Стали для прокатных валков подразделяют на стали для валков горячей и холодной прокатки.
Стали для валков горячей прокатки. Валки для горячей прокатки можно изготовлять литыми и цельнокован – ными. В настоящее время большой объем валков для горячей прокатки получают методом литья. Для изготовления валков горячей прокатки применяют конструкционные машиностроительные стали (50, 55, 40ХН, 50ХН и др.), инструментальные стали (У 10, У12, 9ХФ, 9Х2МФ и др.), а также специальные стали (150ХНМ, 180СХНМ и др.) Марки сталей для валков горячей прокатки и их свойства регламентируются ГОСТ 9487—83.
Механические свойства’ сталей для валков горячей прокатки после термической обработки приведены ниже, не менее:
<хв, МПа 6 % KCU, МДж/м2 HB
55Х…………………………………… 665/705 10/9 — (223—277)/(255—293)
60ХГ…………………… 665/705 10/8 0,25/0,25 229—285/255—300
60ХН………………………………… 665/705 10/10 0,25/0,25 229—285/255—302
Твердость сталей 9Х и 9ХФ после нормализации и отпуска HB 241—285, после закалки и отпуска HB 352— 429; сталей 9Х2МФ и 150ХНМ после закалки и отпуска соответственно HB 352—429 и HB 260—290.
Увеличение содержания углерода в сталях для валков горячей прокатки повышает их твердость, но снижает вязкость. Легирование повышает комплекс механических свойств сталей и увеличивает прокаливаемость их, однако при этом усложняется их термическая обработка, особенно сталей для литых валков.
Для валков горячей прокатки широко используют также легированные чугуны с содержанием углерода в пределах 2,8—3,9 %.
Типовой обработкой валковых сталей является закалка с отпуском или нормализация и отпуск. В ряде случаев (заэвтектоидные, ледебуритные стали, например, 150ХНМ) применяют двойную или тройную нормализацию с отпуском, чтобы разбить сетку избыточного цементита.
Стали для валков холодной прокатки должны обеспечивать следующие требования: высокую твердость поверхностного слоя, высокое сопротивление износу, достаточную вязкость, высокую прокаливаемость, хорошую поли – руемость. Для валков холодной прокатки применяют легированные стали с повышенным содержанием углерода. Марки сталей регламентируются ГОСТ 3541—79. Составы сталей обычно находятся в пределах: 0,6—0,9 % С; 0,2— 2,0 % Si; 1,5—2,0 % Cr; ((2—0,8 % Mo; 0,1—0,2 % V; 0,1— 0,2 % W.
Валки холодной прокатки изготовляют в зависимости от назначения и размера из указанных ниже сталей.
Рабочие валки с диаметром бочки до 400 мм изготовляют из сталей 9X1 (9Х), 9X2,90ХФ (9ХФ), 9Х2МФ, 9ХСВФ„ 75ХСМФ, 60ХСМФ, 8Х5СМФК; с диаметром бочки 400— 600 мм — из 9X2, 9Х2МФ, 75ХСМФ, 60Х2СМФ, 8Х5СМФК; с диаметром бочки 600—900 мм — из 9Х2МФ, 60ХСМФ, 8Х5СМФК; опорные валки, бандажи составных опорных валков диаметром до 1600 мм — из сталей 9X1 (9Х), 9X2, 90ХФ (9ХФ), 75ХМ, 8ХСМ.
Оси составных опорных валков из сталей 55Х, 45ХНМ, 40ХН2МА. – •
Легирование сталей должно обеспечить достаточную полноту растворения карбидов и легированность мартенсита, а также сохранение мелкого аустенитного зерна, для чего стали легируют небольшими добавками ванадия. В целях повышения – вязкости в состав валковых сталей вводят молибден. Введение в сталь хройа (9Х, 9X2) увеличивает прокаливаемость, прочность и износостойкость стали, но снижает пластичность. Дальнейшее повышение прокаливаемости достигается при увеличении содержания хрома и введения в сталь молибдена (9Х2МФ) или вольфрама (9Х2В).
Рабочие и опорные валки прокатных станов упрочняют путем поверхностной закалки обычно с применением индукционного нагрева и низкотемпературного отпуска. При этом сердцевина валков должна иметь достаточную вязкость для предотвращения разрушения при нарушениях работы прокатных станов и возникновении перенапряжений. Поверхностная твердость рабочих валков существенно выше, чем опорных.
Состав стали и режимы термической обработки сталей для валков должны обеспечить после закалки и отпуска оптимальную структуру гомогенного мартенсита с высокодисперными карбидами. Вследствие малого времени аустенитизации при индукционном нагреве структура валков холодной прокатки должна быть предварительно подготовлена, для этого проводят предварительное улучшение.
Обычный интервал температур аустенитизации сталей для валков составляет 850—950°С. Температура отпуска закаленной стали определяется необходимым уровнем поверхностной твердости и может меняться от 150 до 400 0G.
Большое значение имеет чистота сталей по неметаллическим включениям. Полезным является применение стали повышенной чистоты вакуумных способов выплавки. Это особенно важно при производстве валков для прокатки фольги.
Для изготовления рабочих валков многовалковых станов для прокатки тонкого й тончайшего листа целесообразно применение сталей: высокой износостойкости. К таким сталям относится разработанная Ю. А. Башниным, М. В. Гедеоном с сотрудниками сталь ледебуритного класса Х9ВМФ (1,34 % С, 8,0 % Cr, 1,07 % Mo, 0,40 % V1 1,17 %W), обеспечивающая сквозную прокаливаемость в сечениях до 150 мм, высокую контактно-усталостную выносливость и структурную стабильность.