نحوه عملکرد غلتک های خاموش کننده آب در خطوط نورد فولادی و عملیات حرارتی

غلتک خاموش کننده آب چیست؟

A غلتک خاموش کننده آب یک غلتک خنک کننده تخصصی است که در خطوط نورد فولاد و عملیات حرارتی برای خنک کردن سریع میله های فولادی داغ، میله سیمی یا صفحه با ترکیب حمل و نقل مکانیکی غلتک با اسپری مستقیم آب یا خنک کننده غوطه وری استفاده می شود، که بسته به اندازه مقطع و سرعت جریان آب، به نرخ های خنک کننده 20 تا 50 درجه سانتیگراد در ثانیه دست می یابد. این غلتک‌ها بلافاصله پس از آسیاب تکمیل یا کوره عملیات حرارتی قرار می‌گیرند، جایی که دو عملکرد را به طور همزمان انجام می‌دهند: هدایت فیزیکی و حمایت از محصول فولادی متحرک، و تحویل کنترل‌شده و تماس آب با حجم بالا برای کاهش سریع دمای سطح و هسته. این عملکرد دوگانه، غلتک های خاموش کننده آب را برای دستیابی به ریزساختارهای خاص - مانند مارتنزیت، بینیت، یا پرلیت تصفیه شده - که خواص مکانیکی نهایی فولاد را تعیین می کند، ضروری می کند.

به طور خلاصه: غلتک های خاموش کننده آب با همگام سازی تحویل دقیق آب با حرکت مداوم محصول کار می کنند و به آسیاب ها اجازه می دهد تا سرعت خنک سازی، یکنواختی و ساختار متالورژیکی نهایی را بدون وقفه در جریان تولید کنترل کنند.

اصل کار اصلی

عملکرد اساسی یک سیستم غلتکی خاموش کننده آب حول استخراج حرارت کنترل شده در حالی که فولاد در حرکت مداوم است می چرخد.

حمل و نقل و هدایت غلتکی

همانطور که فولاد داغ در دماهای معمولاً بین 850 درجه سانتیگراد و 1050 درجه سانتیگراد از پایه تکمیل خارج می شود، از یک سری غلتک های دوار عبور می کند که تراز مناسب را حفظ می کند، از خم شدن یا پیچ خوردگی جلوگیری می کند و سرعت خط را کنترل می کند - اغلب در محدوده 1 تا 20 متر در ثانیه بسته به نوع محصول.

تحویل اسپری آب

نازل‌های یکپارچه که در اطراف یا درون مجموعه غلتکی قرار دارند، جت‌های آب با فشار بالا را هدایت می‌کنند - معمولاً در فشارهای 0.3-1.2 مگاپاسکال - هنگام عبور از روی سطح فولادی. آب برای مدت کوتاهی قبل از شروع خنک‌سازی با تماس مستقیم، یک پوشش بخار تشکیل می‌دهد، پدیده‌ای که به عنوان اثر لیدنفراست شناخته می‌شود، که مهندسان باید هنگام محاسبه نرخ واقعی خنک‌کننده آن را در نظر بگیرند.

استخراج حرارتی و تبدیل فاز

همانطور که گرما به سرعت حذف می شود، ریزساختار فولاد بر اساس سرعت خنک سازی به دست آمده تغییر می کند. خنک‌سازی سریع‌تر و یکنواخت‌تر، ساختارهای دانه‌ای ظریف‌تر و استحکام بالاتری را تولید می‌کند، در حالی که خنک‌سازی کنترل‌شده و کمی کندتر می‌تواند برای دستیابی به اهداف انعطاف‌پذیری خاص برای پردازش پایین‌دست استفاده شود.

اجزای ساختاری سیستم

یک سیستم غلتکی خاموش کننده آب معمولی چندین زیرسیستم هماهنگ را برای دستیابی به عملکرد ثابت تحت عملیات مداوم و در دمای بالا یکپارچه می کند.

کاربرد در خطوط نورد و عملیات حرارتی

غلتک های خاموش کننده آب در چندین مرحله از تولید فولاد مستقر می شوند که هر کدام نیازمند فرآیند متمایز هستند.

میله سیم و میله آسیاب

این غلتک‌ها که مستقیماً بعد از بلوک تکمیل قرار می‌گیرند، میله سیم را به سرعت خنک می‌کنند تا پالایش دانه را کنترل کنند، و عملیات کشش پایین دست را بدون بازپخت میانی بیش از حد ممکن می‌سازند.

تولید بار خاموش و معتدل (Q&T).

برای تولید میلگرد و میلگردهای ساختاری، غلتک‌های خاموش کننده آب می‌توانند به گرادیان سختی سطح دست یابند در حالی که هسته را آستنیتی می‌گذارند و بعداً از طریق گرمای باقی‌مانده هسته خود ترمیم می‌شوند - فرآیندی که می‌تواند مقاومت تسلیم را 15 تا 20 درصد در مقایسه با محصولات خنک‌شده معمولی بهبود بخشد.

