धातुओं की रोलिंग: प्रक्रिया और सिद्धांत (आरेख के साथ)

इस लेख को पढ़ने के बाद हम इस बारे में जानेंगे: - 1. रोलिंग का अर्थ 2. रोलिंग की प्रक्रिया 3. सिद्धांत 4. लोड और बिजली की आवश्यकता 5. स्नेहन 6. दोष।

रोलिंग का अर्थ:

रोलर्स के बीच से गुजरकर अर्द्ध-तैयार या समाप्त रूपों में धातुओं को आकार देने की प्रक्रिया को रोलिंग कहा जाता है। रोलिंग सबसे व्यापक रूप से प्रयुक्त धातु बनाने की प्रक्रिया है। यह धातु के सिल्लियों को साधारण स्टॉक सदस्यों जैसे कि खिल, बिल्ट, स्लैब, शीट, प्लेट, स्ट्रिप्स आदि में परिवर्तित करने के लिए नियोजित किया जाता है।

रोलिंग में, धातु को विपरीत दिशा में घुमाते हुए रोलर्स के बीच से गुजरते हुए बहुत अधिक विकृत किया जाता है। रोलिंग का मुख्य उद्देश्य धातु की मोटाई को कम करना है। आमतौर पर, चौड़ाई में नगण्य वृद्धि होती है, जिससे मोटाई में कमी से लंबाई में वृद्धि होती है।

रोलिंग प्रक्रिया अंजीर में दर्शाई गई है। 2.1:

रोलिंग को गर्म और ठंडा दोनों तरह से किया जाता है। यह रोलिंग मिलों में उपलब्ध है। रोलिंग मिल एक जटिल मशीन है जिसमें दो या दो से अधिक काम करने वाले रोलर्स होते हैं, रोलर्स, रोल स्टैंड, ड्राइव मोटर, गियर को कम करना, फ्लाईव्हील, कपलिंग गियर आदि।

रोलर्स सादे हो सकते हैं या लुढ़का रोल किए गए उत्पाद के आकार पर निर्भर करता है। धातु धीरे-धीरे उस अवधि के दौरान अपना आकार बदलती है जिसमें वह दो रोलर्स के संपर्क में होती है।

रोलिंग द्वारा उत्पादित किए जा सकने वाले उत्पादों की श्रेणी बहुत बड़ी है। जब रोलिंग को समान क्रॉस-सेक्शन की लंबी लंबाई में धातु की आवश्यकता होती है, तो फोर्जिंग की तुलना में रोलिंग एक अधिक किफायती तरीका है।

यह अपनी उच्च उत्पादकता और कम लागत के कारण सभी धातु कार्य प्रक्रियाओं में सबसे अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। आमतौर पर लुढ़का हुआ पदार्थ स्टील, तांबा, मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम और उनके मिश्र हैं।

रोलिंग की प्रक्रिया:

उत्पाद को पूरा करने के लिए रोलिंग प्रक्रिया के तीन चरण हैं जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 2.2:

चित्र 2.2। लुढ़का उत्पादों के निर्माण में शामिल संचालन की अनुक्रम।

(i) प्राथमिक रोलिंग:

प्राइमरी रोलिंग का उपयोग धातु के डिपो को सरल स्टॉक सदस्यों जैसे कि ब्लूम और स्लैब में बदलने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया ढलवां पिंड की संरचना को परिष्कृत करती है, इसके यांत्रिक गुणों में सुधार करती है, और छिपे हुए आंतरिक दोषों को समाप्त करती है।

(ii) हॉट रोलिंग:

खिलने और स्लैब को प्राथमिक रोलिंग से प्राप्त किया जाता है, फिर से गर्म रोलिंग प्रक्रिया द्वारा प्लेट, चादर, छड़ और संरचनात्मक आकृतियों में परिवर्तित किया जाता है।

(iii) कोल्ड रोलिंग:

कोल्ड रोलिंग आमतौर पर एक परिष्करण प्रक्रिया है जिसमें गर्म रोलिंग द्वारा बनाए गए उत्पादों को अंतिम आकार दिया जाता है। ये प्रक्रियाएं अच्छी सतह खत्म, करीब आयामी सहिष्णुता प्रदान करती हैं और सामग्री की यांत्रिक शक्ति को बढ़ाती हैं।

स्टील जो हमें फिर से पिघलने की दुकान से या स्टील विनिर्माण संयंत्रों से प्राप्त होता है, वह ज्यादातर सिल्लियों के रूप में होता है। Ingots में 1.5mx 1.5m का लगभग चौकोर क्रॉस सेक्शन होता है, और टन में वजन होता है।

इन सिल्लियों को पहले भिगोने वाले गड्ढों में लगभग 1200 ° C तक गर्म किया जाता है और फिर रोलर्स के माध्यम से गुच्छे जैसे इंटरमीडिया धारावाहिकों का निर्माण किया जाता है। खिलने को बिलेट्स और बिलेट्स को वांछित वर्गों जैसे कि फ्लैट, स्क्वायर, हेक्सागोनल, कोण, I, U, आदि के लिए रोल किया जाता है। ऊपर उल्लिखित सदस्य के पास लगभग आकार हैं।

