Причины разрушения валков из карбида вольфрама в чистовых клетях прокатных станов

Анализ причин поломки роликового кольца

Складирование стальной продукции в чистовом цехе

При образовании затора (нагромождения) металла тепло от прокатываемого изделия передается на валковое кольцо соседней клети, что приводит к повышению температуры кольца и концентрации в нем термических напряжений. В процессе устранения такого затора температура поверхности валкового кольца, напротив, резко снижается, что создает высокую вероятность его разрушения. Основные причины образования заторов металла в линии стана следующие:

Неправильное сопоставление рулонов.

В чистовом блоке высокоскоростного проволочного стана системы Morgan применяется групповой привод, при этом передаточные числа для каждой клети различаются. В связи с этим при подборе валков необходимо учитывать передаточные числа зубчатых передач между клетями, а также обеспечивать, чтобы отклонение наружного диаметра валковых колец в пределах одной клети не превышало ±0,05 мм. В противном случае прокат между клетями начнет совершать колебательные движения, что в конечном итоге приведет к его нагромождению (образованию «петли» или «завала») между клетями.

Неточное выравнивание линии прокатки.

В направляющих, расположенных между станинами чистовой клети, а также на участке от выхода из установки до моталки, имеются различные направляющие каналы — например, для подачи воздуха или воды, а также участки для возврата (транспортировки) проката и прижимные ролики. Если во время работы на высокой скорости происходит застревание проката, это приводит к его нагромождению (образованию «затора»).

Выход из строя направляющих чистовой клети.

Недостаточная смазка или охлаждение направляющих подшипников в чистовой клети стана приводят к их повреждению, затрудненному вращению направляющих роликов, либо к их заклиниванию и растрескиванию, что в конечном итоге вызывает образование завалов металла.

Дефекты сырья.

В исходной заготовке имеются дефекты. В процессе прокатки в чистовой клети локальные дефекты в поперечном сечении проката не выдерживают нормальной деформации под давлением и разрушаются, что приводит к образованию завалов металла.

Неправильная настройка зазора между валками

Зазор между валками каждой клети прокатного стана должен регулироваться строго в соответствии с диапазоном, предусмотренным в технологической карте прокатки. Если установленный зазор оказывается меньше нормативного значения или приближается к 0 мм, возникает трение между валками (валковыми кольцами) либо между валками и входными/выходными направляющими устройствами. Это приводит к резкому росту напряжений в валках и повышению температуры их поверхности, что может стать причиной поломки валка.

На роликовое кольцо воздействует нештатная ударная сила.

Размер поступающего в чистовую мельницу материала слишком велик.

Размер поступающего в чистовую мельницу материала слишком велик.
В зависимости от технических требований к конкретному виду продукции, размеры поступающего на чистовой стан материала должны строго выдерживаться в пределах установленного диапазона. Если размеры материала окажутся слишком большими, ударная нагрузка на валковое кольцо первой клети чистового стана чрезмерно возрастет; при этом увеличатся деформация и усилие прокатки, что может привести к поломке валка в чистовом стане.

Направляющая установлена ​​не по центру.

При установке направляющих ограждений на каждом прокатном стане необходимо обеспечить такие условия, чтобы прокатываемый металл проходил через них плавно, не оказывая ударного воздействия на валковое кольцо. В противном случае при каждом прохождении металла будет возникать нештатная ударная нагрузка на валковое кольцо, что в конечном итоге приведет к его поломке.

Эффект охлаждения роликового кольца неудовлетворителен.

В реальном производственном процессе срок службы валковых колец из карбида вольфрама тесно связан с эффективностью охлаждения их поверхности. Если поверхность валкового кольца охлаждается недостаточно, его температура аномально повышается, что приводит к ускоренному износу и образованию трещин, а также к значительному сокращению срока службы изделия. В тяжелых случаях валок может разрушиться. Основные причины недостаточного охлаждения следующие:

Ненормальное давление охлаждающей воды.

Давление охлаждающей воды для валкового кольца, как правило, должно поддерживаться в диапазоне 0,4–0,6 МПа. При слишком высоком давлении вода может разбрызгиваться и не успевать эффективно отводить тепло с поверхности валкового кольца, что ухудшает процесс охлаждения. При слишком низком давлении вода не способна пробить паровой слой, образующийся на поверхности валкового кольца, что также препятствует охлаждению; кроме того, недостаточный расход воды не позволяет своевременно отводить тепло с поверхности кольца, что негативно сказывается на эффективности охлаждения.

Неисправность сопла или трубопровода охлаждающей воды.

