轧辊失效方式及其原因分析
轧辊失效方式及其原因分析
轧机在轧制生产过程中，轧辊处于复杂的应力状态。热轧机轧辊的工作环境更为恶劣：轧辊与轧件接触加热、轧辊水冷引起的周期性热应力，轧制负荷引起的接触应力、剪切应力以及残余应力等。如轧辊的选材、设计、制作工艺等不合理，或轧制时卡钢等造成局部发热引起热冲击等，都易使轧辊失效。
轧辊失效主要有剥落、断裂、裂纹等形式。任何一种失效形式都会直接导致轧辊使用寿命缩短。因此有必要结合轧辊的失效形式，探究其产生的原因，找出延长轧辊使用寿命的有效途径。
1 、轧辊剥落(掉肉)
轧辊剥落为首要的损坏形式，现场调查亦表明，剥落是轧辊损坏，甚至早期报废的主要原因。轧制中局部过载和升温，使带钢焊合在轧辊表面，产生于次表层的裂纹沿径向扩展进入硬化层并多方向分枝扩展，该裂纹在逆向轧制条件下即造成剥落。
1.1 支撑辊辊面剥落
支撑辊剥落大多位于轧辊两端，沿圆周方向扩展，在宽度上呈块状或大块片状剥落，剥落坑表面较平整。支撑辊和工作辊接触可看作两平行圆柱体的接触，在纯滚动情况下，接触处的接触应力为三向压应力。在离接触表面深度为 0.786b 处 ( b 为接触面宽度之半 ) 剪切应力最大，随着表层摩擦力的增大而移向表层。
疲劳裂纹并不是发生在剪应力最大处，而是更接近于表面，即在 Z 为 0.5b 的交变剪应力层处。该处剪应力平行于轧辊表面，据剪应力互等定理，与表面垂直的方向同样存在大小相等的剪应力。此力随轧辊的转动而发生大小和方向的改变，是造成接触疲劳的根源。周期交变的剪切应力是轧辊损坏最常见的致因。在交变剪切应力作用下，反复变形使材料局部弱化，达到疲劳极限时，出现裂纹。另外，轧辊制造工艺造成的材质不均匀和微型缺陷的存在，亦有助于裂纹的产生。若表面冷硬层厚度不均，芯部强度过低，过渡区组织性能变化太大，在接触应力的作用下，疲劳裂纹就可能在硬化过渡层起源并沿表面向平行方向扩展，而形成表层压碎剥落。
支撑辊剥落只是位于辊身边部两端，而非沿辊身全长，这是由支撑辊的磨损型式决定的。由于服役周期较长，支撑辊中间磨损量大、两端磨损量小而呈 U 型，使得辊身两端产生了局部的接触压力尖峰、两端交变剪应力的增大，加快了疲劳破坏。辊身中部的交变剪应力点，在轧辊磨损的推动作用下，逐渐往辊身内部移动至少 0.5mm ，不易形成疲劳裂纹；而轧辊边部磨损较少，最大交变剪应力点基本不动。在其反复作用下，局部材料弱化，出现裂纹。
轧制过程中，辊面下由接触疲劳引起的裂纹源，由于尖端存在应力集中现象，从而自尖端以与辊面垂直方向向辊面扩展，或与辊面成小角度以致呈平行的方向扩展。两者相互作用，随着裂纹扩展，最终造成剥落。支撑辊剥落主要出现在上游机架，为小块剥落，在轧辊表面产生麻坑或椭球状凹坑，分布于与轧件接触的辊身范围内。有时，在卡钢等情况下，则出现沿辊身中部轴向长达数百毫米的大块剥落。
1.2 工作辊辊面剥落
工作辊剥落同样存在裂纹产生和发展的过程，生产中出现的工作辊剥落，
多数为辊面裂纹所致。
工作辊与支撑辊接触，同样产生接触压应力及相应的交变剪应力。由于工作辊只服役几个小时即下机进行磨削，故不易产生交变剪应力疲劳裂纹。轧制中，支撑辊与工作辊接触宽度不到 20mm ，工作辊表面周期性的加热和冷却导致了变化的温度场，从而产生显著的周期应力。辊面表层受热疲劳应力的作用，当热应力超过材料的疲劳极限时，轧辊表面便产生细小的网状热裂纹，即通称的龟裂。
轧制中发生卡钢等事故，造成轧辊局部温度升高而产生热应力和组织应力。轧件的冷头、冷尾及冷边引起的显著温差，同样产生热应力。当轧辊应力值超过材料强度极限时产生热冲击裂纹。
在轧制过程中，带钢出现甩尾、叠轧时，轧件划伤轧辊，亦可形成新的裂纹源。另外，更换下来的轧辊，尤其上游机架轧辊，多数辊面上存在裂纹，应在轧辊磨削时全部消除。如轧辊磨削量不够，裂纹残留下来，在下一次使用时这些裂纹将成为疲劳核心。轧辊表面的龟裂等表层裂纹，在工作应力、残余应力和冷却引起的氧化等作用下，裂纹尖端的应力急剧增加并超过材料的允许应力而朝轧辊内部扩展。当裂纹发展成与辊面成一定的角度甚至向与辊面平行的方向扩展，则最终造成剥落。
轧辊剥落问题 , 大多数剥落与六类轧机操作和轧辊使用不当有关：如轧制量过高、换辊周期过长、轧辊修磨量不足、冲击载荷、轧辊工作面压力分布不均、轧制时停机造成轧辊内部温度分布不均、热冲击等。
前四种情况常与轧辊亚表层赫兹应力有关，应力作用产生的裂纹向内或向外扩展产生剪切破坏，导致剥落。后两种情况 , 易造成内部裂纹按螺旋方式扩展成表面裂纹，导致大块剥落。改善轧辊抗剥落性的措施有：提高轧辊的显微组织及硬度均匀性；保证适当的淬透性；提高轧辊的剪切强度和塑性，降低轧辊残余应力。
对中厚板轧机，在辊身边部时常会遇有掉肩（烂肩）剥落现象发生，避免轧辊边部剥落措施是支撑辊带倒角。带倒角支撑辊是将支撑辊辊身两端 250mm 宽倒一棱角约 -1mm 。倒角 ( 曲线 ) 量采用仿真计算，其依据是轧制最大板宽时不至发生过大的反凸度，从而避免轧辊边部产生应力集中和剥落。
2 、轧辊断裂
轧辊在工作过程中还常常发生突然断辊事故，其断裂部位主要为工作辊的辊身、辊颈处、辊脖与辊颈交界处。因轧制钢种、品种与生产工艺条件差异，各断裂部位所占比例不同。断辊可以是一次性的瞬断，也可以是由于疲劳裂纹发展而致。
根据柯垂尔脆断条件： ( τＤ/2 + Ｋ) Ｋ≥4 Ｇγ时，才发生脆断。
其中τ——应力；
Ｄ——晶粒直径；
Ｋ——系数；
Ｇ——材料的弹性模量；
γ——有效表面能。
也就是说，当τ和Ｄ较大时，易发生脆性断裂，脆性断裂的断面总体平齐。对高铬复合铸铁轧辊，如果轧辊热处理回火不充分 , 外层组织中会含有大量马氏体、残余奥氏体 , 导致轧辊铸态应力较高，亦即τ值增大；τ与Ｄ
的增大 , 是轧辊断裂的内因。轧制机械应力、热应力的叠加是造成辊断裂的外因。
锻造工艺不当也会导致轧辊脆性断裂。如终锻温度过低，易形成位于轧辊心部附近其形貌具有“ 人” 字形特征的裂纹。若加上在终锻时控制不当，很容易造成穿晶型裂纹。在锻造变形时，热加工压力过小，变形不合理造成心部未锻透，仅钢材表面产生塑性变形而内部产生拉应力，当此拉应力超过该区的金属强度时，即可引起内部横裂。
脆性断裂总是以轧辊内部存在的裂纹作为裂纹源。如果轧辊内部存在大量裂纹，在服役过程中，裂纹尖端产生应力集中而快速扩展连接，形成一个较大的裂纹，这种裂纹在交变应力作用下，由内向外逐渐扩大，当裂纹大到一定程度时就发生疲劳断裂。
