Валки прокатного стану: Посібник з вибору матеріалу робочого та резервного валків, твердості та режиму відмови

У прокатному стані валки є водночас найважливішими та найбільш споживаними компонентами. Робочий валок у кліті чистової гарячої смуги може прокатувати 3000–8000 тонн сталі, перш ніж її витягнуть із стану для повторного подрібнення. Резервний валок на тому самому млині може працювати 6–18 місяців, перш ніж вимагатиме значного повторного подрібнення. Але коли рулон передчасно виходить з ладу — через розколювання, розтріскування або руйнування — наслідки виходять далеко за рамки вартості самого рулону: незапланований простой стану, дефекти поверхні смуги, які спричиняють відмову клієнта, пошкодження сусідніх валків і компонентів корпусу стану, а також логістичні збої в незапланованій заміні валків. У високопродуктивних станах гарячої прокатки одна незапланована заміна валків може коштувати 50 000–200 000 доларів США через втрату продукції.

Основною причиною більшості передчасних поломок рулонів є не виробничий брак. Це невідповідність між матеріалом рулону та фактичними умовами експлуатації стенду — неправильна твердість для термічного та механічного навантаження, недостатня міцність для ударного навантаження проходу або сорт матеріалу, який не витримує термічного циклу охолоджуючої води та контакту гарячої стрічки. Цей посібник містить систематичну технічну структуру для вибору правильного рулонного матеріалу для кожної позиції стенду, розуміння параметрів твердості, які визначають стійкість до зношування та руйнування, і діагностики режимів відмови, які вказують на невідповідність матеріалу або процесу.

Частина 1: Функціональні вимоги до валків прокатних станів

Перш ніж вибрати рулонний матеріал, важливо зрозуміти, для чого насправді потрібен рулон — і чому жоден окремий матеріал не може задовольнити всі вимоги одночасно.

1.1 П’ять конкуруючих вимог

Робочий валок прокатного стану повинен одночасно:

1. Витримує високий контактний тиск — контактне напруження між робочим валком і смугою в клітях чистової обробки гарячої смуги зазвичай перевищує 800–1200 МПа; у станах холодної смуги досягає 1500—2500 МПа. Матеріал рулону повинен мати достатню міцність на стиск і твердість, щоб протистояти пластичній деформації поверхні рулону під цим тиском.

2. Стійкість до циклічного термічного удару — при гарячій прокатці поверхня валка нагрівається до 400–700°C при контакті з гарячою смугою, а потім негайно гартується охолоджувальною водою. Цей термічний цикл створює циклічні термічні напруги на поверхні валків, викликаючи тріщини від термічної втоми (вогневі тріщини), якщо матеріал має недостатню стійкість до термічного розтріскування.

3. Підтримуйте твердість і шорсткість поверхні протягом кампанії — поверхня рулону повинна підтримувати постійну твердість і шорсткість поверхні протягом сотень і тисяч тонн прокату за кампанію. Швидкий знос змінює профіль рулону, впливаючи на площинність смуги та точність розмірів.

4. Уникайте поверхневих дефектів — термічної перевірки, відколів, тріщин і смуг на поверхні рулону переходять безпосередньо на поверхню смуги, спричиняючи погіршення якості продукції та відмову клієнтів.

5. Забезпечте достатній запас міцності на руйнування — рулон не повинен катастрофічно руйнуватися під дією навантажень на згин і кручення в процесі прокатки. Злам рулону в стані гарячої смуги є катастрофою, яка може пошкодити корпус стану, сусідні валки та напрямні стрічки.

1.2 Фундаментальний компроміс: твердість проти міцності

Головною проблемою при виборі рулонного матеріалу є те, що твердість (зносостійкість) і в’язкість (стійкість до руйнування) у більшості матеріалів обернено пропорційні. Збільшення вмісту вуглецю та сплаву для підвищення твердості знижує міцність на руйнування. Це означає:

• Чорнові кліті — великі обрізки, високі ударні навантаження, сильний термічний удар → віддавайте перевагу міцності над твердістю → використовуйте матеріали з нижчою твердістю та міцнішими матеріалами

• Оздоблювальні стенди — менші скорочення, менші ударні навантаження, але надзвичайні вимоги до якості поверхні → надайте пріоритет твердості та зносостійкості → використовуйте матеріали з вищою твердістю

• Робочі валки холодного стану — без термічного удару, але екстремальний контактний тиск → надайте пріоритет дуже високій твердості та міцності на втому → використовуйте ковану леговану сталь із глибоким загартуванням

Ця відмінність у вимогах до клітей є причиною того, що прокатний стан використовує різні рулонні матеріали в різних клітях — не існує універсального рулонного матеріалу, який би оптимально обслуговував усі позиції.

