Välj rätt lager för stålvalsverk och öka livslängden

Driftsmiljön i stålvalsverk är mycket tuff, enorma krafter orsakar svår radiell belastning, nedsmutsning, mycket höga bandhastigheter och – med våta valsprocesser – höga nivåer av luftfuktighet. NSK har stor erfarenhet inom detta område, men inte bara det – företaget erbjuder också flera uppsättningar av alternativa lager som utvecklats speciellt med stålindustrins tillämpningar i åtanke. Lagren är tillverkade av material som möjliggör problemfri drift under givna förhållanden. Materialen är exempelvis utvecklade så att lagren inte skadas om föroreningar tränger in i lagret. Att förhindra eller minimera sådan skada från start kräver i normalfall en särskild tätslutande design.

Mål: Att valsa rostfritt stål med perfekt ytkvalitet
Följande praktiska tillämpning visar de parametrar som är mest fördelaktiga när man väljer lager.

Företaget BWG Bergwerk- und Walzwerk- Maschinenbau GmbH i Duisburg, Tyskland, anlitades av Thyssen Krupp Nirosta för att upprusta kallvalsningen på Dillenburgs valsverk. Kallvalsen som används i slutbearbetningen av plåtband, är en lättare form av efterbehandling som förbättrar kvaliteten i plåtens yta. Denna process kan även användas för att uppnå önskade grader av grovhet och texturer i ytan och för att förbättra materialets egenskaper.

En ny kallvals, som bearbetar plåttjocklekar på 0,2 till 3,5 mm, beställdes för att tillfredsställa kundernas allt större efterfrågan på plåtband med högre sträckgränser samtidigt som kunderna vill ha allt slätare yta. Thyssen Krupp Nirosta nöjde sig dock inte med att bara förbättra produktkvaliteten. Även produktionshastigheten i kallvalsen skulle ökas.

Nyckelkomponenten i kallvalsen som utvecklats och tillverkas av BWG är ett valspar som tillämpar ett maximalt tryck på 10 000 kN mot plåten. Plåten går genom valsarna med en hastighet av 500 m/min. Kilar används för att hålla valsarna på rätt avstånd från varandra och för att hålla dem på plats i valsstolen. I beställningen från Thyssen Krupp Nirosta angavs att de nya valsrullarna skulle passa i ett äldre, befintligt valsverk och även att existerande valspar skulle kunna användas i det nya valsverket. Därmed var de viktigaste anslutningsmåtten redan angivna.

Varje valsrulle väger cirka nio ton och tillsammans med kilar, väger hela valskomponenten cirka 25 ton. Avståndet mellan lagerenheterna är 2,40 meter. NSKs branschexperter som fått i uppdrag av BWG att välja lager föreslog fyrradiga cylindriska rullager med 500 mm diameter. Dessa lager kännetecknas av hög radiell bärförmåga och de upprätthåller mycket exakt centrumpunkt (koncentricitet). Koncentricitet är det avgörande kriteriet för hög ytkvalitet.

De cylinderformade rullarna i rullagren är tillverkade av STF-stål, ett material som utvecklats av NSK då lager i valsverk ofta uppvisar utmattningsskador orsakade från utsidan. Omfattande tester har visat att skadorna orsakas av smuts som, via smörjmedlet tränger in i kontaktytorna mellan rullkropparna och löpbanorna, vilket skapar ojämnheter i löpbanorna.

För att förhindra denna åverkan använder NSK ett mycket rent, sätthärdat stål som behandlas med en särskild värmeprocess för att åstadkomma optimalt austenitiskt innehåll vilket garanterar mycket hög hållfasthet. Dessutom är den låga graden av icke-metallisk inblandning jämnt fördelad över hela produktionsprocessen, så materialet är mycket homogent.

Med detta Super-TF stål kan belastningen på lagret i det kritiska området reduceras. När inkommande främmande partiklar orsakar ojämnheter i lagret, är påfrestningen på materialet avsevärt lägre (jämfört med konventionellt stål). Resultatet: skador som orsakas av kontaminering inträffar mindre frekvent.

Denna materialutveckling banar väg för en längre livslängd hos lager under de särskilda förhållanden som råder i valsverk. Konkret innebär det att om smörjmedlet är rent, blir livslängden ungefär den dubbla med STF-lager än med konventionella rullager. Motsvarande jämförelse, men med förorenade smörjmedel, kan mycket väl erbjuda en ökad livslängd på så mycket som tio gånger.

NSKs lager används också i trimverket som ställer och reglerar valsspalten. Specialdesignade koniska axialrullager, som tål extrema, konstanta valskrafter, har visat sig effektiva både här och i andra liknande valsverkstillämpningar. NSK har estimerat en imponerande livslängd på över tio år för dessa mycket hårt belastade lager.

BWG följde även NSKs rekommendation att oljesmörjning av rullagren kan senareläggas, som beredskap för framtida förändringar i driftsförhållanden. Sedan monteringsarbetet avslutades 2012 produceras nu rostfritt stål med perfekt ytkvalitet och med avsevärt högre livslängd hos rullagren.