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热轧工作辊剥落机理

热轧工作辊剥落机理

  热轧工作辊剥落形式与断口和支持辊的相异。前者主要出现在热连轧机上游机架,大多为小块剥落,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。

  由工作辊剥落断口形式可以判断其剥落是由接触疲劳造成的。它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。

  工作辊与支持辊接触,同样产生接触压应力及相应的交变切应力。由于支持辊的服役周期长达2~3周,甚至4周以上,而工作辊则只服役3~6h,即下机进行磨削,故不易产生交变切应力疲劳裂纹。轧制中,支持辊与工作辊接触宽度不到20量量,在冷却水的作用下,支持辊不存在明显的温差,而工作辊则不然。当工作辊与高温带钢相接触时,其辊面温度可升到500~600°C;当其接触到冷却水时,又被迅速冷却到100~150°C。轧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,通常称为龟裂。

  轧制中发生卡钢等事故时,造成轧辊局部温度升高从而引起热应力和组织应力的产生。轧件的冷头、冷尾及冷边引起的轧辊显著温差,同样产生热应力。热应力和组织应力均为拉应力,在两者的综合作用下,拉应力值超过了材料的强度极限从而产生了热冲击裂纹。在轧制过程中,带钢出现思尾、叠轧时,轧件将划伤轧辊,也可形成新的裂纹源。

  另外,更换下来的轧辊,尤其是宽带钢热连轧机上游机架轧辊,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,裂纹未被除净而残留下来,在下一次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。

  轧机的工作辊通常是主动辊,支持辊靠与工作辊间的摩擦力实现转动,故支持辊对工作辊产生一个反向摩擦力。由于摩擦力的作用,龟裂等倾斜时,若与轧辊的旋转方向相反,通过与支持辊接触而扩展的可能性大;并且,残余应力越高,越易于扩展。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时,最终造成剥落。

来源:本站 时间:2017-11-27 12:45:34
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