Por qué se deforman los accesorios de los hornos de tratamiento térmico: análisis y prevención de fallos

Las cestas, bandejas, cuadrículas, placas de base y accesorios de soporte con tratamiento térmico rara vez fallan debido a un evento aislado.y las partes que ya no están en pie generalmente se desarrollan a través de una interacción deel creep, el ciclo térmico, la distribución de la carga, la atmósfera, la geometría y el manejoSi un equipo de mantenimiento trata a cada accesorio distorsionado como un problema de aleación, puede reemplazar hardware costoso sin corregir la causa real.

Esta guía proporciona un método práctico para los ingenieros, compradores y personal de mantenimiento para diagnosticar las distorsiones en los accesorios de hornos de tratamiento térmico.Se aplica principalmente a los accesorios de acero fundido y fabricado resistentes a la temperatura utilizados en hornos continuos y de lotesNo sustituye una revisión cualificada del diseño mecánico, las instrucciones del fabricante original del horno, los procedimientos de seguridad en el sitio o la calificación de los materiales bajo la temperatura, atmósfera, carga, etc. reales del cliente.y ciclo.

1¿Qué se considera como distorsión del horno?

La distorsión es cualquier cambio dimensional permanente que interfiera con la carga, el espaciamiento del producto, el movimiento del transportador, el apilamiento, el sellado, el manejo del robot o la eliminación segura.como una bandeja que se balancea en una mesa de inspección planaUn accesorio puede permanecer sin agrietarse pero ya no ser adecuado porque su geometría ya no controla la posición de la pieza de trabajo.

Síntomas comunes en el campo

• El centro se inclina en una bandeja o cuadrícula mientras que el perímetro permanece relativamente recto.
• Corner curl hacia arriba después de calentamiento y enfriamiento repetidos.
• Los rieles retorcidos, las dimensiones diagonales desiguales, o los huecos de apilamiento desiguales.
• Agujas de localización alargadas o ovaladas y puntos de elevación dañados.
• Las grietas en las transiciones de la sección, cabezas, dedos de soldadura, áreas de eliminación de puertas o zonas reparadas.
• La acumulación de escamas que impide la anidación o cambia la respuesta térmica local.
• Interferencia progresiva con los rodillos del horno, transportadores, puertas o automatización.

La palabra clave esprogresivasUna lectura unidimensional no puede revelar la tasa de daño.El establecimiento de una línea de base y la tendencia de las mismas características a través de los ciclos de servicio es más informativo que la inspección sólo después de que aparezca deformación grave.

2Seis mecanismos que impulsan la deformación permanente

2.1 Rastrearse bajo carga sostenida

El creep es una deformación dependiente del tiempo bajo tensión a temperatura elevada.Las variables de control son la temperatura del metal, el esfuerzo aplicado, el tiempo de exposición, el estado de la aleación, el grosor de la sección y la restricción.pero un resultado de ensayo publicado no es una predicción automática de la vida útil del equipo: las muestras de laboratorio, los estados de tensión, la atmósfera, la calidad de la fundición y el historial térmico difieren de una bandeja de producción.

Creep explica por qué una bandeja pesadamente cargada que se mantiene durante largos períodos de remojo puede doblarse incluso cuando se calienta y enfría lentamente.También explica por qué pequeñas reducciones en el tiempo de vida no soportado o el estrés local pueden ser valiosas.Sin embargo, añadir espesor en todas partes no es automáticamente beneficioso; la masa adicional aumenta el coste, el tiempo de calentamiento, los gradientes térmicos y la carga de manejo.

2.2 Gradientes térmicos durante el calentamiento y el enfriamiento

Cuando una región se expande antes que otra, la región más fría frena a la más caliente, y la tensión pasajera resultante puede deformar plásticamente una sección débil o acelerar la fatiga en una muesca.Apagado rápido, piezas de trabajo frías colocadas en un accesorio caliente, impacto directo del quemador, flujo de gas bloqueado y apilamiento desigual pueden crear gradientes.

