轧 辊 使 用 制 度

轧辊使用制度轧辊是轧机的主要组成部件。

轧辊的尺寸结构、材质、使用、维护在相当程度上决定了轧机的技术水平。

轧辊既是轧机设计的重要内容，也是组织生产的主要管理对象，因此，建立合理的轧辊使用制度对提高轧机的使用寿命尤为重要。

一、轧辊材质的选择轧机选用轧辊最主要的出发点是保证成品的表面质量，而保证成品的表面质量最主要的是槽孔的形状和粗糙度，轧辊的耐磨性和辊身的径向硬度的均匀性是选择轧辊的主要指标。

热轧带钢轧辊精轧机精轧工作辊在轧制过程中与高温钢板接触，热疲劳导致轧辊表面出现龟裂，为避免因热疲劳龟纹控制不当造成轧辊出现大面积剥落，建立科学的使用维护及磨削制度相当重要。

在使用中要求：1 、冷却水要连续、足量的对轧辊进行冷却。

在正常工作轧制时工作辊表面温度应严格控制，如辊温过高, 需即刻更换轧辊, 预防使用轧辊过早出现热疲劳裂纹; 轧辊冷却水量最低应维持在400 -600m 3 /h ；2 、每次轧辊上机前必须将轧辊表面的缺陷（主要是龟裂纹）去除掉。

即使无龟裂纹，也要将辊面疲劳层去除，热轧带钢精轧工作辊常规正常磨削一般为0.15~ 0.30mm / 次；中板精轧工作辊常规正常磨削一般为0.25~ 0.50mm / 次( 有的厂家为减少换辊次数, 常常长周期换辊, 这样轧辊磨损大, 一次磨削也大, 约1.0-3.0mm , 不利于合理使用轧辊) 。

3 、轧辊在使用中极易出现龟裂纹，这对轧辊正常使用危害是最大的。

由于轧辊龟裂纹在轧制初期形成较为缓慢，对轧辊不会产生太严重的危害。

但当裂纹形成到一定程度，再继续使用，龟纹将迅速向深度和长度方向扩展。

一是造成磨削量增大，减少轧辊的轧材量；二是如果再严重将造成轧辊剥落的发生，甚至出现大掉肉。

因此，合理使用轧辊，建议每次轧辊上机服役轧材量1800~2400 吨为宜。

热轧工作辊建议按轧制公里标定，每轧制40~60 公里换辊一次；中板轧辊，建议最多2-3 个作业班次换一次辊。

过量轧制，将导致轧辊过度磨损和微裂纹加深，增大二次磨削量，轧辊消耗增高。

板材质量（粗糙度、平整度、尺寸精度、厚度偏差）也将严重下降。

4 、当轧制过程中冷却水系统发生故障或出现轧制事故时，对轧辊的损伤是在所难免的。

为避免形成深的龟裂纹的损坏，当发生轧制事故后，应尽快打开轧机，减少水流。

轧辊要下机检查，将龟裂纹彻底磨削掉。

否则再次上机轧制，残余裂纹会迅速扩展，造成大的剥落产生。

5 、轧辊在轧制服役当中，一旦发生烧伤，必须对下机对轧辊进行冷却、磨削修复，将烧伤层去除以后方可上机使用。

即使无龟裂纹，也需这样做。

6 、热轧带钢轧机配辊，需遵循大直径轧辊在上，小直径轧辊在下配辊使用，上下轧辊直径偏差在0.05~ 0.15mm 为佳。

轧机配辊在这种状态下轧制服役，能够很好地克服与降低轧件入轧机进口对轧辊瞬时冲击力过大问题，保护辊面不因轧件对轧辊冲击力过大产生受损。

中板轧机配辊，需遵循大辊在下，小辊在上原则，对辊直径差 3 -8mm 。

轧辊上机使用，辊面为曲线形状，中间凸，两边凹。

曲线凸度（+5 ）—（-10 ）变化过度，且辊身边部30 — 50mm 宽导棱-0.2 — -0.3mm 。

7 、轧辊严禁激冷激热。

下轧机轧辊应首先存放在缓冷坑（或冷却装置）慢慢冷却, 待轧辊彻底冷却至常温后再进行磨削，否则磨削出的轧辊曲线不真实。

轧辊上机前，最好先预热，预热温度25~ 40 ℃，预热时间2~4 小时。

严寒天气，作业现场保温不好，这点尤为重要。

8 、常规轧辊配辊，为确保轧辊正常周转，热轧带钢轧辊建议按“一配七”；中板轧辊建议按“一配四”，目的提高轧辊抗事故风险性（事故轧辊掉队、下机轧辊冷却与磨削准备）。

