MC3D прокатный валок

Когда слышишь ?MC3D прокатный валок?, первое, что приходит в голову многим — это просто ещё одна марка или тип валка, может, с какой-то особой геометрией. Но на практике, особенно в условиях нашего цеха, всё упирается не столько в аббревиатуру, сколько в то, что за ней стоит: комбинация материала, технологии литья или ковки, и, что критично, последующей мехобработки и термообработки. Часто заказчики фокусируются только на итоговых размерах или твёрдости, совершенно не учитывая, как поведёт себя сердцевина валка при циклических нагрузках после полугода работы на стане. Вот с этого, пожалуй, и начну.

От аббревиатуры к сути: что скрывает MC3D

Если разбирать по косточкам, то MC3D обычно указывает на состав сплава и метод получения заготовки. В нашем случае, на производстве ООО Цзиюань Юйбэй Тяжёлое литейно-кузнечное производство, мы чаще сталкиваемся с коваными заготовками под последующую обработку. Но был опыт и с литыми. И вот здесь первый нюанс: литой MC3D прокатный валок может показывать прекрасные характеристики на испытаниях, но при жёсткой ударной нагрузке в горячей прокатке микронеоднородность структуры, которую не всегда удаётся полностью убрать даже электрошлаковым переплавом (ЭШП), даёт о себе знать трещинами. Не катастрофическими, но ведущими к повышенному износу бочки валка.

Поэтому наше предпочтение — именно ковка на гидравлическом прессе. Да, это дороже и дольше, но волокнистая структура металла, которую мы получаем, ориентируется вдоль оси валка, что принципиально для сопротивления изгибу. Когда мы делали валки для стана 850, то специально сравнивали: литая заготовка после всех термообработок имела твёрдость на поверхности 65 HS, а кованая — тоже 65 HS. Но при прессовых испытаниях на остаточную деформацию кованый образец показал результат на 15% лучше. Казалось бы, зачем переплачивать? Но для клиента, который гоняет валки без перешлифовки не 3 месяца, а 5, эта разница — прямая экономия.

И тут стоит сделать отступление про наш ЭШП. Аппарат у нас не самый новый, но дающий стабильный слиток. Ключевое — контроль скорости кристаллизации. Если переусердствовать, в центре могут пойти не те карбиды. Один раз, помню, поспешили, решили ускорить процесс для срочного заказа. Валок, MC3D, вроде бы прошёл все проверки по химии и ультразвуку. Но после наварки бочки и финишной токарки, при контрольной термообработке в печи для улучшения, на торце проявилась слабая зона — не раковина, а именно зона с пониженной устойчивостью. Пришлось пускать в переплав. Урок: даже с хорошим сплавом технологическую дисциплину не обойти.

Ковка и мехобработка: где кроются главные риски

После того как слиток или заготовка получены, начинается самое интересное — ковка. Наш пресс позволяет работать с заготовками под прокатный валок средних и крупных размеров. Основная задача здесь — не просто придать форму, а именно ?раздавить? литую структуру, вытянуть её. Температурный режим ковки — отдельная песня. Недостаточный нагрев в печи — идут внутренние надрывы, перегрев — происходит пережог, зерно растёт. И то, и другое убивает валок наповал, причём дефект может вскрыться гораздо позже, на этапе чистовой обработки.

После ковки обязателен отжиг для снятия напряжений. Мы используем печи с компьютерным управлением, но старый мастер всегда смотрит на цвет окалины при выгрузке. Это немой, но очень точный индикатор. Потом идёт черновая токарка. Здесь часто возникает дилемма: снять минимум припуска, чтобы сэкономить материал и время, или снять с запасом, гарантированно убрав все поверхностные дефекты? Мы склоняемся ко второму. Лучше потерять немного на этапе заготовки, чем получить брак после дорогостоящей термообработки и финишной обработки. На сайте jyybdz.ru мы указываем, что у нас есть горизонтальные токарные станки — это основа. Но важно не просто наличие станка, а умение его выставить, подобрать режимы резания для именно этой стали. Резец, который идеален для обычной углеродистой стали, для MC3D может дать наклёп и микротрещины.

И вот ещё что. Часто забывают про обработку шеек валка. Кажется, бочка — рабочая часть, вот на ней и надо сосредоточиться. Но если шейки имеют неправильную геометрию или шероховатость, это ведёт к неравномерному износу подшипников, биению, вибрациям. А вибрация — главный враг точности прокатки и стойкости самого валка. Поэтому мы на токарной стадии шейкам уделяем не меньше внимания, чем черновой обработке бочки.

