冷轧工作辊失效分析及其控制.doc

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1、冷轧工作辊失效分析及其控制沈伟芳　陈光明　　【摘要】　就武钢冷轧厂九机架冷轧机的工作辊常见失效形式、原因及相应的控制措施进行了分析，探讨。　　【关键词】　冷轧　工作辊　失效分析ANALYSISOFTHEROLLFAILUREANDITSPREVENTINGMEASUREMENTShenWeifangChenGuangming（ColdStringMillofWuhanIron&SteelCorp．）　　Abstract　Thenormalfailureappearancesofthecoldrollingworkingrol

2、lsof9standscoldrollingmillinWuhanIron&SteelCorp．wasanalyzed，thefailingcausesandsomepreventingmeasureswerediscussed．　　KeyWords　ColdRolling，WorkingRoll，FailingAnalysis1　前　言　　工作辊是冷轧机的关键部件之一，随着冷轧技术的不断发展，轧机对工作辊性能要求越来越高。尤其冷轧辊是在金属对轧辊压力很高的条件下工作，加上因焊缝、夹杂、边裂等原板质量问题造成的断带、粘辊、裂

3、缝等轧制事故频繁，使得冷轧工作辊的工作状况极为恶劣。　　近几年来，为改善冷轧辊表面的磨损和变形，对工作辊提出了更苛刻的性能要求，诸如辊面硬度、硬度均匀性、淬硬层深度、金相组织、残余应力等，同时辊芯部和颈部必须具有足够的韧性。事实上，上述的部分性能条件是既矛盾又关联的，最常见的情况是淬硬层较深时，控制不慎，一般组织就较粗大；硬度较高的工作辊具有较好的耐磨性但轧辊韧性变差。因此，在增加耐磨性，追求较深的有效淬硬层和较高的硬度，从而延长工作辊使用寿命的过程中，因轧辊辊身表层出现的粘辊、剥落和开裂就成为一种最常见而严重的问题。其中，

4、轧制事故的发生和残余应力的叠加转移萌生的破坏是其主要原因。2　冷轧辊失效的宏观分析2．1　冷轧辊表层疲劳剥落　　表层疲劳剥落是冷轧辊主要的损坏形式，从剥落的形貌特征来看，可大致分为深层大面积带状疲劳剥落(见图1、图2)和近表层小块掉肉(见图3)。有时剥落层深度可达30mm以上，一下子使得冷轧辊的有效工作层报废，近表层掉肉剥落层深度则在几毫米至十几毫米不等。                                                                          9图1　深层大面积带状剥

5、落图2　带状剥落形貌 图3　近表层小块掉肉92．1．1　疲劳剥落的原因　　国内外对轧辊剥落的研究认为，剥落的发生和发展大致可分为四个阶段：　　(1)辊身表层的外表面出现数量不一的显微裂纹，产生因素主要为：　　①轧辊受热冲击、过热后产生的网状微裂纹；　　②换辊周期过长引起辊身表面的冷作硬化；　　③辊身表面硬度过高；　　④重磨时修磨量太小，不足以消除疲劳微裂纹层。　　(2)轧辊继续使用过程中，显微裂纹扩展，一条或若干裂纹从表面领先向纵深发展到过渡组织带，(有时从断口可见连续的短距重复线，表明这种开裂属于疲劳破坏)从而形成疲劳断裂

6、中心；　　(3)在过渡组织中二次疲劳断裂中心沿与辊身圆弧几近平行的层次继续发展成为断裂带，有的甚至于绕辊几周；　　(4)残余破裂和剥落，对于大面积带状剥落的轧辊可以在各种因素的影响下一次性破裂和剥落，造成若干剥落块或尚未脱开的剥离块；小块掉肉的轧辊可以直接从第(2)阶段导致残余破裂和剥落。2．1．2　本厂使用情况　　我们曾经对本厂辊号为660＃、672＃、680＃、682＃、831＃的五支发生剥落现象的五机架工作辊进行事故原因分析，对带状和小块剥落后的剥落块表面用磁粉检查和双酸侵蚀显示后，发现均有许多裂纹或微裂纹，部分裂纹长

7、度可达1～2mm9。对这些带裂纹的剥落块切开进行金相观察，发现有一条裂纹优先向内发展到过渡带(即马氏体、贝氏体向屈氏体的过渡区)，然后形成疲劳破坏中心，并且沿辊身圆弧相近的方向发展成带，有的绕辊几周，最后一次性残余破裂剥落。因此，冷轧工作辊绝大多数的表层剥落都不是自然产生的，而是在一定时间内逐渐发展形成的。通常是以辊身表面显微裂纹为起点，在轧制的持续负荷作用下，发展成为疲劳断裂，这就是残余破裂和剥落的真正原因。2．1．3　相应的预防改进措施　　上述的微裂纹或裂纹，应当采取措施经常注意检查，譬如在线式涡流探伤或超声波检测，一经

8、发觉，立即修磨或者送双频淬火热处理。在修磨时应该认真按照有关规定来消除裂纹，防止裂纹的扩展。此外，如果辊身硬度过高，也容易产生裂纹。在对不同硬度的两种五机架修复辊进行使用性能考核时发现，当辊身硬度从原来的HSD93～96降低到现在的HSD91～94后，影响轧辊使用寿命最严重的大面积带状剥落