Role de laminor: tipuri, materiale și ghid de selecție

Rulouri de laminor sunt componentele de bază de lucru ale oricărei laminoare, modelând direct metalul prin aplicarea unei forțe de compresie pe măsură ce materialul trece între ele. Alegerea materialului, durității și profilului potrivite este una dintre cele mai critice decizii care afectează calitatea produsului, eficiența morii și costul de operare. Indiferent dacă procesați plăci de oțel, tablă de aluminiu sau tijă de cupru, performanța ruloului determină totul, de la finisarea suprafeței până la precizia dimensională.

Ce sunt rulourile de laminor?

Rolele de laminoare sunt unelte cilindrice montate în perechi sau seturi într-un suport de laminor. Pe măsură ce piesele metalice trec între role rotative, spațiul dintre ele - numit trecere a rolei - reduce grosimea materialului sau îi modelează secțiunea transversală. Rolele trebuie să reziste simultan la solicitări de compresiune enorme, cicluri termice și uzură abrazivă.

O rolă standard constă din trei secțiuni principale: butoi (suprafața de lucru care intră în contact cu metalul), gât (zona de contact a rulmentului) și voblere sau capăt de antrenare (unde se transmite cuplul). Dimensiunile rolelor variază enorm – de la role mici pentru moara în cluster sub 50 mm în diametru până la role mari de defalcare care depășesc 1.500 mm în diametru, utilizate în morile de benzi fierbinți.

Principalele tipuri de role de laminoare

Rulourile sunt clasificate după poziția lor în moară, funcția lor și produsul pe care îl prelucrează. Înțelegerea acestor categorii ajută la specificarea rolului corect pentru fiecare aplicație.

După poziţia morii

• Role de lucru: Contactați direct metalul. Necesită duritate mare a suprafeței, de obicei 65–85 Shore C (HSC) și finisare netedă a suprafeței.
• Role de rezervă: Susține rolele de lucru și previne deformarea sub sarcina de rulare. Diametru mai mare, acordați prioritate durității față de duritate.
• Rulouri intermediare: Folosit la morile cu 6 sau 20 de înalte între rolele de lucru și de rezervă pentru a transmite forța și a controla planeitatea benzii.

Prin procesul de rulare

• Rulouri la cald: Funcționează la temperaturi ale benzii de 900–1.200°C. Trebuie să reziste șocului termic și detartrajului de oxidare.
• Rulouri la rece: Necesită suprafețe ultra-netede ale cilindrului (Ra ≤ 0,1 µm pentru morile cu trecere a pielii) și duritate constantă pentru a menține precizia calibrului.
• Secțiuni și role de freza cu tije: Prezintă profile canelate pentru bare, bare, șine sau secțiuni structurale.

Materiale role și caracteristicile lor de performanță

Selectarea materialului pentru rolele de laminoare guvernează în mod direct durata de viață la uzură, calitatea suprafeței livrate produsului și rezistența la oboseală termică și mecanică. Cele mai comune materiale pentru rulouri sunt rezumate mai jos.

Cilindrii de oțel de mare viteză au devenit alegerea dominantă pentru standurile de finisare ale fabricii de benzi la cald deoarece pot rula de până la 3-5 ori mai mult tonaj per campanie în comparație cu rolele tradiționale ICCI, reducând semnificativ frecvența schimbării rolelor și timpul de nefuncționare al morii.

Factori cheie care cauzează uzura și defecțiunea rolei

Degradarea rolei este inevitabilă, dar rata și modul de uzură pot fi gestionate. Principalele mecanisme de uzură ale rolelor de laminoare includ:

• Uzura abraziva: Cauzat de particule dure încorporate în materialul laminat. Frecvent la laminarea la cald, unde cântarul de moara poate atinge duritatea de 1.200 HV.
• Oboseală termică (cracare la foc): Încălzirea și răcirea repetată a suprafeței ruloului creează crăpături fine ale suprafeței, ducând în cele din urmă la ruperea. Debitul inadecvat de apă de răcire este o cauză principală.
• Oboseala mecanica: Tensiunea ciclică mare de contact, în special în rolele de rezervă, provoacă propagarea fisurilor sub suprafață. Tensiunile de contact în rolele de rezervă mari pentru motoarele de benzi fierbinți pot depăși 800 MPa sub sarcină de rulare completă.
• Uzura adezivului (pick-up): Materialul din materialul rulat aderă la suprafața ruloului, degradând calitatea suprafeței. Deosebit de problematic la laminarea la rece a aluminiului.
• Spalling: Pierderea bruscă a fragmentelor mari de suprafață, adesea rezultatul defectelor subterane, al șlefuirii necorespunzătoare sau al rulării unei role dincolo de limita de uzură sigură.

Datele din industrie arată că defecțiunile legate de rulouri reprezintă 15-25% din timpul de nefuncționare neplanificat în laminoarele la cald , făcând monitorizarea stării rolelor și gestionarea disciplinată a rolelor esențiale pentru productivitatea morii.

Slefuire cu role: menținerea calității și a profilului suprafeței

Între campaniile de laminare, rolele uzate sunt re-măcinate într-un atelier de șlefuire a rolelor pentru a restabili calitatea suprafeței și a corecta profilul butoiului. Aceasta este una dintre cele mai importante operațiuni de întreținere din orice laminor.

