Технология термической обработки стали

Бернст Р. и др.

Металлургия, 1981 г.

4.4. ТЕРМООБРАБОТКА ВАЛКОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

С развитием механизации и автоматизации промышленности все большее значение приобретает изготовление полуфабрикатов, которые в дальнейшем используются для получения готовой продукции. Особое место занимают холоднокатаные листы и ленты из стали и цветных металлов; их потребление в технике постоянно возрастает. Наряду с производством холоднокатаной низкоуглеродистой листовой стали для глубокой вытяжки имеется тенденция увеличить объем выпуска холоднокатаных листов из нержавеющей, кислотоупорной, трансформаторной сталей, а также холоднокатаных листов из цветных металлов. Одновременно поставлена задача улучшить качество поверхности этих изделий.

Требования потребителей в отношении количества и качества холоднокатаной металлопродукции в мировом масштабе могут быть удовлетворены только при использовании новых и совершенных прокатных станов, которые работают при высоких давлениях на валки и больших скоростях прокатки. Применяемые в этих станах деформирующие инструменты — валки холодной прокатки — вследствие воспринимаемой ими высокой нагрузки стали одними из самых тяжело нагруженных узлов при производстве качественных сталей. В большинстве случаев валки холодной прокатки подвергаются поверхностной закалке с применением индукционного нагрева.

При изготовлении и эксплуатации валков холодной прокатки следует делать различие между рабочими и опорными валками. Рабочие валки входят в прямой контакт с прокатываемым материалом и являются активным инструментом в собственно процессе холодной деформации. Значительно большие по диаметру опорные валки служат для поддержания рабочих валков в рабочем состоянии и предотвращают их прогиб.

4.4.1.2. Качество валков холодной прокатки

Качество поверхности рабочих валков в клети прокатного стана с увеличением времени службы непрерывно ухудшается. Поэтому валки должны периодически восстанавливаться путем последовательного шлифования, что приводит к постоянному уменьшению диаметра валков. В связи с этим износостойкий поверхностный слой должен иметь такую толщину, чтобы твердость не падала до тех пор, пока валки не достигнут минимального из используемых диаметров. Пластические свойства и износостойкость валков не должны изменяться в течение всего срока их службы.

Поверхность рабочих валков должна обладать хорошей полируемостью; особое значение это имеет при изготовлении фольги.

Незакаленная сердцевина валков должна быть достаточно вязкой — это предотвращает разрушение валков, особенно при нарушении режима работы прокатных станов. Кроме того, склонность к отслоению твердого поверхностного слоя, которая в основном определяется распределением напряжений в валке, должна быть возможно меньшей. В современных скоростных станах валки довольно часто преждевременно выходят из строя из-за отслоения твердого поверхностного слоя, из-за контактно-усталостного выкрашивания на поверхности, а также из-за наваров прокатываемого металла на какой-либо участок поверхности валка.

Опорные валки характеризуются главным образом большой глубиной закалки; поверхностная твердость этих валков существенно ниже, чем рабочих валков. Срок службы опорных валков в клети (так называемой пирамиде) по сравнению с рабочими валками значительно больше. Если твердость поверхностного слоя ниже установленной, то в процессе эксплуатации опорных валков происходит наклеп; если она выше установленной, то идет выкрашивание.

4.4.2. Металловедческие проблемы

4.4.2.1. Выбор материала

К сталям, используемым для изготовления валков холодной прокатки, предъявляются следующие требования:

высокая твердость поверхностного слоя;

высокое сопротивление износу;

достаточная вязкость; большая прокаливаемость; отличная полируемость.

Некоторые из этих требований противоречат друг другу, и поэтому требуется компромиссное решение. В настоящее время рекомендуются следующие оптимальные составы сталей: 0,6— 0,9% С; 0,2—0,5% Μn; 0,2—1,0% Si; 1,0—2,0% Cr; 0,2— 0,8% Mo; 0,1—0,2% V.

Внутри этого интервала легирования лежат почти все составы сталей, применяемых для изготовления валков холодной прокатки. Выбирают же какую-либо конкретную сталь в соответствии с особенностями работы той или иной из клетей стана с учетом специальных требований к качеству валков. Стандарт TGL23175 рекомендует сталь 85СгМо7.2. Независимо от этих рекомендаций все время проводятся широкие исследования для дальнейшего улучшения уже известных и разработки новых марок сталей для валков холодной прокатки.

Стали, соответствующие приведенным составам, подвергаются в процессе изготовления различным видам термообработки (рис. 4.53). В этом разделе наибольшее внимание уделяется процессу индукционного нагрева валков и их закалке. Представляется, однако, целесообразным затронуть также некоторые другие вопросы, связанные с технологическими операциями до и после такой термообработки.