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如何提高冷轧辊的使用寿命及轧辊断裂的原因

发布人:和金机械   发布时间:2020-08-18

冷轧辊在工作过程中要承受很大的轧制应力,加上轧件的焊缝、夹杂、边裂等问题,容易导致瞬间高温,使工作辊受到强烈热冲击,造成裂纹、粘辊、剥落甚至报废。因此,冷轧辊要有抵抗因弯曲应力、扭转应力、剪切应力引起的开裂和剥落的能力,同时也要有高的耐磨性、高的接触疲劳强度、高的断裂韧性和热冲击强度等。所以如何提高轧辊的使用寿命,一直是轧辊制造业面临的重大问题。
  轧辊的无损检测通常用超声波探伤仪进行。冷轧辊探伤标准中通常把辊身依受力情况分成表面区、中心区和中间区,然后依断裂力学原理分别规定各区允许存在的缺陷的临界尺寸。探伤工作者应具备轧辊制造知识,以便于判定缺陷性质,同时还应兼有轧辊使用知识,才能估计这些缺陷是否可能在具体使用条件下引发服役损伤。
  硬质合金轧辊是在硬质合金刀具的基础上发展而来的,硬质合金是采用坚硬的碳化钨颗粒硬质相与镍、钴等黏结相金属烧结而成。硬质合金的性能取决于碳化钨颗粒尺寸的大小和黏结相金属含量的多少,当黏结相金属中含有一定量的镍和铬时,不仅会大大提高轧辊的抗热疲劳性能,而且还能够提高轧辊的耐腐蚀性能。硬质合金轧辊的硬度一般控制在78HRA~85HRA,通常是由硬质合金辊环与辊轴组合而成。
  硬质合金辊环广泛应用于高速线材轧机的精轧机架,以及部分高速线材轧机的预精轧机架和棒材轧机的精轧机架。硬质合金轧辊的大优点是硬度高、耐磨性好,单槽轧钢量可以达到高速钢轧辊的两倍,目前在高速线材轧机的精轧机架上应用比其他材质具有好处;不足之处是韧性低、脆性大。其在棒材轧机的精轧机架或减定径机架等轧机上使用时,由于轧材规格大、辊环承载的负荷大,往往因为堆钢或轧材低温料头的撞击而造成辊环破裂。而高速钢轧辊兼顾了铸铁轧辊的耐磨性和硬质合金轧辊的强韧性。那么在使用过程中,会出现轧辊断裂的原因:
  一、脆性断裂,此类轧辊断口形状较为平整,断口周围辊身表面较为齐整;
  二、韧性断裂,此类轧辊断口形状多呈“蘑菇头”状,断口附近的辊身均成粉碎状破碎。将二者比对发现,此次断辊事故的断辊形式为韧性断裂。脆性断裂和韧性断裂都是因为轧辊应力超过芯部强度造成的。其产生原因与轧辊本身残余应力,轧制时机械应力以及轧辊热应力有关,特别是当辊身的表面和芯部的温差大时容易产生。这种温差可能由不良的辊冷却,冷却中断或在新的轧制周期开始时轧辊表面过热引起。轧辊的这种表面和芯部间的巨大温差引起较大的热应力,当较大的热应力,机械应力以及轧辊的残余应力超过轧辊的芯部强度时引起断辊。例如,轧辊表面和芯部间的温差在70℃时轧辊会增加100MPa的纵向热应力,温差越大,增加的热应力越大。与产生脆性断口的轧辊相比较,产生韧性断口的轧辊的芯部材料韧性好,不容易出现断裂。导致冷轧辊失效的应力共有四种:
  一、制造过程中的残余应力; 
  二、轧制过程中的机械应力;
  三、轧制过程中轧辊的组织应力;
  四、轧辊内外温差造成的热应力。

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