रोलिंग मिल रोल्स: वर्क रोल और बैकअप रोल सामग्री चयन, कठोरता, और विफलता मोड गाइड

एक रोलिंग मिल में, रोल एक साथ सबसे महत्वपूर्ण और सबसे अधिक उपभोग किए जाने वाले घटक होते हैं। हॉट स्ट्रिप फिनिशिंग स्टैंड में एक वर्क रोल 3,000-8,000 टन स्टील को फिर से पीसने के लिए मिल से निकालने से पहले रोल कर सकता है। एक ही मिल में एक बैकअप रोल 6-18 महीने तक चल सकता है, इससे पहले कि उसे एक बड़े रिग्राइंड की आवश्यकता हो। लेकिन जब कोई रोल समय से पहले विफल हो जाता है - स्पैलिंग, फायर-क्रैकिंग या फ्रैक्चर के माध्यम से - परिणाम रोल की लागत से कहीं अधिक बढ़ जाते हैं: अनियोजित मिल डाउनटाइम, स्ट्रिप सतह दोष जो ग्राहक अस्वीकृति को ट्रिगर करते हैं, आसन्न रोल और मिल हाउसिंग घटकों को नुकसान, और एक अनिर्धारित रोल परिवर्तन का तार्किक व्यवधान। उच्च-आउटपुट हॉट स्ट्रिप मिलों में, एक अनियोजित रोल परिवर्तन से उत्पादन में 50,000-200,000 अमेरिकी डॉलर का नुकसान हो सकता है।

अधिकांश समयपूर्व रोल विफलताओं का मूल कारण विनिर्माण दोष नहीं है। यह रोल सामग्री और स्टैंड की वास्तविक सेवा शर्तों के बीच एक बेमेल है - थर्मल और मैकेनिकल लोडिंग के लिए गलत कठोरता, पास के प्रभाव लोडिंग के लिए अपर्याप्त कठोरता, या एक सामग्री ग्रेड जो ठंडे पानी और गर्म पट्टी संपर्क के थर्मल साइक्लिंग में जीवित नहीं रह सकता है। यह मार्गदर्शिका प्रत्येक स्टैंड स्थिति के लिए सही रोल सामग्री का चयन करने, पहनने और फ्रैक्चर प्रतिरोध को नियंत्रित करने वाले कठोरता मापदंडों को समझने और सामग्री या प्रक्रिया बेमेल का संकेत देने वाले विफलता मोड का निदान करने के लिए व्यवस्थित तकनीकी ढांचा प्रदान करती है।

भाग 1: रोलिंग मिल रोल्स की कार्यात्मक आवश्यकताएँ

रोल सामग्री का चयन करने से पहले, यह समझना आवश्यक है कि रोल को वास्तव में क्या करने की आवश्यकता है - और क्यों कोई भी सामग्री एक साथ सभी आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है।

1.1 पाँच प्रतिस्पर्धी आवश्यकताएँ

एक रोलिंग मिल वर्क रोल को एक साथ होना चाहिए:

1. उच्च संपर्क दबाव का सामना करें - हॉट स्ट्रिप फिनिशिंग स्टैंड में वर्क रोल और स्ट्रिप के बीच संपर्क तनाव आमतौर पर 800-1,200 एमपीए से अधिक होता है; कोल्ड स्ट्रिप मिलों में यह 1,500-2,500 एमपीए तक पहुँच सकता है। इन दबावों के तहत रोल सतह के प्लास्टिक विरूपण का विरोध करने के लिए रोल सामग्री में पर्याप्त संपीड़न शक्ति और कठोरता होनी चाहिए।

2. चक्रीय थर्मल झटके का विरोध करें - गर्म रोलिंग में, रोल की सतह को गर्म पट्टी के संपर्क से 400-700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, फिर तुरंत ठंडे पानी से बुझाया जाता है। यह थर्मल साइकलिंग रोल सतह पर चक्रीय थर्मल तनाव उत्पन्न करती है, जिससे सामग्री में अपर्याप्त थर्मल क्रैक प्रतिरोध होने पर थर्मल थकान दरारें (आग दरारें) पैदा होती हैं।

3. अभियान के दौरान सतह की कठोरता और खुरदरापन बनाए रखें - रोल सतह को प्रति अभियान सैकड़ों से हजारों टन तक लगातार कठोरता और सतह खुरदरापन बनाए रखना चाहिए। तेजी से घिसाव से रोल प्रोफाइल बदल जाता है, जिससे पट्टी की सपाटता और आयामी सटीकता प्रभावित होती है।

4. सतह के दोषों से बचें - रोल सतह पर गर्मी की जाँच, स्पैलिंग, आग-दरारें और बैंडिंग के निशान सीधे पट्टी की सतह पर स्थानांतरित हो जाते हैं, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता विफल हो जाती है और ग्राहक अस्वीकार कर देते हैं।

5. पर्याप्त फ्रैक्चर सुरक्षा मार्जिन प्रदान करें - रोलिंग प्रक्रिया के झुकने और मरोड़ वाले भार के तहत रोल को भयावह रूप से फ्रैक्चर नहीं होना चाहिए। हॉट स्ट्रिप मिल में टूटा हुआ रोल एक भयावह घटना है जो मिल हाउसिंग, आसन्न रोल और स्ट्रिप गाइड को नुकसान पहुंचा सकता है।

1.2 मौलिक व्यापार-बंद: कठोरता बनाम कठोरता

रोल सामग्री चयन में केंद्रीय चुनौती यह है कि अधिकांश सामग्रियों में कठोरता (पहनने का प्रतिरोध) और क्रूरता (फ्रैक्चर प्रतिरोध) विपरीत रूप से संबंधित हैं। कठोरता बढ़ाने के लिए कार्बन और मिश्र धातु की मात्रा बढ़ाने से फ्रैक्चर की कठोरता कम हो जाती है। इसका मतलब यह है:

