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第卷第期宽厚板...
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年月
板带轧机工作辊断裂原因分析
韩华军卢锐
邯郸钢铁集团有限责任公司
摘要本文就板带工作辊出现的断裂问题,进行了断裂状态描述,分析了产生断裂的原因,对各种原因
产生断裂的机理、作用进行了阐述,并提出了避免产生轧辊断裂的措施。
关键词轧辊断裂残余应力组织缺陷




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前言分布,如图所示。
轧辊断裂是轧辊损坏最为严重的一种形式,
不但会造成轧辊与轧材损失,还可能影响到设备
和人身的安全,事故处理时问长,影响轧机的作业
率。
板带工作辊的断裂可发生在辊身、辊颈、传动
端轴头处。轧辊断裂原因通常有两类:一类属于
轧辊材质或制造质量,即轧辊本身内在缺陷造成,
如制造后残余应力过大、铸造缺陷或热处理不当轧辊表面轧辊中心轧辊表面
造成非正常组织、内部夹杂物等;另一类属于轧制图轧辊温度沿径向分布图
工艺条件和使用情况,即外部原因造成,如轧辊表温度沿径向呈抛物线型分布,表面温度上升,
面热裂严重、超载和冷却条件不好等引起的应力体积膨胀,这种膨胀受低温芯部的阻碍而产生应
增大。在许多情况下,轧辊的断裂是由多种因素力。产生的热应力可分解为三部分:轴向应力
综合造成的。盯、切向应力盯及径向应力盯。三方向的
主要断裂方式及产生原因热应力可根据弹性理论算出,除径向应力在半径
. 残余应力及热冲击断裂方向是拉应力外,轴向应力和切向应力在表面处
轧制开始时,轧辊与高温轧件相接触,随着轧于受压状态,而芯部处于受拉状态。轧制过程中
制过程的进行,温度逐步上升,在此过程中,轧辊的热应力与残余应力叠加在一起,在中心部位产
表面温度高,而芯部仍处于低温状态,温度沿径向生较大的合成拉应力,当合成应力超过材料的抗
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拉强度时,轧辊芯部就会产生裂纹甚至会发生断
辊,如果再有缩孔、疏松和夹杂缺陷,则会加剧断
辊的发生。
有些硬度高的轧辊,常常会爆裂成许多碎片,
这是因为这些轧辊残余应力很高。轧辊表层下高
的残余应力峰位太靠近表面,由于热应力和机械
应力作用,或者表面裂纹及损坏扩展至拉应力区,
这种灾难性的损坏就会发生。促使这种损坏发生
的其他因素是:轧辊工作过程中轧辊组织中大量
残余奥氏体分解,伴随着体积膨胀而使内应力增图轧辊开裂实物照片
加;钢辊内高的氢含量及它的有害影响脆性发
轧辊开始轧制时,要有一个烫辊过程,轧制几
裂;次表层缺陷,尤其当它存在于高的拉应力区
块易轧品种并控制好轧制节奏,必要时在装辊前
时。
对轧辊进行预热;保证良好的冷却条件,严禁闭水
曾测定直径的热带连轧机高轧
轧制,尽量降低内外层温度梯度;普通铁辊,使用
辊精轧后段残余应力,如图所示。由图可知,
前,要有半年到一年的自然时效期,以降低轧辊内
轧辊芯部沿轴向的残余应力可达到/,
的残余应力;热轧薄板的轧辊,轧辊预热时推荐使
而其极限抗拉强度:~/。因此,
用可控感应加热设备加热均匀、升温速度可
若由于热应力产生的纵向应力~/
控,预热温度为~℃,预热时间为夏季
时,轧辊就会出现从芯部开始的断裂,这种形式
~ ,冬季