3500mm炉卷轧机支承辊断裂原因分析

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1、《大型铸锻件》No．1HEAVYCASTINGANDFORGINGJanuary2014综合以上分析得知，事故辊断口裂纹起源于分布集中。这主要是合金浇注过程中由于浇注不各种非金属夹杂。由于基体组织粗大、碳化物分当造成翻皮，将合金表面的氧化物、低熔点夹杂及布不均匀降低了合金的塑韧性，在应力作用下，促易偏析溶质元素、炉渣、保护渣等类夹杂卷入钢液使裂纹扩展，并最终断裂。而未能上浮。由此可知，事故辊的断裂起源于翻皮造成的夹杂。4事故辊断裂原因分析通过对不同断口的观察与分析，几乎所有断综合上述试验分析，事故辊断裂主要与以下口都起源于碳化物与夹杂的聚集区。即起源于低几方面有关：倍下肉眼可见的白

2、色斑点状及网状偏析。由于白(1)碳化物分布不均匀。主要体现在低倍下色斑点状及网状偏析是由颗粒状碳化物及炉渣、的白色斑点状偏析及网状偏析。这是原始铸锭在低熔点夹杂、氧化物等组成的集合体，造成合金塑凝固过程中受钢的冶炼质量、浇注条件及冷却结韧性极度降低，并产生应力集中，促成裂纹萌生。晶特点共同影响的结果。原始铸锭组织中存在严尤其是处于事故辊断裂源区的断口试样，因其铸重的碳化物分布不均匀，锻造及锻后退火又不充锭在浇注时形成翻皮，内部夹杂及碳化物聚集非分，使碳化物不均匀现象未能得到有效改善。正常严重。翻皮在锻造过程中没有被压合，夹杂物是由于碳化物不均匀，也造成了基体组织品粒大及碳化物聚集也

3、未在锻造及锻后热处理过程中被小分布不均匀，尤其是贫碳区容易产生过热，形成打碎形成弥散分布，严重割裂了金属基体的连续粗大组织。性，降低了合金强度与塑韧性，并产生应力集中，(2)非金属夹杂物。事故辊从表到里，都有从而导致事故辊萌生断裂源。较多不同类型的非金属夹杂存在，夹杂物类型不无论是裂纹源区，还是裂纹扩展区，断口形貌同，存在方式也不一样。综合不同试样能谱分析，均以解理脆性断裂为主，表明该事故辊系典型脆事故辊内部主要夹杂物类型有：大块状TiN、TiC性断裂。这与其基体组织粗大、存在较多夹杂及和长条状MnS；富含C、O、A1、Mg、Mn、Zr、Ti、Ca、碳化物分布不均匀的组织特点相印证

4、。P、S等的颗粒状低熔点炉渣；富含Mg、A1、Na、Zr、(3)残余应力。由于事故辊尺寸大，表面和Mn等的小颗粒氧化物；富含C、Na、cl、si、Cr的尺心部在热处理加热和冷却过程中温度分布不均，寸更小的白色小颗粒聚集夹杂。其中，大块状而产生热应力。热处理后热应力又没有得到完全TiN、TiC和长条状MnS在事故辊不同部位，即从消除，作为残余应力保存于事故辊中。又由于事表到里都有存在。除了MnS具有一定塑性以长故辊从表层到心部不同区域基体组织有较大差条形式存在外，TiN、TiC都以棱角分明的大块状异，不同类型、不同大小、不同形态的夹杂及碳化形式存在；低熔点炉渣主要以颗粒大小不一的聚物

5、聚集分布，基体组织晶粒粗大且不均匀，必然产集体存在。由于所处事故辊部位不同，其存在形生应力集中，尤其是夹杂物及碳化物严重聚集区式也有所不同。在事故辊外层，主要与低熔点夹域应力集中最大。事故辊的残余热应力与复杂组杂相伴，以大小不一的颗粒状聚集存在，低倍下表织应力的叠加，致使其超过了材料的断裂抗力，于现为边缘黑色斑点状偏析。在事故辊内部中间层是在该处萌生裂纹而成为断裂源。及心部是伴随着颗粒状碳化物的聚集而聚集，与裂纹一旦萌生，就由内向外扩展。由于基体颗粒状碳化物、氧化物等夹杂形成聚集体，低倍下组织粗大、夹杂物及碳化物聚集、基体晶粒大小不表现为白色斑点状偏析及网状偏析；Mg、AI、Na、

6、一以及脆性组织存在，都会严重降低合金强度及Zr、Mn等的氧化物多数是附着在炉渣表面，伴随塑韧性，促使裂纹扩展，并以解理脆性方式断裂。炉渣而存在。有的是以独立的小颗粒氧化物伴随5结论碳化物的聚集而聚集，形成白色斑点状偏析及网状偏析；富含C、Na、cl、si、cr的颗粒夹杂只在断本文所分析的炉卷轧机支承辊断裂的直接原口中发现，而且是以尺寸更小的聚集体存在。以因是支承辊内部存在较大的残余应力，主要原因上夹杂的不同类型及不同存在形态主要与其原材是支承辊组织中存在各类夹杂物及碳化物的聚集料合金的冶炼质量、浇注条件及结晶特点有关。分布。尤其是处于断裂源处的断口试样，其内部不仅碳编辑肖红原化物不

7、均匀程度更为严重，而且各种夹杂物较多，33