Термичка: от отжига до закалки

Это, пожалуй, самый ответственный этап в создании MC3D прокатного валка. Вся предыдущая работа может пойти насмарку из-за ошибки в печи. У нас несколько печей: для отжига, для улучшения (закалка+отпуск), есть возможность проведения нормализации. Для валков из сплава типа MC3D критична именно операция улучшения.

Процесс выглядит так: нагрев до температуры аустенитизации, выдержка, охлаждение в масле (иногда в полимерных средах, зависит от сечения), затем высокий отпуск. Сложность в том, чтобы обеспечить сквозную прокаливаемость для массивного валка, но при этом не получить чрезмерные закалочные напряжения, которые приведут к короблению или трещинам. Охлаждение — это искусство. Слишком быстро — трещина, слишком медленно — недобор твёрдости по сечению. У нас был случай, когда для толстого валка (диаметр бочки под 700 мм) не смогли подобрать оптимальную скорость охлаждения с первого раза. Получили твёрдость по поверхности 62 HS, а на глубине 100 мм — уже 52 HS. Для горячей прокатки такой градиент недопустим. Пришлось переделывать, экспериментировать с температурой отпуска и временем выдержки.

После закалки и отпуска обязательна проверка твёрдости не только на поверхности, но и по сечению (на торцевых технологических припусках). А также контроль на твёрдомер по Бринеллю или Шору. Часто заказчик требует определённый диапазон, например, 60-65 HS. Добиться равномерности по всей длине бочки — это высший пилотаж. Зависит и от печи (равномерность поля), и от расположения заготовки, и от предыдущей структуры металла.

Финишная обработка и контроль: последний рубеж

После термообработки валок имеет припуск под чистовую обработку. Здесь в игру снова вступают токарные станки. Но резать закалённую сталь — задача не из лёгких. Инструмент, СОЖ, режимы — всё должно быть подобрано идеально, чтобы не вызвать прижогов или отпуск из-за перегрева. Мы обычно снимаем небольшой слой, проверяя, не ?повело? ли валок при термообработке. Геометрия — основа. Конусность, бочкообразность, овальность — всё должно быть в пределах жёстких допусков, иногда до сотых долей миллиметра.

Затем, если требуется, наварка бочки твёрдым сплавом или напыление — это уже отдельная история, выходящая за рамки просто изготовления валка MC3D. Но если мы говорим о цельнокованом валке, то финиш — это шлифовка (если требуется высокая чистота) и тщательный контроль. Мы смотрим всё: ультразвуком проверяем на внутренние дефекты, магнитопорошковым методом — на поверхностные трещины, меряем твёрдость в десятках точек, проверяем размеры.

И вот что важно: даже идеальный по бумагам валок может иметь ?характер?. Один может работать идеально, а другой, из той же плавки и по той же технологии, — начать раньше времени терять профиль. Поэтому мы всегда рекомендуем клиентам вести журнал работы валков: в какой клети стана стоял, какая температура прокатки, какая обжатая полоса. Эти данные, возвращаясь к нам, бесценны для корректировки технологий. Например, можем чуть изменить температуру отпуска для следующей партии, чтобы повысить стойкость против определённого вида износа.

Вместо заключения: практический взгляд из цеха

Так что же такое MC3D прокатный валок в реалиях производства, подобного нашему ООО Цзиюань Юйбэй? Это не волшебная палочка, а результат цепочки взаимосвязанных процессов, где слабым звеном может стать любое. От химии сплава и качества слитка ЭШП до последнего прохода резца. Аббревиатура задаёт направление, но не гарантирует результат. Гарантией может служить только отработанная технология, контроль на каждом этапе и, что немаловажно, понимание того, где можно сэкономить, а где — категорически нельзя.

У нас, при нашем масштабе в 5000 тонн поковок в год и коллективе в 30 человек, есть возможность уделить внимание каждому заказу. Мы не гоним тысячи тонн, поэтому можем позволить себе ?повозиться? с одним сложным валком, подобрать режим, провести дополнительные испытания. Это наше преимущество. Крупный завод может сделать дешевле, но часто — по шаблону. А в нашем деле шаблон не всегда работает.

Поэтому, когда ко мне обращаются с вопросом про MC3D, я всегда спрашиваю: а для чего именно? Для горячей прокатки сорта или для финишных клетей холодной прокатки? Условия разные, и подход к изготовлению, даже в рамках одного класса сплавов, должен корректироваться. Это и есть та самая ?профессиональная жилка?, которая приходит только с опытом, иногда горьким, как в случае с тем самым переплавленным валком. Но именно такой опыт и позволяет в следующий раз сделать изделие, которое отработает свой срок, а то и больше, без сюрпризов для заказчика.