Mide tanto el punto de ajuste del horno como la experiencia térmica real del dispositivo.Los termopares colocados sólo en el aire del horno pueden no identificar el carril más caliente, esquina blindada o punto de contacto bajo una pieza densa.

2.3 Cansancio térmico de ciclo bajo

La expansión y contracción constreñidas repetidas pueden iniciar grietas incluso cuando cada ciclo individual parece aceptable.ASTM E606/E606M aborda los ensayos de fatiga controlados por esfuerzo y es relevante para comprender el comportamiento del material cíclico, pero la geometría de los componentes y la tensión térmica multiaxial aún deben evaluarse. La distorsión y el agrietamiento a menudo se refuerzan mutuamente: una vez que una bandeja se inclina, se redistribuye la siguiente carga,aumento de la tensión en las esquinas o costillas ya dañadas.

2.4 Concentración de carga y pérdida de apoyo

La carga útil nominal no describe la tensión local.Dos accesorios con la misma masa pueden comportarse de manera diferente si uno lleva una capa distribuida y el otro soporta cuatro componentes compactos en áreas de contacto pequeñasLos espaciadores faltantes, los rieles desgastados, los pisos irregulares, los postes de apilamiento dañados y el contacto incorrecto de la carretilla elevadora pueden convertir una carga distribuida diseñada en cargas puntuales o en línea.

2.5 Oxidación, carburado y pérdida de sección.

Las atmósferas de alta temperatura cambian tanto la condición de la superficie como la sección transversal efectiva.La transferencia de carbono puede alterar las propiedades locales en el servicio de carburizadorLa temperatura del horno observada no es, por tanto, suficiente para definir la idoneidad del material.y la temperatura real del metal del componente debe incluirse en la descripción del servicio.

2.6 Discontinuidades de fabricación y reparación

Las discontinuidades de contracción del molde, los cambios bruscos de sección, los radios inadecuados, las reparaciones de soldadura, la desalineación y el estrés residual pueden determinar dónde comienza el daño.Esto no significa que cada grieta demuestre un defecto de fabricaciónEl análisis de fallas debe distinguir una discontinuidad original de la oxidación, fatiga, sobrecarga, impacto o un procedimiento de reparación inadecuado.

3. Construir un envase de servicio antes de seleccionar una acción correctiva

Una investigación útil comienza con datos operacionales medibles. Los compradores deben adjuntar estos datos a una RFQ; los equipos de mantenimiento deben utilizar los mismos campos para los accesorios fallidos y sanos.Sin sobre de servicio, los proveedores pueden comparar aleaciones o geometrías con diferentes supuestos.

4Un flujo de trabajo de análisis de fallas paso a paso

Paso 1: Cuarentena y identificación de los accesorios

No devuelva a servicio un accesorio gravemente distorsionado o agrietado por el solo hecho de que aún pueda cargarse.historial de reparaciónTome una fotografía antes de limpiar porque el color de la escala, los depósitos y las marcas de contacto pueden ser pruebas útiles.

Paso 2: Medir la distorsión de forma coherente

Utilice una superficie de referencia definida y una orientación repetible de los accesorios. Registre la longitud y anchura generales, la diferencia diagonal, la brecha máxima bajo una recta, la altura en los puntos de referencia designados,posición del orificio de localizaciónISO 8062-3 proporciona un marco para las tolerancias dimensionales y geométricas de las piezas fundidas,pero el dibujo del cliente debe definir los límites de aceptación funcional para el dispositivo terminado.

Paso 3: grietas en el mapa y daños en la superficie

Marcar la longitud de la grieta, la orientación y la distancia de las características geométricas.puede revelar discontinuidades que rompen la superficie en materiales no porosos adecuadosLos ensayos de penetración no miden la resistencia de arrastramiento restante ni garantizan que no exista ningún daño en el subsuelo.

