冷轧工作辊失效分析及其控制
- 格式:doc
- 大小:97.00 KB
- 文档页数:9
冷轧辊的失效分析冷轧辊的失效分析材料工程1306封骥2013153冷轧辊的失效分析冷轧辊是冷轧机的大宗消耗备品,其能否安全运行将直接影响着轧机的生产率、成材率以及成本控制。
由于冷轧辊从材质、制造工艺、使用、维护及失效等诸方面与热轧辊有着较大的差异,故对初次进行冷轧生产的单位、轧辊管理者及使用者来说,需要掌握冷轧辊的失效机理及预防措施,通过对冷轧辊失效机理的论述及案例的相关分析,提出降低轧辊消耗的预防措施。
失效:金属装备及其构件在使用过程中,由于压力、时间、温度和环境介质和操作失误等因素的作用,丧失其规定功能的现象。
失效分析:对装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析研究,从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施,称为失效分析。
失效分析的一般过程①深入装备失效现场、广泛收集、调查失效信息,寻找失效构件及相关实物证据。
②对失效构件进行全面深入的宏观分析,通过种类认定推理,初步确定失效件的失效类型。
③对失效件及其相关证物展开必要的微观分析、理化检验,进一步查找失效的原因。
④通过归纳、演绎、类比、假设、选择性推理,建立整个失效过程及其失效原因之间的联系,进行综合性分析。
⑤在可能的情况下,对重大的失效事件进行模拟试验,验证因果分析的正确性。
一、冷轧辊失效机理冷轧辊特性:目前冷轧厂常用的冷轧辊材质有高碳铬铝系及高碳铬铝钒系,一般生产工艺过程为电渣重熔或钢包精炼——铸锭——锻造——球化退火——粗加-——探伤——调质——精加工——探伤——工频感应淬火——低温回火——精加工成品。
为确保优良的使用性能,其表层组织要求为细针马氏体、隐针马氏体+少量残余奥氏体+粒状碳化物。
冷轧工作辊工作时要承受高的轧制压力、冲击载荷、疲劳及磨损,需要有足够的强度抵抗大的弯深而均匀的表面硬化层及耐磨层,以获得良好的耐磨性;三是要有优良的表层抗裂性及抗剥落性能。
冷轧辊的失效形式:冷轧工作辊工作时处于复杂的应力状态。
冷轧工作辊的失效分析与维护摘要通过对轧制过程中轧辊的损耗原因分析,提出了减少冷轧辊非正常辊耗的预防措施。
关键词:受力分析裂纹预防措施1 文献综述1.1 前言冷轧是在金属再结晶温度以下进行的轧制。
冷轧带钢和薄板均以热轧带钢或钢板为原料,在常温下经冷轧机轧制成材。
由于冷轧板带钢的产品规格繁多、尺寸精度高、表面质量好、机械性能和工艺性能均优于热轧板带钢,因而被广泛用于机械制造,汽车制造等多种行业部门。
随着市场的发展,客户对冷轧带钢的要求不断提高,对轧辊的使用也提出了更高的要求。
轧辊质量的好坏直接影响着生产过程,生产中能准确、有效、最大限度地合理使用维护并切实有效的保护轧辊,不仅可以提高生产效率,还可以稳定提高产品质量,从而降低生产成本,创造最佳效益!1.2 课题研究的意义在轧机所有部件中,轧辊是非常重要的部件。
轧辊在工作中承受高的轧制压力、冲击载荷、疲劳和磨损等,因此冷轧辊的消耗非常大。
冷轧薄板厂要想取得更好的经济效益,一方面要生产适销对路的高附加值产品;另一方面要降低生产成本,因此降低冷轧辊的消耗是取得良好经济效益的重要手段之一。
2 冷轧辊损耗原因分析目前冷轧辊的损耗分为:正常磨削、异常磨削、剥落和断辊。
2.1 正常磨削磨削的目的有两个:一个是去除轧辊在轧制过程中的疲劳层(加工硬化层);另一个是去除轧辊表面缺陷,如凹坑、拉毛印等。
磨削量太大会缩短轧辊的使用时间,而太小则会因轧辊表面质量欠佳而影响板材表面质量,因此,每次磨削量应等于扎辊表面缺陷深度和疲劳层深度二者中的较大者。
此外,对于平整机组磨削还要根据产品的要求保证轧辊的凸度和粗糙度。
2.2 异常磨削经过正常磨削后,在检查中发现轧辊仍有裂纹或软点,就要加大磨削量,直至轧辊符合使用要求,这样就造成了异常磨削,有时这种磨削的量很大,减少了轧辊的使用时间。
严重时即使磨削到轧辊的报废尺寸,缺陷仍然存在,直至导致轧辊报废。
软点其实是由于轧辊内部材料的组织发生了变化而使得硬度降低的一种现象。
马钢冷轧轧辊缺陷的分析及防范措施今天,随着工业的发展,越来越多的重要工业用钢,如马钢板材,在冷轧过程中,轧辊是一个非常重要的部件,随着轧辊的日益快速的寿命,轧辊的缺陷也会带来不利影响。
本文将从分析原因和防范措施两方面来探讨马钢冷轧轧辊缺陷的问题,为提高冷轧轧辊的使用寿命和质量提供参考。
一、马钢冷轧轧辊缺陷的分析1、损坏原因由于轧辊会在马钢冷轧过程中长期受到扭矩、温度、压力等不均匀的外界考验,而轧辊中各种元素的问题也会导致轧辊疲劳损坏,从而出现缺陷,如表面裂纹、磨损和烧伤等。
