لفافة الدرفلة: الأنواع والتصنيع ودليل الأداء

ما هو لفة مطحنة الدرفلة

أ لفة مطحنة الدرفلة هو عنصر العمل الأساسي في معدات درفلة المعادن التي تعمل على تشكيل وتقليل سمك المعدن من خلال الضغط الدوراني . يتم تركيب هذه الأدوات الأسطوانية في أزواج أو مجموعات داخل مصانع الدرفلة لضغط واستطالة القضبان المعدنية أو الألواح أو الشرائط إلى الأشكال والأبعاد المرغوبة. تعمل بكرات الدرفلة عند درجات حرارة وضغوط عالية، مما يجعلها ضرورية لنجاح إنتاج الصلب، ومعالجة الألومنيوم، وعمليات تشكيل المعادن الأخرى.

يتضمن المبدأ الأساسي وراء لفات الدرفلة التشوه البلاستيكي للمعدن بين أسطوانتين متعاكستين . عندما يمر المعدن عبر الفجوة (تسمى "فجوة اللف" أو "التمرير")، تطبق اللفائف قوى ضغط تقلل السُمك مع زيادة الطول. يمكن لمصانع الدرفلة الحديثة معالجة مواد تتراوح من ألواح الصلب الضخمة التي تزن عدة أطنان إلى رقائق الألومنيوم الرقيقة التي يبلغ سمكها 0.006 مم فقط.

أنواع رولات الدرفلة وتطبيقاتها

رولز العمل مقابل رولز النسخ الاحتياطي

عادةً ما تستخدم تكوينات مطحنة الدرفلة نوعين متميزين من اللفائف. تعمل بكرات العمل على اتصال مباشر مع المعدن الذي تتم معالجته ، وتحمل العبء الأكبر من الضغوط الحرارية والميكانيكية. تسمح هذه اللفات ذات القطر الأصغر (عادة 300-800 مم) بالتحكم بشكل أفضل في الشكل والتشطيب السطحي. لفات احتياطية، بأقطار تصل 1,200-1,800 ملم ، ودعم بكرات العمل ومنع الانحراف تحت الأحمال الثقيلة، خاصة في تكوينات المطاحن ذات الأربعة ارتفاعات والستة ارتفاعات.

التصنيفات القائمة على المواد

عملية تصنيع لفات الدرفلة

يتضمن إنتاج بكرات الدرفلة عمليات معدنية متطورة مصممة لتحقيق الصلابة المثلى، ومقاومة التآكل، والاستقرار الحراري. يتبع التصنيع عادةً هذه المراحل الحاسمة:

• اختيار المواد وذوبانها - يتم صهر تركيبات السبائك عالية الجودة في أفران القوس الكهربائي عند درجات حرارة تتجاوز 1600 درجة مئوية
• صب أو تزوير - اعتمادًا على نوع اللفة، يتم صب المعدن المنصهر إما في قوالب طرد مركزي أو ثابتة، أو يتم تشكيله تحت مكابس هيدروليكية تطبق 10000 طن من الضغط.
• المعالجة الحرارية - تعمل دورات التسخين والتبريد التي يتم التحكم فيها على إنشاء الهياكل الدقيقة المرغوبة، مع درجات حرارة تبريد تتراوح بين 850-1050 درجة مئوية
• التصنيع والطحن - يحقق الطحن الدقيق قيم خشونة السطح تبلغ Ra 0.2-0.8 ميكرومتر وتفاوتات الأبعاد ضمن ±0.02 مم
• المعالجة السطحية - قد تتلقى اللفات المتقدمة طلاء بالكروم أو تصلب بالليزر أو طلاء سيراميك لتعزيز مقاومة التآكل بنسبة 30-50%

بالنسبة لبكرات العمل الفولاذية عالية السرعة المستخدمة في الدرفلة على البارد، تستغرق دورة التصنيع حوالي 6-8 أشهر بدءًا من الصب الأولي وحتى التسليم النهائي، مما يعكس عمليات المعالجة الحرارية الشاملة ومراقبة الجودة المطلوبة.

