لماذا يحدث تلف الأخدود في لفات الفولاذ عالية السرعة - وكيفية حلها

تُستخدم بكرات الفولاذ عالي السرعة (HSS) على نطاق واسع في مصانع الدرفلة على الساخن نظرًا لمقاومتها الممتازة للتآكل، وعمر الخدمة الطويل، ونسبة التكلفة إلى الأداء القوية. في إنتاج قضبان الفولاذ المضلعة، يمكن أن توفر بكرات HSS إنتاجًا أعلى بكثير من العديد من مواد اللف التقليدية. ومع ذلك، في التشغيل الفعلي للطاحونة، لا يعتمد الأداء النهائي لبكرات HSS فقط على المادة نفسها، ولكن أيضًا على تصميم الأخدود، وظروف التبريد، وممارسة الإصلاح، والتحكم في التشغيل.

أظهرت حالة عملية من إنتاج القضبان المضلعة أنه قد يحدث وضعان شائعان للفشل أثناء خدمة لفات HSS: كسر طوق اللف بين الأخاديد المتجاورة، وتشظي الأخدود أو قصفه في قاع الأخدود. يمكن أن تؤثر هذه المشكلات بشكل مباشر على جودة المنتج، وتقلل من عمر خدمة اللف، وفي الحالات الشديدة قد تتسبب في حوادث التدحرج أو التوقف غير المتوقع. وفقًا للورقة البحثية، خلقت مثل هذه العيوب في السابق خطرًا خفيًا كبيرًا في الإنتاج وأدت إلى معدل سنوي متوسط ​​للمنتجات المعيبة يبلغ حوالي 0.02%.

من الناحية الفنية، هذا النوع من الضرر هو في الأساس عملية فشل الكلال. أثناء التدحرج، تتعرض الأخاديد لظروف عمل معقدة، بما في ذلك قوة التدحرج، وحمل الصدمات، والإجهاد الحراري المتكرر الناتج عن المواد الساخنة ومياه التبريد، بالإضافة إلى إجهاد الضغط المحوري. في ظل هذه الأحمال المجمعة والمتقلبة، قد تبدأ الشقوق الصغيرة وتنتشر تدريجيًا حتى يظهر الكسر أو القصف أو التشظي المحلي.

تحدد الورقة عدة أسباب رئيسية وراء الضرر. كان أحد العوامل الرئيسية هو عدم كفاية قوة طوق اللف. من الناحية العملية، تعمل الصلابة العالية على تحسين مقاومة التآكل، ولكنها تقلل أيضًا من المتانة، مما يجعل منطقة الياقة أكثر عرضة للكسر. لم تعد تجربة التصميم التقليدية كافية في ظل ظروف التدحرج الفعلية. هناك عامل مهم آخر وهو ضعف أداء التبريد. ويشير تغير اللون الأزرق عند حافة الأخدود ودرجات حرارة السطح التي تزيد عن 80 درجة مئوية إلى أن تأثير التبريد لم يكن كافيا، مما عزز تكوين الشقوق. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت مساحة إصلاح الأخدود صغيرة جدًا، فمن الممكن أن تظل الشقوق الصغيرة بعد الدوران ثم تنمو بسرعة عندما يتم إعادة اللفة إلى الخدمة. وتشير الورقة أيضًا إلى أن عرض تمرير K2 المفرط والتشغيل غير السليم، مثل اتصال الدليل غير الطبيعي أو التفاف اللفة، يمكن أن يزيد من تسريع تلف الأخدود.

ولحل هذه المشاكل، تم تنفيذ العديد من التدابير العملية. أولاً، تمت زيادة المسافة المركزية للأخدود وتم توسيع عرض طوق اللفة لتحسين قوة الياقة. وفي الوقت نفسه، تم توسيع نصف قطر شرائح الأخدود لتقليل تركيز الضغط. ثانيا، تم تحديث نظام التبريد. تم تقديم نظام جديد لإعادة تدوير المياه بالضغط المتوسط، وتم تحسين جهاز التبريد باللف عدة مرات لتحسين كفاءة التبريد. أثناء الإنتاج، تم الحفاظ على ضغط ماء التبريد أعلى من 0.5 ميجا باسكال، وبعد توقف التدحرج، تم التحكم في درجة حرارة سطح الأخدود أقل من 35 درجة مئوية. ثالثًا، تمت زيادة بدل الإصلاح لضمان إزالة جميع الشقوق الموجودة في قاع الأخدود وحافة الأخدود بالكامل قبل عودة اللفة إلى الخدمة. أخيرًا، تم تطبيق رقابة أكثر صرامة لتمرير التصميم وتشغيل المطحنة لتجنب التحميل الزائد والأضرار الميكانيكية العرضية.

وكانت نتائج التحسن واضحة جدا. بعد تطبيق هذه الإجراءات التصحيحية، لم يعد المصنع يعاني من كسر متكرر في طوق اللفة أو تشظي الأخدود في إنتاج القضبان المضلعة. بالنسبة لدرفلة القضبان المضلعة مقاس 12 مم، بلغ متوسط ​​الإنتاج لكل أخدود حوالي 350 طنًا، وهو أعلى بنحو 230 طنًا من اللفائف الباينيتية. مع عمر أطول للأخدود وتقليل تكرار تغيير اللفة، تحسنت كفاءة الإنتاج بشكل ملحوظ. وتشير الصحيفة إلى أن معدل تشغيل المصنع ارتفع بمعدل 2.08%، في حين زاد الإنتاج السنوي بنحو 15 ألف طن، مما خلق فائدة اقتصادية كبيرة.

توضح هذه الحالة مرة أخرى أن التطبيق الناجح لفات HSS لا يتم تحديده من خلال جودة المادة وحدها. إن تصميم الأخدود المناسب، والتبريد الكافي، والإزالة الكاملة للشقوق أثناء الإصلاح، وممارسة التشغيل المنضبطة كلها أمور ضرورية لتحقيق أداء مستقر وأقصى عمر للفة. بالنسبة لمصانع الصلب التي تهدف إلى تحسين كفاءة الدرفلة وتقليل تكلفة اللف الإجمالية، فإن هذه التفاصيل لا تقل أهمية عن مادة اللف نفسها.