Walserijrollen: soorten, materialen en selectiegids

Walserijrollen zijn de belangrijkste werkcomponenten van elke walserij, die metaal direct vormgeven door drukkracht uit te oefenen terwijl het materiaal ertussen beweegt. Het kiezen van het juiste rolmateriaal, de juiste hardheid en het juiste profiel is een van de meest kritische beslissingen die de productkwaliteit, de walsefficiëntie en de bedrijfskosten beïnvloeden. Of u nu stalen platen, aluminiumplaten of koperstaven verwerkt, de rolprestaties bepalen alles, van oppervlakteafwerking tot maatnauwkeurigheid.

Wat zijn walserijrollen?

Walsrollen zijn cilindrische gereedschappen die in paren of sets in een walsonderstel zijn gemonteerd. Terwijl metalen werkstukken tussen roterende rollen passeren, vermindert de opening daartussen – de rolpassage genoemd – de dikte van het materiaal of vormt het de dwarsdoorsnede ervan. Rollen moeten tegelijkertijd enorme drukspanningen, thermische cycli en schurende slijtage kunnen weerstaan.

Een standaardrol bestaat uit drie hoofdsecties: de vat (het werkoppervlak dat in contact komt met het metaal), de nek (de lagercontactzone), en de wobblers of aandrijfuiteinde (waar koppel wordt overgedragen). De rolafmetingen variëren enorm: van kleine clusterwalsrollen met een diameter van minder dan 50 mm tot grote afbreekrollen met een diameter van meer dan 1.500 mm die worden gebruikt in warmbandwalserijen.

Belangrijkste soorten walserijrollen

Rollen worden geclassificeerd op basis van hun positie in de fabriek, hun functie en het product dat ze verwerken. Het begrijpen van deze categorieën helpt bij het specificeren van de juiste rol voor elke toepassing.

Op molenpositie

• Werkrollen: Maak rechtstreeks contact met het metaal. Vereisen een hoge oppervlaktehardheid, doorgaans 65–85 Shore C (HSC), en een gladde oppervlakteafwerking.
• Reserverollen: Ondersteun werkrollen en voorkom doorbuiging onder rollende belasting. Groter in diameter, geef prioriteit aan taaiheid boven hardheid.
• Tussenliggende rollen: Gebruikt in 6-hoge of 20-hoge clustermolens tussen werk- en back-uprollen om kracht over te brengen en de vlakheid van de strip te controleren.

Door het rollen van proces

• Warmwalsen: Gebruik bij striptemperaturen van 900–1.200°C. Moet bestand zijn tegen thermische schokken en oxidatie.
• Koudwalsen: Vereisen ultragladde cilinderoppervlakken (Ra ≤ 0,1 µm voor skin-pass-molens) en consistente hardheid om de nauwkeurigheid van de meter te behouden.
• Sectie- en staafmolenrollen: Voorzien van gegroefde cilinderprofielen om staven, walsdraad, rails of structurele delen te vormen.

Rolmaterialen en hun prestatiekenmerken

De materiaalkeuze voor walsrollen heeft rechtstreeks invloed op de levensduur, de oppervlaktekwaliteit van het product en de weerstand tegen thermische en mechanische vermoeidheid. Hieronder staan ​​de meest voorkomende rolmaterialen opgesomd.

Hogesnelheidsstaalrollen zijn de dominante keuze geworden voor afwerkingsstands voor warmbandwalserijen omdat ze tot 3 tot 5 keer meer tonnage per campagne kunnen oprollen vergeleken met traditionele ICCI-walsen, waardoor de frequentie van walswissels en de stilstand van de walserij aanzienlijk worden verminderd.

Belangrijkste factoren die rolslijtage en falen veroorzaken

Degradatie van de rollen is onvermijdelijk, maar de mate en wijze van slijtage kunnen worden beheerst. De belangrijkste slijtagemechanismen bij walsrollen zijn onder meer:

• Schurende slijtage: Veroorzaakt door harde kalkdeeltjes die in het gewalste materiaal zijn ingebed. Gebruikelijk bij warmwalsen, waar walshuid een hardheid van 1.200 HV kan bereiken.
• Thermische vermoeidheid (brandscheuren): Herhaaldelijk verwarmen en afkoelen van het roloppervlak veroorzaakt fijne oppervlaktescheuren, die uiteindelijk tot afbrokkelen leiden. Onvoldoende koelwaterstroom is een belangrijke oorzaak.
• Mechanische vermoeidheid: Hoge cyclische contactspanning, vooral bij back-uprollen, veroorzaakt ondergrondse scheurgroei. Contactspanningen in grote back-uprollen voor warmbandwalsen kunnen groter zijn dan 800 MPa onder volledige rolbelasting.
• Lijmslijtage (pick-up): Materiaal van het gewalste materiaal hecht zich aan het roloppervlak, waardoor de oppervlaktekwaliteit afneemt. Bijzonder problematisch bij het koudwalsen van aluminium.
• Afbrokkelen: Plotseling verlies van grote fragmenten aan het oppervlak, vaak als gevolg van defecten aan de ondergrond, onjuist slijpen of het overschrijden van de veilige slijtagelimiet van een rol.

Gegevens uit de sector wijzen daarop Walsgerelateerde storingen zijn verantwoordelijk voor 15-25% van de ongeplande stilstand in warmwalserijen , waardoor monitoring van de rolconditie en gedisciplineerd rolbeheer essentieel zijn voor de productiviteit van de walserij.

