Rolos de liga de aço para fornos são componentes cilíndricos resistentes ao calor instalados dentro de fornos contínuos, linhas de recozimento, linhas de galvanização e sistemas de tratamento térmico para transportar, apoiar e guiar tiras, chapas ou tarugos de aço através de zonas de processamento de alta temperatura em temperaturas que variam de 700 graus Celsius a mais de 1.200 graus Celsius, onde o aço carbono padrão oxidaria, rastejaria e falharia rapidamente. A seleção correta da composição da liga, do método de fabricação e do tratamento de superfície determina a vida útil do rolo, a qualidade da superfície do produto e o tempo de atividade operacional do forno – todos os quais afetam diretamente a economia das linhas de processamento de aço e alumínio. Este guia explica como funcionam os rolos de forno de liga de aço, quais tipos de liga são usados em diferentes faixas de temperatura, como os métodos de fundição e fabricação se comparam e quais modos de falha devem ser antecipados e evitados.
Por que o aço padrão não pode ser usado para rolos de forno
O aço carbono padrão perde integridade estrutural acima de aproximadamente 450 graus Celsius e inicia rápida oxidação superficial acima de 550 graus Celsius, tornando-o completamente inadequado para serviço de rolo de forno onde as temperaturas excedem rotineiramente 900 a 1.100 graus Celsius em linhas contínuas de recozimento e galvanização.
Os desafios que os rolos do forno devem superar são fundamentalmente diferentes daqueles enfrentados por qualquer outro componente mecânico rotativo em uma usina siderúrgica:
- Fluência em alta temperatura: Em temperaturas elevadas, os metais se deformam plasticamente sob carga sustentada, mesmo sob tensões bem abaixo de seu limite de escoamento à temperatura ambiente. Um rolo operando a 1.100 graus Celsius sob o peso de uma tira de aço cederá e perderá sua geometria cilíndrica em semanas se a liga não for projetada especificamente para resistência à fluência. Adições de ligas de cromo, níquel e tungstênio aumentam a temperatura na qual a fluência se torna significativa.
- Oxidação e incrustação: Em atmosferas acima de 600 graus Celsius, o ferro forma escamas de óxido que crescem rapidamente e se descamam e contaminam a superfície da tira. Adições de cromo acima de 18% formam uma camada estável e aderente de óxido de cromo (Cr2O3) que protege o metal subjacente de oxidação adicional - este é o mecanismo fundamental por trás de todas as ligas de aço resistentes ao calor usadas em rolos de forno.
- Fadiga térmica: Os rolos do forno passam por repetidos ciclos térmicos durante o início, a parada e a interrupção da produção. As tensões térmicas de expansão e contração geradas pelas flutuações de temperatura de 200 a 400 graus Celsius podem iniciar rachaduras superficiais em poucos meses em rolos mal projetados. Ligas com menores coeficientes de expansão térmica e maior resistência à fadiga térmica são essenciais em rolos sujeitos a ciclagem frequente.
- Carburação e nitretação: Em certas atmosferas de forno (hidrogênio, misturas de nitrogênio-hidrogênio ou gases de proteção ricos em hidrocarbonetos), o carbono e o nitrogênio da atmosfera podem difundir-se na superfície do rolo, fragilizando a camada próxima à superfície e iniciando o lascamento. Ligas com alto teor de cromo e silício resistem à carburação mantendo a barreira protetora de óxido.
- Desgaste mecânico e acúmulo: O contato direto entre a superfície do rolo e a tira de aço em movimento gera desgaste e causa acúmulo de óxido ou zinco na superfície do rolo, o que cria defeitos superficiais na tira processada. A dureza da superfície do rolo, a rugosidade e a afinidade química com o material da tira influenciam a suscetibilidade ao acúmulo.
Quais tipos de liga são usados para rolos de forno?
Os rolos de forno de aço-liga abrangem uma faixa de composição que vai desde tipos de aço inoxidável austenítico contendo 18 a 25% de cromo para aplicações em temperaturas moderadas de até 900 graus Celsius, passando por ligas resistentes ao calor de níquel-cromo para serviços de 900 a 1.100 graus Celsius, até superligas complexas de múltiplos elementos para as aplicações mais exigentes acima de 1.100 graus Celsius.