कैस्टेड इनगॉट्स - 1.5 एमएक्स 1.5 मीटर (आयताकार क्रॉस-सेक्शन)

खिलता है - 150 मिमी से 400 मिमी वर्ग।

स्लैब- चौड़ाई: 500 से 1800 मिमी (आयताकार क्रॉस-सेक्शन) मोटाई: 50 से 300 मिमी

बिल्ट्स - 30 मिमी से 150 मिमी वर्ग। (खिलने से छोटा)

प्लेट्स - 6 मिमी या अधिक मोटाई, 1200-1400 मिमी चौड़ाई, 6000 मिमी लंबा।

चादरें - 0.5 मिमी से 5.0 मिमी मोटाई

पट्टी- चौड़ाई: 750 मिमी या उससे कम। (नैरो प्लेट या शीट)।

अंजीर। 2.3 एक गोल पट्टी के लिए एक बिलेट (100 x 100 मिमी) की कमी में क्रमिक चरणों को दर्शाता है। प्रत्येक पास के बाद बिलेट को 90 ° घुमाया जाता है।

रोलिंग के सिद्धांत:

रोलिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें विपरीत दिशा में घूमने वाले रोलर्स के बीच की खाई के माध्यम से धातु को पारित करना शामिल है। यह गैप काम किए जा रहे हिस्से की मोटाई से छोटा है। इसलिए, रोलर-मेटल इंटरफेस में घर्षण के कारण रोलर्स धातु को एक साथ आगे की ओर मोड़ते हुए इसे संपीड़ित करते हैं।

जब काम का टुकड़ा पूरी तरह से रोलर्स के बीच की खाई से गुजरता है, तो इसे पूरी तरह से काम करने वाला माना जाता है। नतीजतन, काम की मोटाई कम हो जाती है जबकि इसकी लंबाई और चौड़ाई बढ़ जाती है।

हालांकि, चौड़ाई में वृद्धि नगण्य है और आमतौर पर उपेक्षित है। अंजीर। 2.4 एक प्लेट के सरल रोलिंग संचालन को दर्शाता है। मोटाई में कमी को ड्राफ्ट कहा जाता है, जबकि लंबाई में वृद्धि को पूर्ण वृद्धि कहा जाता है। चौड़ाई में वृद्धि को पूर्ण प्रसार के रूप में जाना जाता है।

दो अन्य शर्तें सापेक्ष ड्राफ्ट हैं और बढ़ाव के गुणांक निम्नानुसार दिए जा सकते हैं:

उपरोक्त समीकरण (3) से पता चलता है कि बढ़ाव का गुणांक कार्य के मूल क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रों के लिए अंतिम के अनुपात के विपरीत आनुपातिक है। साथ ही, समीकरण (2) से पता चलता है कि बढ़ाव का गुणांक कार्य के अंतिम लो मूल लंबाई के अनुपात के लिए आनुपातिक है।

अंजीर। 2.5, विरूपण क्षेत्र, तनाव की स्थिति, रोलिंग प्रक्रिया में संपर्क के कोण को दर्शाता है। धातु को छायांकित क्षेत्र में विकृत किया जाता है, जिसे विरूपण क्षेत्र कहा जाता है। विरूपण क्षेत्र से पहले और बाद में धातु किसी भी विकृति से नहीं गुजरती है।

यह भी देखा जा सकता है कि विकृति से गुजर रही धातु आर्क एबी के साथ प्रत्येक रोलर के संपर्क में है। चाप-एबी को संपर्क का चाप कहा जाता है। इसके संबंधित कोण (α) को संपर्क का कोण, या काटने का कोण कहा जाता है।

ड्राइंग की ज्यामिति से और सरल त्रिकोणमिति को लागू करके, काटने का कोण इस प्रकार दिया जा सकता है:

उपरोक्त समीकरण (4) रोलिंग प्रक्रिया के ज्यामिति मापदंडों, काटने के कोण, ड्राफ्ट और रोलर्स की त्रिज्या के बीच संबंध देता है।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि धातु को घर्षण द्वारा स्थानांतरित किया जाएगा, संपर्क का कोण (α) घर्षण के कोण (Fr) से कम होना चाहिए, जहां टैन β = µ (रोलर सतह और धातु के बीच घर्षण का गुणांक)।

संपर्क कोण (α) का अधिकतम स्वीकार्य मूल्य अन्य कारकों पर निर्भर करता है जैसे:

(i) रोलर्स की सामग्री।

(ii) काम की सामग्री को लुढ़काया जा रहा है।

(iii) रोलिंग का तापमान।

(iv) रोलर्स की गति, आदि।

तालिका विभिन्न रोलिंग प्रक्रियाओं के लिए काटने की अनुशंसित अधिकतम कोण (α) को इंगित करती है:

रोलिंग के लिए लोड और बिजली की आवश्यकता:

