70Cr3Mo прокатный валок

Когда слышишь ?70Cr3Mo прокатный валок?, многие сразу думают о высокой твёрдости и износостойкости. Но если ты работал с ними на практике, то знаешь, что главная головная боль — не подобрать состав, а ?усмирить? внутренние напряжения после закалки, чтобы валок не пошёл трещинами на первых же тоннах проката. Часто вижу, как заказчики гонятся за максимальными единицами HRC, забывая, что валок — это не просто кусок закалённой стали, а сложная система, где пластичность и усталостная прочность иногда важнее чистой твёрдости поверхности.

Из чего рождается стойкость: заглядывая в структуру

Марка 70Cr3Mo — это классика для горячей прокатки. Хром в районе 3% даёт хорошую прокаливаемость и устойчивость к окислению, молибден — тот самый секретный ингредиент, который подавляет отпускную хрупкость и повышает сопротивление ползучести. Но вот нюанс, который не всегда очевиден по хим. анализу: критически важна чистота стали по неметаллическим включениям. Особенно сульфиды и оксиды. Если их много или они вытянуты в направлении ковки, могут стать очагами усталостного разрушения.

Мы на производстве, например в ООО Цзиюань Юйбэй Тяжёлое литейно-кузнечное производство, для ответственных валков всегда настаиваем на электрошлаковом переплаве (ЭШП). Наше оборудование — электропечь для электрошлакового переплава — позволяет получить слиток с направленной кристаллизацией и минимальным количеством вредных включений. Разница в ресурсе валка из обычной выплавки и из ЭШП-стали может быть полуторной, а то и больше. Это не маркетинг, а факт, который виден по результатам ультразвукового контроля и, в конечном счёте, по пробегу на стане.

Поэтому, когда к нам приходят с запросом на 70Cr3Mo прокатный валок, первый вопрос не о размерах, а о технологии выплавки исходной заготовки. Сэкономить на ЭШП — значит заложить риск преждевременной выработки или даже аварийного скола бочки валка. Особенно это касается клетей чистовой группы, где нагрузки циклические и высокие.

От слитка к телу валка: где кроются невидимые дефекты

Ковка — это следующий критический этап. У нас на площадке стоит гидравлический ковочный пресс, который позволяет вести осадку и протяжку с контролируемыми режимами. Главная задача здесь — не просто придать форму, а ?разбить? литую структуру слитка, получить мелкозернистую, однородную формовку. Если недожать или перегреть заготовку, может возникнуть перегрев зерна или остаточная полосчатость.

Помню случай, лет пять назад, делали валок для прокатки арматуры. Всё по технологии, но на этапе черновой токарной обработки оператор заметил едва видимые полосы на поверхности. Отправили на металлографию — обнаружили остаточную ликвационную неоднородность. Проблема ушла корнями ещё в ковку: температура начала ковки была чуть ниже оптимальной, и слиток не ?продавился? как следует. Пришлось пустить заготовку в переплав. С тех пор температурный график ковки для 70Cr3Mo у нас жёстко фиксирован и контролируется пирометрами, а не ?на глазок?.

После ковки обязателен отжиг в печах. Цель — снять напряжения и подготовить структуру для последующей механической обработки. Если пропустить или недодержать отжиг, при токарной обработке валок может ?повести?, и геометрия пойдёт вразнос. А выправить её потом, после закалки, — задача почти невыполнимая.

Термичка: баланс между твёрдостью и вязкостью

Сердцевина и бочка валка — у них разные задачи, а значит, и свойства должны быть разными. Бочка требует высокой поверхностной твёрдости (порядка 65-70 HS), а сердцевина и шейки — хорошей вязкости, чтобы выдерживать крутящий момент и изгибающие нагрузки. Достигается это закалкой с нагревом ТВЧ (токами высокой частоты) только рабочей поверхности с последующим низким отпуском.

Но вот тонкость: глубина закалённого слоя. Слишком малая — быстро сотрётся. Слишком большая — возрастает риск образования закалочных трещин из-за резкого градиента напряжений. Мы обычно выдерживаем слой в 20-30 мм, в зависимости от диаметра валка. Контролируем не только твёрдость, но и структуру на микрошлифах. Нужно получить мелкоигольчатый мартенсит, без избыточного остаточного аустенита и, не дай бог, троостита.

Отпуск — это искусство. Температура и время подбираются так, чтобы снять пиковые напряжения, но не ?перепустить? твёрдость. Для 70Cr3Mo оптимален отпуск в районе 180-220°C. Делаем его в электрических печах для улучшения, где можно точно выдержать режим. После отпуска обязательна проверка твёрдости по всей поверхности бочки и на контрольных участках шейки. Разброс более 3-5 единиц HS — это повод задуматься о неравномерности нагрева или охлаждения при закалке.

Механообработка: финиш, от которого зависит посадка

Токарная обработка шеек — это отдельная песня. Точность по 6-му, а иногда и 5-му квалитету, шероховатость Ra 0.8. Используем мощные горизонтальные токарные станки. Но сложность не в самом точении, а в том, чтобы обработать уже термообработанную деталь, которая ?дышит? от остаточных напряжений. Поэтому всегда оставляем минимальный припуск на чистовую обработку после термички и ведём её малыми подачами.

Ключевой момент — финишная шлифовка бочки. Недостаточная чистота поверхности приведёт к повышенному износу и налипанию прокатываемого металла. Перегрев при шлифовке — к ?прижогам? и отпуску поверхностного слоя, то есть локальному падению твёрдости. Мы всегда шлифуем с обильным охлаждением эмульсией и постоянно контролируем температуру заготовки рукой (да, старомодно, но эффективно — если рука не терпит, значит, перегрев).

Вся информация о нашем подходе к изготовлению, включая этапы от ЭШП до финишной обработки, доступна на https://www.jyybdz.ru. Там же можно увидеть, что наше предприятие с годовым объёмом в 5000 тонн поковок и коллективом в 30 человек ориентировано именно на такой, штучный и ответственный подход, а не на конвейерное производство.

Испытание станом: что происходит на практике

Лучший тест для прокатного валка — это, конечно, работа. Один из наших валков из 70Cr3Mo, поставленный на чистовую клеть для прокатки полосы, отработал в полтора раза дольше гарантийного срока. Анализ после выработки показал равномерный износ без выкрашиваний и сетки трещин. Это показатель правильно выбранной твёрдости и глубины закалённого слоя.

Был и обратный опыт. На одной из мини-линий валок начал ?греметь? — появилась вибрация. После снятия обнаружили микротрещины на шейке, не связанные с поверхностью бочки. Причина — в недостаточной вязкости сердцевины. Мы тогда, возможно, перестарались с прокаливаемостью по всему сечению. Вывод: для валков, работающих в условиях ударных нагрузок (например, при прокатке сортового металла), иногда лучше немного снизить общую прокаливаемость в пользу более вязкой сердцевины, даже в ущерб максимальной теоретической стойкости бочки.

Поэтому сейчас, обсуждая параметры нового валка, мы всегда запрашиваем у клиента максимально подробные условия работы: температура прокатки, сортамент, давление в клети, тип охлаждения. Без этих данных изготовление 70Cr3Mo валка превращается в стрельбу по площадям. А наша задача — попасть в десятку с первого раза, чтобы клиент получил не просто изделие, а надёжный инструмент для своего производства.