เครื่องบดลูกกลิ้งเป็นอุปกรณ์บดที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย มีประสิทธิภาพสูง และประหยัดพลังงาน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบดเบื้องต้นของปูนซีเมนต์คลินเกอร์ นอกจากนี้ยังใช้ได้ผลดีสำหรับการบดหินปูน ตะกรันจากเตาหลอม หินทรายปูน ถ่านหินดิบ ยิปซัม ทรายควอตซ์ แร่เหล็ก และวัสดุอื่นๆ คุณสมบัติหลักของเครื่องบดลูกกลิ้งคือการอัดวัสดุภายใต้แรงดันสูงตั้งแต่ 50 ถึง 300 เมกะปาสคาล เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ในการบดละเอียด พื้นผิวของลูกกลิ้งในเครื่องบดลูกกลิ้งต้องเผชิญกับการสึกหรอจากการเสียดสีที่มีความเครียดสูงภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรงมาก และการสึกหรอเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้หลังจากใช้งานไประยะหนึ่ง นอกจากนี้ เนื่องจากสิ่งแปลกปลอม เช่น ก้อนเหล็ก หรือการใช้งานที่ไม่เหมาะสมทำให้ช่องว่างระหว่างลูกกลิ้งแคบเกินไป อาจเกิดการแตกร้าวหรือการแตกร้าวจากความล้าในรอบต่ำบนปลอกลูกกลิ้งของเครื่องบดลูกกลิ้งได้

วัสดุตัวลูกกลิ้งทำจากเหล็กกล้าตีขึ้นรูป 34CrNiMoA หรือเหล็กกล้า 42CrMo ซึ่งมีราคาแพงมาก ในกรณีส่วนใหญ่ การเปลี่ยนชิ้นส่วนทำได้ยาก และการซ่อมแซมในสถานที่จึงเป็นทางเลือกเดียว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการป้องกันที่มีประสิทธิภาพบนพื้นผิวของลูกกลิ้งรีดขึ้นรูปในระหว่างการผลิตเครื่องรีดขึ้นรูป ปัจจุบัน การเคลือบวัสดุที่ทนต่อการสึกหรอลงบนพื้นผิวของลูกกลิ้งรีดขึ้นรูปได้รับการยอมรับว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและสะดวกที่สุด

มีความแตกต่างอย่างมากในด้านความแข็งแรงระหว่างชั้นผิวเคลือบกันสึกที่มีความแข็งสูงกับวัสดุตัวลูกกลิ้ง การเคลือบผิวชั้นกันสึกโดยตรงบนตัวลูกกลิ้งอาจทำให้เกิดปัญหาการหลุดร่อนเป็นบริเวณกว้าง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องออกแบบวัสดุเคลือบผิวที่มีระดับความแข็งแรงแตกต่างกันระหว่างชั้นผิวเคลือบกันสึกกับวัสดุตัวลูกกลิ้ง เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของการเคลือบผิว นอกจากจะต้องมั่นใจในความทนทานต่อการสึกหรอของชั้นผิวเคลือบแล้ว ยังต้องรับประกันความทนทานต่อการหลุดร่อนจากความล้าของชั้นเปลี่ยนผ่านด้วย ดังนั้นวัสดุเคลือบผิวชั้นเปลี่ยนผ่านสำหรับเครื่องอัดลูกกลิ้งจึงต้องมีความยืดหยุ่นและความเหนียวที่ดี

