Anormalidades e falhas dos rolos do laminador

Os rolos estão trocando peças deum laminador que são usadas para reduzir a seção transversal e a forma domaterial que está sendo laminado. São peças altamente estressadas de umlaminador e estão sujeitas a desgaste. Eles são usados ​​tanto nasfábricas de produtos planos quanto nas fábricas de produtos longos. Osrolos são a parte mais crítica dos laminadores e o desempenho do laminadordepende muito da qualidade e do desempenho dos rolos.

Os rolos operam em condiçõesseveras e sua aplicação exige uma combinação ideal de várias propriedades, comoresistência ao desgaste e tenacidade, etc. Durante o rolamento, os rolos estãosob alta carga e a área de contato entre o rolo e o material que está sendolaminado sofre desgaste. Os rolos também devem ser capazes de suportarflutuações mecânicas e térmicas às quais geralmente são expostos durante orolamento. Portanto, os rolos têm uma vida útil limitada da campanha. Apóso término da vida da campanha, é necessário alterar as rolagens para continuara rolagem. O estado da superfície é um dos critérios que determinam aalteração do rolo.

Os rolos removidos do laminadorsão revestidos na loja de torneamento / moagem e são preparados para outracampanha de laminação no moinho. Os rolos são descartados quando seudiâmetro atinge o diâmetro mínimo de descarte.

Os laminadores são rolos cada vezmais exigentes, capazes de manter a forma e o perfil por muito mais tempo, como objetivo de estender a duração das campanhas de laminação. Normalmente,a vida útil dos rolos de qualquer laminador é limitada pelo descarte planejadodos rolos. No entanto, apesar da cuidadosa atenção dada pelo fornecedor dorolo e também durante a operação do laminador, anormalidades e falhas no roloocorrem em serviço. Uma falha no rolo é uma grande catástrofe nolaminador, que não apenas leva à perda parcial ou total dos rolos, tambémrequer a remoção do godo resultante no moinho, causa a parada do moinho e danosao equipamento do laminador. Tudo isso afeta negativamente o desempenho dafábrica. Portanto, falhas no rolo devem ser evitadas.

Pode haver várias razões para as anormalidades e falhasdo rolo. Alguns dos motivos são atribuíveis ao fabricante do rolo, enquantooutros são atribuíveis aos laminadores. As falhas de rolo também podemocorrer devido às razões atribuídas aos fabricantes de rolos e aos laminadores.

Os motivos atribuíveis ao fabricante dos rolos são osdefeitos internos dos rolos, que incluem dureza não uniforme, tensão residualexcessiva, microestrutura irracional, baixa resistência do material, baixaresistência do material, transformação da estrutura para formar tensão internaou encolhimento solto para diminuir a área de carregamento efetiva etc. a falhado rolo também pode incluir um sistema de resfriamento inadequado, que causaestresse térmico no rolo, causando quebra do barril. Anormalidades norolamento também podem causar quebra do rolo. Outras razões para falhas norolo incluem o design não razoável dos rolos e as ranhuras do rolo, deformaçãoexcessiva de passagem única, fissuras profundas, fadiga e lasca, etc. Algunsdos motivos importantes para anormalidades e falhas do rolo estão descritosabaixo.

Defeitos e anormalidades do rolo

Furos e poros são os defeitos quepodem aparecer na superfície ou podem ser subsuperficiais. Os furos podemter contorno circular ou irregular, com ou sem um interior brilhante. Elessão dispersos aleatoriamente no barril de rolo de rolos de fundição a frio. Uminterior brilhante é visto com mais frequência em defeitos subterrâneos eindica gás preso sem exposição ao ar para permitir a oxidação. O gás podevir do revestimento do molde ou mesmo de rachaduras no molde frio. Causasalternativas de defeitos semelhantes, normalmente conhecidas como porosidade,são a falta de alimentação interdendrítica durante a solidificação ou,possivelmente, o desenvolvimento de gás proveniente do derretimento. Emalguns casos, para rolos de ferro fundido estático, os furos são "preenchidos"com líquido residual e são vistos como pontos difíceis com um contornocircular. Esse recurso causa problemas de qualidade da superfície, masraramente, se é que alguma vez, leva ao fracasso catastrófico. Essesdefeitos são considerados como falha de rolagem.

Inclusões não metálicas são umaanormalidade do rolo. A inclusão não metálica pode ter tamanho e aparênciadiferentes. Diferentes fontes são possíveis para inclusões não metálicas,como aprisionamento de escória ou fluxo ou partículas estranhas provenientes domolde ou do equipamento de fundição. Essa é uma anormalidade do rolo eafeta a qualidade da superfície, mas normalmente não leva a falhas massivas norolo.