轧辊组织缺陷也会导致轧辊断裂，轧辊芯部组织不正常（球化率低，渗碳体数量过高等）导致机械性能显著下降。这种轧辊使用时，由于芯部组织不正常，在热应力的作用下，较薄弱处先被拉裂，然后裂纹迅速扩展，也会导致轧辊断裂。
轧辊铸造缺陷是轧辊辊颈断裂的另一个原因。如果辊颈截面存在铸造缺陷组织：较多大面积粗条状、网状渗碳体，心部疏松孔洞区等，都会使材料内应力增大，力学性能下降。因此在辊身发生碰撞时，在外加震动应力与内应力的交互作用下，以脆性相和一些缺陷为核心，萌生出裂纹。由于材料较脆，裂纹便立即扩展产生瞬间断裂。
除上述原因外，造成轧辊断裂的因素还有很多：简单的机械性过载；设计和加工不当，对于截面尺寸发生变化的部位，未设计足够的圆角或精密加工，致使应力集中；辊面和辊颈硬度相差过大；辊颈的直径过小，强度不够等都有可能导致轧辊断裂。
3 、轧辊裂纹
轧辊裂纹是由于多次温度循环产生的热应力所造成的逐渐破裂，是发生于轧辊表面薄层的一种微表面层现象。轧制时，轧辊受冷热交替变化剧烈，从而在轧辊表面产生严重应变，逐渐导致热疲劳裂纹的产生。此种裂纹是热循环应力、拉应力及塑性应变等多种因素形成的，塑性应变使裂纹出现，拉应力使其扩展。
4 、缠辊
热轧生产中，由于钢料加热温度不均，阴阳面温差大，卫板安装不稳，造成缠辊。经常出现在轧制矿用支撑钢、矿用工字钢及轻轨的过程中。有些缠辊经轧辊车削车间处理后可以使用，但修复量大，会严重减少轧辊的轧出量。缠辊严重时报废，还可能影响到另外一 ( 两 ) 支轧辊，造成整套轧辊的报废。因此，在孔型设计时，应着重考虑压力的配置，使钢料从孔型中平直出口；牢固安装卫板；保证钢料加热温度均匀，以防止缠辊现象发生。
5 、粘辊
在冷轧过程中，如果出现钢带漂移、堆钢、波浪折叠，且由于高压出现瞬间高温时，极易形成钢带与轧辊粘接，致使轧辊出现小面积损伤。通过修磨，轧辊表面裂纹消除后可以继续使用，但其使用寿命明显降低，并在以后的使用中易出现剥落事故。
6 、烧轴承
轧辊在使用时，往往因轧辊轴承与辊轴配合间隙过小，润滑不好、辊轴与轴承热膨胀变形不同步、轴承制造质量差等原因，均可导致轴承与轧辊轴发生干磨擦，严重时导致轧辊轴断裂。有效控制烧轴承事件发生，严格控制轴承质量与润滑效果，有效监控轧辊轴承箱温度，遇有异常问题发生即刻停止轧辊使用，更换轴承箱、强制轴承润滑，可解决此问题。
轧辊的损坏由多种因素相互影响和相互作用引起，其损坏形式也多样。但只要了解轧辊损坏原因，针对具体的轧机系统、损坏形式采取相应措施，轧辊失效可以得到有效控制，可以最大限度降低辊耗，从而提高轧辊的使用寿命，提高轧钢生产效率。
轧辊破坏常见原因分析及对策
轧辊破坏常见原因分析及对策 蔡秀丽李伟薛春福 (承钢集团燕山带钢有限公司,河北承德 067002) 摘要：轧辊破坏乃至断裂，会给企业生产造成极大的损失，本文结合我厂实际描述了几种常见的轧辊破坏形式，并给出了相应解决办法。 关键词：轧辊破坏现象描述解决办法 1前言 承钢热带厂1997年建成投产，生产至今已有10余年，在生产初期经常出现轧辊热裂纹、掉肉、局部破坏、外层剥落、甚至轧辊断裂等事故，轧辊发生故障后一般都需要做换辊处理，不仅增加了岗位作业人员的劳动量，而且降低日历作业率，造成废钢，影响成材率，影响轧机产量，同时更造成巨大的经济损失。通过几年的摸索，对轧辊常见破坏形式进行归纳总结，并给出相应的解决办法。 2轧辊常见破环形式及对策 2.1轧辊断裂 2.1.1热应力断裂 2.1.1.1现象描述 此类断裂多发生在粗轧机，一般在粗轧换辊后开轧10块钢以内，寒冷的冬季出现的几率更大一些。轧辊辊身断层呈径向，起源位于或接近轧辊轴线，断裂面与轧辊轴线垂直，一般发生在辊身中部，如图1所示。 图1：热应力断裂断面形状 2.1.1.2轧辊破坏原因 这种热应力断裂与轧辊表面和轴心处的最大温差有关。过高的温差通常是由于轧辊表面温度升高过快造成的，产生的原因有，轧制过程中轧辊冷却水不足甚至中断，或者轧制钢开始时轧制节奏太快，轧制量过大造成的。有资料表明，在辊役刚开始的临界轧制状态下，辊身表面与轴心之间70℃的温差就可沿轴向产生110Mpa的附加热应力。一旦辊芯中总的轴向拉伸应力超过了材质的极限强度，就会导致突然的热应力断裂破坏。以我厂为例，生产初
期，有一次正值寒冬腊月，室外温度-20℃，厂房内温度较低，备辊正处在风口上，轧辊上线前没有预热，仅烫辊4块，在烫辊效果不好的前提下，温度较低的冷却水很快浇凉辊面，在轧制中与红钢接触，轧辊处于冷热交替中，内外表面温差大。断辊后约10分钟，用手摸断辊边缘，触觉为凉辊，带钢轧制部位的轧辊表面微温，轧辊断口内触觉发凉。同时触摸辊道，则发热或微烫手。排除轧辊铸造缺陷、轧制负荷高等因素后，基本判定为热应力断裂。 2.1.1.3对应措施 ●烫辊要充分，特别是在外界温度较低的冬季，轧辊上线前转移到环境温度较高的位置停放，或者对轧辊做小范围的升温处理，延缓烫辊速度，增加烫辊时间和烫辊材数量，减小热应力的影响。凡是返回的板坯，都要运到粗轧进行烫辊，禁止直接返回。 ●在轧制启动阶段减少轧制量。换辊后开轧30分钟内严格控制轧制节奏，给轧辊充足的内外温度均衡时间。 ●加强轧辊冷却水喷射情况的检查，发现堵塞及时处理，避免轧辊冷却不足。 2.1.2冲击载荷断裂 2.1.2.1现象描述 轧制钢温偏低、有异物轧入、或者轧错规格（导致变形量偏大）等原因出现时，轧件所产生的轧制压力瞬间超过了轧辊本身所能承受的轧辊强度极限所造成的轧辊断裂，断口一般出现在最高应力界面区域，断口颜色为灰白色。一次，我厂在4小时停轧检修后，在轧到第46块钢时发生粗轧断辊，分析原因为轧制节奏太快，在66分钟内轧制了28块钢，超出我厂加热炉的能力，板坯在炉时间短，内部没有完全烧透。另外，虽然明细表上标明为热装料，但因为上午换粗轧辊检修，加热炉尾部和滑钢道上的板坯和随后装入的板坯实际上已经晾凉，成为冷料，这部分板坯需要更长的在炉时间（高的加热温度和更长的加热时间），如果仍按照正常的节奏出钢，这部分板坯在加热段停留时间过短，钢坯内外温度不均，势必造成生芯钢，在轧制过程中给粗轧辊造成损害甚至断裂。 2.1.2.2解决方法 ●岗位操作人员加强责任心，加强日常点检，发现异物及时清除。 ●严格按照作业标准操作，严禁轧制低温钢。 ●在长时间停轧后，上料辊道上热料按冷料设置加热制度，控制出钢节奏，以避免轧制生芯钢。 2.1.3疲劳断裂 2.1. 3.1现象描述 疲劳断裂始于初始裂纹并逐渐发展，产生了一个典型的断面，该裂纹相对光滑，并出现一条临界线，一旦疲劳裂纹达到一定尺寸，便会发生其它部分的自发断裂。此类断口为深褐色，在断面能发现旧痕迹。当出现轧制低温钢、轧线废钢事故、叠轧等情况时初始裂纹可能就生成了。 2.1. 3.2解决方法 ●每次换辊后定期检测（超声波法、涡流法、着色法），及时发现危险的裂纹，并对轧辊进行适度的磨削。 ●其他措施对防止可能出现的局部过载也是必要的，这些措施有:严禁轧低温钢,按辊役周期换辊，防止断带缠绕等轧机事故。 2.2轧辊热裂纹 2.2.1大目格裂纹 2.2.1.1现象描述 这种裂纹与带钢宽度及工作辊与带钢的接触弧度有关。这种裂纹以常见的马赛克形状出现，但与常见的细小热裂纹相比目格尺寸较大，如图2 所示。
