Дані стали застосовують для робітників, опорних та інших валків прокатних станів, бандажів складових опорних валків, ножів для холодного різання металу, обрізних матриць і пуансонів. До валковим сталей відносять такі марки стали, як 90ХФ, 9X1, 55х, 60ХН, 7Х2СМФ.
Вимоги до стали для валків
Висока зносостійкість. Необхідна для безаварійної роботи стану. При високій зносостійкості освіту абразивних частинок зносу не відбувається, система підшипників працює більш надійно.
Мінімальна схильність до деформації і викривлення в процесі термічної обробки і незмінність розмірів в процесі експлуатації.
Задовільна оброблюваність при мехобробці, хороша шліфована і полірована для забезпечення високої чистоти поверхні валків і, отже, високої якості поверхні прокочується матеріалу.
До числа ефективних заходів щодо підвищення зносостійкості, що є найбільш важливою експлуатаційної характеристикою якості валків, можна віднести підвищення їх поверхневої твердості і збільшення вмісту вуглецю і хрому в валкових сталях.
Однак встановлено, що підвищення твердості валків і збільшення вмісту вуглецю в стали роблять негативний вплив на опір викрошіванія.
Знос прокатних валків багато в чому залежить від їх структури і хімічного складу. При застосуванні сталевих валків найбільшим опором зносу володіють заевтектоідние валки; вони стираються в 2. 3 рази повільніше, ніж рівні їм по твердості евтектоїдні валки. Зносостійкість тим вище, чим дисперсією структура евтектоїдних валків і чим більша кількість надлишкових карбідів міститься в заевтектоідних валках.
Механізм руйнування робочої поверхні валків евтектоїдного і заевтектоідних хімічного складу різний.
Валки евтектоїдного класу мають високу пластичність і в'язкість. Знос їх, відрізняючись значною нерівномірністю, відбувається у вигляді зсуву найтонших шарів робочої поверхні калібрів. В результаті цього гладка поверхня валків порушується, на ній з'являється перемежовується ряд заглиблень і виступів, якої постійно збільшується в об'ємі.
Механізм зносу заевтектоідних валків, в структурі яких містяться надлишкові карбіди, полягає в рівномірному сколюванні найдрібніших частинок робочої поверхні в процесі прокатки. Такі валки під час прокатки зношуються більш рівномірно і зберігають досить гладку поверхню протягом усього періоду роботи валків.
Природа руйнування робочої поверхні чавунних валків дещо інша. Проведені спостереження показали, що при руйнуванні поверхні калібрів напівтвердих чавунних валків можна відзначити дві послідовні стадії: стадію точкової вироблення (після переточування валків), коли викришування піддаються тільки окремі мікроплощадкі поверхні бочки валка, і стадію інтенсивного руйнування всієї робочої поверхні валка.
Точкова вироблення спочатку виникає в місцях виходу вільного графіту на поверхню валка і далі розвивається по всьому Перлітний полю, ослабленому включеннями графіту.
У міру збільшення кількості прокатанного металу число зруйнованих мікроплощадок безперервно зростає. Вони поширюються по робочій поверхні валка (друга стадія зносу) і охоплюють цілі ділянки, а потім і все робоче поле калібру; тим самим погіршується якість поверхні валків і готового прокату.
До числа факторів, що прискорюють механічний знос прокатних валків, слід віднести внутрішні перетворення в металі, наявність в кристалічній решітці слабких ділянок, різні дефекти і в деяких випадках стики кристалів. В процесі деформації ці слабини є зародками мікротріщин і мікрощілин, які з плином часу все більше збільшуються в обсязі. Почавшись, руйнування триватиме, якщо продовжують діяти зусилля деформації.
Різке підвищення стійкості прокатних валків може бути досягнуто шляхом збільшення твердості їх робочого шару. Чим більше твердість валків і вище їх стійкість, тим більша кількість металу можна прокатати за період між перевалками. Зносостійкість сталевих валків тим вище, чим менше в металевій основі структурно вільного фериту і більше надлишкових карбідів. Чим більше сумарна поверхня карбідних включень, чим дрібніше зерно і карбідні частинки, тим більше твердість валків і вище їх стійкість проти стирання.
Зносостійкість чавунних вибілених валків залежить від кількості неметалевих включень в робочому шарі валків з перлито-графитной і перлито-цементитом-графитной структурою, від кількості і форми графітних включень, ступеня дисперсності металевої основи і кількості надлишкових карбідів.
Високі експлуатаційні якості притаманні валянням, в яких графітні включення кулястої форми. Висока зносостійкість таких валків пояснюється формою графіту, який в процесі роботи фарбували з мінімальним порушенням металевої основи. При цьому сама основа завдяки великій стійкості теж фарбували менше.
Зносостійкість чавуну з графітом кулястої форми більше, ніж стали з підвищеною поверхневою твердістю. При зміні пластинчастої форми графіту на кулясту стійкість прокатних валків з сірого чавуну підвищується на 30. 40%, так як зменшується розпал і знос калібрів.
Високими службовими властивостями характеризуються валки, відлиті в профільовані форми. Твердість таких валків висока (380. 440 НВ на бурти), вони відрізняються підвищеною зносостійкістю (в 2. 3 рази більше звичайної) не тільки у поверхні бочки, але і в глибині врізу в валок.
Валки з низькофосфористий чавуну характеризуються більш високими механічними властивостями (міцністю, подовженням, ударною в'язкістю, стійкістю) в порівнянні з валками зі звичайного чавуну. Вони на 30. 50% міцніше звичайних, причому їх стійкість майже в 3 рази вище. Збільшення стійкості проти зносу, викришування і поломок досягається за рахунок зменшення фосфору, кількість якого дорівнює 0,06. 0,10%. При пониженому вмісті фосфору в мікроструктурі валків майже відсутні Фосфіди (тендітні складові структури валкового чавуну), міститься велика кількість фериту в сірій зоні.
Відсутність в мікроструктурі валків тендітних складових, що утворюються в чавуні, що містить більше 0,10% фосфору, сприяє підвищенню міцності серцевини, збільшення в'язкості і зносостійкості вибіленого робочого шару.
Недоліком валків з низькофосфористий чавуну є знижена твердість вибіленої і сіркою зон. Зниження фосфору (без спеціальних заходів) на 0,1% призводить до зменшення твердості робочої поверхні валків на 8. 10 одиниць по Брінеллю.
Прогресивним засобом підвищення стійкості прокатних валків проти зносу і поломок є легування металу. Помічено, що в чавуні позитивний вплив легуючих елементів на знос часто перевершує їх вплив на механічні властивості. Легуючі елементи сприяють подрібненню зерна, змінюють форму графіту, структуру металевої Прогресивним засобом підвищення стійкості прокатних валків проти зносу і поломок є легування металу. Помічено, що в чавуні позитивний вплив легуючих елементів на знос часто перевершує їх вплив на механічні властивості. Легуючі елементи сприяють подрібненню зерна, змінюють форму графіту, структуру металевої основи, склад і будова карбідів, підвищують ефективність термічної обробки, повідомляють валянням підвищену міцність, твердість і стійкість. Підвищення твердості поверхні сприяє легування чавуну хромом, ванадієм, молібденом, нікелем і бором.