Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия

В. М. Колокольцев, советник при ректорате, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: kwm@magtu.ru
Н. А. Феоктистов, заведующий кафедрой литейных процессов и материаловедения (ЛПиМ), канд. техн. наук, доцент, эл. почта: fna87@mail.ru
Е. В. Скрипкин, аспирант кафедры ЛПиМ, эл. почта: skripkin-86@yandex.ru
А. В. Троянов, студент кафедры ЛПиМ, эл. почта: andrey.troyanov.00@bk.ru

Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия
В. К. Дубровин, докт. техн. наук, доцент кафедры пирометаллургических и литейных технологий

Представлены результаты исследования экспериментальной валковой стали для рабочего слоя двухслойного прокатного валка. Надежную и долговечную эксплуатацию валка в клети прокатного стана обеспечивают твердость, износо- и термостойкость материала рабочего слоя. Проведены исследования влияния вольфрама на данныепока затели. При помощи термического анализа определены температурные интервалы, в которых происходит растворение карбидной фазы, а также другие физико-химические процессы, связанные с нагревом сплава. Тепловые эффекты, выявленные в процессе термического анализа, свидетельствуют о наличии в экспериментальных сплавах карбидов I и II рода, а также позволяют определить температурные интервалы их растворения в процессе нагрева и выдержки валка в термической печи. Установлено, что в процессе термической обработки карбиды II рода не растворяются в твердом растворе, что объясняет их наличие в структуре после термической обработки и прямом формировании свойств готового изделия. Наибольшей термостойкостью обладает экспериментальный сплав, легированный вольфрамом в пределах 1,0 %. Такая концентрация обеспечивает оптимальный размер зерна и количество карбидной фазы в структуре сплава, которая часто является причиной возникновения трещины в процессе термоциклирования. Определены параметры карбидной фазы, при которых исключено трещинообразование в ходе термоциклирования экспериментальной стали. Установлено влияние вольфрама на коэффициент износостойкости валковой экспериментальной стали. Карбиды вольфрама имеют большую твердость, чем карбиды хрома, молибдена, тем самым способствуя повышению износостойкости сплава в целом.

Работа выполнена в рамках проекта УМНОЦ «Передовые производственные технологии и материалы», проект № 2022-26.

1. Полякова Н. В., Головачев А. Н. Оценка термостойкости материалов, применяемых для производства прокатных валков // Университетская наука-2012 : в 3 т. : тезисы докладов Международной науч.-техн. конференции (Мариуполь, 24–27 апреля 2012 г.). — Мариуполь : ПГТУ, 2012. Т. 1. С. 183.
2. Быстров В. А., Дьяков П. К., Уманец А. Г. Условия эксплуатации и износ валков прокатного сатана горячего металла // Известия вузов. Черная металлургия. 2014. № 5. С. 24–29.
3. Гулаков А. А., Тухватуллин И. Х., Потапов М. Г. и др. Опыт производства центробежнолитых листопрокатных валков для станов горячей прокатки в условиях ЗАО «Кушвинский завод прокатных валков» // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2018. № 5. С. 75–81.
4. Гималетдинов Р. Х., Гулаков А. А., Тухватулин И. Х. Влияние химического состава на свойства рабочего слоя центробежно-литых индефинитных прокатных валков // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2016. Т. 14. № 3. С. 78–89.
5. Феоктистов Н. А., Вдовин К. Н., Савинов А. С., Скрипкин Е. В. Исследование процесса формирования литой структуры валковой стали // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2020. № 7(242). С. 36–40. DOI: 10.35211/1990-5297-2020-7-242-36-40
6. Aigner M., Pellizzari M., Domitner J., Elizondo L. et al. Influence of microstructure on degradation of cast graphitic high-speed steel // Wear. 2023. Vol. 522. Р. 78–91.
7. Kolokoltsev V. M., Feoktistov N. A., Savinov A. S., Skripkin E. V. Development of new composition for sHSS steel used for hot rolling mill rolls at Magnitogorsk Iron and Steel Works // CIS Iron and Steel Review. 2022. Vol. 24. P. 24–27.
8. Кусков Ю. М. Использование высоколегированных быстрорежущих сталей для прокатных валков // Сталь. 2004. № 4. С. 43–48.
9. Бургонова О. Ю., Давыдов А. В., Наумова А. В. Исследование влияния легирующих элементов на режимы термической обработки быстрорежущих сталей // Техника и технологии машиностроения : материалы V Международной студенческой научно-практической конференции, Омск, 04–10 апреля 2016 года / Омский государственный технический университет. — Омск : Омский государственный технический университет, 2016. С. 56–61.
10. Pellizzari M., Molinari A., Straffelini G. Tribological behaviour of hot rolling rolls // Wear. 2005. Vol. 259. P. 1281–1289.
11. Schaefer M., Wahrburg J., Roth H. State estimation of material flow rate in a hot rolling mill for steel bars // IFAC-papersOnLine. 2020. Vol. 53, Iss. 2. P. 12044–12049.
12. Синнаве М. Новые марки прокатных валков и тенденции развития их производства // Сталь. 2003. № 7. С. 48–52.
13. Геллер Ю. А. Инструментальные стали. – 2-е изд. — М. : Металлургия, 1975. — 584 с.
14. Колокольцев В. М., Феоктистов Н. А., Савинов А. С., Скрипкин Е. В. Исследование процессов формирования структуры и свойств валковых сталей с целью создания их новых составов // Черные металлы. 2024. № 3. С. 28–32.
15. Гуляев А. П. Металловедение : учебник для вузов. — 6-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1986. — 544 с.
16. ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. — Введ. 01.01.1983.
17. ГОСТ 9013–59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. — Введ. 01.01.1969.
18. ГОСТ 23.208–79. Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы. — Введ. 01.03.1981.