锻钢轧辊缺陷产生的原因及对策

锻钢轧辊

在轧制中出现问题的

原因及对策

目录

页数

1. 引言 4

2. 轧辊表面迹象

A. 夹杂5~6

B. 橘皮状轧辊表面7~8

C. 辊印9~12

D. 软点13~18

E. 热裂纹

i. 热轧机工作辊19

ii. 冷轧机工作辊20~27

3. 剥落

A. 表面迹像28~46

B. 表皮下引发

i. 与材质有关47~49

ii. 接触应力

a. 一般机理50~52

b. 冷轧机工作辊53~61

c. 热轧机工作辊62~64

d. 支撑辊65~70

4. 辊颈断裂

A. 表面迹像71~72

i. 辊颈应力计算73~77

B. 表皮下引发

i. 轧辊设计或材料质量78~81

C. 辊颈修复82~85

D. 瞬时发生

i. 深置缺陷86~87

ii. 轧机过载88~90

5. 辊身断裂

A. 疲劳--- 深置缺陷91~93

B. 瞬时

i. 轧机过载94~95

ii. 深置缺陷96~97

6. 轧辊检测98

A. 涡流探伤99~100

B. 表面波超声波探伤101~105

C. 着色渗入探伤106~108

D. 刻蚀探伤109~111

E. 磁粉探伤112~113

F. 硬度检验114~118

7. 轧辊处理和储存119

8. 轧辊各部位的英文名称120~121

引言

在轧钢生产中的轧辊性能及质量直接影响轧机产量和产品质量。因为轧辊采购费用在轧钢厂生产成本中占有较大比重，也是影响轧制成本的重要因素。本书的目的是针对锻钢轧辊在轧制中可能出现的相关问题，并就问题的类型，特徵，样例（照片，图解），产生机理及预防措施等进行分析。仅供有关人员参考。

锻造轧辊的无损探伤（NTD）对轧辊生产厂家和轧辊用户都非常重要。轧辊生产厂家在轧辊热处理以及随后的精加工之前用NDT无损探伤，来确认轧辊的表面和内部是否合格。轧辊用户(轧辊车间)利用NDT无损探伤确保研磨切削部分满足进一步使用之前的轧辊表面要求。NDT 无损探伤以及其应用，可以作为最佳化轧辊维护过程的管理方法之一。

轧辊的处理和储存也是轧辊问题发生的因素。本书也列有适当的轧辊切削和更换说明。

轧辊发生问题时，建议轧辊管理者采取下列步骤：

1．轧辊剥落/断裂时应将所有的裂片收集起来，并防止这些裂片氧化。

2．做好轧辊记录。查阅目前和过去异常情况（轧机事故、研磨切削、轧机周期长度）的记录。表面迹象-研磨切削前的纪录（照片）。

3．NDT-无损探伤。确定标定和适当的检验步骤。

4．及时通知轧辊生产厂家。寻求帮助并回顾轧辊加工的历史，查清问题原因。

种类：轧辊表面迹象

类型：夹杂

特徵

在轧辊表面的典型夹杂，是能够看得见的，为纵向主轴的不规则形状。其长度可为0.05mm~5mm(0.002”~0.020”)。清除夹杂材料后的留在轧辊表面上的“孔”表现粗糙。

样例

样例1 轧辊表面的夹杂（50X）。

样例2 样例1中所示夹杂的放大图（200X）。

机理

目视能检测的夹杂通常是自然外来的。夹杂的材料可以是在辊锭固化过程中来自于耐火材料、渣或其它截留的外部材料。固有的夹杂要求借助于显微镜进行探测。这种夹杂是炼钢工艺所固有的，并可根据其成分（硫醚、铝酸盐、硅酸盐或氧化物）进行分类。

预防措施

夹杂的预防措施是轧辊生产厂家的责任。然而，夹杂是所有的钢中所固有的，其尺寸合量可以通过鉴别和控制精确冶炼变量而减少。可以通过将电弧炉真空脱气工艺改为ESR（电渣重熔）工艺来减少固化后材料中存在不规则的夹杂可能性。

种类：轧辊表面迹像

类型：橘皮状轧辊表面(木纹或树枝状巨晶)

特徵

橘皮状轧辊表面主要是在轧制过程中，辊面上产生“木纹”图案或“差异粗糙度”。在轧辊固化过程中产生明显的树枝状图案，这种图案分布在整个轧辊表面，而且在大量的磨削之后特别明显。

样例

样例1：在轧辊表面产生橘皮状图案

样例2：在轧辊表面产生橘皮状图案

机理

要降低这种“树枝状巨晶”或“枝晶方式”的影响程度，可以降低辊坯的锻造比，也可以加大原轧辊直径的磨削量（切削轧辊）。枝晶宏观结构的轧辊材质可以描述为“树枝状”的几乎纯铁结构。枝晶纯铁的地方比合金铁的地方要软一些（硬度低一些）。轧制期间轧辊表面上，软一些的枝晶纯铁地方比合金的地方磨损得快。轧机运行过程中润滑不当会加速橘皮状发展。

预防措施

通过在轧制过程中有效进行润滑可延迟橘皮状的发展。橘皮状可以通过在轧辊加工过程中适当地减少锻造比和适当地增加磨削量而进一步得到预防。

种类：轧辊表面迹像

类型：辊印(针头状，小坑，小孔)

特徵

轧辊辊印以随机局部压痕为特徵，一般为“环形”，最大直径大约为3mm(0.125”), 深度为0.08mm（0.003”）。轧辊的表面磨痕一般保持在压痕内。

样例

样例1：轧辊表面辊印的三维绘图

样例2：轧辊表面辊印的二维绘图

请留意在辊印内保持着轧辊的表面磨痕

样例3：轧辊上的辊印在钢板上留下痕迹的三维绘图样例4：箭头所指为典型的轧辊辊印

样例5：圆圈所指为典型的轧辊辊印

样例6：箭头所指为样例5辊印的50x放大图