对热轧机轧辊断裂原因的分析

对热轧机轧辊断裂原因的分析

【摘要】本文对产生热轧机轧辊断裂的原因、部位进行了分析，提出了减少或预防轧辊断裂的措施，供同行参考。

【关键词】轧辊断裂；原因；措施

0 前言

热轧机生产线，具有精度高、检测系统完善等特点。但热轧机组轧机较多，因此轧辊消耗较大，同时为了提高轧机的生产率，已进行了大量的尝试来改善设备性能和轧制工艺，特别对热轧机轧辊的断裂做了许多有益的研究，但是轧制条件变得愈加苛刻，并且随着产量的不断增加，轧辊断裂现象还时有发生，不但造成经济上的直接损失，还由于断辊停产，减少了产量，增加了热轧废品，增加了能源消耗，因而增加了总成本。因此研究轧辊断裂的原因，并采取有效的预防措施，对降低成本，提高经济效益有非常重要的意义。

1 产生轧辊断裂的理论原因

轧辊断裂是轧辊损坏的一种严重形式，而且处理时间长，影响生产。轧辊断裂的原因有两种：一种内在原因，由于轧辊本身的内在缺陷造成，如夹杂等造成断裂；另一种是外在原因，由于轧制工艺条件和使用造成。残余应力及热冲击断裂,轧制开始，轧辊与高温轧件接触，在轧制过程，轧辊表面温度高，而芯部温度低，在芯部产生合成拉应力，当超过极限时，芯部产生裂纹和断辊；疲劳裂纹扩展为断裂，轧辊上的裂纹受弯曲应力的作用，会沿着一条较深的裂纹扩展，继续轧制裂纹会迅速扩展，达到极限，会发生断辊。使用原因，轧制钢类强度过高，或低温钢、黑头钢等易造成事故，轧制盲目加大压下量以减少道次，闭水轧制后，过快给冷却水，或冷轧薄板时，轧辊压靠力过大，扭矩大于轧制力矩，启动轧机可能扭断轴头。

2 轧辊断裂的具体部位及原因分析

2.1在轧辊辊身处断裂。从断裂现象看断裂部位绝大多数在辊环处，断裂截面为不规则的斜面或垂直截面。断辊原因有以下几个方面：轧辊质量，工作辊与高温板坯直接接触，并承受各种载荷，因此要有良好的耐热性，如果轧辊辊身硬度随轧辊温度升高而降低的幅度较大时，说明轧辊的耐热性较差，将严重影响轧辊的整体性能；从轧制条件看要求轧辊还应具有良好的耐磨性和适当的硬度和强度。轧辊周期承载引起的表面层机械疲劳，轧辊表面经受轧件的周期加热及冷却水的周期冷却而出现的热疲劳，都将引起轧辊的磨损并出现热裂纹。辊身硬度与辊身的抗热裂纹性成反比，辊身硬度越高，耐磨性越好，但其耐抗热裂纹性能越脆弱。一般来说轧辊的耐磨性及辊面硬度与辊身沿直径方向的硬度差有关，因此希望沿轧辊直径方向的硬度差越小越好，并且硬度适中。轧制条件，轧辊承受各种载荷：液压装置加在两端的轧制压力；轧件变形时的反作用力；承受冷热作用下的交变载荷；轧件咬入轧机时的冲击载荷、机械转动产生的扭拒力及轧辊与轧件、轧辊之间的摩擦力；轧辊受冲击时弹跳所产生的力；轧辊局部过载或受不均匀载荷；较低的钢温；由于调整不当轧制中心线较大偏移而引起轧制力分布不均，或压下量分配不合理，有的机架负荷过大；由于轧件头部缺陷而导致缠辊；有异物带入轧辊。在实际轧制过程中低温钢的轧制较常见，对轧辊的损坏也最大。由于轧件头部钢温偏低加上冷却水的作用，轧件头部在咬入轧辊时对轧辊的冲击相当大，如果轧件整体温度偏低，轧件塑性下降，变形抗力增加，将可能导致断辊。