1. Aço inoxidável 310 (25Cr-20Ni)
O aço inoxidável AISI 310, contendo nominalmente 25% de cromo e 20% de níquel, é a liga mais amplamente utilizada para rolos de forno na faixa de 800 a 1.050 graus Celsius, oferecendo uma excelente combinação de resistência à oxidação, resistência à fluência e custo em relação a classes mais altamente ligadas. O teor de 25% de cromo garante uma incrustação estável e protetora de óxido de cromo na temperatura operacional, enquanto o teor de 20% de níquel estabiliza a microestrutura austenítica e fornece resistência à fadiga térmica. A maioria dos rolos de soleira de forno de recozimento contínuo, rolos de entrada e saída e rolos de freio na zona de 850 a 1.000 graus Celsius são fabricados em liga 310 fundida ou fabricada.
- Temperatura máxima de serviço contínuo: 1.050 graus Celsius no ar
- Densidade: 7,75g/cm3
- Resistência à tração a 900 graus Celsius: Aproximadamente 120 a 150 MPa
- Aplicações típicas: Fornos de recozimento contínuo, fornos de normalização, linhas de recozimento de solução
2. Liga HK40 (25Cr-35Ni)
HK40, uma classe fundida centrifugamente contendo 25% de cromo e 35% de níquel com adição controlada de carbono (0,35 a 0,45%), é a liga padrão para rolos de soleira para serviços pesados na faixa de 1.000 a 1.150 graus Celsius, oferecendo resistência à fluência superior em relação ao aço inoxidável 310 devido ao seu maior teor de níquel e mecanismo de reforço de precipitação de carboneto. A adição deliberada de carbono no HK40 produz carbonetos de cromo e níquel que precipitam ao longo dos limites dos grãos e dentro da matriz de austenita durante o tratamento térmico, criando um reforço microestrutural que aumenta significativamente a resistência à fluência em temperaturas onde outras ligas começam a ceder sob carga. HK40 é especificado pela ASTM A608 e é uma das ligas de fundição resistentes ao calor mais bem caracterizadas em uso industrial.
- Temperatura máxima de serviço contínuo: 1.150 graus Celsius
- Resistência à ruptura por fluência de 100.000 horas a 1.000 graus Celsius: Aproximadamente 20 a 25 MPa
- Aplicações típicas: Fornos de viga móvel, fornos empurradores, fornos de reaquecimento para tarugos e placas
- Método de fabricação: Fundição centrífuga (tubos e rolos), fundição estática (munhão final e flanges)
3. Ligas modificadas HP (25Cr-35Ni com microligas)
As ligas modificadas HP representam a evolução do HK40 com adições de nióbio (0,5 a 1,5%), tungstênio (1 a 3%) ou titânio (0,1 a 0,5%) que refinam a distribuição do carboneto e criam precipitados de reforço adicionais, prolongando a vida útil em 30 a 50% em comparação com o HK40 padrão em temperaturas acima de 1.050 graus Celsius. As adições de nióbio são particularmente eficazes porque formam carbonetos NbC finos que são mais estáveis a altas temperaturas do que os carbonetos de cromo que ficam mais grossos e perdem o efeito de fortalecimento no HK40 padrão durante longas exposições de serviço. Os graus HP-Nb e HP-W substituíram amplamente o padrão HK40 em novas instalações de fornos onde a temperatura máxima de serviço excede 1.050 graus Celsius.
- Temperatura máxima de serviço contínuo: 1.150 a 1.200 graus Celsius
- Vantagem de vida útil em relação ao HK40: 30 a 50% mais em temperaturas acima de 1.050 graus Celsius
- Aplicações típicas: Zonas de impacto direto de chama em fornos de reaquecimento, poços de imersão em alta temperatura
4. Superligas à base de níquel para serviços extremos
No extremo de temperatura mais alto, acima de 1.150 graus Celsius, superligas à base de níquel com teor de cromo de 20 a 30% e elementos de reforço adicionais, incluindo alumínio, titânio, cobalto e molibdênio, são usadas para rolos nas zonas de forno mais severas, embora com um custo adicional de três a cinco vezes em relação ao HK40 padrão. Estas ligas mantêm a resistência útil em temperaturas onde as ligas à base de ferro não apresentam essencialmente nenhuma resistência à fluência. Eles normalmente são especificados apenas para rolos em zonas de chama direta, seções de fornos de tubo radiante com potência máxima ou em fornos a vácuo e com atmosfera controlada, onde o material processado justifica o custo premium de materiais de rolo para temperaturas extremas.
