Валки из легированной стали для печей представляют собой термостойкие цилиндрические компоненты, устанавливаемые внутри непрерывных печей, линий отжига, линий цинкования и систем термообработки для транспортировки, поддержки и направления стальных полос, листов или заготовок через зоны высокотемпературной обработки при температурах от 700 градусов Цельсия до более 1200 градусов Цельсия, где стандартная углеродистая сталь быстро окисляется, ползает и выходит из строя. Правильный выбор состава сплава, метода производства и обработки поверхности определяет срок службы валков, качество поверхности изделия и время безотказной работы печи - все это напрямую влияет на экономику линий по обработке стали и алюминия. В этом руководстве объясняется, как работают печные валки из легированной стали, какие марки сплавов используются в разных температурных диапазонах, как сравниваются методы литья и изготовления, а также какие виды отказов следует предвидеть и предотвратить.
Content
- 1 Почему стандартную сталь нельзя использовать для печных валков
- 2 Какие марки сплавов используются для печных валков?
- 2.1 1. Нержавеющая сталь 310 (25Cr-20Ni)
- 2.2 2. Сплав НК40 (25Cr-35Ni)
- 2.3 3. Модифицированные сплавы HP (25Cr-35Ni с микролегированием)
- 2.4 4. Суперсплавы на основе никеля для экстремальных условий эксплуатации.
- 2.5 5. Низколегированные марки для применения при температурах ниже 700 градусов по Цельсию.
- 3 Сравнение марок сплавов для печных валков
- 4 Как производятся валки печи из легированной стали?
- 5 Сравнение методов производства
- 6 Как обработка поверхности валков печи продлевает срок службы
- 7 Распространенные виды отказов валков печи из легированной стали и способы их предотвращения
- 8 Ключевые характеристики, которые необходимо определить при заказе валков печи из легированной стали
- 9 Часто задаваемые вопросы о валках из легированной стали для печей
- 9.1 В чем разница между модифицированными сплавами HK40 и HP для печных валков?
- 9.2 Как часто следует заменять печные валки из легированной стали?
- 9.3 Можно ли ремонтировать и восстанавливать печные валки из легированной стали, а не заменять их?
- 9.4 Что вызывает накипь на валках печи и как ее удалить?
- 9.5 Какие испытания качества должны пройти печные валки из легированной стали перед поставкой?
- 10 Заключение: соответствие валков из легированной стали требованиям вашей печи
Почему стандартную сталь нельзя использовать для печных валков
Стандартная углеродистая сталь теряет структурную целостность при температуре выше примерно 450 градусов по Цельсию и начинает быстрое поверхностное окисление при температуре выше 550 градусов по Цельсию, что делает ее совершенно непригодной для эксплуатации вальцевых печей, где температуры обычно превышают 900–1100 градусов по Цельсию на линиях непрерывного отжига и цинкования.
Проблемы, с которыми должны справиться печные валки, фундаментально отличаются от проблем, с которыми сталкивается любой другой вращающийся механический компонент сталелитейного завода:
- Высокотемпературная ползучесть: При повышенных температурах металлы пластически деформируются под постоянной нагрузкой даже при напряжениях, значительно ниже предела текучести при комнатной температуре. Валок, работающий при температуре 1100 градусов по Цельсию под тяжестью стальной полосы, прогнется и потеряет свою цилиндрическую геометрию в течение нескольких недель, если сплав специально не рассчитан на сопротивление ползучести. Добавки в сплавы хрома, никеля и вольфрама повышают температуру, при которой ползучесть становится значительной.
- Окисление и накипь: В воздушной атмосфере при температуре выше 600 градусов Цельсия железо образует быстро растущие оксидные чешуйки, которые отслаиваются и загрязняют поверхность полосы. Добавки хрома выше 18% образуют стабильный, прочный слой оксида хрома (Cr2O3), который защищает нижележащий металл от дальнейшего окисления. Это основной механизм, лежащий в основе всех жаропрочных легированных сталей, используемых в печных валках.
- Термическая усталость: Валки печи подвергаются повторяющимся термическим циклам во время запуска, остановки и разрыва полосы производства. Напряжения теплового расширения и сжатия, вызванные колебаниями температуры от 200 до 400 градусов Цельсия, могут вызвать появление поверхностных трещин в течение нескольких месяцев на плохо спроектированных валках. Сплавы с более низкими коэффициентами теплового расширения и более высокой термостойкостью необходимы для валков, подвергающихся частым циклическим нагрузкам.
