Stålproduktion, från järnmalm till färdig produkt, omfattar i första hand fyra steg: sintring, järntillverkning, ståltillverkning och valsning. I tidigare artiklar undersökte vi nyckelaspekter av ståltillverkning i detalj. Nu kommer vi att fokusera på stålvalsprocessen och gräva djupare in i produktionsprocessen från göt till färdig produkt. Som det sista steget i stålproduktionen i moderna stålverk är valsningen av obestridlig betydelse.
Översikt över stålvalsning
Stålvalsning är ett nyckelsteg i stålproduktionen. Den förvandlar ståltackor till önskad storlek och form genom plastisk deformation mellan roterande rullar. Stålvalsprocessen är en noggrant designad process som omfattar förberedelse av ämnet, uppvärmning, valsning och efterbehandling. Den önskade produktformen uppnås genom formbytet mellan roterande rullar.
Stålvalsning är en tryck-formningsprocess som utförs mellan roterande valsar för att ändra formen på ett stålgöt eller valsämne. Denna noggrant designade process består av flera steg som tillsammans utgör den kompletta stålvalsprocessen.
Detaljerad förklaring av stålvalsprocessen
Billförberedelse och uppvärmning
Billberedning omfattar ytbehandling och värmebehandling. Uppvärmning ger de nödvändiga temperaturförhållandena för valsning och är ett särskilt viktigt steg i varmvalsningsprocessen. Detta är det första steget i stålvalsproduktion och involverar rengöring av ytdefekter, avlägsnande av glödskal och för-värmebehandling av ämnet. Uppvärmning är särskilt avgörande i varmvalsningsprocessen, eftersom det ger de nödvändiga temperaturförhållandena för valsprocessen.
Valsning och finbearbetning av stål
Valsning är det centrala steget i stålvalsproduktion. Här deformeras ämnet genom valsning, och denna process har en avgörande inverkan på kvaliteten på slutprodukten. Efterbehandling är det sista steget som säkerställer slutkvalitet och inkluderar lindning, kylning och uträtning. Produktkvalitetskraven omfattar flera aspekter, inklusive geometrisk form, dimensionsnoggrannhet, inre struktur och egenskaper samt ytfinish. Som det sista steget i stålvalsproduktionen ansvarar den för att säkerställa slutproduktens kvalitet. Innehållet i efterbehandlingsprocessen varierar beroende på produktens tekniska krav, men inkluderar vanligtvis lindning, kylning efter-valsning, uträtning, slutlig värmebehandling, ytrengöring och målning.
Stålvalsningsmetoder
Varmvalsning och kallvalsning
Varmvalsning utförs vid höga temperaturer, medan kallvalsning utförs vid rumstemperatur. Skillnaden är baserad på metallens omkristallisationstemperatur. Stålgöt eller ämnen är svåra att deformera och bearbeta vid rumstemperatur, så de värms upp till mellan 1100 grader och 1250 grader för valsning. Denna process kallas varmvalsning. Valsning utförd vid rumstemperatur anses allmänt kallvalsning. Ur ett metallurgiskt perspektiv är skillnaden mellan varm- och kallvalsning baserad på metallens omkristallisationstemperatur. Valsning under omkristallisationstemperaturområdet på 450 grader till 600 grader anses kallvalsning, medan valsning över detta temperaturområde anses vara varmvalsning.
Längsgående och tvärgående-rullande
Vid längsgående valsning rör sig arbetsstycket vinkelrätt mot valsaxeln; vid tvärrullning- roterar arbetsstycket runt mittlinjen, parallellt med rullningsaxeln. Longitudinell valsning, även känd som longitudinell valsning, är den vanligaste typen av valsningsprocess. I denna metod passerar det valsade materialet mellan två motroterande-valsar, rör sig vinkelrätt mot valsaxeln, med arbetsstycket framåt genom springan mellan valsytorna. Tvärvalsning, å andra sidan, innebär att arbetsstycket roterar mellan rullarna runt sin egen mittlinje, med mittlinjen parallell med rullaxeln, och utsätts för tryck endast i tvärriktningen.
Rullande processsystem
Rullande deformationssystem
Rulldeformationssystemet involverar den totala deformationen och dess fördelning mellan olika valsenheter. Stålsektionens deformationssystem återspeglas i passdesignen. Den omfattar den totala deformationen från råmaterial till färdig produkt under specifika valsningsförhållanden, antalet valsningar, fördelningen av deformation mellan olika valsenheter och valsningsmetoden. Vid tillverkning av stålsektioner rullas arbetsstycket genom passagen i successiva passager. Därför återspeglas stålsektionsdeformationssystemet främst i passdesignen. Passdesign omfattar flera aspekter, inklusive passbestämning, töjningskoefficientfördelning, tvärsnittsprofildesign och rollpassdesign.
Rullande temperatursystem
Arbetsstyckets temperatur i varje steg anges. Moderna valsverk har utrustning för att exakt kontrollera temperaturen. Detta system specificerar start- och sluttemperaturerna för arbetsstycket under valsningsprocessen. Moderna valsverk är ofta utrustade med utrustning som mellanliggande vattentankar för att exakt styra temperaturen i varje steg. Under valsning av stålsektioner måste flera nyckelparametrar kontrolleras strikt, inklusive startvalstemperatur, slutvalstemperatur, deformationstemperatur, startkylningstemperatur, mellanliggande kyltemperatur, lägre bäddtemperatur och lägre kylbäddstemperatur.
Rullande hastighetskontroll
Att kontrollera den linjära hastigheten på rullarna i varje pass för att säkerställa lika metallflödeshastighet är avgörande. Detta innebär specifika bestämmelser för rullarnas linjära hastighet i varje pass och i olika skeden av rullningsprocessen, även kända som hastighetsbestämmelser. Olika typer av valsverk har sina egna specifika hastighetskrav och regler. I ett kontinuerligt valsverk är det avgörande att bibehålla samma metallflödeshastighet över alla bestånd, vilket uppnås genom att kontrollera och justera valshastigheterna för varje valsverk.
Rullande utrustning
Klassificering av rullande utrustning
Mekanisk utrustning i ett valsverk kan delas in i huvudtåget och annan hjälputrustning baserat på deras funktioner. Rullar är kärnkomponenterna i huvudtåget, och deras typer varierar beroende på deras tillämpning. Huvudutrustningen som deformerar metallen i de roterande valsarna kallas för valsverkets huvudtåg. Huvudkomponenterna i huvudtåget inkluderar huvudmotorn, transmissionsmaskineri och valsverk. Deras konfiguration varierar beroende på brukets arrangemang, drivmetod och transmissionsmekanism. Till exempel består ett valsverk typiskt av en ram, rullar, rulljusteringsanordningar, rullbalanseringsanordningar och rullager.
Valsar, som nyckelkomponenter i huvudtåget, kan kategoriseras i tre huvudtyper: plåt- och bandvalsvalsar, sektionsvalsar och rörvalsar, beroende på valstyp. Plåt- och bandvalsar är typiskt cylindriska. Varm-valsade bandrullar har en något konkav cylinder för att bibehålla god form trots termisk expansion, medan kall-valsade bandrullar har en något konvex cylinder för att bibehålla utmärkt form under böjkrafter. Sektionsvalsar är räfflade och deras layout kräver noggrann design baserad på valsningsprocessen för sektionsstålet. Rullar som används vid rörvalsning är designade utifrån principen om tvärrullning och kan vara koniska,-trumformade eller skivformade-.