วัสดุที่ใช้ทำปลอกม้วนโดยทั่วไปคือเหล็กอัลลอยคาร์บอนปานกลาง โดยใช้ 42CrMo เป็นตัวอย่าง ซึ่งผ่านกระบวนการชุบแข็งและอบคืนตัวหลังจากการตีขึ้นรูป เหล็ก 42CrMo มีความแข็งแรงสูง ความสามารถในการชุบแข็งสูง ความเหนียวดี การเสียรูปน้อยระหว่างการชุบแข็ง และความแข็งแรงต่อการคืบและความแข็งแรงต่อการแตกหักที่อุณหภูมิสูงสูง จึงใช้ในการผลิตชิ้นงานตีขึ้นรูปที่ต้องการความแข็งแรงสูงกว่าและขนาดหน้าตัดหลังการชุบแข็งและอบคืนตัวที่ใหญ่กว่าเหล็ก 35CrMo ค่าเทียบเท่าคาร์บอนโดยรวมของ 42CrMo คือ 0.78% เนื่องจากมีค่าเทียบเท่าคาร์บอนสูง จึงมีแนวโน้มที่จะแข็งตัวได้ดีและเป็นวัสดุที่เชื่อมได้ค่อนข้างยาก ธาตุต่างๆ เช่น มน. และ โม ในองค์ประกอบจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดจุดขาวและมีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวล่าช้า เมื่อปริมาณของ P และ S สูงด้วย ก็มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวขณะร้อน เพื่อป้องกันการแตกร้าวขณะร้อน ควรเลือกใช้ลวดเชื่อมที่มีปริมาณ C, P และ S ต่ำ และมีปริมาณ มน. สูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดกำมะถัน โครงสร้างจุลภาคหลังการชุบแข็งและการอบคืนตัวคือซอร์ไบต์ที่ผ่านการอบคืนตัวโดยคงทิศทางของมาร์เทนไซต์ไว้

ลวดเชื่อมซีรีส์ T ของ มณฑลชานตง ซินหยวน โบตง เป็นลวดเชื่อมเหล็กหล่อโครเมียมสูง เฟ-ครี-C ที่มีคุณสมบัติในการป้องกันตัวเอง มีตะกรันน้อยหรือไม่มีตะกรันเลย โดยไม่ต้องเติมสารก่อตะกรันใดๆ ในฐานะผู้บุกเบิกด้านการเชื่อมผิวแบบอาร์คเปิดในประเทศจีน ลวดเชื่อมเหล่านี้มีส่วนแบ่งการตลาดสูงและได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม ความต้านทานการสึกหรอของโลหะผสมสามารถรักษาความแข็งและความต้านทานการสึกหรอได้ดีแม้ในอุณหภูมิสูงกว่า 350℃ ความแข็งของชั้นผิวที่ทนต่อการสึกหรอหลังการเชื่อมสูงถึง เอชอาร์ซี 60 หรือมากกว่านั้น โดยมีรอยแตกขนาดเล็กจำนวนมาก

หากใช้ลวดเชื่อมไส้ฟลักซ์ชนิดทนการสึกหรอเชื่อมติดกับโลหะฐานโดยตรง เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิหลอมเหลวระหว่างโลหะที่เชื่อมติดกับชั้นทนการสึกหรอและโลหะฐานมีมาก การหลอมเหลวจึงไม่พร้อมกัน โลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำจะหลอมเหลวก่อน ทำให้เกิดการหย่อนคล้อยหรือการหลอมรวมไม่สมบูรณ์กับโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง นอกจากนี้ โลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงจะแข็งตัวและหดตัวเร็วกว่า ซึ่งจะทำให้เกิดความเครียดต่อโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำซึ่งยังอยู่ในสภาพที่แข็งตัวไม่สมบูรณ์และอ่อนแอ อาจนำไปสู่การแตกร้าวได้

นอกจากนี้ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของโครงสร้างจุลภาคทั้งสองยังแตกต่างกันอย่างมาก การหดตัวจากการเย็นตัวที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างโครงสร้างทั้งสองจะทำให้เกิดความเค้นผิวภายในขนาดใหญ่ ซึ่งอาจนำไปสู่รอยแตกที่ผิวในกรณีที่รุนแรง ความเค้นจากความร้อนจะเกิดขึ้นระหว่างการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ความเค้นจากความร้อนนี้ไม่สามารถกำจัดได้ (การอบชุบความร้อนหลังการเชื่อมสามารถกำจัดความเค้นตกค้างจากการเชื่อมได้ แต่ความเค้นจากความร้อนจะเกิดขึ้นระหว่างการใช้งาน)

