Rouleau en fonte: un composant clé du processus de roulement

Dans le domaine du traitement des métaux, le processus de roulement est une méthode de formation importante et le rouleau en fonte est un composant clé indispensable dans ce processus. Fermer en fonte Jouez un rôle crucial dans la formation des matériaux métalliques, en assurant la qualité des produits et en améliorant l'efficacité de la production. La qualité de ses performances affecte directement la précision et la qualité de surface des produits roulés, ainsi que la stabilité et l'économie du processus de production. Par conséquent, une compréhension approfondie des connaissances pertinentes des rouleaux en fonte est d'une grande importance pour optimiser le processus de roulement et améliorer la compétitivité des produits. ​

Conditions de travail et défis des rouleaux en fonte

(1) Environnement de température sévère

Les rouleaux en fonte sont souvent dans un environnement à haute température pendant le fonctionnement, la température de travail générale atteignant 700-800 ° C. Dans certains cas particuliers, la température du matériau roulé avec lequel ils entrent en contact peuvent même atteindre 1200 ° C. Des températures élevées continues testent non seulement la stabilité thermique du matériau de rouleau, mais provoquent également des problèmes tels que l'expansion thermique et la déformation thermique, affectant la précision dimensionnelle des rouleaux et la qualité des produits roulés. ​

(2) Stress mécanique fort

Les rouleaux doivent résister à la forte pression du matériau roulé. Cette pression agit en continu pendant le processus de roulement et est susceptible de causer des dommages à la fatigue aux rouleaux. Pendant ce temps, pendant le processus de roulement, il y a une forte force de friction entre la surface des rouleaux et le matériau roulé, qui accélérera l'usure de la surface de rouleau et réduira la durée de vie des rouleaux. ​

(3) la menace de fatigue thermique

En raison du chauffage continu par les matériaux tracés à chaud et du refroidissement par l'eau de refroidissement, les rouleaux subissent des changements de température importants en peu de temps et sont soumis à une fatigue thermique sévère. La fatigue thermique peut provoquer des fissures à la surface des rouleaux. Au fil du temps, ces fissures peuvent se développer, ce qui a finalement conduit à l'écaillage et à l'échec des rouleaux. ​

2. Types principaux de rouleaux en fonte

(1) rouleaux de fonte réfrigérée

Principe de travail: La couche de travail du rouleau en fonte réfrigérée forme une structure en fonte blanche (carbure de matrice) en raison de l'effet de refroidissement rapide du moule métallique. Pendant le processus de coulée, en contrôlant la vitesse de refroidissement, la surface du rouleau est rapidement refroidie pour former une couche coulée blanche avec une dureté élevée et une forte résistance à l'usure, tandis que le noyau maintient une structure gris ou piquée relativement douce pour s'assurer que le rouleau a un certain degré de ténacité. ​

Caractéristiques: Il présente une dureté de surface extrêmement élevée et une excellente résistance à l'usure, résistant efficacement à l'usure pendant le processus de roulement. Cependant, en raison de la fragilité élevée de la couche blanche en fonte, la résistance à la fissuration thermique des rouleaux en fonte durci par froide est relativement médiocre et les fissures sont sujettes à se produire lorsqu'elles sont soumises à une forte contrainte thermique. ​

Champs d'application: Il est souvent utilisé dans les processus de roulement avec des exigences de qualité de surface élevées et une pression de roulement relativement faible, telle que le roulement de précision des plaques minces et des bandes d'acier. ​

(2) rouleaux en fonte infiniment à froid

Principe de travail: En augmentant de manière appropriée l'équivalent carbone du fer en fusion, le rouleau acquiert une structure entaillée (matrice en graphite en carbure). Cette structure garantit que la couche réfrigérée du rouleau n'a pas de frontière distincte à la surface de fracture, et la transition de la surface dure au noyau souple est progressive sans zone de transition claire. ​

Caractéristiques: Il combine une dureté élevée et une bonne ténacité. La présence de graphite améliore la résistance à la fissuration thermique et les performances anti-échalage des rouleaux, leur permettant de maintenir un bon état de travail même lorsqu'il est soumis à des contraintes thermiques et mécaniques importantes. Par rapport aux rouleaux en fonte durci par le froid, les rouleaux en fonte infiniment durcités ont une durée de vie plus longue et conviennent à une gamme plus large de conditions de roulement. ​

Champs d'application: largement utilisé dans le roulement rugueux, le roulement moyen et d'autres processus, tels que le roulement rugueux des billettes en acier, le roulement intermédiaire des barres et des fils, etc. Parmi ces processus, les rouleaux doivent résister à des forces de roulement et à des charges thermiques considérables. Les performances des rouleaux en fonte infiniment réfrigérés peuvent bien répondre aux exigences. ​