冷轧辊的失效分析上课讲义
冷轧辊的失效分析
冷轧辊的失效分析 材料工程1306 封骥 2013153 冷轧辊的失效分析 冷轧辊是冷轧机的大宗消耗备品，其能否安全运行将直接影响着轧机的生产率、成材率以及成本控制。由于冷轧辊从材质、制造工艺、使用、维护及失
效等诸方面与热轧辊有着较大的差异，故对初次进行冷轧生产的单位、轧辊管理者及使用者来说，需要掌握冷轧辊的失效机理及预防措施，通过对冷轧辊失效机理的论述及案例的相关分析，提出降低轧辊消耗的预防措施。 失效：金属装备及其构件在使用过程中，由于压力、时间、温度和环境介质和操作失误等因素的作用，丧失其规定功能的现象。 失效分析：对装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析研究，从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施，称为失效分析。 失效分析的一般过程 ①深入装备失效现场、广泛收集、调查失效信息，寻找失效构件及相关实物证据。 ②对失效构件进行全面深入的宏观分析，通过种类认定推理，初步确定失效件的失效类型。 ③对失效件及其相关证物展开必要的微观分析、理化检验，进一步查找失效的原因。 ④通过归纳、演绎、类比、假设、选择性推理，建立整个失效过程及其失效原因之间的联系，进行综合性分析。 ⑤在可能的情况下，对重大的失效事件进行模拟试验，验证因果分析的正确性。
一、冷轧辊失效机理 冷轧辊特性：目前冷轧厂常用的冷轧辊材质有高碳铬铝系及高碳铬铝钒系，一般生产工艺过程为电渣重熔或钢包精炼——铸锭——锻造——球化退火——粗加-——探伤——调质——精加工——探伤——工频感应淬火——低温回火——精加工成品。为确保优良的使用性能，其表层组织要求为细针马氏体、隐针马氏体+少量残余奥氏体+粒状碳化物。冷轧工作辊工作时要承受高的轧制压力、冲击载荷、疲劳及磨损，需要有足够的强度抵抗大的弯深而均匀的表面硬化层及耐磨层，以获得良好的耐磨性;三是要有优良的表层抗裂性及抗剥落性能。 冷轧辊的失效形式：冷轧工作辊工作时处于复杂的应力状态。受残余应力、接触应力、弯曲应力、扭转应力以及因温度分布不均引起的热应力等的影响，失效形式有早期磨损、粗糙化、略坑、勒痕、裂纹、剥落以及断裂，但工作层剥落是冷轧辊的主要失效形式，占到工作辊正常失效的50%以上，轧辊剥落往往造成轧辊彻底报废。其剥落按断口可分为疲劳剥落和脆性剥落:按剥落块形状分为贝壳状剥落、带状剥落、区域点状剥落、热冲击剥落:按剥落深浅分为表层剥落及次表层剥落等。 裂纹来源： (1)热裂纹。断带、重叠、卡钢及打滑时，轧辊局部剧烈受热温度可高达相变点以上直至800C，在辊身以接触点为中心会产生从外至内一定温差，从而在不同深度组织有所变化，当温升和组织变化引起的热膨胀和来自周围的压应力超过屈服极限时产生塑变，并伴有残余压应力释放和应力重新分布，并出现拉应力，随着拉应力的出现就产生微裂纹。
热轧带钢轧辊破坏原因分析
热轧带钢轧辊破坏原因分析 轧辊包括工作辊和支承辊，是轧机的关键零件之一，装在轧机牌坊窗口当中。在热轧带钢生产中，轧辊的消耗量很大，尤其是工作辊，它始终与红热钢坯直接接触。因此，找出轧辊的损坏原因并做出相应的解决措施，提高轧辊寿命，降低辊耗，是轧机制造商和用户都十分关注的问题。在实际生产过程中，轧辊的破坏形式主要有轧辊磨损、轧辊裂纹、轧辊剥落及轧辊断裂等。 轧辊磨损 轧辊磨损与其他磨损在形成机理上相同。从摩擦学角度来讲，可理解为轧辊宏观和微观尺寸的变化。一般讨论的轧辊磨损，包括宏观磨损和微观磨损，具体表现为轧辊直径的缩小。然而，轧辊磨损在几何和物理条件上与一般磨损又有差别，如轧辊上的某点与轧件周期性接触；轧件上的氧化铁皮作为磨粒进入辊缝；冷却液和润滑液的作用以及热的影响等。因此，在实际工作条件下轧辊磨损的因素很复杂，根据其产生的原因可分为以下几种： （1）机械磨损或摩擦磨损。工作辊与轧件及支撑辊表面相互作用引起的摩擦形成的磨损。 （2）化学磨损。辊面与周围其他介质相互作用，造成表面膜的形成与破坏的结果。 （3）热磨损。在工作状态下，轧辊因高温作用其表面层温度剧烈变化引起的磨损。 1 工作辊磨损 工作辊磨损主要是由工作辊与轧件及工作辊与支撑辊之间的相互摩擦引起的，这种摩擦包括滑动摩擦和滚动摩擦，其磨损主要发生在与轧件相接触的部位。 在生产过程中，由于带钢在轧机间形成活套，以致增大了带钢对上辊的包角，增加了接触面积的压力；带钢上表面再生氧化铁皮的滞留也增加了上辊的磨损，因此，上辊比下辊的磨损量大。由于传动端与电机连接，因振动之故，传动侧的磨损量比换辊侧的大。 2 支承辊磨损 支撑辊磨损主要是与工作辊的相对滑动和滚动造成的。工作辊表面的炭化物颗粒将支撑辊表面的金属微粒磨削下来，使支撑辊产生磨损。其磨损量的大小与轧辊的材质、表面硬度及光洁度、辊间压力横向分布、相对滑动量和滚动距离等因素有关。 实践证明，由于夹带大量氧化铁皮的冷却水作用在辊面，致使下支撑辊工况条件差，从而加速了轧辊的磨损。另外，支承辊的磨损也与上、下支撑辊的辊面硬度有关。 轧辊裂纹 由于多次温度循环产生的热应力造成轧辊逐渐破裂，即裂纹，它是发生在轧辊表面薄层的一种微表面现象。轧制时，轧辊受冷热交替变化剧烈，从而在轧辊表面产生严重应变，逐
冷热轧辊