ตามเงื่อนไขการทำงานข้างต้น เงื่อนไขนี้จึงไม่รวมถึงการเชื่อมเหล็กต่างชนิดกัน เช่น การเชื่อมเหล็กประเภท F (เฟอร์ไรต์), M (มาร์เทนไซต์) และ A (ออสเทนไนต์) อีกต่อไป เงื่อนไขการทำงานนี้ควรเป็นการเชื่อมเหล็กอัลลอยคาร์บอนปานกลางและเหล็กหล่อขาวโครเมียมสูงทนการสึกหรอ วัสดุชั้นเปลี่ยนผ่านที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษต้องมีความเหนียวสูงและมีประสิทธิภาพในการหยุดการแตกร้าว และโลหะเคลือบผิวต้องมีความต้านทานการแตกร้าวและความเหนียวทนต่อแรงกระแทกที่ดีเยี่ยม ควรป้องกันไม่ให้รอยแตกร้าวจากการเชื่อมและรอยแตกร้าวจากความล้าบนผิวลูกรีดขยายตัวและพัฒนาไปยังตัวลูกรีดได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงเป็นการปกป้องตัวลูกรีดจากการเสียหายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

วิธีการเชื่อมประสานชั้นผิวจะใช้ระหว่างเหล็กกล้าผสมคาร์บอนปานกลางกับชั้นผิวทนการสึกหรอ โดยเลือกใช้โลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นอยู่ระหว่างโลหะทั้งสองชนิดเป็นโลหะตัวเติมสำหรับชั้นเปลี่ยนผ่าน เพื่อลดความเครียดจากความร้อนที่เกิดจากความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น นอกจากนี้ยังต้องพิจารณาเรื่องต้นทุนด้วย เนื่องจากแตกต่างจากอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมหม้อไอน้ำ ชั้นประสานชั้นผิวนี้มีความหนามาก หากใช้เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก (18-8) ทั่วไปในการเชื่อมประสานชั้นผิว ต้นทุนจะสูงมาก ยิ่งไปกว่านั้น ต้องพิจารณาถึงความเหนียวและความยืดหยุ่นของบริเวณรอยเชื่อมกับชั้นผิวทนการสึกหรอด้วย การเคลื่อนย้ายของคาร์บอนเกิดขึ้นในชั้นนี้ ส่งผลให้เกิดบริเวณเปลี่ยนผ่านที่มีคาร์บอนเพิ่มขึ้นและลดลง การเปลี่ยนแปลงความแข็งอย่างฉับพลันในบริเวณเหล่านี้จะส่งผลเสีย ทำให้เกิดความล้มเหลวจากความล้าในบริเวณเหล่านั้นได้ง่าย

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากทรัพยากรนิกเกลมีจำกัดและราคาสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงที่ผ่านมา จึงจำเป็นต้องใช้ธาตุอื่นมาทดแทนนิกเกลเพื่อลดต้นทุน ผลของแมงกานีสต่อออสเทนไนต์นั้นคล้ายคลึงกับนิกเกล ดังนั้น แมงกานีสจึงสามารถใช้แทนนิกเกลในการผลิตวัสดุเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนไนต์ราคาประหยัดได้

คาร์บอนเป็นธาตุที่สร้างออสเทนไนต์ได้ดี โดยมีกำลังการสร้างออสเทนไนต์สูงกว่านิกเกลถึง 30 เท่า อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถเติมคาร์บอนลงในเหล็กกล้าไร้สนิมทนการกัดกร่อนได้ เพราะจะทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบไวต่อปฏิกิริยาและปัญหาการกัดกร่อนตามขอบเกรนตามมาหลังการเชื่อม ในสภาวะการทำงานนี้ ปริมาณคาร์บอนในลวดเชื่อมไส้ฟลักซ์ทนการสึกหรอหลังการเคลือบผิวจึงมากกว่า 4% ปริมาณคาร์บอนที่สูงเกินไปจะเพิ่มความแข็งและความเปราะของรอยเชื่อม ซึ่งไม่เอื้อต่อความเหนียว

