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1、热连轧铸造工作辊剥落类型及防范措施【摘要】为降低轧辊消耗，减少轧制事故，必须确保轧辊安全上机服役。本文针对热连轧铸造工作辊使用中经常出现的生产事故——轧辊剥落，从理论上分析了事故的成因，并提出了相应的预防方法；同时，本文结合现场生产事例，提出轧辊剥落事故的防范措施——探伤检测。这些对轧辊正常上机服役有一定的指导意义。【关键词】热连轧铸造工作辊剥落探伤检测1.前言轧辊剥落失效的发生不但会引发轧辊的严重损坏,而且会造成带钢的报废和生产的暂时中断。一般情况下，不能对剥落损伤的轧辊用修磨的方法进行修复,因此必须在轧辊的生产与使用过程中采取相应的防范措施[1~3]。2.轧辊剥落分类在热
2、轧带钢生产中,热连轧铸造带钢工作辊常见的剥落失效有以下几种形式。2.1鞍形剥落2.1.1现象说明鞍形剥落始于工作层与芯部接口以下的芯部材料，并从辊身表面劈开。在剥落的深区可能会看到裂纹线的密度，弥漫方向是从芯部到辊身表面。这种剥落发生在用于高负荷四辊热轧机架上的灰口铁芯的离心工作辊上，并且主要位于辊身的中心。2.1.2剥落起因剥落是由轧制时产生的大轧制力及高循环负荷引起的。这些负荷导致芯部材料承受高交替应力，在超过疲劳极限，许多微型裂纹便开始形成，引起芯部材料逐渐弱化。然后，这些微型裂纹连成一体，并经过工作层扩散到辊身表面，从而长大形成典型的“鞍形”剥落。图1马鞍形剥落2.1
3、.3预防方法为预防轧辊马鞍形剥落的产生,对轧辊铸造厂家来说,应根据客户的要求及轧辊工作的实际状况,对负荷大的轧机采用高强度的球墨铸铁芯部材质,避免采用低强度的灰铸铁芯材质。2.2压裂和带状裂纹剥落(猫舌形剥落)2.2.1现象说明开始阶段，在接近轧辊辊身的表面一个或多个压裂在局部超载处形成。这种裂纹总是与轧辊轴向平行，但以非径向方向弥漫。接下来，一种像猫舌头样的带状疲劳裂纹逐渐沿着大致平行于轧辊表面的方向呈环形方向发展。弥漫方向对应于轧辊的旋转方向。裂纹在轧辊工作层内发展，逐渐加深、加宽，随后是覆盖辊身表面的大面积剥落。17图2猫舌状剥落2.2.2剥落起因这种剥落形式，产生的主
4、要原因是过大的局部负荷超过轧辊外层的抗剪切强度时引发裂纹。在持续的轧制过程中，疲劳会继续引发裂纹的产生,进而导致辊身局部大面积掉肉；对服役期较长的工作辊和支承辊，磨损的表面会时常产生局部的超负荷；对不正确的CVC轮廓来说也是同样。另外，持续使用弯辊技术、没有合理的辊端倒角轮廓(以均衡支承辊端部应力)的支承辊、轧机事故以及轧制外来物都会引发此类裂纹。2.2.3预防方法为预防这类剥落失效的产生,轧辊每次服役后应对其缺陷进行检测。在发生严重轧机事故后,轧辊应进行100%裂纹检测,除此之外,还应采取一系列附加的措施,如服役期长短的控制,修磨时能否完全去除裂纹、正确的轧辊凸度控制等等,
5、从而有效地控制由于负荷过载所导致的轧辊失效[4~6]。2.3结合层缺陷剥落2.3.1现象说明工作辊表层金属由于结合层不良与芯部材质脱落,遂后脱落层沿着这一弱结合面进一步扩展,最终导致工作层局部剥落。2.3.2剥落起因在轧辊铸造过程中，工作层与芯部间的残留氧化层、界面熔剂或渣滓、过量碳化物、气孔、片状石墨或非金属残留物等，这些缺陷导致工作层与芯部未粘结或粘结强度降低，轧制过程中的局部过载引发两者分离，并沿工作层与芯部接口继续生成疲劳裂纹弥漫，直到达到临界尺寸，导致二次大面积剥落。图3结合层处脱落2.3.3预防方法结合层检测其实就是超声检测的一种，可以根据粘结面处的缺陷分析出轧辊
6、内部缺陷，规划轧辊的使用寿命。提前检测出轧辊内部缺陷，可以避免轧辊结合层剥落事故发生。2.4轧辊辊身边部剥落2.4.1现象说明辊身边部脱落是指工作辊表面或次表层裂纹引起的脱落,发生在圆周向距辊肩大约100~30017mm处。裂纹一直向辊肩非工作面发展。严重时,裂纹及引发的脱落可发展到辊身辊颈过渡圆弧处。当裂纹延展到一定深度时,就会引发大块剥落。（见图5）2.4.2剥落起因辊身边部脱落的起源是辊肩压力过大,工作辊正弯曲引发的负荷,支撑辊的倒角设计不当,板形不好,带钢边缘过厚(狗骨头状)或不适当的装配等等都会造成轧辊局部过载,从而造成局部剪切应力超过工作辊辊身自身材质抗剪切强度。
7、外加轧辊辊端长时间磨损过大,易造成辊身端部局部过载,引发裂纹的产生。随着轧制的持续,裂纹进一步延展,扩至辊身非工作面,造成剥落。图4辊身边部剥落2.4.3预防方法辊身边部脱落的预防措施，主要是确保支撑辊的辊身完好,恰当的辊端倒角设计。避免在工作辊辊端部位应力过于集中。确保弯辊得到很好的控制。注意工作辊与支承辊的之间的配合和轮廓的设计等,都可预防这类剥落的产生。3.生产实例分析3.1工作层深度不够剥落2008年，武钢某热轧厂精轧后段工作辊，在机服役过程中发生剥落，剥落位置位于操作侧边部，剥落形态见图5。随
