Rolling Mill Rolls: ประเภท วัสดุ และคู่มือการเลือก

โรลลิ่งมิลล์โรล เป็นส่วนประกอบการทำงานหลักของโรงรีด ซึ่งขึ้นรูปโลหะโดยตรงโดยใช้แรงอัดขณะที่วัสดุเคลื่อนผ่านระหว่างทั้งสอง การเลือกวัสดุลูกกลิ้ง ความแข็ง และโปรไฟล์ที่เหมาะสมเป็นหนึ่งในการตัดสินใจที่สำคัญที่สุดซึ่งส่งผลต่อคุณภาพผลิตภัณฑ์ ประสิทธิภาพของโรงสี และต้นทุนการดำเนินงาน ไม่ว่าคุณจะแปรรูปแผ่นพื้นเหล็ก แผ่นอลูมิเนียม หรือแท่งทองแดง ประสิทธิภาพการม้วนจะกำหนดทุกอย่างตั้งแต่การตกแต่งพื้นผิวไปจนถึงความแม่นยำของมิติ

Rolling Mill Rolls คืออะไร?

ลูกกลิ้งโรงรีดเป็นเครื่องมือทรงกระบอกที่ติดตั้งเป็นคู่หรือชุดภายในแท่นโรงรีด เมื่อชิ้นงานโลหะเคลื่อนผ่านระหว่างลูกกลิ้งที่กำลังหมุน ช่องว่างระหว่างชิ้นงานเหล่านั้น (เรียกว่า ลูกกลิ้งเคลื่อนผ่าน) จะลดความหนาของวัสดุหรือทำให้หน้าตัดมีรูปร่าง ม้วนจะต้องทนต่อแรงอัดมหาศาล การหมุนเวียนของความร้อน และการสึกหรอจากการเสียดสีไปพร้อมๆ กัน

ม้วนมาตรฐานประกอบด้วยสามส่วนหลัก: บาร์เรล (พื้นผิวการทำงานที่สัมผัสกับโลหะ) คอ (โซนหน้าสัมผัสแบริ่ง) และ wobblers หรือส่วนท้ายของไดรฟ์ (เมื่อมีการส่งแรงบิด) ขนาดลูกกลิ้งมีความแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่ลูกกลิ้งคลัสเตอร์ขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่า 50 มม. ไปจนถึงลูกกลิ้งขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเกิน 1,500 มม. ที่ใช้ในโรงรีดร้อน

ประเภทหลักของโรลลิ่งมิลล์โรล

โรลส์จัดประเภทตามตำแหน่งในโรงงาน หน้าที่ และผลิตภัณฑ์ที่พวกเขาแปรรูป การทำความเข้าใจหมวดหมู่เหล่านี้จะช่วยในการระบุม้วนที่ถูกต้องสำหรับแต่ละการใช้งาน

ตามตำแหน่งโรงงาน

• ม้วนงาน: สัมผัสกับโลหะโดยตรง ต้องการความแข็งพื้นผิวสูง โดยทั่วไปคือ 65–85 Shore C (HSC) และพื้นผิวเรียบ
• ม้วนสำรอง: รองรับม้วนงานและป้องกันการโก่งตัวภายใต้ภาระการกลิ้ง เส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น ให้ความสำคัญกับความเหนียวมากกว่าความแข็ง
• ม้วนกลาง: ใช้ในคลัสเตอร์มิลล์ 6 สูงหรือ 20 สูงระหว่างงานและม้วนสำรองเพื่อส่งแรงและความเรียบของแถบควบคุม