2、实际表现轧辊缺陷以表面裂纹为主,由此可知表面失效正是轧辊缺陷产生的原因之一,根据不同的裂纹形态,可以推断出轧辊的损伤原因,如圆柱形裂纹、锥形裂纹、Y字型裂纹等。
二、马钢冷轧轧辊缺陷的防范措施1、优化轧辊设计优化轧辊设计,使得轧辊具有较大的强度,同时增加轧辊表面的耐磨性,减少轧辊表面的损坏,使轧辊的使用寿命更长。
2、降低轧辊温度应控制轧辊的表面温度,并在较低的温度范围内进行轧制,以减少轧辊表面的烧伤,提高轧辊的使用寿命。
3、均匀保护润滑剂应给轧辊表面均匀的润滑,以确保轧辊的表面,同时保持充足的润滑剂分布,以减少轧辊噪声,平滑运行,减少轧辊磨损损坏,提高轧辊的使用寿命。
4、改善马钢材质应均匀改善马钢坯料的碳素含量,改善马钢冷硬度,使冷轧材料更加均匀,减少冷轧过程中烧伤、磨损等,提高冷轧轧辊使用寿命。
综上所述,马钢冷轧轧辊缺陷的分析及防范措施应及早采取有效的措施,以提高冷轧轧辊的使用寿命和质量,促进行业的健康发展。
首先,应优化轧辊的设计,降低轧辊温度,提供良好的润滑剂保护,同时改善马钢材质,以改善冷轧工艺,减少轧辊缺陷产生的可能。
马钢冷轧轧辊缺陷的分析及防范措施
调整轧辊缺陷主要涉及轧辊的设计成形等工艺指标,以满足冷轧要求的功能、精度和
结构。
钢铁厂在设计轧辊时,应当特别注意轧辊成型工艺过程中发生轧辊缺陷。
马钢冷轧
轧辊缺陷的具体表现主要体现在轧辊表面存在肉眼可见的凹凸疵点,局部残余焊料不充分,铸造的物理性能和力学性能较差等问题。
如何防止和减少马钢冷轧轧辊缺陷,目前主要采用如下措施:
首先,应确保轧辊材料的质量。
钢铁厂在选择轧辊材料时应该严格按照要求,以满足
冷轧材料的使用寿命和功能。
同时,轧辊材质的选择也应参考轧制条件,比如速度、温度、能量等参数。
其次,选择合适的轧辊成形工艺来减少缺陷。
无论是采用成型机还是手工操作,在轧
辊成形工艺的过程中,应坚持微小改变原则,尽量保持轧辊的精度,并观察成形过程中产
生的残余焊料,从而减少轧辊缺陷。
同时,搭配合理的润滑来提高轧辊耐磨性。
轧辊运行中,要保证轧辊机体和轴承各部
件能正常润滑。
正确的润滑模式和润滑油定期更换,可减少机械式的磨损,减轻轧辊的磨耗,有效的防止轧辊缺陷的产生。
此外,保证轧辊安装对接质量也是必不可少的一环。
钢铁厂在轧辊的安装时,应确保
轧辊的质量,安装的时候要避免过度的倾斜、圆弧不平等现象,并且在安装时尽量减少人
工操作,以免造成损伤。
总之,轧辊缺陷的具体归因原因无法一概而论,要想减少马钢冷轧轧辊缺陷,就需要
从多个角度出发,避免在设计、选择材料、工艺成形、安装对接过程出现现象,做到安全
结构、成本有效,提高轧辊的品质和可靠性。
浅析冷轧机轧辊缺陷表现形式及预防措施摘要:在冷轧轧辊使用的过程中,如果轧辊本身存在缺陷,会导致质量降级,甚至产品直接报废,严重时将导致轧机断带、堆钢,此类事故处理时间长,严重影响轧机生产效率。
目前我国很多的生产厂家对轧辊出现的缺陷问题非常的重视,他们通过对轧辊的研究,力图有效的降低轧辊的消耗,保证轧机产能和成材率。
本文就冷轧机轧辊常见的缺陷问题进行分析,提出了具体的问题的预防措施。
关键词:冷轧机;轧辊缺陷;表现形式;预防措施某钢冷轧厂在轧机投产初期,如果轧辊表面出现缺陷,会给整个生产带来很大的困扰,对产品的生产节奏和质量都有一定的影响。
一般来说轧辊的表面缺陷包括很多种,包括振纹、螺旋纹、刀花、裂纹等,以上缺陷对产品的表面都有一定的影响。
一、振纹进行带钢轧制的过程中,在带钢的表面,经常有一种与带钢运动方向垂直、明暗相间的条纹出现,这种现象就叫做带钢振纹。
通过多次的实践我们发现,产生的振纹多数原因是由于轧辊的原因,轧辊的振纹复制在了带钢的表面。
1.轧辊振纹的产生原因一般来说,轧辊的振纹产生是有其自身的原因的,进行生产的过程中,砂轮主轴的不断振动会导致轧辊振纹的产生,此时产生的振纹呈螺旋状,在轧辊的表面分布;砂轮脱粒不良、砂轮形状不良也可能导致轧辊振纹的出现,呈螺旋状,分布在其表面;通常情况下,我们可以通过对砂轮和轧辊的转速对振纹的间距进行测算,然后与实际存在的进行相互比较,这样对砂轮振纹就可以进行准确的判断,由于轧辊托架(托瓦)的接触不良引发的轧辊振纹,振纹以平行于轧辊母线的形式分布在轧辊表面;由于尾座顶尖形状不良而引发的轧辊振纹,振纹的分布是平行于轧辊母线的;因头架转动不良引发的轧辊振纹,振纹的分布是平行于轧辊母线的;砂轮头架的振动和床头箱的振动之间产生共振引起的轧辊振纹,以平行于母线的形式分布在轧辊表面。
2.轧辊振纹的消除方法对轧辊振纹进行消除,首先对不正常的振源要进行消除,对振纹的明显形式进行分析,选择合适的磨削方式,对明显的振纹要从粗磨开始,不明显的则从半粗磨开始。
