冷轧平整工作辊剥落失效分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2006年2月-第23卷-第1期轧钢冷轧平整工作辊剥落失效分析吴琼，孙大乐，姚利松(宝山钢铁股份有限公司技术中心，上海201900)摘要：分析了冷轧平整工作辊两处大面积剥落的形貌、组织和失效原因，得出减少夹杂物含量、避免轧辊辊面损伤可有效避免此类事故的发生。关键词：冷轧辊；剥落；夹杂物；微裂纹；疲劳中图分类号：TG333．17文献标识码：A文章编号：1003—9996(2006)01—0033—04AnalysisofColdWorkRollSpallingFailureofTemperM

2、illWUQiong，SUNDa—le，YAOLi—mng(BaoshanIron＆steeICo．，Ltd．，Shanghai201900，CNna)Abstract：Themorphologies，mirco—structureandf~lurecauseoftwomassivespaUinginacoldworkrollwerean一~yzed．Theresdtsshowthatnotoythehighmetallurgicalqualityofrollmaterialsbutalsotheproperoperationinmll

3、ingprocessshouldbetakenintoconsiderationt。preventprematurefailure．Keywords：coldworkroll；smiling；inclusion；micro-crack；htigue1前言本文分析了某冷轧机组平整工作辊发生的两剥落是冷轧辊常见的失效形式⋯1，其诱因处大面积剥落，剖析了导致剥落的原因，为避免与许多因素有关，包括轧辊的冶金质量、轧制工同类轧辊失效提供借鉴。况以及突发轧制事故等。按剥落起因划分，冷轧2检验与结果工作辊的剥落失效可分为表面接触疲劳剥落和次2．1宏观

4、检验表层疲劳剥落。近年来，由于优质冷轧辊锻坯采该轧辊材质为5％Cr锻钢，第5次上机使用用了炉外精炼、电渣重熔等先进的冶金技术以及即发生大面积剥落，两处剥落位置在轧辊圆周方科学的无损探伤技术，冷轧辊工作层内缺陷、夹向基本呈180。对称，其断口形貌如图1所示。A杂物得到严格控制，因此，冷轧辊的剥落通常都处剥落的主疲劳扩展区距驱动侧辊端约700mm、是由于表面缺陷所导致的【2，3】。表面光滑、疲劳扩展条纹不明显；B处剥落的主图1冷轧辊两处剃落的断口外观形貌a)A处；b)B处收稿日期：2005—06—30作者简介：吴琼(1982一)，男(汉族)

5、，安徽池州人，硕士研究生。维普资讯http://www.cqvip.com·34-2006年2月出版疲劳扩展区距工作侧辊端约500mm、有明显的显差异，只是晶粒稍粗大，这与热处理工艺有海滩型疲劳条纹和扇形撕裂棱，两处剥落均为典关。型的疲劳剥落。2．3A处剥落起因分析选取剥落块中较厚的部分垂直于轴向切出一由主疲劳扩展区起始端逐层切割缩小范围，片，用显微硬度计从轧辊表面向芯部每隔lmm寻找疲劳裂纹源，得到图2a所示的小块。将其测量一次。结果显示，淬硬层断面硬度为HV制成金相样，轻微腐蚀后用光学显微镜观察裂纹750-765(HRC61．5-6

6、2．0)，分布均匀，未有扩展过程，见图2c。将试样沿裂纹打开，如图明显的硬度偏差，剥落面最深位置仍位于淬硬层2b所示，超声波清洗后用扫描电镜观察断裂面内，工作层断面硬度正常。形貌，如图3所示。由图3可清晰地看到，裂纹2．2微观组织分析形成初期的疲劳扩展小平台及疲劳条纹，距辊面从剥落块实物上取样，金相检验表明，失效约5mm，疲劳源区随机分布着球状夹杂物，大轧辊工作层的微观组织为回火马氏体基体、弥散小约1～l0m，经电子探针微区成分分析为球分布的颗粒状碳化物以及少量的残余奥氏体，组状锰、硫复合夹杂物，这些球状夹杂物是导致裂织均匀细化，剥落面

7、区域的微观组织与辊面无明纹萌生的根本原因。c)图2A处剥落裂纹扩展图2．4B处剥落起园分析察裂纹尖端辊面微裂纹如图5所示，呈指甲状，B处剥落块表面经磁粉探测发现微裂纹缺长度约0．5mm。陷，见图4a，在该区域切出一长方体条块，接3分析与讨论着对剥落块进行逐层切割以逼近表面缺陷。在图冷轧辊表面缺陷和次表层夹杂是导致轧辊剥4b的切片上发现了裂纹从表面萌生、扩展至剥落的根本原因。轧辊表面微裂纹在接触应力和摩落面的完整过程，如图4c所示。用扫描电镜观擦力的作用下，裂纹将会向轧辊内部扩展，至次表维普资讯http://www.cqvip.com第2

8、3卷·第1期吴琼等：冷轧平整工作辊剥落失效分析·35·层深度在主剪应力和交变剪应力的共同作用下，金属夹杂、疏松等缺陷，将会导致应力集中，这一继续扩展直至发生疲劳剥落；轧辊次表层存在非区域就会发生塑性变形直至