轧辊热处理 轧辊按工作状态可分为热轧辊和冷轧辊，按所起的作用可分为工作辊、中间辊、支承辊，按材质可分为锻辊和铸辊（冷硬铸铁）。通常轧辊的服役条件极其苛刻，工作过程中承受高的交变应力、弯曲应力、接触应力、剪切应力和摩擦力。容易产生磨损和剥落等多种失效形式。不同的用途、不同类型的轧辊处在各自特定的工况条件，其大致的性能要求如下： 轧辊类型主要性能要求辊身硬度工作温度℃ 热轧工作辊抗热疲劳裂纹性能，抗表面粗糙性能 HB：196~302 室温~850 冷轧工作辊高硬度，耐磨性，抗疲劳剥落性能HS：90~105 室温~180 对热轧辊来说，辊面不允许出现裂纹，表面裂纹缺陷容易造成应力集中，加速扩展而使轧辊失效。热疲劳裂纹主要起因于周期性交变热应力，严重情况下，裂纹扩展可能造成辊面剥落，甚至断辊。 冷轧辊主要失效形式包括划伤、粘辊和剥落等。冷轧辊辊身表面应有高而均匀的硬度，其优劣表现在辊身工作层的耐磨性，即耐粗糙性。 大型热轧锻钢工作辊用钢的化学成分、临界点以及工艺参数如下。 热轧锻钢工作辊用钢化学成分（%） 钢号 C Si Mn P S Cr Ni Mo V Cu 55Cr 0.50~0.60 0.17~0.37 0.35~0.65 ≤0.025≤0.025 1.00~1.30 ≤0.30 - - ≤0.25 50CrMnMo 0.45~0.55 0.20~0.60 1.30~1.70 1.40~1.80 - 0.20~0.60 - 60CrMnMo 0.55~0.65 0.25~0.40 0.70~1.00 0.80~1.20 - 0.20~0.30 - 50CrNiMo 0.45~0.55 0.20~0.60 0.50~0.80 1.40~1.80 - 0.20~0.60 - 60CrNiMo 0.55~0.65 0.20~0.40 0.60~1.00 0.70~1.00 1.50~2.00 0.10~0.30 - 60SiMnMo 0.55~0.65 0.70~1.10 1.10~1.50 - - 0.30~0.40 - 60CrMo 0.55~0.65 0.17~0.30 0.50~0.80 0.50~0.80 ≤0.25 0.30~0.40 60CrMoV 0.55~0.65 0.17~0.37 0.50~0.80 0.90~1.20 - 0.30`0.40 0.15~0.35 70Cr3Mo 0.60~0.80 0.40~0.70 0.50~0.90 2.00~3.00 0.40~0.60 0.25~0.60 - 常用热轧锻钢工作辊的临界点及工艺参数 钢号临界点热处理 Ac1 Ac3 Ar1 Ms 正火温度（℃）淬火温度（℃）回火温度（℃） 55Cr 735 755 - - 840~850 820~840 590~630 60CrMo 676 805 685 - 840~860 860~870 600~660 60CrMoV 765 798 - 265 890~910 860~880 600~680
锻钢冷轧辊在铝行业的应用与发展
有色设备 2011(1) 锻钢冷轧辊在铝行业的应用与发展 张 青,葛浩彬 (宝钢集团常州轧辊制造公司技术中心,江苏常州213019) [摘 要]根据冷轧行业的不断发展和需求变化要求,介绍了锻钢冷轧辊的材料、质量要求、制造技术等的变化进步历程,以及对轧铝工作辊的质量要求和制造技术的应用与发展。[关键词]锻钢冷轧辊;轧铝;材质;毛坯质量;热处理 [中图分类号]TG 333 17 [文献标识码]A [文章编号]1003-8884(2011)01-0042-03 D evel op ment and Application of Forged Steel Col d R oll in A l u m i nu m Industry Z HANG Q i n g ,GE H ao b i n (Techn i c al Cen ter ,Changzhou Baostee lRo l,l Changzhou 213019,Ch i n a) Abst ract :A ccor d i n g to the requ ire m ents for con ti n uously developm ent and variab le de m and in co l d roll i n g industry ,th i s paper intr oduces t h e changed progress process aboutm ateria,l qua lity requ ire m en,t m an u facturing technology o f forged steel co l d ro l,l and presents the quality de m and for a l u m i n u m r o lli n g w ork i n g ro ll and the applicati o n and deve l o p m ent ofm anufact u ring technology of for ged stee l cold ro l.l K ey w ords :for ged stee l cold ro l;l alu m i n um ro lling ;m ateria;l b lank quality ;heat treat m ent [收稿日期]2010-09-29 [作者简介]张 青(1978-),江苏丹阳人,工程师,硕士,从事新材料开发与技术服务工作,现任技术中心副主任。 葛浩彬(1966-),江苏溧阳人,研究员级高级工程师,大学本科,从事新材料开发与市场开拓工作,现任宝钢集团常州轧辊制造公司副总经理。 冷轧锻钢轧辊作为轧机的重要工具和消耗件,伴随着冷、热轧技术的进步和轧制装备的不断更新换代而发展。近年来,我国钢铁和有色金属冷轧业发展迅速,产量已经连续多年排名世界第一。全球金融危机以后,在需求多样化的拉动下,冷轧产品向多品种、高强度、薄规格、宽板幅、高表面质量方向发展;为了更好地调控板形和板断面形状,适应各类材料的轧制,轧机的类型越来越多,机型也愈来愈复杂。这些来自轧机和轧制产品的需求变化,促使我国的轧辊制造企业一直在密切关注和深入了解轧制行业的发展趋势和实际需求,不断开发新型冷轧辊制造和使用维护技术,为自身的发展和技术进步,不断调整和确定产品发展和服务方向。 铝冷轧工作辊作为冷轧辊的重要一支,其产品技术质量要求受到铝冷轧行业发展的重要影响。与钢铁冷轧工作辊相比,铝冷轧工作辊有如下特点: (1)高的表面硬度; (2)淬硬层硬度下降慢;(3)硬度均匀性要求高; (4)近乎苛刻的机械加工精度;(5)高的耐磨性;(6)载荷相对较轻。 冷轧行业的发展离不开轧辊工业的支撑。冷轧辊材质和制造技术的发展动力来自轧制现场对轧辊质量需求的扩展,更深、更耐磨、更均匀、更抗事故是轧机作业对轧辊质量要求持续的主题。同样,对于轧铝工作辊,特别是铝箔工作辊而言,轧辊的表面质量、硬度和尺寸精度要求随着产品档次的提高变化已近似苛刻,辊身表面的冶金质量要求高。 1 冷轧辊材质的发展与应用 轧辊材质的发展是冷轧辊技术发展的代表。目前,国内常用冷轧辊材质有2%C r 、3%C r 、5%C r 和S H SS(半高速钢)等4个主要系列。以前大体上冷轧辊材质的设计和制造工艺改进以钢铁行业为主要对象,首先考虑的是淬透性、抗事故性等问题,但随着钢铁冷轧行业的发展和细分,其在均匀性、高硬度及尺寸加工的高精度方面与铝冷轧辊的一些特征有了更多的相似性。 2%C r 材质目前在钢铁大型连轧机上已经淘 42