Paso 4: Comparar las posiciones y los registros operativos

Si se produce una lesión repetida en la misma zona del horno en diferentes accesorios, investigar los quemadores, el flujo de gas, los soportes, la práctica de carga, la exposición al apagado y la automatización.Si una calefacción o un grupo reparado se comportan de manera diferente en varias posicionesLa correlación no es una prueba, pero ayuda a priorizar las pruebas.

Paso 5: Seleccionar las pruebas de verificación

Las pruebas posibles incluyen inspección dimensional, identificación positiva del material cuando sea técnicamente apropiado, análisis químico, comparación de dureza, metalografía, análisis de óxido/depósito,y el examen de una sección sacrificadaLa selección de los ensayos debe ser realizada por personal cualificado, ya que un valor aislado de dureza o química no puede reconstruir el historial completo de servicio.

Paso 6: Prueba de un cambio controlado

Cambiar la aleación, el patrón de las costillas, el grosor, la carga útil, el espaciamiento de soporte y el ciclo al mismo tiempo impide una conclusión útil.calificar un pequeño número de accesorios identificados en condiciones de vigilancia- Definir los intervalos de inspección y los criterios de éxito antes de que comience el ensayo.

5Correcciones de geometría y carga

Muchos problemas de distorsión pueden reducirse mediante cambios a nivel del sistema en lugar de una simple actualización de la aleación.

• Reducir el espacio no compatible:añadir soportes correctamente ubicados o redesignar rieles, al tiempo que se comprueba el espacio libre y el caudal del horno.
• Distribuye el contacto:sustituir los contactos de las piezas concentradas por almohadillas, sillas o patrones de carga verificados.
• Evite las transiciones bruscas:usar radios prácticos y cambios graduales entre costillas, cabezas y paredes delgadas.
• Permitir el movimiento térmico:Revisar las restricciones, anidación e interfaces que impiden la libre expansión.
• Balance de la sección de control:Las transiciones extremadamente gruesas a delgadas pueden complicar la fundición, el calentamiento, el enfriamiento y la distribución de la tensión.
• Estandarizar el manejo:Marque los puntos de elevación y las ubicaciones de las horquillas para que los daños causados por el manejo en frío no sean confundidos con daños en el horno.

Cualquier cambio en la geometría debe comprobarse en cuanto a la capacidad de carga, la fabricabilidad o fabricabilidad, la interferencia del horno, el flujo, el drenaje, la seguridad de la elevación y el acceso de inspección.los accesorios de tratamiento térmicoy relacionadospiezas fundidas de acero resistentes al calorlos dibujos del cliente y los requisitos acordados; la responsabilidad del diseño final y la validación del servicio recaen en el cliente y sus ingenieros cualificados.

6Plan de inspección de los accesorios en servicio

Definir criterios de retiro antes del próximo fracaso

Un buen plan convierte los resultados de la inspección en decisiones. Los criterios de retirada pueden incluir el arco máximo, la diferencia diagonal, la longitud o ubicación de la grieta, la pérdida de sección, las características de elevación dañadas,apilamiento inestableLos límites deben reflejar el dispositivo y el horno específicos; este artículo no puede proporcionar valores de seguridad universales.

7¿Reparar o reemplazar?

La reparación sólo es razonable cuando se entiende el mecanismo de daño, la sección restante, la identidad del material, el método de reparación, el plan de inspección y la geometría posterior a la reparación.El enderezamiento puede introducir una tensión adicional o una tensión residualLa soldadura de una aleación de fundición resistente al calor de edad puede ser difícil porque la exposición cambia la microestructura y la susceptibilidad a las grietas.Una soldadura cosmética que cierre la abertura visible puede no restaurar la capacidad de arrastramiento.

Considere la posibilidad de sustituir cuando la distorsión comprometa la seguridad de la elevación, el apilamiento, el movimiento del horno, la calidad del producto o el control dimensional; cuando las grietas son recurrentes en lugares críticos;cuando la pérdida de sección es extensaObtener la aprobación del personal responsable de ingeniería y seguridad antes de volver a poner en servicio un accesorio reparado.

8¿ Qué poner en una RFQ basada en dibujos?

Para obtener una cotización significativa, envíe más que una muestra antigua o el nombre nominal de la aleación.