Частина 2: Методи виготовлення рулонів — ковані чи литі

2.1 Ковані рулони

Ковані рулони виготовляють методом відкритого кування сталевого злитка з подальшою термічною обробкою (загартування та відпуск, або диференціальне гартування). Процес кування:

• Удосконалює зернисту структуру — руйнує структуру грубого литого зливка, створюючи дрібне однорідне зерно

• Усуває внутрішню пористість — кування закриває усадочні порожнечі та газові пори, властиві литим злиткам

• Забезпечує спрямовану міцність — потік зерна повторює форму валка, максимізуючи міцність в осьовому напрямку (критично для стійкості до вигину)

• Забезпечує глибоке, рівномірне загартування — ковані рулони можна загартувати наскрізним або диференціальним способом (тверда поверхня, міцна серцевина) з чудовою однорідністю

Ковані рулони є стандартними для:

• Опорні валки (всі типи станів) — екстремальні навантаження на вигин вимагають міцності на руйнування, яку може забезпечити лише кування

• Робочі валки чорнової кліті прокатного стану гарячої смуги — високі ударні навантаження вимагають міцності кованої продукції

• Робочі валки холодного стану — екстремальні контактні тиски вимагають чистої, бездефектної структури кованої сталі

• Високонавантажені робочі валки товстолистового стану

Типові ковані рулонні матеріали:

2.2 Литі валки

Литі валки виготовляють шляхом заливання розплавленого металу у форму. Процес лиття забезпечує більшу гнучкість у складі та геометрії, ніж кування, і, як правило, дешевше для валків великого діаметру. Литі валки виробляють:

• Лиття з піску — для великих, складних форм; менша точність розмірів

• Відцентрове лиття — стандарт високоякісних литих валків; відцентрова сила під час лиття виштовхує щільні карбіди до зовнішнього шару (оболонки), тоді як внутрішнє ядро ​​твердіє з більш міцною структурою з меншим вмістом карбіду. Це створює природну композитну структуру — тверду зносостійку оболонку поверх міцного сердечника.

Типи литих валків і застосування:

2.3 Вироблені проти литих — коли вибрати

Частина 3: Вибір матеріалу для стенду

3.1 Стан гарячої смуги (HSM) — вибір робочих валків кліттю

Стан гарячої смуги є найвимогливішим середовищем для робочих валків, поєднуючи високі контактні температури (температура смуги на вході 1050–1150 °C на чорновій обробці, 850–950 °C на виході з чистової обробки), високі сили прокатки та агресивне водяне охолодження.

Стани для чорнової обробки (R1–R2):

• Температура смуги: 1050–1150°C

• Сила кочення: Дуже висока (до 40–60 МН)

• Ударне навантаження: сильне (накип, кінці обрізків, бруківка)

• Пріоритет: стійкість до руйнування та термостійкість над зносостійкістю

• Рекомендований матеріал: кована сталь Cr2 або Cr3 або високоміцна лита сталь

• Твердість: HS 40–55 (350–480 HB)

• Обґрунтування: екстремальні ударні навантаження від окалини та кінців культури на чорнових клітях роблять стійкість до руйнування головною вимогою. Твердіший валок, який забезпечує кращу зносостійкість, але меншу в’язкість, зламається за цих умов.

Оздоблювальні стійки F1–F3 (початкова обробка):

• Температура стрічки: 950–1050°C на вході

• Сила кочення: висока (20–40 МН)

• Ударне навантаження: помірне

• Пріоритет: баланс між зносостійкістю та стійкістю до термічного розтріскування

• Рекомендований матеріал: чавун з високим вмістом хрому (відцентровий) або кований напів-HSS

• Твердість: HS 65–75 (540–620 HB)

• Обґрунтування: кліті початкової чистової обробки відчувають високі теплові навантаження від гарячої смуги, але менший вплив, ніж чорнова обробка. Чавун із високим вмістом хрому забезпечує зносостійкість, необхідну для прийнятного терміну експлуатації, зберігаючи при цьому достатню стійкість до термічних тріщин.