齿轮轴断齿原因分析 概况描述：生产上的齿轮轴在使用两个星期后，突然发生断齿，给生产造成了很大的损失。为了弄清楚产生断裂的原因， 1、化学成份分析 C Si Mn S P Cr Mo Al 大0.39 0.31 0.52 0.002 0.06 1.5 0.17 0.85 小0.15 0.25 0.55 0.016 0.013 0.75 0.15 从成份上看，大有材料为38CrMoAl，小的材料为20CrMnMo 2、宏观形貌 大：断口处晶粒粗大稍发亮，为脆性断裂。小：断口处晶粒细小，瓷性灰色断口，为韧性断裂。（如图示）

3、金相组织分析 （1）大的金相组织 100X 40X 0.30m m

200X 齿轮表面的渗氮层厚：0.30mm，渗层组织不均匀，渗层硬度801HV1，表面有数条垂直于表面的微裂纹，裂纹周围组织无脱碳，裂纹长度稍长于渗层。 200X 断裂处的显微组织形貌 200X 中心组织：回火索氏体加屈氏体加条状及半网状铁素体。

(2)小的金相组织 200X 40X 渗层深1.5mm 齿轮渗碳层厚1.5mm，有效硬化层厚0.8mm，表面有数条细小的裂纹沿晶向里延伸，渗层硬度637HV1。 200X 表面渗碳和过渡区组织，表面为高碳马氏体和细小的颗粒状碳化物，

往里为马氏体组织。500X 中心组织：低碳板条马氏体组织。 4、原因分析 （1）大的材料为氮化钢，小的材料为渗碳钢，符合材料的牌号。（2）从金相组织上分析 大的心部组织为回火索氏体加屈氏体加条状、半网状的铁素体，为非正常的调质组织，这是因为淬火时，由于加热温度太低或保温时间太短，使铁素体未能完全溶解，经过淬火、回火后，仍存在于基体中。调质后出现这种组织，属于不良的显微组织。齿轮表面有数条微小的细裂纹，这些裂纹的产生是氮化时，由于氮在铁素体中的扩散速度较大，氮化后铁素体中的氮浓度较高，易形成须状氮化物从而从使氮化层脆性较大。因此渗层组织不均匀（？），致使在使用过程中齿根部受到拉应力的作用而导致脆性断裂。 小的渗碳淬火后心部组织为粗大（？）的板条马氏体组织，综合性能比较好，（为热处理过程中温度失控？），渗碳后表面的碳含量很高，在淬火过程中由于应力过大（是有可能）产生裂纹或微裂纹。出现在粗针马氏体针叶上，与马氏体的惯析面成一定的角度，且相互平行。这种淬火后出现的小裂纹在没有及时回火的情况下，就没法弥补，使疲劳强度和使用寿命降低。表面的这些微小的细裂纹的缺陷的存在致使齿轮在使用的过程中受到拉应力的作用而导致断裂。 5、结论 大：预处理组织不合格导致后序的氮化处理过程中组织应力的作用而产生的裂纹是崩齿的主要原因。

