h型钢轧机水平辊磨损原因分析

h型钢轧机水平辊磨损原因分析

酋长钢铁公司（全文简称长钢）h钢自动测光辊是该辊的主要零件之一。它是由辊环和辊轴热安装在一起的结构（见图1）。在夹紧过程中，与辊环接触的部分是辊环的直径面和两个侧，两侧都是h形的。在H型钢生产中,轧辊的消耗量很大,因此,找出轧辊的失效原因并制定相应的解决措施,有利于提高轧辊寿命,降低轧辊损耗。H型钢万能轧机水平轧辊在轧制生产过程中的应力状态十分复杂,如,高温轧件与低温冷却水共同作用于轧辊所引起的周期性热应力,因轧制负荷所引起的接触应力、剪应力、残余应力等。万能轧机水平轧辊常见的失效形式主要有磨损、裂纹、剥落、断裂等。1卷绕失败形1.1u3000辊身长度小H型钢轧辊辊环工作过程中与轧件高速、高压接触,处于高温、水汽复杂的环境中,表面氧化铁皮剥落,作为磨粒进入辊环与轧件之间。辊环表面材料在多种因素的影响下,不断迁移损失,其宏观上表现为,辊环尺寸变小。H型钢轧辊辊环磨损分为轧辊直径减小磨损和辊身长度减小磨损。常因辊身长度的减小而导致退出当前规格的轧制。由于H型钢具有多规格的特殊性,辊身长度小于一定范围后,只能通过机加工减小长度,使之进入小些规格的辊身长度范围,继续使用至无法满足生产要求后报废。根据轧辊磨损产生的原因,可将其划分为机械磨损、热磨损、腐蚀磨损。机械磨损是指因轧辊表面与轧件摩擦引起的磨损,又可分为黏附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损等形式;热磨损是指轧辊表面因高温作用其表层软化、熔化或蒸发产生的磨损;腐蚀磨损是指轧辊表面因水分的化学作用、电化学作用、氧化作用等因素造成表面材料损失和迁移的过程。1.2u3000解决好小裂纹的技术措施H型钢轧辊裂纹常见于圆角处,也有正辊面裂纹与两侧圆角裂纹连成片状(见图2)。轧辊在轧制的过程中,其表层由于长期受热应力、循环交变应力的作用,当超过材料的疲劳强度极限时,其表面便产生网状的细小裂纹。轧辊在产生细小的裂纹后继续使用,其裂纹会扩展累积,形成相对较大面积的龟裂纹。轧辊在轧制的过程中发生堆钢、卡钢、追尾等事故,致使其局部温度急剧升高,产生的热应力和组织应力超过材料强度极限,从而形成热裂纹。H型钢轧件头尾因轧制延伸会形成舌头,其温度低于中部轧件,会产生热应力以及轧制应力突变,从而形成冲击裂纹。轧辊在轧制的过程中,由于氧化铁皮叠轧,导卫划痕等原因,也会致使裂纹形成。此外,轧辊在一次工艺使用周期后更换下来,多数轧辊的圆角部位和辊面会存在裂纹,在车削时应全部予以清除。如有裂纹残存,在下一次使用时,这些裂纹将成为疲劳核心,会加速裂纹的扩展。1.3生长过程h型钢轧轧时平衡问题发生的主要原因引起的损伤已扩展到部分圆角的改变,导致圆角大面积整体剥离H型钢轧辊剥落多发生在于辊环的正辊面与侧面过渡圆角处,其裂纹产生和发展的过程中轧辊表面出现剥落,表现为孔状或麻坑,略重些为小块剥落,较为严重地是辊环圆角处形成多处具有一定规律,一定角度,且长度较长的扩展裂纹,最终导致圆角大面积整体剥离(见图3)。在H型钢轧制过程中,辊环正辊面与侧面过渡圆角处存在应力集中现象,此圆角处与轧件接触后温度上升很快,致使材料屈服强度下降,两个因素使裂纹的形成和扩展加快,最终导致剥落。