خطوط درمان حرارتی صفحه و نوار

در خطوط عملیات حرارتی پیوسته، خاموش کردن غلتکی خنک‌کننده یکنواخت از بالا و پایین را برای صفحات فراهم می‌کند، که برای به حداقل رساندن اعوجاج و تنش پسماند در عرض‌های وسیع محصول حیاتی است.

عواملی که عملکرد خنک کننده را تعیین می کنند

دستیابی به نتایج متالورژیکی ثابت مستلزم کنترل دقیق چندین متغیر وابسته به هم است.

• سرعت جریان آب و فشار - به طور مستقیم بر سرعت استخراج گرما و تجزیه بخار بخار تأثیر می گذارد
• سرعت خط - زمان ماندن در منطقه خاموشی را تعیین می کند
• دمای آب - معمولاً در دمای زیر 40 درجه سانتیگراد نگهداری می شود تا از ظرفیت خنک کننده ثابت اطمینان حاصل شود
• فاصله و زاویه نازل - بر یکنواختی پوشش در اطراف محیط محصول تأثیر می گذارد
• اندازه بخش و هندسه - بخش‌های ضخیم‌تر برای رسیدن به دمای هسته هدف، به مناطق خاموش کردن طولانی‌تر یا چند مرحله‌ای نیاز دارند

حالت های رایج خرابی و ملاحظات نگهداری

از آنجایی که غلتک های خاموش کننده آب تحت چرخه حرارتی مداوم و قرار گرفتن در معرض رطوبت کار می کنند، در معرض الگوهای سایش و خرابی خاصی هستند که نیاز به تعمیر و نگهداری هدفمند دارند.

ترک خوردگی خستگی حرارتی

چرخه های مکرر گرمایش و سرمایش سریع به مرور زمان باعث ترک خوردن سطح بدنه غلتک ها می شود. غلتک ها در خطوط با توان بالا ممکن است هر 3 تا 6 ماه یکبار به بازرسی سطحی نیاز داشته باشند هنگامی که عمق ترک بیش از حد تحمل قابل قبول باشد، هاردفیسینگ یا لایه‌برداری مجدد انجام می‌شود.

بلبرینگ و تخریب مهر و موم

قرار گرفتن دائمی در معرض آب باعث تسریع سایش یاتاقان در صورت آسیب دیدن آب‌بندها می‌شود. تعویض برنامه ریزی شده آب بند و بررسی روغن کاری بلبرینگ به جلوگیری از خرابی برنامه ریزی نشده کمک می کند، که در خطوط ریخته گری مداوم یا نورد می تواند به طور قابل توجهی بیشتر از تعمیر و نگهداری هزینه داشته باشد.

گرفتگی نازل و ایجاد مقیاس

رسوبات معدنی و رسوبات حاصل از آب چرخشی می تواند جریان نازل را محدود کرده و یکنواختی خنک کننده را کاهش دهد. شستشوی منظم و نگهداری سیستم تصفیه آب به حفظ الگوهای اسپری ثابت کمک می کند.

انتخاب غلتک مناسب خاموش کننده آب برای خط خود

هنگام تعیین یا ارتقاء سیستم غلتکی خاموش کننده آب، آسیاب ها باید موارد زیر را ارزیابی کنند:

1. محدوده محصول هدف (میله سیم، میله، صفحه) و الزامات مربوط به نرخ خنک کننده
2. حداکثر سرعت خط و همگام سازی RPM غلتکی مورد نیاز
3. ظرفیت تامین آب، فشار و زیرساخت های فیلتراسیون موجود
4. گزینه‌های مواد غلتکی و سخت‌افزار متناسب با فرکانس چرخه حرارتی مورد انتظار
5. سازگاری یکپارچه با PLC موجود و سیستم های کنترل فرآیند

غلتک های خاموش کننده آب، حمل و نقل مکانیکی را با خنک کننده آب دقیقاً کنترل شده برای دستیابی به ریزساختارهای هدفمند و خواص مکانیکی در خطوط نورد فولادی و عملیات حرارتی ترکیب می کنند. عملکرد آنها به ترکیب مناسب جریان آب، سرعت خط و طراحی غلتک بستگی دارد، در حالی که قابلیت اطمینان طولانی مدت نیاز به نگهداری پیشگیرانه در برابر خستگی حرارتی، سایش یاتاقان و پوسته پوسته شدن نازل دارد. برای کارخانه‌هایی که میله‌های سیم، میله‌های خنک‌شده و گرم شده یا صفحه‌های عملیات حرارتی تولید می‌کنند، درک این اصول عملیاتی برای حفظ کیفیت ثابت محصول و به حداقل رساندن خرابی‌های برنامه‌ریزی نشده ضروری است.