轧辊失效方式及其原因分析
轧辊失效方式及其原因分析 轧机在轧制生产过程中，轧辊处于复杂的应力状态。热轧机轧辊的工作环境更为恶劣：轧辊与轧件接触加热、轧辊水冷引起的周期性热应力，轧制负荷引起的接触应力、剪切应力以及残余应力等。如轧辊的选材、设计、制作工艺等不合理，或轧制时卡钢等造成局部发热引起热冲击等，都易使轧辊失效。 轧辊失效主要有剥落、断裂、裂纹等形式。任何一种失效形式都会直接导致轧辊使用寿命缩短。因此有必要结合轧辊的失效形式，探究其产生的原因，找出延长轧辊使用寿命的有效途径。 1 、轧辊剥落(掉肉) 轧辊剥落为首要的损坏形式，现场调查亦表明，剥落是轧辊损坏，甚至早期报废的主要原因。轧制中局部过载和升温，使带钢焊合在轧辊表面，产生于次表层的裂纹沿径向扩展进入硬化层并多方向分枝扩展，该裂纹在逆向轧制条件下即造成剥落。 1.1 支撑辊辊面剥落 支撑辊剥落大多位于轧辊两端，沿圆周方向扩展，在宽度上呈块状或大块片状剥落，剥落坑表面较平整。支撑辊和工作辊接触可看作两平行圆柱体的接触，在纯滚动情况下，接触处的接触应力为三向压应力。在离接触表面深度为 0.786b 处 ( b 为接触面宽度之半 ) 剪切应力最大，随着表层摩擦力的增大而移向表层。 疲劳裂纹并不是发生在剪应力最大处，而是更接近于表面，即在 Z 为 0.5b 的交变剪应力层处。该处剪应力平行于轧辊表面，据剪应力互等定理，与表面垂直的方向同样存在大小相等的剪应力。此力随轧辊的转动而发生大小和方向的改变，是造成接触疲劳的根源。周期交变的剪切应力是轧辊损坏最常见的致因。在交变剪切应力作用下，反复变形使材料局部弱化，达到疲劳极限时，出现裂纹。另外，轧辊制造工艺造成的材质不均匀和微型缺陷的存在，亦有助于裂纹的产生。若表面冷硬层厚度不均，芯部强度过低，过渡区组织性能变化太大，在接触应力的作用下，疲劳裂纹就可能在硬化过渡层起源并沿表面向平行方向扩展，而形成表层压碎剥落。 支撑辊剥落只是位于辊身边部两端，而非沿辊身全长，这是由支撑辊的磨损型式决定的。由于服役周期较长，支撑辊中间磨损量大、两端磨损量小而呈 U 型，使得辊身两端产生了局部的接触压力尖峰、两端交变剪应力的增大，加快了疲劳破坏。辊身中部的交变剪应力点，在轧辊磨损的推动作用下，逐渐往辊身内部移动至少 0.5mm ，不易形成疲劳裂纹；而轧辊边部磨损较少，最大交变剪应力点基本不动。在其反复作用下，局部材料弱化，出现裂纹。 轧制过程中，辊面下由接触疲劳引起的裂纹源，由于尖端存在应力集中现象，从而自尖端以与辊面垂直方向向辊面扩展，或与辊面成小角度以致呈平行的方向扩展。两者相互作用，随着裂纹扩展，最终造成剥落。支撑辊剥落主要出现在上游机架，为小块剥落，在轧辊表面产生麻坑或椭球状凹坑，分布于与轧件接触的辊身范围内。有时，在卡钢等情况下，则出现沿辊身中部轴向长达数百毫米的大块剥落。 1.2 工作辊辊面剥落 工作辊剥落同样存在裂纹产生和发展的过程，生产中出现的工作辊剥落，
提高冷轧辊的使用率
提高冷轧辊的使用效率 摘要：本文介绍了冷轧薄板厂使轧辊的主要失效形式，分析了轧辊的断裂和裂纹产生原因，提出了具体改进措施。 关键词：轧辊失效硬度 1 前言 随着市场的发展,客户对冷轧薄板的质量要求不断提高,生产厂家必须适应市场的需求，生产更高质量的产品以满足用户的需要。在轧机所有备件中,轧辊是非常重要的备件。轧辊在工作中要承受高的轧制力、冲击载荷、疲劳和磨损等,因此冷轧辊的消耗非常大。统计资料表明,在冷轧生产过程中冷轧辊的消耗在生产成本中所占的比例达25%左右。冷轧薄板厂要想取得更好的经济效益, 一方面要生产适销对路的高附加值产品,另一方面要降低生产成本。因此,提高轧辊的使用效率是取得良好经济效益的重要手段之一，也是本文阐述的主要内容。 2 轧辊磨削设备及轧制产品 2.1 磨削设备 鄂钢采用MK8463/5000-H数控轧辊磨床用于加工冷轧板带生产线中的工作辊、支承辊修磨加工。机床可磨削圆柱形、具有中凸（凹）要求的任意曲线的辊面以及圆锥形的辊面等。可磨削正弦及抛物面曲线辊面、辊面端部倒角。机床总体布局如图1： 图 1 2.1.1 机床主要技术规格参数见表1
表1 最大磨削直径Ф630 mm 最小磨削直径（在最大砂轮情况下）Ф100 mm 顶尖距5000 mm 工件最大重量6000kg 中凸（凹）量（半径方向） 1.5 mm 中心架支承直径范围根据工件要求定 头架顶尖移动量150 mm 尾架顶尖移动量500 mm Z轴—拖板纵向移动速度10～5000 mm/min X轴—砂轮架横向进给速度1～2000 mm/min X1轴—测量臂调整速度0～1000 mm/min 数控最小分辨率（U轴）0.00001mm 数控最小分辨率（U1轴）0.0001mm 数控最小分辨率（X1轴）0.0001mm 数控最小分辨率（X轴）0.0001mm 数控最小分辨率（Z轴）0.0005mm 工件转速(无级) 8～80 r/min 砂轮规格Ф750×100×Ф305 mm 砂轮最大线速度(恒线速) 50m/s 冷却液箱流量300L/min 电机总功率约120kW 头架电机（西门子）22kW 砂轮架电机（西门子）30kW 机床总重量55t 2.1.2机床工作精度标准 1.圆柱面磨削见表2 表2 圆度≤0.002mm 辊形误差≤0.002mm 表面粗糙度≤Ra0.32μm 圆度≤0.002mm 纵截面上直径一致性≤0.002/1000 mm 表面粗糙度≤Ra0.2μm 2.中凸(凹)面磨削（半径上的中凸(凹)量为0.1mm。磨削技术要求见表3。 表3
轧辊失效方式及其原因分析
