7.1.13. Наплавка прокатных валков

В металлургической отрасли наплавляют около 30% прокатных валков, в результате чего их стойкость повышается в 2…4 раза. Стальные валки восстанавливают электродуговой наплавкой, чугунные валки – электрошлаковой.

В таблице 7.2 дана характеристика наплавочных материалов.

Таблица 7.2

Химический состав и характеристика наплавочных материалов,

применяющихся для электродуговой наплавки валков

Наплав-ляемый материал	Химический состав, %										Твёр-дость наплав-ленного слоя HRC	Температу-ра подог-рева валка перед нап-лавкой, оС	Разно-вид-ность мето-да*)
	C	Si	Mn	Cr	W	V	Mo	Ni	S	P
30ХГСА	0,16	1,2	1,7	0,7	-	-	-	-	-	-	24…33	25…150	1
3Х2В8	0,32	0,6	0,8	2,5	8,5	0,3	-	-	-	-	44…52	350…400	1; 2
4Х4В3Ф	0,38	1,0	0,8	3,5	2,8	0,3	-	-	-	-	38…45	350…400	2
5Х4В3Ф	0,52	1,11	0,77	3,41	2,61	0,43	-	-	0,04	0,02	52…54	370…400	1; 2
5Х10В5МФ	0,46	0,89	0,19	10,5	6,4	0,76	0,88	-	0,03	0,01	46…52	450…470	2
25Х5ФМС	0,25	1,1	0,6	5,2	-	0,4	1,2	-	-	-	40…46	320…390	2
25Х5В5МФ	0,22	0,78	0,17	6,02	5,58	0,73	0,88	-	0,02	0,02	Нет сведений	450…470	2
3Х3В2М2ФС	0,28	1,0	0,7	3,2	2,5	0,7	2,4	-	-	-		400…440	2
Сплав ММК-61	1,27	0,65	0,73	1,16	-	-	0,34	1,26	0,02	0,02	42…44	450…500	2
ЛМ70Х3М	0,6	0,45	0,6	4,0	-	-	0,7	-	0,03	0,03	Нет сведений	400…450	1
ЛМ5Х4В3Ф	0,6	0,35	1,0	4,3	2,5	0,4	-	-	0,02	0,02		400…450	1
Примечание: *) 1 – наплавка тянутой катаной проволокой (лентой); 2 – наплавка порошковой проволокой (лентой)

Содержание углерода в материалах, представленных в таблице 7.2, колеблется в пределах 0,16…1,27%. С повышением содержания углерода соответственно увеличиваются твёрдость и износостойкость наплавленного слоя. Однако высокое содержание углерода приводит к образованию трещин при наплавке и повышению трудоёмкости механической обработки наплавленных валков. Таким образом, содержание углерода в сплавах должно находиться в средних пределах.

Термическая усталость наплавленного слоя зависит от механических свойств материала валков при температуре эксплуатации. В интервале 500…800^оС (температур нагрева поверхностного слоя) содержание таких элементов, как вольфрам, молибден, ванадий, хром способствует упрочнению металла. Наличие в сплаве этих же элементов снижает растворимость карбидов и повышает термическую стойкость сплавов благодаря отсутствию фазовых превращений при нагреве до 750…800^оС. Содержание в сплаве титана и кремния способствует повышению температуры фазовых превращений.

Таким образом, валки, испытывающие термическую усталость, наплавляют жаростойкими наплавочными материалами, содержащими 3…12% Cr, 2…5% W, 0,5% Mo, 0,5…0,8% V, не более 1% Si и 0,25…0,4% С (например, сплав 5Х10В5МФ). Валки, работающие в условиях теплового износа, наплавляют сплавами, содержащими 0,45…0,55% С и 9…11% Cr, 4…6% W, до 1% Мо и V каждого. Сильно нагруженные валки, подверженные выкрашиванию, наплавляют сравнительно вязкими наплавочными материалами, содержащими 0,2…0,25% С, по 4…5% Cr и W каждого, до 1% Мо и V каждого (например, сплав 25Х5В5МФ).

