маленький баннер

Причины и предотвращение усадочной деформации стальной катушки

2025-08-22 11:30

Причины и предотвращение усадочной деформации стальной катушки 

    Не изменяя внутреннего диаметра, совместимая катушка расширения и сжатия, комбинированный подход, включающий съемную внутреннюю опору в печи + теплоизоляцию концевой секции / контроль температуры выравнивания тепла + зонирование шероховатости поверхности (тонкое напыление покрытия h-БН в средней секции), позволяет стабильно снижать постоянную усадку средней секции примерно на 50–70 %, при этом значительно улучшая сохранение круглости. 

1. Предыстория и проблема 

    Типичный случай: стальная катушка длиной 2350 мм удерживает концентрически намотанный алюминиевый рулон (шириной 1600 мм, массой проката около 15 т). После циклов нагрева/отжига внешний диаметр в средней части обычно становится меньше, чем на концах, и ухудшается округлость, что сокращает срок службы и влияет на качество. 

2. Почему середина сжимается сильнее? (Ключевые механизмы) 

  · Более горячая и длинная середина: концы быстро рассеивают тепло, в то время как средняя часть дольше остается при высокой температуре, размягчая материал и делая его склонным к разрушению под действием сжатия. 

  ·Несоответствие теплового расширения + трение → радиальное давление: алюминий расширяется больше, чем сталь; ограниченное скольжение вдавливает катушку внутрь, достигая пика вблизи середины пролета. 

  · Конструктивно более мягкий: свободный участок в середине пролета имеет наименьшую жесткость, подвергаясь ранней овализации и переходу от упругой деформации к необратимой усадке. 

3. Быстрая самопроверка 

  ·Твердость в средней части ниже, чем на концах. 

  ·В условиях нагрева без нагрузки (без змеевика) усадка незначительна или существенно снижена. 

  ·В атмосфере N₂ ситуация более серьезная (тонкая оксидная пленка, высокое трение, ограниченное скольжение). 

  ·Внешний диаметр средней части уменьшается от цикла к циклу; концы меняются мало.

4. Общая стратегия (без изменения внутреннего диаметра) 

Повышение жесткостиКонтроль разницы температурУменьшить давление экструзии
Съемная внутренняя опора, устанавливаемая в печи, улучшает устойчивость средней части к овализацииТорцевые изоляционные перегородки + равномерный нагрев/охлаждение секций, предотвращают длительный изолированный нагрев средней секцииНизкое трение в средней части, высокое на концах, использование микроскольжения для поглощения разницы теплового расширения. 

5. Практические возможности и параметры 

5.1 Съемная внутренняя опора печи(Только для использования в печи, удалить после извлечения из печи.) 

  ·Длина покрытия: покрытие ≥1600 мм + 50–100 мм на сторону (всего 1700–1800 мм). 

  · Натяжение и контактное давление: Радиальное расширение 0,2 – 0,5 мм; заданное контактное давление 5–10 МПа; биение ≤0,05 мм. 

  · Материал/Поверхность: Корпус из легированной стали: износостойкая поверхность + высокотемпературные твердые смазочные материалы (h-БН/МоС₂). Без катушек. 

  ·Процесс использования: вставить/расширить перед нагревом → выдерживать при нагревании/замачивании/охлаждении → сбросить давление <150 °C и удалить. 

  · Ожидаемое снижение: ~40–70% (Повышенная стабильность с наложением контроля температуры/зонирования). 

5.2 Концевая изоляция + равномерный контроль температуры (обязательно). 

  ·Цели: аксиальная ΔT (сечение катушки - концевая часть) ≤30–40 °C; по толщине ΔT ≤40–60 °C. 

  ·Метод испытания: Процедура: использовать керамические волокнистые плиты толщиной 25–50 мм с металлическими отражающими слоями на концевых участках; осуществлять нагрев/охлаждение со скоростью 2–4 ℃/мин; проводить период нагрева в течение 10–20 минут до достижения целевой температуры. 

  ·Контроль: термопары конца/середины/конца; откорректировать, если ΔT превышает пределы. 

  · Ожидаемый диапазон снижения: примерно 15–30%. 

5.3 Зонирование поверхности + тонкий слой h‑БН в середине пролета(Уменьшите пиковое значение давления выдавливания в средней части.)

