Термическая обработка валков из стали электрошлакового переплава, вакуумированной стали и стали, выплавленной под синтетическим шлаком.

Качество валков в первую очередь определяется чистотой металла и строением слитка. Новые способы производства стали, такие как: вакуумно-дуговой переплав (ВДП), электрошлаковый переплав (ЭШП), рафинирование стали синтетическими шлаками значительно улучшает качество слитка.

В процессе ВДП в качестве исходного материала применяют расходуемый электрод, изготовленный из стали, из которой необходимо сделать деталь (валок). Электрод переплавляют при помощи тепла электрической дуги, горящей между концом электрода и жидким металлом. Плавку ведут в металлическом водоохлаждаемом кристаллизаторе, обеспечивающем направленность кристаллизации металла снизу-вверх, этим обеспечивается практически идеальная схема кристаллизации и ведет к получению более плотного и однородного слитка, чем при обычной разливке.

ЭШП за счет применения рафинирующих шлаков достигнута возможность эффективного очищения металла сплавляемого электрода при одновременном отсутствии вакуума.

ЭШП протекает в металлическом водоохлаждаемом катализаторе с направленной кристаллизацией снизу вверх, [114] за счет применения активных шлаков на основе извести, глинозема можно достичь невозможной прежде степени десульфации металла (в 1,5-2 раза). Кроме того, подбирая шлаки необходимого состава можно достичь весьма совершенной рафинировки любой стали практически по всем элементам.

Рафинирование стали синтетическими шлаками. В процессе выпуска металла из печи в ковше с синтетическим шлаком происходит интенсивное перемешивание металла и шлака, сопровождающееся увеличением поверхности контакта, способствующего усилению эффективности рафинирования.

ВДП [115] приводит к двукратному снижению O2 , N2 , на 35 и 40% снижается содержание S, P, Mn на 25-27%, частично выгорает С (0,05-0,07%) для стали ШХ15 по составу, близкой к валковой. ВДП приводит к снижению тетрагональности пересыщенного α – твердого раствора при закалке с температуры 800-900°С и выше, при ВДП несколько меньше снижение пластических свойств, обеспечивается существенное обезводороживание стали (на 30-50%) и значительное повышение контактной выносливости.

ЭШП для стали 9Х [73] привели:

1. к снижению S на 53%, O2 – 33%, N2 – 25%, Н2 – 31%, выгорел С (на 75%) и Si (на 15,5%);

2. к резкому понижению загрязненности неметаллическими включениями;

3. к более высокой технологичности в процессе ковки слитков;

4. к повышению прокаливаемости и более плавному изменению твердости от закаленного торца;

5. к повышению предела усталости, причем более значительное при наличие концентраторов напряжений;

6. После закалки и низкотемпературного отпуска – к меньшей чувствительности к надрезу (на 20%).

При производстве стали с использованием синтетических шлаков (известково-глиноземистых) достигают содержание серы в металле до 0,006-0,004% для высокоуглеродистых и 0,012-0,005% для низкоуглеродистых. Количество O2 понижается на 30%. По данным [116] содержание в стали СШ всех других элементов, включая вредные примеси и газы, примерно такое же, как и в обычной стали. Максимальный балл по сульфидам снижается почти вдвое, по оксидам на 20%, а силикатов вообще нет. Обработка стали СШ приводит к повышению ударной вязкости на поперечных образцах и при низких температурах на 25-50%, к двух- и трехкратному повышению долговечности при перегрузках, росту предела выносливости на15-20%, повышению пластичности (на 30-40%) в интервале 20-1250°С, улучшению технологичности на всех переделах. Прокаливаемость, закаливаемость, размер зерна, склонность к перегреву, а также флокеночувствительность остаются одинаковыми с обычной электродуговой сталью.

Применение любого из перечисленных способов рафинирования сталей валковых марок требует разработки оптимальных режимов термической обработки, не всегда совпадающих с отработанными и применяемыми для валков из обычных сталей, и простое использование которых иногда ухудшает качество и снижает эксплуатационную стойкость валков. Сочетание новых способов производства стали и рациональных режимов ее обработки обеспечивает качественный скачок в повышении стойкости прокатных валков.

[73] Полухин В.П. и другие. Надежность и долговечность валков холодной прокатки, издательство «Металлургия» 1971г.

[114] Медовар Б. И., Латаш Ю. В. Электрошлаковый переплав, Киев, издательство «Наукова думка», 1965г.

[115] Радюкен К. А., Цейтлин В. З. МИТОМ, 1963г, №10, с.9.

[116] Давыдова Л. Н. Свойства конструкционных сталей, рафинированных синтетическими шлаками, издательство «Металлургия» 1970г.