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。

验算Φ500×3三辊型钢开坯机第一机座的下轧辊强度。已知： 1）按轧制工艺，该辊K13、K9、K5三个道次同时走钢； 2）各道的轧制力：P13 =1100KN , P9=800KN , P5 =600 KN ; 3）各道的轧制力矩：M13 = 60.0KN .m , M9 = 30KN.m , M5= 20KN.m ,忽略摩擦力矩； 4）轧辊有关尺寸见图所示。其中各道次的辊身工作直径为：D13=340 mm , D9=384 mm , D5=425 mm 轧辊辊颈直径：d=300 mm 辊颈长度l =300 mm，轧辊梅花头外径d1=280 mm，其抗扭断面系数Wn = 0.07d13 。 5）轧辊右侧为传动端； 6）轧辊材质为铸钢，其强度极限为σb = 5 00 ~ 600 MPa; 7）轧辊安全系数取 n =5; 8）许用应力 [τ] = 0.6[σ]。 （要求画出轧辊的弯矩图和扭矩图） 1）由静力学平衡方程求得轧辊辊颈处的支反力： R1*（286+507+654+353）-P5*（507+654+353）- P9*（654+353）- P13 *（353）=0 即：R1 =（ 600 *1514+ 800 *1007 + 1100*353）/（286+507+654+353） =1167.94 KN R2= （P5+P9+P13）- R1= （600+800+1100）-1167.94=1332.06KN 2）轧辊各位置点的弯矩值： Ma = R1 *300/2/1000 = 1167.94 *0.15 =175.191KN.m Mb= R1 * 286/1000 = 1167.94 *0.286 =334.03KN.m Mc= R1 *（286+507）/1000- P5*507/1000 = 1167.94*0.793-600*0.507=621.98 KN.m 或（Mc= R2 *（353+654）/1000- P13*654/1000 = 1332.06*1.007-1100*0.654=621.98 KN.m）Md = R2 *353/1000 = 1332.06 *0.353 = 470.22KN.m Me = R2 *300/2/1000 = 1332.06 *0.15 = 199.81KN.m 3）绘制弯矩图和扭矩图： 4）轧辊各位置点的扭矩值：忽略摩擦力矩后，传动侧的扭矩为 Mn =M13+M 9+M5=60+30+20=110.0 KN.m 5）辊身强度计算：三个孔型处的弯曲应力分别为：σD5 = Mb /（0.1D53）= 334.03 / ( 0.1×0.4253) = 43.51 MPa σD9 = Mc /（0.1D93）= 621.98/ ( 0.1×0.3843) = 109.85 MPa σD13 = Md /（0.1D133）=470.22 / ( 0.1×0.343) = 119.64MPa 6）辊颈强度计算：由支反力的大小和传动端的位置可判定，辊颈的危险断面在传动侧，其弯曲应力为：σd = Me /（0.1d3）=199.81/ ( 0.1×0.33) = 74 MPa 危险断面的扭转应力: τ d = Mn /（0.2d3）=110/ ( 0.2×0.33) = 20.37 MPa 辊颈危险断面的合成应力: σd p = (σd2 +3τd2 )1/2= (74 2 +3×20.372 )1/2 = 81.98 MPa 7）辊头的强度计算：τ d 1= Mn /（0.07d13）=110/ ( 0.07×0.283 ) = 71.59 MPa 8）轧辊的许用应力： [σ] = σb / n = (500 ~ 600) / 5 = 100 ~ 120 MPa [τ] = 0.6[σ] = 0.6×( 100 ~ 120) = 60 ~ 72 MPa 9）结论：辊身、辊径的应力均小于许用值，所以轧辊受力安全，不合符要求。

概况描述：生产上的齿轮轴在使用两个星期后，突然发生断齿，给生产造成了很大的损失。为了弄清楚产生断裂的原因， 1、化学成份分析 从成份上看，大有材料为38 Cr Mo Al ，小的材料为20 Cr MnMo 2、宏观形貌 大：断口处晶粒粗大稍发亮，为脆性断裂。小：断口处晶粒细小，瓷性灰色断口，为韧性断裂。（如图示） 3、金相组织分析 （1）大的金相组织 100X 40X 200X 齿轮表面的渗氮层厚：0.30mm ，渗层硬度801HV 1，表面有数条垂直于表面的微裂纹，裂纹周围组织无脱碳，裂纹长度稍长于渗层。 200X 断裂处的显微组织形貌

200X 中心组织：回火索氏体加屈氏体加条状及半网状铁素体。 (2)小的金相组织 200X 40X 齿轮渗碳层厚1.5 mm，有效硬化层厚0.8 mm，表面有数条细小的裂纹沿晶向里延伸，渗层硬度637HV1。 200X 表面渗碳和过渡区组织，表面为高碳马氏体和细小的颗粒状碳化物，往里为马氏体组织。500X 中心组织：低碳板条马氏体组织。 4、原因分析 （1）大的材料为氮化钢，小的材料为渗碳钢，符合材料的牌号。（2）从金相组织上分析 大的心部组织为回火索氏体加屈氏体加条状、半网状的铁素体，为非正常的调质组织，这是因为淬火时，由于加热温度太低或保温时间太短，使铁素体未能完全溶解，经过淬火、回火后，仍存在于基体中。调质后出现这种组织，属于不良的显微组织。齿轮表面有数条微小的细裂纹，这些裂纹的产生是氮化时，由于氮在铁素体中的扩散速度较大，氮化后铁素体中的氮浓度较高，易形成须状氮化物从而从使氮化层脆性较大。因此渗层组织不均匀（？），致使在使用过程中齿根部受到拉应力的作用而导致脆性断裂。

