轧辊失效方式及对策.doc

热轧轧辊失效的原因分析及对策
董军 ， 张秀芹
唐山众达机械轧辊有限公司
摘　要：对热轧轧辊在轧钢过程中存在的辊身剥落掉块、裂纹，辊身、辊颈断裂等几种失效方式的原因进行了分析，并提出了相应的预防措施，为分析生产实践过程中轧辊失效的原因和如何采取相应改进措施以提高轧辊使用寿命提供了依据。
关键词：热轧轧辊；失效方式；剥落掉块；裂纹 ；断裂
Roll for hot mill Failure Causes Analysis and prevention
DONG Jun ， ZHANG Xiu Qin
(Tang shan zhong da mechanical roll Ltd )
Abstract: The failure types of roll for hot mill such as flaking, fracture, crack etc are described. The mechanism of flaking and fracture of roll is analyzed. The preventive measures for roll failure and failure causes are found in practice, and prolonging service life of roll.
Key words: roll for hot mill; failure type; flaking; fracture; crack
1 前 言
　　轧机在轧制生产过程中，轧辊处于复杂的应力状态。热轧机轧辊的工作环境更为恶劣：轧辊与轧件接触加热、轧辊水冷引起的周期性热应力，轧制负荷引起的接触应力、剪切应力以及残余应力等。如轧辊的选材、设计、制作工艺等不合理，或轧制时卡钢等造成局部发热引起热冲击等，都易使轧辊失效。
　　轧辊失效主要有辊身剥落掉块、大面裂纹，辊身、辊颈断裂等形式。任何一种失效形式不仅直接导致轧辊使用寿命缩短，而且还会给钢铁厂造成较大损失，因此有必要对轧钢过程中各种轧辊的失效形式探究其产生的原因，找出延长轧辊使用寿命的有效途径。
2 轧辊的失效形式
、掉块
  现热轧精轧机架的支撑辊材质多为半钢材质，该材质有较好的耐磨性能，其基体组织为碳化物+珠光体，由于组织中碳化物较多，若轧钢过程中负荷较大或疲劳使用，易在轧辊两端产生疲劳裂纹，沿圆周方向扩展，在宽度上呈块状或大块片状剥落，剥落坑表面较平整,如图1所示。支撑辊和工作辊接触可看作两平行圆柱体的接触，在纯滚动情况下，接触处的接触应力为三向压应力，如图1所示。在离接触表面深度（Z）(b为接触面宽度之半)剪切应力最大，随着表层摩擦力的增大而移向表层。
图1  滚动接触疲劳破坏应力状态
疲劳裂纹并不是发生在剪应力最大处，而是更接近于表面，。该处剪应力平行于轧辊表面，据剪应力互等定理，与表面垂直的方向同样存在大小相等的剪应力。此力随轧辊的转动而发生大小和方向的改变，是造成接触疲劳的根源。周期交变的剪切应力是轧辊损坏最常见的致因。在交变剪切应力作用下，反复变形使材料局部弱化，达到疲劳极限时，出现裂纹。另外，轧辊铸造及热处理过程中造成的材