Wie beurteilen Sie die Qualität einer Walze aus legiertem Gussstahl?

Visuelle und Maßkontrolle

Die erste Einschätzung eines Rollen aus legiertem Stahlguss beginnt mit einer gründlichen visuellen und maßlichen Untersuchung. Dieser grundlegende Schritt identifiziert Oberflächenfehler und stellt sicher, dass die Walze präzise physikalische Spezifikationen erfüllt, bevor weitergehende Tests durchgeführt werden. Die Prüfer untersuchen die gesamte Walzenoberfläche, einschließlich Zylinder und Hälse, sorgfältig auf Anzeichen von Gussunregelmäßigkeiten wie Sandeinschlüssen, Gasporosität, Schlackenflecken, Kaltstellen oder Rissen. Das Vorhandensein solcher Defekte, selbst wenn sie nur oberflächlich sind, kann als Spannungskonzentrator wirken und unter rollenden Lasten zu einem katastrophalen Ausfall führen. Gleichzeitig werden kritische Abmessungen mithilfe von Präzisionsinstrumenten wie Mikrometern, Messschiebern und Laserscannern überprüft. Der Laufdurchmesser, die Länge, der Halsdurchmesser und die Konzentrizität werden anhand der Toleranzen der Fertigungszeichnung überprüft. Jede Abweichung, insbesondere beim Rundlauf oder der Konizität, kann während des Mühlenbetriebs zu Vibrationen führen, die zu schlechter Produktqualität und beschleunigtem Lagerverschleiß führen.

Material- und Mikrostrukturanalyse

Die eigentliche Qualität einer Walze aus legiertem Gussstahl wird durch ihre chemische Zusammensetzung und innere Mikrostruktur bestimmt, die direkt ihre Härte, Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit bestimmt. Diese Analyse bestätigt, dass die Rolle aus der richtigen Materialqualität besteht und ordnungsgemäß wärmebehandelt wurde.

Überprüfung der chemischen Zusammensetzung

Zur Überprüfung des Anteils aller wichtigen Legierungselemente wird eine spektroskopische Analyse durchgeführt, häufig mithilfe der optischen Emissionsspektrometrie (OES). Eine typische Prüfung umfasst:

• Kohlenstoff (C): Hauptdeterminante für Härte und Festigkeit.
• Chrom (Cr): Verbessert die Härte, Verschleiß- und Oxidationsbeständigkeit.
• Molybdän (Mo): Erhöht die Härtbarkeit und Hochtemperaturfestigkeit.
• Nickel (Ni): Verbessert die Zähigkeit und Schlagfestigkeit.
• Vanadium (V) und Niob (Nb): Verfeinern Sie die Kornstruktur und fördern Sie die Karbidbildung.

Die Ergebnisse müssen sich strikt an den vorgegebenen Notenbereich halten, da bereits geringfügige Abweichungen die Leistung erheblich beeinträchtigen können.

Metallographische Untersuchung

Ein Probenabschnitt von der Rolle (häufig vom weggeworfenen Ende oder einem speziell gegossenen Probestück) wird vorbereitet, poliert, geätzt und unter einem Mikroskop untersucht. Dadurch wird die Mikrostruktur sichtbar. Für eine hochwertige Walze aus legiertem Stahlguss ist die gewünschte Struktur typischerweise eine getemperte Martensit- oder Bainitmatrix mit einer gleichmäßigen Verteilung feiner, harter Karbide. Gutachter suchen nach:

• Korngröße: Für eine hervorragende Zähigkeit wird eine feine, gleichmäßige Kornstruktur bevorzugt.
• Karbidverteilung: Karbide sollten gleichmäßig verteilt sein, ohne große Cluster oder Netzwerke, die Risse verursachen können.
• Nichtmetallische Einschlüsse: Menge, Art (z. B. Sulfide, Oxide) und Form der Einschlüsse werden anhand von Standards wie ASTM E45 bewertet. Eine geringere Einschlusszahl ist entscheidend für die Ermüdungslebensdauer.

