Mechanizm zużycia tribologicznego w aspekcie zmian w warstwie wierzchniej roboczych walców hutniczych po eksploatacji

• Autorzy: Krawczyk J.

Warianty tytułu

EN

The wear mechanism in the aspect of changes in the surface layer of metallurgical working rollers after exploitation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy scharakteryzowano mechanizmy zużycia roboczych walców hutniczych w walcowniach gorących produktów oraz półproduktów stalowych. Zaprezentowano wyniki badań warstwy przypowierzchniowej w próbkach pobranych z siedemnastu walców po wycofaniu ich z eksploatacji. Trzy walce zostały wykonane ze stali podeutektoidalnej, jeden ze stali eutektoidalnej, jeden ze stali nadeutektoidalnej, dwa ze staliw nadeutektoidalnych, cztery ze staliw podeutektycznych oraz sześć z żeliw połowicznych z grafitem sferoidalnym. Analiza warstw przypowierzchniowych w obszarach roboczych pozwoliła wskazać na główne mechanizmy zużycia tych narzędzi. Walce ze stali podeutektoidalnej charakteryzują się tworzeniem nalepień materiału walcowanego, tworzeniem się tzw. białej warstwy i intensywnym umocnieniem odkształceniowym. Walec ze stali eutektoidalnej charakteryzuje się tworzeniem nalepień materiału walcowanego, ale zwłaszcza białej warstwy. W walcu ze stali nadeutektoidalnej w znacznie ograniczonym zakresie występują zjawiska tworzenia się nalepień materiału walcowanego oraz białej warstwy. Walce wykonane ze staliw nadeutektoidalnych jedynie incydentalnie wykazują zjawisko tworzenia się białej warstwy, natomiast widoczna zaczyna być fragmentacja (dekohezja) warstwy wierzchniej w wyniku oddziaływań tribologicznych. Walce wykonane ze staliw podeutektycznych charakteryzują się głównie dekohezją materiału wzdłuż wydzieleń cementytu ledeburytycznego oraz cementytu drugorzędowego wydzielonego w układzie Widmannstättena. Krawędzie takich pęknięć działają jak ostrza skrawające materiał walcowany. Walce z żeliw połowicznych podatne są na rozwój pęknięć wzdłuż wydzieleń węglików eutektycznych, a brak wydzieleń dyspersyjnych węglików drugorzędowych zaczyna sprzyjać tworzeniu się białej warstwy.

EN

The work characterizes the wear mechanisms of steelwork working rollers in hot rolling mills of steel products and semi-products. It presents the results of the examinations of the surface layer of samples obtained from seventeen rollers after they had been removed from operation. Three rollers were made of hypoeutectoid steel, one of eutectoid steel, one of hypereutectoid steel, two of hypereutectoid cast steels, four of hypoeutectoid cast steels, and six were made of mottle cast iron with spheroidal graphite. The analysis of the surface layers in the working areas made it possible to point to the main wear mechanisms of these tools. The hypoeutectoid steel rollers were characterize by the formation of “stickings” of the rolled material, the formation of the “white layer” and an intense work hardening. The eutectoid steel roller was characterizes by the formation of “stickings” of the rolled material, but especially by the formation of the white layer. In the roller made of hypereutectoid steel, the phenomena of “stickings” of the rolled material as well as the formation of the white layer are significantly limited. The rollers made of hypereutectoid cast steels exhibit the white layer phenomenon only incidentally, while showing visible fragmentation (decohesion) of the surface layer as a result of tribological interactions. The hypoeutectoid cast steel rollers were characterize mainly by the material’s decohesion along the precipitates of the ledeburitic cementite and secondary cementite precipitated in the Widmannstätten system. The edges of such cracks work like blades, which cut the rolled material. The rollers made of mottle cast iron are prone to the development of cracks along the eutectic carbide precipitates, and the lack of dispersive secondary carbide precipitates favours the formation of the white layer.

Słowa kluczowe

PL

walec hutniczy; biała warstwa; nalepienie; stopy żelaza; mikrostruktura

EN

mill roll; white layer; sticking; iron alloys; microstructure

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 3
• Strony: 65--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krawczyk J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