5. Classes de liga inferior para aplicações abaixo de 700 graus Celsius
Para seções de entrada e saída de fornos, zonas de pré-aquecimento e seções de resfriamento operando abaixo de 700 graus Celsius, ligas de baixo custo, incluindo aços inoxidáveis AISI 304, 316 e 321, ou mesmo ligas de aço com teor de cromo de 9 a 12%, fornecem oxidação adequada e resistência à fluência com custo de material substancialmente reduzido. Essas classes são frequentemente usadas na construção de rolos fabricados (design de casco soldado e tampa final) em vez de fundições centrífugas, tornando-as adequadas para rolos de grande diâmetro, onde os custos de fundição seriam proibitivos.
Comparação de graus de liga para rolos de forno
Selecionar o tipo de liga correto requer combinar a temperatura operacional do rolo, a atmosfera, a carga mecânica e a vida útil esperada com os dados de desempenho certificados da liga - o uso de uma liga subespecificada é a principal causa de falha prematura do rolo do forno.
| Grau de liga | Conteúdo Cr-Ni | Temperatura máxima (graus C) | Resistência à fluência | Resistência à oxidação | Custo relativo | Aplicação Típica |
| 304/316SS | 18-20Cr/8-12Ni | 700 | Baixo | Moderado | Baixo | Zonas de entrada/saída, seções de resfriamento |
| 310SS | 25Cr/20Ni | 1.050 | Médio | Bom | Baixo-Medium | Fornos de recozimento, linhas de galvanização |
| HK40 | 25Cr/35Ni | 1.150 | Alto | Muito bom | Médio | Fornos de reaquecimento, fornos de viga móvel |
| HP-Nb modificado | 25Cr/35Ni Nb | 1.200 | Muito alto | Excelente | Médio-High | Alto-temp soaking zones, direct flame |
| Superliga Ni-Base | 20-30Cr/50-70Ni | 1.250 | Excepcional | Excelente | Muito alto | Zonas de temperaturas extremas, fornos a vácuo |
Tabela 1: Classes de rolos de forno de liga de aço comparadas por composição, temperatura máxima de serviço, propriedades mecânicas e aplicação típica.
Como são fabricados os rolos de forno de liga de aço?
Os rolos de liga de aço para fornos são produzidos por três rotas principais de fabricação – fundição centrífuga, fundição estática com usinagem e fabricação a partir de componentes de liga forjada – cada uma oferecendo diferentes compensações em precisão dimensional, qualidade microestrutural, custo e adequação para tamanhos e configurações de rolos específicos.
Fundição Centrífuga
A fundição centrífuga é o método de fabricação preferido para a maioria das carcaças de rolos de fornos de liga de aço, produzindo uma microestrutura densa e livre de segregação com propriedades mecânicas superiores em comparação com peças fundidas estáticas da mesma composição de liga. Na fundição centrífuga, a liga fundida é vazada em um molde cilíndrico giratório girando de 300 a 1.500 RPM. A força centrífuga (normalmente 50 a 100 vezes a gravidade) empurra o metal mais denso para a parede externa e força impurezas mais leves, porosidade de gás e inclusões de escória em direção ao furo, onde são posteriormente removidas por usinagem. A fundição resultante tem:
- Pele externa densa: Os 15 a 25 mm mais externos de uma peça fundida centrífuga têm essencialmente porosidade zero, proporcionando ao cilindro do rolo integridade de superfície superior e resistência à oxidação
- Estrutura de grão fino: A rápida solidificação contra o molde de fiação a frio produz uma estrutura de grãos mais finos do que a fundição estática, melhorando a resistência à fluência e à fadiga
- Espessura de parede consistente: É possível obter controle dimensional de mais ou menos 2 a 3 mm na espessura da parede, minimizando as tolerâncias de usinagem
- Faixa de tamanho: A fundição centrífuga é mais econômica para rolos de 100 a 600 mm de diâmetro externo e 500 a 4.000 mm de comprimento
Fundição Estática com Usinagem de Precisão
A fundição estática em moldes de areia ou cerâmica é usada para munhões finais, flanges e geometrias complexas de extremidades de rolos que não podem ser produzidas por fundição centrífuga, e também é usada para conjuntos completos de rolos em pequenos diâmetros ou onde ferramentas de fundição centrífuga não estão disponíveis para a liga específica necessária. As peças fundidas estáticas exigem maiores tolerâncias de usinagem (normalmente de 8 a 15 mm por superfície) para remover a camada externa segregada e garantir que a superfície usinada exponha o metal sólido e livre de defeitos. A porosidade interna é controlada pelo projeto de ascensão e solidificação controlada, mas as peças fundidas estáticas geralmente têm menor resistência à ruptura por fluência do que os equivalentes fundidos centrifugamente devido à estrutura de grãos mais grosseiros e maior segregação.