冷轧四辊轧机辊间接触应力与工作辊边裂失效分析谢晶① 王辉(宝钢轧辊科技有限责任公司 江苏常州213000)摘 要 研究冷连轧机组辊系受力分布状态,揭示冷轧四辊CVC连轧机工作辊边部环裂产生原因。
以某厂轧辊边部剥落案例为基础,通过对轧辊剥落形貌观察,硬度检测分析,并借助有限元仿真计算对工作辊在服役中的受力分布状态进行了计算。
结果表明接触应力最大位置应为与支承辊端部倒角根部,最大应力达到1000MPa。
工作辊边部环裂或局部剥落主要与工作辊横向移动在辊身端部受到较大接触挤压应力有关;在高周循环挤压应力作用下,轧辊次表面形成微裂纹,随裂纹扩展最终导致轧辊失效。
关键词 CVC轧机;工作辊;接触应力;疲劳中图法分类号 TG155.4 文献标识码 ADoi:10 3969/j issn 1001-1269 2024 01 014AnalysisofContactStressbetweenRollsandFailureofWorkRollEdgeCracksinFourHighColdRollingMillXieJing WangHui(BaosteelRollTechnologyCo.,Ltd.,Changzhou213000)ABSTRACT StudythedistributionofforceontherollsystemofthecoldcontinuousrollingmillandrevealthecausesofedgeringcracksontheworkingrollsofthecoldrollingfourhighCVCcontinuousrollingmill.Basedonthecaseofedgepeelingofacertainfactory'srollingmill,thestressdistributionstatusoftheworkingrollerduringservicewascalculatedthroughobservationofthepeelingmorphology,hardnesstestinganalysis,andfiniteelementsimulationcalculation.Theresultsindicatethatthemaximumcontactstressshouldbelocatedattherootofthechamferattheendofthesupportrollerandcorrespondingpeak,withamaximumstressof1000MPa.Thecircumferentialcrackingorlocalpeelingattheedgeoftheworkrollismainlyrelatedtothelargecontactandcompressionstressattheendoftherollbodycausedbythelateralmovementoftheworkroll.Undertheactionofhighcyclecompressivestress,microcracksformonthesecondarysurfaceoftheroller,whicheventuallyleadtothefailureoftherollerasthecrackspropagate.KEYWORDS CVCmill;Workroll;Contactstress;Fatigue1 前言CVC轧机的基本工作原理是通过反对称形状的工作辊轴向移动时轧辊的凸度值在最大和最小之间连续无极可调,从而改变辊缝形状达到改善板形的目标。
马钢冷轧轧辊缺陷的分析及防范措施
马钢冷轧轧辊缺陷是指在马钢冷轧工艺中,轧辊表面由于调试不当或操作不当而产生的缺陷。
这些缺陷会导致板材质量下降,影响板材的生产效率,甚至会给马钢冷轧生产过程带来严重的危害。
原因分析:
1.轧辊的表面质量问题:马钢轧辊表面的质量可能存在缺陷,如轧辊表面的磨损、氧化、缺少材料、缺陷和污垢等。
2.操作不当:由于操作者技术水平不高,或者没有按照正确的操作流程操作而引起的轧辊缺陷。
3.调试不当:轧辊和上下轧机架之间调试不当,会导致轧辊表面出现缺陷。
4.机械问题:由于冷轧机械部件的老化或损坏,会导致轧辊出现缺陷。
预防措施:
1.加强轧辊的质量检验:仔细检查轧辊表面的质量,及时发现轧辊表面的缺陷,及时更换损坏的轧辊。
2.强操作人员培训:定期举办操作培训,增强操作人员操作技能,避免操作出现问题。
3.合理调试轧辊和上下滚机架:轧辊和上下滚机架之间要保持合理的间隙,以减少轧辊表面的缺陷。
4.定期检测机械部件:定期检查机械部件的磨损情况,及时维修或更换损坏的部件,保证冷轧工艺的正常运行。