โดยกระบวนการรีด

• โรลลิ่งร้อน: ทำงานที่อุณหภูมิแถบ 900–1,200°C ต้องทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและการเกิดออกซิเดชัน
• โรลลิ่งโรลเย็น: ต้องการพื้นผิวกระบอกปืนที่เรียบเป็นพิเศษ (Ra ≤ 0.1 µm สำหรับเครื่องกัด skin-pass) และความแข็งสม่ำเสมอเพื่อรักษาความแม่นยำของเกจ
• ส่วนและม้วนมิลล์: นำเสนอโปรไฟล์กระบอกร่องเพื่อใช้เป็นรูปทรงแท่ง เหล็กลวด ราง หรือส่วนโครงสร้าง

วัสดุม้วนและลักษณะการทำงาน

การเลือกใช้วัสดุสำหรับลูกกลิ้งโรงรีดจะควบคุมอายุการใช้งานการสึกหรอ คุณภาพพื้นผิวที่ส่งไปยังผลิตภัณฑ์โดยตรง และความต้านทานต่อความล้าทางความร้อนและทางกล วัสดุม้วนที่พบบ่อยที่สุดสรุปได้ด้านล่างนี้

ม้วนเหล็กความเร็วสูงกลายเป็นตัวเลือกที่โดดเด่นสำหรับแท่นเก็บผิวละเอียดของโรงสีแถบร้อน เนื่องจากสามารถม้วนน้ำหนักได้มากกว่าถึง 3-5 เท่าต่อแคมเปญ เมื่อเทียบกับม้วน ICCI แบบดั้งเดิม ซึ่งช่วยลดความถี่ในการเปลี่ยนลูกกลิ้งและลดเวลาหยุดทำงานของโรงงานได้อย่างมาก

ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการสึกหรอและความล้มเหลวของโรล

การเสื่อมสภาพของลูกกลิ้งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่สามารถจัดการอัตราและรูปแบบการสึกหรอได้ กลไกการสึกหรอหลักในลูกกลิ้งโรงรีดประกอบด้วย:

• การสึกหรอจากการเสียดสี: เกิดจากอนุภาคแข็งที่ฝังอยู่ในสต็อกรีด โดยทั่วไปในการรีดร้อน ซึ่งขนาดโรงสีสามารถเข้าถึงความแข็งได้ถึง 1,200 HV
• ความเหนื่อยล้าจากความร้อน (ไฟแตก): การทำความร้อนและความเย็นซ้ำๆ ของพื้นผิวลูกกลิ้งทำให้เกิดรอยแตกบนพื้นผิวเล็กๆ และอาจนำไปสู่การหลุดร่อนในที่สุด การไหลของน้ำหล่อเย็นไม่เพียงพอเป็นสาเหตุสำคัญ
• ความเหนื่อยล้าทางกล: ความเค้นจากการสัมผัสแบบวนสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในม้วนสำรอง ทำให้เกิดการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวใต้ผิวดิน ความเค้นจากการสัมผัสในม้วนสำรองของโรงรีดร้อนขนาดใหญ่สามารถเกิน 800 MPa ภายใต้ภาระการกลิ้งเต็ม
• การสึกหรอของกาว (ปิ๊กอัพ): วัสดุจากสต็อกที่รีดจะเกาะติดกับพื้นผิวม้วน ส่งผลให้คุณภาพพื้นผิวลดลง ปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการรีดเย็นอลูมิเนียม
• สปอลลิ่ง: การสูญเสียชิ้นส่วนพื้นผิวขนาดใหญ่อย่างกะทันหัน ซึ่งมักเป็นผลจากข้อบกพร่องใต้พื้นผิว การเจียรที่ไม่เหมาะสม หรือการม้วนเกินขีดจำกัดการสึกหรอที่ปลอดภัย

ข้อมูลอุตสาหกรรมบ่งชี้ว่า ความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับลูกกลิ้งคิดเป็น 15–25% ของการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนในโรงงานรีดร้อน ทำให้การตรวจสอบสภาพลูกกลิ้งและการจัดการลูกกลิ้งอย่างมีระเบียบวินัยมีความสำคัญต่อผลผลิตของโรงงาน

