Teräksen tuotanto rautamalmista valmiiseen tuotteeseen sisältää pääasiassa neljä vaihetta: sintraus, raudanvalmistus, teräksen valmistus ja valssaus. Aiemmissa artikkeleissa tutkimme yksityiskohtaisesti teräksenvalmistuksen keskeisiä näkökohtia. Nyt keskitymme teräksen valssausprosessiin ja syvemmälle tuotantoprosessiin valanteesta valmiiseen tuotteeseen. Nykyaikaisten terästehtaiden terästuotannon viimeisenä vaiheena valssauksella on kiistaton merkitys.
Steel Rollingin yleiskatsaus
Teräksen valssaus on keskeinen vaihe terästuotannossa. Se muuttaa teräsharkot haluttuun kokoon ja muotoon pyörivien telojen välisen plastisen muodonmuutoksen avulla. Teräsvalssausprosessi on huolellisesti suunniteltu prosessi, joka sisältää aihion valmistuksen, kuumennuksen, valssauksen ja viimeistelyn. Haluttu tuotemuoto saavutetaan pyörivien telojen välisellä muodonmuutoksella.
Teräsvalssaus on paine{0}}muovausprosessi, joka suoritetaan pyörivien telojen välillä teräsharkon tai -aihion muodon muuttamiseksi. Tämä huolellisesti suunniteltu prosessi koostuu useista vaiheista, jotka yhdessä muodostavat koko teräksen valssausprosessin.
Yksityiskohtainen selitys teräksen valssausprosessista
Laskun valmistelu ja lämmitys
Laskun valmistelu sisältää pintakäsittelyn ja lämpökäsittelyn. Kuumennus tarjoaa valssaukselle tarvittavat lämpötilaolosuhteet ja on erityisen tärkeä vaihe kuumavalssausprosessissa. Tämä on ensimmäinen vaihe teräsvalssaustuotannossa, ja siihen kuuluu pintavirheiden puhdistaminen, kalkin poisto ja aihion esi-lämpökäsittely. Kuumennus on erityisen tärkeää kuumavalssausprosessissa, sillä se tarjoaa valssaukseen tarvittavat lämpötilaolosuhteet.
Teräksen valssaus ja viimeistely
Valssaus on teräsvalssaustuotannon keskeinen vaihe. Tässä aihio vääntyy valssattaessa, ja tällä prosessilla on ratkaiseva vaikutus lopputuotteen laatuun. Viimeistely on viimeinen vaihe, joka varmistaa lopullisen laadun ja sisältää kelauksen, jäähdytyksen ja oikaisun. Tuotteiden laatuvaatimukset kattavat useita näkökohtia, kuten geometrisen muodon, mittatarkkuuden, sisäisen rakenteen ja ominaisuudet sekä pinnan viimeistelyn. Teräsvalssaustuotannon viimeisenä vaiheena se vastaa lopputuotteen laadun varmistamisesta. Viimeistelyprosessin sisältö vaihtelee tuotteen teknisten vaatimusten mukaan, mutta se sisältää tyypillisesti kelauksen, valssauksen jälkeisen-jäähdytyksen, oikaisun, lopullisen lämpökäsittelyn, pinnan puhdistuksen ja maalauksen.
Teräksen valssausmenetelmät
Kuumavalssaus ja kylmävalssaus
Kuumavalssaus suoritetaan korkeissa lämpötiloissa, kun taas kylmävalssaus suoritetaan huoneenlämmössä. Ero perustuu metallin uudelleenkiteytyslämpötilaan. Teräsharkot tai -aihiot ovat vaikeita muotoilla ja käsitellä huoneenlämmössä, joten ne kuumennetaan 1100-1250 asteeseen valssausta varten. Tätä prosessia kutsutaan kuumavalssaamiseksi. Huoneenlämmössä suoritettavaa valssausta pidetään yleisesti kylmävalssauksena. Metallurgisesta näkökulmasta kuuma- ja kylmävalssauksen ero perustuu metallin uudelleenkiteytyslämpötilaan. Valssaus 450-600 asteen uudelleenkiteytyslämpötila-alueen alapuolella katsotaan kylmävalssaukseksi, kun taas tämän lämpötila-alueen yläpuolella valssaus pidetään kuumavalssauksena.
Pitkittäinen ja poikki{0}}vierittävä
Pitkittäisvalssauksessa työkappale liikkuu kohtisuorassa telan akseliin nähden; poikki-valssauksessa työkappale pyörii keskilinjan ympäri, yhdensuuntaisesti telan akselin kanssa. Pitkittäisvalssaus, joka tunnetaan myös pitkittäisvalssauksena, on yleisin valssausprosessi. Tässä menetelmässä valssattu materiaali kulkee kahden vastakkain{3}}pyörivän telan välissä kohtisuorassa telan akseliin nähden työkappaleen liikkuessa eteenpäin telan pintojen välisen raon kautta. Ristivalssauksessa sitä vastoin työkappale pyörii telojen välissä oman keskilinjansa ympäri, keskilinjan ollessa yhdensuuntainen telan akselin kanssa, ja siihen kohdistuu painetta vain poikittaissuunnassa.