रोलिंग में विरूपण क्षेत्र, तनाव की स्थिति और संपर्क का कोण अंजीर में दिखाया गया है। 2.4, (प्लेट का सरल रोलिंग)। विरूपण क्षेत्र में उत्पादित मुख्य तनाव प्रणाली त्रि-अक्षीय संपीड़न है। अधिकतम या प्रमुख तनाव रोलिंग की दिशा में सामान्य कार्य कर रहा है।

विकृत धातु संतुलन की स्थितियों को पूरा करने के लिए प्रत्येक रोल पर एक समान और विपरीत बल बढ़ा रही है।

इसलिए, रोलिंग की दिशा के लिए सामान्य यह बल रोल और मिल बॉडी के डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण कारक माना जाता है। यह बल (एफ) एक रोलिंग प्रक्रिया में बिजली की खपत का निर्धारण करने में भी महत्वपूर्ण है।

दुर्भाग्य से, रोलिंग लोड और बिजली की खपत का सटीक निर्धारण एक विशिष्ट कार्य है और इसके लिए प्लास्टिसिटी और कैलकुलस के सिद्धांत की अच्छी जानकारी की आवश्यकता होती है।

फिर भी, रोलिंग लोड का पहला अनुमान निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया जा सकता है:

यह समीकरण (2) रोलर-वर्क इंटरफेस में घर्षण की उपेक्षा करता है, और इसलिए रोलिंग लोड का कम अनुमान देता है।

प्रयोगों के आधार पर, 1.2 के गुणन कारक का उपयोग संशोधित समीकरण में किया जाता है, विचार करने के लिए:

इसके अलावा, रोलिंग प्रक्रिया में बिजली की खपत आसानी से प्राप्त नहीं की जा सकती है; हालाँकि, एक मोटा अनुमान, (कम घर्षण विचार में) द्वारा दिया गया है:

अलग करने वाले बल (एफ) को कम करने के विभिन्न तरीके निम्नलिखित हैं:

(ए) छोटे रोल व्यास (जो संपर्क क्षेत्र को कम करता है)।

(b) निचला घर्षण।

(d) छोटा 'काटो' का कोण लें (जिससे संपर्क क्षेत्र कम हो जाए)।

रोलिंग प्रक्रिया में स्नेहन:

लुब्रिकेशन का उपयोग रोलिंग प्रक्रिया में किया जाता है ताकि रोल और धातु के बीच घर्षण को कम किया जा सके। रोलिंग प्रक्रिया में घर्षण बहुत महत्वपूर्ण और उपयोगी रोल निभाता है।

वास्तव में, यह रोल के बीच के काम को आगे बढ़ाने के लिए जिम्मेदार है और इसलिए, एक उपयुक्त स्तर से नीचे समाप्त या कम नहीं किया जाना चाहिए। रोलिंग प्रक्रिया के लिए स्नेहक चुनते समय यह एक महत्वपूर्ण विचार है।

स्टील के कोल्ड-रोलिंग में, कम चिपचिपाहट वाले द्रव स्नेहक का उपयोग किया जाता है, बाद के ताप उपचार प्रक्रिया के दौरान धुंधला होने से बचने के लिए पैराफिन एल्यूमीनियम, तांबा और इसके मिश्र धातुओं जैसे अलौह पदार्थों के लिए उपयुक्त है, जबकि, गर्म रोलिंग अक्सर स्नेहक के माध्यम से बाहर किया जाता है लेकिन भाप उत्पन्न करने और गठित तराजू को तोड़ने के लिए पानी की बाढ़ के साथ उपयोग किया जाता है। कभी-कभी ग्रेफाइड ग्रीज़ का एक पायस स्नेहक के रूप में कार्यरत होता है।

लुढ़का उत्पादों में दोष:

रोल किए गए उत्पादों में कई दोष रोलिंग प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होते हैं। एक विशेष दोष आमतौर पर एक विशेष प्रक्रिया के साथ आता है और अन्य प्रक्रियाओं में उत्पन्न नहीं होता है।

लुढ़का उत्पादों में कुछ सामान्य दोष नीचे दिए गए हैं:

(i) एज क्रैकिंग:

एज क्रैकिंग आमतौर पर लुढ़के सिल्लियों, स्लैब या प्लेटों में होती है। यह विशेष रूप से किनारों पर, काम की धातु या असमान विरूपण की या तो सीमित लचीलापन के कारण है।

(ii) सिलवटें:

सिलवटों एक दोष आम तौर पर प्लेट रोलिंग में होता है। यह तब होता है जब प्रति पास कटौती बहुत कम हो।

(iii) मगरमच्छ:

Alligatoring दोष है, आमतौर पर स्लैब (विशेष रूप से एल्यूमीनियम और मिश्र धातुओं) के रोलिंग में होता है। इस दोष में, कार्य टुकड़ा ऊपर और नीचे के साथ, बाहर निकलने पर एक क्षैतिज विमान के साथ विभाजित होता है। यह दोष हमेशा तब होता है जब संपर्क की लंबाई के लिए स्लैब मोटाई का अनुपात 1.4 से 1.65 की सीमा के भीतर होता है। चित्र 2.15। Alligatoring का दोष दर्शाता है।