轧辊失效方式及其原因分析 摘要：介绍了轧辊存在剥落、断裂、裂纹等几种失效方式，并重点分析了轧辊剥落和断裂产生的机理，为分析生产实践中轧辊失效原因和采取相应改进措施以提高轧辊使用寿命提供了依据。 关键词：轧辊；失效原因；剥落；断裂；裂纹 1 前言 轧机在轧制生产过程中，轧辊处于复杂的应力状态。热轧机轧辊的工作环境更为恶劣：轧辊与轧件接触加热、轧辊水冷引起的周期性热应力，轧制负荷引起的接触应力、剪切应力以及残余应力等。如轧辊的选材、设计、制作工艺等不合理，或轧制时卡钢等造成局部发热引起热冲击等，都易使轧辊失效。 轧辊失效主要有剥落、断裂、裂纹等形式。任何一种失效形式都会直接导致轧辊使用寿命缩短。因此有必要结合轧辊的失效形式，探究其产生的原因，找出延长轧辊使用寿命的有效途径。 2 轧辊的失效形式 2.1 轧辊剥落 轧辊剥落为首要的损坏形式，现场调查亦表明，剥落是轧辊损坏，甚至早期报废的主要原因。轧制中局部过载和升温，使带钢焊合在轧辊表面，产生于次表层的裂纹沿径向扩展进入硬化层并多方向分枝扩展，该裂纹在逆向轧制条件下即造成剥落。 2.1.1支撑辊辊面剥落支撑辊剥落大多位于轧辊两端，沿圆周方向扩展，在宽
度上呈块状或大块片状剥落，剥落坑表面较平整。支撑辊和工作辊接触可看作两平行圆柱体的接触，在纯滚动情况下，接触处的接触应力为三向压应力，如图1所示。在离接触表面深度（Z）为0.786b处(b为接触面宽度之半)剪切应力最大，随着表层摩擦力的增大而移向表层。 图1 滚动接触疲劳破坏应力状态 疲劳裂纹并不是发生在剪应力最大处，而是更接近于表面，即在Z为0.5b的交变剪应力层处。该处剪应力平行于轧辊表面，据剪应力互等定理，与表面垂直的方向同样存在大小相等的剪应力。此力随轧辊的转动而发生大小和方向的改变，是造成接触疲劳的根源。周期交变的剪切应力是轧辊损坏最常见的致因。在交变剪切应力作用下，反复变形使材料局部弱化，达到疲劳极限时，出现裂纹。另外，轧辊制造工艺造成的材质不均匀和微型缺陷的存在，亦有助于裂纹的产生。若表面冷硬层厚度不均，芯部强度过低，过渡区组织性能变化太大，在接触应力的作用下，疲劳裂纹就可能在硬化过渡层起源并沿表面向平行方向扩展，而形成表层压碎剥落。 支撑辊剥落只是位于辊身边部两端，而非沿辊身全长，这是由支撑辊的磨损型式决定的。由于服役周期较长，支撑辊中间磨损量大、两端磨损量小而呈U 型，使得辊身两端产生了局部的接触压力尖峰、两端交变剪应力的增大，加快了疲劳破坏。辊身中部的交变剪应力点，在轧辊磨损的推动作用下，逐渐往辊身内
轧辊失效分析
轧辊失效分析 轧辊失效分析 欧州轧辊制造商协会撰写 目录 第一章剥落 1.1 马鞍形剥落 6 1.2 挤压裂纹和带状疲劳剥落7 1.3 外层/芯部结合层处剥落9 1.4 外层/芯部接合层工作层厚度不够10 1.5 辊肩脱落11 第二章热裂纹 2.1 带状热裂纹 12 2.2 梯状热裂纹 13 2.3 局部热裂纹 13 第三章机械事故损伤 3.1 冲击过载造成轴承部位断裂14 3.2 弯矩引起的轴承部位断裂15 3.3 传动端扭矩引起辊颈折断16 3.4 辊承磨损及烧死引起的辊颈折断17 3.5 热（应力）折断18 第四章表面及次表面（皮下）缺陷 4.1 针孔和气孔 19 4.2 夹杂 20 4.3 硬点和软点 20 第五章轧制过程中辊面状态 5.1 表皮剥落 21 5.2 大块带状剥落22 5.3 粘钢 23 5.4 带边边缘磨损24 5.5 划伤/机械碰伤印痕25 前言 1．目前，对任何成熟的轧制过程、轧制工艺，都可有不同的轧辊材质选择。这些轧辊在正常的轧制条件下，可以顺利得用到报废直径。然而，为了得到这一结果，正确的轧辊管理是非常必要的，这当中包括轧制周期长短的确定，良好的磨辊程序及无损检测手段。除此之外，轧辊磨损轮廓的测量记录，工作硬化层的检测对轧辊服役期的增加也会是有益的。 2. 在确定宽带钢工作辊材质时，轧辊制造厂家需要知道相关的轧制条件，其中包括精轧
段机（架）的数量，轧辊服役的架次，带宽单位宽度上的轧制力，轧辊工作部位的最大预弯度，这些要素决定了复合轧辊芯部和外层材质的选择。 3. 尽管轧辊制造商和用户都谨慎行事，还会发生轧辊失效，导致轧辊部分或全部损失，甚至损坏到轧机设备。这些轧辊失效的原因都是与制造或使用相关的。 4. 轧辊断裂的形貌往往用于鉴定断裂的原因。一般来说，断裂可以是由负荷超载还是疲劳所引发的。疲劳断裂初始从裂纹开始，逐渐延展，形成典型的断裂面。这种断裂面相对平滑，呈现多条抑制线，一旦疲劳裂面达到临界大小，剩余的截面便突发破裂。疲劳断裂的典型例子有支撑辊剥落、支撑辊颈折断，还有二辊式轧机的工作辊从内圆角区域处的断裂（应力腐蚀也会是引发原因之一）。 5. 工作辊辊颈由于弯曲或扭矩过大引起的折断往往是自发性的。这主要发生在负荷超载时所引发的辊颈折断。这种折断也会发生在工作辊的辊身中部，尤其是四辊轧机的工作辊。 6. 工作辊传动端因扭矩过大而折断往往是由于机械负荷超载所引发的。机械负荷超载可能是轧辊间隙设置不当所致，也有可能来自外来物渗入轧辊间隙。该种情况会在没有扭矩过载的保护装置的轧线上发生，或保护装置失控的情况下发生。 在机械负荷超载的情况下辊颈的折断可以有效地防止轧机及其部件的损坏，如主轴、齿轮箱及主电机。由扭矩过大引起的辊颈失效可看出断裂面与轴向或45 。为了减少轧机的损坏，工作辊的传动端就材质而言，针对最大的扭矩负荷，设计成相对弱的部位。 7. 事故的发生，如粘接、卡带或辊缝间隙设计不当不一定都会引发轧辊的损坏，事故之后对轧辊正确处理非常重要。将损伤的轧辊适当修磨消除缺陷是最安全的办法。有许多有用的技巧处理事故后的轧辊。因此，钢厂人员有必要注重这方面的相关措施。 8．整支轧辊的成本包括购买价和修磨费用，总是同轧机的运行成本联系起来一同考虑。一支新辊的价值一般低于一个热轧厂运行一小时的价值，然而复杂的轧辊事故可以导致轧机长时停机，有的长达15小时甚至更久，而且很难排除。另外，轧辊事故对支撑辊或轧机的损害也是不可排除的。有些损坏常常需要一段时间才能体现出来。 9. 这本轧辊失效的册子将有助于将来解释和防止类似情况发生。 10. 尽管本手册提供的一系列轧辊在服役期中所存在的问题及现象，但仍不排除有没包括的问题。我们可以承诺此手册概括90%的轧辊使用过程中所出现的现象，对轧机操作人员提供有力的帮助。 11. 欢迎用户对本手册给予有益的建议，补充和预防措施以便使此手册能成为轧辊用户和制造厂家的活用的工具。 第一章剥落 1.1马鞍形剥落 1.1描述 这种马鞍形状的疲劳剥落是起源于结合层下部芯部材质，从而引发了大块的掉肉。从断裂表面上我们可以看到许多疲劳截面的传播途径。这种剥落往往发生在片状石墨芯部的离心工作辊（4辊轧机），而且发生的部位往往是辊身中部。 1.1.2起源 这种剥落往往是由于在轧制薄而硬的带钢时，压下比大，轧辊在偱环承受高负荷而引发剥落。轧辊芯部材质交错地受正负应力的作用，在超过疲劳极限时，会引发微裂纹的产生。随着微裂纹的增加，则会导致芯部材质的弱化。下一个阶段，这些裂纹通过传播，逐渐由芯部延伸到辊身表面，进而产生“马鞍形”掉肉。在轧辊自身残余应力还在的情况下，越容易导致这种现象的发生。其实这种现象通常可用超声波手段及时地检测出来。超声的回波的减弱会给我们这方面的提示。也就是说这种轧辊材质不能承受此类轧机的负荷。 轧辊制造商责任
