【摘要】軋輥是軋鋼廠中使用量最大的一種備件，其性能好壞對(duì)工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。本文首先分析了熱軋軋輥失效形式及原因，結(jié)合實(shí)際工作情況，討論了預(yù)防熱軋軋輥失效的對(duì)策，希望對(duì)相關(guān)研究領(lǐng)域提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】熱軋軋輥；失效；裂紋

軋輥是促使金屬發(fā)生塑性變形的一種工具，這種生產(chǎn)工具在實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用中常常處于一種較為復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。比如，在軋輥和軋件的加熱、水冷卻等而引起的熱應(yīng)力，由軋制負(fù)荷所引起的剪切應(yīng)力、接觸應(yīng)力及殘余應(yīng)力等等。如果軋輥加工、生產(chǎn)及操作過程中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，或者流程不合理等，都會(huì)使軋輥失效，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)斷裂、剝落以輥面損壞等情況，任何一個(gè)失效，都會(huì)直接縮短軋輥的壽命，嚴(yán)重情況下，會(huì)導(dǎo)致軋輥報(bào)廢，因而加強(qiáng)對(duì)軋輥失效原因的分析、采取有效措施對(duì)軋輥的進(jìn)行維護(hù)十分重要。

一、軋輥失效形式及原因

（一）輥面剝落

精軋機(jī)工作輥上經(jīng)常會(huì)發(fā)生剝落現(xiàn)象，很多情況下是由輥面出現(xiàn)裂紋所致。軋輥出現(xiàn)熱裂紋時(shí)，首先會(huì)產(chǎn)生軟點(diǎn)，輥面上此區(qū)域的硬度較低，壓痕和軟點(diǎn)是應(yīng)力的主要集中點(diǎn)，由于軋輥處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，高壓應(yīng)力不斷交替變化，因而裂紋會(huì)出現(xiàn)在應(yīng)力集中部位。

裂紋產(chǎn)生后，還會(huì)不斷擴(kuò)展，通常會(huì)在輥面上呈現(xiàn)出扇形紋和海灘紋，導(dǎo)致軋輥的強(qiáng)度降低，進(jìn)而發(fā)生剝落現(xiàn)象。另外，在熱軋板生產(chǎn)過程中，如果壓下率較大，或者在軋制高強(qiáng)度的鋼材時(shí)，由于負(fù)荷過大，會(huì)產(chǎn)生交變應(yīng)力、殘余應(yīng)力及熱應(yīng)力，會(huì)使拉應(yīng)力變大，當(dāng)拉應(yīng)力大于材質(zhì)的強(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)使軋輥產(chǎn)生一些細(xì)小裂紋，這些裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)大，最終由于失去穩(wěn)定性而發(fā)生剝落。

（二）軋輥斷裂

在軋輥的生產(chǎn)過程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生斷輥事故，工作輥棍身、輥頸和軸頭是斷裂發(fā)生的主要部位。由于軋輥的鋼種、材質(zhì)和生產(chǎn)工藝的不同，致使軋輥發(fā)生斷裂的位置也不同。由于軋輥的斷裂形式不同，主要有一次性斷裂和由裂紋而引起的斷裂，因而在對(duì)斷裂原因進(jìn)行分析時(shí)，可以從內(nèi)因和外因兩個(gè)方面著手。

在內(nèi)因?qū)用?，若軋輥?zhàn)陨斫M織存在缺陷而導(dǎo)致軋輥發(fā)生斷裂，軋輥內(nèi)部芯結(jié)構(gòu)組織的機(jī)械性能就會(huì)降低，并受到熱力作用，如果其所承受的應(yīng)力超過材料自身的抗拉力強(qiáng)度時(shí)，內(nèi)部的某些區(qū)域就會(huì)被拉斷，出現(xiàn)裂紋，而且裂紋會(huì)繼續(xù)擴(kuò)散，最終致使軋輥發(fā)生斷裂。通過研究分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)晶粒的直徑較大或者應(yīng)力過大時(shí)，很容易出現(xiàn)一次性斷裂，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，只有當(dāng)軋機(jī)發(fā)生事故、軋制力異常增大情況下才可能出現(xiàn)瞬間斷裂，且斷面是齊平的。而站在外因的角度分析，主要是疲勞裂縫出現(xiàn)擴(kuò)散、軋輥的負(fù)荷量過大、軋制壓力變大或者是熱應(yīng)力出現(xiàn)疊加，進(jìn)而導(dǎo)致軋輥斷裂。

