In metaalverwerkende industrieën zoals staal en non{0}}ferrometalen zijn walserijen de belangrijkste uitrusting voor het bereiken van plastische vervorming van materialen. Onder hen hebben de voeringplaten, als belangrijke ondersteunende en beschermende componenten van het walsrolsysteem, een directe invloed op de walsnauwkeurigheid, productkwaliteit en operationele stabiliteit van de apparatuur. Onder de werkomstandigheden van langdurige -blootstelling aan enorme rolkrachten,- hoogfrequente schokken en wrijving is slijtage een onvermijdelijk fenomeen. Een wetenschappelijk inzicht in slijtage en het toepassen van effectieve reparatiemethoden zijn van groot belang voor het beheersen van de productiekosten en het garanderen van een continue productie.
Oorzaken en gevolgen van slijtage van de voeringplaten van walserijen
Slijtage van voeringplaten is een complex en veelomvattend proces, dat voornamelijk voortvloeit uit de volgende aspecten:
1. Mechanische slijtage: Dit is de belangrijkste vorm van slijtage. Tijdens het walsproces oefenen de rollen een enorme druk uit op de metalen knuppel om deze te vervormen, en deze kracht wordt via de lagerzittingen overgebracht op de voeringplaten. Er vinden voortdurende micro-wrijving en impact plaats tussen de voeringplaten en de lagerzittingen en molenramen, wat leidt tot geleidelijk verlies van oppervlaktemateriaal en een afname van de maatnauwkeurigheid.
2. Vermoeiingsslijtage: De werkbelasting van de walserij wordt gekenmerkt door periodieke cycli. Onder invloed van de wisselspanning op de lange- termijn zullen microscopisch kleine scheurtjes ontstaan in de oppervlakte- of ondergrondse lagen van de voeringplaten. Deze scheuren breiden zich voortdurend uit en verbinden zich, wat uiteindelijk leidt tot het loslaten van materiaal in de vorm van dunne schilfers, waardoor putjes of afbladdering ontstaan.
3. Smeeromstandigheden: Hoewel er smering plaatsvindt tussen de contactoppervlakken van de voeringplaten, is het onder zware belasting en omstandigheden met lage- snelheid moeilijk om een volledige vloeibare smeerfilm te vormen, wat vaak resulteert in grenssmering of zelfs droge wrijving, wat krassen en slijtage van het oppervlak verergert.
4. Nauwkeurigheid van installatie en uitlijning: Als de voeringplaten onjuist zijn geïnstalleerd of het walsrolsysteem slecht is uitgelijnd, zal dit leiden tot een ongelijkmatige verdeling van de belasting en excentrische belasting, waardoor sommige voeringplaten abnormaal hoge spanningen ondergaan, waardoor hun slijtage en schade wordt versneld.
De directe effecten van slijtage van de voeringplaat omvatten: verlies van axiale en radiale positioneringsnauwkeurigheid van de rollen, wat leidt tot ongelijkmatige dikte en slechte vorm van de gewalste strip; grotere slijtagevrijheid waardoor trillingen en lawaai van de apparatuur ontstaan, wat de levensduur van lagers en andere gerelateerde componenten beïnvloedt; en in ernstige gevallen kan breuk van de voeringplaat optreden, wat resulteert in ongeplande stilstand, verstoring van de productieschema's en aanzienlijke economische verliezen. II. Traditionele reactie: beperkingen bij vervanging door nieuwe voeringen
Bij voeringslijtage is de meest directe traditionele aanpak het vervangen van de versleten voeringen door nieuwe reserveonderdelen. Deze methode heeft duidelijke voordelen: nieuwe liners hebben standaardafmetingen en consistente prestaties, en de installatie ervan herstelt de apparatuur snel naar de oorspronkelijke ontwerpnauwkeurigheid, waardoor de bediening eenvoudig wordt.
Het uitsluitend vertrouwen op vervanging door nieuwe onderdelen heeft echter aanzienlijke beperkingen:
Hoge kosten: Voeringen voor grote walserijen worden gewoonlijk gesmeed uit gelegeerd staal van hoge-kwaliteit, en elke eenheid is duur. Regelmatige vervanging betekent een enorme uitgave aan reserveonderdelen.
Logistieke druk: Van de inkoop en het transport van reserveonderdelen tot het voorraadbeheer zijn aanzienlijke kapitaal- en opslagmiddelen vereist. Als er plotselinge en ernstige slijtage optreedt en de voorraad onvoldoende is, kan het wachten op nieuwe onderdelen leiden tot langdurige stilstand.
Materiaalverspilling: Slijtage is vaak geconcentreerd in plaatselijke werkgebieden. Het vervangen van de volledige voering betekent het weggooien van een grote hoeveelheid materiaal dat nog steeds functioneel is, wat in tegenspraak is met het principe van het behoud van hulpbronnen.
Beperkt aanpassingsvermogen: Het materiaal en de prestaties van standaard nieuwe liners staan vast en kunnen niet worden "aangepast" om te optimaliseren voor specifieke slijtageomstandigheden van bepaalde molenstandaards en producten.
