Proizvodnja čelika, od željezne rude do gotovog proizvoda, prvenstveno uključuje četiri faze: sinterovanje, proizvodnju željeza, proizvodnju čelika i valjanje. U prethodnim člancima detaljno smo istražili ključne aspekte proizvodnje čelika. Sada ćemo se usredotočiti na proces valjanja čelika, zalazeći dublje u proces proizvodnje od ingota do gotovog proizvoda. Kao završna faza proizvodnje čelika u modernim čeličanama, valjanje je od neosporne važnosti.
Pregled valjanja čelika
Valjanje čelika ključni je korak u proizvodnji čelika. Transformira čelične poluge u željenu veličinu i oblik kroz plastičnu deformaciju između rotirajućih valjaka. Proces valjanja čelika pažljivo je osmišljen proces koji obuhvaća pripremu gredica, zagrijavanje, valjanje i završnu obradu. Željeni oblik proizvoda postiže se promjenom oblika između rotirajućih valjaka.
Valjanje čelika je proces-formiranja pod pritiskom koji se izvodi između rotirajućih valjaka kako bi se promijenio oblik čeličnog ingota ili gredice. Ovaj pažljivo osmišljen proces sastoji se od više koraka koji zajedno čine potpuni proces valjanja čelika.
Detaljno objašnjenje procesa valjanja čelika
Priprema računa i grijanje
Priprema računa uključuje površinsku obradu i toplinsku obradu. Zagrijavanje osigurava potrebne temperaturne uvjete za valjanje i posebno je važan korak u procesu toplog valjanja. Ovo je prvi korak u proizvodnji valjanja čelika i uključuje čišćenje površinskih nedostataka, uklanjanje kamenca i pred-toplinsku obradu trupca. Zagrijavanje je posebno ključno u procesu vrućeg valjanja, jer osigurava potrebne temperaturne uvjete za proces valjanja.
Valjanje i završna obrada čelika
Valjanje je središnji korak u proizvodnji valjanja čelika. Ovdje se gredica deformira valjanjem, a taj proces presudno utječe na kvalitetu konačnog proizvoda. Završna obrada je posljednji korak koji osigurava konačnu kvalitetu i uključuje namotavanje, hlađenje i ravnanje. Zahtjevi za kvalitetu proizvoda obuhvaćaju više aspekata, uključujući geometrijski oblik, točnost dimenzija, unutarnju strukturu i svojstva te završnu obradu površine. Kao završni korak u proizvodnji valjaka čelika, odgovoran je za osiguranje kvalitete konačnog proizvoda. Sadržaj procesa dorade varira ovisno o tehničkim zahtjevima proizvoda, ali obično uključuje namotavanje, hlađenje nakon-valjanja, ravnanje, konačnu toplinsku obradu, čišćenje površine i bojanje.
Metode valjanja čelika
Vruće valjanje i hladno valjanje
Vruće valjanje izvodi se na visokim temperaturama, dok se hladno valjanje izvodi na sobnoj temperaturi. Razlika se temelji na temperaturi rekristalizacije metala. Čelične ingote ili trupce teško je deformirati i obraditi na sobnoj temperaturi, pa se za valjanje zagrijavaju između 1100 i 1250 stupnjeva. Taj se postupak naziva vruće valjanje. Valjanje koje se izvodi na sobnoj temperaturi općenito se smatra hladnim valjanjem. Iz metalurške perspektive, razlika između toplog i hladnog valjanja temelji se na temperaturi rekristalizacije metala. Valjanje ispod temperaturnog raspona rekristalizacije od 450 do 600 stupnjeva smatra se hladnim valjanjem, dok se valjanje iznad ovog temperaturnog raspona smatra vrućim valjanjem.
Uzdužno i poprečno-kotrljanje
Kod uzdužnog valjanja izradak se pomiče okomito na os valjanja; kod poprečnog-kotrljanja, obradak rotira oko središnje crte, paralelno s osi kotrljanja. Uzdužno valjanje, također poznato kao uzdužno valjanje, najčešća je vrsta procesa valjanja. U ovoj metodi, valjani materijal prolazi između dva suprotno-rotirajuća valjka, pomičući se okomito na os valjka, s izratkom koji se kreće naprijed kroz razmak između površina valjka. Poprečno valjanje, s druge strane, uključuje obradak koji se okreće između valjaka oko vlastite središnje crte, pri čemu je središnja linija paralelna s osi valjka, a podvrgnut je pritisku samo u poprečnom smjeru.