（三）氧化膜脫落

長時(shí)間燙輥以后，會(huì)在軋輥的表面出現(xiàn)一層銀灰色或者是淺藍(lán)色的氧化膜，盡管這個(gè)氧化膜比較薄，但是會(huì)對(duì)軋輥起到保護(hù)作用，進(jìn)而提高軋件的表面質(zhì)量。但是在軋制力反復(fù)多次的作用下，會(huì)使氧化膜沿著碳化物的方向，在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生一些微裂紋。與此同時(shí)，因?yàn)檐堓伒睦鋮s能力不夠，很難使軋輥的表面形成較為致密的氧化膜，也就是盡管形成了相應(yīng)的氧化膜，也會(huì)出現(xiàn)快速惡化現(xiàn)象。如果軋制的計(jì)劃編制不夠合理，在生成氧化膜的過程中，也會(huì)被迅速破壞掉，致使氧化膜脫落，而且會(huì)在軋輥的表面上留下一些流星斑，進(jìn)一步增大的輥面的粗糙度，因而會(huì)使磨損量加大。

二、預(yù)防熱軋軋輥失效的對(duì)策

（一）熱裂紋的控制

在周期性交變熱應(yīng)力的影響下，會(huì)出現(xiàn)熱裂紋，這種裂紋在產(chǎn)生初期，會(huì)以網(wǎng)絡(luò)狀的形式分布在整個(gè)軋輥表面，而且分布較為均勻，深度較淺，通常不足1mm。雖然這些細(xì)小的裂紋深度比較淺。但是，如果不及時(shí)采取措施進(jìn)行維護(hù)，并且在軋制過程中，在機(jī)械力、熱應(yīng)力等多種作用力的綜合影響下，會(huì)引發(fā)其他故障，甚至?xí)?dǎo)致軋輥出現(xiàn)斷裂。因而需要采取措施進(jìn)行空中。為了降低熱裂紋的出現(xiàn)率，可以對(duì)冷卻水量進(jìn)行控制，合理分布冷卻水，從而防止裂紋的生產(chǎn)與擴(kuò)展，同時(shí)要嚴(yán)格把控?fù)Q輥周期，避免軋制量過多。此外，還要加強(qiáng)磨削度的控制，認(rèn)真分析材料的特性，尤其是軋輥的材質(zhì)為高鉻鐵，需要將熱裂紋的產(chǎn)生控制在安全范圍內(nèi)，或者把高鎳鉻材質(zhì)軋輥的裂紋打磨干凈。

（二）軋制事故引起裂紋的控制

在實(shí)際工作中，如果出現(xiàn)打滑、粘鋼及卡鋼的軋制事故，就會(huì)使軋輥輥身表面上的某條母線或者局部區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)深度不同的一些裂紋。這類事故一旦發(fā)生，就要在第一時(shí)間內(nèi)更換軋輥，同時(shí)要對(duì)事故軋輥進(jìn)行渦流、超聲波探傷及磨削處理，確保輥面上的裂紋被消除，并要通過超聲波手段，對(duì)軋輥結(jié)合部位的情況進(jìn)行全面檢查。另外，在軋制事故中，斷水軋制的危害性較大，一般情況下，會(huì)使軋輥出裂紋，輥面結(jié)構(gòu)發(fā)生微小變化，而嚴(yán)重情況下，則會(huì)使整個(gè)軋輥報(bào)廢、因此，發(fā)生斷水軋制事故時(shí)，嚴(yán)禁立即送冷卻水，而是要等軋制工作結(jié)束后，迅速把軋輥換下，進(jìn)行緩冷，然后結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)軋輥進(jìn)行科學(xué)化處理。

（三）剝落控制

當(dāng)軋輥出現(xiàn)大面積的剝落時(shí)，可以在對(duì)軋輥的驗(yàn)收過程中，采用超聲探傷方式仔細(xì)進(jìn)行探尋，根據(jù)實(shí)際情況可把帶有缺陷的軋輥分成不可使用與協(xié)議輥兩種類型，一定要拒絕接受不可使用軋輥，而對(duì)于協(xié)議輥我們可以用超聲波探傷法進(jìn)行跟蹤使用。而協(xié)議輥也要做好控制工作，在使用前，每次下機(jī)后需要對(duì)軋輥的內(nèi)部進(jìn)行深入的探傷，認(rèn)真分析存在的缺陷，并要做好定量記錄，便于分析。同時(shí)，要對(duì)原始缺陷是否能夠擴(kuò)展進(jìn)行判斷，分析其擴(kuò)展速度與范圍，如果軋輥的缺陷出現(xiàn)擴(kuò)展，必須停止使用，對(duì)于缺陷不擴(kuò)展的軋輥，則可以根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)軋輥繼續(xù)進(jìn)行跟蹤。

結(jié)束語

軋輥是軋鋼廠中使用量最大的一種備件，其性能好壞對(duì)工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。本文主要對(duì)熱軋軋輥失效及預(yù)防措施進(jìn)行了分析，旨在加強(qiáng)軋輥的實(shí)效控制，降低事故發(fā)生率，促進(jìn)生產(chǎn)安全。

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作者簡(jiǎn)介

孟麗軍（1989.1—），男，漢族，籍貫：山東省肥城市，學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師，單位：山東省石橫特鋼集團(tuán)有限公司，主要研究方向：軋鋼生產(chǎn)工藝及技術(shù)管理工作。