- Науглероживание и азотирование: В определенных атмосферах печи (водород, азотно-водородные смеси или защитные газы, богатые углеводородами) углерод и азот из атмосферы могут диффундировать в поверхность валков, охрупчивая приповерхностный слой и инициируя растрескивание. Сплавы с высоким содержанием хрома и кремния противостоят науглероживанию, сохраняя защитный оксидный барьер.
- Механический износ и наросты: Прямой контакт между поверхностью валка и движущейся стальной полосой приводит к износу и накоплению оксида или цинка на поверхности валка, что приводит к появлению поверхностных дефектов на обрабатываемой полосе. Твердость поверхности валков, шероховатость и химическое сродство к материалу полосы – все это влияет на склонность к образованию отложений.
Какие марки сплавов используются для печных валков?
Печные валки из легированной стали охватывают диапазон составов от аустенитных марок нержавеющей стали, содержащих от 18 до 25% хрома для умеренных температур до 900 градусов Цельсия, от никель-хромовых жаропрочных сплавов для работы при температурах от 900 до 1100 градусов Цельсия и до сложных многоэлементных суперсплавов для самых требовательных применений при температуре выше 1100 градусов Цельсия.
1. Нержавеющая сталь 310 (25Cr-20Ni)
Нержавеющая сталь AISI 310, номинально содержащая 25% хрома и 20% никеля, является наиболее широко используемым сплавом для печных валков в диапазоне температур от 800 до 1050 градусов Цельсия, предлагая превосходное сочетание стойкости к окислению, сопротивления ползучести и стоимости по сравнению с более высоколегированными марками. Содержание хрома в 25 % обеспечивает стабильную защитную окалину оксида хрома при рабочей температуре, а содержание никеля в 20 % стабилизирует аустенитную микроструктуру и обеспечивает устойчивость к термической усталости. Большинство подовых валков печи непрерывного отжига, входных и выходных валков, а также опорных валков в зоне от 850 до 1000 градусов Цельсия изготавливаются из литого или изготовленного сплава 310.
- Максимальная температура непрерывной эксплуатации: 1050 градусов по Цельсию в воздухе
- Плотность: 7,75 г/см3
- Предел прочности при 900 градусах Цельсия: Примерно от 120 до 150 МПа
- Типичные применения: Печи непрерывного отжига, печи нормализации, линии отжига в растворе
2. Сплав НК40 (25Cr-35Ni)
НК40, сплав, полученный методом центробежного литья, содержащий 25 % хрома и 35 % никеля с контролируемым добавлением углерода (0,35–0,45 %), является стандартным сплавом для тяжелых подовых валков в диапазоне температур от 1000 до 1150 градусов Цельсия, обеспечивая превосходную прочность ползучести по сравнению с нержавеющей сталью 310 благодаря более высокому содержанию никеля и механизму дисперсионного упрочнения карбидом. Преднамеренное добавление углерода в HK40 приводит к образованию карбидов хрома и никеля, которые выделяются по границам зерен и внутри аустенитной матрицы во время термообработки, создавая микроструктурное упрочнение, которое значительно увеличивает сопротивление ползучести при температурах, когда другие сплавы начинают прогибаться под нагрузкой. HK40 соответствует стандарту ASTM A608 и является одним из наиболее тщательно изученных жаропрочных литейных сплавов, используемых в промышленности.
- Максимальная температура непрерывной эксплуатации: 1150 градусов Цельсия
- Прочность на разрыв при ползучести в течение 100 000 часов при температуре 1000 градусов Цельсия: Примерно от 20 до 25 МПа
- Типичные применения: Печи с шагающими балками, толкающие печи, печи подогрева заготовок и слябов
- Способ изготовления: Центробежное литье (трубы и валки), статическое литье (концевые шейки и фланцы)
3. Модифицированные сплавы HP (25Cr-35Ni с микролегированием)
Модифицированные сплавы HP представляют собой эволюцию HK40 с добавками ниобия (от 0,5 до 1,5 %), вольфрама (от 1 до 3 %) или титана (от 0,1 до 0,5 %), которые улучшают распределение карбидов и создают дополнительные упрочняющие выделения, продлевая срок службы на 30–50 % по сравнению со стандартным HK40 при температурах выше 1050 градусов Цельсия. Добавки ниобия особенно эффективны, поскольку они образуют мелкие карбиды NbC, которые более стабильны при высоких температурах, чем карбиды хрома, которые укрупняются и теряют упрочняющий эффект в стандартном HK40 при длительной эксплуатации. Марки HP-Nb и HP-W в значительной степени заменили стандартный HK40 в новых печах, где максимальная рабочая температура превышает 1050 градусов Цельсия.