• रफिंग स्टैंड - बड़ी कटौती, उच्च प्रभाव भार, गंभीर थर्मल शॉक → कठोरता पर कठोरता को प्राथमिकता दें → कम कठोरता, कठिन सामग्री का उपयोग करें

• फिनिशिंग स्टैंड - छोटी कटौती, कम प्रभाव भार, लेकिन अत्यधिक सतह की गुणवत्ता की आवश्यकताएं → कठोरता और पहनने के प्रतिरोध को प्राथमिकता दें → उच्च कठोरता वाली सामग्री का उपयोग करें

• कोल्ड मिल वर्क रोल - कोई थर्मल झटका नहीं, लेकिन अत्यधिक संपर्क दबाव → बहुत उच्च कठोरता और थकान शक्ति को प्राथमिकता दें → गहरी सख्तता के साथ जाली मिश्र धातु इस्पात का उपयोग करें

आवश्यकताओं में इस स्टैंड-विशिष्ट भिन्नता के कारण एक रोलिंग मिल अलग-अलग स्टैंडों में अलग-अलग रोल सामग्री का उपयोग करती है - कोई सार्वभौमिक रोल सामग्री नहीं है जो सभी स्थितियों को बेहतर ढंग से पूरा करती हो।

भाग 2: रोल निर्माण विधियाँ - जाली बनाम कास्ट

2.1 जाली रोल

जाली रोल स्टील पिंड की ओपन-डाई फोर्जिंग द्वारा निर्मित होते हैं, इसके बाद गर्मी उपचार (शमन और तड़का, या अंतर सख्त) किया जाता है। फोर्जिंग प्रक्रिया:

• अनाज की संरचना को परिष्कृत करता है - मोटे ढले हुए पिंड संरचना को तोड़ता है, एक महीन, समान अनाज का उत्पादन करता है

• आंतरिक छिद्र को समाप्त करता है - फोर्जिंग सिकुड़न रिक्तियों और गैस छिद्रों को बंद कर देता है जो कास्ट सिल्लियों में निहित होते हैं

• दिशात्मक शक्ति प्रदान करता है - अनाज का प्रवाह रोल आकार का अनुसरण करता है, अक्षीय दिशा में अधिकतम शक्ति (झुकने प्रतिरोध के लिए महत्वपूर्ण)

• गहरी, एकसमान सख्त करने में सक्षम बनाता है - जाली रोल को उत्कृष्ट एकरूपता के साथ कठोर या अलग-अलग कठोर (कठोर सतह, कठिन कोर) किया जा सकता है

जाली रोल इसके लिए मानक हैं:

• बैकअप रोल (सभी मिल प्रकार) - अत्यधिक झुकने वाले भार के लिए फ्रैक्चर कठोरता की आवश्यकता होती है जो केवल फोर्जिंग प्रदान कर सकता है

• हॉट स्ट्रिप मिल रफिंग स्टैंड वर्क रोल - उच्च प्रभाव भार के लिए जाली कठोरता की आवश्यकता होती है

• कोल्ड मिल वर्क रोल - अत्यधिक संपर्क दबाव के लिए जाली स्टील की स्वच्छ, दोष-मुक्त संरचना की आवश्यकता होती है

• हाई-लोड प्लेट मिल वर्क रोल

विशिष्ट जाली रोल सामग्री:

2.2 कास्ट रोल्स

कास्ट रोल पिघली हुई धातु को एक सांचे में डालकर तैयार किए जाते हैं। कास्टिंग प्रक्रिया फोर्जिंग की तुलना में संरचना और ज्यामिति में अधिक लचीलेपन की अनुमति देती है, और आम तौर पर बड़े-व्यास वाले रोल के लिए कम लागत होती है। कास्ट रोल का उत्पादन निम्न द्वारा किया जाता है:

• रेत ढलाई - बड़े, जटिल आकार के लिए; कम आयामी सटीकता

• केन्द्रापसारक कास्टिंग - उच्च गुणवत्ता वाले कास्ट रोल के लिए मानक; कास्टिंग के दौरान केन्द्रापसारक बल घने कार्बाइड को बाहरी परत (शेल) तक ले जाता है जबकि आंतरिक कोर एक सख्त, कम कार्बाइड संरचना के साथ जम जाता है। यह एक प्राकृतिक मिश्रित संरचना का निर्माण करता है - कठोर कोर के ऊपर कठोर घिसाव-प्रतिरोधी खोल।

कास्ट रोल प्रकार और अनुप्रयोग:

2.3 फोर्ज्ड बनाम कास्ट - कब कौन सा चुनना है

भाग 3: स्टैंड-विशिष्ट सामग्री चयन

3.1 हॉट स्ट्रिप मिल (एचएसएम) - स्टैंड द्वारा वर्क रोल चयन

हॉट स्ट्रिप मिल वर्क रोल के लिए सबसे अधिक मांग वाला वातावरण है, जिसमें उच्च संपर्क तापमान (रफिंग पर स्ट्रिप प्रवेश तापमान 1,050-1,150 डिग्री सेल्सियस, फिनिशिंग निकास पर 850-950 डिग्री सेल्सियस), उच्च रोलिंग बल और आक्रामक जल शीतलन शामिल है।

रफिंग स्टैंड (R1-R2):

• पट्टी का तापमान: 1,050–1,150°C

• रोलिंग बल: बहुत अधिक (40-60 एमएन तक)

• प्रभाव लोडिंग: गंभीर (स्केल, फसल समाप्त, कोबल्स)

• प्राथमिकता: पहनने के प्रतिरोध पर फ्रैक्चर प्रतिरोध और थर्मल क्रैक प्रतिरोध

• अनुशंसित सामग्री: जाली सीआर2 या सीआर3 स्टील, या उच्च शक्ति वाला कच्चा स्टील

• कठोरता: एचएस 40-55 (350-480 एचबी)

• तर्क: रफिंग स्टैंड पर स्केल और फसल के सिरों से अत्यधिक प्रभाव भार फ्रैक्चर प्रतिरोध को सर्वोपरि आवश्यकता बनाता है। एक सख्त रोल जो बेहतर घिसाव प्रतिरोध प्रदान करता है लेकिन कम कठोरता इन परिस्थितियों में टूट जाएगी।

