浅析冷轧辊表面剥落原因及改善

江苏冶金 2001年第3期

浅析冷轧辊表面剥落原因及改善

王春杰

（宝钢集团苏州冶金机器厂 苏州市 21504）

摘要：介绍冷轧辊表面剥落产生的原因，机载轧辊的生产和使用中采取什么措施预防辊面剥落

关键词：剥落 冷轧辊 措施

概述：

冷轧辊质量直接影响桌冷轧的发展。因此人们总希望轧辊质量完美无缺，但是由于种种原因，轧辊还会出现各种形式的损坏，其中最常见的损坏形式有三种：辊身断裂、辊面磨损和辊面剥落。其中辊面剥落是冷轧辊报废的主要形式。有资料表明，由于辊面剥落引起的轧辊报废占冷轧辊总消耗量的70%以上，所以对辊面剥落的研究与控制显得尤为重要。造成剥落的原因主要有两种：一是辊面产生裂纹，向内部扩展，最终造成剥落。一是由辊身淬硬层内部的缺陷起源产生裂纹，并发展到表面引起的剥落。导致以上两种结果的因素可分为四种：①原材料缺陷造成的剥落；②热处理不当引起的剥落；③冷加工不当引起的剥落④使用不当引起的剥落；现做如下分析：

1由原材料缺陷引起的剥落

由于冷轧辊工作条件所限，高表面硬度、良好的抗热冲击性、抗剥落性和抗耐磨性是冷轧辊选材的主要标准。我国高硬度冷轧辊一般选用铬合金高碳锻钢材料，如：9Cr2Mo、9Cr2MoV、9Cr2W等。铬合金高碳钢在淬火发生相变，有合金奥氏体转变成合金马氏体时，由于马氏体比容大，淬硬部位体积增大，轧辊辊面手内层应力影响，处于压应力的控制之下，表面淬火后，表面已形成马氏体，体积膨胀，而内层心部无此变化，所以表层对辊身有一个使体积扩大的拉力，这个拉力在金属强度薄弱区（如：皮下杂质、皮下气泡、碳化物带状、碳化物网状、夹杂缩孔、大块碳化物、中心疏松、白点、过高的S、P、Cu等杂质元素含量等等缺陷，都会使材料的性能下降，硬度降低）很容易产生裂纹，随着这些裂纹的发展延伸会导致辊面剥落，严重者甚至断裂。

2热处理不当引起的剥落

2.1 锻后热处理不当和粗加工调质不当

一方面锻后热处理不当不能有效防止钢种出现白点，不能实现除氢、碳化物球化的目的，不能有效消除由于锻造变形而产生的应力。另一方面粗加工后调制不当，组织得不到有效细化，组织不均匀，钢种碳化物存在偏析，偏析严重时大量共晶物发生堆积，网状碳化物得不到清除，将降低这一局部区域的熔点。由于这一缺陷存在，辊面淬硬时会产生裂纹，在使用过程中这些裂纹会延伸发展，如果这些裂纹在表层，便会随着裂纹的延伸而形成剥落，若裂纹在内部，随着裂纹的延伸会造成断辊。

2.2 辊面淬硬不当引起的剥落

冷轧辊辊面硬度是冷轧辊的一项重要技术指标。一方面冷轧辊辊身用感应加热进行连续淬火过程中，由于操作不当有时会产生程度不同的螺旋软带，具有不均匀的组织和硬度。

这种不均匀性在轧辊使用过程中，将会因局部应力集中而使辊面出现裂纹，进而导致辊面剥落。另一方面，辊身的硬化层应有一定的深度。硬化层和次层之间的硬度下降应平缓。若辊身的硬化层较浅，次层较深，即硬度下降平缓时，还有一个足够强度的次层支持硬化层工作。如果次层较浅，即硬度下降过快，由于这时次层强度低，轧辊在工作发生弹性弯曲变形时会发生塑性变形而导致硬化层凹陷和凸起，从而产生裂纹而导致剥落。

3冷加工不当引起的剥落

以锻钢为例，通常起制造工艺过程如下：锻胚---退火---粗车---探伤---调质---精车---粗磨---超声波---探伤---淬回火---粗磨---硬度检查---精磨削---检查---包装---入库

磨削烧伤引起的辊面剥落：

由于轧辊辊面硬度高，磨削加工是常常因为砂轮选用品种不当，操作不按规程、冷却不当等原因造成辊面烧伤。这种烧伤大多文献资料将其分为：轻度烧伤、中度烧伤、重度烧伤三种。

（1）轻度烧伤：指辊面局部轻度回火，硬度略有下降，造成辊面硬度不均，若不及时消除，在以后的使用过程中，在这一区域因应力集中经常会出现很多微裂纹，随着这些微裂纹的发展延伸而最终导致辊面剥落。

（2）中度烧伤：指辊面局部因 磨削过程中，回火温度较高，造成该区域硬度明显下降，若不及时消除，在以后的使用过程中，会产生战棍现象，使这一区域产生凹陷，产生多种裂纹，进而导致剥落。

（3）深度烧伤：指辊面局部硬化层严重回火，面积较大且深度较深。辊面上有严重的烧伤合计，产生网状裂纹，特别严重时，在磨削过程中就会产生剥落。

4使用不当引发的剥落

轧辊在使用过程中，由于不可避免的轧钢事故，特别是由于轧材断带、甩尾、重叠等而发生的卡钢或打滑，将使辊面接触带局部过载热冲击、升温、打滑摩擦的同时作用，使辊面产生不同程度的烧伤。如同磨削烧伤造成的破坏一样，会导致辊面剥落，烧伤特别严重时，造成烧伤深度不能磨尽，导致轧辊报废。

5措施

5.1 提高轧辊钢的冶炼质量。目前世界各国逐步采用真空脱气、真空浇铸，使钢中得气体含量降到最低，有的采用电渣重熔钢制造冷轧辊，它具有低倍组织良好、结晶致密、偏析减少，非金属夹杂大大减少等优点。严禁使用带有不可清除缺陷的钢材做轧辊坯。

5.2 锻坯后消除由于锻造变形产生的应力要尽可能彻底。编制合理的热处理工艺、严格控制热处理过程。表面淬火后，通过充分回火来降低轧辊表面残余应力过大而导致剥落。

5.3 粗加工药保证均匀加工，淬火前对轧辊进行粗磨，消除粗加工中刀痕引起的应力集中，磨削时正确选择砂轮。经过多年的生产时间证明，选用硬度较、高粒度中等、导热性好、孔大不易被磨料堵塞的砂轮磨削冷轧辊是合理的。粒度国小、导热性差、气孔少的的砂轮容易造成辊面烧伤，不宜选用。粒度大硬度较低的砂轮，磨料容易脱落，砂轮磨损过快，控制困难，也不宜选用。另外磨削过程中应注意冷却，严格按照工艺规程操作，控制进刀量，轧辊加工，保管过程中药严防碰撞等。

5.4 轧辊使用过程中应严防碰撞、轧钢厂制定科学的轧钢工艺，尽量防止卡钢或打滑现象发生。一旦发现卡钢或打滑现象发生，一定要彻底清除卡钢或打滑所造成的软化层。