Фінішні стійки F4–F7 (вихідна обробка):

• Температура смуги: 850–950°C

• Сила кочення: помірна (10–20 МН)

• Ударне навантаження: Низьке

• Пріоритет: Максимальна зносостійкість і якість поверхні

• Рекомендований матеріал: швидкорізальна сталь (HSS) — лита або кована

• Твердість: HS 75–90 (620–720 HB)

• Обґрунтування: Вихідні чистові стенди визначають якість кінцевої поверхні стрічки та точність розмірів. Рулони HSS забезпечують у 3–5 разів довший термін служби, ніж рулони з високим вмістом хрому в цих клітях, зменшуючи частоту заміни рулонів і покращуючи консистенцію поверхні стрічки. Менше ударне навантаження на вихідних клітях робить нижчу в'язкість HSS прийнятною.

3.2 Стан гарячої смуги — вибір резервного валку

Опорні валки в стані гарячої смуги не контактують зі смугою — вони підтримують робочі валки та передають зусилля прокатки через корпус стану. Їхні вимоги кардинально відрізняються від робочих списків:

• Основна вимога: Стійкість до втоми при вигині — опорний валок є великою балкою, навантаженою силою кочення, і має витримувати циклічний згин без втомного розтріскування

• Додаткова вимога: Стійкість до контактної втоми на межі робочого та опорного валків — контактна напруга між робочим і опорним валками може досягати 600–900 МПа

• Твердість: HS 55–70 (460–580 HB) — нижча, ніж робочі валки, оптимізована для міцності

• Матеріал: кована сталь Cr-Ni-Mo або Cr5 — чудова в’язкість кованої сталі є важливою для резервних валків

Розміри резервного рулону зазвичай такі:

• Діаметр стовбура: 1200–1800 мм (стан гарячої прокатки)

• Довжина ствола: 1800–2200 мм

• Загальна вага рулону: 60–150 тонн

У цьому масштабі якість кування — особливо відсутність внутрішніх дефектів і однорідність твердості від поверхні до серцевини — має вирішальне значення. Підпірні рулони проходять 100% ультразвуковий контроль після кування та термічної обробки.

3.3 Стан холодної прокатки — вибір робочого валка

Холодна прокатка пред'являє до робочих валків принципово інші вимоги порівняно з гарячою:

• Жодного термічного удару — смужка надходить при кімнатній температурі

• Граничні контактні тиски — 1500–2500 МПа при холодній обробці стрічки

• Дуже високі вимоги до якості поверхні — якість поверхні холоднокатаної смуги безпосередньо визначається станом поверхні валків

• Високі швидкості прокатки — до 25 м/с у тандемних холодних станах

Вимоги до робочого стану холодного стану:

• Дуже висока твердість: 60–66 HRC (кована високолегована сталь) — необхідна для опору пластичній деформації під екстремальним контактним тиском

• Відмінна обробка поверхні: Ra < 0,1 мкм після шліфування — обробка поверхні валків передається безпосередньо на стрічку

• Висока міцність на втому: рулон повинен протистояти контактній втомі (пітингу) під час мільйонів циклів навантаження за кампанію

• Низьке пружне сплющення: високий модуль пружності підтримує профіль рулону під навантаженням

Рекомендований матеріал: кована високолегована сталь (2% C, 12% Cr, Mo, V) — ця марка забезпечує поєднання дуже високої твердості, гарної втомної міцності та достатньої міцності для експлуатації в холодному стані.

Вимоги до опорного ролика холодного стану:

• Твердість: 60–75 HSC (300–420 HB) — нижча, ніж у робочих валків, оптимізована для стійкості до втоми при вигині

• Матеріал: кована Cr-Ni-Mo сталь з глибоким рівномірним загартуванням

• Критична вимога: твердість має бути рівномірною від поверхні до глибини принаймні 100–150 мм, щоб гарантувати, що опорний валик збереже свою несучу здатність після кількох циклів повторного шліфування.