फिनिशिंग स्टैंड F1-F3 (एंट्री फिनिशिंग):

• पट्टी का तापमान: प्रवेश पर 950-1,050°C

• रोलिंग बल: उच्च (20-40 एमएन)

• प्रभाव लोडिंग: मध्यम

• प्राथमिकता: पहनने के प्रतिरोध और थर्मल दरार प्रतिरोध के बीच संतुलन

• अनुशंसित सामग्री: उच्च क्रोमियम कच्चा लोहा (केन्द्रापसारक) या अर्ध-एचएसएस जाली

• कठोरता: एचएस 65-75 (540-620 एचबी)

• तर्क: प्रवेश फिनिशिंग स्टैंड में गर्म पट्टी से उच्च तापीय भार दिखाई देता है लेकिन रफिंग की तुलना में कम प्रभाव पड़ता है। उच्च क्रोमियम कच्चा लोहा पर्याप्त थर्मल दरार प्रतिरोध को बनाए रखते हुए स्वीकार्य अभियान जीवन के लिए आवश्यक पहनने का प्रतिरोध प्रदान करता है।

फिनिशिंग स्टैंड F4-F7 (निकास फिनिशिंग):

• पट्टी का तापमान: 850-950°C

• रोलिंग बल: मध्यम (10-20 एमएन)

• प्रभाव लोडिंग: कम

• प्राथमिकता: अधिकतम पहनने का प्रतिरोध और सतह की गुणवत्ता

• अनुशंसित सामग्री: हाई स्पीड स्टील (एचएसएस) - कच्चा या जाली

• कठोरता: एचएस 75-90 (620-720 एचबी)

• तर्क: निकास फिनिशिंग स्टैंड अंतिम पट्टी की सतह की गुणवत्ता और आयामी सटीकता निर्धारित करते हैं। एचएसएस रोल इन स्टैंडों में उच्च क्रोमियम रोल की तुलना में 3-5× लंबा अभियान जीवन प्रदान करते हैं, रोल परिवर्तन आवृत्ति को कम करते हैं और स्ट्रिप सतह की स्थिरता में सुधार करते हैं। निकास स्टैंड पर कम प्रभाव वाली लोडिंग एचएसएस की कम कठोरता को स्वीकार्य बनाती है।

3.2 हॉट स्ट्रिप मिल - बैकअप रोल चयन

हॉट स्ट्रिप मिल में बैकअप रोल स्ट्रिप से संपर्क नहीं करते हैं - वे कार्य रोल का समर्थन करते हैं और मिल हाउसिंग के माध्यम से रोलिंग बल संचारित करते हैं। उनकी आवश्यकताएं कार्य सूची से मौलिक रूप से भिन्न हैं:

• प्राथमिक आवश्यकता: झुकने की थकान का प्रतिरोध - बैकअप रोल रोलिंग बल द्वारा लोड किया गया एक बड़ा बीम है, और थकान टूटने के बिना चक्रीय झुकने का विरोध करना चाहिए

• माध्यमिक आवश्यकता: कार्य रोल/बैकअप रोल इंटरफ़ेस पर संपर्क थकान का प्रतिरोध - कार्य रोल और बैकअप रोल के बीच संपर्क तनाव 600-900 एमपीए तक पहुंच सकता है

• कठोरता: एचएस 55-70 (460-580 एचबी) - कार्य रोल से कम, कठोरता के लिए अनुकूलित

• सामग्री: जाली सीआर-नी-मो या सीआर 5 स्टील - बैकअप रोल के लिए जाली स्टील की बेहतर फ्रैक्चर कठोरता आवश्यक है

बैकअप रोल आयाम आम तौर पर हैं:

• बैरल व्यास: 1,200-1,800 मिमी (हॉट स्ट्रिप मिल)

• बैरल की लंबाई: 1,800-2,200 मिमी

• कुल रोल वजन: 60-150 टन

इस पैमाने पर, फोर्जिंग गुणवत्ता - विशेष रूप से आंतरिक दोषों की अनुपस्थिति और सतह से कोर तक कठोरता की एकरूपता - महत्वपूर्ण है। फोर्जिंग और हीट ट्रीटमेंट के बाद बैकअप रोल का 100% अल्ट्रासोनिक परीक्षण किया जाता है।

3.3 कोल्ड रोलिंग मिल - कार्य रोल चयन

हॉट रोलिंग की तुलना में कोल्ड रोलिंग वर्क रोल पर मौलिक रूप से भिन्न आवश्यकताएं लगाती है:

• कोई थर्मल झटका नहीं - पट्टी कमरे के तापमान पर प्रवेश करती है

• अत्यधिक संपर्क दबाव - कोल्ड स्ट्रिप फिनिशिंग में 1,500-2,500 एमपीए

• बहुत उच्च सतह गुणवत्ता आवश्यकताएँ - कोल्ड रोल्ड स्ट्रिप सतह की गुणवत्ता सीधे रोल सतह की स्थिति से निर्धारित होती है

• उच्च रोलिंग गति - टेंडेम कोल्ड मिलों में 25 मीटर/सेकेंड तक

कोल्ड मिल वर्क रोल आवश्यकताएँ:

• बहुत उच्च कठोरता: 60-66 एचआरसी (जाली उच्च मिश्र धातु इस्पात) - अत्यधिक संपर्क दबाव के तहत प्लास्टिक विरूपण का विरोध करने के लिए आवश्यक

• उत्कृष्ट सतह फिनिश: पीसने के बाद Ra <0.1 μm - रोल सतह फिनिश सीधे पट्टी पर स्थानांतरित हो जाती है

• उच्च थकान शक्ति: रोल को प्रति अभियान लाखों लोडिंग चक्रों के तहत संपर्क थकान (पिटिंग) का विरोध करना चाहिए

