وتبرز هذه المشكلات بشكل خاص خلال الإنتاج في فصل الشتاء، لذا يجب اتخاذ تدابير -مثل العزل الحراري- للسيطرة عليها بفعالية.

ضغط التشغيل عند تركيب حلقة الأسطوانة غير مطابق للمعايير.

عند تركيب حلقة الدرفلة، إذا كان ضغط التركيب أقل من المستوى المطلوب، فإن قوة التداخل بين حلقة الدرفلة والجلبة المخروطية تصبح غير كافية؛ مما يؤدي إلى انفصال الجلبة المخروطية، وهو ما يتسبب في النهاية في كسر حلقة الدرفلة. وعلى العكس من ذلك، إذا تم ضبط ضغط التركيب عند مستوى أعلى من المعيار المحدد، تصبح قوة التداخل بين حلقة الدرفلة والجلبة المخروطية وعمود التركيب كبيرة بشكل غير طبيعي، مما يؤدي إما إلى كسر حلقة الدرفلة، أو إلى استحالة فكها لاحقاً.

توجد أجسام غريبة على سطح حلقة الأسطوانة، أو الجلبة المخروطية، أو عمود التركيب.

أثناء تركيب حلقة الدرفلة، لم تتم إزالة الشوائب -مثل أكسيد الحديد والصدأ السطحي- بشكلٍ كافٍ من أسطح كلٍّ من حلقة الدرفلة، والجلبة المخروطية، وعمود التركيب؛ مما أدى إلى انخفاض قوة الاحتكاك بين هذه الأجزاء، وتسبب في انزلاق حلقة الدرفلة أو سقوطها، وهو ما انتهى بوقوع حادث كسرٍ في أسطوانة الدرفلة.

يعاني سطح الجلبة المخروطية وعمود التركيب من تآكل شديد.

بعد الاستخدام طويل الأمد، يظهر قدرٌ من التآكل على سطح الجلبة المخروطية وعمود التركيب. وعندما تقل مساحة التلامس بين الجلبة المخروطية وعمود التركيب عن 80%، لا تتحقق قوة التداخل المطلوبة بينهما؛ مما يؤدي بسهولة إلى انفصال الأجزاء أو انزلاقها، وهو ما قد يتسبب في النهاية في وقوع حادث انكسار للأسطوانة.

تدابير التحسين ذات الصلة

(1) في عملية الإنتاج اليومية، ووفقاً لمتطلبات المعايير المختلفة، ينبغي تعزيز الإشراف على العمليات أثناء سيرها؛ وذلك للحد من معدل الحوادث في وحدة الدرفلة النهائية.

(2) تحقق بانتظام من ضبط أبعاد المادة، لضمان بقاء أبعاد المادة عند بداية كل وحدة دلفنة ووسطها ونهايتها ضمن النطاق القياسي.

(3) استغل كل فترة توقف لفحص نظام مياه التبريد الخاص بكل أسطوانة، وذلك للتأكد من أن تأثير التبريد على سطح حلقة الأسطوانة يلبي المتطلبات القياسية.

(4) يجب مراقبة درجة حرارة حلقة الدرفلة وعمود التركيب قبل البدء بعملية التركيب، وذلك لضمان بقاء فارق درجات الحرارة ضمن نطاق مقبول. وينبغي، لا سيما عند العمل في فصل الشتاء، توفير العزل الحراري لحلقة الدرفلة قبل إدخالها في خط الإنتاج.

(5) تحديد ضغط تشغيل مناسب لتركيب حلقات دلافين التشطيب (finishing roll rings)، مع إجراء الصيانة والخدمة الدورية لعربة تغيير الدلافين؛ وذلك لضمان بقاء ضغط تركيب كل حلقة ضمن النطاق المعياري المحدد.

(6) عند تركيب حلقة الدرفلة، يجب تنظيف السطح الداخلي لحلقة الدرفلة، والسطحين الداخلي والخارجي للجلبة المخروطية، وسطح عمود التركيب تنظيفاً تاماً، وذلك لضمان خلو هذه الأسطح من أي شوائب.

(7) افحص جلبة التثبيت المخروطية وعمود التركيب بانتظام للتأكد من أن مساحة سطح التلامس تصل إلى أكثر من 80%.

من خلال تحليل أسباب كسر حلقات الدرفلة واتخاذ تدابير التحكم المناسبة، تحققت نتائج جيدة في عملية الإنتاج الفعلية؛ إذ انخفضت معدلات حوادث كسر حلقات الدرفلة، وتراجعت فترات التوقف غير المخطط لها، كما تحسن معدل كفاءة التشغيل الإنتاجي.

مجموعة LMM