عوامل الأداء الرئيسية وآليات التآكل

الضغوط الحرارية والميكانيكية

تتحمل بكرات الدرفلة ظروف التشغيل القاسية. في تطبيقات الدرفلة على الساخن، يمكن أن تصل درجات حرارة السطح إلى 600-700 درجة مئوية بينما يظل قلب اللفة عند درجة حرارة 100-150 درجة مئوية، مما يخلق تدرجات حرارية شديدة. يؤدي هذا التسخين والتبريد الدوري إلى التعب الحراري، والذي يظهر على شكل شقوق نارية على سطح اللفة. عمليات الدرفلة على البارد، رغم انخفاض درجة حرارتها، تفرض ضغوط اتصال تتجاوز 1500 ميجاباسكال (ميجاباسكال) مما يؤدي إلى التعب تحت السطح والتشظي.

أوضاع التآكل الأساسية

إن عمر خدمة لفات الدرفلة محدود بعدة آليات تحلل:

1. أbrasive wear - تعمل الجسيمات القشرية والشوائب الصلبة الموجودة في المواد المدرفلة كأدوات قطع، مع معدلات تآكل تبلغ 0.05-0.15 مم لكل 1000 طن في الدرفلة على الساخن
2. أdhesive wear - عند درجات الحرارة والضغوط العالية، يحدث نقل المعادن بين اللفة وقطعة العمل، وهو ما يمثل مشكلة خاصة في درفلة الفولاذ المقاوم للصدأ
3. التآكل التأكسدي - تشكل التفاعلات الكيميائية عند درجات الحرارة المرتفعة طبقات أكسيد تتقشر، مما يساهم بنسبة 20-30% من إجمالي تآكل اللفة الساخنة
4. تشوه البلاستيك - تؤدي دورات الضغط المتكررة إلى زيادة قطر اللفة في مركز البرميل، مما يؤدي إلى إنشاء أشكال لفة غير مناسبة

تنفيذ المطاحن الحديثة أنظمة طحن لفة على الانترنت يمكنه استعادة ملفات تعريف اللفائف دون إيقاف تشغيل المصنع، مما يؤدي إلى إطالة عمر الحملة بنسبة 15-25% وتحسين اتساق جودة المنتج.

لفة ابتكارات التصميم واتجاهات التكنولوجيا

تقنيات التحكم في التاج

يتطلب الحفاظ على سمك موحد عبر عرض الشريط تصميمات تاج ملفوفة متطورة. لفات CVC (التاج المتغير باستمرار). تتميز بمظهر منحنى متعدد الحدود من الدرجة الثالثة والذي يمكن إزاحته محوريًا أثناء التدحرج للتعويض عن التمدد الحراري والتآكل. تحقق هذه التقنية، التي قدمتها مجموعة SMS، تفاوتات تسطيح تبلغ ±5 وحدات (قياس تسطيح متخصص) في مصانع الدرفلة على البارد الحديثة.

أlternative systems include:

• المتداول المتقاطع - يتم تقاطع لفات العمل بزوايا تصل إلى 3 درجات لإنشاء توزيعات مفيدة للضغط
• عمل لفة الانحناء - تطبق الأسطوانات الهيدروليكية قوى تصل إلى 1500 كيلو نيوتن لكل ذراع لتعديل انحراف اللفة في الوقت الفعلي
• التحكم في التاج الحراري - تعمل قنوات التبريد الداخلية على تنظيم درجة حرارة اللفة بدقة تبلغ ±2 درجة مئوية

أdvanced Coating Systems

أصبحت هندسة السطح حاسمة لإطالة عمر اللفة. طلاءات ترسيب البخار الفيزيائي (PVD). تطبيق طبقات نيتريد التيتانيوم أو نيتريد الكروم بسماكة 2-5 ميكرومتر، مما يقلل معاملات الاحتكاك من 0.3 إلى 0.15 ويزيد من مقاومة التآكل بنسبة تصل إلى 300٪. في عملية الدرفلة على البارد للألمنيوم، تم تحقيق نجاح لفات العمل المطلية بـ PVD عمر الحملة يتجاوز 80.000 طن مقابل 40 ألف طن لللفائف غير المطلية.

