На одном из заводов по холодной прокатке стали в период ввода прокатных станов в эксплуатацию дефекты поверхности валков вызывали серьёзные трудности в производстве, существенно снижая качество продукции и замедляя темпы выпуска. Основными дефектами поверхности валков являются вибрационные рябины, следы от валков, «ножевые» полосы, трещины и отслоения; все они негативно сказываются на внешнем виде готовой продукции. Исследование причин их возникновения и разработка методов их устранения имеют огромное значение для повышения эффективности производства на месте.

　　1. Вибрационные полосы

　　В процессе прокатки полосовой стали на её поверхности нередко появляются чередующиеся светлые и тёмные полосы, перпендикулярные направлению движения полосы; такой дефект называется вибрационной полосой. Как показывает практика, причина возникновения этих вибрационных полос в основном кроется в рабочих валках — то есть вибрационная картина валков передаётся на поверхность полосовой стали.

　　1.1 Причины возникновения вибрационных рисок на валках

　　Основные причины возникновения и характерные проявления вибрационных рисок на валках сводятся к следующему: вибрация шпинделя шлифовального круга приводит к появлению вибрационных рисок, которые располагаются на поверхности вала в виде спиралей; вибрационные риски, вызванные неправильной формой шлифовального круга или его некачественным отрезанием абразива, также имеют спиральную структуру; как правило, по соотношению частоты вращения вала и шлифовального круга можно рассчитать шаг этих рисок и сравнить с фактическим значением, что позволяет точно установить их природу — это именно вибрационные риски, обусловленные шлифовальным кругом; вибрационные риски, возникающие вследствие недостаточного контакта опорных подушек (опорных плит) валка, располагаются на его поверхности параллельно образующей; риски, вызванные неправильной геометрией задней бабки, также ориентированы параллельно образующей; вибрационные риски, обусловленные неудовлетворительным вращением передней бабки, также располагаются параллельно образующей; наконец, риски, возникающие в результате резонанса между вибрацией головки шлифовального круга и вибрацией станины, распределяются на поверхности вала параллельно образующей.

　　1.2 Методы устранения вибрационных рисок на прокатных валках

　　Для устранения вибрационных рисок на валках прежде всего необходимо ликвидировать ненормальные источники вибрации, после чего выбрать метод шлифования в зависимости от выраженности этих рисок. Сильно выраженные риски следует удалять, начиная с чернового шлифования, тогда как слабо выраженные можно устранять, начиная с полуполировального шлифования.

　　2. Роликовый оттиск

　　① Формы проявления и причины возникновения риллетов на валках. Риллеты в основном проявляются в виде микропор, вмятин, отпечатков и отверстий на поверхности валка. Вмятины, неравномерно распределённые по поверхности валка, обычно имеют круглую форму; характерная текстура поверхности или рисунок валка, как правило, сохраняется внутри этих вмятин. Как правило, они образуются вследствие попадания в зону захвата или между валками различных частиц (инородных тел), вызывающих трение и контакт. Меры предупреждения включают: выявление источников инородных частиц, очистку прокатного стана, улучшение условий технологической смазки и охлаждения, повышение качества поверхности и кромкообрезной обработки оцинкованных рулонов, увеличение твёрдости и глубины закалки рабочей поверхности валков, а также рациональное соотношение разности твёрдости между рабочими и промежуточными валками.

　　② Способы устранения следов от валиков. В зависимости от степени выраженности этих следов их удаляют путём шлифования или точения.

　　3. Резьба по ножу

　　3.1 Причины возникновения рисунка на валках

　　Риски на поверхности детали, возникающие вследствие несоответствия между скоростью вращения валка, скоростью вращения шлифовального круга, скоростью продольного перемещения по оси Z и величиной подачи шлифовального круга; риски, обусловленные острым краем шлифовального круга или дефектами его края; риски, образующиеся при недостаточном количестве проходов полугрубого шлифования, не позволяющем устранить дефекты, оставшиеся после грубого шлифования; риски, возникающие на этапе чистового шлифования из‑за чрезмерной нагрузки; а также риски, появляющиеся при слишком большой выпуклости валка.

　　3.2 Меры профилактики и способы устранения дефектов рисунка на валках

　　① Профилактические меры. Регулируются следующие параметры: скорость вращения ролика, скорость продольного перемещения по оси Z, подача шлифовального круга и его частота вращения. Здесь a — величина шлифования (мм); Vw — окружная скорость заготовки (м/мин); Vs — окружная скорость шлифовального круга (м/с); Ap — глубина резания (мм); Ds — диаметр шлифовального круга (мм); Dw — диаметр заготовки (мм); m — число эффективных режущих зёрен на единицу длины окружности шлифовального круга. Следует снять фаску с острых краёв шлифовального круга и выполнить доводку задней бабки на дефектных кругах до полного устранения дефектов. В зависимости от типа ролика выбирается стандартная программа шлифования; шлифование производится строго в соответствии с этими стандартами, при переходе к следующей программе необходимо убедиться в том, что дефекты предыдущего прохода полностью устранены. При условии полного устранения дефектов на этапе полугрубой шлифовки следует контролировать количество проходов и нагрузку на этапе чистовой шлифовки, а также выбирать более мягкий шлифовальный круг либо уменьшать выпуклость круга.

