Прокатные валки

Когда слышишь ?прокатные валки?, многие представляют просто массивную болванку, которая крутится в стане. На деле же — это сердце прокатки, и от того, как оно сделано и подготовлено, зависит всё: и профиль, и качество поверхности, и простои. Частая ошибка — считать, что главное здесь материал, а всё остальное ?допилится? в цеху. Нет, тут каждый этап, от выбора слитка до финишной термообработки, цепляется за другой, и любое упрощение потом вылезает боком — трещинами, выкрашиванием, недопустимым биением.

От слитка до заготовки: где закладываются проблемы

Всё начинается даже не с ковки, а с того, что плавишь. Мы, например, на своем производстве — ООО Цзиюань Юйбэй Тяжёлое литейно-кузнечное производство — для ответственных валков идём через электрошлаковый переплав (ЭШП). Почему? Чтобы уйти от неметаллических включений, которые потом становятся очагами усталостного разрушения. Можно, конечно, взять обычную выплавку, но для валков горячей прокатки, где ударные нагрузки и термоциклирование, это риск. На сайте jyybdz.ru мы прямо указываем, что у нас есть направление ЭШП — это не для галочки, а потому что без этого сложно гарантировать однородность сердцевины массивного валка.

А вот дальше — ковка. Тут главное — не просто обжать, а именно ?проработать? металл, разрушить литую структуру. На нашем гидравлическом прессе важно выдержать температурный режим и степень обжатия. Бывало, спешили — казалось, заготовка прогрелась равномерно, а в итоге после механической обработки проявилась анизотропия свойств. Валок потом на стане ведёт себя непредсказуемо, износ неравномерный. Так что ковка — это не грубая сила, а скорее хирургия.

И сразу после ковки — отжиг. Его часто недооценивают, мол, просто снять напряжения. Но если его провести кое-как, не выдержать время или температуру, внутренние напряжения могут так ?запечься?, что потом при токарной обработке валок поведёт, или того хуже — при закалке пойдут трещины. У нас в цеху стоит отдельная печь для отжига, и технолог за этим строго следит — лучше потерять день сейчас, чем потом весь валок в утиль.

Механообработка: точность и ?чувство металла?

Токарная обработка — это уже про геометрию. Но и тут свои нюансы. На горизонтальных станках, которые у нас в компании есть, важно не только выдержать размеры по чертежу, но и подготовить поверхность под последующую термообработку. Резцы должны быть острыми, подачи — правильными, чтобы не создать наклёп или микротрещины на поверхности. Помню случай, когда для чистовой проходки использовали затупившийся резец — вроде бы блеск был хороший, но при закалке пошли мелкие сеточки трещин именно по этим обработанным участкам. Пришлось снимать лишние 5 мм, что для конечного клиента было критично по весу и балансировке.

Ещё один момент — базирование. Если при первичной обработке заготовку не выставили идеально, то все последующие операции будут наслаивать ошибку. А для прокатных валков, особенно составных (бандажированных), соосность бочки и шеек — святое. Любой перекос — это вибрация на стане и ускоренный износ подшипников.

Поэтому у нас на прокатные валки всегда идёт отдельный технологический маршрут, с контрольными точками после каждой значимой операции. Нельзя его ставить в общую очередь с какими-нибудь валами для конвейеров — требования совсем другие.

Термичка: где рождается твёрдость и вязкость

Вот здесь, пожалуй, больше всего тонкостей и ?магии?. Закалка прокатных валков — это не просто нагрев и охлаждение. Нужно получить нужную твёрдость по глубине, но при этом сохранить достаточно вязкую сердцевину, чтобы валок не сломался от ударной нагрузки. Для валков горячей прокатки часто идёт объёмная закалка с высоким отпуском (улучшение). У нас для этого как раз есть электрические печи для улучшения — можно точно контролировать температуру и время.

Но главный бич — деформация и трещины при закалке. Чтобы их избежать, важен и предварительный нагрев, и скорость охлаждения в закалочной среде (масло, полимер, иногда вода для определённых марок). Была у нас партия валков из стали 9ХФ — вроде бы всё по режиму, но один из десяти дал продольную трещину. Разбирались — оказалось, микроскопическая ликвация в исходном слитке, которая при ЭШП не полностью ушла. После этого ужесточили входной контроль для заготовок под самые ответственные заказы.

После закалки обязателен отпуск, и не один. Иногда применяют двойной отпуск для более полного снятия напряжений и стабилизации структуры. Пропустишь этот этап или сэкономишь время — валок может ?повести? уже в работе под нагрузкой и нагревом. Это уже аварийная ситуация на стане.

Контроль: недоверие как принцип

Готовый валок — это не конец истории. Контроль должен быть на всех этапах. Ультразвуковой контроль (УЗК) на предмет внутренних дефектов после ковки и перед механической обработкой. Контроль твёрдости не в трёх точках, а по сетке — по длине бочки и вглубь. Часто заказчик требует снять твёрдость на определённой глубине, например, на 30 мм от поверхности — это говорит о том, насколько глубокий закалённый слой мы получили.

Обязательно проверяем биение, соосность. И самое главное — контроль остаточных напряжений. Есть методы, например, метод кольца или с помощью рентгеноструктурного анализа. Если напряжения слишком высоки и не сняты отпуском, ресурс валка резко падает. Мы на своём производстве, с его годовым объёмом в 5000 тонн поковок, не можем себе позволить брак — репутация дороже. Поэтому даже для, казалось бы, рядового заказа на прокатные валки для сортового стана у нас заложено в технологию больше контрольных операций, чем того требует стандартный ГОСТ.

И да, вся документация ведётся — от плавки до отгрузки. Это не бюрократия. Когда через полгода приходит запрос от клиента: ?А вот у нас валок начал немного сказываться, какая была термообработка?? — мы можем поднять карту и дать точный ответ. Это builds trust, как сейчас говорят.

Вместо заключения: мысль вслух

Работа с прокатными валками — это всегда баланс. Баланс между твёрдостью и вязкостью, между скоростью производства и качеством, между стоимостью заготовки и конечным ресурсом. Можно сделать дешевле, упростив процесс, но тогда клиент получит проблему на своей линии, а не решение.

Наше предприятие, ООО Цзиюань Юйбэй, с его 30 сотрудниками и полным циклом от ЭШП до токарки и термообработки, ориентировано как раз на то, чтобы этот баланс находить. Мы не гигант, который штампует валки тысячами, поэтому можем позволить себе внимание к каждой штуке, к каждому этапу. Иногда это значит, что сроки чуть дольше, но зато клиент знает, что получает.

В итоге, прокатный валок — это не товар, это скорее компонент системы, от которого зависит чья-то бесперебойная работа. И делать его нужно с пониманием этой ответственности, а не просто как металлоизделие. Вот, собственно, и вся философия.