• कम लोचदार फ़्लैटनिंग: उच्च लोचदार मापांक लोड के तहत रोल प्रोफ़ाइल को बनाए रखता है

अनुशंसित सामग्री: जाली उच्च-मिश्र धातु इस्पात (2% सी, 12% सीआर, एमओ, वी) - यह ग्रेड कोल्ड मिल सेवा के लिए बहुत उच्च कठोरता, अच्छी थकान शक्ति और पर्याप्त क्रूरता का संयोजन प्रदान करता है।

कोल्ड मिल बैकअप रोल आवश्यकताएँ:

• कठोरता: 60-75 एचएससी (300-420 एचबी) - कार्य रोल से कम, झुकने की थकान प्रतिरोध के लिए अनुकूलित

• सामग्री: गहरी, समान कठोरता के साथ जाली सीआर-नी-मो स्टील

• महत्वपूर्ण आवश्यकता: कठोरता सतह से कम से कम 100-150 मिमी की गहराई तक एक समान होनी चाहिए, ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि बैकअप रोल कई रीग्राइंडिंग चक्रों के बाद अपनी भार वहन क्षमता बनाए रखता है।

3.4 वायर रॉड और बार मिल रोल चयन

वायर रॉड और बार मिलें एक अलग चुनौती पेश करती हैं: रोल छोटे होते हैं (आमतौर पर 200-600 मिमी व्यास), बहुत तेज़ गति से घूमते हैं (फिनिशिंग ब्लॉक में 100 मीटर/सेकेंड तक), और अभियान पर सटीक ग्रूव ज्यामिति बनाए रखनी चाहिए।

रफिंग और मध्यवर्ती स्टैंड:

• बिलेट प्रविष्टि और स्केल से उच्च प्रभाव लोडिंग

• अनुशंसित: कास्ट स्टील या डक्टाइल आयरन (एसजी आयरन)

• कठोरता: एचएस 35-55 (300-480 एचबी)

फिनिशिंग स्टैंड:

• उच्च गति, सटीक ग्रूव ज्यामिति की आवश्यकता है

• अनुशंसित: उच्च क्रोमियम कच्चा लोहा या टंगस्टन कार्बाइड रोल रिंग

• कठोरता: उच्च क्रोमियम के लिए एचएस 65-80; टंगस्टन कार्बाइड के लिए 1,400-1,600 एचवी

टंगस्टन कार्बाइड रोल रिंग हाई-स्पीड वायर रॉड फिनिशिंग ब्लॉक के लिए प्रीमियम विकल्प हैं:

• उच्च क्रोमियम कच्चा लोहा की तुलना में पहनने का प्रतिरोध 10-20× अधिक है

• लोचदार मापांक स्टील से 3× अधिक - न्यूनतम लोचदार चपटा नाली ज्यामिति को बनाए रखता है

• सीमा: बहुत कम फ्रैक्चर क्रूरता - स्टील स्लीव (मिश्रित रोल) में उपयोग किया जाना चाहिए और कोबल्स या गंभीर प्रभाव लोडिंग का सामना नहीं कर सकता

भाग 4: रोलिंग मिल रोल्स के लिए कठोरता माप और रूपांतरण

4.1 रोल विशिष्टता में प्रयुक्त कठोरता स्केल

रोलिंग मिल रोल, रोल प्रकार और कठोरता स्तर के आधार पर कई कठोरता पैमानों का उपयोग करते हैं:

अनुमानित रूपांतरण (केवल संदर्भ के लिए - सटीक मान सामग्री पर निर्भर करते हैं):

4.2 कठोरता प्रवणता - महत्वपूर्ण पैरामीटर

अलग-अलग कठोर रोल (कठोर सतह, कठोर कोर) के लिए, सतह से कोर तक कठोरता ढाल सतह की कठोरता जितनी ही महत्वपूर्ण है। कठोरता प्रवणता निर्धारित करती है:

• प्रभावी कठोर गहराई - कठोर परत के उपभोग से पहले रोल को कितने पुन: पीसने के चक्र से गुजरना पड़ सकता है

• उपसतह तनाव वितरण - कठोर सतह से नरम कोर में संक्रमण एक तनाव एकाग्रता क्षेत्र बनाता है जहां उपसतह थकान दरारें शुरू हो सकती हैं

• टूटने का खतरा - यदि कठोर परत बहुत पतली है या कठोरता में बहुत अधिक गिरावट है, तो उपसतह तनाव एकाग्रता टूटने को बढ़ावा देती है

विशिष्ट कठोरता ढाल आवश्यकताएँ:

भाग 5: संपर्क तनाव और रोल शक्ति गणना

5.1 रोल/स्ट्रिप इंटरफ़ेस पर हर्ट्ज़ियन संपर्क तनाव

एक बेलनाकार रोल और सपाट पट्टी की सतह के बीच संपर्क एक हर्ट्ज़ियन लाइन संपर्क समस्या है। अधिकतम संपर्क दबाव (शिखर हर्टज़ियन तनाव) है:

कहाँ:

= रोलिंग बल (एन)

= संपर्क में बैरल की लंबाई (एम)

= कम लोचदार मापांक:

(स्टील-स्टील के लिए:

)

= कम त्रिज्या:

(फ्लैट स्ट्रिप पर रोल के लिए:

)

उदाहरण: 700 मिमी व्यास कार्य रोल, 1,600 मिमी बैरल, 20 एमएन रोलिंग बल:

यह संपर्क दबाव सामग्री की संपर्क थकान सीमा से कम होना चाहिए (

) गड्ढों और बिखरने से बचने के लिए। एचएसएस रोल के लिए,

; उच्च क्रोमियम कच्चा लोहा के लिए,

.

5.2 रोल झुकने का तनाव

बैकअप रोल (और कुछ हद तक वर्क रोल) बैरल की लंबाई के साथ वितरित रोलिंग बल द्वारा लोड किए गए बीम के रूप में कार्य करता है और रोल नेक बियरिंग्स पर समर्थित होता है। रोल बैरल सतह पर अधिकतम झुकने वाला तनाव है:

कहाँ

अधिकतम झुकने वाला क्षण (N·mm) है और

बैरल व्यास (मिमी) है.