9 、精轧机架新轧辊初期使用，建议对通配机架轧辊优先安排在轧机前架使用一阶段后，移至末架使用，最后依次往前架使用。

新辊初期使用一阶段后，轧辊综合性能最优（所谓磨合），这样做，轧辊在成品架使用，轧材质量最稳定。

10 、无论轧辊在入厂使用前还是在使用一个阶段，定期对轧辊进行探伤检查跟踪是必须的，可有效预防缺陷轧辊上机使用时出现轧制故障。

11 、轧机试轧与轧制工艺调整试验，建议选用低硬度值轧辊进行试轧，可提高轧辊抗事故能力。

12 、应建立完整的轧辊质量卡，记录轧辊辊号、配辊部位、上下机磨损、磨削技术数据、轧材量、轧辊表面等使用信息，并将原始记录归档，一定阶段对轧辊使用信息统计分析，能够有效综合评价轧辊质量好与坏。

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。

轧辊失效主要有剥落、断裂、裂纹等形式。

任何一种失效形式都会直接导致轧辊使用寿命缩短。

因此有必要结合轧辊的失效形式，探究其产生的原因，找出延长轧辊使用寿命的有效途径。

1 、轧辊剥落轧辊剥落为首要的损坏形式，现场调查亦表明，剥落是轧辊损坏，甚至早期报废的主要原因。

轧制中局部过载和升温，使带钢焊合在轧辊表面，产生于次表层的裂纹沿径向扩展进入硬化层并多方向分枝扩展，该裂纹在逆向轧制条件下即造成剥落。

1.1 支撑辊辊面剥落支撑辊剥落大多位于轧辊两端，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。

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。

在离接触表面深度为 0.786b 处 ( 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。

疲劳裂纹并不是发生在剪应力最大处，而是更接近于表面，即在 Z 为 0.5b 的交变剪应力层处。

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，轧辊制造工艺造成的材质不均匀和微型缺陷的存在，亦有助于裂纹的产生。