3.4 Вибір валків катанки та прутка

Катанні та пруткові стани становлять інше завдання: валки менші (зазвичай діаметром 200–600 мм), обертаються з дуже високою швидкістю (до 100 м/с у чистових блоках) і мають підтримувати точну геометрію канавок протягом кампанії.

Чорнова та проміжна кліті:

• Високе ударне навантаження від входу заготовки та окалини

• Рекомендовано: лита сталь або ковкий чавун (SG чавун)

• Твердість: HS 35–55 (300–480 HB)

Оздоблювальні стенди:

• Потрібна висока швидкість і точна геометрія канавок

• Рекомендовано: роликові кільця з чавуну або карбіду вольфраму з високим вмістом хрому

• Твердість: HS 65–80 для високого вмісту хрому; 1400–1600 HV для карбіду вольфраму

Роличні кільця з карбіду вольфраму є найкращим вибором для високошвидкісних фінішних блоків дроту:

• Зносостійкість у 10–20 разів вища, ніж у чавуну з високим вмістом хрому

• Модуль пружності втричі вищий, ніж у сталі — мінімальне пружне сплющення зберігає геометрію канавки

• Обмеження: дуже низька в'язкість до руйнування — необхідно використовувати в сталевій втулці (композитний рулон) і не витримувати бруківки або сильні ударні навантаження

Частина 4: Вимірювання та перетворення твердості для валків прокатного стану

4.1 Шкали твердості, що використовуються в специфікації рулону

Валки прокатних станів використовують кілька шкал твердості залежно від типу валків і рівня твердості:

Приблизні перетворення (тільки для довідки — точні значення залежать від матеріалу):

4.2 Градієнт твердості — критичний параметр

Для диференціально загартованих валків (тверда поверхня, жорстка серцевина) градієнт твердості від поверхні до серцевини такий же важливий, як і твердість поверхні. Градієнт твердості визначає:

• Ефективна глибина загартування — скільки циклів повторного шліфування може пройти рулон до того, як загартований шар буде використано

• Розподіл напруги під поверхнею — перехід від твердої поверхні до м’якої серцевини створює зону концентрації напруги, де можуть виникнути підповерхневі втомні тріщини

• Ризик розколювання — якщо зміцнений шар надто тонкий або твердість падає надто різко, концентрація підповерхневої напруги сприяє розколюванню

Типові вимоги до градієнта твердості:

Частина 5: Розрахунок контактної напруги та міцності при коченні

5.1 Контактна напруга Герца на межі рулон/смуга

Контакт між циліндричним валком і плоскою поверхнею стрічки є контактною проблемою лінії Герца. Максимальний контактний тиск (пікове напруження Герца) становить:

Де:

= сила кочення (Н)

= довжина стовбура в контакті (м)

= приведений модуль пружності:

(для сталі-сталі:

)

= зменшений радіус:

(для рулону на плоскій смузі:

)

Приклад: робочий валок діаметром 700 мм, бочка 1600 мм, сила прокатки 20 МН:

Цей контактний тиск має бути нижче межі контактної втоми матеріалу (

), щоб уникнути ямок і відколів. Для рулонів HSS,

; для чавуну з високим вмістом хрому,

.

5.2 Напруга при вигині рулону

Опорний валок (і меншою мірою робочий валок) діє як балка, навантажена силою кочення, розподіленою по довжині стовбура, і підтримується на підшипниках шийки валка. Максимальна напруга вигину на поверхні бочки валка становить:

Де

– максимальний згинальний момент (Н·мм) і

діаметр стовбура (мм).

Для резервного рулону із зусиллям кочення

застосовується в центрі стовбура і підтримується в центрах горловини (розмах

):

Напруга на вигин має бути нижчою за межу витривалості матеріалу — зазвичай 250–400 МПа для кованої опорної рулонної сталі Cr-Ni-Mo. Коефіцієнт безпеки 4–5 проти межі витривалості є стандартною практикою для конструкції резервного рулону.

Частина 6: Аналіз режиму відмови рулону

Розуміння режиму несправності має важливе значення для виявлення першопричини та вибору правильних коригувальних дій. Одна і та сама зовнішність може мати різні першопричини.

