Детали валка прокатного стана
Валки — важнейшие компоненты, которые непосредственно контактируют с заготовками и оказывают на них давление в процессе прокатки металла, вызывая их пластическую деформацию. Они широко используются в линиях прокатки стали, цветных металлов и других материалов.
Классификация по процессу прокатки
Горячепрокатные валки: используются в процессах горячей прокатки при повышенных температурах (обычно выше 400 °C), требующих превосходной термостойкости, износостойкости и сопротивления термической усталости. Материалы для производства валков — преимущественно литая сталь или чугун.
Холоднопрокатные валки: используются в процессах холодной прокатки при более низких температурах (обычно близких к температуре окружающей среды), но под высоким давлением. Они требуют высокой твердости поверхности, превосходной износостойкости и точности. В качестве основных материалов используются легированная инструментальная сталь и быстрорежущая сталь.
Типы прокатных валков и станов
Валки прокатных станов классифицируются по типу стана, в котором они используются. Различные конфигурации валков предназначены для решения конкретных задач: от первичного измельчения сырья до конечной высокоточной обработки.
Двухвалковые прокатные станы: Это простейшая конфигурация, состоящая всего из двух валков, установленных друг на друга. Валки могут вращаться как в одном направлении (нереверсивные), так и в обоих направлениях (реверсивные).
Трёхвалковые прокатные станы: Эта конструкция использует три валка, что позволяет прокатывать металл как в прямом, так и в обратном направлении. Металл проходит между нижним и средним валками в одном направлении, а затем между средним и верхним валками в другом направлении.
Четырёхвалковые прокатные станы: Эта конструкция оснащена двумя небольшими рабочими валками, непосредственно контактирующими с металлом, и двумя большими опорными валками, поддерживающими рабочие валки. Такая конфигурация используется для прокатки тонких листов с большей точностью, поскольку опорные валки предотвращают прогиб рабочих валков меньшего диаметра под давлением.
Кластерные прокатные станы: являясь усовершенствованной версией четырёхвалкового прокатного стана, кластерные прокатные станы используют несколько опорных валков для поддержки каждого из рабочих валков малого размера. Такая конструкция идеально подходит для прокатки очень твёрдых материалов или производства очень тонких, точных листов и фольги.
Тандемные прокатные станы: это не один тип стана, а ряд прокатных клетей, расположенных в линию. Металл последовательно проходит через каждый комплект валков, что обеспечивает непрерывное и высокоэффективное производство без необходимости повторного нагрева.
Условия эксплуатации и требования к производительности валков
Условия эксплуатации: В процессе прокатки валки подвергаются воздействию огромных усилий прокатки, крутящего момента и трения. Они также подвергаются воздействию тепла от заготовки (при горячей прокатке) или резких перепадов температуры (например, тепла, вызванного трением, при холодной прокатке), а также потенциальному ударному воздействию и износу, вызванному заготовкой.
Требования к эксплуатационным характеристикам:
Достаточная прочность и вязкость для выдерживания усилий прокатки и крутящего момента, предотвращая разрушение или пластическую деформацию.
Отличная износостойкость для минимизации абразивного износа поверхности и продления срока службы.
Высокая термостойкость и термическая усталостная прочность (для валков горячей прокатки) для предотвращения высокотемпературного растрескивания.
Высокая точность и чистота поверхности (особенно для валков холодной прокатки) для обеспечения качества поверхности проката.
Хорошая теплопроводность для облегчения отвода тепла и минимизации деформаций, вызванных неравномерностью температуры.
Материалы и производство
Ролики, пожалуй, самый важный компонент прокатного стана, поэтому они должны быть изготовлены из материалов, способных выдерживать экстремальное давление, высокие температуры и сильное трение.
Процесс изготовления роликов прокатного стана сложен и часто включает литье или ковку с последующей точной механической и термической обработкой для достижения необходимой твёрдости и износостойкости.
Распространенные материалы, используемые для роликов прокатных станов
Чугун: Различные чугунные сплавы, такие как чугун с шаровидным графитом и отбеленный чугун, используются благодаря их высокой износостойкости и способности выдерживать термические нагрузки.
Сталь: Этот материал сочетает в себе прочность, износостойкость и трещиностойкость, что делает его хорошим выбором для черновых и промежуточных прокатных клетей.
Инструментальные стали: Высокоуглеродистые и высокохромистые инструментальные стали, такие как Cr12MoV, используются благодаря высокой износостойкости, что делает их пригодными для высокоточной холодной прокатки.
Быстрорежущая сталь (HSS): Этот материал известен своей «красностойкостью», то есть способностью сохранять твердость и износостойкость даже при высоких температурах. Валки из HSS широко используются в различных прокатных станах благодаря своей прочности и длительному сроку службы.
Выбор материала зависит от конкретной области применения, в том числе от того, является ли прокатка горячей (при температуре выше температуры рекристаллизации металла) или холодной (при температуре, близкой к комнатной).