रोलिंग बल के साथ बैकअप रोल के लिए

बैरल केंद्र पर लगाया जाता है और गर्दन केंद्रों (स्पैन) पर समर्थित होता है

):

झुकने का तनाव सामग्री की सहनशक्ति सीमा से कम होना चाहिए - आमतौर पर जाली सीआर-नी-मो बैकअप रोल स्टील के लिए 250-400 एमपीए। सहनशक्ति सीमा के विरुद्ध 4-5 का सुरक्षा कारक बैकअप रोल डिज़ाइन के लिए मानक अभ्यास है।

भाग 6: रोल विफलता मोड विश्लेषण

मूल कारण की पहचान करने और सही सुधारात्मक कार्रवाई का चयन करने के लिए विफलता मोड को समझना आवश्यक है। एक ही दृश्य उपस्थिति के अलग-अलग मूल कारण हो सकते हैं।

6.1 स्पैलिंग

उपस्थिति: रोल सतह के बड़े टुकड़े टूट जाते हैं, आमतौर पर मोटे तौर पर गोलाकार या अण्डाकार पैटर्न में। फैलाव की गहराई आम तौर पर 5-30 मिमी होती है।

तंत्र: अधिकतम कतरनी तनाव गहराई (आमतौर पर हर्ट्ज़ियन संपर्क के लिए सतह से 2-10 मिमी नीचे) पर उपसतह थकान दरार की शुरुआत, इसके बाद सतह के समानांतर दरार का प्रसार, अंततः सतह से जुड़ना और एक स्पैल टुकड़ा जारी करना।

मूल कारणों:

• ओवरलोडिंग: रोलिंग बल रोल की संपर्क थकान सीमा से अधिक है - सबसे आम कारण

• थर्मल शॉक: अचानक ठंडा होना (गर्म रोल पर ठंडा पानी, या स्ट्रिप कोबल स्थानीय ओवरहीटिंग का कारण बनता है) तन्य थर्मल तनाव पैदा करता है जो उपसतह दरारें शुरू करता है

• पहले से मौजूद उपसतह दोष: रोल सामग्री में समावेशन, पृथक्करण बैंड, या हाइड्रोजन के टुकड़े दरार आरंभ स्थलों के रूप में कार्य करते हैं

• अपर्याप्त कठोर गहराई: यदि कठोर परत को दोबारा पीसने से खपत होती है, तो नरम उपसतह सामग्री संपर्क तनाव का विरोध नहीं कर सकती है

सुधारात्मक कार्रवाई:

• सत्यापित करें कि रोलिंग बल रोल की रेटेड संपर्क थकान सीमा से अधिक नहीं है

• रोल सामग्री की सफ़ाई की जाँच करें (नए रोल का यूटी निरीक्षण)

• सत्यापित करें कि कठोर गहराई शेष रोल व्यास के लिए पर्याप्त है

• शीतल जल प्रवाह और वितरण की समीक्षा करें

6.2 फायर क्रैकिंग (थर्मल थकान क्रैकिंग)

उपस्थिति: मोटे तौर पर हेक्सागोनल पैटर्न में बारीक सतह दरारों (हीट चेकिंग) का नेटवर्क, आमतौर पर 0.5-3 मिमी गहरा। गंभीर मामलों में, दरारें अधिक गहराई तक फैल जाती हैं और टूटने का कारण बन सकती हैं।

तंत्र: बार-बार गर्म करने (गर्म पट्टी संपर्क) और शमन (ठंडा पानी) से चक्रीय थर्मल तनाव, शीतलन चरण के दौरान रोल सतह पर चक्रीय तन्य तनाव उत्पन्न करता है। ये तनाव सामग्री की थर्मल थकान सीमा से अधिक हो जाते हैं, जिससे सतह में दरारें पड़ जाती हैं।

मूल कारणों:

• अपर्याप्त शीतलन जल प्रवाह: अपर्याप्त शीतलन से रोल सतह का तापमान अत्यधिक बढ़ जाता है

• शीतलक जल वितरण की समस्याएँ: असमान शीतलन बैरल के साथ थर्मल ग्रेडिएंट बनाता है

• कम तापीय दरार प्रतिरोध वाली सामग्री: उच्च कठोरता वाली सामग्री (एचएसएस, उच्च क्रोमियम) में कठोर सामग्रियों की तुलना में कम तापीय दरार प्रतिरोध होता है

• अभियान की अत्यधिक लंबाई: आग की दरारें संचयी होती हैं - एक रोल जिसे बार-बार पर्याप्त रूप से दोबारा ग्राउंड नहीं किया जाता है, उसमें गहरी आग की दरारें जमा हो जाती हैं

सुधारात्मक कार्रवाई:

• पूरे बैरल में शीतलन जल प्रवाह दर और वितरण की जाँच करें

• उच्च तापीय लोडिंग वाले स्टैंडों के लिए अभियान की लंबाई कम करें (अधिक बार-बार रिग्राइंड करें)।

• यदि अग्नि क्रैकिंग लगातार बनी रहती है, तो बेहतर थर्मल क्रैक प्रतिरोध (उदाहरण के लिए, कास्ट एचएसएस से फोर्ज्ड सेमी-एचएसएस) वाली सामग्री पर स्विच करने पर विचार करें।

6.3 बैंडिंग/ग्रूव मार्क्स

दिखावट: रोल की सतह पर परिधिगत बैंड या खांचे, आमतौर पर पट्टी के किनारे की स्थिति या विशिष्ट पट्टी की चौड़ाई के अनुरूप नियमित अंतराल पर।

तंत्र: पट्टी के किनारे किनारे के संपर्क क्षेत्र में तनाव एकाग्रता बनाते हैं। कई रोलिंग चक्रों में, स्ट्रिप किनारे की स्थिति में बार-बार संपर्क अधिमान्य घिसाव या थकान क्षति का कारण बनता है, जिससे एक दृश्यमान बैंड या नाली बन जाती है।