综上所述,只有全面加强轧辊的质量检验、定期培训操作人员、合理调试轧辊和上下滚机架,以及定期检测机械部件,才能有效的防止轧辊出现缺陷。
市场上出现的马钢冷轧轧辊缺陷问题,主要可以归结为前述4个因素,解决这些原因才能有效解决轧辊缺陷问题。
同时,此外,还要建立严格的工艺和操作规程,避免生产环节出现偏差,以确保轧辊表面质量。
大家一定要深入了解马钢冷轧轧辊缺陷的原因,切实落实上述防范措施,以保证冷轧轧辊表面的高标准,有效提升马钢冷轧生产效率,为满足市场需求打下坚实的基础,确保冷轧轧辊的质量和可靠性。
冷轧辊的失效分析材料工程1306封骥2013153冷轧辊的失效分析冷轧辊是冷轧机的大宗消耗备品,其能否安全运行将直接影响着轧机的生产率、成材率以及成本控制。
由于冷轧辊从材质、制造工艺、使用、维护及失效等诸方面与热轧辊有着较大的差异,故对初次进行冷轧生产的单位、轧辊管理者及使用者来说,需要掌握冷轧辊的失效机理及预防措施,通过对冷轧辊失效机理的论述及案例的相关分析,提出降低轧辊消耗的预防措施。
失效:金属装备及其构件在使用过程中,由于压力、时间、温度和环境介质和操作失误等因素的作用,丧失其规定功能的现象。
失效分析:对装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析研究,从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施,称为失效分析。
失效分析的一般过程①深入装备失效现场、广泛收集、调查失效信息,寻找失效构件及相关实物证据。
②对失效构件进行全面深入的宏观分析,通过种类认定推理,初步确定失效件的失效类型。
③对失效件及其相关证物展开必要的微观分析、理化检验,进一步查找失效的原因。
④通过归纳、演绎、类比、假设、选择性推理,建立整个失效过程及其失效原因之间的联系,进行综合性分析。
⑤在可能的情况下,对重大的失效事件进行模拟试验,验证因果分析的正确性。
一、冷轧辊失效机理冷轧辊特性:目前冷轧厂常用的冷轧辊材质有高碳铬铝系及高碳铬铝钒系,一般生产工艺过程为电渣重熔或钢包精炼——铸锭——锻造——球化退火——粗加-——探伤——调质——精加工——探伤——工频感应淬火——低温回火——精加工成品。
为确保优良的使用性能,其表层组织要求为细针马氏体、隐针马氏体+少量残余奥氏体+粒状碳化物。
冷轧工作辊工作时要承受高的轧制压力、冲击载荷、疲劳及磨损,需要有足够的强度抵抗大的弯深而均匀的表面硬化层及耐磨层,以获得良好的耐磨性;三是要有优良的表层抗裂性及抗剥落性能。
冷轧辊的失效形式:冷轧工作辊工作时处于复杂的应力状态。
受残余应力、接触应力、弯曲应力、扭转应力以及因温度分布不均引起的热应力等的影响,失效形式有早期磨损、粗糙化、略坑、勒痕、裂纹、剥落以及断裂,但工作层剥落是冷轧辊的主要失效形式,占到工作辊正常失效的50%以上,轧辊剥落往往造成轧辊彻底报废。
马钢冷轧轧辊缺陷的分析及防范措施
马钢冷轧轧辊的缺陷,严重影响了冷轧的质量,引起了工厂的重大损失。
因此,对这种缺陷的分析和防范措施的研究及实施具有十分重要的意义。
马钢冷轧轧辊缺陷主要有两类:局部失效缺陷和整体失效缺陷。
局部失效缺陷主要包括凹陷,纹路,毛刺等问题,这些缺陷大多是由轧辊表面的杂质、局部的温度、表面的生锈等对轧辊表面造成的破坏和形变产生的。
整体失效缺陷分为抗拉强度下降、表面质量下降、热阻力减小等。
其中,抗拉强度下降是由轧辊陈旧、热锻桩热处理之后无法维持原始结构状态、熔炼时组织状态差等引起;表面质量下降是由于熔化时产生的粒度不均匀和凝固后的机械损伤所导致;热阻力减小主要是因为热处理中铝合金和铁合金的熔炼凝固状态的变化所导
致的。
要防止马钢冷轧轧辊的缺陷,首先要加强冷轧材料的检测,明确冷轧材料的标准,以保证轧辊的质量。
第二要提高操作技术,明确轧辊加工的步骤,合理布置机械化设备,减少轧辊的损伤和缺陷的形成。
第三要提高热处理工艺,准确控制熔炼温度,熔炼组织,凝固组织,热处理温度和实际时间,保证热处理过程中组织状态及抗拉强度等参数符合规范要求。
最后,设备要定期检验和更新,确保设备能够按设计要求运行,避免缺陷的发生。
马钢冷轧轧辊缺陷的防范措施,要求我们必须加强对轧辊的管理,避免缺陷的产生。
同时,还要求设备的检修和更新,确保轧辊的正常
工作。
此外,还要定期对冷轧工艺进行审查和改进,以确保热处理过程中组织状态及抗拉强度等参数符合规范要求。
只有这样,才能保证马钢冷轧轧辊的质量,确保生产过程的高效安全。