В реальном производственном процессе может произойти сбой в системе охлаждения валкового кольца, что приводит к аномальному повышению температуры его поверхности и, как следствие, к разрушению валка. Основные причины этого следующие: ① Повреждение трубопровода охлаждающей воды и утечка. Значительная часть воды теряется до того, как достигает валкового кольца, из-за чего его поверхность не охлаждается должным образом, что в конечном итоге приводит к аварии. ② Засорение охлаждающей форсунки. Из-за низкого качества охлаждающей воды в форсунке скапливаются загрязнения, препятствующие нормальному распылению воды на поверхность валкового кольца, что ухудшает процесс охлаждения. ③ Смещение охлаждающей форсунки. Вследствие некачественного монтажа или смещения форсунки в ходе устранения неполадок охлаждающая вода не попадает на наиболее нагретые участки валкового кольца. Это вызывает повышение температуры кольца и, в конечном счете, приводит к аварии.

Температура при установке и снятии роликового кольца не соответствует требованиям.

В процессе монтажа разность температур между валом, конической втулкой и роликовым кольцом должна поддерживаться на уровне около 15 градусов. В противном случае, при слишком большой разнице температур, возникают значительные различия в тепловом расширении деталей. Во-первых, нарушается посадка с натягом между роликовым кольцом и конической втулкой, из-за чего втулка может самопроизвольно соскочить. Во-вторых, если температура роликового кольца слишком низкая, то в процессе запрессовки в нем концентрируются внутренние напряжения. В ходе дальнейшей эксплуатации, по мере повышения температуры, эти напряжения возрастают, что может привести к разрушению роликового кольца. Подобные проблемы особенно часто возникают в зимний период, поэтому для их предотвращения необходимо принимать меры, включая теплоизоляцию.

Рабочее давление в узле роликового кольца не соответствует норме

Если при монтаже валкового кольца рабочее давление оказывается ниже установленной нормы, сила натяга между кольцом и конической втулкой становится недостаточной. Это приводит к соскакиванию втулки и, в конечном итоге, к разрушению валка. И наоборот, если давление при монтаже превышает нормативные значения, сила натяга между валковым кольцом, конической втулкой и валом становится чрезмерно высокой, что также ведет к разрушению валка или делает невозможным его демонтаж.

На поверхности кольца ролика, конической втулки или монтажного вала присутствуют посторонние предметы.

При монтаже роликового кольца с поверхностей самого кольца, конической втулки или вала не были должным образом удалены загрязнения — такие как оксид железа и поверхностная ржавчина. Это привело к снижению трения между данными деталями, в результате чего роликовое кольцо начало проскальзывать или соскочило, что в конечном итоге стало причиной поломки ролика.

Поверхность конической втулки и монтажного вала сильно изношена

В процессе длительной эксплуатации на поверхности конической втулки и монтажного вала неизбежно возникает определенный износ. Если площадь контакта между конической втулкой и монтажным валом составляет менее 80%, то требуемое усилие посадки с натягом не обеспечивается. Это может привести к смещению или проскальзыванию деталей, что, в конечном итоге, способно стать причиной поломки ролика.

Сопутствующие меры по улучшению

(1) В процессе повседневного производства, в соответствии с требованиями различных стандартов, необходимо усилить контроль за технологическим процессом непосредственно на линии, чтобы снизить частоту возникновения аварийных ситуаций в чистовом стане.

(2) Регулярно проверяйте контроль размеров материала, чтобы убедиться, что размеры материала в начале, середине и конце на каждом прокатном стане находятся в пределах установленного стандарта.

(3) Используйте каждый останов оборудования для проверки системы охлаждения водой каждого валка, чтобы убедиться, что эффективность охлаждения поверхности валкового кольца соответствует нормативным требованиям.

(4) Перед монтажом контролируйте температуру валкового кольца и установочного вала, чтобы разность температур оставалась в допустимых пределах. В зимний период производства валковое кольцо перед установкой на рабочую позицию необходимо теплоизолировать.

(5) Установите обоснованное рабочее давление для монтажа колец чистовых валков, а также проводите регулярное техническое обслуживание тележки для замены валков, чтобы гарантировать, что давление при установке каждого валкового кольца поддерживается в пределах установленного нормативного диапазона.

(6) При установке валкового кольца необходимо тщательно очистить внутреннюю поверхность валкового кольца, внутреннюю и наружную поверхности конической втулки, а также поверхность установочного вала, чтобы обеспечить их чистоту.

(7) Регулярно осматривайте коническую втулку и установочный вал, чтобы убедиться, что площадь контактной поверхности составляет более 80%.

Благодаря анализу причин поломки роликовых колец и принятию соответствующих мер контроля в реальном производственном процессе удалось достичь хороших результатов: эффективно снизить частоту случаев поломки роликов, сократить количество незапланированных простоев и повысить коэффициент эксплуатационной готовности оборудования.

Группа ЛММ