मूल कारणों:

• एक ही पट्टी की चौड़ाई को बार-बार रोल करना - पट्टी का किनारा हमेशा रोल बैरल पर एक ही स्थिति से संपर्क करता है

• अपर्याप्त रोल क्राउन - एक फ्लैट रोल प्रोफ़ाइल पट्टी के किनारों पर तनाव को केंद्रित करती है

• पट्टी के किनारे के दोष - पट्टी पर गड़गड़ाहट या मुड़े हुए किनारे स्थानीय तनाव सांद्रता पैदा करते हैं

सुधारात्मक कार्रवाई:

• बैरल में किनारे के संपर्क को वितरित करने के लिए रोलिंग शेड्यूल में पट्टी की चौड़ाई बदलें

• सत्यापित करें कि रोल क्राउन प्रोफ़ाइल रोलिंग शेड्यूल के लिए सही है

• किनारे के दोषों के लिए आने वाली पट्टी का निरीक्षण करें

6.4 रोल फ्रैक्चर

उपस्थिति: रोल का पूर्ण फ्रैक्चर, आमतौर पर बैरल/गर्दन संक्रमण त्रिज्या पर या बैरल केंद्र पर।

तंत्र: फ्रैक्चर तनाव सामग्री की फ्रैक्चर कठोरता से अधिक है (

) पहले से मौजूद दरार या तनाव एकाग्रता पर। रोल फ्रैक्चर आम तौर पर एक तेज़ फ्रैक्चर घटना है - यह बिना किसी चेतावनी के अचानक होता है।

मूल कारणों:

• कोबल (स्ट्रिप जैम): एक स्ट्रिप कोबल वर्क रोल के चारों ओर लपेटता है, जिससे अत्यधिक झुकने और मरोड़ने वाला भार पैदा होता है जो रोल की फ्रैक्चर कठोरता से अधिक होता है।

• थर्मल शॉक फ्रैक्चर: बहुत गर्म रोल का अचानक बुझना (उदाहरण के लिए, किसी रोल पर आपातकालीन ठंडा पानी जो ठंडा हो गया है) अत्यधिक थर्मल तनाव पैदा करता है

• पहले से मौजूद गहरी दरारें: आग की दरारें या फटने वाली क्षति जिसे दोबारा पीसने से हटाया नहीं जा सका, फ्रैक्चर में बदल जाती है

• सामग्री दोष: आंतरिक दोष (हाइड्रोजन के टुकड़े, पृथक्करण) डिजाइन मूल्य से नीचे प्रभावी फ्रैक्चर कठोरता को कम करते हैं

सुधारात्मक कार्रवाई:

• कॉबल डिटेक्शन और मिल सुरक्षा प्रणालियों में सुधार करें

• सुनिश्चित करें कि पुनः पीसने के दौरान सभी आग की दरारें और सतह की क्षति पूरी तरह से हटा दी गई है (चुंबकीय कण निरीक्षण द्वारा सत्यापित करें)

• आंतरिक दोषों का पता लगाने के लिए नए रोल का 100% यूटी निरीक्षण निर्दिष्ट करें

6.5 अत्यधिक घिसाव

उपस्थिति: रोल व्यास में तेजी से कमी, रोल प्रोफाइल (मुकुट) का नुकसान, सतह खुरदरापन में गिरावट।

तंत्र: पट्टी की सतह से घर्षण घिसाव (स्केल, ऑक्साइड, कठोर समावेशन) डिजाइन घिसाव दर की तुलना में रोल सतह से सामग्री को तेजी से हटा देता है।

मूल कारणों:

• रोल सामग्री अनुप्रयोग के लिए बहुत नरम है - संपर्क स्थितियों के लिए अपर्याप्त कठोरता

• स्केल बिल्डअप - अपर्याप्त डीस्केलिंग से रोल और स्ट्रिप के बीच कठोर स्केल जमा हो जाता है, जिससे नाटकीय रूप से अपघर्षक घिसाव बढ़ जाता है

• स्टैंड के लिए गलत रोल सामग्री - फिनिशिंग स्टैंड में सख्त लेकिन नरम सामग्री का उपयोग करना जहां पहनने का प्रतिरोध प्राथमिकता है

सुधारात्मक कार्रवाई:

• कठोर रोल सामग्री में अपग्रेड करें (उदाहरण के लिए, फिनिशिंग स्टैंड के लिए उच्च क्रोमियम कास्ट आयरन से एचएसएस तक)

• डीस्केलर के प्रदर्शन को सत्यापित करें - पानी के दबाव और नोजल की स्थिति की जांच करें

• अभियान की लंबाई और रीग्राइंडिंग शेड्यूल की समीक्षा करें

भाग 7: रोल शॉप प्रबंधन और रीग्राइंडिंग

7.1 रिग्राइंडिंग आवश्यकताएँ

प्रत्येक अभियान के बाद, सतह की क्षति (आग की दरारें, घिसाव, बैंडिंग के निशान) को हटाने और सही प्रोफ़ाइल को बहाल करने के लिए कार्य रोल को फिर से ग्राउंड किया जाता है। रीग्राइंडिंग की गहराई इसके लिए पर्याप्त होनी चाहिए:

• सभी आग दरारें हटा दें (आमतौर पर 0.5-2 मिमी गहरी) - पीसने के बाद चुंबकीय कण निरीक्षण (एमपीआई) द्वारा सत्यापित

• सभी स्पैलिंग क्षति को हटा दें - दृश्यमान रूप से और एमपीआई द्वारा सत्यापित

• सही बैरल प्रोफ़ाइल (क्राउन, टेपर, या सीवीसी वक्र) को पुनर्स्थापित करें - रोल प्रोफ़ाइल माप द्वारा सत्यापित