Rullaava prosessijärjestelmä
Pyörivä muodonmuutosjärjestelmä
Valssausmuodonmuutosjärjestelmä käsittää kokonaismuodonmuutoksen ja sen jakautumisen eri valssausyksiköiden kesken. Teräsprofiilin muodonmuutosjärjestelmä näkyy passisuunnittelussa. Se kattaa kokonaismuodonmuutoksen raaka-aineesta valmiiksi tuotteeksi tietyissä valssausolosuhteissa, valssauskertojen lukumäärän, muodonmuutoksen jakautumisen eri valssausyksiköiden kesken ja valssausmenetelmän. Teräsprofiilien valmistuksessa työkappaletta valssataan peräkkäisinä ajoina. Siksi teräsprofiilin muodonmuutosjärjestelmä heijastuu ensisijaisesti passin suunnittelussa. Passisuunnittelu kattaa useita näkökohtia, mukaan lukien läpimenon määrityksen, venymäkertoimen jakautumisen, poikkileikkausprofiilin suunnittelun ja rullausprosessin suunnittelun.
Rullauslämpötilajärjestelmä
Työkappaleen lämpötila kussakin vaiheessa määritellään. Nykyaikaisilla valssaamoilla on laitteet lämpötilan tarkkaan säätelyyn. Tämä järjestelmä määrittää työkappaleen aloitus- ja loppulämpötilat valssauksen aikana. Nykyaikaiset valssaamot on usein varustettu laitteilla, kuten välivesisäiliöillä, jotka säätelevät tarkasti lämpötilaa jokaisessa vaiheessa. Teräsprofiilin valssauksen aikana useita avainparametreja on valvottava tiukasti, mukaan lukien valssauksen aloituslämpötila, loppuvalssauslämpötila, muodonmuutoslämpötila, jäähdytyksen aloituslämpötila, välijäähdytyslämpötila, alempi petin lämpötila ja alempi jäähdytyskerroksen lämpötila.
Vierintänopeuden säätö
Telojen lineaarisen nopeuden säätäminen jokaisessa kierrossa tasaisen metallin virtausnopeuden varmistamiseksi on ratkaisevan tärkeää. Tämä sisältää erityisiä telojen lineaarisen nopeuden säännöksiä kullakin kierrolla ja valssausprosessin eri vaiheissa, tunnetaan myös nopeussääntelyinä. Erityyppisillä valssaamoilla on omat erityiset nopeusvaatimukset ja määräykset. Jatkuvassa valssaamossa metallin tasavirtausnopeuden ylläpitäminen kaikissa telineissä on ratkaisevan tärkeää, mikä saavutetaan ohjaamalla ja säätämällä kunkin tehtaan valssausnopeuksia.
Vierintälaitteet
Vierintälaitteiden luokitus
Valssaamon mekaaniset laitteet voidaan jakaa toimintojensa perusteella pääjunaan ja muihin apulaitteisiin. Rullat ovat pääjunan ydinkomponentteja, ja niiden tyypit vaihtelevat sovelluksen mukaan. Päälaitteistoa, joka muuttaa metallia pyörivien telojen sisällä, kutsutaan valssaamon pääjonoksi. Pääjunan ydinkomponentteja ovat päämoottori, voimansiirtokoneet ja valssaamot. Niiden kokoonpano vaihtelee tehtaan järjestelyn, käyttötavan ja voimansiirtomekanismin mukaan. Esimerkiksi valssaamo koostuu tyypillisesti rungosta, teloista, telojen säätölaitteista, telan tasapainotuslaitteista ja telalaakereista.
Telat, jotka ovat pääjunan avainkomponentteja, voidaan luokitella kolmeen päätyyppiin: levy- ja nauhamyllytelat, profiilimyllytelat ja putkimyllytelat valssin tyypistä riippuen. Levy- ja nauhamyllytelat ovat tyypillisesti lieriömäisiä. Kuuma-nauharullissa on hieman kovera piippu, joka säilyttää hyvän muodon lämpölaajenemisesta huolimatta, kun taas kylmävalssatuissa nauharullissa on hieman kupera tynnyri, joka säilyttää erinomaisen muodon taivutusvoimissa. Posliinitehdastelat ovat uritettuja ja niiden sijoittelu edellyttää huolellista suunnittelua, joka perustuu profiiliteräksen valssausprosessiin. Putkien valssauksessa käytettävät telat on suunniteltu risti-rullauksen periaatteella ja ne voivat olla kartiomaisia, rummun-muotoisia tai kiekon muotoisia.