　　② Способы устранения риски на валках. Как правило, для устранения риски на валках применяют метод повторного шлифования.

　　4. Трещины

　　① Причины возникновения трещин на валках. Во время прокатки либо при шлифовке достаточно нагретых валков из‑за локальной концентрации напряжений легко образуются трещины; аварии на прокатном стане, такие как обрыв полотна или закручивание стали, также приводят к появлению трещин; неравномерная толщина заготовки вызывает ударные нагрузки на валки в процессе прокатки, что в кратковременный период приводит к чрезмерному прокатному усилию и образованию трещин; кроме того, существуют усталостные трещины на валках.

　　② Методы устранения трещин на валках. Чтобы предотвратить откалывание металла или возникновение более серьёзных дефектов вследствие трещин, необходимо своевременно проводить их обработку и обеспечивать полное удаление трещин. При шлифовке тщательно осматривайте валки; при обнаружении трещин наносите соответствующие метки на торцы цапф для удобства последующего контроля. Если трещина небольшая и после определённого времени шлифования невозможно визуально установить, полностью ли она удалена, следует выполнить магнитопорошковый или ультразвуковой контроль, чтобы убедиться в её завершённом удалении; если трещина сохраняется, продолжайте шлифование. Если же трещина крупная и глубокая и даже после длительной шлифовки остаётся хорошо заметной, можно применить точечную врезную шлифовку для оценки её глубины.

　　5. Отслаивание (отпадение материала)

　　Отслаивание прокатного вала — это явление, при котором от поверхности вала отделяется определённый участок его цилиндрической части.

　　5.1 Отслоение поверхности прокатного вала

　　① Во время прокатки из‑за обрыва полосы, отбрасывания конца полосы, перекрытия стальных лент и других явлений возникают застревания или проскальзывание стали, что вызывает термический удар в зоне контакта с поверхностью валка, приводит к образованию ожогов различной степени на её поверхности и создает условия для локализации напряжений. Если действующее на валок прокатное напряжение превышает его предел текучести, на поверхности могут появиться поверхностные трещины, которые в течение прокатного цикла распространяются, что в конечном итоге приводит к отслаиванию материала валка.

　　② Высокочастотное усталостное отслаивание, возникающее вследствие образования трещин под поверхностным слоем, чаще всего наблюдается в промежуточных и опорных роликах и нередко происходит даже при отсутствии аварий на прокатном стане. Как правило, такой тип усталостного разрушения характеризуется как «хрупкое» отслаивание, что свидетельствует о том, что весь процесс развивается под поверхностным слоем ролика. Количество циклов воздействия напряжений играет ключевую роль: даже напряжения, не превышающие предела прочности материала ролика, при многократном повторении могут приводить к зарождению трещин — так усталость вызывает образование трещин и, соответственно, отслаивание. Поскольку крайне мелкие трещины располагаются параллельно касательной к поверхности ролика, усталостное распространение под действием высокочастотных контактных напряжений может происходить в многочисленных точках внутри зоны напряжений. Затем циклические нагрузки расширяют эти трещины, доводя их до поверхности, пока не наступает отслаивание.

　　5.2 Срезание металла с торцов прокатных валков

　　Нарушение работы упорного подшипника прокатного стана приводит к откалыванию металла с торца прокатного валка; неправильное положение или нештатная работа тележки для смены валков вызывает аварийные ситуации при замене валков, в результате чего также происходит откалывание металла с торца прокатного валка; а также удары по торцам прокатных валков вследствие подъёмно‑транспортных операций либо других внештатных ситуаций.

　　5.3 Методы устранения отслаивания валков

　　При отслаивании поверхности прокатного вала применяют粗磨 и дефектоскопию до устранения дефектов; отслаивание на концах вала, в зависимости от степени, при лёгком отслаивании обрабатывают шлифованием, при серьёзном — вал подлежит списанию.

　　6. Товаинь

　　① Причины появления отпечатков на опорных подушках валков. Отпечатки на опорных подушках обычно наблюдаются на валках небольшого диаметра, которые при шлифовке требуют поддержки со стороны опорного кронштейна цилиндрической части вала. На заводах холодной прокатки такие отпечатки чаще всего обнаруживаются на рабочих валках двадцати‑валковых прокатных станов, а также на первом и втором промежуточных валках. Возникновение этих отпечатков связано с образованием заусенцев на неровной поверхности опорной подушки, наличием примесей в материале подушки либо с попаданием абразивных зёрен шлифовального круга, металлической стружки и других посторонних частиц между подушкой и валком, что при шлифовке приводит к царапинам на поверхности вала.

　　② Способы устранения отпечатков опорных подушек валков. Как правило, для ликвидации таких отпечатков применяют прокладку бумаги под подушки, полуторный проход шлифования либо повторное шлифование.