轧辊的失效及其修复技术

轧辊的失效及其修复技术
摘要：轧辊生产率与生产成本都取决于轧制的生产质量，当轧辊不足供应，价格高时，整个轧辊都会磨损失效，这会导致大量的材料报废。

轧辊的修复是轧辊行业的主要问题。

过早磨损最常见轧辊失效的原因，轧辊的工作表面的硬度取决于耐磨性，正确的热处理符合辊的硬度要求。

轧机是轧辊变形的主要工具。

通过自己的材料和恶劣的工作条件，延长寿命需要修复技术，失效甚至报废。

概述了轧辊的工作条件、材料和失效，介绍了几种常见的修复技术。

关键词：冷轧辊热轧辊；失效修复；表面改性技术
引言
激光处理技术在钢铁工业中的应用越来越多。

随着钢铁工业的复苏和世界钢需求量的增加，我国的钢铁产量目前地位领先。

轧辊消费量大幅增加，进一步提高了产量和质量。

与此同时，各种新角色正在应用于钢铁行业。

因此，轧辊的修复和化是钢铁工作者和激光设备的一个重要问题。

减少组件消耗会对企业的生产成本和经济性产生积极影响，并提供显着的成本节约机会。

目前，激光用于加固和修复辊面，引起了业界的关注。

1轧辊的损坏形式
1.1正常磨损
轧辊金属微粒在轧制和磨削过程中辊身分离，工作层变薄，直径较小，吨位随磨辊次数的增加而减小。

如果直径太小，以致于表面硬度降低到某个特定值，则即使没有其他缺陷(自然磨损或正常磨损)，辊也无法继续工作。

这种磨损是可预见的，也是有风险的，最危险的损害通常是非正常磨损。

1.2非正常损坏
如果辊的直径和表面硬度仍处于连续运转状态，则由于另一个缺陷甚至断裂，无法使用，这称为“非正常”和“特殊损坏”，具体由：(1)表面裂纹。

冷轧辊
的裂纹分别为60%和20%，且裂纹的区域通常位于辊的中心。

裂缝有所不同的概
率大致相同。

轧辊的制造质量对裂缝的形成和扩大至关重要。

因此，减少裂纹是
提高轧辊的制造质量的关键。

例如，碎裂是轧槽经轧制过程中的冷热影响以及钢
坯的磨损较低，导致轧槽表面上出现网格裂纹，从而导致断裂。

冷却水压力不足
可能导致裂内部的汽化扩张力大，有助于增加裂缝。

不及时修磨，可能会出现碎
裂(掉肉)。

轧辊过程中瞬间断水时可能导致整个轧辊表面裂纹甚至断裂。

环裂主
要是由于压力过大或刚性合金强度低。

轧制力过大的原因有好几种，例如孔类型
选择差、坯料切头差、温度低和各架孔型中性差异。

严重磨损的辊面可能导致辊
的形状变化、辊之间的接缝变化、辊面平直度以及辊寿命缩短。

为此，应注意辊
面的磨损。

辊磨损形状复杂有各种磨损形式。

疲劳磨损(热和接触疲劳)：在轧制
过程中，轧辊会连续旋转，其表面会受到定期热冲击和接触应力的影响。

粘接磨损:在轧制区域中，辊在高温压力下与轧辊紧密相连，轧辊在轧件表面粘着，通
过发生脱落或向对偶表面转移材料，粘着磨损发生。

腐蚀磨损:乳化液被广泛用
作现代轧辊的润滑剂，轧辊磨损因化学作用而加剧，高温增加了磨损过程。

微动
磨损：轧辊与轧件之间的接触面处于边界或混合润滑状态，且处于摩擦特性突然
下降的阶段。

在这种情况下，摩擦具有明显的负阻尼特性，导致辊的自振，并在
相对较小的微动力学振动下产生轻微磨损。

其机制复杂，包括粘着、氧化、疲劳
和磨损。

2轧辊的修复
2.1感应加热淬火
是将工件放入具有足够功率输出的感应线圈中。

在直流高频磁场作用下，零件表面快速加热至钢相变临界温度以上，然后在冷却介质中快速冷却得到马氏体。

1950年代，感应加热和冷处理技术被应用于轧辊制造。

