浅析冷轧机轧辊缺陷表现形式及预防措施

摘要：在冷轧轧辊使用的过程中，如果轧辊本身存在缺陷，会导致质量降级，甚至产品直接报废，严重时将导致轧机断带、堆钢，此类事故处理时间长，严重影响轧机生产效率。目前我国很多的生产厂家对轧辊出现的缺陷问题非常的重视，他们通过对轧辊的研究，力图有效的降低轧辊的消耗，保证轧机产能和成材率。本文就冷轧机轧辊常见的缺陷问题进行分析，提出了具体的问题的预防措施。

关键词：冷轧机；轧辊缺陷；表现形式；预防措施

中图分类号：F407文献标识码： A

某钢冷轧厂在轧机投产初期，如果轧辊表面出现缺陷，会给整个生产带来很大的困扰，对产品的生产节奏和质量都有一定的影响。一般来说轧辊的表面缺陷包括很多种，包括振纹、螺旋纹、刀花、裂纹等，以上缺陷对产品的表面都有一定的影响。

一、振纹

进行带钢轧制的过程中，在带钢的表面，经常有一种与带钢运动方向垂直、明暗相间的条纹出现，这种现象就叫做带钢振纹。通过多次的实践我们发现，产生的振纹多数原因是由于轧辊的原因，轧辊的振纹复制在了带钢的表面。

1.轧辊振纹的产生原因

一般来说，轧辊的振纹产生是有其自身的原因的，进行生产的过程中，砂轮主轴的不断振动会导致轧辊振纹的产生，此时产生的振纹呈螺旋状，在轧辊的表面分布；砂轮脱粒不良、砂轮形状不良也可能导致轧辊振纹的出现，呈螺旋状，分布在其表面；通常情况下，我们可以通过对砂轮和轧辊的转速对振纹的间距进行测算，然后与实际存在的进行相互比较，这样对砂轮振纹就可以进行准确的判断，由于轧辊托架（托瓦）的接触不良引发的轧辊振纹，振纹以平行于轧辊母线的形式分布在轧辊表面；由于尾座顶尖形状不良而引发的轧辊振纹，振纹的分布是平行于轧辊母线的；因头架转动不良引发的轧辊振纹，振纹的分布是平行于轧辊母线的；砂轮头架的振动和床头箱的振动之间产生共振引起的轧辊振纹，以平行于母线的形式分布在轧辊表面。

2.轧辊振纹的消除方法

对轧辊振纹进行消除，首先对不正常的振源要进行消除，对振纹的明显形式进行分析，选择合适的磨削方式，对明显的振纹要从粗磨开始，不明显的则从半粗磨开始。

二、辊身断裂

1.次疲劳断裂

疲劳从一个单一点萌生，形成一个伴有疲劳辉纹的椭圆形花纹。深层固有缺陷导致的辊身断裂的危害极大，在轧制状态下，轧辊可能沿轴向完全爆裂或者断裂成几大段。次表层应力集中使局部应力超过疲劳强度，疲劳裂纹萌生并扩展，周围材料的强度逐渐降低到发生疲劳的强度，断裂的最后阶段是瞬时的。预防措施:轧辊磨削后进行超声波探伤，进行检测并跟踪使用情况，及时防止该类缺陷造成的严重事故的发生。

2.脆性断裂

辊身脆断是由轧制过载引起的瞬间辊身断裂，一般发生在横向剪切面上(与轴向成45°角)，断裂裂纹在表面应力最高的一点萌生，在横向剪切面上径向、圆周方向扩展，内部断口在外观上是典型的韧性断口。发生轧制事故时，辊身突然承受很大额外应力，一旦超过辊身材料强度，很容易发生脆断。

在生产过程中应尽量避免事故的发生；在冶炼过程中要严格控制夹杂物的含量。轧机轧辊在工作过程中受力较为复杂，其断裂面形态有多种多样，因此其断裂形式一般也是由正应力及切应力引起的复合断裂。

三、橘皮纹

在轧辊使用过程中，长时间的使用会导致轧辊表面橘皮的出现(见图1)，一般来说新的轧辊不会出现此类现象。在出现橘皮现象的初期，轧辊表面的橘皮不是很明显，通过逆光才看的到，表面看来没有尺寸的差异，但随着轧辊的条件不断的变差、工作过程中的零件磨损，轧辊表面的橘皮现象会逐渐加重，轧辊表面的也会逐渐变得精细，粗糙度不断的降低，橘皮纹就会出现。如果继续使用，对要加工的板材的质量等就得不到保障。