Construção de rolo fabricado
Os rolos de forno fabricados são montados a partir de tubos de liga forjada ou seções de placas soldadas a munhões de extremidade fundidos ou forjados, oferecendo a vantagem de usar liga forjada de alta qualidade para a seção do cilindro, enquanto os munhões fundidos fornecem a geometria complexa necessária nas extremidades do rolo. Os rolos fabricados são a opção mais econômica para grandes diâmetros (acima de 600 mm) e são amplamente utilizados em seções de fornos de linhas de galvanização, onde diâmetros de rolos de 600 a 1.200 mm são comuns. As juntas soldadas entre o cilindro e os munhões finais são um elemento crítico do projeto - elas devem ser feitas com ligas de enchimento correspondentes, adequadamente tratadas termicamente para aliviar tensões residuais e testadas de forma não destrutiva antes da instalação para evitar rachaduras na solda em serviço.
Comparação de métodos de fabricação
A escolha do método de fabricação afeta significativamente o desempenho, a vida útil e o custo dos rolos de forno de liga de aço - compreender essas compensações é essencial para os engenheiros de compras que especificam rolos de forno de substituição ou novos.
| Fator | Fundição Centrífuga | Fundição Estática | Fabricado (Forjado) |
| Qualidade da microestrutura | Excelente (dense, fine grain) | Bom (coarser grain) | Excelente (wrought structure) |
| Força de fluência | Alto | Médio | Alto |
| Risco de porosidade | Muito Baixo (zona externa) | Médio | Muito baixo |
| Melhor faixa de diâmetro | 100-600 mm | Qualquer tamanho | 300-1.200 mm |
| Geometria final complexa | Limitado | Excelente | Bom (welded journals) |
| Custo relativo | Médio | Baixo-Medium | Médio-High |
| Prazo de entrega | 6-14 semanas | 8-16 semanas | 8-16 semanas |
Tabela 2: Métodos de fabricação de rolos de forno de liga de aço comparados por qualidade de microestrutura, resistência, capacidade de tamanho e custo.
Como os tratamentos de superfície de rolo de forno prolongam a vida útil
Os tratamentos de superfície aplicados aos rolos de forno de liga de aço podem prolongar a vida útil do barril em 50 a 200% em comparação com superfícies fundidas ou usinadas, melhorando a resistência ao desgaste, reduzindo a adesão de acúmulo de zinco ou óxido de ferro e aumentando a resistência à oxidação em condições específicas da atmosfera do forno.
Revestimentos por Pulverização Térmica
Os revestimentos de combustível de oxigênio de alta velocidade (HVOF) e spray de plasma de cerâmica, incluindo alumina (Al2O3), óxido de cromo (Cr2O3) e zircônia (ZrO2), aplicados em barris de rolos de fornos de aço-liga, melhoram significativamente a resistência ao desgaste e reduzem a adesão de acúmulos de óxido de ferro e óxido de zinco que causam defeitos na superfície da tira em linhas de galvanização e recozimento. Os revestimentos de óxido de cromo aplicados com HVOF, normalmente com 0,2 a 0,4 mm de espessura, atingem valores de dureza superficial de 1.100 a 1.400 Vickers, em comparação com 150 a 250 Vickers para o cilindro de liga de aço subjacente. Este diferencial de dureza reduz drasticamente a taxa de desgaste do contato abrasivo com a tira de aço. A porosidade do revestimento deve ser minimizada para menos de 1% para evitar que o revestimento atue como um caminho para os gases oxidantes atingirem o substrato de liga de aço.