Pontos rígidos e flexíveis nosrolos são defeitos de superfície e / ou subsuperficiais. Esses defeitosaparecem como pontos circulares ou semicirculares, brancos ou cinza dentro domaterial da concha e são mais duros ou mais macios que o metal basecircundante. Eles normalmente não aparecem como um defeito únicolocalizado, mas geralmente afetam uma grande parte do corpo do rolo. Essaocorrência é limitada a lançamentos girados para os quais podem ser dadasexplicações diferentes. Os pontos duros mostram uma concentração decarbonetos de ferro segregados, enquanto os pontos moles mostram áreas comdepleto de carboneto ou enriquecidas com grafite. Uma causa éprovavelmente o efeito de segregação causado por uma bolha de gás, que éempurrada pela força centrípeta, através do metal da casca imediatamente antesda solidificação final. O gás se origina da decomposição repentina da águade cristalização contida no aglutinante do material de revestimento. Outrasrazões podem estar ligadas à vibração excessiva do molde durante a fundição porrotação, que influencia a segregação durante a solidificação na interfacesólido / líquido. Essa é uma anormalidade do rolo que pode resultar namarcação da superfície do material sendo rolado, mas não em graves falhas noserviço.

Variações da dureza do rolo

No caso de rolos, é difícil obterleituras corretas da dureza e a relação linear da dureza com outraspropriedades é sempre limitada a um certo grau. Isso ocorre porque osmateriais em rolo têm uma grande variação de composição e estruturas. Portanto,as leituras de dureza são mais confusas do que úteis no caso de rolos. Asopiniões dos fabricantes e usuários de rolos sobre as leituras de dureza sempreforam diferentes umas das outras.

Somente a dureza da superfíciepode ser medida em um rolo de maneira não destrutiva. Essa medição em duasdimensões é geralmente considerada representativa do volume tridimensionalatrás da superfície. Mas no rolo existe gradiente de dureza devido avariações macroscópicas e microscópicas causadas pela fundição (diminuição davelocidade de solidificação com o aumento da distância da superfície) etratamento térmico (diminuição da velocidade de resfriamento com aumento dadistância da superfície durante a têmpera em relação ao tempo-temperatura-curvas de transformação). Outras profundidades de dureza são influenciadaspelas composições e pelos métodos de tratamento térmico.

Além disso, o material em rolo éextremamente duro e, portanto, é fortemente influenciado pelo endurecimento dotrabalho (no torno ou na retificadora) e pela têmpera (na retificadora). Adureza tem impacto na resistência ao desgaste. Mas também não é corretoque tudo melhore com maior dureza. Outros parâmetros têm um impacto maiorno desempenho do rolo, como composição, microestrutura e tensões residuais.

Além disso, há uma variação de durezana superfície do rolo no caso de rolos, uma vez que a área da superfície dobarril de rolo é bastante grande. Além disso, após o rolo ter sido usadopara alguns laminadores no moinho, a não uniformidade da dureza pode aumentar,já que a parte central do rolo, que está em contato com o material quente sendolaminado, é temperada, causando uma diminuição na dureza.

Tensões residuais

Os rolos normalmente apresentamtensões residuais. Essas tensões residuais são bidimensionais nasuperfície e tridimensionais no volume. Na superfície, a tensão radial ézero e a tensão longitudinal (axial) também é zero na borda do barril. Naparte principal do cano, axial e circunferencial (tangencial) são iguais emsinal e tamanho. Na linha central, perto da área axial do rolo, as tensõestangenciais e radiais são iguais em tamanho e sinal. Aqui, a relação entretensão longitudinal e tangencial / radial é dada pela relação do diâmetro dorolo com o comprimento. O estresse que excede a resistência do material dorolo causa uma quebra espontânea do rolo. A fratura pode ser perpendicularà direção axial, caso a tensão longitudinal seja muito alta primeiro,

O estresse residual tem um altoimpacto na resistência dos rolos. A resistência à compressão aumenta aresistência à fadiga, reduz a propagação de trincas e reduz a tensão decisalhamento na superfície do cilindro e endurece o trabalho. A tensãoresidual de tração pode causar quebra do rolo. As tensões residuais decompressão e tração em um rolo compensam-se na seção transversal do rolo. Onível certo de tensões residuais é necessário para ser controlado em rolos.

Danos ao rolamento devido a carga única e quebra térmica

Os danos ao rolamento tambémpodem ser causados ​​por uma única carga. Sempre que o rolo é colocado nolaminador e o rolamento é iniciado, a superfície do rolo aquece até umatemperatura média, que se estabiliza após algum tempo de laminação. Duranteesse período, existe um gradiente de temperatura no rolo, com a parte externamais quente e a parte interna mais fria. Devido a esse gradiente detemperatura, a parte externa do rolo tem mais expansão térmica do que a parteinterna. Isso cria tensão térmica no rolo, com tensão de compressãoexterna e tensão de tração interna. A tensão de tração térmica aumenta atensão de tração residual e, se a tensão de tração total atingir a resistênciado material, é iniciada uma rachadura, que é o ponto de partida para a falha dorolo. A mais baixa é a temperatura inicial do rolo quando é colocado nomoinho; maior é o risco de quebra térmica.

