
Causas y prevención de la deformación por contracción de los carretes de acero
2025-08-22 11:30Causas y prevención de la deformación por contracción de los carretes de acero
Sin cambiar el diámetro interior, el carrete de expansión y contracción compatible con el enfoque combinado de soporte interno removible en el horno + aislamiento térmico de la sección final / control de temperatura de ecualización de calor + zonificación de rugosidad de la superficie (recubrimiento de rociado h-BN delgado en la sección media), la contracción permanente de la sección media se puede reducir de manera estable en aproximadamente un 50 – 70%, al mismo tiempo que mejora significativamente la retención de la redondez.
1. Antecedentes y problema
Caso típico: El carrete de acero de 2350 mm de longitud contiene una bobina de aluminio enrollada concéntricamente (1600 mm de ancho, peso de laminación de aproximadamente 15 t). Tras los ciclos de calentamiento/recocido, es común que el diámetro exterior (OD) en la sección media sea menor que en los extremos y la redondez se degrade, lo que acorta la vida útil y afecta la calidad.
2. ¿Por qué se reduce más la clase media? (Mecanismos clave)
· Más caliente y más largo en la sección media: Los extremos disipan el calor rápidamente, mientras que la sección media permanece a alta temperatura durante más tiempo, ablandando el material y haciéndolo propenso al colapso inducido por la compresión.
·Desajuste de expansión térmica + fricción → presión radial: el aluminio se expande más que el acero; el deslizamiento limitado presiona el carrete hacia adentro, alcanzando un pico cerca de la mitad del tramo.
· Estructuralmente más suave: La sección libre a mitad del tramo exhibe la rigidez más baja, experimentando una ovalización temprana y pasando de una deformación elástica a una contracción irreversible.
3. Autocomprobación rápida
·Dureza en la sección media menor que en los extremos.
·En condiciones de calentamiento sin carga (sin bobina), la contracción es insignificante o se mitiga significativamente.
·Más severo bajo atmósfera de N₂ (película delgada de óxido, alta fricción, deslizamiento restringido).
·La OD de la sección media disminuye ciclo a ciclo; los extremos cambian poco.
4. Estrategia general (sin alterar el diámetro interior)
Mejorar la rigidez | Diferencial de temperatura de control | Reducir la presión de extrusión |
Soporte interno extraíble instalado en el horno, mejora la resistencia de la sección media a la ovalización | Deflectores de aislamiento de extremos + Secciones de calentamiento/enfriamiento uniformes, evitan el calentamiento aislado prolongado de la sección media | Baja fricción en la sección media, alta en los extremos, utilizando microdeslizamiento para absorber la diferencia de expansión térmica. |
5. Opciones y parámetros prácticos
5.1 Soporte interno extraíble dentro del horno(Solo para uso dentro del horno, retírelo al retirarlo del horno).
·Longitud de cobertura:Cobertura ≥1600 mm + 50–100 mm por lado (1700–1800 mm en total).
· Tensión y presión de contacto: Expansión radial 0,2 – 0,5 mm; presión de contacto objetivo 5–10 MPa; excentricidad ≤0,05 mm.
Material/Superficie: Cuerpo de acero aleado: superficie resistente al desgaste + lubricantes sólidos de alta temperatura (h-BN/MoS₂). Sin bobinas.
·Proceso de uso: Insertar/expandir antes de calentar → mantener caliente/remojar/enfriar → despresurizar a <150 °C y retirar.
·Reducción esperada: ~40–70% (estabilidad mejorada con superposición de control de temperatura/zonificación).
5.2 Aislamiento final + control de temperatura uniforme (obligatorio).
·Objetivos: ΔT axial (sección de bobina - porción final) ≤30–40 °C; ΔT de espesor pasante ≤40 –60 °C.
·Método de prueba: Procedimiento: Emplear placas de fibra cerámica de 25 a 50 mm con capas reflectantes metálicas en las secciones terminales; implementar calentamiento/enfriamiento a 2–4 ℃/min; realizar un período de calentamiento de 10 a 20 minutos antes de alcanzar la temperatura objetivo.
·Monitoreo: termopares de extremo/medio/extremo; corregir si ΔT excede los límites.
·Rango de reducción esperado: aproximadamente 15–30%.