Reparatietechnologie voor versleten voeringen: waarde en benaderingen
Vergeleken met volledige vervanging wordt het repareren en hergebruiken van versleten liners een meer economische en technisch gerichte optie. Het kernidee van reparatie is het herstellen van de grootte en vorm van de versleten voeringbasis en het verbeteren van de lokale prestaties ervan door middel van additieve productie en andere methoden.
Momenteel omvatten de belangrijkste benaderingen van reparatietechnologie:
1. Reparatie van oppervlakten: Dit is de meest gebruikte technologie. Het omvat het aanbrengen van een of meer lagen gelegeerd lasmateriaal op het versleten oppervlak van de voering met behulp van methoden zoals booglassen en gasbeschermd lassen. De sleutel tot het reparatieproces is:
Materiaalafstemming: Op basis van de chemische samenstelling van het basismateriaal van de voering en de werkomstandigheden (zoals druk, impact en temperatuur), selecteert u bijpassende of superieure lasdraden/elektroden om een sterke hechting tussen de reparatielaag en het basismateriaal te garanderen, en dat de hardheid, slijtvastheid en scheurweerstand aan de vereisten voldoen.
Procesbeheersing: Er zijn strikte lasprocedures vereist om de voorverwarmtemperatuur, de interpasstemperatuur, de lasstroom en -spanning te controleren, en maatregelen voor langzame afkoeling na het lassen- om te voorkomen dat overmatige lasspanning leidt tot vervorming of scheuren. Bewerking: Nadat het oppervlaktelassen is voltooid, worden gediversifieerde mechanische verwerkingsmethoden zoals frezen en slijpen gebruikt om de maatnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking van de gerepareerde voering te herstellen naar de vereisten van de ontwerptekeningen.
De voordelen van oppervlaktelasreparatie liggen in de grote dikte van de reparatielaag en de hoge hechtsterkte, waardoor flexibele materiaalaanvulling mogelijk is afhankelijk van de slijtageomstandigheden. De uitdagingen omvatten de hoge technische eisen voor operators, het risico op defecten als gevolg van onjuiste processen en de mogelijkheid dat de door hitte-beïnvloede zone de lokale eigenschappen van het basismateriaal verandert.
2. Reparatie door thermisch spuiten: Deze technologie omvat het spuiten van gesmolten of half-gesmolten coatingmaterialen (zoals metaallegeringen, keramiek of metaal-keramische composieten) op het voor-behandelde voeringoppervlak met behulp van een hoge-snelheidsgasstroom om een coating te vormen. Veelgebruikte methoden zijn boogspuiten, vlamspuiten en plasmaspuiten.
De voordelen zijn onder meer een relatief lage werktemperatuur, een lage warmte-inbreng in het basismateriaal van de voering en een laag risico op vervorming; het kan verschillende hoogwaardige materialen-spuiten, waardoor de slijtvastheid van het oppervlak en de corrosieweerstand aanzienlijk worden verbeterd; en de laagdikte is regelbaar.
Beperkingen zijn onder meer dat de hechting tussen de coating en het basismateriaal voornamelijk mechanisch is (sommige processen kunnen metallurgische hechting bewerkstelligen), en dat de hechtsterkte lager kan zijn dan die van de deklaag wanneer deze wordt blootgesteld aan grote schokbelastingen; de coating is meestal dun en niet geschikt voor het repareren van diepe slijtage.
3. Composietreparatietechnologie: In praktische toepassingen worden composiettechnologieën vaak gebruikt om hun sterke punten te benutten en hun zwakke punten te verzachten. Voor diep versleten gebieden wordt bijvoorbeeld eerst oppervlaktelassen gebruikt om het gebied te vullen, waarna een laag slijtvaster-speciaal materiaal op het oppervlak wordt gespoten; of lasercladdingtechnologie wordt gebruikt, waarmee een metallurgische binding van poedermaterialen met het basismateriaal kan worden bereikt met een zeer lage verdunningssnelheid, wat resulteert in minder thermische vervorming en een dichtere structuur, maar de investeringen in apparatuur en de kosten zijn hoger.
Vergelijkende analyse van reparatie en vervanging
De keuze tussen reparatie en vervanging vereist een alomvattend oordeel op basis van technische en economische factoren:
In termen van kosten: De reparatiekosten bedragen doorgaans slechts 30%-60% van de kosten voor de aanschaf van nieuwe onderdelen, wat een aanzienlijk voordeel is. Dit geldt vooral voor grote en dure liners, waar de besparingen bijzonder aanzienlijk zijn.
In termen van cyclustijd: de reparatiecyclus is over het algemeen korter dan de inkoop- en productiecyclus van nieuwe onderdelen, vooral voor bedrijven met -reparatiemogelijkheden op locatie of lokale reparatiepartners, waardoor de downtime aanzienlijk kan worden verminderd.
In termen van prestaties: reparatietechnologie biedt de mogelijkheid tot 'prestatie-upgrades'. Door gebruik te maken van meer slijtvaste en slagvaste reparatiematerialen kunnen zwakke punten die voorheen gevoelig waren voor slijtage worden versterkt en kan de levensduur van het gerepareerde onderdeel zelfs langer zijn dan die van het originele nieuwe onderdeel. De prestaties van een nieuw onderdeel staan echter vast.