Em caso de ruptura térmica, obarril é quebrado, mostrando linhas de fratura orientadas radialmente, cujaorigem está no ou próximo ao eixo do barril. A fratura é perpendicular aoeixo do rolo e geralmente ocorre perto do centro do comprimento do cano. Aruptura térmica está relacionada à diferença máxima de temperatura entre asuperfície e o eixo do cilindro. A diferença de temperatura pode serinduzida por uma alta taxa de aquecimento da superfície do rolo resultante deum resfriamento insuficiente do rolo ou até mesmo uma quebra do resfriamento dorolo ou um alto rendimento no início da campanha de laminação. Essadiferença de temperatura entre a zona externa e a parte interna do rolo iniciatensões térmicas que são sobrepostas às tensões residuais existentes no rolo. Comoum exemplo, uma diferença de temperatura de 70 ° C entre a superfícieexterna e o eixo do rolo causa tensões térmicas adicionais na direçãolongitudinal de cerca de 1.100 kg / m² durante a fase crítica após o início dacampanha de laminação. Uma vez que as tensões de tração longitudinaistotais no núcleo excedem a resistência máxima do material do núcleo, uma quebratérmica súbita é induzida. Isso pode ser uma falha no moinho ou uma falhano rolamento.

De fato, existem três fatoresimportantes para a ruptura térmica. Estes são (i) gradiente térmico, (ii)resistência e integridade do material do núcleo e (iii) tensões residuais. Naverdade, menor é a força do material do núcleo do rolo; maior é o risco dequebra térmica.

O estresse residual tem um altoimpacto na ruptura térmica. As tensões residuais são sempre tensões decompressão externas e tensões na parte interna do rolo. Essas tensões sãoreduzidas em todas as áreas em que as ranhuras são usinadas no rolo, maspermanecem altas nas áreas entre as ranhuras. Quando esses rolos sãoaquecidos durante o processo de laminação, a tensão térmica é adicionada àtensão residual e quando a tensão de tração total (no máximo entre as ranhuras)atinge os limites de resistência do material, ocorre uma ruptura térmica entreas ranhuras.

Danos mecânicos e físicos dos rolos

Os rolos também podem ter danosmecânicos. Danos mecânicos nos rolos podem ocorrer devido à sobrecargamecânica local. É bastante comum encontrar intrusões, contusões, impressõesnos rolos. Isso acontece quando qualquer material estranho entra nos rolosjunto com o material que está sendo enrolado. Os danos ao rolo ocorremquando a dureza do material estranho é alta ou seu tamanho é grande osuficiente para causar uma impressão profunda nos rolos. Em caso deimpressão profunda do rolo, torna-se necessário usinar os rolos.

O dano físico dos rolos pode serde vários tipos. Estes são descritos aqui.

O descascamento é uma dasanormalidades nos rolos. Durante o laminação, uma fina camada de óxido éformada na superfície do rolo dentro da largura de laminação. A remoçãoparcial dessa camada de óxido é conhecida como peeling. Esse descascamentopode ser facilmente identificado quando observado como faixas circunferenciaisprateadas do material do rolo pai, misturadas com faixas de óxido azul / pretoainda aderentes à superfície do rolo. A camada de óxido na superfície dorolo cresce em função da temperatura da superfície do rolo ao deixar a picadado rolo e o tempo de exposição ao ar a uma temperatura elevada. Essacamada de óxido é submetida a tensões de cisalhamento alternadas devido àdiferença de velocidade da superfície do material que está sendo laminado e dorolo. Uma vez que a resistência à fadiga dessa camada de óxido é excedida,o peeling dessa camada é iniciado. O descascamento é caracterizado desdeque apenas a camada de óxido seja cortada enquanto o material básico do rolopermanece intacto e continua resistindo às forças de cisalhamento. Aocorrência desse fenômeno depende das condições de laminação, incluindo atemperatura da superfície do material que está sendo laminado (o que determinafortemente a natureza e a dureza da escala), a redução da laminação, oresfriamento do rolo e a duração da campanha de laminação. O descascamentodo rolo é um recurso do moinho.