铸铁轧辊断裂
瑞浦科技轧钢部断辊分析报告 事故经过 2015年1月24日丙班轧制规格为Φ5.5，钢种为304B，在早晨7:15左右，发现13#轧机下辊开裂严重，上辊有细小裂纹，且裂纹都为外径环形裂纹。如图所示： 13H-6下辊 13H-6上辊 轧辊断裂面 轧辊信息 实际过钢量：360吨（钢种为200Cu、304HC和304B吨，要求单槽过钢量为1000吨）厂家：北京首钢京顺轧辊有限公司 辊型：Φ550*700*1865 材质：NiCrMo无冷球(Ⅱ)（铸铁轧辊）
报废直径：470mm 使用外径：487.8mm，一次直径车削量为7mm 厂家提供硬度：61-62HS 实际测量硬度：63HS（使用便携式硬度仪）。 裂纹情况 裂纹主要分布为沿外圆直径环绕轧辊一周，少量分布沿断口处沿轴向分布。无明显的因缩孔产生的凹坑和掉块等铸造缺陷，裂口为撕裂的断口，无明显的收缩塑性变形，断裂面有发亮区域，且表面光滑。轧槽表面无明显的热裂纹，周围无烧伤裂纹。 轧制信息 13#轧机在轧制断辊时的电流曲线： 如图，12#、13#、14#轧机电机的电流波动较大，在6:58左右13#轧辊断裂
可能原因分析 1.开轧温度偏低 换槽后的轧制钢种为200Cu、304HC和304B，要求开轧温度为：1220±20℃，调阅加热炉均热段的温度曲线，如下所示： 均热段温度曲线 如图，加热炉均热段温度均保持在1220℃左右，符合加热工艺的要求温度，且轧制过程中钢坯无长时间停顿，所以可以排除开轧温度低的原因。 2.轧辊含夹渣物或气泡等铸造缺陷 观察轧辊断口可以排除因轧辊可能含有的夹渣物、缩孔等铸造缺陷造成断辊的可能性。 3.坯料尺寸与压下量 在304HC换钢种到304B时中轧区域有一次调料，在2#飞剪处取样检验12#出口的料形尺寸为48.4*48，符合生产要求，即13#轧机入口的料形尺寸符合要求，无巨大变化。13#轧辊断裂下线时的辊缝为3.54mm,轧制表的标准辊缝为5.5mm, 因304B钢种宽展系数较大，所以辊缝会有所减小，且加上辊缝对轧槽磨损的弥 补，所以该辊缝是合适的，坯料尺寸过大和压下量过大造成断辊的可能性可以排
冷轧辊技术资料
邢台机械轧辊集团 有限公司 技术中心 冷轧技术的发展与锻钢冷轧辊的制造技术进步及锻钢冷轧辊使用维护
邢台机械轧辊集团有限公司一.前言 二.冷轧工艺流程及冷轧板主要质量指标 三.冷轧机几种主要类型及板型控制技术 四.冷轧辊主要技术特性及生产工艺流程 五.冷轧辊在轧钢中的消耗及冷轧辊使用 性能评价 六.锻钢冷轧辊的发展趋势 七.锻钢冷轧辊使用维护与管理 目录
邢台机械轧辊集团有限公司 前言 一、前言 钢的冷轧是在19世纪中叶始于德国，当时只能生产低碳钢20－25mm 窄带，美国早在1920年第一次成功地轧制出宽带钢。1924年在美国的阿姆科钢铁公司巴特勒（Bulter ）建成世界上第一套三机架四辊串列式冷轧机，从上世纪50年代美国开始建造五机架串列式冷轧机。为轧制更薄的镀锡原,上世纪60年代初美国杨斯顿板管公司建成世界上第一套六机架冷连轧机。日本新日铁广畑厂的过程联合全连续生产线(FIPL),于1986年开工，广畑厂自FIPL 线投产后产量激增，工时利用率高达95％，收得率增至96.9%，能耗下降40％。该厂FIPL 在全世界首次将酸洗－冷轧－连续退火及精整过程实现全连续生产。 我国冷轧宽带钢的生产开始于1960年，首先建立了1700mm 单机架可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200mm 单机架可逆式冷轧机，MKW 偏八辊轧机、1150mm 森吉米尔二十辊冷轧机。上世纪70年代投产了我国第一套1700mm 五机架冷轧机，1988年建成了2030mm 五机架连续冷轧机。冷连轧机发展至今已拥有全连续冷轧、快速换辊、液压压下、弯辊装臵和自动控制等新技术。高精度冷带及板形控制技术和计算机全过程控制技术得到广泛应用，轧制速度高达35－41.6m/s ，最大卷重达60t 。
冷轧辊的失效分析
冷轧辊的失效分析 材料工程1306 封骥 2013153
冷轧辊的失效分析 冷轧辊是冷轧机的大宗消耗备品，其能否安全运行将直接影响着轧机的生产率、成材率以及成本控制。由于冷轧辊从材质、制造工艺、使用、维护及失效等诸方面与热轧辊有着较大的差异，故对初次进行冷轧生产的单位、轧辊管理者及使用者来说，需要掌握冷轧辊的失效机理及预防措施，通过对冷轧辊失效机理的论述及案例的相关分析，提出降低轧辊消耗的预防措施。 失效：金属装备及其构件在使用过程中，由于压力、时间、温度和环境介质和操作失误等因素的作用，丧失其规定功能的现象。 失效分析：对装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析研究，从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施，称为失效分析。 失效分析的一般过程 ①深入装备失效现场、广泛收集、调查失效信息，寻找失效构件及相关实物证据。 ②对失效构件进行全面深入的宏观分析，通过种类认定推理，初步确定失效件的失效类型。 ③对失效件及其相关证物展开必要的微观分析、理化检验，进一步查找失效的原因。 ④通过归纳、演绎、类比、假设、选择性推理，建立整个失效过程及其失效原因之间的联系，进行综合性分析。 ⑤在可能的情况下，对重大的失效事件进行模拟试验，验证因果分析的正确性。 一、冷轧辊失效机理 冷轧辊特性：目前冷轧厂常用的冷轧辊材质有高碳铬铝系及高碳铬铝钒系，一般生产工艺过程为电渣重熔或钢包精炼——铸锭——锻造——球化退火——粗加-——探伤——调质——精加工——探伤——工频感应淬火——低温回火——精加工成品。为确保优良的使用性能，其表层组织要求为细针马氏体、隐针马氏体+少量残余奥氏体+粒状碳化物。冷轧工作辊工作时要承受高的轧制压力、冲击载荷、疲劳及磨损，需要有足够的强度抵抗大的弯深而均匀的表面硬化层及耐磨层，以获得良好的耐磨性;三是要有优良的表层抗裂性及抗剥落性能。 冷轧辊的失效形式：冷轧工作辊工作时处于复杂的应力状态。受残余应力、接触应力、弯曲应力、扭转应力以及因温度分布不均引起的热应力等的影响，失