تعمل معالجات الأسطح بالليزر على إنشاء مناطق صلبة بعمق 0.5-2 مم وزيادة في الصلابة بمقدار 200-400 فولت، وهي فعالة بشكل خاص في مناطق التآكل الموضعية مثل الحواف الملفوفة.

استراتيجيات الصيانة وإدارة اللف

تؤثر الإدارة الفعالة للفة بشكل مباشر على كفاءة الإنتاج وجودة المنتج. كبار منتجي الصلب ينفذون برامج لفة شاملة التي تعمل على تحسين الجوانب التالية:

طحن وإعادة طحن

تخضع لفات العمل لإعادة الطحن بعد كل مرة 8-24 ساعة من التشغيل في مصانع الدرفلة الساخنة، تتم إزالة 0.3-0.8 مم من المادة لكل عملية طحن. يمكن إعادة طحن لفة العمل النموذجية ذات القطر الأولي للأسطوانة 650 مم من 30 إلى 50 مرة قبل الوصول إلى الحد الأدنى المسموح به للقطر وهو 550 مم. تحافظ آلات الطحن الدقيقة على الاسطوانة في حدود 0.01 مم ومواصفات الخشونة المهمة للتطبيقات الحساسة للأسطح مثل ألواح هياكل السيارات.

تقنيات الصيانة التنبؤية

تستخدم المطاحن الحديثة أنظمة استشعار لمراقبة ظروف اللفة في الوقت الفعلي:

• تحليل الاهتزازات يكتشف تدهور المحمل وانحراف اللفة بدقة 0.001 مم
• كاميرات التصوير الحراري تحديد النقاط الساخنة وأعطال نظام التبريد بدقة درجة حرارة 0.1 درجة مئوية
• التفتيش بالموجات فوق الصوتية يكشف عن الشقوق تحت السطح والتشظي قبل حدوث الفشل الكارثي
• أI-based wear prediction models توقع عمر اللف المتبقي بدقة تتراوح بين 85 و90%، مما يتيح جدولة محسنة

لقد قللت هذه الأنظمة من التغييرات غير المخطط لها في القوائم بمقدار 40-60% في المرافق التي نفذت برامج صيانة تنبؤية شاملة، مما يؤدي إلى توفير سنوي يتراوح بين 2 إلى 5 ملايين دولار أمريكي لمصنع صلب متكامل نموذجي.

التأثير الاقتصادي واعتبارات التكلفة

تمثل لفات الدرفلة نفقات تشغيلية كبيرة. مجموعة كاملة من لفات العمل والنسخ الاحتياطي لأربعة تكاليف عالية لمطحنة الدرفلة على البارد 1.5-3.5 مليون دولار ، في حين أن مخزونات لفة مطحنة الشريط الساخن يمكن أن تتجاوز 15-20 مليون دولار لمنشأة تنتج 3-5 مليون طن سنويا.

يختلف استهلاك اللفة لكل طن بشكل كبير حسب التطبيق:

• مطاحن الشريط الساخن: 0.80-1.50 دولار للطن من المنتج المدرفلة
• مصانع الدرفلة الباردة: 2.50-4.00 دولار للطن بسبب متطلبات الدقة العالية
• مصانع المنتجات المتخصصة (السيليكون الصلب، غير القابل للصدأ): 5.00-8.00 دولار للطن تعكس خصائص المواد الصعبة

إن برامج إدارة اللفات الإستراتيجية التي تركز على فترات الطحن المثالية، والتشحيم المناسب، والاستبدال الوقائي يمكن أن تقلل من تكاليف اللفات 15-25% مع تحسين العائد في الوقت نفسه وتقليل عيوب الجودة. بالنسبة لمطحنة متوسطة الحجم تنتج 2 مليون طن سنويًا، فإن هذا يترجم إلى توفير يتراوح بين 600000 إلى 1000000 دولار سنويًا.