轧辊破坏常见原因分析及对策

轧辊破坏常见原因分析及对策

蔡秀丽李伟薛春福

(承钢集团燕山带钢有限公司,河北承德 067002)

摘要：轧辊破坏乃至断裂，会给企业生产造成极大的损失，本文结合我厂实际描述了几种常见的轧辊破坏形式，并给出了相应解决办法。

关键词：轧辊破坏现象描述解决办法

1前言

承钢热带厂1997年建成投产，生产至今已有10余年，在生产初期经常出现轧辊热裂纹、掉肉、局部破坏、外层剥落、甚至轧辊断裂等事故，轧辊发生故障后一般都需要做换辊处理，不仅增加了岗位作业人员的劳动量，而且降低日历作业率，造成废钢，影响成材率，影响轧机产量，同时更造成巨大的经济损失。通过几年的摸索，对轧辊常见破坏形式进行归纳总结，并给出相应的解决办法。

2轧辊常见破环形式及对策

2.1轧辊断裂

2.1.1热应力断裂

2.1.1.1现象描述

此类断裂多发生在粗轧机，一般在粗轧换辊后开轧10块钢以内，寒冷的冬季出现的几率更大一些。轧辊辊身断层呈径向，起源位于或接近轧辊轴线，断裂面与轧辊轴线垂直，一般发生在辊身中部，如图1所示。

图1：热应力断裂断面形状

2.1.1.2轧辊破坏原因

这种热应力断裂与轧辊表面和轴心处的最大温差有关。过高的温差通常是由于轧辊表面温度升高过快造成的，产生的原因有，轧制过程中轧辊冷却水不足甚至中断，或者轧制钢开始时轧制节奏太快，轧制量过大造成的。有资料表明，在辊役刚开始的临界轧制状态下，辊身表面与轴心之间70℃的温差就可沿轴向产生110Mpa的附加热应力。一旦辊芯中总的轴向拉伸应力超过了材质的极限强度，就会导致突然的热应力断裂破坏。以我厂为例，生产初

期，有一次正值寒冬腊月，室外温度-20℃，厂房内温度较低，备辊正处在风口上，轧辊上线前没有预热，仅烫辊4块，在烫辊效果不好的前提下，温度较低的冷却水很快浇凉辊面，在轧制中与红钢接触，轧辊处于冷热交替中，内外表面温差大。断辊后约10分钟，用手摸断辊边缘，触觉为凉辊，带钢轧制部位的轧辊表面微温，轧辊断口内触觉发凉。同时触摸辊道，则发热或微烫手。排除轧辊铸造缺陷、轧制负荷高等因素后，基本判定为热应力断裂。

2.1.1.3对应措施

●烫辊要充分，特别是在外界温度较低的冬季，轧辊上线前转移到环境温度较高的位置停放，或者对轧辊做小范围的升温处理，延缓烫辊速度，增加烫辊时间和烫辊材数量，减小热应力的影响。凡是返回的板坯，都要运到粗轧进行烫辊，禁止直接返回。

●在轧制启动阶段减少轧制量。换辊后开轧30分钟内严格控制轧制节奏，给轧辊充足的内外温度均衡时间。

●加强轧辊冷却水喷射情况的检查，发现堵塞及时处理，避免轧辊冷却不足。

2.1.2冲击载荷断裂

2.1.2.1现象描述

轧制钢温偏低、有异物轧入、或者轧错规格（导致变形量偏大）等原因出现时，轧件所产生的轧制压力瞬间超过了轧辊本身所能承受的轧辊强度极限所造成的轧辊断裂，断口一般出现在最高应力界面区域，断口颜色为灰白色。一次，我厂在4小时停轧检修后，在轧到第46块钢时发生粗轧断辊，分析原因为轧制节奏太快，在66分钟内轧制了28块钢，超出我厂加热炉的能力，板坯在炉时间短，内部没有完全烧透。另外，虽然明细表上标明为热装料，但因为上午换粗轧辊检修，加热炉尾部和滑钢道上的板坯和随后装入的板坯实际上已经晾凉，成为冷料，这部分板坯需要更长的在炉时间（高的加热温度和更长的加热时间），如果仍按照正常的节奏出钢，这部分板坯在加热段停留时间过短，钢坯内外温度不均，势必造成生芯钢，在轧制过程中给粗轧辊造成损害甚至断裂。

2.1.2.2解决方法

●岗位操作人员加强责任心，加强日常点检，发现异物及时清除。

●严格按照作业标准操作，严禁轧制低温钢。

●在长时间停轧后，上料辊道上热料按冷料设置加热制度，控制出钢节奏，以避免轧制生芯钢。

2.1.3疲劳断裂

2.1.

3.1现象描述

疲劳断裂始于初始裂纹并逐渐发展，产生了一个典型的断面，该裂纹相对光滑，并出现一条临界线，一旦疲劳裂纹达到一定尺寸，便会发生其它部分的自发断裂。此类断口为深褐色，在断面能发现旧痕迹。当出现轧制低温钢、轧线废钢事故、叠轧等情况时初始裂纹可能就生成了。

2.1.

3.2解决方法

●每次换辊后定期检测（超声波法、涡流法、着色法），及时发现危险的裂纹，并对轧辊进行适度的磨削。

●其他措施对防止可能出现的局部过载也是必要的，这些措施有:严禁轧低温钢,按辊役周期换辊，防止断带缠绕等轧机事故。

2.2轧辊热裂纹

2.2.1大目格裂纹

2.2.1.1现象描述

这种裂纹与带钢宽度及工作辊与带钢的接触弧度有关。这种裂纹以常见的马赛克形状出现，但与常见的细小热裂纹相比目格尺寸较大，如图2 所示。

图2：大目格裂纹

2.2.1.2起因

轧制过程中突然停机时，带钢较长时间与工作辊接触，接触区域轧辊表面温度急剧上升，且热量穿透到轧辊内部，导致热应力超过轧辊材料的热屈服强度。当带钢被移走，轧辊辊身表面冷却下来，这部分与带钢接触过的轧辊区域表面因收缩而开始形成裂纹。其严重程度取决于带钢与轧辊的接触时间及冷却速度。

2.2.1.3解决方法

●预防轧机故障的突然发生。

●轧机出现故障时，立即抬高辊缝并关闭冷却水，迅速移走带钢，让轧辊慢慢冷却下来。 ●轧辊表面进行修磨直到无可见裂纹。

●进行超声波检测，以保证无周向或轴向热裂纹。

2.2.2梯形裂纹

2.2.2.1现象描述

在辊身的周向可以看到数条沿轴向的裂纹，其沿径向平面扩展。示意图见图3

图4：梯形裂纹实物图

图3：梯形裂纹示意

裂纹

2.2.2.2原因分析

这种类型的裂纹一般源于冷却不足，如喷嘴堵塞或非正常断水等。由于大量热进入辊身内部，这种裂纹比一般的热裂纹深得多。

2.2.2.3解决方法

确保轧辊冷却水系统正常有效的工作，定期检查轧辊冷却水管和喷嘴的堵塞情况，及时排放水管杂物和更换水嘴。制作冷却水集管离线检查装置，上线前检查确认。

3结束语

轧辊破坏的原因很多，而且往往是很多因素综合作用的结果，此文所举原因可能只是断裂破坏的主要因素或原因之一。我厂通过10余年的实践，断辊等轧辊破坏的现象在逐年减少，希望此文对同行的轧辊破坏分析有所帮助。