Sobreposição de solda (revestimento duro)
A sobreposição de solda de materiais de alta liga, incluindo estelita, ligas duras de níquel-cromo ou depósitos de carboneto de cobalto-cromo na superfície do cilindro do rolo, fornece uma camada de desgaste ligada metalurgicamente que é muito mais aderente do que os revestimentos de spray térmico e pode ser aplicada a rolos já em serviço durante paradas de manutenção programadas. Sobreposições de solda de 2 a 4 mm de espessura são aplicadas por arco transferido por plasma (PTA) ou processos de soldagem por arco submerso e, em seguida, retificadas até as dimensões finais. A principal aplicação para revestimento de solda em rolos de forno é em rolos de banho de zinco e rolos corretores em linhas de galvanização por imersão a quente, onde compostos intermetálicos de zinco-ferro formam condições de erosão agressivas entre 450 e 460 graus Celsius.
Revestimentos de Difusão
A aluminização e a cromização de superfícies de rolos de fornos de liga de aço por processos de cimentação ou deposição química de vapor (CVD) criam uma camada superficial ligada por difusão enriquecida em alumínio ou cromo que fornece maior resistência à oxidação em comparação com a liga de base, particularmente em condições de temperatura cíclicas onde a incompatibilidade de expansão térmica faz com que os revestimentos de pulverização térmica se lasquem. Os revestimentos aluminizados em rolos de aço inoxidável 310 demonstraram melhorias na resistência à oxidação equivalentes à mudança para um grau de liga superior por uma fração do custo, especialmente em zonas de forno com ciclos térmicos rápidos entre 600 e 1.000 graus Celsius.
Modos de falha comuns de rolos de forno de liga de aço e como evitá-los
Compreender os mecanismos de falha dos rolos de fornos de aço-liga permite que os engenheiros de manutenção implementem programas de inspeção direcionados, controles de procedimentos operacionais e atualizações de materiais que prolongam a vida útil dos rolos e reduzem o tempo de inatividade não planejado do forno.
- Flacidez térmica (deflexão de fluência): Visível como um arco no cilindro do rolo quando medido durante a manutenção. Causada pela temperatura operacional acima do limite de resistência à fluência da liga ou pela exposição prolongada ao superaquecimento localizado devido ao impacto do queimador. Prevenção: verifique o grau da liga do rolo em relação à temperatura real de operação do forno (não à temperatura projetada), aumente o diâmetro do rolo para reduzir a carga da unidade ou atualize para uma liga com maior resistência à fluência.
- Oxidação e incrustação da superfície: Perda progressiva do diâmetro do cilindro devido à formação de incrustações e lascamento. Acelerado por teor de cromo inadequado para a temperatura de operação ou pela atmosfera do forno contendo excesso de umidade ou compostos de enxofre. Prevenção: especificar liga com mínimo de 25% de cromo para serviço acima de 900 graus Celsius; monitorar a composição da atmosfera do forno; reduzir o ponto de orvalho em fornos com atmosfera de hidrogênio.
- Fissuração por fadiga térmica: Trincas superficiais circunferenciais ou axiais iniciando em descontinuidades superficiais e se propagando para dentro sob repetidos ciclos térmicos. Mais prevalente em rolos sujeitos a partidas frequentes do forno, quebras de tiras ou mudanças rápidas de temperatura. Prevenção: implementar taxas controladas de rampa do forno durante a partida; utilizar ligas com menores coeficientes de expansão térmica; aplique tensão de compressão residual na superfície por shot peening controlado de novos rolos antes da instalação.
- Acúmulo e coleta: Acúmulo de óxido de ferro, óxido de zinco ou intermetálicos zinco-ferro na superfície do rolo, criando saliências superficiais que imprimem defeitos na tira. Prevenção para linhas de galvanização: utilizar rolos com revestimento de solda ou revestimentos por aspersão térmica que tenham baixa afinidade por zinco; manter a química do banho de zinco dentro das faixas especificadas de teor de alumínio; implementar procedimentos regulares de limpeza de rolos durante paradas programadas.