Наплавочные материалы можно расположить в порядке возрастания: красностойкости – 30ХГСА, 4Х4В3Ф, 25Х5ФМС, 3Х2В8; термостойкости – 30ХГСА, 25Х5ФМС, 4Х4В3Ф, 3Х2В8; относительно трудоёмкости обработки 30ХГСА, 25Х5ФМС, 4Х4В3Ф, 5Х4В3Ф, 3Х2В8; стоимости – 30ХГСА, 25Х5ФМС, 4Х4В3Ф, 5Х4В3Ф, 3Х2В8.

Блюминги. Для восстановления размеров валков блюмингов и слябингов применяют наплавку их поверхности сплавом 30ХГСА, а для повышения их износостойкости – сплавами 30ХГСА, 5Х4В3Ф, 4Х4В3Ф, 25Х5ФМС. Износостойкий слой, как правило, наплавляют только на первом, наиболее нагруженном, калибре валка.

Заготовочные станы. Валки заготовочных станов наплавляют во всех клетях.

Так, на Макеевском металлургическом заводе валки клетей А, Б, I, II непрерывного заготовочного стана 630 наплавляют сплавом 30ХГСА; клетей III, IV – 5Х4В3Ф; клетей V, VI – 3Х2В8. Валки I – IV клетей непрерывного заготовочного стана 450 этого же завода и валки первой группы непрерывного заготовочного стана 850/730/530 Череповецкого металлургического комбината полностью наплавляют сплавом 3Х2В8. На Краматорском металлургическом комбинате для повышения износостойкости валков непрерывного заготовочного стана 700 и 730 применяют комбинированную наплавку ящичных, ромбических, и квадратных калибров. При этом дно калибров наплавляют сплавом 30ХГСА, используя в качестве электрода катанку, а вертикальные стенки – сплавом 3Х2В8, применяя в качестве электрода порошковую проволоку.

Валки клетей V, VI непрерывного заготовочного стана 630 Макеевского металлургического завода часто наплавляют сплавом 3Х3В2М2ФС вместо сплава 3Х2В8, что позволяет почти в два раза увеличить их стойкость.

На Магнитогорском металлургическом комбинате в результате замены стальных кованых валков V и VI клетей непрерывного заготовочного стана 720 литыми валками из стали 150ХНМ стойкость их увеличилась более чем в два раза. В других клетях этого стана установлены валки, наплавленные сплавом 3Х2В8 (клеть А) и сплавом 30ХГСА (клети I – IV). Наплавленные валки этих клетей характеризуются высокой износостойкостью.

Сортовые, проволочные и штрипсовые станы. Валки черновых групп клетей сортовых, проволочных и штрипсовых станов для повышения их износостойкости в основном наплавляют сплавом 3Х2В8. При этом стойкость таких валков в 2…3 раза выше стальных кованых. Аналогичные результаты были получены при наплавке валков штрипсового стана Магнитогорского металлургического комбината сплавом 5Х4В3Ф и валков сортовых станов Енакиевского и Днепропетровского металлургических заводов сплавами под керамическими флюсами ЖС-450 и ЖС-450/т.

Благодаря наплавке валков черновых клетей штрипсового стана Краматорского металлургического комбината металлокерамическими электродными лентами ЛМ-70Х3М и ЛМ-5Х4В3Ф длительность работы валков между перешлифовками в 2…3 раза выше, чем при наплавке валков порошковой проволокой ПП-3Х2В8.

Трубопрокатные станы. На этих станах наплавка валков получила наиболее широкое распространение. В результате наплавки валков прошивных станов порошковой проволокой ПП-3Х2В8 стойкость их увеличивается в 2…3 раза по сравнению с чугунными (за счёт сокращения поломок) и стальными коваными валками.

Все непрерывные трубопрокатные станы работают только на наплавленных валках, причём в настоящее время наблюдается тенденция замены наплавочного материала 3Х2В8 другими сплавами. Так на Первоуральском новотрубном заводе для наплавки валков III – VII клетей вместо сплава 3Х2В8 используют сплав 25Х5ФМС, благодаря чему стойкость валков увеличилась в 1,3…1,9 раза.