轧辊缺陷引发失效有三个原因:制造商轧机轧辊维护及管理(管理指磨辊)失效后数据收集要了解:1. 事故段的轧制压力,电压,水压等2. 事故发生时的操作情况3. 轧制废品种规格4. 对最后轧制的板卷暂时保存用于对事故产生原因分析失效分析要点1.辊身剥落为CVC形态,基本为表面缺陷较垂直延伸至结合层,四周快速发展2.剥落区一侧垂直,另一侧逐步过渡至表面,基本剥落区为出口3.多处小块掉肉,掉肉面为棘齿形态,是硬块疲劳裂纹造成4.弧形掉肩通常是支撑辊倒角设计不合理5.断口端面由内向外四周散射,是心部缺陷或强度不够造成的断裂6.近辊身端部环形剥落且在环形带为多元发展源,单侧异常超负荷制造厂轧辊质量引发事故分析元宝形大剥落1.结合层严重非金属夹渣引起的轧辊剥落蜂窝状且色发黑为非金属价夹渣:如,钢水渣,耐火砖,测温管等辅助材料的掉入大块的非金属夹渣只要存在于复合辊的结合层2.金属夹杂引发轧辊剥落剥落后表面发亮成块状,颗粒状:金属原料没有充分熔化,或非原料的金属夹入3.异常发展引发断辊(内部金属夹杂)微小的轧辊夹杂早期在辊身暴露会使轧制的板材产生凸块,使钢材表面质量受到影响4.辊身硬度不均匀形成裂纹—裂纹平行,斜纹,不规则如果裂纹未能磨削干净,会使裂纹扩展5.应力造成轧辊开裂,裂纹环带有的可贯穿整个轴向和颈开裂内应力过大引起的断辊和开裂内应力造成轧辊使用中轴向爆裂为两半(中心向四周扩撒)由于过大的残余内应力,径向断裂多从心部成中心附件,显示放射状痕迹,断面垂直于轧辊轴心,断面起源常位于辊身辊身表面和心部的最大温度差有关---产生残余应力危害:运输中爆裂在磨削过程中爆裂在使用过程中发生爆裂(处理时间长)制造商在热处理,调质处理后的严格按工业技术程序执行,出厂前做应力测试,以消除内应力。
可以买回新辊,放仓库先释放应力。
首次使用的轧制周期不要过长6.黑斑:石墨球化不良铸造时浇铸时间,速度不当造成元素分布不均匀引起7.内部缺陷扩展,引发大的剥落,剥落处可看见一处原地向四周发展预防:结合层缺陷,用UT测试8.工作层厚薄不均匀引发剥落,工作层(精轧)余量8MM, 但实际工作辊余量还要大些9.结合层碳化物平行发展引发轧辊轧制事故10.工作层强度降低(原因:石墨比较大)11.辊颈抗拉强度低造成断辊(牛眼状铁素体,保证轧辊强度)12.辊颈铸接不良,辊颈折断13.卡刚,异物掉入引发大剥落(轴向,径向产生裂纹)14.粘钢引起掉肉。
冷轧工作辊失效分析及其控制
1. 前言
冷轧工作辊是冷轧轧机的关键部件,其失效会导致整个轧机停工,造成巨大的
经济损失。
因此,研究冷轧工作辊的失效原因及其控制方法,对于保障生产安全和提高生产效率具有重要意义。
2. 冷轧工作辊失效原因
2.1 疲劳裂纹
冷轧工作辊经过长期反复载荷作用后容易出现疲劳裂纹,引起辊套与轴颈接口
处局部应力增大,导致工作辊失效。
2.2 表面烧伤
在冷轧过程中,由于磨擦和压力等原因,工作辊表面容易出现高温,引起表面
烧伤,进而加速辊套材料的软化和疲劳裂纹的产生。
2.3 化学腐蚀
冷轧工作辊在冷轧过程中,由于长期浸泡在冷轧液中,易受化学物质的腐蚀,
导致表面出现蚀刻、穿孔等损伤,甚至引起裂纹。
3. 冷轧工作辊失效控制方法
3.1 合理选择材料
冷轧工作辊应选择高强度、高韧性、耐疲劳、耐磨损的材料以提高其使用寿命。
3.2 加强表面保护
冷轧工作辊表面应进行抛丸喷砂处理,形成均匀的抗疲劳层,延长工作辊的使
用寿命。
3.3 加强冷轧液管理
严格控制冷轧液的PH值、温度、浓度等参数,并及时更换冷轧液,减少化学
腐蚀。
4. 结论
冷轧工作辊失效是制约冷轧工艺高效稳定发展的主要障碍。
在实际生产过程中,可以通过合理材料选择、加强表面保护以及加强冷轧液管理等多种方法,有效控制冷轧工作辊失效,延长轧机设备使用寿命,降低生产成本,提高经济效益。
马钢冷轧轧辊缺陷的分析及防范措施
马钢冷轧轧辊缺陷已成为冷轧工艺中的一个严重问题,严重影响操作和生产效率,并影响质量。
本文旨在分析轧辊缺陷及其发生原因,以及探讨有效防范措施。
1、轧辊缺陷分析
轧辊缺陷是指轧辊磨损,型面凹陷,表面裂纹,焊接部失效等现象。
它们的存在会影响轧辊的正常使用,影响冷轧过程的质量,缩短轧辊的使用寿命,并增加维修成本。
在实际生产中,轧辊缺陷常见原因主要有:
(1)轧辊质量不合格:因结构设计不合理,选用和制备材料不合格,加工工艺不合格等原因,提高了轧辊缺陷的可能性。
(2)轧辊磨损:由于滚压过程中的轧辊振动、局部过热、轧件本身结构不均匀等原因,导致轧辊表面磨损等缺陷的产生。
(3)焊接失效:由于焊接技术不足或焊缝质量不合格等原因,造成焊缝失效或断裂,从而使轧辊表面出现缺陷。
2、防范措施
(1)增强轧辊质量控制:在轧辊的设计、加工、焊接、组装等各个方面都应严格把关,加强对轧辊质量的控制,以确保轧辊质量稳定,减少轧辊缺陷。
(2)提高滚压过程控制:应采用合理的滚压参数,加强对滚压压力、温度及轧件材料等的控制,适当减小滚压力,以降低滚压过程中轧辊的磨损,防止轧辊损坏。