- Falha no rolamento do diário: Emperramento ou desgaste acelerado nos mancais da extremidade do rolo, muitas vezes causado por fluxo inadequado de água de resfriamento para mancais resfriados a água ou por desalinhamento dos mancais nos alojamentos dos mancais do forno. Prevenção: implementar monitoramento do fluxo de água de resfriamento com alarmes automáticos; realizar verificações de alinhamento em cada troca de rolo; especifique as folgas do mancal apropriadas para a expansão térmica do conjunto do rolo na temperatura operacional.
Principais especificações a serem definidas ao solicitar rolos de forno de liga de aço
Uma especificação completa do rolo do forno deve definir no mínimo oito parâmetros técnicos para garantir que o rolo fornecido atenda aos requisitos operacionais do forno e se ajuste às caixas de rolamentos e aos sistemas de acionamento existentes sem modificação.
| Parâmetro | Descrição | Faixa Típica | Por que é importante |
| Grau de liga | ASTM, DIN ou designação proprietária | 310, HK40, HP-Nb | Determina a capacidade de temperatura e a vida útil |
| Diâmetro e comprimento do cano | DE x comprimento da face em mm | 150-1.200 mm de diâmetro externo | Deve corresponder às dimensões existentes da carcaça do forno |
| Espessura da parede | Parede do cano em mm | 15-60 mm | Determina a capacidade de carga e a massa térmica |
| Diâmetro e comprimento do diário | Diário OD x comprimento do assento | Por caixa de rolamento | Deve caber em caixas de rolamentos existentes |
| Temperatura operacional | Temperatura de serviço máxima e contínua | 700-1.200 graus C | Determina o requisito de grau de liga |
| Atmosfera do forno | Ar, HNx, H2, cementação, vapor de zinco | Específico do aplicativo | Afeta a seleção de liga e revestimento |
| Tratamento de superfície | Tipo de revestimento, espessura, acabamento | Usinado em cerâmica HVOF | Determina a resistência ao acúmulo e a qualidade da tira |
| Certificado de composição química | Certificado de moinho com análise de calor | Necessário para todos os testes críticos | Verifica a conformidade do grau de liga |
Tabela 3: Principais parâmetros técnicos exigidos em uma especificação completa de rolos de forno de liga de aço, com faixas típicas e justificativa de especificação.
Perguntas frequentes sobre rolos de liga de aço para fornos
Qual é a diferença entre as ligas modificadas HK40 e HP para rolos de forno?
As ligas modificadas HK40 e HP compartilham a mesma composição básica de aproximadamente 25% de cromo e 35% de níquel, mas as classes modificadas HP incluem adições de microligas de nióbio, tungstênio ou titânio que melhoram significativamente a resistência à ruptura por fluência em temperaturas acima de 1.050 graus Celsius e prolongam a vida útil em 30 a 50% em zonas de alta temperatura. Para rolos operando abaixo de 1.000 graus Celsius, o padrão HK40 é adequado e mais econômico. Para rolos nas zonas de temperatura mais alta de fornos de reaquecimento e imersão, a especificação da liga modificada HP-Nb ou HP-W é normalmente justificada pela vida útil prolongada e pela frequência reduzida de troca de rolo, mesmo com um custo adicional de material de 15 a 25% em relação ao HK40 padrão.
Com que frequência os rolos do forno de liga de aço devem ser substituídos?
A vida útil dos rolos de forno de liga de aço varia de 1 a 5 anos, dependendo do tipo de liga, temperatura operacional, atmosfera do forno, carga de tensão da tira e frequência de ciclagem térmica, com rolos de soleira em linhas de recozimento em operação contínua, normalmente durando de 18 a 36 meses antes de exigirem substituição. Os rolos devem ser inspecionados durante cada parada de manutenção planejada usando verificações dimensionais (medição do diâmetro em vários pontos ao longo do cilindro para detectar flacidez ou desgaste), inspeção visual para rachaduras na superfície e danos por oxidação e testes não destrutivos (inspeção de partículas magnéticas ou corante penetrante) em munhões e zonas de solda. A substituição deve ser programada antes que a perda de diâmetro exceda 1 a 2% do diâmetro original do cilindro para evitar problemas de rastreamento da tira e controle de tensão.
Os rolos de forno de liga de aço podem ser reparados e reformados em vez de substituídos?