Prüfung mechanischer und physikalischer Eigenschaften

In dieser Phase werden die Leistungsmerkmale der Walze unter simulierten Betriebsbedingungen quantifiziert. Die Tests werden an Proben durchgeführt, die aus dem Walzenkörper oder daran befestigten Testblöcken, die im gleichen Schmelzverfahren gegossen wurden, hergestellt wurden.

Härtemessung

Die Härte ist die am häufigsten überprüfte Eigenschaft und gibt Aufschluss über die Verschleißfestigkeit. Die Messung erfolgt über die Walzenfläche und -tiefe mithilfe standardisierter Methoden:

Ein gleichmäßiges Härteprofil über die gesamte Lauflänge und von der Oberfläche bis zum Kern (innerhalb vorgegebener Grenzen) ist wichtig, um einen gleichmäßigen Verschleiß sicherzustellen und Abplatzungen zu verhindern.

Ultraschall- und zerstörungsfreie Prüfung (NDT)

NDT ist entscheidend für die Erkennung interner Fehler, ohne die Rolle zu beschädigen. Die Ultraschallprüfung (UT) ist die primäre Methode, bei der hochfrequente Schallwellen in die Walze übertragen werden. Reflexionen von internen Diskontinuitäten wie Lunkern, heißen Rissen oder nicht schmelzenden Zonen werden auf einem Bildschirm angezeigt. Ein erfahrener Techniker kartiert den Ort, die Größe und die Ausrichtung jedes Defekts. Die Annahme oder Ablehnung basiert auf vordefinierten Kriterien hinsichtlich der Defektgröße, der Lage (z. B. unter der Oberfläche oder im tiefen Kern) und der Nähe zu kritischen Belastungsbereichen wie der Halskehle. Andere ZfP-Methoden wie die Magnetpartikelinspektion (MPI) können auf Oberflächenbereichen eingesetzt werden, um feine Risse aufzudecken.

Leistungsverlauf und In-Service-Überwachung

Bei Walzen, die bereits im Einsatz sind, verlagert sich die Qualitätsbewertung von Labortests auf betriebliche Leistungsmetriken. Diese realen Daten sind von unschätzbarem Wert für die Validierung der anfänglichen Qualität und die Steuerung zukünftiger Einkäufe. Wichtige Leistungsindikatoren (KPIs) werden für jeden Walzensatz sorgfältig verfolgt, einschließlich der insgesamt gewalzten Tonnage, bevor ein Nachschleifen erforderlich ist, der Anzahl der Nachschleifzyklen, die während seiner Lebensdauer erreicht wurden, und den Gründen für die endgültige Außerbetriebnahme (z. B. Verschleiß, Abplatzungen, Ausfall des Halslagers). Eine konsistente, überlegene Leistung über mehrere Kampagnen hinweg von einem bestimmten Hersteller oder einer bestimmten Schmelze ist ein aussagekräftiger Indikator für hohe und konsistente Qualität. Diese Daten werden häufig in einem Walzenpass oder -protokoll zusammengestellt, wodurch eine umfassende Lebensgeschichte erstellt wird, die als Grundlage für Wartungspläne und Walzenauswahl für verschiedene Walzgerüste dient.

Das Lieferantenaudit und die Zertifizierung

Die Beurteilung der Rollenqualität geht über das physische Produkt hinaus und umfasst auch die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Herstellers. Ein umfassendes Lieferantenaudit bewertet den gesamten Produktionsprozess. Dazu gehört die Überprüfung der Zertifizierungen ihres Qualitätsmanagementsystems (z. B. ISO 9001), die Inspektion von Gießereipraktiken, der Kontrolle des Schmelzprozesses, der Wärmebehandlungsanlagen und der Bearbeitungsmöglichkeiten. Die Überprüfung der Prüfzertifikate des Lieferanten (Materialtestzertifikate oder Werkszertifikate) auf chemische und mechanische Eigenschaften ist obligatorisch. Ein seriöser Lieferant bietet eine vollständige Rückverfolgbarkeit von der Schmelzhitzenummer bis zur fertigen Rolle. Der Aufbau einer Partnerschaft mit einem technisch versierten Lieferanten, der strenge prozessbegleitende Kontrollen durchführt, ist oft die effektivste langfristige Strategie zur Gewährleistung einer gleichbleibenden Rollenqualität.