Contusão ou marcação mecânica sãoindentações locais no barril do rolo combinadas com hematomas induzidos pelocalor, fissuras por incêndio e trincas por pressão dentro ou fora da largura dorolamento. Essas marcas são vistas predominantemente nos rolos de trabalhodos suportes de acabamento traseiros dos laminadores. Elas são causadaspor sobrecargas extremas locais relacionadas a pedras, extremidades dobradas e/ ou frias do material sendo enroladas, objetos estranhos ou partículas deescamas mais espessas que passaram pelo espaço do rolo. Todas essasanormalidades, quando ocorrem em alta velocidade de rolamento, podem causaralta pressão, bem como calor de deformação e atrito. Essas condições podemcriar danos na superfície local nos rolos. Eles resultam de anormalidadesna fábrica, se o processo de laminação ficar fora de controle.

A formação de faixas é umaanormalidade dos rolos. São as áreas brilhantes e muito descascadas queaparecem no rolo de trabalho e são orientadas na direção circunferencial emuitas vezes estão na forma de faixas com uma superfície muito áspera. Asfaixas geralmente aparecem nos rolos de trabalho ICDP (vazamento duploindefinido refrigerado) nas bancadas de acabamento inicial dos laminadores aquente, mesmo após um período de campanha bastante curto. A formação defaixas também é possível quando rolos de trabalho com alto cromo são usados​​após tempos de execução mais longos nos mesmos suportes e posições críticas. Devidoàs forças de atrito alternadas em combinação com cargas térmicas alternadas queexcedem a resistência ao cisalhamento por fadiga quente do material da carcaça,as rachaduras paralelas na superfície dentro da profundidade das rachadurasprimárias se desenvolvem e se propagam até que as áreas rachadas sejamafastadas do rolo. Uma vez que a superfície do rolo é deterioradalocalmente, induzem-se picos de forças de cisalhamento que levam a umdesenvolvimento muito rápido de bandas descascadas ao redor do tambor do rolo. Acamada removida tem uma profundidade de cerca de 0,1 mm a 0,2 mm, quecorresponde mais ou menos à profundidade das principais fissuras. Estaocorrência está relacionada principalmente às condições da usina.

A soldagem do material que estásendo enrolado ocorre no barril de rolos, principalmente nos rolos de trabalhodos suportes de acabamento traseiros, especialmente ao enrolar bitolas finas. Aalta pressão específica de rolamento em combinação com a baixa temperatura derolamento são condições básicas para a soldagem do material que está sendorolado na superfície do rolo. Em particular, anormalidades no rolamento,como pedras, prensas e extremidades dobradas do material sendo enroladas,causam pressões extremamente altas que favorecem a aderência do material aorolo. Assim, uma deformação plástica aumentada da superfície do rolo naforma de recortes, ou mesmo lascamento, é induzida nessas áreassobrecarregadas, nas quais o desenvolvimento severo de calor adicionarachaduras ou contusões. A escolha incorreta da classe do rolo para osúltimos suportes de acabamento pode levar a aderências catastróficas. Essedano é causado pelas condições do moinho.

As ranhuras circunferenciais dearranhões semelhantes a ondas podem aparecer na superfície do barril,coincidindo com a borda do material sendo enrolado em moinhos planos. Aextensão depende da variação na largura do material que está sendo rolado antesda troca do rolo. Essa aparência é normalmente observada nos rolos detrabalho dos estandes de acabamento inicial. Isso é causado pelo aumentoda resistência à deformação da borda do material que está sendo laminado,combinado com altas taxas de redução nos estandes de acabamento inicial. Sea borda do material que está sendo enrolado estiver consideravelmente mais friaque o centro e se houver uma escala rígida na borda, uma carga específica maisalta causará maior desgaste localizado na superfície do rolo. Isso é maisprevalente ao rolar aços inoxidáveis ​​com graus de rolo altamente ligados. Estaé uma ocorrência relacionada ao moinho.

Às vezes, devido às anormalidadesno laminador, um grande momento de torque é acumulado pelos motores deacionamento. O grande momento de acumulação ocorre porque os motores sãosempre parte forte e potente do moinho. Devido à acumulação do enormemomento de torque, ocorre uma falha no pescoço do rolo, uma vez que o pescoçodo rolo é geralmente a parte mais fraca de todo o sistema. Quando opescoço do rolo quebra, mostra uma estrutura típica de uma ruptura rápida equebradiça, com a área fraturada normalmente inclinada a 45 graus em relação àdireção axial. No entanto, as falhas de torção por fadiga dos pescoços sãoraras durante o rolamento normal.

O diário do rolo pode sofrer umafalha na seção transversal. Geralmente começa na parte inferior do raioadjacente ao barril. A face da fratura segue o raio e depois continua parao lado do cano e afasta uma parte da face final do cano. Sob condições decarga de choque, o pico de carga pode exceder a resistência à flexão máxima domaterial do núcleo e ocorre uma fratura, geralmente na área da seçãotransversal mais estressada. No caso de um rolo ter sido tratadoincorretamente por uma queda ou pelo uso incorreto da barra do carregadordurante as trocas, os pescoços do rolo podem rachar ou, com mais freqüência,fracassar. O fato de um pedaço do cano estar preso ao diário indica umafalha no uso indevido. Isso é uma falha no moinho.