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

弹簧失效的原因分析 弹簧失效的原因分析 一、佛山弹簧分解弹簧永久变形及其影响因素 弹簧的永久变形是弹簧失效的主要原因之一 弹簧的永久变形，会使弹簧的变形或负荷超出公差范围，而影响机器设备的正常工作。 检查弹簧永久变形的方法 1.快速高温强压处理检查弹簧永久变形：是把弹簧压缩到一定高度或全部并紧，然后放在开水中或温箱保持10～60分钟，再拿出来卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。 2.长时间的室温强压处理检查弹簧永久变形：是在室温下，将弹簧压缩或压并若干天，然后卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。 二、弹簧断裂及其影响因素 弹簧的断裂破坏也是弹簧的主要失效形式之一 弹簧断裂形式可分为；疲劳断裂，环境破坏（氢脆或应力腐蚀断裂）及过载断裂。 弹簧的疲劳断裂： 弹簧的疲劳断裂原因：属于设计错误，材料缺陷，制造不当及工作环境恶劣等因素。 疲劳裂纹往往起源于弹簧的高应力区，如拉伸弹簧的钩环、压缩弹簧的内表面、压缩弹簧（两端面加工的压缩弹簧）的两端面。 受力状态对疲劳寿命的影响 （a）恒定载荷状态下工作的弹簧比恒定位移条件下工作的弹簧，其疲劳寿命短得多。 （b）受单向载荷的弹簧比受双向载荷的弹簧的疲劳寿命要长得多。 （c）载荷振幅较大的弹簧比载荷振幅较少的弹簧的疲劳寿命要短得多。 腐蚀疲劳和摩擦疲劳 腐蚀疲劳：在腐蚀条件下，弹簧材料的疲劳强度显著降低，弹簧的疲劳寿命也大大缩短。 摩擦疲劳：由于摩擦磨损产生细微的裂纹而导致破坏的现象叫摩擦疲劳。 弹簧过载断裂 弹簧的外加载荷超过弹簧危险截面所有承受的极限应力时，弹簧将发生断裂，这种断裂称为过载断裂。 过载断裂的形式 (a)强裂弯曲引起的断裂; (b)冲击载荷引起的断裂; (c)偏心载荷引起的断裂 佛山弹簧后处理的缺陷原因及防止措施 缺陷一：脱碳 对弹簧性能影响：疲劳寿命低 缺陷产生原因：1、空气炉加热淬火未保护气2、盐浴脱氧不彻底 防止措施：1、空气炉加热淬火应通保护气或滴有机溶液保护：盐浴炉加热时，盐浴应脱氧，杂质BAO质量分数小于0.2％。2、加强对原材料表面质量检查 缺陷二：淬火后硬度不足

钢丝断裂原因分析

一、夹杂物引起断裂 线材中非金属夹杂物的存在，破坏了组织的连续性，起到了一个显微裂纹的作用。当受到外力作用时，在夹杂物的顶端首先产生附加的应力集中。尤其在原奥氏体晶粒交界处出现的大块状、条状或片状碳化物，这些异常碳化物在材料冷变形时，严重地阻塞了位错的移动，致使该处产生应力集中。当应力集中达到一定大小时便会使碳化物开裂，或在碳化物与基体交界处产生裂纹。当裂纹达到失稳状态尺寸，地瞬时产生断裂。 非金属夹杂物的多少是衡量帘线钢质量高低的一个重要因素。在用SEM对断口进行分析的过程中，经常发现非金属夹杂物。在典型的杯锥状断口上有时候就能发现夹杂物，SEM表明大多为三氧化二铝夹杂或其它高熔点脆性夹杂物。其避免主要是通过精炼，使夹杂物变为塑性低熔点夹杂物。 脆性夹杂物是引起钢丝断裂的重要原因之一，而夹杂物引起断裂分为以下几种形势： 1、夹杂物与钢基体之间界面脱开 拉伸过程中，在夹杂物周围的局部加剧了应力集中；裂纹优先在与拉应力垂直的夹杂物与基体的界面产生并沿着夹杂物与钢基体界面扩展，致使夹杂物与基体界面脱开。 2、夹杂物本身开裂

