Скорость и точность работы прокатного стана, его производительность, расход и качество металлопродукции определяются конструкцией листопрокатных валков, показателями их эксплуатации. Основные эксплуатационные показатели листопрокатных валков – износостойкость рабочей поверхности и надежность изделия в целом – обусловили двухслойную конструкцию листопрокатных валков. Рабочий слой изготавливают из твердых высоколегированных чугунов и сердцевину и шейки – из прочных и вязких чугунов.Исследования показали, что надежное сваривание разнородных слоев и образование переходной зоны, которая предотвращает смешивание материалов рабочего слоя и сердцевины листопрокатных валков разной массы, а следовательно, их разрушение, обеспечивает технология центробежного литья путем заливки их расплавов в вертикально вращающиеся формы. Установлено, что надежность листопрокатных валков при эксплуатации определяется прочностными свойствами чугуна сердцевины. Показано, что его структура и свойства определяются соотношением легирующих компонентов: хрома и никеля. Увеличение содержания хрома, перешедшего из расплава рабочего слоя в процессе литья, в составе чугуна сердцевины способствует повышению количества цементита в его структуре, а следовательно, и снижению прочностных свойств.

Для снижения перехода хрома из высоколегированного чугуна рабочего слоя в чугун сердцевины предложено усовершенствовать конструкцию двухслойного валка путем формирования в ней специальной переходной зоны как результат смешивания частей двух чугунов: высоколегированного в объеме 0,1–0,3 и низколегированного – 0,3–0,6 от объема рабочего слоя.

Если объем незатвердевшей части высоколегированного чугуна составляет менее 0,1 от общего объема рабочего слоя, то возрастает опасность получения несваривания, а при доле более 0,3 – увеличивается переход карбидообразующих элементов (в частности хрома) в сердцевину, что обеспечит формирование эвтектических карбидов в недопустимом количестве.

Выполнение заливки сердцевины в объеме меньшем, чем 0,3 от объема рабочего слоя не гарантирует снижение карбидообразующих элементов в необходимом количестве, что негативно повлияет на прочностные характеристики шеек валка. Если эта порция будет залита в объеме более чем 0,6 от объема рабочего слоя, то увеличиться размер переходной зоны, а, следовательно, повысится общий уровень напряжений в валке.Выдержка, при которой затвердевает меньше, чем 0,5 общего объема жидкого металла переходной зоны, вызывает нежелательный рост содержания легирующих компонентов в сердцевине, а более 0,8 – чрезмерное увеличение переходной зоны. Затвердевшая переходная зона объемом 0,5-0,8 от общего объема жидкого металла гарантирует снижение карбидообразующих компонентов в 2- 6 раз (например, до 0,25 % Сr), а, следовательно, и меньшую долю карбидов железав структуре. Это оказывает положительное влияние на общий уровень прочностных характеристик рабочих валков горячей прокатки листов.

Таким образом, предложенная в работе конструкция прокатного валка обеспечивает надежное сваривание рабочего слоя и сердцевины и одновременно необходимый уровень свойств шеек за счет предотвращения появления твердых карбидов в их структуре. Вместе с тем, для значительногоувеличения надежности и срока эксплуатации листопрокатного валканеобходимо было разработать чугун сердцевины валков, что потребовало проведение дополнительных исследований.