Sim, rolos de forno de liga de aço com danos localizados, munhões desgastados ou perda de oxidação superficial podem muitas vezes ser reformados usinando o cilindro para um novo diâmetro dentro da tolerância dimensional, revestindo a superfície, substituindo os munhões finais e reusinando até as dimensões finais, estendendo a vida útil do corpo do rolo em 30 a 50% do custo de um novo rolo. A reforma é economicamente viável quando a espessura restante da parede do cilindro é adequada para os requisitos de tensão na temperatura operacional e quando a liga do núcleo não apresenta evidências de fragilização na fase sigma ou carburação severa. Rolos com rachaduras na parede, flacidez excessiva ou degradação da liga devido à exposição a superaquecimento devem ser substituídos em vez de recondicionados, pois os reparos de solda em ligas resistentes ao calor altamente degradadas têm baixa confiabilidade em serviços em altas temperaturas.
O que causa o acúmulo nos rolos do forno e como ele é removido?
O acúmulo nos rolos do forno é causado por partículas de óxido de ferro lascadas da superfície da tira, aderindo e sinterizando na superfície do rolo em temperatura elevada, e nas linhas de galvanização por compostos intermetálicos de zinco-ferro que precipitam do banho de zinco em rolos submersos na temperatura do banho de zinco de 450 a 460 graus Celsius. Em fornos de recozimento e tratamento térmico, o acúmulo de óxido de ferro é removido durante as paradas de manutenção por retificação mecânica ou jateamento do cilindro do rolo resfriado, seguido pela inspeção dos defeitos superficiais que o acúmulo obscureceu. Nas linhas de galvanização, o acúmulo de intermetálicos zinco-ferro é controlado por meio do gerenciamento químico do banho (a manutenção de 0,13 a 0,20% de alumínio no banho de zinco inibe a formação de intermetálicos) e pelo uso de rolos com revestimentos superficiais que possuem baixa afinidade pelos intermetálicos zinco-ferro.
Quais testes de qualidade os rolos de forno de liga de aço devem passar antes da entrega?
Um programa completo de aceitação de qualidade para rolos de forno de aço-liga deve incluir análise de composição química (análise espectrômetro de uma amostra de teste do mesmo calor que a fundição do rolo), inspeção dimensional em relação às tolerâncias de desenho, testes radiográficos ou ultrassônicos para defeitos internos, medição de dureza superficial e testes de pressão hidráulica de canais de mancal resfriados a água, quando aplicável. Para rolos críticos em linhas de processamento contínuo onde uma falha no rolo causa perda significativa de produção, requisitos de qualificação adicionais podem incluir dados de teste de fluência para o calor real da liga fornecida, exame metalográfico de uma peça de teste da mesma peça fundida e medição de linearidade de comprimento total para verificar o desvio do cilindro dentro da tolerância especificada (normalmente leitura total do indicador de 0,2 a 0,5 mm em todo o comprimento do cilindro).
Conclusão: Combinando rolos de liga de aço com os requisitos do seu forno
Selecionar os rolos de liga de aço corretos para fornos é uma decisão que determina diretamente o tempo de atividade do forno, a qualidade da superfície da tira e o custo total de propriedade do estoque de rolos durante a vida útil do forno. A lógica de seleção fundamental é direta: combinar a temperatura de serviço contínua certificada do tipo de liga com a temperatura operacional máxima real na zona de laminação com pelo menos uma margem de 50 graus Celsius, especificar a fundição centrífuga para a seção do cilindro sempre que possível para obter vantagens de densidade e propriedades, definir os requisitos de tratamento de superfície com base nos mecanismos específicos de acúmulo e desgaste na atmosfera do seu forno e implementar um programa de inspeção sistemático que rastreie a degradação do rolo para permitir a substituição planejada em vez de trocas de emergência.
À medida que as linhas de processamento avançam em direção a velocidades de tira mais altas, larguras de tira mais amplas e atmosferas de forno mais agressivas em busca de metas de produtividade e qualidade do produto, a tecnologia de rolos de forno de liga de aço continua a evoluir por meio de composições microligadas mais sofisticadas, práticas de fundição aprimoradas e engenharia de superfície avançada para atender às demandas das condições operacionais de fornos de próxima geração com segurança e economia.