由于脆性较矮杂物本身具有缺陷，在拉伸过程中，在缺陷处产生严重的应力集中，由于局部应力升高而导致夹杂物本身开裂。; 3、混合开裂 钢中非金属夹杂物的形状、分布是没有规律的，因此夹杂物在钢中引起裂纹也是随机性的，取决于夹杂物的性质、尺寸、形状及分布，对于同类型的夹杂物，由于形状、分布和受力方向不同，往往产生断裂的情况也不尽相同，有时两种断裂方式同时存在，有时两种断裂方式交替进行。4、沿两种不同类型夹杂物的相界开裂 钢中经常出现几种夹杂物相共生在一起的复合夹杂物，由于各类夹杂物之间的力学性能和物理性质不同，相界结合力较弱，在拉应力作用下容易从相界开裂。 二、偏析引起的钢丝断裂 在一定程度上，中心偏析对钢丝拉断的危害必脆性夹杂物。因为偏析在更大程度上影响了钢丝的延伸性，从而使塑性变形不能在存在偏析的地方产生。在钢丝最初的拉拔过程中偏析导致小的裂纹的出现，等进入了最终拉拔时就导致了人字形断口(chevroncracks) 在连铸过程中减少中心偏析的途径有以下几个： 1、中心偏析随着中包过热度的降低而降低，因此中包的钢液温度应该尽可能的低；

螺栓断裂原因分析 螺栓的抗拉强度比想象中强得多，以一只M20×80的8.8级高强螺栓为例，它的重量只有0.2公斤，而它的最小拉力载荷是20吨，高达它自身重量的十万倍，一般情况下，我们只会用它紧固几十公斤的部件，只使用它最大能力的千分之一。即便是设备中其它力的作用，也不可能突破部件重量的千倍，因此螺栓的抗拉强度是足够的，不可能因为螺栓的强度不够而损坏。 很多螺栓断裂的最终分析认为是超过螺栓的疲劳强度而损坏，但是螺栓在横向振松实验中只需一百次即可松动，而在疲劳强度实验中需反复振动一百万次才会损坏。换句话说，螺栓在使用其疲劳强度的万分之一时即松动了，我们只使用了螺栓能力的万分之一，所以说螺栓的损坏也不是因为螺栓疲劳强度。 静态紧固用螺栓很少会自行松动，也很少出现断裂情况。但是在冲击，振动，变载荷情况下使用的螺栓就会出现松动和断裂的情况。 所以我认为螺栓损坏的真正原因是松动。螺栓松动后，螺纹和连接件之间产生微小间隙，冲击和振动会产生巨大的动能mv^2，这种巨大的动能直接作用于螺栓，受轴向力作用的螺栓可能会被拉断。受径向力作用的螺栓可能会被剪断。 因此设计时，对于关键的运动部位的连接紧固要注意防松设计。 自锁螺母尼龙锁紧螺母以上为两种形式的锁紧螺母。 对于弹簧垫片的放松效果，一直存在争议。 弹簧垫圈的放松原理是在把弹簧垫圈压平后，弹簧垫圈会产生一个持续的弹力，使螺母和螺栓连接副持续保持一个摩擦力，产生阻力矩，从而防止螺母松动。同时弹簧垫圈开口处的尖角分别嵌入螺栓和被连接件的表面，从而防止螺栓相对于被连接件回转。

以M16螺栓连接为例，实验显示用约10N.m的螺栓预紧力矩就可以将16弹簧垫圈完全压平。弹簧垫圈只能提供10N.m的弹力，而10N.m的弹力对于280N.m的螺栓预紧力矩来说可以忽略，其次，这么小的力，不足以使弹簧垫圈切口处的尖角嵌入螺栓和被连接件表面。折卸后观察，螺栓和被连接件表面都没有明显的嵌痕。所以，弹簧垫圈对螺栓的防松作用可以忽略。另外，在螺栓与被连接件之间增加一个垫圈，如果垫圈质量有问题，相当于给螺栓连接又增加了一个安全隐患。

