冷軋軋輥剝落分析

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1、冷軋工作輥失效分析及其控制沈偉芳　陳光明　　【摘要】　就武鋼冷軋廠九機(jī)架冷軋機(jī)的工作輥常見(jiàn)失效形式、原因及相應(yīng)的控制措施進(jìn)行了分析，探討?！　　娟P(guān)鍵詞】　冷軋　工作輥　失效分析ANALYSISOFTHEROLLFAILUREANDITSPREVENTINGMEASUREMENTShenWeifangChenGuangming（ColdStringMillofWuhanIron&SteelCorp．）　　Abstract　Thenormalfailureappearancesofthecoldro

2、llingworkingrollsof9standscoldrollingmillinWuhanIron&SteelCorp．wasanalyzed，thefailingcausesandsomepreventingmeasureswerediscussed．　　KeyWords　ColdRolling，WorkingRoll，F(xiàn)ailingAnalysis1　前　言　　工作輥是冷軋機(jī)的關(guān)鍵部件之一，隨著冷軋技術(shù)的不斷發(fā)展，軋機(jī)對(duì)工作輥性能要求越來(lái)越高。尤其冷軋輥是在金屬對(duì)軋輥壓力很高的條件下工

3、作，加上因焊縫、夾雜、邊裂等原板質(zhì)量問(wèn)題造成的斷帶、粘輥、裂縫等軋制事故頻繁，使得冷軋工作輥的工作狀況極為惡劣?！　〗鼛啄陙?lái)，為改善冷軋輥表面的磨損和變形，對(duì)工作輥提出了更苛刻的性能要求，諸如輥面硬度、硬度均勻性、淬硬層深度、金相組織、殘余應(yīng)力等，同時(shí)輥芯部和頸部必須具有足夠的韌性。事實(shí)上，上述的部分性能條件是既矛盾又關(guān)聯(lián)的，最常見(jiàn)的情況是淬硬層較深時(shí)，控制不慎，一般組織就較粗大；硬度較高的工作輥具有較好的耐磨性但軋輥?lái)g性變差。因此，在增加耐磨性，追求較深的有效淬硬層和較高的硬度，從而延長(zhǎng)工作輥

4、使用壽命的過(guò)程中，因軋輥輥身表層出現(xiàn)的粘輥、剝落和開(kāi)裂就成為一種最常見(jiàn)而嚴(yán)重的問(wèn)題。其中，軋制事故的發(fā)生和殘余應(yīng)力的疊加轉(zhuǎn)移萌生的破壞是其主要原因。2　冷軋輥失效的宏觀分析2．1　冷軋輥表層疲勞剝落　　表層疲勞剝落是冷軋輥主要的損壞形式，從剝落的形貌特征來(lái)看，可大致分為深層大面積帶狀疲勞剝落(見(jiàn)圖1、圖2)和近表層小塊掉肉(見(jiàn)圖3)。有時(shí)剝落層深度可達(dá)30mm以上，一下子使得冷軋輥的有效工作層報(bào)廢，近表層掉肉剝落層深度則在幾毫米至十幾毫米不等。圖1　深層大面積帶狀剝落圖2　帶狀剝落形貌圖3　近表

5、層小塊掉肉2．1．1　疲勞剝落的原因　　國(guó)內(nèi)外對(duì)軋輥剝落的研究認(rèn)為，剝落的發(fā)生和發(fā)展大致可分為四個(gè)階段：　　(1)輥身表層的外表面出現(xiàn)數(shù)量不一的顯微裂紋，產(chǎn)生因素主要為：　?、佘堓伿軣釠_擊、過(guò)熱后產(chǎn)生的網(wǎng)狀微裂紋；　　②換輥周期過(guò)長(zhǎng)引起輥身表面的冷作硬化；　　③輥身表面硬度過(guò)高；　?、苤啬r(shí)修磨量太小，不足以消除疲勞微裂紋層?！　?2)軋輥繼續(xù)使用過(guò)程中，顯微裂紋擴(kuò)展，一條或若干裂紋從表面領(lǐng)先向縱深發(fā)展到過(guò)渡組織帶，(有時(shí)從斷口可見(jiàn)連續(xù)的短距重復(fù)線，表明這種開(kāi)裂屬于疲勞破壞)從而形成疲勞斷裂中心

6、；　　(3)在過(guò)渡組織中二次疲勞斷裂中心沿與輥身圓弧幾近平行的層次繼續(xù)發(fā)展成為斷裂帶，有的甚至于繞輥幾周；　　(4)殘余破裂和剝落，對(duì)于大面積帶狀剝落的軋輥可以在各種因素的影響下一次性破裂和剝落，造成若干剝落塊或尚未脫開(kāi)的剝離塊；小塊掉肉的軋輥可以直接從第(2)階段導(dǎo)致殘余破裂和剝落。2．1．2　本廠使用情況　　我們?cè)?jīng)對(duì)本廠輥號(hào)為660＃、672＃、680＃、682＃、831＃的五支發(fā)生剝落現(xiàn)象的五機(jī)架工作輥進(jìn)行事故原因分析，對(duì)帶狀和小塊剝落后的剝落塊表面用磁粉檢查和雙酸侵蝕顯示后，發(fā)現(xiàn)均有許

7、多裂紋或微裂紋，部分裂紋長(zhǎng)度可達(dá)1～2mm。對(duì)這些帶裂紋的剝落塊切開(kāi)進(jìn)行金相觀察，發(fā)現(xiàn)有一條裂紋優(yōu)先向內(nèi)發(fā)展到過(guò)渡帶(即馬氏體、貝氏體向屈氏體的過(guò)渡區(qū))，然后形成疲勞破壞中心，并且沿輥身圓弧相近的方向發(fā)展成帶，有的繞輥幾周，最后一次性殘余破裂剝落。因此，冷軋工作輥絕大多數(shù)的表層剝落都不是自然產(chǎn)生的，而是在一定時(shí)間內(nèi)逐漸發(fā)展形成的。通常是以輥身表面顯微裂紋為起點(diǎn)，在軋制的持續(xù)負(fù)荷作用下，發(fā)展成為疲勞斷裂，這就是殘余破裂和剝落的真正原因。2．1．3　相應(yīng)的預(yù)防改進(jìn)措施　　上述的微裂紋或裂紋，應(yīng)當(dāng)采取

8、措施經(jīng)常注意檢查，譬如在線式渦流探傷或超聲波檢測(cè)，一經(jīng)發(fā)覺(jué)，立即修磨或者送雙頻淬火熱處理。在修磨時(shí)應(yīng)該認(rèn)真按照有關(guān)規(guī)定來(lái)消除裂紋，防止裂紋的擴(kuò)展。此外，如果輥身硬度過(guò)高，也容易產(chǎn)生裂紋。在對(duì)不同硬度的兩種五機(jī)架修復(fù)輥進(jìn)行使用性能考核時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輥身硬度從原來(lái)的HSD93～96降低到現(xiàn)在的HSD91～94后，影響軋輥使用壽命最嚴(yán)重的大面積帶狀剝落大大減少，這表明輥身硬度的降低有助于提高軋輥?lái)g性，從而避免或減少微裂紋或裂紋的發(fā)生與擴(kuò)展。2．2　粘輥與裂紋2．2．1　失效形式　　粘輥裂紋和掏溝是導(dǎo)致冷軋