Causas e prevenção da deformação por retração do carretel de aço

Causas e prevenção da deformação por retração do carretel de aço 

    Sem alterar o diâmetro interno, o carretel de expansão e contração compatível, a abordagem combinada de suporte interno removível no forno + isolamento térmico da seção final/controle de temperatura de equalização de calor + zoneamento de rugosidade da superfície (revestimento fino de spray h-BN na seção intermediária), a contração permanente da seção intermediária pode ser reduzida de forma estável em aproximadamente 50 a 70%, ao mesmo tempo em que melhora significativamente a retenção de circularidade. 

1. Antecedentes e Problema 

    Caso típico: O carretel de aço com 2.350 mm de comprimento contém uma bobina de alumínio enrolada concentricamente (1.600 mm de largura, peso de laminação de ~15 t). Após ciclos de aquecimento/recozimento, é comum que o diâmetro externo na seção central se torne menor do que nas extremidades e a circularidade se degrade, reduzindo a vida útil e afetando a qualidade. 

2. Por que o meio encolhe mais? (Mecanismos principais) 

  · Mais quente e mais longo na seção intermediária: as extremidades dissipam o calor rapidamente, enquanto a seção intermediária permanece em alta temperatura por mais tempo, amolecendo o material e tornando-o propenso ao colapso induzido pela compressão. 

  ·Descompasso de expansão térmica + atrito →pressão radial: o alumínio se expande mais que o aço; o deslizamento limitado pressiona o carretel para dentro, atingindo o pico próximo ao meio do vão. 

  · Estruturalmente mais macio: A seção livre do meio do vão apresenta a menor rigidez, passando por uma ovalização precoce e passando da deformação elástica para a retração irreversível." 

3. Autoverificação rápida 

  ·Dureza na seção intermediária menor que nas extremidades. 

  ·Sob condições de aquecimento sem carga (sem bobina), a retração é insignificante ou significativamente mitigada. 

  ·Mais severo sob atmosfera de N₂ (película fina de óxido, alto atrito, deslizamento restrito). 

  ·O OD da seção intermediária diminui ciclo a ciclo; as extremidades mudam pouco.

4. Estratégia geral (sem alterar o diâmetro interno) 

5. Opções e parâmetros práticos 

5.1 Suporte interno removível no forno(Somente para uso no forno, remova ao retirar do forno.) 

  ·Comprimento de cobertura: Cobertura ≥1600 mm + 50–100 mm por lado (1700–1800 mm total). 

  · Tensão e pressão de contato: Expansão radial 0,2 – 0,5 mm; pressão de contato alvo 5–10 MPa; excentricidade ≤0,05 mm. 

  · Material/Superfície: Corpo em liga de aço: superfície resistente ao desgaste + lubrificantes sólidos de alta temperatura (h-BN/MoS₂). Sem bobinas. 

  ·Processo de uso: Insira/expanda antes do aquecimento → mantenha aquecido/de molho/resfrie → despressurize <150 °C e remova. 

  ·Redução esperada: ~40–70% (estabilidade aprimorada com sobreposição de controle de temperatura/zoneamento). 

5.2 Isolamento final + controle uniforme de temperatura (obrigatório). 

  ·Alvos: ΔT axial (seção da bobina - porção final) ≤30–40 °C; ΔT de espessura total ≤40 –60 °C. 

  ·Método de teste: Procedimento: Empregue placas de fibra cerâmica de 25–50 mm com camadas refletivas metálicas nas seções terminais; implemente aquecimento/resfriamento a 2–4 ​​℃/min; conduza um período de aquecimento de 10–20 minutos antes de atingir a temperatura alvo. 

  ·Monitoramento: termopares final/médio/final; corrigir se ΔT exceder os limites. 

  ·Faixa de redução esperada: aproximadamente 15–30%. 

5.3 Zoneamento de superfície + h-BN fino no meio do vão(Reduza o valor de pico da pressão de extrusão da seção intermediária.)

  ·Seção intermediária (largura: 1200–1600 mm): Ra 12–15 μm, Rpk≈2 μm; finamente revestido com 5–15 μm h-BN (alta pureza, resistência à temperatura >900 ℃). 

  ·Duas extremidades (200–300 mm cada): Ra 20–25 μm, Rpk 3–4 μm, proporcionando aderência para evitar deslizamento geral. 

  · Manuseio de deslizamento: Priorize o alargamento da faixa alta de Rpk ou aumente ligeiramente o Ra nas extremidades; mantenha baixo atrito no meio 

  ·Redução esperada: ~15–25% (mais pronunciada na atmosfera N₂). 

5.4 Melhoria opcional: roletes/selas do forno interno/externo 

  ·Dois roletes/selas resistentes ao calor podem ser dispostos na área sem bobina, fora da borda da bobina, para compartilhar a carga, reduzindo o momento de flexão no meio do vão e a ovalização. 

  ·Redução esperada de ~10–20%. 

5.5 Atualização de longo prazo: (diâmetro interno inalterado) 

  ·Aumentar a espessura da parede de 30 para 35 mm melhora a estabilidade e reduz a taxa de fluência em alta temperatura; combine com 5.1–5.3. 

  ·É necessário avaliar os impactos do aumento de peso e tempo de aquecimento no tempo de ciclo e no consumo de energia. 

5.6 Fase na Máquina: Otimização da pressão de tensionamento para bobinas expansíveis/contráteis 

  · Sob a premissa de garantir capacidades adequadas de transmissão de torque, use "pressão mínima necessária" (fator de segurança 1,3–1,5) para reduzir a tensão do furo interno. 

  ·Sugerir calibração "torque-pressão-deslizamento" para gerar curvas de desempenho no local. 

6. Roteiro de implementação rápida 

7. Destaques do SOP 

7.1 Suporte interno removível no forno 

  ·Inspecionar → Inserir e alinhar → Expandir para definir a posição (≈6–8 MPa) → Reter durante aquecimento/retenção/resfriamento → Despressurizar abaixo de 150 °C após o resfriamento → Extrair e inspecionar. 

  ·Verificar a cada 100–200 h; excentricidade ≤0,05 mm. 

7.2 Isolamento final e imersão 

      Defletores (placa de fibra cerâmica de 25–50 mm + superfície refletiva metálica) fixados com segurança; aquecimento/resfriamento de 2–4 °C/min; imersão de 10–20 min; alarme ΔT para correção. 

7.3 Zoneamento de superfície&h‑BN 

      Meio: Ra 12–15 μm, Rpk≈2 μm + spray fino de h-BN, cura em baixa temperatura; Extremidades: Ra 20–25 μm, Rpk 3–4 μm 

8.Aceitação e Monitoramento 

Apoiar 

E-mail: guangwei@gwspool.com 

Empresa: GW Precision Technology Co., Ltd. 

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