การเจียรแบบม้วน: การรักษาคุณภาพพื้นผิวและโปรไฟล์

ระหว่างแคมเปญการกลิ้ง ลูกกลิ้งที่สึกหรอจะถูกกราวด์ใหม่ในร้านเจียรแบบลูกกลิ้งเพื่อคืนคุณภาพพื้นผิวและแก้ไขโปรไฟล์ของลำกล้อง นี่เป็นหนึ่งในการดำเนินการบำรุงรักษาที่สำคัญที่สุดในโรงรีด

ค่าเผื่อการบดและอายุการใช้งานม้วน

แต่ละม้วนมีเส้นผ่านศูนย์กลางปลอดภัยขั้นต่ำที่กำหนดไว้ สำหรับลูกกลิ้งงานรีดร้อนทั่วไปที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเริ่มต้น 750 มม. ค่าเผื่อการเจียรที่ใช้ได้อาจอยู่ที่ 75–100 มม. โดยอนุญาตให้มีรอบการเจียร 30–50 ก่อนที่ลูกกลิ้งจะถูกทิ้ง การลดปริมาณการขจัดเศษวัสดุต่อการบดให้เหลือน้อยที่สุด ในขณะที่ขจัดความเสียหายที่พื้นผิวทั้งหมดออกไป จะช่วยยืดอายุม้วนทั้งหมดได้โดยตรง และลดต้นทุนต่อตันการรีด

การควบคุมมงกุฎและโปรไฟล์

โปรไฟล์กระบอกลูกกลิ้ง (มงกุฎ) ถูกกราวด์โดยเจตนาในงานและม้วนสำรองเพื่อชดเชยการโก่งตัวของความยืดหยุ่นและการขยายตัวทางความร้อนระหว่างการรีด ลูกกลิ้งงานรีดร้อนทั่วไปอาจถูกกราวด์ด้วยเม็ดมะยมเชิงบวก 0.1–0.3 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าแถบเรียบสม่ำเสมอทั่วทั้งความกว้าง การเจียรมงกุฎที่ไม่ถูกต้องเป็นสาเหตุหลักของข้อบกพร่องด้านความเรียบของแถบและคลื่นที่ขอบ

วิธีเลือกม้วนที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณ

การเลือกม้วนควรขึ้นอยู่กับการประเมินเชิงโครงสร้างของตัวแปรการทำงานต่างๆ เกณฑ์ต่อไปนี้มีความเด็ดขาดที่สุด:

1. อุณหภูมิการหมุน: การรีดร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 700°C ต้องใช้วัสดุที่มีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว (เช่น ICCI, HSS) การรีดเย็นต้องการความแข็งสูงสุดและความสามารถในการตกแต่งพื้นผิว
2. วัสดุที่กำลังรีด: สแตนเลสแข็งต้องใช้ม้วนที่แข็งกว่าอลูมิเนียมอ่อน วัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่มีขนาดพื้นผิวต้องใช้เกรดที่ทนทานต่อการสึกหรอสูงกว่า
3. โหลดกลิ้งและประเภทโรงสี: โรงสีตีคู่ที่มีโหลดสูงต้องใช้ลูกกลิ้งที่มีความล้าสูง โรงสีคลัสเตอร์ใช้ลูกกลิ้งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กซึ่งต้องมีความแข็งมากเพื่อต้านทานการโก่งตัว
4. พื้นผิวที่ต้องการบนผลิตภัณฑ์: โรงรีดผิวและโรงอบเทมเปอร์ต้องการลูกกลิ้งที่มีค่า Ra ต่ำกว่า 0.1 µm สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีผิวสีสว่าง ม้วนพื้นผิว (EDT หรือ shot-blast) ใช้สำหรับแผ่นยานยนต์ที่ต้องการความหยาบเฉพาะสำหรับการยึดเกาะของสี
5. ความยาวแคมเปญและความถี่ในการเปลี่ยนม้วน: ในกรณีที่จำเป็นต้องใช้แคมเปญที่ยาวเพื่อเพิ่มผลผลิต แนะนำให้ใช้ HSS หรือลูกกลิ้งโครเมี่ยมสูง แม้ว่าจะมีต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่า เนื่องจากต้นทุนรวมต่อตันต่ำกว่า