(3)加强焊接质量控制:应按照焊接技术标准,严格把关焊接技术操作,确保焊接缝的质量符合要求,避免轧辊出现焊接失效的缺陷。
3、结论
轧辊缺陷是影响工艺效率和产品质量的主要因素,应采取有效的措施来防范和消除其存在。
针对轧辊缺陷的发生,应加强轧辊的质量控制,提高滚压过程的控制,加强焊接质量控制,以最大程度地减少轧辊缺陷及其造成的损失。
马钢冷轧轧辊缺陷的分析及防范措施轧辊是轧钢机械的重要零件,它是由许多具有一定抗压强度和韧性的优质合金钢材经过淬火及回火而制成。
轧辊的主要作用是:支撑钢材,改变钢材的形状,使钢材产生塑性变形并承受钢材的载荷。
由于上述各种作用,轧辊的工作条件非常恶劣,如果轧辊不能正常工作,那么就会造成很大的经济损失。
一、冷轧轧辊产生缺陷原因分析1、粗轧轧辊表面有深度大于10微米左右的凹坑,该凹坑处出现异常显微裂纹。
我厂1机组轧机在粗轧机架上设计了6个凸肩槽型辊,其中4个凸肩槽型辊用于粗轧机架,另外2个凸肩槽型辊用于轧制后边两个机架的细轧机架,以此来达到提高精轧机架钢材的延伸率。
由于粗轧机架轧辊表面凹坑深度为10微米左右,当轧辊工作温度为500 ℃时,轧辊表面就会出现一些较大的裂纹。
当粗轧轧辊表面凹坑与显微裂纹结合在一起时,轧辊便会出现明显的断带和裂纹。
2、磨损引起的断带、裂纹、麻点等缺陷在我厂1机组的1、 2、3机架粗轧机架轧辊的中心部位磨损较为严重,通过更换和修复磨损的轧辊,实际轧辊更换次数为8次,更换次数多于出现缺陷的频率。
从检查情况看,磨损量已经超过15%。
当轧辊表面出现明显裂纹时,即使修复后也会出现明显的断带、裂纹和麻点。
当磨损量较小时,轧辊上出现的显微裂纹便无法观察,轧辊在机架上的摆动情况也没有任何变化,只有在停机后才能发现裂纹。
这说明在轧辊轴向断带和裂纹之间还存在磨损的问题。
3、过热引起的内部裂纹、麻点、缩孔等缺陷钢水温度超过800 ℃时,轧辊内部便会产生气泡,在钢坯被拉入加热炉时,气泡被拉入钢坯内部,由于气泡的不稳定性,当轧辊冷却时,便会发生显著的收缩,收缩量与轧辊直径的平方根成正比。
当轧辊直径增大时,则收缩量也增大,最终导致轧辊纵向开裂。
通过研究发现,从2号机架轧辊纵向裂纹发生的部位观察,随着轧辊直径的减小,轧辊的表面尺寸呈现增大的趋势。
4、其他因素导致的缺陷在生产过程中,轧辊的弯曲和划伤等都会导致表面缺陷。
马钢冷轧轧辊缺陷的分析及防范措施马钢冷轧轧辊是冷轧原料从准备到成品时核心设备中重要的部件,质量良好的轧辊是冷轧厂提高产量和质量、提高竞争力的重要因素。
但是,因市场竞争压力大,冷轧厂仍存在质量问题,其中轧辊缺陷在一定程度上影响了产量和质量。
因此,对轧辊缺陷的分析及有效的防范措施至关重要。
马钢冷轧轧辊缺陷的主要表现形式是表面磨损和内部裂纹,其中表面磨损又可分为热蚀、冷蚀和磨损等类型,内部裂纹则是由于轧辊表面磨损引起的接触应力积聚而产生。
轧辊缺陷会降低轧辊表面粗糙度,一般会导致冷轧厂产量和质量下降,用料变动大,质量不稳定等问题出现。
基于上述分析,为了有效防治马钢冷轧轧辊缺陷,应重点围绕以下几点措施:首先,加强冷轧轧辊的精磨。
轧辊表面的磨损程度直接影响轧道质量,因此,冷轧厂应定期进行精磨,以提高轧辊表面的精度和光洁度,使轧辊表面磨损减少。
其次,优化冷轧轧辊表面处理工艺。
轧辊表面处理工艺包括渗碳、热处理、热喷涂和涂油等,合理的表面处理工艺可以有效缩小轧辊表面的粗糙度,延长轧辊的使用寿命,减少轧辊表面磨损。
再次,加强轧辊定期维护和保养。
轧辊温度、压力和滑动速度等,都会影响轧辊的表面磨损程度,因此,轧辊需要定期维护和保养,以保持轧辊正常工作,减少轧辊表面磨损。
最后,定期检查轧辊表面结构和断口。
定期检查轧辊温度、压力和滑动速度等情况,以及轧辊内部结构和断口的变化,及时发现和处理轧辊缺陷,可以有效避免轧辊表面磨损及裂纹扩大的情况出现。
总之,马钢冷轧轧辊缺陷是影响冷轧厂产量和质量的重要因素。
为此,应重点围绕加强冷轧轧辊的精磨、优化冷轧轧辊表面处理工艺、加强轧辊定期维护和保养以及定期检查轧辊表面结构和断口,结合实际情况采取有效措施,以预防轧辊缺陷的出现,提高冷轧厂的产量和质量。
探究冷轧支撑辊和工作辊剥落机理及有效预防措施引言轧辊是轧钢生产的重要工具,价格非常昂贵,尤其是冷轧板带用的锻钢支撑辊及工作辊。
近年来,各轧钢厂为提高产量和减少换辊周期, 广泛使用价格更贵、硬度更高及淬硬层更深的高合金辊。
因此,减少轧辊的早期失效及降低生产成本显得日益重要。
在冷轧板带生产过程中,轧辊处于复杂且不断变化的应力状态。
轧制负荷引起的支撑辊与工作辊间的接触应力、带钢跑偏断带以及肋浪粘钢造成的机械及热冲击容易使轧辊损坏。