Sustav procesa valjanja
Sustav deformacije kotrljanja
Sustav deformacije kotrljanja uključuje ukupnu deformaciju i njenu raspodjelu među različitim jedinicama kotrljanja. Sustav deformacije čeličnog presjeka odražava se u dizajnu prolaza. Obuhvaća ukupnu deformaciju od sirovine do gotovog proizvoda u određenim uvjetima valjanja, broj prolaza valjanja, raspodjelu deformacije među različitim jedinicama valjanja i način valjanja. U proizvodnji čeličnih profila izradak se kotrlja kroz prolaz u uzastopnim prolazima. Stoga se sustav deformacije čeličnog presjeka prvenstveno odražava na projektiranje prolaza. Dizajn prolaza obuhvaća više aspekata, uključujući određivanje prolaza, distribuciju koeficijenta istezanja, dizajn profila poprečnog-presjeka i dizajn prolaza valjanjem.
Sustav temperature valjanja
Specificirana je temperatura obratka u svakoj fazi. Moderne valjaonice imaju opremu za preciznu kontrolu temperature. Ovaj sustav određuje početnu i završnu temperaturu izratka tijekom procesa valjanja. Moderne valjaonice često su opremljene opremom kao što su međuspremnici za vodu za preciznu kontrolu temperature u svakoj fazi. Tijekom valjanja čeličnih profila mora se strogo kontrolirati nekoliko ključnih parametara, uključujući početnu temperaturu valjanja, konačnu temperaturu valjanja, temperaturu deformacije, početnu temperaturu hlađenja, međutemperaturu hlađenja, nižu temperaturu sloja i nižu temperaturu sloja za hlađenje.
Kontrola brzine kotrljanja
Kontrola linearne brzine valjaka u svakom prolazu kako bi se osigurala jednaka brzina protoka metala je ključna. To uključuje specifične propise za linearnu brzinu valjaka u svakom prolazu iu različitim fazama procesa valjanja, također poznate kao propisi o brzini. Različite vrste valjaonica imaju svoje posebne zahtjeve i propise za brzinu. U kontinuiranoj valjaonici ključno je održavanje jednake brzine protoka metala kroz sve postolje, što se postiže kontrolom i podešavanjem brzine valjanja svake valjaonice.
Oprema za valjanje
Klasifikacija kotrljajuće opreme
Mehanička oprema u valjaonici može se podijeliti na glavni sklop i drugu pomoćnu opremu na temelju njihovih funkcija. Valjci su ključne komponente glavnog vlaka, a njihove se vrste razlikuju ovisno o njihovoj primjeni. Glavna oprema koja deformira metal unutar rotirajućih valjaka naziva se glavni niz valjaonice. Osnovne komponente glavnog vlaka uključuju glavni motor, prijenosne strojeve i valjaonice. Njihova konfiguracija varira ovisno o rasporedu mlina, načinu pogona i prijenosnom mehanizmu. Na primjer, valjaonica se obično sastoji od okvira, valjaka, uređaja za podešavanje valjaka, uređaja za balansiranje valjaka i valjkastih ležajeva.
Valjci, kao ključne komponente glavnog niza, mogu se kategorizirati u tri glavne vrste: valjci za pločaste i trake, profilni valjci i valjci za cijevi, ovisno o vrsti mlina. Valjci za valjanje ploča i traka obično su cilindrični. Vruće{2}}valjane trake imaju blago konkavnu cijev kako bi zadržale dobar oblik unatoč toplinskom širenju, dok hladno{3}}valjane trake imaju blago konveksnu cijev kako bi zadržale izvrstan oblik pod silama savijanja. Valjci profila imaju žljebove, a njihov raspored zahtijeva pažljivo projektiranje na temelju procesa valjanja čelika profila. Valjci koji se koriste za valjanje cijevi dizajnirani su na temelju načela poprečnog-valjanja i mogu biti stožasti, u obliku-bubnja-ili diska-.
