Промежуточные валки

Когда говорят о прокатных валках, все сразу вспоминают рабочие или опорные. А про промежуточные валки часто думают, что это что-то второстепенное, чуть ли не расходник. На деле же — это критически важный узел, особенно в многовалковых клетях. От их геометрии, жесткости и состояния поверхности зависит не только профиль полосы, но и нагрузка на всю линию. Сам видел, как неправильно подобранный промежуточный валок на стане 1700 приводил к волнам по краям и повышенному износу опорных подшипников. И это при том, что в спецификациях на него часто смотрят в последнюю очередь.

Где кроется подвох: практические нюансы

Основная ошибка — считать, что к промежуточным валкам можно предъявлять меньшие требования по материалу. Да, они не контактируют с металлом напрямую, но принимают на себя огромные радиальные и тангенциальные усилия. Особенно в клетях кварто. У нас на производстве был случай: поставили валок с недостаточной твердостью бочки (где-то 55 HS вместо требуемых 60-62). Результат — после полугода эксплуатации появилась заметная выработка, которая начала влиять на прогиб рабочих валков. Пришлось менять всю комплектацию в клети досрочно.

Ещё один момент — термообработка. Недоотпуск ведёт к хрупкости, переотпуск — к потере необходимой упругости. Нужен очень точный баланс. Вспоминается поставка от одного субподрядчика, где валки после закалки шли на отпуск с явным нарушением режима. Микротрещины пошли не сразу, а через 2-3 месяца активной прокатки. Диагностика показала остаточные напряжения.

И конечно, посадочные шейки. Их износ — это тихая катастрофа. Люфт даже в пару десятых миллиметра ведёт к биению, вибрациям и, как следствие, к дефектам на полосе. Контролировать диаметр шейки и состояние подшипниковых узлов нужно постоянно, а не по графику. На нашем стане внедрили еженедельный замер индикатором — количество внеплановых остановок снизилось заметно.

Опыт и материалы: что работает в реальности

Для особо нагруженных станов мы перешли на использование кованых заготовок для промежуточных валков. Литьё, конечно, дешевле, но в волокнистой структуре поковки больше уверенности с точки зрения усталостной прочности. Особенно для нижних валков в клетях, где нагрузка носит циклический характер. Наше предприятие, ООО Цзиюань Юйбэй Тяжёлое литейно-кузнечное производство, как раз обладает мощностями для такой работы: электрошлаковый переплав, затем ковка на гидравлическом прессе, потом комплексная токарная обработка и термообработка. Это позволяет контролировать всю цепочку.

Из материалов предпочтение — легированным сталям типа 9ХФ или 60ХН. Но тут важно не переборщить с легированием, иначе обрабатываемость падает, а стоимость растёт. Для некоторых позиций хорошо показала себя сталь 75ХМФ — при должной термообработке держит ударные нагрузки. Подробнее о наших возможностях можно узнать на сайте https://www.jyybdz.ru.

Важный практический штрих — финишная обработка поверхности бочки. Шероховатость должна быть минимальной, но не зеркальной. Слишком гладкая поверхность хуже удерживает смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ), что может привести к локальному перегреву в контакте с рабочим валком. Мы обычно выдерживаем Ra в диапазоне 0,4-0,8 мкм.

Случаи из практики и неудачи

Одна из самых поучительных историй связана с попыткой сэкономить на балансировке. Приняли партию валков, проверили биение — в норме. Но динамическую балансировку на стенде не сделали, решили, что для промежуточных роллов это не так критично. Ошибка. На высоких скоростях прокатки (свыше 10 м/с) клеть начала ?петь? — появилась сильная вибрация. Остановили, сняли. Оказалось, дисбаланс в теле валка. После балансировки в двух плоскостях проблема ушла. Теперь балансировка — обязательный пункт для всех валков, без исключений.

Другой случай — неправильный монтаж. Монтажники, торопясь, не до конца очистили посадочные места от старой консистентной смазки, смешали её с новой. Казалось бы, мелочь. Но через месяц начался повышенный износ шейки из-за абразивного эффекта. Теперь у нас есть чёткий протокол очистки и смазки, который подписывает ответственный.

Была и попытка использовать восстановленные промежуточные валки путём наплавки. Технология вроде отработанная, но для ответственных клетей не пошла. После наплавки и механической обработки твёрдость была в норме, но при циклических нагрузках наплавленный слой в зоне контакта с опорным валком начал отслаиваться мелкими чешуйками. Вероятно, из-за остаточных напряжений. От этой идеи для критичных позиций отказались.

Взаимосвязь с другим оборудованием

Состояние промежуточных валков напрямую влияет на ресурс подшипников опорных валков. Если есть выработка или эллипсность бочки промежуточного, нагрузка на опорные становится неравномерной, ударной. Это резко сокращает жизнь дорогостоящих подшипниковых узлов. Поэтому мониторинг их состояния — это ещё и экономия на смежных узлах.

Также нельзя забывать про систему смазки. Форсунки, подающие СОЖ, должны быть отрегулированы так, чтобы охлаждалась и зона контакта между промежуточным и рабочим/опорным валком. Перегрев в этом месте ведёт к прихватам и выкрашиванию поверхности. Регулярно чистить эти форсунки — обязательная процедура, которую, увы, часто пропускают.

И, конечно, настройка клети. При замене промежуточного валка необходимо заново выставлять зазоры и натяги. Механизм поджатия должен работать плавно. Видел, как из-за изношенного гидроцилиндра поджатия новый валок уже через неделю получил конусный износ — одна сторона бочки износилась больше другой.

Выводы и текущие мысли

Так что, промежуточные валки — это далеко не простая ?передаточная шестерня?. Это полноценный, высоконагруженный элемент системы, требующий внимания к материалу, изготовлению, монтажу и обслуживанию. Экономия на них почти всегда выходит боком — либо качеством продукции, либо остановками, либо ремонтом более дорогого оборудования.

Сейчас, например, размышляю над тем, чтобы для новых проектов сразу закладывать в спецификацию промежуточные валки с упрочнённой поверхностью бочки методами поверхностного пластического деформирования (например, дробеструйной обработкой). Это должно повысить сопротивление усталости. Но нужно считать экономику — не для всех станов это будет оправдано.

В целом, подход должен быть системным. От качественной поковки или отливки на начальном этапе, которую может обеспечить предприятие вроде нашего, до грамотной эксплуатации в цехе. Только тогда вся линия будет работать стабильно, а продукция — соответствовать жёстким современным стандартам.