冷轧考试题库讲解
一、判断题 （×）1. 一般在轧制成品时，应采用正公差轧制。 （√）2.缓蚀剂的主要作用是避免过酸洗。 （√）4. 带钢的残余应力会产生板形缺陷，如果带钢的两边受压应力，则带钢将出现两边浪。 （×）5. 轧件宽度越小，工作辊的挠度越小。 （×）6. 轧制压力只能通过直接测量的方法获得。 （√）7.因各种因素，在轧制后发现中部有未轧区域（厚度超标），如果未轧长度较短，应作好记录和标记送下工序。 （×）8.工作辊除了有粗糙度的要求外，对于凸度、圆度和同轴度一般不作要求。 （√）9.轧机轧制时为保证生产顺行，要尽可能稳定轧制速度，不能一味追求高速。 （×）10.擦拭辊子（除平整辊外）作业时，在确认安全的状态下，可以在入口侧操作。 （×）11. 宽带钢轧制过程中只发生延伸变形。 （√）12. 细化晶粒是唯一的既能提高塑性，又能提高强度的方法。（√）13.在控制计算机显示设备在故障状态，未经相关部门处理确认，并恢复正常状态下，严禁操作设备。 （√）14.氧化铁皮硬而脆，几乎无延展性。 （×）15. 强度是轧辊最基本的质量指标，它决定了轧辊的耐磨性。 16、目前，世界各国对去除钢铁表面的氧化铁皮采取了多种办法，下
列方法中，使用较为普遍的是机械法、化学法、电化学法和氧化法。（×） 17、AGC 的中文译文为自动厚度控制。（√） 18、乳化液的维护温度对乳化液的使用和轧制没有影响。（×） 19、更换工作辊后，应先将辊缝调整到位后，再将轧制线调整到位。（×） 20、轧制过程中出现张力偏差过大，可通过倾斜来调整。（×） 21、轧制时，使用的乳化液油浓度越高越好。（×） 22、以下为工作辊负弯示意图：（×） 23、乳化液的皂化值反映的是乳化液中氯离子的多少。（×） 24、欠酸洗的特征是带钢表面上残留着黑色的铁皮斑点或条文，严重欠酸洗时，整个带钢表面全呈黑色。（√） 25、乳化液中混入清洗机或普通自来水不会对乳化液造成影
锻钢轧辊缺陷产生的原因及对策
锻钢轧辊 在轧制中出现问题的 原因及对策 目录 页数 1. 引言 4 2. 轧辊表面迹象 A. 夹杂5~6 B. 橘皮状轧辊表面7~8 C. 辊印9~12 D. 软点13~18 E. 热裂纹 i. 热轧机工作辊19 ii. 冷轧机工作辊20~27 3. 剥落 A. 表面迹像28~46 B. 表皮下引发 i. 与材质有关47~49 ii. 接触应力 a. 一般机理50~52 b. 冷轧机工作辊53~61 c. 热轧机工作辊62~64 d. 支撑辊65~70 4. 辊颈断裂 A. 表面迹像71~72 i. 辊颈应力计算73~77 B. 表皮下引发 i. 轧辊设计或材料质量78~81 C. 辊颈修复82~85 D. 瞬时发生 i. 深置缺陷86~87
ii. 轧机过载88~90 5. 辊身断裂 A. 疲劳--- 深置缺陷91~93 B. 瞬时 i. 轧机过载94~95 ii. 深置缺陷96~97 6. 轧辊检测98 A. 涡流探伤99~100 B. 表面波超声波探伤101~105 C. 着色渗入探伤106~108 D. 刻蚀探伤109~111 E. 磁粉探伤112~113 F. 硬度检验114~118 7. 轧辊处理和储存119 8. 轧辊各部位的英文名称120~121
引言 在轧钢生产中的轧辊性能及质量直接影响轧机产量和产品质量。因为轧辊采购费用在轧钢厂生产成本中占有较大比重，也是影响轧制成本的重要因素。本书的目的是针对锻钢轧辊在轧制中可能出现的相关问题，并就问题的类型，特徵，样例（照片，图解），产生机理及预防措施等进行分析。仅供有关人员参考。 锻造轧辊的无损探伤（NTD）对轧辊生产厂家和轧辊用户都非常重要。轧辊生产厂家在轧辊热处理以及随后的精加工之前用NDT无损探伤，来确认轧辊的表面和内部是否合格。轧辊用户(轧辊车间)利用NDT无损探伤确保研磨切削部分满足进一步使用之前的轧辊表面要求。NDT 无损探伤以及其应用，可以作为最佳化轧辊维护过程的管理方法之一。 轧辊的处理和储存也是轧辊问题发生的因素。本书也列有适当的轧辊切削和更换说明。 轧辊发生问题时，建议轧辊管理者采取下列步骤： 1．轧辊剥落/断裂时应将所有的裂片收集起来，并防止这些裂片氧化。 2．做好轧辊记录。查阅目前和过去异常情况（轧机事故、研磨切削、轧机周期长度）的记录。表面迹象-研磨切削前的纪录（照片）。 3．NDT-无损探伤。确定标定和适当的检验步骤。 4．及时通知轧辊生产厂家。寻求帮助并回顾轧辊加工的历史，查清问题原因。
冷轧工作辊失效分析及其控制
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 ANALYSIS OF THE ROLL FAILURE AND ITS PREVENTING MEASUREMENT Shen Weifang Chen Guangming （Cold String Mill of Wuhan Iron & Steel Corp．） Abstract The normal failure appearances of the cold rolling working rolls of 9 stands cold rolling mill in Wuhan Iron & Steel Corp．was analyzed，the failing causes and some preventing measures were discussed． Key Words Cold Rolling，Working Roll，Failing Analysis 1 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，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。