(3) rouleaux en fonte du dure semi-refroidis

Principe de travail: la coulée est réalisée à l'aide d'un moule en métal avec revêtement de sable. Une couche de sable de moulage de 10 à 20 mm est enduite à l'intérieur du moule métallique pour réduire la vitesse de refroidissement du corps à rouleau et obtenir une structure entaillée dans la couche de travail du corps à rouleau. Cette méthode de coulée rend la distribution de dureté des rouleaux relativement uniforme, avec une petite chute de dureté de la surface au noyau. ​

Caractéristiques: Les rouleaux en fonte semi-conformes ont une excellente résistance à la fissuration chaude, à la haute résistance et à la ténacité. La dureté de surface du corps du rouleau est généralement HS35-55, qui peut résister efficacement à la fatigue thermique et à la fatigue mécanique tout en assurant une certaine résistance à l'usure. Parmi eux, les rouleaux de fer ductile duc semi-refroidis ont des performances plus supérieures en raison de leur structure de graphite sphérique unique. ​

Champs d'application: principalement applicables aux stands d'ouverture de la billette et aux peuplements de broyage de broyeurs de taille moyenne et de petite taille. Dans ces cas, les rouleaux doivent avoir de bonnes performances complètes pour faire face à des conditions de roulement plus complexes. ​

(4) rouleaux de fer ductile

Principe de travail: les rouleaux de fer ductile sont fabriqués en versant du fer en fusion qui a subi un traitement sphéroïdisant dans le moule, ce qui fait prendre le graphite dans la structure de rouleau. La présence de graphite sphérique élimine l'effet de fragmentation du graphite de flocons sur la matrice et améliore considérablement les propriétés mécaniques des rouleaux. ​

Caractéristiques: Il présente une forte résistance, une forte ténacité et une excellente résistance à l'usure. Sa résistance à la fissuration thermique et à l'écaillage est également exceptionnelle. La plage de dureté des rouleaux de fer ductile est relativement large et peut être ajustée en fonction des différentes exigences d'application, avec un large éventail d'applications. ​

Champs d'application: il peut être utilisé dans divers types de rouleaux, y compris les processus de roulement brut, de roulement moyen et de finition. Dans certains processus de roulement spéciaux avec des exigences élevées pour les performances des rouleaux, les rouleaux en fer ductile peuvent également démontrer d'excellentes performances.

3. L'influence des éléments d'alliage sur les performances des rouleaux en fonte

(1) carbone (c)
Mécanisme d'influence: le carbone est l'un des éléments importants affectant les performances des rouleaux en fonte. D'une part, une teneur élevée en carbone entravera la précipitation de la cémentite, et en même temps, en raison de l'augmentation du nombre de noyaux de graphite formés, le graphite peut être affiné. D'un autre côté, si la teneur en carbone est trop élevée, elle fera flotter le graphite, affectant les performances des rouleaux. À un certain taux de refroidissement, si la teneur en carbone est correctement augmentée, la profondeur de la couche coulée blanche diminuera et la quantité de cémentite de surface augmentera.
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Impact sur les performances: Une quantité appropriée de carbone peut améliorer la résistance à la dureté et à l'usure des rouleaux, mais une teneur en carbone excessivement élevée réduira la ténacité des rouleaux et augmentera le risque de formation de fissures. Par conséquent, pendant le processus de production, il est nécessaire de contrôler précisément la teneur en carbone pour équilibrer les différentes propriétés des rouleaux. ​

(2) Silicon

Mécanisme d'influence: le silicium peut réduire la solubilité du carbone dans l'austénite, non seulement augmenter la température de transformation eutectoïde, mais également élargir la plage de température de transformation eutectoïde et raccourcir la période d'incubation de la perlite et de la bainite. Dans une certaine plage, à mesure que la teneur en silicium augmente, le diamètre des boules de graphite diminuera, améliorant ainsi la structure et les performances des rouleaux. ​

Impact sur les performances: le silicium peut améliorer la force et la dureté des rouleaux, et en même temps aider à améliorer la résistance des rouleaux à la fissuration thermique. Cependant, une teneur excessive en silicium peut entraîner une diminution de la ténacité des rouleaux, de sorte que son contenu doit être raisonnablement contrôlé. ​

(3) manganèse (MN)