若表面冷硬层厚度不均，芯部强度过低，过渡区组织性能变化太大，在接触应力的作用下，疲劳裂纹就可能在硬化过渡层起源并沿表面向平行方向扩展，而形成表层压碎剥落。

支撑辊剥落只是位于辊身边部两端，而非沿辊身全长，这是由支撑辊的磨损型式决定的。

由于服役周期较长，支撑辊中间磨损量大、两端磨损量小而呈 U 型，使得辊身两端产生了局部的接触压力尖峰、两端交变剪应力的增大，加快了疲劳破坏。

辊身中部的交变剪应力点，在轧辊磨损的推动作用下，逐渐往辊身内部移动至少 0.5mm ，不易形成疲劳裂纹；而轧辊边部磨损较少，最大交变剪应力点基本不动。

在其反复作用下，局部材料弱化，出现裂纹。

轧制过程中，辊面下由接触疲劳引起的裂纹源，由于尖端存在应力集中现象，从而自尖端以与辊面垂直方向向辊面扩展，或与辊面成小角度以致呈平行的方向扩展。

两者相互作用，随着裂纹扩展，最终造成剥落。

支撑辊剥落主要出现在上游机架，为小块剥落，在轧辊表面产生麻坑或椭球状凹坑，分布于与轧件接触的辊身范围内。

有时，在卡钢等情况下，则出现沿辊身中部轴向长达数百毫米的大块剥落。

1.2 工作辊辊面剥落工作辊剥落同样存在裂纹产生和发展的过程，生产中出现的工作辊剥落，多数为辊面裂纹所致。

工作辊与支撑辊接触，同样产生接触压应力及相应的交变剪应力。

由于工作辊只服役几个小时即下机进行磨削，故不易产生交变剪应力疲劳裂纹。

轧制中，支撑辊与工作辊接触宽度不到 20mm ，工作辊表面周期性的加热和冷却导致了变化的温度场，从而产生显著的周期应力。

辊面表层受热疲劳应力的作用，当热应力超过材料的疲劳极限时，轧辊表面便产生细小的网状热裂纹，即通称的龟裂。

轧制中发生卡钢等事故，造成轧辊局部温度升高而产生热应力和组织应力。

轧件的冷头、冷尾及冷边引起的显著温差，同样产生热应力。

当轧辊应力值超过材料强度极限时产生热冲击裂纹。

在轧制过程中，带钢出现甩尾、叠轧时，轧件划伤轧辊，亦可形成新的裂纹源。

另外，更换下来的轧辊，尤其上游机架轧辊，多数辊面上存在裂纹，应在轧辊磨削时全部消除。

如轧辊磨削量不够，裂纹残留下来，在下一次使用时这些裂纹将成为疲劳核心。

轧辊表面的龟裂等表层裂纹，在工作应力、残余应力和冷却引起的氧化等作用下，裂纹尖端的应力急剧增加并超过材料的允许应力而朝轧辊内部扩展。

当裂纹发展成与辊面成一定的角度甚至向与辊面平行的方向扩展，则最终造成剥落。

轧辊剥落问题 , 大多数剥落与六类轧机操作和轧辊使用不当有关：如轧制量过高、换辊周期过长、轧辊修磨量不足、冲击载荷、轧辊工作面压力分布不均、轧制时停机造成轧辊内部温度分布不均、热冲击等。

前四种情况常与轧辊亚表层赫兹应力有关，应力作用产生的裂纹向内或向外扩展产生剪切破坏，导致剥落。

后两种情况 , 易造成内部裂纹按螺旋方式扩展成表面裂纹，导致大块剥落。

改善轧辊抗剥落性的措施有：提高轧辊的显微组织及硬度均匀性；保证适当的淬透性；提高轧辊的剪切强度和塑性，降低轧辊残余应力。

对中厚板轧机，在辊身边部时常会遇有掉肩（烂肩）剥落现象发生，避免轧辊边部剥落措施是支撑辊带倒角。

带倒角支撑辊是将支撑辊辊身两端 250mm 宽倒一棱角约 -1mm 。

倒角 ( 曲线 ) 量采用仿真计算，其依据是轧制最大板宽时不至发生过大的反凸度，从而避免轧辊边部产生应力集中和剥落。

2 、轧辊断裂轧辊在工作过程中还常常发生突然断辊事故，其断裂部位主要为工作辊的辊身、辊颈处、辊脖与辊颈交界处。

因轧制钢种、品种与生产工艺条件差异，各断裂部位所占比例不同。

断辊可以是一次性的瞬断，也可以是由于疲劳裂纹发展而致。

根据柯垂尔脆断条件： ( τＤ/2 + Ｋ) Ｋ≥4 Ｇγ时，才发生脆断。

其中τ——应力；Ｄ——晶粒直径；Ｋ——系数；Ｇ——材料的弹性模量；γ——有效表面能。

也就是说，当τ和Ｄ较大时，易发生脆性断裂，脆性断裂的断面总体平齐。

对高铬复合铸铁轧辊，如果轧辊热处理回火不充分 , 外层组织中会含有大量马氏体、残余奥氏体 , 导致轧辊铸态应力较高，亦即τ值增大；τ与Ｄ的增大 , 是轧辊断裂的内因。

轧制机械应力、热应力的叠加是造成辊断裂的外因。

锻造工艺不当也会导致轧辊脆性断裂。

如终锻温度过低，易形成位于轧辊心部附近其形貌具有“ 人” 字形特征的裂纹。

若加上在终锻时控制不当，很容易造成穿晶型裂纹。

在锻造变形时，热加工压力过小，变形不合理造成心部未锻透，仅钢材表面产生塑性变形而内部产生拉应力，当此拉应力超过该区的金属强度时，即可引起内部横裂。

脆性断裂总是以轧辊内部存在的裂纹作为裂纹源。

如果轧辊内部存在大量裂纹，在服役过程中，裂纹尖端产生应力集中而快速扩展连接，形成一个较大的裂纹，这种裂纹在交变应力作用下，由内向外逐渐扩大，当裂纹大到一定程度时就发生疲劳断裂。