浅谈精轧工作辊失效形式及预防措施

发布于:2021-06-14 20:23:13

浅谈精轧工作辊失效形式及预防措施 浅谈精轧工作辊失效形式及预防措施 精轧工作辊
(郑强) 郑强) 检修中心轧钢维护部
摘要: 摘要:通过对轧辊在生产中发生的各种失效形式进行分析,并作出相应的预 防措施。 关键词: 关键词:裂纹;剥落;断裂

前言
轧辊是热轧厂生产中最大的消耗性、关键性备件,不仅其消耗量 大、价格昂贵,而且其性能和使用情况的好坏,直接影响生产的作业 率和成本、产品的产量和质量、辊耗等。轧辊消耗量是轧钢生产技术 经济指标之一,是考核轧钢生产的主要内容。因此,提高轧辊使用寿 命, 是轧钢生产提高生产效率、 实现增产节约、 降低消耗的有力措施。 使用中的轧辊,由于和轧件直接接触引起的接触应力、热应力、 剪切应力、残余应力和轧辊本身的制造缺陷等原因,常常在正常使用 周期内被迫提前下机,甚至非正常报废,这就需要我们通过各种失效 形式做出相应的分析,并加以预防和解决。 1.裂纹 裂纹 裂纹是轧辊使用中最常见的一种失效形式, 又分正常裂纹和非正 常裂纹两种。 1.1 正常裂纹 正常裂纹 正常裂纹又叫热裂纹,热裂纹属正常轧制下产生的裂纹,初期呈 很细的网状均匀分布在轧辊的整个辊身上,深度较浅。 热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

发生于轧辊辊身上的一种微表面层现象。 此种裂纹是轧制过程中轧辊 受接触应力、热应力、剪切应力、残余应力影响,当应力超过材料的 疲劳极限时,轧辊表面产生严重应变,逐渐导致热疲劳裂纹的产生。 预防措施:1、合理控制冷却水量和冷却水的分布; 2、合理分配各机架轧制负荷; 3、合理控制换辊周期; 4、合理控制磨削量; 1.2 非正常裂纹 轧制中发生的打滑、粘钢、卡钢、堆钢、甩尾、甚至断水轧制等 轧制事故,这些轧制事故会造成轧辊局部温度升高而产生热应力

和组织应力, 当轧辊应力值超过材料强度极限时便产生热冲击裂 纹, 形成轧辊辊身表面一条母线上或局部深度和开口度较大的裂纹。
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。 预防措施:1、轧制条件应满足轧辊的使用技术要求; 2、合理分配各机架轧制负荷; 3、提高轧制操作技能,尽量减少打滑、粘钢、卡钢、堆 钢、甩尾、甚至断水轧制等轧制事故的发生; 4、轧线必须及时把事故原因的信息传递到磨辊间,以便 于磨辊间针对事故原因制定有效的对事故轧辊进行严 格的超声波、涡流探伤及磨削处理; 2.剥落 2.剥落

剥落是轧辊使用中比较严重的一种失效形式, 是由于轧辊表面裂 纹的扩展或轧辊本身内部缺陷造成的。 轧制使用过程中, 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,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*行的方向扩展,即造成剥落。

2.1小面积剥落 2.1小面积剥落 轧制过程中卡钢等轧制事故会使轧辊辊身产生于次表层的网状 或蜂窝状的裂纹沿径向扩展进入硬化层并向多方向分枝扩展, 该裂纹 在逆向轧制条件下不断扩展、连通,即造成小面积剥落。 预防措施:1、控制裂纹的产生; 2、一旦发生各种轧制事故,应立即停车,将事故轧辊换 下; 3、 检测时一旦发现具有此特性的发展过程中的裂纹轧辊, 应立即停止使用; 4、缺陷扩展辊停止使用,缺陷不扩展辊跟踪使用; 2.2大面积剥落 2.2大面积剥落 轧制中发生的打滑、粘钢、卡钢、堆钢、甩尾、甚至断水轧制 等轧制事故的事故辊和更换下来的轧辊尤其是前机架轧辊, 多数辊面

上存在裂纹,由于磨削时不彻底而残留的表面裂纹,若继续使用在工 作应力、残余应力、冷却引起的氧化、周期性疲劳应力作用下,这些 裂*晌@秃诵摹A盐蒲匾欢ǖ慕嵌认蚬跎砟诓糠⒄梗狈⒄怪 某工作层的某一深度或结合层时, 沿周向与*行于辊面弧线的方向快 速延伸,形成一定宽度和长度的*坦状分层,严重时缠绕辊身几圈, 当强度不足以承受较大的轧制力时, 大面积瞬间脆性破裂即造成大面 积剥落。 预防措施:1、控制裂纹的产生; 2、杜绝将有缺陷的轧辊上线使用; 3、检测时发现某一轧辊具有此特性的裂纹,应立即将该 轧辊报废; 4、有效地对下机的各类轧辊进行检测管理,将损伤的可 以修复的轧辊进行有效的修磨并消除缺陷; 3.断 3.断辊 断辊是由多种因素造成的,主要发生在辊身、辊颈、辊脖与辊颈 交界处、传动侧扁方等部位。因轧制钢种、品种与生产工艺条件的差 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。 3.1 外在原因引起的断辊 主要是疲劳裂纹扩展、板坯来料厚度与理论厚度相差太大、轧制 压力增加以及热应力的叠加引起的断辊。 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,在轧制过程中,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。 预防措施:1、有效控制裂纹的产生; 2、严格控制板坯来料厚度; 3、杜绝轧制低温钢,以免造成轧制压力增加,使轧辊处 于疲劳状态; 4、严格工艺制度,控制轧*谧啵忧慷栽趵淙此俊 水压、水温、水质、冷却方式、轧出量及润滑条件的 控制等; 5、通过轴承维护,保证轴承正常使用; 3.2 内在原因引起的断辊 主要是表面加工残余应力过大、夹杂、塑性差引起的断辊。 。 轧辊组织缺陷会导致轧辊断裂, 轧辊芯部组织不正常导致机械性 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。 预防措施:1、加强新辊检测,避免缺陷轧辊进厂使用; 2、提高轧辊的显微组织及硬度均匀性; 3、保证适当的淬透性; 4、提高轧辊的剪切强度和塑性,降低轧辊残余应力。 5、取决于轧辊厂家的铸造水* 4.结束语 4.结束语 由于轧辊生产厂家的制造水*不同、材质不同、轧辊在机使用状 态不同,所产生的失效形式也不尽相同。但所产生的失效原因不外乎 制造、使用、以及两方面的综合因素造成的结果。只要了解轧辊的失 效原因,针对轧机系统、失效形式、采取相应的措施,轧辊失效是可 以得到有效控制的,可以最大限度降低辊耗,从而提高轧辊的使用寿 命。 为了降低轧辊的事故率, 提高轧钢生产效率, 应该做到以下几点: 1、*讶氤鹿踔柿抗兀2、正确掌握无损检测技术,提高无损检测 手段多样化,配备性能良好的检测设备,更换统一的涡流探伤仪,实 现探伤图谱显示; 3、加强人员探伤技能,提高检测水*;4、严格 管理,合理控制使用轧辊;这样可以及时消除轧辊表面早期出现的裂 纹缺陷,能有助于从根本上杜绝生产中事故辊的发生,同时因非正常 磨削而引起的辊耗上升现象也能得到有效的抑制, 相信我们的轧制事

故辊是完全可以预防的。


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