Mécanisme d'influence: les éléments du manganèse abaissent la température de transformation eutectoïde, jouant un rôle dans la stabilisation et le raffinage de la perlite. Il peut améliorer la force et la dureté des rouleaux. Cependant, lorsque la teneur en manganèse est trop élevée, une ségrégation sévère se produira et les carbures de réseau se précipiteront le long des joints de grains à l'état de la distribution, réduisant la ténacité des rouleaux. ​

Impact sur les performances: Une quantité appropriée de manganèse peut aider à améliorer les performances globales des rouleaux, mais son contenu doit être strictement contrôlé pour éviter les effets négatifs sur les performances des rouleaux en raison de la ségrégation et de la précipitation des carbures de réseau. ​

(4) Chrome (CR)

Mécanisme d'influence: le chrome est l'élément le plus efficace pour augmenter la profondeur de la couche en fonte blanche dans les rouleaux en fonte durci, qui peuvent contrer considérablement les effets indésirables du silicium et est propice à la formation de la structure des perlines. Dans le fer ductile en alliage, l'ajout approprié de chrome peut faire apparaître certains carbures libres dans la microstructure, ce qui est utile pour améliorer la dureté et la résistance à l'usure. ​

Impact sur les performances: l'ajout de chrome peut améliorer efficacement la dureté de surface et la résistance à l'usure des rouleaux et améliorer leur résistance à la fatigue thermique. Cependant, un chrome excessif peut entraîner une diminution de la ténacité des rouleaux. Par conséquent, la teneur en chrome doit être contrôlée avec précision en fonction des exigences d'utilisation spécifiques des rouleaux. ​

(5) molybdène

Mécanisme d'influence: le molybdène, en tant qu'élément qui stabilise la perlite, peut affiner la structure de la couche coulée blanche dans la fonte durci, améliorer la résistance du matériau et améliorer la résistance thermique des rouleaux. Dans les rouleaux de fer ductile en alliage, l'augmentation de manière appropriée de la teneur en molybdène peut favoriser la formation de la structure des perlites et augmenter la dispersion de la perlite. Le molybdène peut également inhiber la décomposition de l'austénite et est propice à la formation de la structure de la bainite. Cependant, le molybdène est sujet à la ségrégation, donc son contenu ne doit pas être trop élevé. ​

Impact sur les performances: Une quantité appropriée de molybdène peut améliorer les performances complètes des rouleaux, en particulier leur stabilité des performances dans des environnements à haute température. Cependant, en raison de la tendance de ségrégation du molybdène, sa distribution dans les rouleaux doit être strictement contrôlée pour assurer l'uniformité des performances de rouleau. ​

4. Processus de fabrication des rouleaux en fonte

(1) processus de coulée

Coulage de moisissures en métal: rouleaux en fonte durci et certains rouleaux en fonte infiniment du froide sont souvent coulés par moulage en métal. Pendant le processus de coulée, l'effet de refroidissement rapide du moule métallique fait refroidir rapidement la surface du rouleau, formant la structure blanche ou piquée requise. En contrôlant les paramètres tels que la température du moule métallique, l'épaisseur du revêtement et la température de versement et la vitesse du fer fondu, la microstructure et les propriétés de la couche de travail des rouleaux peuvent être contrôlées avec précision.
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Coulage de sable: Pour certains rouleaux qui ont des exigences relativement faibles pour la dureté de surface et ont besoin d'une ténacité plus élevée, comme des rouleaux en fonte semi-chiche, la coulée de sable peut être adoptée. L'ajout d'une quantité appropriée de sable de moulage et de fer à refroidir au moule de sable peut ajuster la vitesse de refroidissement des différentes parties des rouleaux, permettant aux rouleaux d'obtenir une distribution et une microstructure de dureté appropriées. ​

Coulage composé: Le processus de coulée composé est utilisé pour fabriquer des rouleaux composites en fonte. En versant successivement du fer en fusion avec différentes compositions, les rouleaux ont des couches de travail et des noyaux avec différentes propriétés. Par exemple, versez d'abord le matériau central, puis versez le matériau de la couche de travail avec une résistance à une dureté élevée et à l'usure à sa surface, afin que le rouleau ait à la fois une bonne ténacité et des propriétés de surface.
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(2) processus de traitement thermique

Traitement de recuit: le traitement du recuit peut éliminer le stress interne généré pendant le processus de coulée des rouleaux et améliorer la microstructure et les propriétés des rouleaux. En tenant le rouleau à une température appropriée pendant une certaine période de temps, la structure interne est homogénéisée, la dureté est réduite, la ténacité est améliorée et les préparations sont faites pour le traitement et l'utilisation ultérieurs. ​