เพื่อเอาชนะปัญหาการกัดกร่อนตามร่องเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียม-นิกเกิล เช่น 18-8 โดยทั่วไปแล้วจะลดปริมาณคาร์บอนในเหล็กให้ต่ำกว่า 0.03% หรือเติมธาตุที่มีความสัมพันธ์กับคาร์บอนได้ดีกว่าโครเมียม (เช่น ไทเทเนียมหรือไนโอเบียม) เพื่อป้องกันการก่อตัวของโครเมียมคาร์ไบด์ แต่ในสภาวะการทำงานที่ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอสูงเป็นข้อกำหนดหลัก ปริมาณคาร์บอนในเหล็กจะถูกเพิ่มขึ้นเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ

ทั้งแมงกานีสและนิกเกลเป็นธาตุที่สามารถสร้างออสเทนไนต์ได้ หมายความว่าพวกมันสามารถสร้างสารละลายของแข็งที่เข้ากันได้อย่างไม่จำกัด (ออสเทนไนต์) กับเหล็กได้ อย่างไรก็ตาม บทบาทของแมงกานีสไม่ใช่การสร้างออสเทนไนต์ แต่เป็นการลดอัตราการดับเย็นวิกฤตของเหล็ก เพิ่มความเสถียรของออสเทนไนต์ระหว่างการเย็นตัว ยับยั้งการสลายตัวของออสเทนไนต์ และช่วยให้ออสเทนไนต์ที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงคงอยู่ได้ที่อุณหภูมิห้อง แมงกานีสมีผลเพียงเล็กน้อยในการปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็ก ดังนั้น ในสภาวะการทำงานที่ความต้านทานการกัดกร่อนไม่จำเป็น จึงเป็นไปได้ที่จะใช้แมงกานีสแทนนิกเกลเพื่อให้ได้โครงสร้างออสเทนไนต์เฟสเดียว ในขณะเดียวกัน แมงกานีสมีผลในการเสริมความแข็งแรงของสารละลายของแข็งมากกว่านิกเกล ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของเหล็กได้ นอกจากนี้ เอ็มเอ็นเอส ที่เกิดขึ้นยังสามารถแทนที่ เฟเอส ซึ่งสามารถป้องกันการแตกร้าวที่อุณหภูมิสูงและเป็นประโยชน์ต่อการเชื่อมได้ แมงกานีสยังสามารถช่วยลดผลกระทบด้านลบของธาตุที่เป็นอันตรายบางชนิด และเป็นธาตุที่ช่วยลดความเสี่ยงต่อการแตกร้าวจากการแข็งตัวของวัสดุ

ไนโตรเจนเป็นธาตุที่สร้างออสเทนไนต์ได้ดีเช่นกัน โดยมีความสามารถในการสร้างออสเทนไนต์สูงกว่านิกเกลถึง 30 เท่า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นก๊าซ จึงควรเติมไนโตรเจนในปริมาณที่จำกัดเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเรื่องรูพรุน จากสูตรเทียบเท่าของนิกเกลจะเห็นได้ว่าการเติมแมงกานีสไม่ได้มีประสิทธิภาพมากนักในการสร้างออสเทนไนต์ แต่การเติมแมงกานีสสามารถละลายไนโตรเจนเข้าไปในเหล็กกล้าไร้สนิมได้มากขึ้น และไนโตรเจนเป็นธาตุที่สร้างออสเทนไนต์ได้ดีมาก ไนโตรเจนที่มีปริมาณ 0.25% มีความสามารถในการสร้างออสเทนไนต์เทียบเท่ากับนิกเกล 7.5% อย่างไรก็ตาม ปริมาณแมงกานีสไม่ควรสูงเกินไป มิฉะนั้นจะทำให้เกิดเกรนหยาบในระหว่างการแข็งตัวและการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ทำให้วัสดุเปราะมากขึ้น ดังนั้นจึงไม่ควรเติมแมงกานีสและไนโตรเจนในปริมาณที่มากเกินไป

