Криогенное упрочнение валков холодной прокатки

Производительность станов холодной прокатки в большей степени зависит от стойкости валков в клети и от длительности и частоты перевалок. При этом стойкость валков имеет доминирующее положение. Большое влияние на стойкость валков оказывает структурная равномерность рабочего слоя и благоприятный характер распределения остаточных напряжений по сечению бочки валка. Основные показатели качества прокатных валков достигаются длительной термической обработкой. В зарубежной практике для обеспечения равновесной структуры рабочего слоя бочки валка применяют криогенную обработку.

В отечественной практике криогенную обработку применяют для снижения количества остаточного аустенита в структуре закаленной стали. Аустенит имеет меньший модуль упругости, вследствие чего возможно снижение точности проката из-за упругих деформаций прокатных валков. В дополнение к известному эффекту трансформации остаточного аустенита в мартенсит с соответствующим увеличением твердости криогенная обработка приводит к изменениям микроструктуры материала, которые отчетливо проявляются при отпуске в виде равномерного распределения мелкодисперсных карбидов. Рост числа карбидов в структуре упрочненной криогенной обработкой стали дает прирост износостойкости более, чем на 30%.

Твердость поверхности бочки валка стана холодной прокатки, а точнее, ее равномерность (минимальный разброс), является основным физико-механическим свойством, влияющим на геометрические параметры прокатываемого листа. Особенности распределения твердости по поверхности бочки валка представлены на рис.1.

Рис. 1 – Распределение твердости по поверхности бочки валка

Наибольшие значения твердости, полученные в результате криогенного упрочнения, не превышают значений твердости, полученных закалкой. А наименьшие значения твердости в результате криогенной обработки растут, за счет чего заметен рост средней твердости по сечениям и по всей бочке в целом. Разброс твердости при этом снижается как в отдельных сечениях, так и по всей бочке в целом. Что естественно отражается и на повышении износостойкости бочки валка.

Результаты сравнительных испытаний на абразивный износ образцов из сталей 9ХС, Р6М5 и Х12МФ до и после криогенной обработки показали прирост относительной износостойкости: для стали 9ХС на 18-31%; для стали Р6М5 на 25-33% и стали Х12МФ на 19-22%.

Криогенная обработка отечественных валков холодной прокатки позволяет достичь и превзойти уровень износостойкости зарубежных аналогов.