6.1 Розколювання

Зовнішній вигляд: великі шматки поверхні рулону відколюються, як правило, у вигляді приблизно круглої або еліптичної форми. Глибина відколу зазвичай становить 5-30 мм.

Механізм: виникнення підповерхневої втомної тріщини на максимальній глибині напруги зсуву (зазвичай 2–10 мм нижче поверхні для контакту Герца), з подальшим поширенням тріщини паралельно поверхні, зрештою з’єднуючись із поверхнею та вивільняючи відкол.

Основні причини:

• Перевантаження: сила кочення перевищує межу контактної втоми валка — найпоширеніша причина

• Термічний удар: раптове охолодження (охолодження води на гарячому рулоні або смузі, що спричиняє локальний перегрів) створює термічні напруги розтягування, які ініціюють підповерхневі тріщини

• Раніше існуючі підповерхневі дефекти: включення, сегрегаційні смуги або лусочки водню в матеріалі рулону діють як місця виникнення тріщин

• Недостатня глибина загартування: якщо загартований шар витрачається при повторному шліфуванні, більш м’який матеріал підповерхні не може протистояти контактним напругам

Коригувальні дії:

• Переконайтеся, що сила кочення не перевищує номінальну межу контактної втоми рулону

• Перевірити чистоту рулонного матеріалу (УЗ перевірка нових рулонів)

• Переконайтеся, що глибина зміцнення відповідає діаметру рулону, що залишився

• Перегляньте потік і розподіл охолоджувальної води

6.2 Вогневе розтріскування (розтріскування від термічної втоми)

Зовнішній вигляд: мережа тонких поверхневих тріщин (термічна перевірка) у формі приблизно шестикутника, зазвичай глибиною 0,5–3 мм. У важких випадках тріщини поширюються глибше і можуть призвести до розколювання.

Механізм: Циклічні термічні напруги від багаторазового нагрівання (контакт з гарячою стрічкою) і загартування (охолоджуюча вода) створюють циклічні напруги розтягування на поверхні валка під час фази охолодження. Ці напруги перевищують межу термічної втоми матеріалу, ініціюючи поверхневі тріщини.

Основні причини:

• Недостатній потік охолоджувальної води: недостатнє охолодження призводить до надмірного підвищення температури поверхні рулону

• Проблеми розподілу охолоджувальної води: нерівномірне охолодження створює температурні градієнти вздовж стовбура

• Матеріал із низькою стійкістю до термічного розтріскування: матеріали з високою твердістю (HSS, високий вміст хрому) мають нижчу стійкість до термічного розтріскування, ніж більш міцні матеріали

• Надмірна тривалість кампанії: вогневі тріщини накопичуються — рулон, який недостатньо часто перемелюється, накопичує глибокі вогневі тріщини

Коригувальні дії:

• Перевірте швидкість потоку охолоджуючої води та її розподіл по стовбуру

• Зменшіть довжину кампанії (перешліфуйте частіше) для підставок із високим тепловим навантаженням

• Розгляньте можливість переходу на матеріал із кращою стійкістю до термічного розтріскування (наприклад, від литого високошвидкого швидкого металу до кованого напівштучного швидкого металу), якщо розтріскування вогню є стійким

6.3 Позначки смуг/канавок

Зовнішній вигляд: периферійні смуги або канавки на поверхні рулону, як правило, через рівні проміжки, що відповідають положенню краю смуги або певній ширині смуги.

Механізм: краї смуги створюють концентрацію напруги в зоні контакту країв. Протягом багатьох циклів прокатки повторюваний контакт у положенні краю смуги спричиняє переважне пошкодження від зносу або втоми, створюючи видиму смугу або борозенку.

Основні причини:

• Багаторазове прокочування смуги однакової ширини — край смуги завжди контактує з однаковою позицією на барабані валка

• Недостатня корона рулону — плоский профіль рулону концентрує навантаження на краях смуги

• Дефекти краю смуги — задирки або загнуті краї на смузі створюють локальну концентрацію напруги

Коригувальні дії:

• Змінюйте ширину смуги в графіку прокатки, щоб розподілити крайовий контакт по стовбуру

• Переконайтеся, що профіль корони рулону відповідає графіку прокатки

• Огляньте вхідну смугу на наявність дефектів країв

6.4 Злам перекату

Зовнішній вигляд: повний злам рулону, як правило, в радіусі переходу ствол/шийка або в центрі ствола.