A falha do diário pode ocorrerdevido à fratura por flexão. As linhas de fratura começam do lado de forae se espalham por toda a seção transversal, particularmente começando na áreado filete e muitas vezes após a propagação da trinca por fadiga. Essafalha decorre de altas cargas de flexão que excedem a resistência à flexãofinal ou a resistência à fadiga do munhão. Geralmente, é limitado a rolosde trabalho 2-Hi de qualquer classe em suportes para laminadores a quente. Essetipo de quebra pode ser causado por (i) altas cargas de rolamento combinadascom um projeto de rolo fraco, (ii) anormalidades de rolamento com forças deflexão extremas, (iii) qualidade inadequada do rolo no que diz respeito àresistência do munhão, e (iv) a efeito de entalhe como conseqüência de um raiode filete muito pequeno, ranhuras circunferenciais e trincas por fadigainduzidas por corrosão, etc. Isso é uma falha no moinho ou no rolo.

No caso de falha do mancal devidoao torque final da unidade, a face da fratura é inclinada para o eixo do rolo epode mostrar uma fratura de cisalhamento completa, que muitas vezes forma umaruptura em forma de cone. Esse tipo de fratura ocorre na extremidade daunidade, iniciando na seção mais fraca, que geralmente é o recesso do aneldividido, propagando-se para o centro do pescoço ou a partir da raiz do raio daextremidade da pá. Isso acontece quando o torque na extremidade da unidadeexcede a força de torção do material do munhão. A força do munhão também éafetada pelo efeito de entalhe de raios agudos, ou seja, no recesso do aneldividido ou em qualquer outro gerador de tensão, como furos radiais. Acarga pode ser normal para o projeto e operação do moinho; nesse caso, omaterial em rolo requer atualização ou a carga pode exceder a operação padrãodo moinho, que por sua vez é superior à resistência à torção do materialem rolo. As sobrecargas podem ser experimentadas através de uma variedadede condições, como (i) uma paralisação do moinho devido a um adesivo, (ii)anormalidades no rolamento, como soldagem de material sendo enrolado,pré-ajuste incorreto da folga do rolo, etc. encaixe incorreto do eixo de acionamento,seja pelo laminador ou pela usinagem incorreta da extremidade do acionamento. Issogeralmente é uma falha no moinho.

A falha do mancal também pode serdevido aos rolamentos desgastados e apreendidos. Marcas de pontuação ouarranhões profundos podem ocorrer no mancal na área do rolamento, ao longo doeixo ou na direção circunferencial. Também pode haver indentações einclusões de fragmentos de escama de moinho ou outros materiais estranhos. Outrosdanos podem incluir oxidação e erosão da superfície do solo sob o mancal. Marcasde rotação e rachaduras de incêndio podem ser evidentes na área do rolamento e,em casos extremos, pode resultar em quebra térmica do pescoço. Rachadurastambém podem se propagar pelos orifícios de injeção de óleo. Vedaçõesinadequadas, danificadas ou mesmo ausentes permitem a intrusão de água,incrustações e outras partículas estranhas no espaço entre a pista interna domancal e o munhão. Os arranhões profundos ao longo do eixo são causados​​por detritos entre o mancal e o mancal que é escavado na superfície quando omancal é removido para a retificação do rolo. A viscosidade da graxa que émuito baixa e a folga incorreta entre o rolamento e o munhão, juntamente compartículas estranhas, podem causar danos à superfície e desgaste quando o anelinterno do mancal se move ao redor do munhão devido ao deslizamento. Issopode até induzir solda a frio e coesão entre o munhão e o mancal, além debloquear os orifícios de lubrificação. O resultado pode incluir altascargas de atrito, rachaduras pelo calor produzido e um rolamento apreendido. Oexcesso de desgaste no munhão, falta de lubrificação, usinagem elíptica ouencaixe incorreto do anel do pescoço ou qualquer outra falta de vedação podempermitir que a água de resfriamento do moinho penetre sob o rolamento e causecorrosão. Isso é uma falha no moinho.

Rachaduras de fogo

Rachaduras de incêndio sãorachaduras de choque térmico que se formam sob uma taxa de resfriamento muitoacentuada na superfície do rolo. Quando a superfície do rolo aquecido comum gradiente térmico perpendicular à superfície do rolo durante a revolução dorolo é extinta pela água de resfriamento, a tensão de tração da superfícieaumenta. Quando a tensão de tração atinge a resistência à tração domaterial em rolo, são iniciadas trincas (trincas por fogo). Essas trincassão formadas apenas sob tensão de tração.