9Cr2Mo钢冷轧辊通过双频淬火，有效硬度层为17.5mm，硬度大于62H RC。

86crmov7锻钢辊经双频淬火处理的硬度为92至94 HSD(约64至65hrc)。

锻钢轧辊检测到淬火后表面硬度大
于100h(约66h RC)。

由于感应加热限于一定的表面深度，技术设备成本较高，不能保证所有的振动台都能得到均匀的表面淬火层，因此其发展受到限制。

2.2堆焊
是一种用于熔覆合金层中具有特定特征(如耐磨、耐腐蚀和耐热性)的零件表面。

堆焊技术修复轧辊后，堆焊层和主要材料可实现冶金结合，堆焊得到的表面厚度最大。

旧轧辊的修补和新型轧辊的制造已成为降低我国轧钢企业成本、提高效率的重要措施。

修复4cr5m osiv合金耐热轧辊，表面层硬度达到46h RC。

利用表面过渡层对45Cr4NiMoV钢卷进行表面修复，有效避免表面裂纹，表面层平均硬度可达52h2c左右，耐磨性比表面辊材料高得多。

对ZUB140NCrMo半钢热轧辊进行堆焊修复。

修复后的辊的寿命与新辊的寿命相同。

由于工艺复杂、生产率低、硬度低，轧辊容易在表面加工过程中产生裂纹、夹渣、焊瘤和脱落。

焊接前预热、层之间隔离和焊接后回火是必要的，这可能会导致工作条件恶化，并大大增加工艺成本。

这些限制限制了表面加工技术的发展。

2.3热喷涂技术
是从热源热熔化或半熔化的涂层材料。

然后使用高速气体分散细化并高速撞
击涂层材质的表面。

具有热影响的区浅变形较小；喷涂层的硬度大于堆焊(>70H RC)，KmT B Mn5W3合金抗磨铸铁的强度是电弧焊接表面强度的3~4倍。

该技术的
主要局限性在于涂层与基材强度低(约25MPa或80MPa以上，主要用于机械连接)、涂层有孔隙和残余应力、韧性低，加工质量差。

2.4激光表面改性
修理和强化轧辊的常用技术包括激光强化表面淬火、熔凝、激光、熔覆和合
金化。

激光淬火技术:用激光束照亮钢材料表面，迅速提高加工点以上的温度。

当激光被移除时，内部材料导热系数迅速冷却表面，形成马氏体，淬硬层获得。

激光淬火是最成熟、应用最广泛。

修理辊时，应注意加热速度快、淬火硬度高、
零件变形小(高频淬火1/3-1/10)、后续工作工作量低、无氧气、污染等。

采用该
技术，强化70Mn2Mo型材钢，硬度为65hrc，层深为0.6mm。

激光淬火后，高速
钢轧辊表面可达68.5H R硬度。

激光表面熔凝技术:基材表面通过激光熔化温度
加热。

移开激光束后，熔化层表面由于基热导率而迅速冷却。

采用激光熔凝技术加工辊时，熔凝层比激光淬火层的整个硬度层更深更硬。

熔凝后，峰值载荷时间可达700H V0.2或60~61HRC。

激光熔凝强化后达到70~85H S的硬度53-62HRC，将深度增加到2mm，并将辊的重量增加到钢重量的1.5-1.8倍。

NiCrMo半冷硬铸铁轧辊激光后硬度为65h RC，熔凝后硬度为70h RC。

激光表面熔覆:材料表面和基体面的预硬化表面通过激光加热迅速熔化后迅速凝固，形成涂层几乎相同的熔覆层。

激光表面熔覆广泛应用于轧辊的修复，因为它提供了高热量供应、低零件变形和零件整体粗糙度等优点。

3结语
修复失效轧辊是轧辊行业的主要问题。

传统的表面强化技术，如淬火、高频和中频淬火、电弧堆焊等。

从而不能有效提高辊面的耐高温性和韧性。

除上述技术外，激光强化技术的发展对辊的推广至关重要。

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