四、轧辊表面裂纹和剥落

进行板带材轧制过程中，特别是对硬合金的轧制，要注意板带材的边部、轧辊表面和支承辊边部相接触的部位，此区域为应力比较集中的区域，当调整板形增加弯辊力时，这种现象会更加严重。生产的过程中，如果材料的屈服强度小于应力，在皮下就会出现疲劳裂纹，随着运行时间的不断增强，裂纹累积就会逐渐变为破碎从而出现剥落。

现场冷轧机工作辊接触应力引发的剥落主要有两个产生原因:接触应力瞬间过大或者长周期的应力接触。瞬间的接触产生的应力因为最大残余剪切应力在表皮下引发剥落，当轧机突然的打滑、停机，都会导致超过轧机能承受的最大强度。这种剪切应力的突然升高可引起表皮下的裂纹瞬时形成。在极个别情况下，接触应力急剧到足以引起表皮下裂纹形成并弥散到瞬时剥落。高周期接触应力产生原因目前认为:在轧辊投入轧制使用时，带钢边部、工作辊和支撑辊边部间的接触区，必将成为应力集中地方。轧辊在转动的过程中，当最大的参与应力处于轧辊的表皮下，材料的抗压能力不足以承受此力，在此位置就会出现裂纹，随着轧辊的不断转动循环，裂纹的位置会不断的扩散，发生小范围的破碎剥落。在实际的情况中，在轧机表面有裂纹的地方，疲劳破损的情况会引发剥落，当破损的程度不断的向周围蔓延，周围材料的强度会不断的下降，直到发生大块的剥落等。

五、轧辊缺陷的具体解决措施

1.轧辊磨削工艺的优化

（1）确定合理磨削量

轧辊在进行工作时，合理的磨削量的确定，主要是结合长期轧辊磨削及使用经验数据进行考虑，疲劳层的磨削量以表面硬度检测数值恢复到正常硬度范围为依据。过大的磨削量，会造成不必要的轧辊消耗；过小的磨削量，则会不能充分消除疲劳硬化层，反而还会升高出现裂纹的几率。

（2）辊面力学性能的优化

轧辊表面力学性能的优化措施主要是采用合理的磨削工艺，有效的避免疲劳裂纹产生。在进行精磨削时，选择组织细、粒度小的砂轮，可有效减少表面残余应力，增加抛光与精磨的次数。在进行粗磨削时，选择组织粗、粒度大的砂轮，并要合理的控制进刀量，减少反复走刀数次，磨削残余应力，可确保辊面疲劳硬化层磨尽。在磨削过程中，采用优质的、流量大的磨削液，降低磨削区温度，带走磨削热量，减少表面残余应力。

2.采用有效轧辊管理及维护使用方法

1)轧辊在加工中的表面残余应力无法彻底消失，应加强对辊磨削前后的硬度值跟踪，全面的对轧辊性能状态进行掌握，并且及时加强磨削工艺的修订。对已经拆卸下来的轧辊，必须提前记录其轧制工作时间、换辊原因和轧制吨位等问题。应该对每次重新磨削的轧辊的完整工艺数据进行记录。从轧机下机后的轧辊放置一段时间再进行磨削.在磨削过程中，确保减小热变形带来的应力使其变化到最低的程度。

2)提高压下率虽然可以从一定程度上节约成本，减少道次节约时间，但也会直接或间接地加快轧辊的磨损，且有可能产生板形缺陷。因此合理的对轧制力、压下量等参数等进行选择，可以避免辊面受到不必要的重载荷冲击以及过度的疲劳损伤等问题

3)轧辊表面疲劳裂纹出现的时候，必须立即下机等待修磨，如继续生产，会造成轧辊表面裂纹加深直至剥落，最后爆辊爆辊甚至断带。因此这要求轧机班长定期检查带钢表面，避免出现质量缺陷和生产事故。。

3.轧制过程中，保证乳化液喷淋系统正常工作，供乳压力和温度都在工艺条件范围内，保证顺利轧制的前提下，可以加入少量的添加剂，对油的粘度进行改善，这样可以有效缓解轧的热疲劳，减少轧辊磨损，改善轧制时应力状态，降低轧制力，对轧制辊系进行稳定。

综上所述，冷轧工作辊的缺陷产生与轧辊的使用、磨削、选材都有密切的关系，因此，规范操作、建立合理的磨削制度、合理选择材质能有效的减少轧辊缺陷，降低辊耗。

参考文献：

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