- Максимальная температура непрерывной эксплуатации: От 1150 до 1200 градусов Цельсия
- Преимущество срока службы по сравнению с HK40: На 30–50 % дольше при температуре выше 1050 градусов Цельсия.
- Типичные применения: Зоны прямого воздействия пламени в печах промперегрева, высокотемпературных ямах для выдержки
4. Суперсплавы на основе никеля для экстремальных условий эксплуатации.
При самой высокой температуре, превышающей 1150 градусов Цельсия, для валков в самых тяжелых зонах печи используются суперсплавы на основе никеля с содержанием хрома от 20 до 30% и дополнительными упрочняющими элементами, включая алюминий, титан, кобальт и молибден, хотя и с наценкой в три-пять раз по сравнению со стандартным HK40. Эти сплавы сохраняют полезную прочность при температурах, при которых сплавы на основе железа практически не обладают сопротивлением ползучести. Обычно они предназначены только для валков в зонах прямого пламени, в секциях радиационных трубчатых печей на максимальной мощности или в вакуумных печах и печах с контролируемой атмосферой, где обрабатываемый материал оправдывает повышенную стоимость рулонных материалов, предназначенных для экстремальных температур.
5. Низколегированные марки для применения при температурах ниже 700 градусов по Цельсию.
Для входных и выходных секций печи, зон предварительного нагрева и секций охлаждения, работающих при температуре ниже 700 градусов Цельсия, более дешевые сплавы, включая нержавеющие стали AISI 304, 316 и 321 или даже легированные стали с содержанием хрома от 9 до 12%, обеспечивают адекватное сопротивление окислению и ползучести при существенно сниженной стоимости материала. Эти марки часто используются в конструкциях готовых валков (конструкции со сварной оболочкой и торцевой крышкой), а не при центробежном литье, что делает их хорошо подходящими для валков большого диаметра, где затраты на литье были бы непомерно высокими.
Сравнение марок сплавов для печных валков
Выбор правильной марки сплава требует соответствия рабочей температуры, атмосферы, механической нагрузки и ожидаемого срока службы валков сертифицированным характеристикам сплава. Использование сплава, не указанного в технических характеристиках, является основной причиной преждевременного выхода из строя печных валков.
| Марка сплава | Содержание Cr-Ni | Максимальная температура (градусы Цельсия) | Сопротивление ползучести | Устойчивость к окислению | Относительная стоимость | Типичное применение |
| 304/316 СС | 18-20Кр/8-12Ни | 700 | Низкий | Умеренный | Низкий | Зоны входа/выхода, секции охлаждения |
| 310 СС | 25Кр/20Ни | 1050 | Средний | Хорошо | Низкий-Medium | Печи отжига, линии цинкования |
| HK40 | 25Кр/35Ни | 1150 | Высокий | Очень хорошо | Средний | Печи подогрева, печи с шагающими балками |
| HP-Nb модифицированный | 25Кр/35Ни Nb | 1200 | Очень высокий | Отлично | Средний-High | Высокий-temp soaking zones, direct flame |
| Ni-базовый суперсплав | 20-30Кр/50-70Ни | 1250 | Исключительный | Отлично | Очень высокий | Зоны экстремальных температур, вакуумные печи |
Таблица 1. Марки печных валков из легированной стали в сравнении по составу, максимальной рабочей температуре, механическим свойствам и типичному применению.
Как производятся валки печи из легированной стали?
Валки из легированной стали для печей производятся по трем основным производственным маршрутам — центробежное литье, статическое литье с механической обработкой и изготовление из компонентов из деформируемых сплавов — каждый из которых предлагает различные компромиссы в точности размеров, качестве микроструктуры, стоимости и пригодности для конкретных размеров и конфигураций валков.