轧辊损坏的形式主要为剥落,因此,探究轧辊剥落机理以便早期发现裂纹和预防剥落是延长轧辊使用寿命的有效途径。
1、冷轧技术概述钢材是国民经济的各个领域中的十分重要的材料,它被广泛应用于机械工程、电机工程、建筑、金属制品、汽车、运输、家用器具等各个行业。
20XX年以来,全球对钢材的需求量除了在经受金融危机时出现负增长以外均保持持续增长状态。
20XX年全球范围内粗钢产量11.65亿吨,ZG达到5.68吨,ZG在全球钢材市场上的产量及消费量表现出强劲的态势。
冷轧是指金属进行礼制变形时的温度在再结晶温度以下,实际一般是指带钢在室温下进行轧制加工而不加热。
利用冷轧技术生产的带材和钢板精确度高,而且性能优良,其主要特点为轧制温度低,可以获得精确的尺寸和均匀的厚度,可以获得很薄的带材,这是热轧技术无法做到的;冷轧产品具有很好的力学性能和工艺性能,可以获得优越的表面质量,可以幸免热轧生产的带钢具有的缺陷,并且可以操纵带钢的表面粗糙度,以满足不同的用户需求,也可以满足下一道工序的加工需求;并且可实现高速轧制,具有很高的生产效率。
2、冷轧支撑辊轴承的力学分析2.1、轴承的失效形式轴承的常火效形式命内的疲破坏命期外的失效,其中寿命内的疲劳点蚀、剥落、塑性变形、磨损与胶合。
轴承的非常失效形式发生在寿命期内,可能会出现在滚子、内圈、外圈滚道或保持架上具体表现形式为破裂、取性变形或烧独等。
(此处需要修改,语句不顺)2.2、轴承的失效机理图1 轴承的运动及受力从运动学原理上分析,轴承的失效可能源于内倒随捉轴的高速旋转,或滚子高速自转和公转。
冷轧工作辊失效分析及其控制沈伟芳陈光明【摘要】就武钢冷轧厂九机架冷轧机的工作辊常见失效形式、原因及相应的控制措施进行了分析,探讨。
【关键词】冷轧工作辊失效分析ANAL YSIS OF THE ROLL FAILURE AND ITS PREVENTING MEASUREMENTShen Weifang Chen Guangming(Cold String Mill of Wuhan Iron & Steel Corp.)Abstract The normal failure appearances of the cold rolling working rolls of 9 stands cold rolling mill in Wuhan Iron & Steel Corp.was analyzed,the failing causes and some preventing measures were discussed.Key Words Cold Rolling,Working Roll,Failing Analysis1 前言工作辊是冷轧机的关键部件之一,随着冷轧技术的不断发展,轧机对工作辊性能要求越来越高。
尤其冷轧辊是在金属对轧辊压力很高的条件下工作,加上因焊缝、夹杂、边裂等原板质量问题造成的断带、粘辊、裂缝等轧制事故频繁,使得冷轧工作辊的工作状况极为恶劣。
近几年来,为改善冷轧辊表面的磨损和变形,对工作辊提出了更苛刻的性能要求,诸如辊面硬度、硬度均匀性、淬硬层深度、金相组织、残余应力等,同时辊芯部和颈部必须具有足够的韧性。
事实上,上述的部分性能条件是既矛盾又关联的,最常见的情况是淬硬层较深时,控制不慎,一般组织就较粗大;硬度较高的工作辊具有较好的耐磨性但轧辊韧性变差。
因此,在增加耐磨性,追求较深的有效淬硬层和较高的硬度,从而延长工作辊使用寿命的过程中,因轧辊辊身表层出现的粘辊、剥落和开裂就成为一种最常见而严重的问题。
其中,轧制事故的发生和残余应力的叠加转移萌生的破坏是其主要原因。
2冷轧辊失效的宏观分析2.1冷轧辊表层疲劳剥落表层疲劳剥落是冷轧辊主要的损坏形式,从剥落的形貌特征来看,可大致分为深层大面积带状疲劳剥落(见图1、图2)和近表层小块掉肉(见图3)。
有时剥落层深度可达30mm以上,一下子使得冷轧辊的有效工作层报废,近表层掉肉剥落层深度则在几毫米至十几毫米不等。
图1深层大面积带状剥落图2带状剥落形貌图3近表层小块掉肉2.1.1疲劳剥落的原因国内外对轧辊剥落的研究认为,剥落的发生和发展大致可分为四个阶段:(1)辊身表层的外表面出现数量不一的显微裂纹,产生因素主要为:①轧辊受热冲击、过热后产生的网状微裂纹;②换辊周期过长引起辊身表面的冷作硬化;③辊身表面硬度过高;④重磨时修磨量太小,不足以消除疲劳微裂纹层。
(2)轧辊继续使用过程中,显微裂纹扩展,一条或若干裂纹从表面领先向纵深发展到过渡组织带,(有时从断口可见连续的短距重复线,表明这种开裂属于疲劳破坏)从而形成疲劳断裂中心;(3)在过渡组织中二次疲劳断裂中心沿与辊身圆弧几近平行的层次继续发展成为断裂带,有的甚至于绕辊几周;(4)残余破裂和剥落,对于大面积带状剥落的轧辊可以在各种因素的影响下一次性破裂和剥落,造成若干剥落块或尚未脱开的剥离块;小块掉肉的轧辊可以直接从第(2)阶段导致残余破裂和剥落。
