Mechanizm zużycia tribologicznego w aspekcie zmian w warstwie wierzchniej roboczych walców hutniczych po eksploatacji

W pracy scharakteryzowano mechanizmy zużycia roboczych walców hutniczych w walcowniach gorących produktów oraz półproduktów stalowych. Zaprezentowano wyniki badań warstwy przypowierzchniowej w próbkach pobranych z siedemnastu walców po wycofaniu ich z eksploatacji. Trzy walce zostały wykonane ze stali podeutektoidalnej, jeden ze stali eutektoidalnej, jeden ze stali nadeutektoidalnej, dwa ze staliw nadeutektoidalnych, cztery ze staliw podeutektycznych oraz sześć z żeliw połowicznych z grafitem sferoidalnym. Analiza warstw przypowierzchniowych w obszarach roboczych pozwoliła wskazać na główne mechanizmy zużycia tych narzędzi. Walce ze stali podeutektoidalnej charakteryzują się tworzeniem nalepień materiału walcowanego, tworzeniem się tzw. białej warstwy i intensywnym umocnieniem odkształceniowym. Walec ze stali eutektoidalnej charakteryzuje się tworzeniem nalepień materiału walcowanego, ale zwłaszcza białej warstwy. W walcu ze stali nadeutektoidalnej w znacznie ograniczonym zakresie występują zjawiska tworzenia się nalepień materiału walcowanego oraz białej warstwy. Walce wykonane ze staliw nadeutektoidalnych jedynie incydentalnie wykazują zjawisko tworzenia się białej warstwy, natomiast widoczna zaczyna być fragmentacja (dekohezja) warstwy wierzchniej w wyniku oddziaływań tribologicznych. Walce wykonane ze staliw podeutektycznych charakteryzują się głównie dekohezją materiału wzdłuż wydzieleń cementytu ledeburytycznego oraz cementytu drugorzędowego wydzielonego w układzie Widmannstättena. Krawędzie takich pęknięć działają jak ostrza skrawające materiał walcowany. Walce z żeliw połowicznych podatne są na rozwój pęknięć wzdłuż wydzieleń węglików eutektycznych, a brak wydzieleń dyspersyjnych węglików drugorzędowych zaczyna sprzyjać tworzeniu się białej warstwy.

The work characterizes the wear mechanisms of steelwork working rollers in hot rolling mills of steel products and semi-products. It presents the results of the examinations of the surface layer of samples obtained from seventeen rollers after they had been removed from operation. Three rollers were made of hypoeutectoid steel, one of eutectoid steel, one of hypereutectoid steel, two of hypereutectoid cast steels, four of hypoeutectoid cast steels, and six were made of mottle cast iron with spheroidal graphite. The analysis of the surface layers in the working areas made it possible to point to the main wear mechanisms of these tools. The hypoeutectoid steel rollers were characterize by the formation of “stickings” of the rolled material, the formation of the “white layer” and an intense work hardening. The eutectoid steel roller was characterizes by the formation of “stickings” of the rolled material, but especially by the formation of the white layer. In the roller made of hypereutectoid steel, the phenomena of “stickings” of the rolled material as well as the formation of the white layer are significantly limited. The rollers made of hypereutectoid cast steels exhibit the white layer phenomenon only incidentally, while showing visible fragmentation (decohesion) of the surface layer as a result of tribological interactions. The hypoeutectoid cast steel rollers were characterize mainly by the material’s decohesion along the precipitates of the ledeburitic cementite and secondary cementite precipitated in the Widmannstätten system. The edges of such cracks work like blades, which cut the rolled material. The rollers made of mottle cast iron are prone to the development of cracks along the eutectic carbide precipitates, and the lack of dispersive secondary carbide precipitates favours the formation of the white layer.