5.3 Zonificación de superficie + h‑BN delgado en la mitad del tramo(Reducir el valor máximo de la presión de extrusión de la sección media).
·Sección media (ancho: 1200–1600 mm): Ra 12–15 μm, Rpk≈2 μm; recubierta finamente con 5–15 μm de h-BN (alta pureza, resistencia a temperaturas de 900 ℃).
·Dos extremos (200–300 mm cada uno): Ra 20–25 μm, Rpk 3–4 μm, que proporcionan agarre para evitar el deslizamiento general.
·Manejo de deslizamiento: Priorizar la ampliación de la banda Rpk alta o aumentar ligeramente el Ra en los extremos; mantener baja fricción en el medio
·Reducción esperada: ~15–25% (más pronunciada en una atmósfera de N₂).
5.4 Mejora opcional: poleas/soportes internos y externos del horno
·Se pueden disponer dos poleas/soportes resistentes al calor en el área sin bobina, fuera del borde de la bobina, para compartir la carga, lo que reduce el momento de flexión en el tramo medio y la ovalización.
·Reducción esperada ~10–20%.
5.5 Actualización a largo plazo: (Diámetro interior sin cambios)
·Aumentar el espesor de la pared de 30 a 35 mm mejora la estabilidad y reduce la tasa de fluencia a alta temperatura; combinar con 5.1–5.3.
·Es necesario evaluar los impactos del aumento de peso y tiempo de calentamiento en el tiempo del ciclo y el consumo de energía.
5.6 Fase en máquina: Optimización de la presión de tensión para bobinas expansibles/contraíbles
· Bajo la premisa de garantizar capacidades adecuadas de transmisión de torque, utilice "la presión mínima necesaria" (factor de seguridad 1,3–1,5) para reducir la tensión del orificio interno.
·Sugerir calibración de torque-presión-deslizamiento para generar curvas de rendimiento en sitio.
6. Hoja de ruta de implementación rápida
Fase | Dentro de 2 semanas | 1–2 meses | A largo plazo |
Comportamiento | Aislamiento final + remojo; zonificación de superficie + h‑BN; ΔT/OD de línea base | Desarrollar y calibrar un soporte extraíble dentro del horno; agregar rodillos externos si es necesario | Evaluar el aumento de OD a 35–40 mm; formalizar los procedimientos operativos estándar y la aceptación |
Objetivos | Reducción de la contracción de la sección media ≥50%. | Ciclo de rectificado/reemplazo extendido entre 1,5 y 2,5 veces. |
7. Aspectos destacados del SOP
7.1 Soporte interno extraíble dentro del horno
·Inspeccionar → Insertar y alinear → Expandir hasta la posición establecida (≈6–8 MPa) → Retener durante el calentamiento/mantenimiento/enfriamiento → Despresurizar por debajo de 150 °C después del enfriamiento → Extraer e inspeccionar.
·Comprobar cada 100–200 h; excentricidad ≤0,05 mm.
7.2 Aislamiento y remojo de extremos
Deflectores (placa de fibra cerámica de 25–50 mm + superficie reflectante metálica) fijados de forma segura; 2–4 °C/min de calor/frío; 10–20 min de remojo; alarma ΔT para corrección.
7.3 Zonificación de la superficie&h‑BN
Medio: Ra 12–15 μm, Rpk ≈ 2 μm + pulverización fina de h-BN, curado a baja temperatura; Extremos: Ra 20–25 μm, Rpk 3–4 μm
8. Aceptación y seguimiento
Dirección axial ΔT | ≤30–40 °C | Termopares de extremo/medio/extremo, registro de proceso completo |
dirección del grosor ΔT | ≤40–60 °C | Sondas de doble superficie o equivalentes |
Tasa de contracción del diámetro exterior en la mitad del tramo | ≤0,05 mm/100 h o por cada 100 ciclos | Repetir mediciones de OD de tres puntos |
Redondez(temperatura ambiente) | ≤0,2 mm | Probador de redondez / CMM / calibres |
Resbalón y superficie | Sin marcas de deslizamiento; revestimiento de h-BN intacto en la sección media | Inspección visual + punto de rugosidad de la superficie (Rpk) |
Apoyo
Correo electrónico: guangwei@gwspool.com
Empresa: GW Precision Technology Co., Ltd.
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