Центробежное литье
Центробежное литье является предпочтительным методом производства большинства корпусов печных валков из легированной стали, позволяющим получить плотную микроструктуру без сегрегации с превосходными механическими свойствами по сравнению со статическими отливками из того же состава сплава. При центробежном литье расплавленный сплав заливают во вращающуюся цилиндрическую форму, вращающуюся со скоростью от 300 до 1500 об/мин. Центробежная сила (обычно в 50–100 раз превышающая силу тяжести) прижимает более плотный металл к внешней стенке и выталкивает более легкие примеси, газовую пористость и шлаковые включения к отверстию, где они впоследствии удаляются путем механической обработки. Полученный кастинг имеет:
- Плотная внешняя оболочка: Крайние 15–25 мм отлитого центробежным способом материала имеют практически нулевую пористость, что обеспечивает превосходную целостность поверхности цилиндра и стойкость к окислению.
- Мелкозернистая структура: Быстрое затвердевание в форме холодного прядения обеспечивает более мелкозернистую структуру, чем при статическом литье, что улучшает сопротивление ползучести и усталости.
- Постоянная толщина стенок: Достижим контроль размеров плюс-минус 2–3 мм по толщине стенки, что сводит к минимуму припуски на обработку.
- Размерный ряд: Центробежное литье наиболее экономично для корпусов валков наружным диаметром от 100 до 600 мм и длиной от 500 до 4000 мм.
Статическое литье с прецизионной обработкой
Статическое литье в песчаные или керамические формы используется для концевых шеек, фланцев и концов валков сложной геометрии, которые не могут быть изготовлены центробежным литьем, а также используется для полных узлов валков малого диаметра или там, где нет инструментов для центробежного литья для конкретного требуемого сплава. Статические отливки требуют больших припусков на механическую обработку (обычно от 8 до 15 мм на поверхность), чтобы удалить отделившуюся внешнюю оболочку и обеспечить, чтобы на обработанной поверхности был виден прочный, бездефектный металл. Внутренняя пористость контролируется за счет подъемной конструкции и контролируемого затвердевания, но статические отливки обычно имеют более низкую прочность на разрыв при ползучести, чем эквиваленты, отлитые центробежным способом, из-за более грубозернистой структуры и большей сегрегации.
Изготовленная рулонная конструкция
Изготовленные печные валки собираются из секций трубчатых или пластинчатых сплавов, приваренных к литым или кованым концевым шейкам, что дает преимущество использования высококачественного деформируемого сплава для цилиндрической секции, в то время как литые шейки обеспечивают сложную геометрию, необходимую на концах валков. Готовые валки являются наиболее экономичным вариантом для больших диаметров (более 600 мм) и широко используются в секциях линий цинкования, где обычно используются валки диаметром от 600 до 1200 мм. Сварные соединения между стволом и концевыми шейками являются важнейшим элементом конструкции: они должны быть изготовлены из соответствующих присадочных сплавов, должным образом подвергнуты термообработке для снятия остаточных напряжений и пройти неразрушающий контроль перед установкой, чтобы предотвратить растрескивание сварных швов в процессе эксплуатации.
Сравнение методов производства
Выбор метода производства существенно влияет на производительность печных валков из легированной стали, срок службы и стоимость — понимание этих компромиссов имеет важное значение для инженеров по закупкам, определяющих замену или новые печные валки.
| Фактор | Центробежное литье | Статический кастинг | Изготовленный (кованый) |
| Качество микроструктуры | Отлично (dense, fine grain) | Хорошо (coarser grain) | Отлично (wrought structure) |
| Ползучесть | Высокий | Средний | Высокий |
| Риск пористости | Очень низкий (внешняя зона) | Средний | Очень низкий |
| Лучший диапазон диаметров | 100-600 мм | Любой размер | 300-1200 мм |
| Сложная геометрия торца | Ограниченный | Отлично | Хорошо (welded journals) |
| Относительная стоимость | Средний | Низкий-Medium | Средний-High |
| Время выполнения | 6-14 недель | 8-16 недель | 8-16 недель |
Таблица 2. Методы изготовления печных валков из легированной стали в сравнении с качеством микроструктуры, прочностью, размерами и стоимостью.
Как обработка поверхности валков печи продлевает срок службы
Обработка поверхности, применяемая к валкам печи из легированной стали, может продлить срок службы барабана на 50–200 % по сравнению с литыми или обработанными поверхностями за счет повышения износостойкости, уменьшения налипания оксидов цинка или железа и повышения стойкости к окислению в определенных условиях атмосферы печи.