Um padrão de trincas nasuperfície dos rolos utilizados para laminação a quente com resfriamento a águaé bastante normal. Ajuda a melhorar a mordida do rolo. No entanto, astrincas por incêndio podem se transformar em trincas mais profundas para causarfalha no rolo devido à fragmentação. O padrão de trincas depende daresistência do material em rolo. Quanto maior a resistência do material emrolo, maior a rede de proteção contra incêndio e mais profunda a proteçãocontra incêndio. O pior tipo de rachaduras de incêndio ocorre quando omoinho para com o material quente entre os rolos e o resfriamento a águapermanece ligado. O efeito é mais grave no grupo de desbastes de desbaste. Emuma parada repentina do moinho com calçada grande, é necessário parar oresfriamento do rolo imediatamente e permitir que o rolo esfrie normalmente,sem extinguir, para evitar rachaduras profundas. Além disso, em uma paradarepentina do moinho com grande calçada,

Geralmente existem três tipos derachaduras de fogo. Eles são (i) rachaduras na faixa, rachaduras na escadae (iii) rachaduras localizadas.

As fissuras de fita correspondemà largura do material que está sendo laminado e ao arco de contato entre o rolode trabalho e o material que está sendo laminado. A aparência dessasrachaduras é do tipo usual de mosaico, mas é de malhagem maior do que um padrãoconvencional de fogo. No caso de uma parada de fábrica, o material queestá sendo laminado pode permanecer em contato com os rolos de trabalho por umtempo considerável. A temperatura da superfície do rolo aumentarapidamente na área de contato e o calor penetra mais profundamente no corpo dorolo. As tensões térmicas induzidas excedem a resistência ao escoamento aquente do material em rolo. Quando o material que está sendo rolado éremovido e os rolos levantados, a superfície do rolo esfria e, devido àcontração dessa área localizada, a superfície começa a rachar. Aseveridade das trincas depende do tempo de contato e da taxa de resfriamento.

As rachaduras na escada (Fig. 1)estão dentro de uma faixa circunferencial no barril do rolo. Estas sãotrincas longitudinais orientadas que se propagam em planos radiais. Essetipo de trincas pode ser iniciado devido à falta de resfriamento, por exemplo,por bicos de resfriamento bloqueados. Devido à penetração de caloracentuada no corpo do rolo, essas fissuras são muito mais profundas do que ashabituais. Isso é uma falha no moinho.

Fig 1 Rachaduras na escada e rachaduras por pressão nosrolos

No caso de rachaduraslocalizadas, o barril mostra áreas locais de rachaduras, às vezes junto comrecuos ou até lascas locais. Essas trincas ocorrem quando a combinação detensões mecânicas e térmicas nessas áreas locais ultrapassam a resistência aoescoamento do material do barril e são exageradas durante o resfriamentosubsequente. Anormalidades no moinho, como uma contusão por impacto,soldagem do material que está sendo enrolado, cravação (pinçamento) da borda ouextremidade do material que está sendo enrolado são possíveis razões para essetipo de dano. A combinação de rachaduras de incêndio e rachaduras depressão torna esse dano muito perigoso, pois pode induzir a fadiga da fita (Fig1) ou até estilhaçamento imediato. Isso é uma falha no moinho.

Fadiga do rolo

Os rolos também estão danificadosdevido à fadiga. Os danos causados ​​pela fadiga podem começar nasuperfície ou sub-superfície. O problema de fadiga nos rolos pode surgirdevido a altas cargas nos moinhos. Exemplo típico de falhas de fadiga sãoo barril dos rolos de fresa de seção (Fig 2). A fadiga por corrosão tambémpode ser um problema. Com a fadiga por corrosão, não há operação segura enão há limite de fadiga. A fadiga por corrosão pode ser reduzida reduzindoas tensões nominais, otimizando o design do rolo e as tensões de compressãoresiduais elevadas. Um outro ponto relacionado à fadiga por corrosão é quenão há operação segura e não há limite de fadiga. A ruptura por fadiga porcorrosão é causada por estresse e tempo alternados.

Às vezes, após um problema deresfriamento no moinho, o rolo mostra algumas rachaduras circunferenciais, oque com alguma profundidade realmente reduz a seção transversal do rolo e,devido à alta carga, o rolo pode quebrar sob a condição de fadiga de baixociclo.