Alocație de măcinare și durată de viață a rolei

Fiecare rolă are un diametru minim sigur definit. Pentru o rolă de lucru tipică pentru moara de benzi fierbinți cu un diametru inițial de 750 mm, permisiunea de măcinare utilizabilă poate fi de 75–100 mm, permițând 30–50 de cicluri de măcinare înainte ca rola să fie casată. Minimizarea îndepărtării stocurilor per măcinare - în timp ce se îndepărtează complet toate daunele de suprafață - extinde direct durata de viață totală a ruloului și reduce costul pe tonă laminată.

Controlul coroanei și al profilului

Profilul cilindrului (coroana) este șlefuit în mod deliberat în role de lucru și de rezervă pentru a compensa deformarea elastică și expansiunea termică în timpul rulării. O rolă de lucru obișnuită a unei moare de benzi fierbinți poate fi măcinată cu o coroană pozitivă de 0,1–0,3 mm pentru a asigura planeitatea uniformă a benzii pe toată lățimea. Șlefuirea incorectă a coroanei este o cauză principală a defectelor de planeitate a benzii și a undei de margine.

Cum să selectați rola potrivită pentru aplicația dvs

Selectarea rolului trebuie să se bazeze pe o evaluare structurată a mai multor variabile de operare. Următoarele criterii sunt cele mai decisive:

1. Temperatura de rulare: Laminarea la cald peste 700°C necesită materiale cu rezistență ridicată la șocuri termice (de exemplu, ICCI, HSS). Laminarea la rece necesită duritate maximă și capacitate de finisare a suprafeței.
2. Materialul rulat: Oțelul inoxidabil dur necesită role mai dure decât aluminiul moale. Materialele abrazive cu scară de suprafață necesită clase mai rezistente la uzură.
3. Sarcina de laminare și tipul morii: Morile tandem cu sarcină mare au nevoie de role cu rezistență mare la oboseală. Morile cu clustere folosesc role de diametru mic care trebuie să aibă o duritate extremă pentru a rezista la deformare.
4. Finisajul de suprafață necesar pentru produs: Morile de trecere a pielii și de temperare necesită role cu valori Ra sub 0,1 µm pentru produsele cu finisaj strălucitor. Rolele texturate (EDT sau sablare) sunt utilizate pentru foile de automobile care necesită o rugozitate specifică pentru aderența vopselei.
5. Lungimea campaniei și frecvența modificării rulării: Acolo unde sunt necesare campanii lungi pentru productivitate, rulourile HSS sau cu crom ridicat sunt preferate, în ciuda costului inițial mai ridicat, deoarece costul lor total pe tonă este mai mic.

Un reper util: la fabricile de benzi la cald, trecerea de la rolele de lucru ICCI la HSS reduce de obicei consumul de role cu 40–60% și îmbunătățește calitatea suprafeței pe banda finită, făcând investiția extrem de rentabilă în operațiuni de volum mare.

Cele mai bune practici de management al rolelor

Chiar și cele mai bune rulouri vor avea performanțe slabe fără un sistem disciplinat de gestionare a rulourilor. Practicile cheie pe care le urmează morii de top includ:

• Urmărirea electronică a istoricului rulourilor — înregistrarea fiecărei campanii, șlefuire și rezultat al inspecției pentru a identifica modelele de uzură și pentru a optimiza ciclurile de șlefuire.
• Utilizarea testării cu ultrasunete (UT) și a inspecției cu curenți turbionari pentru a detecta fisurile subterane înainte de a se produce ruperea.
• Menținerea debitelor și calității stricte a apei de răcire — apa de răcire contaminată sau insuficientă este un factor principal al fisurării prin oboseală termică la laminarea la cald.
• Stabilirea limitelor maxime de uzură permise pentru fiecare campanie și aplicarea acestora — desfășurarea unui rol de lucru dincolo de limita de uzură sigură crește exponențial riscul de scădere.
• Împerecherea corectă a rolelor: rolele de lucru cu diametrul și duritatea potrivite trebuie să fie împerecheate pentru a evita distribuția neuniformă a sarcinii și uzura unilaterală.

Morile care implementează programe structurate de management al rolelor raportează de obicei Reduceri cu 10-20% ale costului consumului de rulouri și îmbunătățiri măsurabile ale calității suprafeței produsului fără investiții de capital în echipamente noi.

Concluzie

Rolele de laminoare sunt unelte de precizie, nu simple consumabile. Combinația corectă de material de rulare, profil de duritate, practica de măcinare și managementul operațional determină atât calitatea produsului, cât și costul laminarii mai mult decât aproape orice altă variabilă în funcționarea morii. Fiarele HSS și cu crom înalt domină aplicațiile moderne solicitante datorită duratei lor superioare de uzură, în timp ce oțelul forjat rămâne de neînlocuit acolo unde duritatea este primordială. Investiția într-o specificație adecvată a ruloului, măcinarea disciplinată și urmărirea sistematică a rulourilor aduc profituri rapid – de obicei în câteva luni în operațiuni cu volum mare.