Термические напыляемые покрытия
Высокоскоростное кислородное топливо (HVOF) и плазменное напыление покрытий керамики, включающей оксид алюминия (Al2O3), оксид хрома (Cr2O3) и цирконий (ZrO2), нанесенные на бочки печных валков из легированной стали, значительно улучшают износостойкость и уменьшают налипание наростов оксида железа и оксида цинка, которые вызывают дефекты поверхности полосы на линиях цинкования и отжига. Покрытия из оксида хрома, нанесенные с помощью HVOF, обычно толщиной от 0,2 до 0,4 мм, достигают значений поверхностной твердости от 1100 до 1400 по Виккерсу по сравнению со 150–250 по Виккерсу для ствола из легированной стали, лежащего в основе. Такая разница в твердости значительно снижает скорость износа от абразивного контакта со стальной полосой. Пористость покрытия должна быть сведена к минимуму до уровня ниже 1%, чтобы покрытие не служило каналом для окислительных газов, достигающих подложки из легированной стали.
Наплавка (наплавка)
Наплавленное наплавление высоколегированных материалов, включая отложения стеллита, никель-хромовых твердых сплавов или карбида кобальта-хрома, на поверхность цилиндра валков обеспечивает металлургически связанный слой износа, который имеет гораздо большую адгезию, чем покрытия термического напыления, и может наноситься на уже находящиеся в эксплуатации валки во время плановых остановок на техническое обслуживание. Наплавленные накладки толщиной от 2 до 4 мм наносятся с помощью плазменной дуговой сварки (PTA) или сварки под флюсом, а затем шлифуются до окончательных размеров. Основное применение наплавки на печных валках — это цинковые ванные валки и корректирующие валки на линиях горячего цинкования, где интерметаллические соединения цинка и железа создают агрессивные условия эрозии при температуре от 450 до 460 градусов Цельсия.
Диффузионные покрытия
Алюминирование и хромирование поверхностей печных валков из легированной стали с помощью процессов пакетной цементации или химического осаждения из паровой фазы (CVD) создает диффузионно-связанный поверхностный слой, обогащенный алюминием или хромом, который обеспечивает повышенную стойкость к окислению по сравнению с основным сплавом, особенно в условиях циклических температур, когда несоответствие теплового расширения приводит к отслаиванию термонапыленных покрытий. Алюминированные покрытия на валках из нержавеющей стали марки 310 продемонстрировали улучшение стойкости к окислению, что эквивалентно переходу на марку более высокого сплава за небольшую часть стоимости, особенно в зонах печей с быстрым термоциклированием от 600 до 1000 градусов Цельсия.
Распространенные виды отказов валков печи из легированной стали и способы их предотвращения
Понимание механизмов разрушения печных валков из легированной стали позволяет инженерам по техническому обслуживанию реализовывать программы целевых проверок, контролировать рабочие процедуры и модернизировать материалы, что продлевает срок службы валков и сокращает время незапланированных простоев печи.
- Термическое провисание (ползучесть): Виден в виде дуги в бочке рулона при измерении во время технического обслуживания. Вызывается рабочей температурой выше предела сопротивления ползучести сплава или длительным воздействием локального перегрева из-за воздействия горелки. Профилактика: проверьте марку сплава валков в соответствии с фактической рабочей температурой печи (а не расчетной температурой), увеличьте диаметр валков, чтобы снизить удельную нагрузку, или перейдите на сплав с более высоким сопротивлением ползучести.
- Окисление поверхности и накипь: Прогрессирующая потеря диаметра бочки валка из-за образования окалины и растрескивания. Ускоряется из-за недостаточного содержания хрома для рабочей температуры или из-за присутствия в печи избыточной влаги или соединений серы. Предупреждение: для эксплуатации при температуре выше 900 градусов Цельсия укажите сплав с содержанием хрома не менее 25 %; контролировать состав атмосферы печи; снизить точку росы в печах с водородной атмосферой.
- Термическое усталостное растрескивание: Окружные или осевые поверхностные трещины, возникающие на разрывах поверхности и распространяющиеся внутрь при повторяющихся термических циклах. Наиболее распространен в валках, подверженных частым запускам печи, разрывам полосы или резким изменениям температуры. Профилактика: внедрить контролируемую скорость изменения скорости печи во время запуска; использовать сплавы с меньшими коэффициентами термического расширения; перед установкой примените остаточное сжимающее напряжение на поверхности путем контролируемой дробеструйной обработки новых валков.