Traitement de normalisation: la normalisation du traitement peut affiner les grains des rouleaux, améliorant leur force et leur dureté. Faire chauffer les rouleaux au-dessus de la température critique, les maintenir pendant une période de temps, puis les refroidir dans l'air pour obtenir une structure de perlite ou de bainite uniforme pour les rouleaux, améliorant ainsi leurs performances globales. ​

Traitement de l'extinction et de la température: Pour certains rouleaux qui nécessitent une résistance à la dureté et à l'usure, un traitement de l'extinction et de la trempe peut être effectué. La trempe renforce la surface des rouleaux avec une structure martensitique, améliorant considérablement la dureté. Cependant, la structure martensitique est relativement cassante, donc un traitement de tempérament est nécessaire pour ajuster l'équilibre entre la dureté et la ténacité, éliminer le stress de l'extinction et augmenter la durée de vie des rouleaux. ​

5. Entretien et soins des rouleaux en fonte
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(1) inspection quotidienne

Inspection de la surface: Vérifiez régulièrement la surface des rouleaux pour des défauts tels que les fissures, l'écaillage et l'usure. Par inspection visuelle et l'utilisation d'équipements de test non destructeurs tels que les détecteurs de défaut à ultrasons et les détecteurs de défaut de particules magnétiques, des problèmes potentiels peuvent être identifiés en temps opportun, et des mesures correspondantes peuvent être prises pour les réparer ou les remplacer. ​

Inspection dimensionnelle: mesurez le diamètre, la cylindricité et d'autres paramètres dimensionnels des rouleaux pour s'assurer qu'ils se trouvent dans la plage de tolérance spécifiée. Des écarts dimensionnels excessifs peuvent affecter la précision des produits roulés. Par conséquent, une fois des anomalies dimensionnelles détectées, des ajustements ou des réparations en temps opportun doivent être effectués. ​

(2) Lubrification et refroidissement

Lubrification: Pendant le processus de roulement, afin de réduire le frottement entre les rouleaux et le matériau roulé et de minimiser l'usure, les lubrifiants appropriés doivent être utilisés. Sélectionnez des lubrifiants avec de bonnes performances de lubrification, une résistance à la pression extrême et une résistance à l'oxydation, et assurez-vous qu'elles sont réparties uniformément à la surface des rouleaux. Inspectez régulièrement le système d'alimentation des lubrifiants pour assurer son fonctionnement normal. ​

Refroidissement: un refroidissement efficace est crucial pour réduire la température des rouleaux et empêcher la fatigue thermique. Assurez-vous le fonctionnement normal du système de refroidissement, nettoyez rapidement la saleté et les impuretés dans les pipelines d'eau de refroidissement et garantir que le débit et la température de l'eau de refroidissement répondent aux exigences. Pendant ce temps, l'angle de pulvérisation et la position de l'eau de refroidissement doivent être raisonnablement ajustés pour assurer le refroidissement uniforme de la surface des rouleaux. ​

(3) Stockage et manutention

Stockage: Conservez les rouleaux dans un environnement sec et bien ventilé pour les empêcher de devenir humides et rouillés. Pour les rouleaux qui n'ont pas été utilisés depuis longtemps, un traitement anti-rust doit être effectué, comme l'application de l'huile anti-rust et l'emballage avec du papier anti-rust. Dans le même temps, l'attention doit être accordée à la méthode de stockage pour éviter que les rouleaux soient pressés ou entrés en collision, ce qui peut causer des dommages. ​

Manipulation: Lors de la manipulation des rouleaux, des équipements de manutention dédiés tels que des grues et des chariots élévateurs doivent être utilisés, et il est nécessaire de s'assurer que la capacité de charge de l'équipement est suffisante. Pendant le processus de manipulation, manipulez avec soin pour éviter que les rouleaux entrent en collision avec d'autres objets, empêchant les dommages de surface et les dommages structurels internes. ​

6. Conclusion

Les rouleaux en fonte, en tant que composants centraux du processus de roulement, leurs performances sont directement liées à la qualité des produits roulés et à l'efficacité de la production. En comprenant les caractéristiques de différents types de rouleaux en fonte, l'influence des éléments d'alliage sur leurs performances, leurs processus de fabrication et leurs méthodes de maintenance, il est possible de mieux sélectionner et utiliser des rouleaux en fonte, de donner un jeu complet à leurs avantages et d'améliorer le niveau global du processus de roulement. Avec l'avancement continu de la technologie, les performances et la qualité des rouleaux en fonte s'améliorent également constamment. À l'avenir, ils devraient être appliqués dans un plus large éventail de domaines et apporter une plus grande contribution au développement de l'industrie du traitement des métaux.