 Fig 2 Falha no rolo do tipo fadiga e lasca em formade sela nos rolos

Spalling

A lasca pode ser outra razão paraa falha do rolo. Existem dois tipos diferentes de lascas nos rolos. Umcomeça em uma rachadura inicial da superfície, enquanto o outro tipo começa nasub-superfície. As rachaduras na superfície são normalmente causadas porsobrecarga local e todos os tipos de anormalidades no rolamento, incluindocondições anormais no rolamento. Quando a deformação plástica nasuperfície do rolo é maior do que o material do rolo permite, uma rachaduracomeça.

Os lascas que causam danos fataissempre tendem a ocorrer com um número relativamente baixo de rotações. Issosignifica que a iniciação de trincas, a propagação de trincas e a falha finalde estilhaços podem se desenvolver em uma única campanha contínua.

Existem cinco tipos de lascas. Estessão (i) fragmentos de sela, (ii) trincas por pressão e fragmentos de fadiga dafita, (iii) fragmentos relacionados à ligação da interface casca / núcleo, (iv)fragmentos devidos à profundidade insuficiente do invólucro e (v) fragmentos deborda do barril.

Os fragmentos de fadiga em formade sela (Fig. 2) se originam no material do núcleo abaixo da interface casca /núcleo e rompem na superfície do barril. Intensidade variável das linhasde fadiga pode ser vista nas áreas profundas do fragmento, indicando a direçãode propagação do núcleo para a superfície do barril. Essas lascas ocorremem rolos de trabalho com núcleo de ferro em grafite em flocos e estãopredominantemente localizadas no centro do barril. A lasca é causada poraltas cargas cíclicas devido a grandes reduções ao rolar bitola fina emateriais duros. Essas cargas induzem altas tensões alternadas no materialdo núcleo, além do limite de fadiga, e muitas microfissuras começam a seformar, causando um enfraquecimento progressivo do material do núcleo. Noestágio seguinte, essas micro fissuras se juntam e se propagam para asuperfície do barril e através da casca, dando origem ao grande e típico feixede sela. Altas tensões de tração residuais que são induzidas termicamenteno núcleo durante a fabricação favorecem esse tipo de dano ao rolo.

No caso de trincas por pressão elascas de fadiga da fita (Fig 1), inicialmente, uma ou mais trincas por pressãosão formadas em uma área de sobrecarga local, na ou próximo à superfície dobarril. Essa rachadura é geralmente orientada paralela ao eixo do rolo,mas se propaga em uma direção não radial. No estágio seguinte, uma fadiga,a banda de fratura na língua do gato se propaga progressivamente em uma direçãocircunferencial, correndo mais ou menos paralela à superfície do barril. Adireção da propagação é oposta à direção da rotação do rolo. A propagaçãose desenvolve dentro da superfície de trabalho do rolo, aumentando gradualmenteem profundidade e largura, seguida por um grande fragmento de superfície dasuperfície do barril sobrejacente. Altas cargas locais nas arestasprincipais, pedras ou duplicação da extremidade do material sendo enrolado,excedem a resistência ao cisalhamento do material da carcaça e iniciam atrinca.

No caso de rolos vazados duplos,uma grande área de material da carcaça se separa do núcleo seguindo a interfacefracamente ligada até que uma área de ligação metalúrgica completa sejaatingida. Nesse ponto, a fratura se propaga rapidamente em direção àsuperfície do barril, resultando em um grande fragmento. Durante afundição de um rolo, o objetivo é alcançar a ligação metalúrgica completa entrea carcaça e o metal do núcleo. A separação do invólucro do núcleo durantea operação é favorecida por qualquer razão que reduz a resistência da ligação,tais como: (i) resíduos da camada de óxido entre o invólucro e o núcleo, (ii)presença de fluxo ou escória na interface e (iii) ) excesso de carbonetos,microporosidades, flocos de grafite ou inclusões não metálicas, como sulfetos,etc. Outras razões para a separação da carcaça e do núcleo podem ser asobrecarga local excessiva durante as anormalidades do moinho, iniciando umaseparação local que continua a crescer por propagação de trincas por fadigaseguindo a interface da carcaça / núcleo até que um tamanho crítico sejaatingido. Isso leva a uma grande fragmentação secundária espontânea. Essetipo de dano pode ocorrer mesmo se não houver defeito metalúrgico na zona deligação. Tensões de tração radial excessivas na zona de ligação devido acondições anormais de aquecimento (falha do sistema de refrigeração do rolo,adesivo etc.) também podem ser um motivo para a separação da carcaça e donúcleo. Normalmente, é uma falha de rolo se houver defeitos de ligação. Issoleva a uma grande fragmentação secundária espontânea. Esse tipo de danopode ocorrer mesmo se não houver defeito metalúrgico na zona de ligação. Tensõesde tração radial excessivas na zona de ligação devido a condições anormais deaquecimento (falha do sistema de refrigeração do rolo, adesivo etc.) tambémpodem ser um motivo para a separação da carcaça e do núcleo. Normalmente,é uma falha de rolo se houver defeitos de ligação. Isso leva a uma grandefragmentação secundária espontânea. Esse tipo de dano pode ocorrer mesmose não houver defeito metalúrgico na zona de ligação. Tensões de traçãoradial excessivas na zona de ligação devido a condições anormais de aquecimento(falha do sistema de refrigeração do rolo, adesivo etc.) também podem ser ummotivo para a separação da carcaça e do núcleo. Normalmente, é uma falhade rolo se houver defeitos de ligação.

