热轧支承辊剥落分析

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1、热轧支承辐剥落分析热连轧支撐辘剥落的原因分析马叶红，郭继友（宝钢集团上海梅山热轧板厂，江苏南京210039）摘要:本文对梅山1422热连轧支撑翟剥落掉块和辐身边部“掉肩”进行了深入的分析,结果表明加工破化、磨损不均匀、接触疲劳、馄身边部倒角设计不合理及工作层内缺陷是造成轧辗剥落的主要原因。并结合生产实际提出合理的使用维护方法与预防措施。关键词:支撑馄;剥落;热连轧中图分类号:TG335.11文献标识码:A1前言在钢板的轧制过程中，虽然支撑辘没有直接与轧件接触，但却承受着绝大部分弯曲力矩，并对轧线的正常运行起着重要

2、的作用。一方面，支撑辘的更换时间长，特别是有事故发生时，对轧线的影响就更人。另一方面，支撑辘的成本高，支撑辘发生剥落事故,就会使支撑辘的有效使用率降低［1］。梅山热轧厂前后共使用过两种支撑辘:铸钢支撑辘和锻钢支撑辘,这两种不同材质的支撑険在使用过程中都出现过不同程度的剥落,不但影响轧线的正常运行,造成巨人的经济损失，而且增加了板材生产的成本。2支撑车昆的剥落形式支撑辗在使用过程中主要有辘身剥落和鶴身边部剥落即“掉肩”两种失效形式，这两种失效形式常常造成支撑辘有效使用直径的巨大损失。如图1所示，这支轧辘当时作为F2

3、机架的下支撑辘，岀现在辘身中部呈“猫舌状”，且剥落周边的裂纹沿辘面不断延伸至辘端，沿径向延伸至整个工作层，整个缺陷的范围覆盖了2/3周向的馄而,引起剥落的裂纹扩展到结合层，从而破坏结和层。这种情况在生产中属于严重缺陷，即轧辘不能再继续使用，最终只能报废，严重减少了轧辘的有效使用层，增加了成木。图1辘身中部剥落示意图另一种失效形式是轧辘辘身边部出现剥落的情况，见图2。这种剥落相比图1所示的剥落耍小得多，但这种剥落事故的发生率也较高，经常出现在轧辘端部（一般都是在工作侧），图2中的图2轧辘端部剥落示意图轧辘当时作为F

4、6的上支撐辘。3支撑辘失效形式的研究与分析3.1基本参数本厂所使用支撑辘的材质为75Cr2Mn2NiMo,其化学成分、机械性能和基本尺寸见表1〜3。表1化学成分(%)元素CO.6〜1.0SiO.3〜0.8Mnl.0〜2.5PW0.03SW0.03Crl・0〜2.5Ni0.8〜2MoO.2〜1.0表2机械性能项L1抗拉强度2800(MPa)屈服强度^600(MPa)延伸率21.5(%)杨氏模量210000(MPa)表3基木尺寸轧馄参数最大辘径(mm)最小银径(mm)辗身长度(mm)重量(kg)轧辗全长(mm)粗轧B

5、UR138512601429264924486精轧F1-3138012601429243063925BURF4-61380126014292331539253.2加工硕化对支撑辘剥落的影响支撑辘始终与高硕度的工作辘或屮间辘保持滚动接触，辘面承受周期性接触压应力。周期性的滚动接触应力常会在支撐辘表面产生加工硕化层，当硕化程度增加的应力值与轧制应力程加后超过材料的屈服极限时，就会出现微裂纹，继而扩展产生剥落［2］。随支撑幅要求硬度的同，导致剥落的锁度升高临界值也不一样，一般认为，对于硬度超过IISD65的支撑辘，加工

6、硬化硬度增加值超过HSD3就有剥落的危险。3.3磨损对支撑辘剥落的影响支撑馄表谢磨损不均匀，加工破化层呈条带状分布，不同条带之间存在破度差，应力状态也不同［3］。轧制过程如有过载，如工作辘剥落、缠辘、卡钢、滑动等轧制事故，氧化诙皮嵌入，酸浸腐蚀規而等，引起支撑辘局部剪切应力增人而屈服，使加工硬化层底部产生表面皮下微裂纹,微裂纹自内向外发展到辘面，造成剥落掉块。在剥落发生以前，这种微裂纹在轧辘使用中很难被发现,也看不到裂纹的扩展悄况。如果这些皮下微裂纹在轧辘下机修解时未被发现和修序,再次使川时裂纹会急速扩展，抵达车

7、昆Mi造成剥落。3.4冶金缺陷对支撑規剥落的影响支撑辗车昆身工作层材料中存在非金属夹杂物等冶金缺陷，特别是脆性的带有棱角的氧化物、硅酸盐类夹杂物，尖角部位存在应力集屮，一定周期循环后产生微裂纹,微裂纹沿夹杂物和应力方向扩展最终引起表层剥落。3.5车昆身边部倒角设计对支撐辘掉肩的影响轧钢过程中，由于支撑辘和工作辘磨损不均衡，工作辘的止负弯辘力作用，形成支撑辘或T作眾辘身屮部凹陷两端凸起的眾型，使辘身端部接触应力迅速增大。当超过材料的屈服极限时，产生塑性变形,多次交变的变形产生微裂纹，裂纹扩展就会造成掉肩。为避免或延

8、缓这种失效发生，支撑辘辘身端部常做出一段硕度较低的软带,并设计成有一定轴向长度的锥面或圆弧过渡。不同的倒角设计对应力集中的影响见图3［4］o不同类型倒角，倒角部位产生的应力集中系数差距很大。在锥度小于0.50、弧度超过500mm的情况下,应力集中系数可以忽略不计。推荐使用的两种倒角见图4和图5o图3不同的倒角设计应力集屮图图4推荐使用倒角图图5推荐使用倒角图2X45•・•