Oorzaken en preventie van krimpvervorming op stalen spoelen

Oorzaken en preventie van krimpvervorming op stalen spoelen 

    Zonder de binnendiameter te veranderen, compatibele uitzettings- en krimpspoel, de gecombineerde aanpak van verwijderbare interne ondersteuning in de oven + thermische isolatie van het eindgedeelte / temperatuurregeling voor warmte-egalisatie + zoneverdeling van de oppervlakteruwheid (dunne h-BN-spuitcoating in het middengedeelte), kan de permanente krimp van het middengedeelte stabiel worden verminderd met ongeveer 50 - 70%, terwijl de rondheidsretentie aanzienlijk wordt verbeterd. 

1. Achtergrond en probleem 

    Typisch geval: De stalen spoel met een lengte van 2350 mm bevat een concentrisch gewikkelde aluminium spoel (1600 mm breed, rolgewicht ~15 ton). Na verwarmings-/gloeicycli treedt vaak een buitendiameter op in het middengedeelte, die kleiner wordt dan aan de uiteinden, en een afname van de rondheid, wat de levensduur verkort en de kwaliteit beïnvloedt. 

2. Waarom krimpt het midden meer? (Belangrijkste mechanismen) 

  · Heter en langer in het middengedeelte: de uiteinden geven de warmte snel af, terwijl het middengedeelte langer op hoge temperatuur blijft. Hierdoor wordt het materiaal zachter en is het gevoeliger voor ineenstorting door compressie. 

  ·Thermische uitzettingsafwijking + wrijving →radiale druk: aluminium zet meer uit dan staal; beperkte schuifkracht drukt de spoel naar binnen, met een piek rond het midden van de overspanning. 

  · Structureel zachter: het vrije middengedeelte vertoont de laagste stijfheid, ondergaat een vroege ovalisatie en gaat over van elastische vervorming naar onomkeerbare krimp. 

3. Snelle zelfcontrole 

  ·Hardheid in het middengedeelte is lager dan aan de uiteinden. 

  ·Bij verwarming zonder belasting (zonder spoel) is de krimp verwaarloosbaar of aanzienlijk verminderd. 

  ·Ernstiger in een N₂-atmosfeer (dunne oxidefilm, hoge wrijving, beperkte slip). 

  ·De OD in het middengedeelte neemt cyclus na cyclus af; de uiteinden veranderen nauwelijks.

4. Algemene strategie (zonder de binnendiameter te veranderen) 

5. Praktische opties en parameters 

5.1 Verwijderbare interne ondersteuning in de oven(Alleen voor gebruik in de oven. Verwijderen zodra u de oven verlaat.) 

  ·Dekkingslengte: Dekking ≥1600 mm + 50–100 mm per zijde (1700–1800 mm totaal). 

  · Trek- en contactdruk: radiale uitzetting 0,2 – 0,5 mm; gewenste contactdruk 5–10 MPa; slingering ≤ 0,05 mm. 

  · Materiaal/oppervlak: Behuizing van gelegeerd staal met slijtvast oppervlak + vaste smeermiddelen die bestand zijn tegen hoge temperaturen (h-BN/MoS₂). Geen spoelen. 

  ·Gebruiksproces: Inbrengen/uitzetten voor verhitting → bewaren tijdens verhitting/weken/afkoelen → druk verlagen tot <150 °C en verwijderen. 

  ·Verwachte reductie: ~40–70% (verbeterde stabiliteit met temperatuur-/zoneringsregeling). 

5.2 Eindisolatie + gelijkmatige temperatuurregeling (verplicht). 

  ·Doelen: axiaal ΔT (spoelgedeelte - eindgedeelte) ≤ 30–40 °C; door de dikte ΔT ≤ 40 –60 °C. 

  Testmethode: Procedure: Gebruik 25–50 mm keramische vezelplaten met metalen reflecterende lagen op de aansluitingen; pas verwarming/koeling toe met 2–4 ℃/min; voer een verwarmingsperiode van 10–20 minuten uit voordat de doeltemperatuur is bereikt. 

  ·Monitoring: eind-/midden-/eindthermokoppels; corrigeren als ΔT de grenzen overschrijdt. 

  ·Verwachte reductiebereik: ongeveer 15–30%. 

5.3 Oppervlaktezonering + dunne h‑BN in het midden van de overspanning(Verlaag de piekwaarde van de extrusiedruk in het middengedeelte.)

  ·Middengedeelte (breedte: 1200–1600 mm): Ra 12–15 μm, Rpk≈2 μm; dun gecoat met 5–15 μm h-BN (hoge zuiverheid, temperatuurbestendigheid >900 ℃). 

  ·Twee uiteinden (elk 200–300 mm): Ra 20–25 μm, Rpk 3–4 μm, voor grip en om wegglijden te voorkomen. 

  ·Slipbehandeling: Geef prioriteit aan het verbreden van de hoge Rpk-band of het licht verhogen van Ra aan de uiteinden; behoud een lage wrijving in het midden 

  ·Verwachte reductie: ~15–25% (meer uitgesproken in N₂-atmosfeer). 

5.4 Optionele verbetering: interne/externe ovenrollen/zadels 

  ·Twee hittebestendige loopwielen/zadels kunnen in het niet-spoelgedeelte buiten de spoelrand worden aangebracht om de belasting te verdelen en zo het buigmoment in het midden van de overspanning en de ovalisatie te verminderen. 

  ·Verwachte reductie ~10–20%. 

5.5 Langetermijnupgrade: (Binnendiameter ongewijzigd) 

  ·Een grotere wanddikte van 30 naar 35 mm verbetert de stabiliteit en vermindert de kruipsnelheid bij hoge temperaturen; combineer met 5.1–5.3. 

  ·Het is noodzakelijk om de effecten van een hoger gewicht en een hogere verwarmingstijd op de cyclustijd en het energieverbruik te evalueren. 

5.6 Fase op de machine: Optimalisatie van de spankracht voor uitzetbare/inkrimpbare haspels 

  · Onder de voorwaarde dat er voldoende koppeloverdrachtsmogelijkheden zijn, gebruikt u de minimaal noodzakelijke druk (veiligheidsfactor 1,3–1,5) om de spanning in de binnenboring te verminderen. 

  ·Stel een "koppel-druk-slip"-kalibratie voor om ter plaatse prestatiecurven te genereren. 

6. Snelle implementatieroutekaart 

7. SOP-hoogtepunten 

7.1 Verwijderbare interne ondersteuning in de oven 

  ·Inspecteren → Inbrengen en uitlijnen → Uitzetten tot de ingestelde positie (≈6–8 MPa) → Behouden tijdens verwarmen/vasthouden/koelen → Druk verlagen tot onder 150 °C na afkoeling → Extraheren en inspecteren. 

  ·Controleer elke 100–200 uur; slingering ≤0,05 mm. 

7.2 Eindisolatie en doorweken 

      Schotten (25–50 mm keramische vezelplaat + metalen reflecterend oppervlak) stevig bevestigd; 2–4 °C/min verwarmen/koelen; 10–20 min weken; ΔT-alarm voor correctie. 

7.3 Oppervlaktezonering & h‑BN 

      Midden: Ra 12–15 μm, Rpk≈2 μm + dunne h-BN-spray, uitharding bij lage temperatuur; Eind: Ra 20–25 μm, Rpk 3–4 μm 

8. Acceptatie en monitoring 

Steun 

E-mailadres: guangwei@gwspool.com 

Bedrijf: GW Precision Technology Co., Ltd. 

Catalogus