  ·Средняя часть (ширина: 1200–1600 мм): Ра 12–15 мкм, Рпк≈2 мкм; тонкое покрытие h-БН толщиной 5–15 мкм (высокая чистота, термостойкость ссшшш900 ℃). 

  ·Два конца (по 200–300 мм каждый): Ра 20–25 мкм, Рпк 3–4 мкм, обеспечивающие сцепление и предотвращающие общее проскальзывание. 

  · Борьба со скольжением: отдайте приоритет расширению высокой зоны Рпк или небольшому увеличению Ра на концах; поддерживайте низкое трение в середине 

  · Ожидаемое снижение: ~15–25% (более выражено в атмосфере N₂). 

5.4 Дополнительное усовершенствование: внутренние/внешние роликоопоры/седла печи 

  ·Два термостойких роликоопоры/седла могут быть установлены в зоне, не содержащей катушки, за пределами края катушки для распределения нагрузки, что снижает изгибающий момент в середине пролета и овализацию. 

  · Ожидаемое снижение ~10–20%. 

5.5 Долгосрочная модернизация: (внутренний диаметр не изменился) 

  ·Увеличение толщины стенки с 30 до 35 мм повышает стабильность и снижает скорость ползучести при высоких температурах; сочетать с 5.1–5.3. 

  ·Необходимо оценить влияние увеличения веса и времени нагрева на продолжительность цикла и потребление энергии. 

5.6 Фаза на машине: Оптимизация давления натяжения для растяжимых/сжимаемых катушек 

  · При условии обеспечения адекватных возможностей передачи крутящего момента, используйте минимально необходимое давление (коэффициент запаса прочности 1,3–1,5) для снижения внутреннего напряжения отверстия. 

  ·Предложить калибровку крутящего момента-давления-проскальзывания для создания кривых производительности на месте. 

6. План быстрого внедрения 

ФазаВ течение 2 недель1–2 месяцаДолгосрочный
 ДействияКонцевая изоляция + замачивание; поверхностное зонирование + h-БН; базовый уровень ΔT/ОДРазработать и откалибровать съемную внутрипечную опору; при необходимости добавить внешние ролики Оценить увеличение внешнего диаметра до 35–40 мм; формализовать стандартную операционную процедуру и приемку 
Цели
Уменьшение усадки в средней части ≥50%.Цикл шлифования/замены увеличен в 1,5–2,5 раза.

7. Основные моменты СОП 

7.1 Съемная внутренняя опора печи 

  ·Осмотр → Вставьте и выровняйте → Расширьте до заданного положения (≈6–8 МПа) → Удерживайте во время нагрева/выдержки/охлаждения → Сбросьте давление ниже 150 °C после охлаждения → Извлеките и осмотрите. 

  ·Проверка каждые 100–200 ч; биение ≤0,05 мм. 

7.2 Концевая изоляция и пропитка 

      Перегородки (керамическая волокнистая плита 25–50 мм + металлическая отражающая поверхность) надежно закреплены; нагрев/охлаждение 2–4 °C/мин; выдержка 10–20 мин; сигнализация ΔT для коррекции. 

7.3 Зонирование поверхности&h‑БН 

      Середина: Ра 12–15 мкм, Рпк≈2 мкм + тонкое напыление h-БН, низкотемпературное отверждение; Концы: Ра 20–25 мкм, Рпк 3–4 мкм 

8. Приемка и мониторинг 

Аксиальное направление ΔT≤30–40 °СКонечные/средние/конечные термопары, полная регистрация процесса
направление толщины ΔT ≤40–60 °СДвухповерхностные или эквивалентные зонды 
Скорость усадки наружного диаметра в середине пролета ≤0,05 мм/100 ч или на 100 цикловПовторите трехточечные измерения внешнего диаметра
Округлость(комнатная температура)≤0,2 мм Измеритель круглости / КИМ / калибры
Скольжение и поверхностьНикаких следов скольжения; неповрежденное покрытие h-БН в средней частиВизуальный + точечный контроль шероховатости поверхности (Рпк) 

Поддерживать 

Электронная почта: Гуанвэй@gwspool.ком 

Компания: ГВ Точность Технология Ко., ООО. 

Steel Spool

Каталог

Получить последнюю цену? Мы ответим как можно скорее (в течение 12 часов)
This field is required
This field is required
Required and valid email address
This field is required
This field is required
For a better browsing experience, we recommend that you use Chrome, Firefox, Safari and Edge browsers.