- Сборка и подъем: Накопление оксида железа, оксида цинка или интерметаллидов цинк-железо на поверхности рулона, что приводит к образованию неровностей на поверхности, которые отпечатывают дефекты на полосе. Профилактика на линиях цинкования: использовать валки с наплавленными или термонапыленными покрытиями, имеющими низкое сродство к цинку; поддерживать химический состав цинковой ванны в пределах заданного диапазона содержания алюминия; выполнять регулярные процедуры очистки валков во время плановых остановок.
- Выход из строя подшипника шейки матки: Заклинивание или ускоренный износ опорных подшипников со стороны роликов, часто вызванный недостаточным потоком охлаждающей воды к водоохлаждаемым шейкам или несоосностью шеек в корпусах подшипников печи. Профилактика: внедрить мониторинг расхода охлаждающей воды с помощью автоматической сигнализации; выполнять проверки соосности при каждой смене валков; укажите зазоры в опорных подшипниках, соответствующие тепловому расширению узла ролика при рабочей температуре.
Ключевые характеристики, которые необходимо определить при заказе валков печи из легированной стали
Полная спецификация печных валков должна определять как минимум восемь технических параметров, чтобы гарантировать, что поставляемый валок соответствует эксплуатационным требованиям печи и подходит без изменений к существующим корпусам подшипников и системам привода.
| Параметр | Описание | Типичный диапазон | Почему это важно |
| Марка сплава | ASTM, DIN или фирменное обозначение | 310, НК40, ХП-Нб | Определяет температурные возможности и срок службы. |
| Диаметр и длина ствола | Внешний диаметр x длина поверхности в мм | 150–1200 мм наружный диаметр | Должен соответствовать существующим размерам корпуса печи. |
| Толщина стенки | Стенка корпуса ствола в мм | 15-60 мм | Определяет грузоподъемность и тепловую массу |
| Диаметр и длина журнала | Внешний диаметр журнала x посадочная длина | На корпус подшипника | Должен соответствовать существующим корпусам подшипников |
| Рабочая температура | Максимальная и постоянная температура эксплуатации | 700-1200 градусов С | Определяет требования к марке сплава |
| Атмосфера печи | Воздух, HNx, H2, науглероживание, пары цинка | Для конкретного приложения | Влияет на выбор сплава и покрытия. |
| Обработка поверхности | Тип покрытия, толщина, отделка | Обработанная керамика HVOF | Определяет сопротивление налипанию и качество полосы. |
| Сертификат химического состава | Сертификат мельницы с термическим анализом | Требуется для всех критических бросков | Проверяет соответствие марки сплава |
Таблица 3: Основные технические параметры, необходимые для полной спецификации печных валков из легированной стали, с типичными диапазонами и обоснованием спецификации.
Часто задаваемые вопросы о валках из легированной стали для печей
В чем разница между модифицированными сплавами HK40 и HP для печных валков?
Модифицированные сплавы HK40 и HP имеют один и тот же базовый состав: примерно 25% хрома и 35% никеля, но модифицированные марки HP включают микролегирующие добавки ниобия, вольфрама или титана, которые значительно улучшают сопротивление ползучести при температурах выше 1050 градусов Цельсия и продлевают срок службы на 30–50% в высокотемпературных зонах. Для валков, работающих при температуре ниже 1000 градусов Цельсия, стандарт HK40 является подходящим и более экономичным. Для валков в зонах с самыми высокими температурами в печах подогрева и выдержки использование модифицированного сплава HP-Nb или HP-W обычно оправдано увеличенным сроком службы и уменьшенной частотой замены валков даже при надбавке к стоимости материала на 15–25 % по сравнению со стандартным HK40.
Как часто следует заменять печные валки из легированной стали?
Срок службы печных валков из легированной стали варьируется от 1 до 5 лет в зависимости от марки сплава, рабочей температуры, атмосферы печи, нагрузки на растяжение полосы и частоты термоциклирования, при этом подовые валки на непрерывно действующих линиях отжига обычно служат от 18 до 36 месяцев, прежде чем потребуется замена. Валки следует проверять во время каждого планового останова на техническое обслуживание, используя проверку размеров (измерение диаметра в нескольких точках вдоль ствола для обнаружения провисания или износа), визуальный осмотр на предмет растрескивания поверхности и окислительных повреждений, а также неразрушающий контроль (магнитопорошковый или капиллярный контроль) шеек и зон сварных швов. Замену следует планировать до того, как потеря диаметра превысит 1–2% от исходного диаметра цилиндра, чтобы предотвратить проблемы с отслеживанием полосы и контролем натяжения.