Rolslijpen: behoud van oppervlaktekwaliteit en profiel

Tussen walscampagnes worden versleten rollen opnieuw gemalen in een walsslijperij om de oppervlaktekwaliteit te herstellen en het vatprofiel te corrigeren. Dit is een van de belangrijkste onderhoudswerkzaamheden in elke walserij.

Slijptoeslag en levensduur van de rol

Elke rol heeft een gedefinieerde minimale veilige diameter. Voor een typische werkrol van een warmbandwalserij met een initiële diameter van 750 mm kan de bruikbare maaltoeslag 75–100 mm bedragen, waardoor 30–50 maalcycli mogelijk zijn voordat de rol wordt gesloopt. Het minimaliseren van de materiaalafname per slijping – terwijl alle oppervlakteschade volledig wordt verwijderd – verlengt direct de totale levensduur van de rol en verlaagt de kosten per ton gewalst.

Kroon- en profielcontrole

Het profiel van de rolcilinder (kroon) is doelbewust in werk- en steunrollen geslepen om de elastische doorbuiging en thermische uitzetting tijdens het walsen te compenseren. Een typische werkrol voor een warmbandwalserij kan worden geslepen met een positieve kroon van 0,1–0,3 mm om een ​​uniforme vlakheid van de strip over de breedte te garanderen. Onjuist kroonslijpen is een belangrijke oorzaak van vlakheidsdefecten en randgolfvorming.

Hoe u de juiste rol voor uw toepassing selecteert

Rolselectie moet gebaseerd zijn op een gestructureerde evaluatie van verschillende operationele variabelen. De volgende criteria zijn het meest doorslaggevend:

1. Walstemperatuur: Bij warmwalsen boven 700°C zijn materialen nodig met een hoge thermische schokbestendigheid (bijv. ICCI, HSS). Koudwalsen vereist maximale hardheid en oppervlakteafwerking.
2. Materiaal dat wordt gerold: Hard roestvrij staal vereist hardere rollen dan zacht aluminium. Schurende materialen met oppervlakteschilfers vereisen hogere slijtvastheid.
3. Walsbelasting en molentype: Tandemmolens met hoge belasting hebben rollen nodig met een hoge vermoeiingssterkte. Clustermolens gebruiken rollen met een kleine diameter die een extreme hardheid moeten hebben om doorbuiging te weerstaan.
4. Vereiste oppervlakteafwerking van het product: Skin-pass- en tempermolens vereisen rollen met Ra-waarden lager dan 0,1 µm voor producten met een glanzende afwerking. Getextureerde rollen (EDT of kogelstralen) worden gebruikt voor autoplaten die een specifieke ruwheid vereisen voor de hechting van verf.
5. Campagnelengte en frequentie van rolwisseling: Waar lange campagnes nodig zijn voor de productiviteit, wordt ondanks de hogere initiële kosten de voorkeur gegeven aan HSS- of hoog-chroomrollen, omdat hun totale kosten per ton lager zijn.

Een handig ijkpunt: in warmwalserijen vermindert de overstap van ICCI naar HSS-werkrollen doorgaans het rolverbruik met 40-60% en verbetert de oppervlaktekwaliteit van de afgewerkte strip, waardoor de investering zeer kosteneffectief wordt bij bewerkingen met grote volumes.

Beste praktijken voor rolbeheer

Zelfs de beste rollen zullen ondermaats presteren zonder een gedisciplineerd rolbeheersysteem. De belangrijkste praktijken die toonaangevende fabrieken volgen, zijn onder meer:

• Rolgeschiedenis elektronisch bijhouden – registreer elke campagne, slijp- en inspectieresultaat om slijtagepatronen te identificeren en slijpcycli te optimaliseren.
• Met behulp van ultrasoon testen (UT) en wervelstroominspectie worden ondergrondse scheuren gedetecteerd voordat er afbladdering optreedt.
• Het handhaven van strikte debieten en kwaliteit van het koelwater; vervuild of onvoldoende koelwater is een van de voornaamste oorzaken van scheuren door thermische vermoeidheid bij warmwalsen.
• Het instellen van maximaal toegestane slijtagelimieten per campagne en het handhaven ervan: het uitvoeren van een werkrol voorbij de veilige slijtagelimiet verhoogt het risico op afspatten exponentieel.
• Rollen correct koppelen: werkrollen met dezelfde diameter en hardheid moeten worden gekoppeld om een ​​ongelijkmatige verdeling van de belasting en eenzijdige slijtage te voorkomen.

Fabrieken die gestructureerde programma's voor rolbeheer implementeren, rapporteren doorgaans 10-20% reductie in de kosten voor rolverbruik en meetbare verbeteringen in de kwaliteit van het productoppervlak zonder kapitaalinvesteringen in nieuwe apparatuur.

Conclusie

Walsrollen zijn precisiegereedschappen en geen eenvoudige verbruiksartikelen. De juiste combinatie van rolmateriaal, hardheidsprofiel, slijppraktijk en operationeel management bepaalt zowel de productkwaliteit als de walskosten meer dan vrijwel elke andere variabele in de werking van de walserij. HSS- en hoogchroomijzers domineren moderne veeleisende toepassingen vanwege hun superieure slijtvastheid, terwijl gesmeed staal onvervangbaar blijft waar taaiheid van het grootste belang is. Investeren in de juiste rolspecificatie, gedisciplineerd slijpen en systematische roltracking betaalt zich snel terug – doorgaans binnen enkele maanden bij bewerkingen met grote volumes.