在H型钢轧制过程中,轧辊由于咬入和抛出轧件时应力产生急剧的变化,加之头尾舌头引起显著的温差,产生的应力值瞬时超过材料的强度极限,经过多次交变应力作用,形成裂纹源,扩展累积一定长度和深度后,最终导致剥落。在H型钢轧制过程中,轧辊表面的热裂纹、冲击裂纹等表层裂纹,在接触应力、热应力和残余应力等作用下,裂纹尖端的应力急剧增加,在超过材料的极限应力后,向轧辊内部扩展。裂纹扩展成与辊面成一定的角度,甚至扩展成与辊面平行的方向,最终导致剥落。1.4u3000生产中碱1)辊轴铸造缺陷。如果轧辊在离心铸造过程中,会因离心震动产生成分和组织层状偏析,在轧辊芯部和辊颈会产生铸造收缩缺陷等问题,这些问题会使芯部内应力增大。在轧制时,在外加冲击载荷和交变载荷的作用下,存在芯部组织缺陷的脆弱部位首先形成裂纹,而后裂纹迅速扩展,造成轧辊断裂(见图4)。2)辊轴组织缺陷。如果轧辊组织因化学成分不合格、冷却速度控制不当因素导致的成分偏析、渗碳体过高等缺陷,致使其机械性能显著下降。使用这种轧辊时,由于芯部组织不正常,在热应力的作用下,较薄弱部位先被拉裂,然后裂纹迅速扩展,造成轧辊断裂。3)锻造工艺不当。如果在锻造时压力过小或变形不合理造成轧辊心部未锻透,仅在表面产生塑性变形,内部会产生拉应力,此拉应力过大会导致内部横裂。终锻温度过低,在终锻时控制不当,容易造成穿晶型裂纹。4)轧辊内部裂纹。如果轧辊内部存在大量裂纹,在生产周期中,裂纹尖端产生应力集中,快速扩展后连成较大的裂纹,在交变应力的长期作用下,由内向外逐渐扩展,当扩展到一定程度时就会发生疲劳断裂。5)轧辊设计不合理。如果辊轴设计所受的局限性及设计的不合理也会造成辊轴断裂,主要发生在辊轴的辊颈或辊颈与辊身的过渡处。在轧制过程中,过大的轧制力会使辊轴辊颈从根部和辊颈受力处断裂(见下页图5)。6)辊环与辊轴过盈量。辊环与辊轴设计过盈量过大,或者装配及加工尺寸未达到设计要求,导致轧制过程中辊环断裂(见下页图6)。除上述原因之外,造成轧辊断裂的原因还有很多,简单的机械性过载,设计不合理和加工工艺不当等。在实际生产中,致使轧辊的断裂原因,通常不只是上述原因其中的一种,而是几个因素叠加在一起导致的结果。处理这类问题时,需要掌握尽可能详细的数据,做多方面的调查,经过综合分析后,确定导致其发生断裂的主要原因。1.5辊轴和辊环的松动和磨损如果辊轴与辊环过盈量过小,配合面光洁度不足,或装配及加工尺寸未达到设计要求,在轧制过程中辊环会出现松动打滑。2保证u3000辊的充放电性能1)轧辊选用即耐磨又抗热裂综合性能好的材质,使轧辊硬度控制在合理范围内;采取相应的热处理及物理化学处理措施,使组织均化,表面耐磨性增加。2)轧辊在上轧机前进行硬度、超声波等综合检验,确保其无裂纹等缺陷。3)轧辊车削时,将残留氧化层及裂纹彻底清除,以减少轧辊表面裂纹及剥落的产生。4)合理安排换辊周期,选配轧辊,制定详细的轧辊车修方案,将车修量控制在要求范围内。5)合理布置冷却水喷射范围和控制冷却水量,确保轧辊冷却温度控制在正常范围内。6)加强设备点检,预防轧钢设备事故,减少导致卡钢、堆钢、追尾等事故的发生。严格控制轧制温度,杜绝黑心钢、低温钢通过轧机,避免轧制力过载。3u