Механізм: напруга руйнування перевищує в'язкість руйнування матеріалу (

) при наявній концентрації тріщини або напруги. Перелом крену зазвичай є швидким руйнуванням — воно відбувається раптово без попередження.

Основні причини:

• Коббл (застрягання смуги): смужка обмотується навколо робочого валка, створюючи екстремальні навантаження на вигин і кручення, які перевищують міцність рулону на розрив.

• Злам від теплового удару: раптове гартування дуже гарячого валка (наприклад, аварійне охолодження води на валка, який втратив охолодження) створює надзвичайні термічні напруги

• Раніше існуючі глибокі тріщини: вогняні тріщини або відколювання, які не були усунені повторним шліфуванням, поширюються до руйнування

• Дефект матеріалу: внутрішні дефекти (пластівці водню, сегрегація) знижують ефективну в'язкість руйнування нижче проектного значення

Коригувальні дії:

• Покращити системи виявлення бруківки та захисту фрез

• Переконайтеся, що всі вогневі тріщини та пошкодження поверхні повністю видалені під час повторного шліфування (перевірте за допомогою магнітно-порошкової перевірки)

• Вкажіть 100% UT перевірку нових рулонів для виявлення внутрішніх дефектів

6.5 Надмірний знос

Зовнішній вигляд: швидке зменшення діаметра рулону, втрата профілю рулону (корона), погіршення шорсткості поверхні.

Механізм: абразивне зношування поверхні смуги (окалина, оксид, тверді включення) видаляє матеріал з поверхні валка швидше, ніж проектна швидкість зношування.

Основні причини:

• Занадто м'який матеріал рулону для застосування — недостатня твердість для умов контакту

• Накопичення окалини — неналежне видалення окалини призводить до накопичення твердої окалини між валком і стрічкою, різко збільшуючи абразивний знос

• Невідповідний рулонний матеріал для стенду — використання жорсткішого, але м’якшого матеріалу в фінішній стенді, де зносостійкість є пріоритетом

Коригувальні дії:

• Оновлення до більш твердого рулонного матеріалу (наприклад, від чавуну з високим вмістом хрому до HSS для чистових стендів)

• Перевірте ефективність засобу для видалення накипу — перевірте тиск води та стан форсунок

• Перегляньте тривалість кампанії та графік перешліфування

Частина 7: Керування валковим цехом і перешліфування

7.1 Вимоги до повторного подрібнення

Після кожної кампанії робочі валки переточуються, щоб усунути пошкодження поверхні (вогневі тріщини, потертості, сліди смуг) і відновити правильний профіль. Глибина перемелювання повинна бути достатньою для:

• Видаліть усі вогневі тріщини (зазвичай глибиною 0,5–2 мм) — перевірено методом магнітно-порошкового контролю (MPI) після шліфування

• Видаліть усі пошкодження від сколів — перевірено візуально та MPI

• Відновлення правильного профілю стовбура (корона, конус або CVC-крива) — перевірено вимірюванням профілю рулону

Мінімальна глибина повторного подрібнення: зазвичай 0,5–1,5 мм на кожну сторону (1–3 мм за діаметром) для робочих валків гарячого стану; 0,1–0,3 мм на сторону для робочих валків холодного стану.

Максимальне повне повторне подрібнення: валок можна повторно шліфувати, доки діаметр стовбура не досягне мінімально прийнятного діаметра (зазвичай 90–95% нового діаметра валка). У цей момент затверділий шар може бути використаний, або посадки підшипників шийки ролика можуть стати меншими.

7.2 Протокол перевірки рулону

7.3 Зберігання та поводження з рулонами

Неправильне зберігання та поводження з рулонами є значною причиною передчасного виходу з ладу:

• Орієнтація зберігання: Великі рулони (резервні рулони, важкі робочі рулони) слід зберігати горизонтально на V-подібних опорах — ніколи не зберігати вертикально, що може спричинити згинання під власною вагою

• Температура: рулони не повинні піддаватися різкій зміні температури під час зберігання — термічний удар може спричинити тріщини в рулонах високої твердості

• Транспортування: горловини рулону повинні бути захищені під час транспортування — пошкодження поверхні горловини рулону спричиняє концентрацію напруги, яка може ініціювати втомні тріщини

• Змащення: шийки валків повинні бути злегка змащені олією під час зберігання, щоб запобігти корозії, яка є місцем виникнення втомних тріщин

Часті запитання

Q1: Яка різниця між робочим і резервним?