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，

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

320轧机轧辊强度有限元分析 贾慧灵1 任学平1窦剑琳2 (1:内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010; 2:中冶东方工程技术有限公司设备室内蒙古包头014010) 摘要根据轧辊的约束情况,建立了简化后的有限元模型,分别计算了3种不同轧制工况下轧制点处的应力,得到轧辊的最小安全系数。分析得到距辊身约39mm处的过渡区最易发生疲劳断裂,对现场生产和今后的设计具有指导意义。 关键词轧辊有限元分析安全系数疲劳断裂 中图分类号TG333.17文献标识码A Analysis on t he Stre ngth of t he Roller for 320M ill by Fi nite Elem e ntM et hod Jia Hu iling1Ren Xuep i n g1Dou Jianlin2 (1:I nstitute o fM echan ica lEng ineeri n g,I nnerM ongolia University o f Sc i e nces and Techno logy; 2:E qu ip m en tD epart m en,t East Eng ineeri n g and Techno logy C o.,Ltd.o fM CC) AB STRACT Based on boundary constra i n t o f t he ro ll er,t he si m p lified fi n ite e le m ent model i s estab li shed. T he stress a t rolling po i nt i s ca l culated i n three worki ng conditi ons.T he m i n i m u m safety facto r of the ro ller is ob ta i ned.T he ana l ysis s how s the fa ti gue fracture m ay take place i n about39mm transiti onal zone from the ro ller.T he resu lt has practicall y gu i ding m ean i ng to s i te producti on and fut ure des i gn. K EY W ORDS R oll F inite e le m ent ana l ysis Safe t y factor F atigue frac t ure 1前言 目前小型轧机使用最多的一种主导机型为短应力线轧机,由于其为无牌坊的四拉杆结构,缩短了轧制力所引起的应力回线,使轧机的整机刚度得到增强,产品质量提高,设备总重降低。在我国现代化的小型棒材轧钢车间,主要精轧设备普遍采用了这种先进的短应力线轧机[1]。如某钢铁集团公司生产 16~40mm圆钢及带肋钢筋的小型棒材车间,为提高产品精度和成材率,采用了我国自行研制的 320mm精轧机,精轧区共有六架轧机,平立交替布置,立式轧机与水平轧机的本体一样,都采取了短的应力回线结构,其结构如图1所示。 轧辊是轧机的主要承载件,在轧制力作用下,会产生弹性变形,其强度高低直接影响钢材的质量及产量。一般说来,小型型钢轧机采用半硬面或硬面轧辊(H B250~600),该车间轧辊材料为镍钼球墨铸铁,弹性模量E=1.54!103MPa,泊松比为 =0.3,强度极限b=600MPa,单侧轴承座承受的最大轧制力为420kN。为提高轧辊刚度, T ota lN o.168 A pril2008 冶金设备 M ETALLU RG IC A L EQU IP M ENT 总第168期 2008年4月第2期 内蒙古科技大学青年基金项目K J200647 作者简介:贾慧灵,女,1976年生,内蒙古科技大学毕业,硕士,讲师

M10-45H 内六角紧定螺钉 断裂分析 据客户反映，由本公司供应的M10-45H 紧定螺钉，安装过程中发生故障。 现状：M10-45H 内六角紧定螺钉，在密封锁紧螺母安装过程中发生断裂； 安装过程：在部件上指定部位使用43~48N.m 扭矩旋入紧定螺钉（作为限位螺钉使用），然后，在紧定螺钉露出端使用43~48N.m 的终拧扭矩旋入密封锁紧螺母并拧紧，防止螺钉与基体之间的间隙造成介质渗漏。 一，失效件检测分析： 1，断口形貌宏观观察： 断面基本与轴线垂直，颜色灰色，颗粒细小均匀；放大10倍进行观测，未见目测可见原始裂纹。 2，机械性能检测： 3，金相检测分析： 沿轴线使用线切割方式制样，检测了纵向剖面的金相组织。如下图图1和图2。 图1 芯部金相x500 芯部金相组织：回火马氏体+回火屈氏体 图2 螺纹金相x200 螺纹部位金相：无脱碳层或渗碳层 4，化学成分分析： 合金钢SCM435: 0.35%C, 0.21%Si, 0.70%Mn, 0.013%P, 0.007%S, 1.04%Cr, 0.185%Mo 符合GB3098.3对45H 级螺钉的材质要求。 失效件检测分析表明，该产品机械性能和使用材料完全符合GB3098.3标准要求 二，断裂原因分析： 对失效件的机械性能检测、金相组织检测、化学成分检测结果表明，产品完全符合标准规范。 对照标准GB/T 3098.3-2000，在标准条文内第一章，标准范围，对该产品的描述，第一段有明确：本标 准 规 定了由碳钢或合金钢制造的、在环境温度为10-35℃条件下进行试验时，螺纹公称直径为1.6- 24m m 的紧定螺钉及类似的不受拉应力的紧固件机械性能。如下截图：