Bibliografia

• 1. Mercado-Solis R.D., Talamantes-Silva J., Beynon J.H., Hernandez-Rodriguez M.A.L.: Modelling surface thermal damage to hot mill rolls, Wear 263 (2007) 1560–1567
• 2. Colás R., Ramírez J., Sandoval I., Morales J.C., Leduc L.A.: Damage in hot rolling work rolls, Wear 230 (1999) 56–60.
• 3. Chang D.-F.: Thermal stresses in work rolls during the rolling of metal strip, Journal of Materials Processing Technology 94 (1999) 45–51.
• 4. Pacyna J., Krawczyk J., Kokosza A., Szczygieł A., Latała D.: Mechanizm zużywania się staliwnych walców bruzdowych. Mat. XIX Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek S.A. pt. „Kierunki rozwoju produkcji walców”, Wisła-Malinka, 21÷23 lutego 2001, s. 148–156.
• 5. Pacyna J., Kokosza A., Krawczyk J., Szczygieł A., Latała D.: Mechanizm zużywania się żeliwnych walców bruzdowych. Mat. XIX Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek S.A. pt. „Kierunki rozwoju produkcji walców”, Wisła-Malinka, 21÷23 lutego 2001, s. 157–168.
• 6. Krawczyk J., Grysak P., Szczygieł A., Latała D.: Mechanizm zużywania się walca hutniczego wykonanego ze staliwa adamitowego. Mat. XXXIII Szkoły Inżynierii Materiałowej, Kraków – Ustroń, 4÷7 października 2005, s. 129–136.
• 7. Krawczyk J., Karwat J., Szczygieł A., Latała D.: Mechanizmy zużywania się walca hutniczego wykonanego z połowicznego żeliwa sferoidalnego niklowo-krzemowo-molibdenowego. Mat. Konf. XXXIV Szkoły Inżynierii Materiałowej, Kraków –Krynica, 26÷29 września 2006, s. 99–105.
• 8. Krawczyk J., Kaczmarczyk Ł., Szczygieł A., Latała D.: Mechanizm zużywania się grafityzowanego staliwnego walca hutniczego klasy ADAMIT. Mat. XI Konferencji Naukowo-Technicznej nt. „Tendencje i kierunki rozwoju produkcji walców”. Huta Buczek Sp. z o.o., Ustroń – Jaszowiec, marzec 2006, s. 17–30.
• 9. Krawczyk J.: Effect of the microstructure on tribological phenomena occurring on the surface of a mill roll made of SA5T cast iron (GJSL-HV600 – GJSL-330NiMoCr12-8-3). Archives of Foundry Engineering 2, 8 (2008) 170–174.
• 10. Krawczyk J., Pacyna J., Szczygieł A., Latała D.: Rola morfologii ledeburytu przemienionego i cementytu drugorzędowego w tribologii walców hutniczych. Mat. XI Konferencji Naukowo-Technicznej nt. „Tendencje i kierunki rozwoju produkcji walców”. Huta Buczek Sp. z o.o., Ustroń – Jaszowiec, marzec 2006, s. 53–66.
• 11. Krawczyk J., Pacyna J.: The role of transformed ledeburite in high temperature tribology on the example of adamite rolls. Proc. of the 11th International Scientific Conference on the Contemporary Achievements in Mechanics, Manufacturing and Materials Science CAM3’S. Gliwice – Zakopane, 6th÷9th December 2005, p. 535–540.
• 12. Pacyna J., Krawczyk J.: Wpływ składników strukturalnych na własności eksploatacyjne walców roboczych w walcowniach gorących. Mat. Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek Sp. z o.o., styczeń 2007, s. 10–12.
• 13. Krawczyk J., Pacyna J., Fronczek R., Juszczak K.: Rola mikrostruktury w zużywaniu się żeliwnych walców hutniczych. Mat. Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek Sp. z o.o., styczeń 2007, s. 23–30.
• 14. Krawczyk J., Szarański M.: Wpływ współczynnika rozszerzalności cieplnej na tworzenie się pęknięć zmęczeniowo-cieplnych w staliwnych walcach hutniczych. Mat. Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek Sp. z o.o., styczeń 2007, s. 32–37.
• 15. Krawczyk J.: Zależność pomiędzy współczynnikiem rozszerzalności cieplnej a zużywaniem się elementów konstrukcji i narzędzi. Tribologia 2, 38, 212 (2007) 339–352.
• 16. Krawczyk J.: Zmiany w mikrostrukturze stopów na osnowie żelaza wywołane kontaktem tribologicznym ze stalą nagrzaną do zakresu występowania austenitu. Tribologia 4, 43, 244 (2012) 89–98.
• 17. Krawczyk J., Pacyna J., Dąbrowski R.: Rola grafitu w tribologii wysokotemperaturowej stopów na osnowie żelaza na przykładzie mechanizmów zużywania się walców hutniczych. Inżynieria Materiałowa 3, 27 (2006) 174–177.
• 18. Krawczyk J.: Mechanism of a white layer formation as a result of tribological contacts. Inżynieria Materiałowa 34, 194, 4 (2013) 310–313.
• 19. Pacyna J., Krawczyk J.: Warunki powstawania i własności białej warstwy. Hutnik – Wiadomości Hutnicze 11, 72 (2005) 545–553.
• 20. Krawczyk J., Pacyna J.: Effect of tool microstructure on the white layer formation. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 1–2, 17 (2006) 93–96.
• 21. Krawczyk J.: Rola mikrostruktury w tribologicznym zużyciu stopów żelaza, Rozprawy, Monografie 274, Wydawnictwa AGH, Kraków 2013.
• 22. Krawczyk J.: Interakcja pomiędzy tworzeniem się białej warstwy a oddziaływaniem adhezyjnym w warunkach tarcia stopów żelaza w wysokiej temperaturze. Tribologia 2, 45 (2014) 101–110.