Робочі валки - це валки, які безпосередньо контактують зі смугою, що прокочується. Вони визначають товщину, ширину, якість поверхні та площинність смуги. Опорні валки підтримують робочі валки ззаду, запобігаючи відхиленню робочих валків під дією сили кочення. У млині 4-Hi є 2 робочих валка (верхній і нижній) і 2 опорних (верхній і нижній). Робочі валки менші (зазвичай діаметром 500–800 мм на станах гарячої смуги), твердіші та замінюються частіше. Резервні рулони набагато більші (діаметр 1200–1800 мм), міцніші та служать набагато довше.

Q2: Чому валки HSS (швидкорізальна сталь) використовуються в чистових клітях, але не для чорнової обробки?

Рулони HSS мають дуже високу твердість (HS 75–90) і відмінну зносостійкість, що забезпечує в 3–5 разів довший термін експлуатації, ніж валки з високим вмістом хрому в чистових клітях. Проте HSS має низьку в’язкість до руйнування — вона не може витримувати сильні ударні навантаження від окалини, решток культур і бруківки, які виникають під час чорнової обробки клетей. Для чорнових станків потрібні більш міцні матеріали з меншою твердістю (кована сталь Cr2/Cr3), які можуть поглинати енергію удару без руйнування. Оздоблювальні стенди мають менші ударні навантаження, що робить низьку міцність HSS прийнятною в обмін на його чудову зносостійкість.

Q3: Що спричиняє відколювання рулону та як цьому запобігти?

Відколювання спричинене виникненням підповерхневої втомної тріщини на максимальній глибині напруги зсуву (2–10 мм нижче поверхні), з подальшим поширенням тріщини та розривом поверхні. Основними причинами є: перевищення сили кочення межі контактної втоми валка; наявні підповерхневі дефекти (включення, водневі пластівці); недостатня глибина зміцнення; і термічний шок. Профілактика: вказати 100% УЗ перевірку нових рулонів; переконайтеся, що сила кочення не перевищує номінальну межу контактної втоми рулону; підтримувати достатню глибину загартування шляхом відстеження історії повторного шліфування; забезпечити рівномірний розподіл охолоджувальної води.

Питання 4: Як правильно вказати твердість для запасного робочого валка?

Специфікація твердості залежить від положення підставки та типу млина. Для клітей гарячої обробки F4–F7 вказуйте HS 75–90 (клас HSS). Для клітей для обробки гарячої смуги F1–F3 вказуйте HS 65–75 (чавун із високим вмістом хрому або напів-HSS). Для клітей для чорнової обробки гарячої смуги вказуйте HS 40–55 (кований Cr2/Cr3). Для робочих валків холодного стану вкажіть 62–66 HRC (кована високолегована сталь). Завжди вказуйте як твердість поверхні, так і мінімальну твердість на глибині 30 мм — твердість поверхні сама по собі не забезпечує достатнього терміну експлуатації, якщо зміцнений шар неглибокий.

Q5: Яка правильна глибина повторного шліфування для робочих валків з гарячою стрічкою?

Мінімальна глибина повторного шліфування має бути достатньою, щоб усунути всі вогневі тріщини — зазвичай 0,5–2 мм на кожну сторону (1–4 мм у діаметрі) для валків з гарячою стрічкою. Після шліфування перевірте повне видалення тріщин методом магнітно-порошкового контролю (MPI). Якщо MPI показує залишкові тріщини, продовжуйте шліфування, доки поверхня не стане чистою. Не повертайте в експлуатацію рулон із залишковими тріщинами — вони поширяться під час наступної кампанії та призведуть до розколювання або руйнування.

Питання 6: Чи можна відремонтувати ковані рулони після розколювання?