甘肃冶金 2001年3月 第1期钢锭(坯)在轧制过程中出现翘皮及断裂等常见缺陷的原因分析和防止途径 贾　静 (兰州钢铁公司　甘肃省　兰州市　730020) 摘　要　分析了钢锭(坯)轧制过程中出现翘皮、裂纹、断裂等常见缺陷的原因,并且提出了解决问题的途径。 关键词　分析解决　缺陷　途径 1　前言 钢锭(坯)在轧制过程中会出现翘皮、裂缝、断裂等多种缺陷而致废。由于种种原因,90年代初以来,特别是近几年里,钢锭(坯)轧裂和翘皮的数量骤然上升并有居高不下之势。为此,我们将近几年来发生的钢锭(坯)轧废情况统计分析结果列于表1(数据以每年退换钢锭的数量为依据)。 表1　钢锭(坯)轧裂退换统计表 年　份钢 种废品数量致　废　原　因小　时(t) 1995 1996 1997 1998 1999Q195—Q235沸钢258钢锭重接19.08t,翘皮、断裂Q235镇静钢—　 Q195—Q235沸钢118翘皮、断裂 150220M nSi连铸坯70夹杂、断裂 20M nSi钢47断裂 Q195—Q235沸钢44翘皮、断裂 150220M nSi连铸坯80夹杂、断裂 1502Q235连铸坯40脱方 Q235镇静钢100纵裂纹、发纹 Q195—Q235沸钢220翘皮、断裂 Q235镇静钢110裂纹、断裂 Q195—Q235沸钢20断裂、裂口 Q235镇静钢240纵裂纹、裂口、断裂 258 235 264 330 260 9 收稿日期:2000-12-28

表1的统计结果表明: 早期镇静钢锭质量比沸腾钢锭的好,但近两年来质量有下滑趋势。 钢锭(坯)在轧制过程中退废的主要缺陷是翘皮、裂纹和断裂。平均每年退换钢锭293t ,由此造成的经济损失30余万元。 根据金属学和钢的热塑性变形原理,结合现场生产的实际情况,作者对这些缺陷的成因从炼钢工艺和轧钢工艺两方面进行分析。2　炼钢工艺对钢锭质量的影响2.1　化学成分的影响 对于碳素结构钢来讲,就元素影响而言造成轧制过程中出现裂纹、断裂极为有关的元素有S 、M n 、P 、Cu 。2.1.1　元素S 、M n 的影响及S 的“ 热脆”缺陷对大量轧裂钢锭化学成分的分析结果表明,元素S 的超标准上限及元素Mn 的低标准下限是钢锭轧裂的重要原因。 高硫钢锭经轧制后通身四面都有严重裂缝,有时只经过粗轧几道就断成碎块。其致废的机理是:S 是生铁或燃料中天然存在的杂质,由于S 在固态Fe 中的溶解度很小,几乎不能溶解。它在钢中以FeS 的形式存在,而FeS 和Fe 易形成熔点较低(仅有985℃)的共晶体,当钢在1100～1200℃进行热加工时,分布于晶界的低熔点共晶体固熔化而导致开裂,这就是通常所说的S 的“热脆”现象。在冶炼中为了清除S 的有害作用,必须增加钢中的含M n 量,使Mn 与S 优先形成高熔点的M nS,其熔点高达1620℃而且呈粒状分布于晶粒中,从而可以有效地防止或避免S 在钢中的“热脆”现象。2.1.2　元素P 的影响及P 的“冷脆”缺陷 通常,元素P 超标的钢锭在热轧过程中不出现裂纹或断裂,但成品坯(材)冷却至室温就会发生“冷脆”现象,在远远小于钢材力学指标力的作用下就发生脆断。 其机理是:室温下钢中的P 可全部溶于钢的铁素体中,使钢的强度、硬度增加,塑性、韧性显著降低。这种钢坯(材)的“冷脆”现象在我厂的生产中偶有发生。2.1.3　元素Cu 的影响及富Cu 轧制的网状裂纹 1997年10月,我厂轧制的Q 235镇静钢68方坯有两批总重量101.36t 成品钢坯表面出现了严重的裂纹,其症状如图1所示,可见钢坯通身有网状裂纹。经取样做成分分析发现Cu 含量在0.6%～0.8%,严重超标。 图1　富铜轧制的网状裂纹 元素Cu 超标造成钢锭热轧开裂的原因是:由于西域废钢资源的特点,含Cu 量有时较高。当钢中含Cu 量超过0.4%且它在加热炉中的氧化性气氛中较长时间加热时,由于选择性氧化的结果,在钢的表面氧化铁皮下会富集一薄层熔点低于1100℃的富Cu 合金,这层合金在约1100℃时熔化并浸蚀钢的表层,使钢在热加工时开裂并多形成网状裂纹。 因此,在技术标准中对碳素结构钢中残余铜元素的含量有明确规定,应该不高于0.3%。2.2　炼钢脱氧操作及浇注工艺的影响 我厂轧制钢锭从脱氧方式上分沸腾钢和镇静钢。由于钢液脱氧方式及结晶热力学的条件10