ในกรณีที่ไม่มีนิกเกลหรือมีนิกเกลในปริมาณน้อย เพื่อให้ได้โครงสร้างออสเทนไนต์ 100% สามารถลดปริมาณโครเมียมลงได้โดยอ้างอิงจากแผนภาพของเชฟเฟลอร์ แม้ว่าวิธีนี้จะทำให้ความต้านทานการกัดกร่อนลดลง แต่ก็สามารถใช้งานได้ภายใต้สภาวะการทำงานที่มีเพียงแรงกระแทก การสึกหรอ และไม่มีการกัดกร่อนหรือมีการกัดกร่อนเพียงเล็กน้อย เมื่อลดปริมาณโครเมียมและเพิ่มปริมาณคาร์บอน เพื่อป้องกันการเกิดโครเมียมคาร์ไบด์ สามารถเติมธาตุที่สร้างคาร์ไบด์ได้ดี เช่น ไนโอเบียมและไทเทเนียม ในปริมาณที่เหมาะสมได้

ในเหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 200 นั้น จะใช้แมงกานีสและไนโตรเจนในปริมาณที่เพียงพอเพื่อแทนที่นิกเกลในการสร้างโครงสร้างออสเทนไนต์ 100% ยิ่งปริมาณนิกเกลต่ำลงเท่าใด ปริมาณแมงกานีสและไนโตรเจนที่ต้องการก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้าไร้สนิมชนิด 201 มีนิกเกลเพียง 4.5% และไนโตรเจน 0.25% ตามสูตรเทียบเท่าของนิกเกล ปริมาณไนโตรเจนนี้มีศักยภาพในการสร้างออสเทนไนต์เทียบเท่ากับนิกเกล 7.5% ดังนั้นจึงสามารถสร้างโครงสร้างออสเทนไนต์ 100% ได้เช่นกัน นี่คือหลักการผลิตของเหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 200

จากแนวคิดข้างต้น บริษัทของเราได้พัฒนาลวดเชื่อมไส้ฟลักซ์สำหรับงานเชื่อมผิวชั้นนอกแบบพิเศษ T96 ได้สำเร็จผ่านการทดลองสูตร โดยมีความแข็งหลังการเชื่อมผิวอยู่ที่ 180-220 HB และเป็นโลหะผสมสำหรับงานเชื่อมที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อน แรงกระแทก และแรงดันสูง

ในขณะที่ยังคงตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของชั้นเปลี่ยนผ่านปลอกลูกกลิ้ง ต้นทุนลดลงถึง 45% เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกโครเมียม-นิกเกิล 18-8 ไม่เพียงแต่ประหยัดทรัพยากรนิกเกิลอันมีค่า แต่ยังช่วยลดต้นทุนอีกด้วย ลวดเชื่อมไส้ฟลักซ์ T96 เหมาะสำหรับงานผลิตใหม่และซ่อมแซมปลอกลูกกลิ้งเครื่องอัดลูกกลิ้ง รวมถึงงานผลิตใหม่และซ่อมแซมปลอกลูกกลิ้งเครื่องรีดแนวตั้งเหล็กหล่อ นอกจากนี้ยังสามารถใช้สำหรับผิวงานที่ต้องรับแรงกระแทกหรือแรงหมุนสูง เหมาะสำหรับการเชื่อมชั้นเปลี่ยนผ่านในการเคลือบผิวแข็งและการเชื่อมซ่อมแซมชิ้นส่วนทนการสึกหรอเหล็กแมงกานีส