1. Dibujo dimensionado, modelo 3D si está disponible, revisión y fechas funcionales.
2. Tipo de fijación, interfaces de montaje, patrón de apilamiento y puntos de contacto del horno.
3. Carga útil máxima y típica, mapa de contacto de la pieza, centro de gravedad y método de manejo.
4. Temperaturas de funcionamiento, excursión, carga y descarga más perfil de rampa/enfriamiento.
5. Composición atmosférica y contaminantes conocidos.
6. El ciclo esperado y el perfil del tiempo de inmersión no son una demanda de vida garantizada sin respaldo.
7. Especificación del material o solicitud de una propuesta técnicamente limitada.
8. Requisitos de fundición/fabricación, condiciones de reparación permitidas, tratamiento térmico y estado de la superficie.
9. Las tolerancias dimensionales, las normas de inspección, los criterios de aceptación, el marcado y los informes.
10. Fotografías y registros de medición de los accesorios defectuosos, incluida la posición de servicio.

Revisión EB Chinacapacidad de la fábricayInformación sobre calidad e inspección, entoncesenviar dibujos para una cotizacióno por correo electrónicoCast@ebcastings.comLa fabricación y la inspección deben seguir el dibujo del cliente, las condiciones de servicio y los requisitos de aceptación acordados.

9Responsabilidad de la seguridad y la ingeniería

Los accesorios calientes pueden exponer al personal al calor radiante, superficies calientes, cargas inestables, escalas afiladas y fracturas inesperadas.Las recomendaciones del NIOSH sobre el estrés por calor pueden apoyar un programa de calor en el lugar de trabajo, pero el empleador debe evaluar sus propias condiciones, trabajadores, controles y respuesta a emergencias.

Ninguna aleación, método de inspección, o artículo de blog puede garantizar la vida útil de los accesorios.Autorización de reparación, y la seguridad del personal sigue siendo responsabilidad del propietario/operador y de los profesionales de ingeniería y seguridad cualificados.

10Lista de verificación de la investigación práctica

• Registro de la identificación del dispositivo, revisión del dibujo, registro de la aleación, inicio de servicio, ciclos y reparaciones.
• Fotografiar antes de la limpieza y marcar la posición y la orientación del horno.
• Mide la planitud, las diagonales, las alturas de los datos, los agujeros, los postes y las interfaces críticas.
• Las grietas del mapa, la escala, pérdida de sección, marcas de impacto y puntos de contacto.
• Comparar la temperatura real del dispositivo, no sólo el punto de ajuste del horno.
• Documente la ubicación de la carga útil, la condición de apoyo, el apilamiento y el manejo.
• Separado de arrastrarse, gradiente térmico, fatiga, atmósfera y manejo de hipótesis.
• Se acordará el método de inspección y los criterios de aceptación antes de los ensayos.
• En el ensayo uno se realizará un cambio correctivo controlado y se realizará un seguimiento a intervalos previstos.
• Se retirará cualquier accesorio que viole el límite de seguridad o funcional aprobado.

Las referencias

• ASTM E139, Pruebas de arrastramiento, ruptura por arrastramiento y ruptura por esfuerzo de materiales metálicos.
• Las pruebas de fatiga controladas por tensión se realizarán con una frecuencia de hasta 60 Hz.
• Las pruebas de penetración de líquidos para la industria en general se realizarán en el laboratorio de la empresa.
• ISO 8062-3, Tolerancias dimensionales y geométricas y tolerancias de mecanizado para piezas fundidas.
• NIOSH, Recomendaciones de estrés por calor en el lugar de trabajo.

¿Necesitas una revisión basada en dibujos?Envíe el dibujo de los accesorios, el mapa de carga, el perfil de temperatura del horno, la atmósfera, las fotografías de fallas y los requisitos de inspección a través delPágina de la RFQ de EB ChinaLa cotización puede basarse entonces en requisitos de fabricación y aceptación definidos en lugar de en una clasificación de temperatura genérica.