Введение
Валки прокатного станаявляются важнейшими инструментами в сталелитейной и металлообрабатывающей промышленности. Эти валки играют решающую роль в уменьшении поперечного сечения прокатываемого материала, будь то для секционных или плоских изделий. Они подвергаются высоким нагрузкам, износу и экстремальным стрессовым условиям. Несмотря на достижения в технологии прокатки, валки всегда оставались наиболее важным компонентом прокатных станов. Понимание металлургии прокатных валков является ключом к оптимизации их производительности и долговечности.
Состав и классификация прокатных валков
Валки прокатного станаизготавливаются из различных материалов в зависимости от их применения и эксплуатационных требований. Основные типы валков включают в себя:
1. Чугунные валки
Валки из отбеленного чугуна – Высокая твердость внешней поверхности за счет быстрого охлаждения во время литья.
Чугунные валки с отбеленным литьем– Сочетание твердости и прочности, широко используется для прокатки длинномерных изделий.
Валки из легированного чугуна — улучшены такими элементами, как хром, никель и молибден, для повышения износостойкости.
2. Валки из чугуна с шаровидным графитом
Валки из перлитного чугуна с шаровидным графитом– Отличная прочность и износостойкость.
Валки из чугуна с шаровидным графитом и бейнитом– Более высокая прочность и превосходная усталостная прочность.
Валки из высокохромистого чугуна – исключительная твердость и износостойкость, идеально подходят для горячей прокатки.
3. Стальные рулоны
Кованые стальные валки – используются в условиях высоких нагрузок, где прочность и ударная вязкость имеют решающее значение.
ЧАСВалки из быстрорежущей стали (ХСС)– Обеспечивают превосходную износостойкость, прочность при высоких температурах и долговечность.
Валки из карбида вольфрама– Высокоизносостойкие валки, используемые в специализированных областях, таких как прокатка катанки.
Конструкция и проектирование прокатных валков
Валки прокатного стана состоят из двух основных частей:
Тело валка – центральная рабочая часть валка, соприкасающаяся с прокатываемым металлом.
Шейки валков – расположены на обоих концах валка, поддерживают валок и передают крутящий момент.
В зависимости от области применения корпус валка может быть гладким (ровным) для прокатки листов, пластин и полос или рифленым для прокатки фасонных материалов, таких как арматура, балки и уголки.
Основные металлургические свойства валков
Производительность прокатных валков зависит от их металлургических свойств, к которым относятся:
1. Твердость и износостойкость
Валки должны иметь твердую наружную поверхность, чтобы противостоять износу при постоянном контакте с заготовкой.
Высокоуглеродистые и легированные материалы повышают твердость валка.
2. Сила и выносливость
Рулоны испытывают экстремальные сжимающие нагрузки, поэтому для предотвращения поломки они должны обладать высокой прочностью.
Прочность гарантирует, что рулон не растрескается и не выйдет из строя при больших нагрузках.
3. Термическая стабильность
Во время прокатки валки подвергаются воздействию экстремальных температур, что требует от них сохранения структурной целостности при высоких температурах.
Валки из быстрорежущей стали и твердого сплава известны своей превосходной термостойкостью.
Процессы производства прокатных валков
Производство высокопроизводительных валков включает в себя несколько металлургических технологий, в том числе:
1. Центробежное литье
Используется для изготовления высококачественных рулонов с твёрдым наружным слоем и прочной сердцевиной.
Обеспечивает равномерное распределение легирующих элементов.
2. Статическое литье
Традиционный метод, используемый для больших рулонов с индивидуальным составом сплава.
Производит рулеты с превосходной внутренней структурой.
3. Ковка
Используется для стальных валков, требующих превосходных механических свойств и ударопрочности.
Улучшает структуру зерна и общую долговечность.
Распространенные виды отказов валков
Несмотря на прочную конструкцию, валки прокатных станов могут выйти из строя по следующим причинам:
Износ и поверхностная усталость — вызваны постоянным контактом с твердыми материалами.
Термическое растрескивание – из-за колебаний высоких температур при горячей прокатке.
Механическая перегрузка. Чрезмерные нагрузки могут привести к поломке рулона.
Сколы — небольшие поверхностные трещины, которые со временем перерастают в более крупные разломы.
Заключение
Валки прокатного станаявляются важнейшими компонентами в производстве стали и металла. Их металлургия, состав материала и конструкция существенно влияют на эффективность и качество процесса прокатки. Выбирая подходящий тип валка и оптимизируя его металлургические свойства, прокатные станы могут повысить производительность, сократить время простоя и продлить срок службы валков. Поскольку технология прокатки продолжает развиваться, передовые материалы и производственные процессы еще больше улучшат производительность валков прокатных станов.