Незначні пошкодження поверхні (неглибокі відколи, сліди смуг) можна усунути повторним шліфуванням, якщо залишається достатній діаметр. Глибоке відколювання (> 10–15 мм), яке поглинуло загартований шар, не можна відремонтувати — валок потрібно зломити або загартувати стовбур (якщо це дозволяє конструкція валка). Злом рулону ремонту не підлягає. Для резервних валків із глибоким розколюванням на поверхні стовбура деякі виробники пропонують ремонт втулки валка — натискання нової загартованої втулки на наявний стовбур — але це можливо лише для певних конструкцій валка.

Yile Machinery: ковані та литі валки прокатного стану

Yile Machinery виробляє на замовлення ковані та литі валки для гарячої прокатки, холодної прокатки, товстолистові стани, пруткові та профільні стани. Наш інтегрований виробничий потенціал — від кування та лиття до термічної обробки, шліфування з ЧПУ та перевірки — гарантує, що кожен рулон відповідає вимогам щодо твердості, профілю та внутрішньої якості для вашого конкретного застосування.

Наші можливості з виготовлення рулонів:

• Ковані рулони: кування з відкритим штампом для робочих валків і опорних валків діаметром до 1500 мм; матеріали включають Cr2, Cr3, Cr5, Cr-Ni-Mo, Semi-HSS та спеціальні сплави

• Литі валки: відцентрове лиття для валків з високохромистого чавуну та ковкого чавуну; піщане лиття для великих опорних валків

• Термічна обробка: диференціальне загартування (тверда поверхня, жорстке ядро) з точним контролем градієнта твердості; індукційне гартування робочих валків

• Шліфування: шліфування з ЧПУ з допуском профілю ±0,01 мм; обробка поверхні Ra < 0,4 мкм для валків гарячого стану, Ra < 0,1 мкм для валків холодного стану

• Перевірка: 100% ультразвуковий контроль (УЗ) на внутрішню цілісність; магнітно-порошкова перевірка (MPI) на поверхневі тріщини; вимірювання твердості кожного рулону; сертифікат обміру профілю

Супутні продукти та технічні ресурси:

• Спеціальні ковані сталеві валки для прокатних станів — ковані робочі та опорні валки з 42CrMo та спеціальних сплавів

• Рішення для сталеливарної та металообробної промисловості — повне постачання компонентів для сталеливарних заводів і технологічних ліній

• Промислові редуктори та редуктори для важких навантажень — редуктори для головних приводів прокатних станів

• Посібник з вибору промислових гвинтових і конічно-гвинтових редукторів — методологія оцінки робочого коефіцієнта та крутного моменту для редукторів приводів млинів

• Великі кільцеві шестерні для приводів роторних млинів

• Ковані сталеві заготовки шестерень і кільця — ковані заготовки для виготовлення шестерень і валків на замовлення

• Ковані та литі сталеві вали для дробарок — довідка про процес кування та вибір матеріалу

• Кування відкритим штампом проти кування закритим штампом — посібник із вибору процесу кування

• Mining & Cement Industry Solutions — постачання компонентів для важкої промисловості

Щоб отримати цінову пропозицію, надайте:

• ✅ Тип рулону (робочий рулон / резервний рулон / проміжний рулон)

• ✅ Тип стану та положення кліті (наприклад, стан гарячої прокатки, чистова кліть F5)

• ✅ Розміри рулону: діаметр бочки × довжина бочки × загальна довжина; діаметр і довжина горловини

• ✅ Необхідна твердість поверхні та специфікація градієнта твердості

• ✅ Специфікація матеріалу (або поточний рулонний матеріал для заміни)

• ✅Кількість та необхідний термін доставки

• ✅ Рулон креслень або зразків доступний для зворотного проектування

Електронна пошта: jasmine@yileindustry.com

Надіслати запит пропозицій: www.yilemachinery.com/contactus.html

На всі технічні запити відповідь надходить протягом 24 годин. Приймається зворотне проектування із зразків рулонів або зношених рулонів.

Пов’язані технічні ресурси

• Посібник з вибору промислових гвинтових і конічно-гвинтових передач

• Посібник із встановлення, вирівнювання та технічного обслуговування подпруги

• Інструкція з вирівнювання цапф обертової печі

• Ковані та литі сталеві вали для дробарок

• Кування відкритим штампом проти кування закритим штампом

• Кування на замовлення — заготовки шестерень і ковані кільця

• Рішення для обробки сталі та металу

• Рішення для гірничодобувної та цементної промисловості