न्यूनतम रीग्राइंडिंग गहराई: आमतौर पर हॉट मिल वर्क रोल के लिए प्रति पक्ष 0.5-1.5 मिमी (व्यास पर 1-3 मिमी); कोल्ड मिल वर्क रोल के लिए प्रति पक्ष 0.1-0.3 मिमी।

अधिकतम कुल रिग्राइंडिंग: रोल को तब तक रिग्राइंड किया जा सकता है जब तक बैरल का व्यास न्यूनतम स्वीकार्य व्यास (आमतौर पर नए रोल व्यास का 90-95%) तक नहीं पहुंच जाता। इस बिंदु पर, कठोर परत ख़त्म हो सकती है, या रोल नेक बेयरिंग फिट कम आकार के हो सकते हैं।

7.2 रोल निरीक्षण प्रोटोकॉल

7.3 रोल स्टोरेज और हैंडलिंग

रोलों का अनुचित भंडारण और रख-रखाव समय से पहले विफलता का एक महत्वपूर्ण कारण है:

• भंडारण अभिविन्यास: बड़े रोल (बैकअप रोल, भारी काम वाले रोल) को वी-ब्लॉक सपोर्ट पर क्षैतिज रूप से संग्रहीत किया जाना चाहिए - कभी भी लंबवत रूप से संग्रहीत नहीं किया जाता है, जो अपने स्वयं के वजन के नीचे झुकने का कारण बन सकता है

• तापमान: भंडारण के दौरान रोल्स को तेजी से तापमान परिवर्तन के अधीन नहीं किया जाना चाहिए - थर्मल शॉक उच्च कठोरता वाले रोल्स में दरारें शुरू कर सकता है

• हैंडलिंग: रोल नेक को हैंडलिंग के दौरान संरक्षित किया जाना चाहिए - रोल नेक की सतह को नुकसान होने से तनाव सांद्रता होती है जो थकान दरारें शुरू कर सकती है

• स्नेहन: जंग के गड्ढों को रोकने के लिए भंडारण के दौरान रोल नेक जर्नल्स पर हल्का तेल लगाया जाना चाहिए, जो थकान दरार आरंभ स्थल के रूप में कार्य करता है

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

Q1: वर्क रोल और बैकअप रोल के बीच क्या अंतर है?

वर्क रोल वे रोल होते हैं जो सीधे रोल की जा रही पट्टी से संपर्क करते हैं। वे पट्टी की मोटाई, चौड़ाई, सतह की गुणवत्ता और समतलता निर्धारित करते हैं। बैकअप रोल कार्य रोल को पीछे से सहारा देते हैं, कार्य रोल को रोलिंग बल के नीचे विक्षेपित होने से रोकते हैं। 4-हाय मिल में, 2 वर्क रोल (ऊपर और नीचे) और 2 बैकअप रोल (ऊपर और नीचे) होते हैं। वर्क रोल छोटे होते हैं (आमतौर पर हॉट स्ट्रिप मिलों में 500-800 मिमी व्यास), सख्त होते हैं, और अधिक बार बदले जाते हैं। बैकअप रोल बहुत बड़े (1,200-1,800 मिमी व्यास), सख्त और लंबे समय तक चलने वाले होते हैं।

Q2: एचएसएस (हाई स्पीड स्टील) रोल का उपयोग फिनिशिंग स्टैंड में क्यों किया जाता है, लेकिन स्टैंड को रफ करने में नहीं?

एचएसएस रोल में बहुत अधिक कठोरता (एचएस 75-90) और उत्कृष्ट पहनने का प्रतिरोध होता है, जो फिनिशिंग स्टैंड में उच्च क्रोमियम रोल की तुलना में 3-5× लंबा अभियान जीवन देता है। हालाँकि, एचएसएस में फ्रैक्चर क्रूरता कम है - यह स्केल, फसल के सिरों और रफिंग स्टैंड में होने वाले कोबल्स से गंभीर प्रभाव भार का सामना नहीं कर सकता है। रफिंग स्टैंड के लिए कठोर, कम कठोरता वाली सामग्री (जाली Cr2/Cr3 स्टील) की आवश्यकता होती है जो बिना फ्रैक्चर के प्रभाव ऊर्जा को अवशोषित कर सके। फिनिशिंग स्टैंड में कम प्रभाव लोडिंग होती है, जिससे एचएसएस की कम कठोरता इसके बेहतर पहनने के प्रतिरोध के बदले स्वीकार्य हो जाती है।

Q3: रोल स्पैलिंग का क्या कारण है और इसे कैसे रोका जा सकता है?

स्पैलिंग अधिकतम कतरनी तनाव गहराई (सतह से 2-10 मिमी नीचे) पर उपसतह थकान दरार की शुरुआत के कारण होती है, इसके बाद दरार का प्रसार और सतह टूटना होता है। प्राथमिक कारण हैं: रोलिंग बल रोल की संपर्क थकान सीमा से अधिक है; पहले से मौजूद उपसतह दोष (समावेशन, हाइड्रोजन के टुकड़े); अपर्याप्त कठोर गहराई; और थर्मल शॉक. रोकथाम: नए रोल का 100% यूटी निरीक्षण निर्दिष्ट करें; सत्यापित करें कि रोलिंग बल रोल की रेटेड संपर्क थकान सीमा से अधिक नहीं है; रीग्राइंडिंग इतिहास को ट्रैक करके पर्याप्त कठोर गहराई बनाए रखें; समान शीतलन जल वितरण सुनिश्चित करें।

Q4: मैं प्रतिस्थापन कार्य रोल के लिए सही कठोरता कैसे निर्दिष्ट करूं?