เกณฑ์มาตรฐานที่มีประโยชน์: ในโรงงานรีดร้อน การเปลี่ยนจาก ICCI ไปใช้ลูกกลิ้ง HSS โดยทั่วไปจะช่วยลดการใช้ลูกกลิ้งลง 40–60% และปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวบนแถบสำเร็จรูป ทำให้การลงทุนมีความคุ้มค่าสูงในการดำเนินงานที่มีปริมาณมาก

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการจัดการม้วน

แม้แต่ม้วนที่ดีที่สุดก็ยังมีประสิทธิภาพต่ำกว่าปกติหากไม่มีระบบการจัดการม้วนที่มีระเบียบวินัย แนวทางปฏิบัติหลักที่โรงงานชั้นนำปฏิบัติตาม ได้แก่ :

• ติดตามประวัติม้วนด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ — บันทึกทุกแคมเปญ การบด และผลการตรวจสอบเพื่อระบุรูปแบบการสึกหรอและเพิ่มประสิทธิภาพรอบการเจียร
• ใช้การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT) และการตรวจสอบกระแสไหลวนเพื่อตรวจจับรอยแตกใต้ผิวดินก่อนที่จะเกิดการหลุดร่อน
• การรักษาอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นและคุณภาพอย่างเข้มงวด น้ำหล่อเย็นที่ปนเปื้อนหรือไม่เพียงพอเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของการแตกร้าวจากความร้อนในการรีดร้อน
• การกำหนดขีดจำกัดการสึกหรอสูงสุดที่อนุญาตต่อแคมเปญและการบังคับใช้ — การใช้งานม้วนงานเกินขีดจำกัดการสึกหรอที่ปลอดภัยจะเพิ่มความเสี่ยงในการสปาลแบบทวีคูณ
• การจับคู่ม้วนอย่างถูกต้อง: ควรจับคู่ม้วนงานที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและความแข็งตรงกัน เพื่อหลีกเลี่ยงการกระจายน้ำหนักที่ไม่สม่ำเสมอและการสึกหรอด้านเดียว

โดยทั่วไปโรงงานที่ใช้โปรแกรมการจัดการม้วนแบบมีโครงสร้างจะรายงาน ลดต้นทุนการใช้ม้วนลง 10–20% และการปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่สามารถวัดผลได้โดยไม่ต้องลงทุนในอุปกรณ์ใหม่

บทสรุป

ลูกกลิ้งโรงรีดเป็นเครื่องมือที่มีความแม่นยำ ไม่ใช่วัสดุสิ้นเปลืองธรรมดา การผสมผสานที่เหมาะสมของวัสดุลูกกลิ้ง โปรไฟล์ความแข็ง การเจียร และการจัดการการปฏิบัติงานจะกำหนดทั้งคุณภาพของผลิตภัณฑ์และต้นทุนการรีดมากกว่าตัวแปรอื่นๆ เกือบทั้งหมดในการดำเนินงานของโรงงาน เหล็ก HSS และเหล็กโครเมียมสูงครองการใช้งานที่มีความต้องการสูงในยุคปัจจุบัน เนื่องจากมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า ในขณะที่เหล็กหลอมยังคงไม่สามารถทดแทนได้ซึ่งความแข็งแกร่งเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง การลงทุนในข้อกำหนดลูกกลิ้งที่เหมาะสม การบดที่มีระเบียบวินัย และการติดตามม้วนอย่างเป็นระบบ จะให้ผลตอบแทนอย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปภายในไม่กี่เดือนในการดำเนินงานที่มีปริมาณมาก