螺栓断裂原因的分析 一般情况下，我们对于螺栓断裂从以下四个方面来分析： 第一、螺栓的质量 第二、螺栓的预紧力矩 第三、螺栓的强度 第四、螺栓的疲劳强度 实际上，螺栓断裂绝大多数情况都是因为松动而断裂的，是由于松动而被打坏的。因为螺栓松动打断的情况和疲劳断裂的情况大体相同，最后，我们总能从疲劳强度上找到原因，实际上，疲劳强度大得我们无法想象，螺栓在使用过程中根本用不到疲劳强度。 一、螺栓断裂不是由于螺栓的抗拉强度： 以一只M20×80的8.8级高强螺栓为例，它的重量只有0.2公斤，而它的最小拉力载荷是20吨，高达它自身重量的十万倍，一般情况下，我们只会用它紧固20公斤的部件，也只使用它最大能力的千分之一。即便是设备中其它力的作用，也不可能突破部件重量的千倍，因此螺纹紧固件的抗拉强度是足够的，不可能因为螺栓的强度不够而损坏。 二、螺栓的断裂不是由于螺栓的疲劳强度： 螺纹紧固件在横向振松实验中只需一百次即可松动，而在疲劳强度实验中需反复振动一百万次。换句话说，螺纹紧固件在使用其疲劳强度的万分之一时即松动了，我们只使用了它大能力的万分之一，所以说螺纹紧固件的松动也不是因为螺栓疲劳强度。 三、螺纹紧固件损坏的真正原因是松动： 螺纹紧固件松动后，产生巨大的动能mv2，这种巨大的动能直接作用于紧固件及设备，致使紧固件损坏，紧固件损坏后，设备无法在正常的状态下工作，进一步导致设备损坏。 受轴向力作用的紧固件，螺纹被破坏，螺栓被拉断。 受径向力作用的紧固件，螺栓被剪断，螺栓孔被打成橢圆。 四、选用防松效果优异的螺纹防松方式是解决问题的根本所在： 以液压锤为例。GT80液压锤的重量是1.663吨，其侧板螺栓为7套10.9级M42螺栓，每根螺栓的抗拉力为110吨，预紧力取抗拉力一半计算，预紧力高达三、四百吨。但是螺栓一样会断，现在准备改成M48的螺栓，根本原因是螺栓防松解决不了。 螺栓断裂，人们最容易得出的结论是强度不够，因而大都采用加大螺栓直径强度等级的办法。这种办法可以增加螺栓的预紧力，其摩擦力也得到了增加，当然防松效果也可以得到改善，但这种办法其实是一种非专业的办法，它的投入太大，收益太小。 总之，螺栓是：“不松不断，一松就断。”

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

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