कठोरता विशिष्टता स्टैंड की स्थिति और मिल प्रकार पर निर्भर करती है। हॉट स्ट्रिप फिनिशिंग स्टैंड F4-F7 के लिए, HS 75-90 (HSS ग्रेड) निर्दिष्ट करें। हॉट स्ट्रिप फिनिशिंग स्टैंड F1-F3 के लिए, HS 65-75 (उच्च क्रोमियम कास्ट आयरन या सेमी-एचएसएस) निर्दिष्ट करें। हॉट स्ट्रिप रफिंग स्टैंड के लिए, एचएस 40-55 (जाली सीआर2/सीआर3) निर्दिष्ट करें। कोल्ड मिल वर्क रोल के लिए, 62-66 एचआरसी (जाली उच्च मिश्र धातु इस्पात) निर्दिष्ट करें। हमेशा सतह की कठोरता और 30 मिमी गहराई पर न्यूनतम कठोरता दोनों को निर्दिष्ट करें - यदि कठोर परत उथली है तो अकेले सतह की कठोरता पर्याप्त अभियान जीवन सुनिश्चित नहीं करती है।

Q5: हॉट स्ट्रिप वर्क रोल के लिए सही रीग्राइंडिंग गहराई क्या है?

न्यूनतम रीग्राइंडिंग गहराई सभी अग्नि दरारों को हटाने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए - आमतौर पर हॉट स्ट्रिप वर्क रोल के लिए प्रति पक्ष 0.5-2 मिमी (व्यास पर 1-4 मिमी)। पीसने के बाद, चुंबकीय कण निरीक्षण (एमपीआई) द्वारा पूर्ण दरार हटाने की पुष्टि करें। यदि एमपीआई शेष दरारें दिखाता है, तो सतह साफ होने तक पीसना जारी रखें। किसी रोल को बची हुई दरारों के साथ सेवा में न लौटाएँ - वे अगले अभियान के दौरान फैलेंगे और टूटने या फ्रैक्चर का कारण बनेंगे।

Q6: क्या स्पैलिंग क्षति के बाद जाली रोल की मरम्मत की जा सकती है?

यदि पर्याप्त व्यास बना रहे तो सतह की मामूली क्षति (उथली उथल-पुथल, बैंडिंग के निशान) को दोबारा पीसकर हटाया जा सकता है। गहरी स्पैलिंग (> 10-15 मिमी) जिसने कठोर परत को खा लिया है, उसकी मरम्मत नहीं की जा सकती - रोल को स्क्रैप करना होगा या बैरल को फिर से सख्त करना होगा (यदि रोल डिज़ाइन अनुमति देता है)। रोल फ्रैक्चर की मरम्मत संभव नहीं है। बैरल की सतह पर गहरी स्पैलिंग के साथ बैकअप रोल के लिए, कुछ निर्माता रोल स्लीव की मरम्मत की पेशकश करते हैं - मौजूदा बैरल पर एक नई कठोर आस्तीन दबाकर - लेकिन यह केवल विशिष्ट रोल डिज़ाइन के लिए व्यवहार्य है।

येल मशीनरी: फोर्ज्ड और कास्ट रोलिंग मिल रोल्स

येल मशीनरी हॉट रोलिंग, कोल्ड रोलिंग, प्लेट मिल्स, बार मिल्स और सेक्शन मिल्स के लिए कस्टम फोर्ज्ड और कास्ट रोलिंग मिल रोल बनाती है। हमारी एकीकृत विनिर्माण क्षमता - फोर्जिंग और कास्टिंग से लेकर हीट ट्रीटमेंट, सीएनसी ग्राइंडिंग और निरीक्षण तक - यह सुनिश्चित करती है कि प्रत्येक रोल आपके विशिष्ट एप्लिकेशन की कठोरता, प्रोफ़ाइल और आंतरिक गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा करता है।

हमारी रोल निर्माण क्षमताएं:

• जाली रोल: 1,500 मिमी व्यास तक के कार्य रोल और बैकअप रोल के लिए ओपन-डाई फोर्जिंग; सामग्रियों में Cr2, Cr3, Cr5, Cr-Ni-Mo, सेमी-एचएसएस और कस्टम मिश्र शामिल हैं

• कास्ट रोल: उच्च क्रोमियम कास्ट आयरन और डक्टाइल आयरन रोल के लिए केन्द्रापसारक कास्टिंग; बड़े बैकअप रोल कोर के लिए रेत कास्टिंग

• ताप उपचार: सटीक कठोरता ढाल नियंत्रण के साथ विभेदक सख्तीकरण (कठोर सतह, सख्त कोर); कार्य रोल के लिए प्रेरण सख्तीकरण

• ग्राइंडिंग: ±0.01 मिमी की प्रोफ़ाइल सहनशीलता के लिए सीएनसी रोल ग्राइंडिंग; हॉट मिल रोल के लिए सतह फिनिश रा <0.4 माइक्रोन, कोल्ड मिल रोल के लिए रा <0.1 माइक्रोन

• निरीक्षण: आंतरिक सुदृढ़ता के लिए 100% अल्ट्रासोनिक परीक्षण (यूटी); सतह की दरारों के लिए चुंबकीय कण निरीक्षण (एमपीआई); प्रत्येक रोल पर कठोरता सर्वेक्षण; प्रोफ़ाइल माप प्रमाणपत्र

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कोटेशन प्राप्त करने के लिए, प्रदान करें:

• ✅ रोल प्रकार (वर्क रोल / बैकअप रोल / इंटरमीडिएट रोल)

• ✅ मिल प्रकार और स्टैंड स्थिति (उदाहरण के लिए, हॉट स्ट्रिप मिल, फिनिशिंग स्टैंड F5)

• ✅ रोल आयाम: बैरल व्यास × बैरल लंबाई × कुल लंबाई; गर्दन का व्यास और लंबाई

• ✅ आवश्यक सतह कठोरता और कठोरता ढाल विशिष्टता

• ✅ सामग्री विशिष्टता (या प्रतिस्थापन के लिए वर्तमान रोल सामग्री)

• ✅ मात्रा और आवश्यक डिलीवरी तिथि

• ✅ रिवर्स इंजीनियरिंग के लिए ड्राइंग या सैंपल रोल उपलब्ध है

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सभी तकनीकी पूछताछ का 24 घंटे के भीतर जवाब मिलता है। नमूना रोल या घिसे-पिटे रोल से रिवर्स इंजीनियरिंग स्वीकार की जाती है।

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