Можно ли ремонтировать и восстанавливать печные валки из легированной стали, а не заменять их?
Да, печные валки из легированной стали с локальными повреждениями, изношенными шейками или потерями поверхности от окисления часто можно отремонтировать путем механической обработки цилиндра до нового диаметра в пределах допуска, повторного покрытия поверхности, замены концевых шеек и повторной механической обработки до окончательных размеров, что продлевает срок службы корпуса валка на 30–50 % от стоимости нового валка. Ремонт экономически целесообразен, когда оставшаяся толщина стенок цилиндра достаточна для требований к нагрузкам при рабочей температуре и когда в сплаве сердечника нет признаков охрупчивания сигма-фазы или сильной науглероживания. Валки со сквозными трещинами, чрезмерным провисанием или деградацией сплава в результате воздействия перегрева следует заменять, а не ремонтировать, поскольку ремонт сваркой на сильно деградировавших жаропрочных сплавах имеет низкую надежность при эксплуатации при высоких температурах.
Что вызывает накипь на валках печи и как ее удалить?
Наросты на валках печи вызываются частицами оксида железа, отколовшимися от поверхности полосы, прилипающими и спекающимися на поверхности валков при повышенной температуре, а на линиях цинкования - интерметаллическими соединениями цинка и железа, осаждающимися из цинковой ванны на погруженные валки при температуре цинковой ванны от 450 до 460 градусов Цельсия. В печах отжига и термообработки наросты оксида железа удаляются во время остановок на техническое обслуживание путем механического шлифования или пескоструйной обработки охлажденного барабана валков с последующей проверкой дефектов поверхности, которые скрыли наросты. На линиях цинкования образование интерметаллидов цинк-железо контролируется за счет регулирования химического состава ванны (поддержание содержания алюминия в ванне с цинком от 0,13 до 0,20% препятствует образованию интерметаллидов) и использования валков с поверхностными покрытиями, имеющими низкое сродство к интерметаллидам цинк-железо.
Какие испытания качества должны пройти печные валки из легированной стали перед поставкой?
Полная программа приемки качества печных валков из легированной стали должна включать анализ химического состава (спектрометрический анализ испытуемого образца, полученного той же плавкой, что и отливка валков), проверку размеров на соответствие допускам волочения, радиографический или ультразвуковой контроль внутренних дефектов, измерение поверхностной твердости и гидравлическое испытание каналов цапф с водяным охлаждением, где это применимо. Для критических валков на линиях непрерывной обработки, где отказ валков приводит к значительным производственным потерям, дополнительные квалификационные требования могут включать данные испытаний на ползучесть для фактической плавки подаваемого сплава, металлографическое исследование образца для испытаний из той же отливки и измерение прямолинейности по всей длине для проверки биения цилиндра в пределах указанного допуска (обычно от 0,2 до 0,5 мм общего показания индикатора по всей длине цилиндра).
Заключение: соответствие валков из легированной стали требованиям вашей печи
Выбор правильных валков из легированной стали для печей — это решение, которое напрямую определяет время безотказной работы печи, качество поверхности полосы и общую стоимость владения валками в течение срока службы печи. Основная логика выбора проста: сопоставить сертифицированную температуру непрерывной эксплуатации данного сплава с фактической максимальной рабочей температурой в зоне прокатки с запасом не менее 50 градусов по Цельсию, указать центробежное литье для секции цилиндра, где это возможно, с учетом преимуществ плотности и свойств, определить требования к обработке поверхности, основанные на конкретных механизмах наростов и износа в атмосфере вашей печи, и внедрить программу систематических проверок, которая отслеживает деградацию валков, чтобы обеспечить плановую замену, а не аварийную замену.
Поскольку технологические линии стремятся к более высоким скоростям полосы, большей ширине полосы и более агрессивной атмосфере в печи для достижения целевых показателей производительности и качества продукции, Технология печных валков из легированной стали продолжает развиваться за счет более сложных микролегированных композиций, усовершенствованных методов литья и передовых технологий обработки поверхности, чтобы безопасно и экономично соответствовать требованиям условий эксплуатации печей нового поколения.
English
русский
Español
عربى


