冷轧辊超声波探伤

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1、锻钢冷轧辊的无损检测周鼎祥摘要:带钢冷轧工作辊的各项高性能指标及严酷的使用条件，使无损检测(NDT)技术在其研制、生产、试验和日常使用管理中得到广泛应用。本文对冷轧工作辊的材质、性能指标、使用条件及检测项目进行了介绍，对冷轧工作辊超声检测(UT)中常见技术问题进行了研讨，文章还对三种主要的表面探伤技术在冷轧工作辊表面缺陷检测中的效能进行了评述。关键词:锻钢冷轧工作辊超声波探伤表面波涡流检测旋磁探伤1概述现代带钢冷连轧工作辊及中间辊的材质通常为含Cr2～5％的高碳合金锻钢，近年来已开始使用高速钢及半高

2、速钢材质来制造冷轧工作辊。小规格的森吉米尔多辊轧机(Sendzimirmill)的工作辊及中间辊的材质主要为Cr12系列锻钢及锻造高速钢。现代冷连轧机的的轧制速度很高，可达每秒数十米。轧辊所承受的轧制力很大，按辊面母线单位长度计算，单位长度轧制压力常在10KN/mm以上。轧制的板宽很宽，板厚越来越薄，钢材的强度日益提高。因轧制极薄板而使轧制事故容易发生，辊面受粘钢及热冲击损伤的几率增加。因此冷轧辊的使用条件极其严酷。由于市场对现代冷轧板的质量要求日益提高，例如对板面要求光滑，不得有辊印、桔皮状糙化等

3、影响板面质量的缺陷；对板形要求平整，对板面中间的瓢形、边部的浪皱及镰形侧弯的控制很严，这就要求轧辊辊面有很高的耐磨性、耐糙化性；由于轧钢生产中可能发生辊面打滑、卡钢、粘钢等事故，辊面容易受热冲击而产生热裂纹，这些表面细小裂纹在未磨尽的情况下，在随后的使用中将引起裂纹向辊身皮下发展而形成大而深的带状剥落，使轧辊彻底报废。这就要求轧辊兼有良好的耐事故性，即要求辊面有适当的硬度和残余压应力水平。总而言之，既要求轧辊有高的耐磨性，又要求它具有良好的耐事故性。通常轧辊的耐磨性和耐事故性是一对矛盾，过高的耐磨性

4、(硬度)通常伴随着耐事故性的降低，而降低硬度一般可使耐事故性得到提高。所以轧辊的生产者和使用者在轧辊的生产和使用管理中，不仅要根据其使用条件和材质特点选择适当的热处理工艺以获得轧辊的适当的硬度范围和表面残余压应力水平，同时还要在轧辊的修磨过程中加强修磨控制和辊面缺陷检测，这在轧钢生产中卡钢、甩尾、打滑和跑偏等事故较多的情况下，尤为重要。对于一般的中、窄带钢冷轧工作辊来说，使用条件比宽带钢冷连轧辊要相对好一些。但除了轧制速度较慢、单位轧制力较低外，其他对于辊面耐磨性、耐糙化性和耐事故性仍有很高要求。为

5、了满足轧钢生产的使用，冷轧工作辊必须有足够深的辊身淬硬层深度。从20世纪70年代开始，冷连轧辊的淬硬层深度从≥12mm，逐步增加到20和30mm左右，目前已达到约50mm的水平。由于淬硬层的增厚，辊身淬硬层的残余压应力对轧辊中心区域残余应力的影响，使心部的残余拉应力水平有所增高，拉应力峰值区范围进一步扩大。这就使得对于冷轧工作辊中心区域的缺陷控制要求更加严格。换言之，轧辊制造厂和轧钢厂对于冷轧工作辊内部缺陷超声波检测提出了日益更高的要求。为了满足上述冷连轧机的使用条件，对冷轧辊提出了下列很高的检测要

6、求：轧辊辊面和辊颈轴承部位的硬度检测为了达到辊面的高耐磨性要求，辊面硬度通常都要求达到HSD93以上，对于平整工作辊硬度更是要求HSD95以上，且要求硬度均匀，辊身硬度均匀度不超出HSD2。为了防止辊身两端部在表面淬火过程中和以后使用时的脱肩事故，在辊身两端要留有一定宽度的淬火过渡区—软带。为了使辊颈轴承部位有良好的耐磨性，在轧辊制造时，通常需要对辊颈轴承部位进行表面高频感应淬火硬化处理—辊颈强化。上述部位均需进行硬度检测。轧辊的金相检测为了保证辊面的耐糙化性，防止在很高接触应力使用条件下辊面的滚动

7、接触疲劳所引起的辊面微裂纹和小掉肉，对轧辊的显微组织要求也很高。要求晶粒组织细小均匀；要求高倍夹杂物少，通常要求A系(加工变形)夹杂物(硫化物、硅酸盐)、B系夹杂物(氧化铝)、C系(不变形氧化物、氮化物等)夹杂物的总量不大于0.04%；要求偏析程度低，防止树枝晶出现。同时对组织中的液析碳化物的大小也有控制要求，一般碳化物的大小应在2μm以下，个别碳化物不应大于3μm。对于夹杂物的定量通常可采用网格法来计算，也可采用图像分析法来定量；对于液析碳化物的大小测量，一般应以在显微镜下测得的液析碳化物块的长轴

8、尺寸为准。轧辊的表面残余应力测试为了处理好辊身的耐磨性和耐事故性这一对矛盾，辊身表面应保持适当的热处理残余压应力。这个残余压应力不能太高，也不能太低。残余压应力较低则反映辊面硬度也较低，耐磨性也较差，但轧辊的抗事故性可能较好，属于耐事故型轧辊；残余压应力较高，则通常辊面硬度很高，辊面的耐磨性高，属于耐磨型轧辊，但在发生辊面打滑、粘钢和烧伤等轧钢事故时，产生的表面裂纹较深，易导致辊面剥落事故。辊面的残余压应力与硬度的关系密切，有资料指出，对于辊身直径在Φ550mm左右的