Os fragmentos devido à profundidadeinsuficiente da carcaça ocorrem quando a interface entre o metal da carcaça e onúcleo é completamente soldada, mas a profundidade da carcaça é insuficientepara atingir o diâmetro da sucata. O material do núcleo que contém maisgrafite e menor liga é muito mais macio que o material da concha e apresentauma cor cinza. Como a interface segue a frente de solidificação do metalda concha, as áreas do metal do núcleo mole exibidas na superfície do barrilsão irregulares e não contínuas. A profundidade da carcaça depende devários fatores que controlam o processo de fundição centrífuga, como peso dometal, temperaturas de fundição e base de tempo, etc. É quando um dessesparâmetros críticos não é atingido é obtida uma profundidade insuficiente dacarcaça. Isso é uma falha de rolagem.

Rachaduras de superfície e / ousubsuperfície e lascas associadas se formam no cano do rolo de trabalho, nocaso de fresas planas em torno de 100 mm a 300 mm a partir da extremidade docano, em uma direção circunferencial. Essas rachaduras são estendidas emdireção ao bordo livre da superfície do barril. Em casos extremos, essasrachaduras podem entrar no raio do pescoço. Essa borda rachada pode grudarno corpo do rolo ou sair como uma grande lasca. Pressão excessiva no finaldo cano do rolo de trabalho, reforçada pela dobra positiva do rolo de trabalho,falta de alívio da extremidade do cano do rolo de backup, formato inadequado datira, bordas grossas (formato de osso de cão) ou processo de instalaçãoincorreto induzem a sobrecarga local que excede a resistência ao cisalhamentodo material do rolo de trabalho. Perfis de desgaste excessivos devido acampanhas longas podem causar sobrecargas localizadas nas extremidades dobarril, o que favorece a trinca inicial. A rolagem contínua propaga arachadura, saindo no bordo livre e ocorre a falha. Isso é uma falha nomoinho.

Danos no rolo de aço devido ao hidrogênio

O hidrogênio (H2) pode causardois tipos de problemas em rolos de aço. Uma é a fadiga especial,demonstrada pelo início de uma ou mais rachaduras perpendiculares à direçãolongitudinal dos rolos e crescendo conicamente nas duas direções. Levamuito tempo até que esse cansaço se torne evidente. As rachadurasrealmente não funcionam como elevadores de estresse através da flexão. Asrachaduras estão situadas mais ou menos na área livre de estresse e é apenas oestresse térmico que realmente alterna de campanha para campanha. Essesrolos estão em serviço por muitos anos até que o problema se torne evidente. Observou-seque esses fenômenos sempre começam na extremidade superior do cano, na partesuperior do pescoço, onde o hidrogênio se concentra durante a solidificação edurante o resfriamento primário nesse volume e onde ocorre a última transiçãoferrita-austenita. É realmente uma situação de fadiga progressiva, noentanto, as únicas tensões nessa área estão relacionadas a tensões residuais etérmicas e o número de alterações de cargas é muito pequeno. Mas,finalmente, o H2 é encontrado como ativo.

A segunda questão relacionada aoH2 é que a fração quebradiça atrasada ocorre inesperadamente, sem nenhuma cargade rolamento no rolo. Às vezes, acontece quando os rolos ainda estão emestoque, mesmo anos após a entrega. Este fenômeno é bem conhecido. Omaterial é frágil por H2 e, quando sujeito a uma carga, mais cedo ou mais tarde(dependendo do conteúdo de H2 e da tensão) o rolo começa a se desintegrar semqualquer sinal de deformação, nem mesmo em qualquer lugar na área da topografiada fratura que mostre única face do decote.

H2 é crítico para o aço apenasenquanto os átomos de H2 são dissolvidos na microestrutura e podem se mover pordifusão livre. Assim que dois átomos se combinam no gás H2 e estãopresentes em cavidades ou porosidade, o gás não é mais prejudicial. Cavidadesde contração são as armadilhas para a captura de H2. Portanto, a falharelacionada ao H2 normalmente não é encontrada em rolos com grandes cavidadesde contração. Como os rolos fundidos sempre têm pelo menos microcavidades,o teor tolerável de H2 é muito maior que os rolos forjados.

Fonte: ispatguru