2.1.2本厂使用情况我们曾经对本厂辊号为660#、672#、680#、682#、831#的五支发生剥落现象的五机架工作辊进行事故原因分析,对带状和小块剥落后的剥落块表面用磁粉检查和双酸侵蚀显示后,发现均有许多裂纹或微裂纹,部分裂纹长度可达1~2mm。
对这些带裂纹的剥落块切开进行金相观察,发现有一条裂纹优先向内发展到过渡带(即马氏体、贝氏体向屈氏体的过渡区),然后形成疲劳破坏中心,并且沿辊身圆弧相近的方向发展成带,有的绕辊几周,最后一次性残余破裂剥落。
因此,冷轧工作辊绝大多数的表层剥落都不是自然产生的,而是在一定时间内逐渐发展形成的。
通常是以辊身表面显微裂纹为起点,在轧制的持续负荷作用下,发展成为疲劳断裂,这就是残余破裂和剥落的真正原因。
2.1.3相应的预防改进措施上述的微裂纹或裂纹,应当采取措施经常注意检查,譬如在线式涡流探伤或超声波检测,一经发觉,立即修磨或者送双频淬火热处理。
在修磨时应该认真按照有关规定来消除裂纹,防止裂纹的扩展。
此外,如果辊身硬度过高,也容易产生裂纹。
在对不同硬度的两种五机架修复辊进行使用性能考核时发现,当辊身硬度从原来的HSD93~96降低到现在的HSD91~94后,影响轧辊使用寿命最严重的大面积带状剥落大大减少,这表明辊身硬度的降低有助于提高轧辊韧性,从而避免或减少微裂纹或裂纹的发生与扩展。
2.2粘辊与裂纹2.2.1失效形式粘辊裂纹和掏沟是导致冷轧辊失效次数最多的原因之一(见图4)。
按照其形貌大致可以分为因断带粘辊而出现掏沟和辊身表面裂纹而导致掏沟两种。
一旦掏沟深度大于轧辊有效淬硬层,则冷轧辊就失效了。
通常轧机一出现断带情况,就会使得轧辊轻重不同地粘钢。
同时,轧辊也经受了一次热冲击,这种热冲击常常导致辊身局部温度高达1000℃以上。
据不完全统计,因为酸洗、焊缝等因素而导致轧机断带,常使得冷轧辊辊面的热冲击次数达到高峰。
因此,避免断带是减少冷轧辊热冲击的有效措施。
图4粘辊形貌2.2.2检测分析与相应措施北京科技大学金相室曾用断带粘辊后的剥落块进行试验与研究,发现将粘辊的轧材去除以后,轧辊表面是一层厚度约0.03~0.06mm的白亮层,经过各种检测手段分析得出,此白亮层系二次淬火马氏体组织,在白亮层的下面是不同程度的热影响区。
这是由于热冲击所造成的局部温升是从表向里逐渐降低的,导致某一定深度范围内,轧辊温升超过了临界点,马氏体组织回火得到回火屈氏体组织,其厚度约为0.1mm,再往里去则是轧辊的原始组织。
因此,修磨轧辊时必须消除轧辊表层的二次淬火马氏体和回火屈氏体组织,按照规定再磨0.5mm后才能送轧机使用。
否则,未磨尽的二次淬火马氏体和回火屈氏体组织与辊身的正常金相组织不一致而产生拉应力,导致裂纹的产生,并且发展成为大面积剥落。
至于发生裂纹后导致掏沟,大多是修磨时未将裂纹磨尽,使用过程当中发展成为肉眼可见大裂纹。
另外,也可能是由于轧辊表面非金属夹杂物导致使用过程裂纹的发生与扩展。
2.3环状裂纹与断辊环状裂纹大多发生在辊身边部约15~50mm位置(见图5)。
据1994年~1996年对15支发生环裂轧辊的统计,有12支在轧制时发生过压下偏斜事故,对其中572#修复辊在失效后进行检测,发现辊身长度由原来的1700mm增加到1709mm,显然是由于压下偏斜,轧辊一端受力过大导致局部长度变大。
有些冷轧辊(如我们新投用的轧辊636#)在压力偏斜后,造成辊面端部发生环状剥落;有时甚至在辊面端部和辊颈交界处发生断裂(如新辊623#发生断裂,见图6所示)。
因此,应该尽量减少轧机压下偏斜事故,避免环状裂纹或断辊的发生。
图5环状裂纹及环状剥落图6断辊形貌2.4轴承粘结(抱辊)与断辊2.4.1失效形式辊颈与轴承粘结是冷轧辊的另一种失效形式,有些新辊仅使用几次就因为轴承粘结(抱辊)而不能够继续使用。
目前,还没有较好的办法来取下抱辊的轴承。
我们曾试对辊颈与轴承粘结的轧辊采用氧枪切割轴承而试图保全轴承和轧辊的方法,结果是轴套虽然被切割下来,轴承仍然无法保全,而且辊颈在氧枪切割轴套时被过烧,出现网状龟裂纹或局部被烧熔成许多凹坑,导致了轧辊与轴承同时报废,损失十分巨大。
2.4.2原因分析研究表明,轴承粘结的原因与下列三方面有关:一是轧机生产过程中,偶然的轴向力导致轧辊在轧钢时向一侧蹿动,如不及时换辊就会使得这一侧轴承温度过高而抱颈;二是轴承的清洗质量欠佳,在拆卸轴承清洗后,重新装辊时将喷砂砂粒或脏物带入辊颈与轴套之间,经长时间粘磨而粘结抱辊;三是轴承的密封圈质量不好,未能有效地将外界脏物封住,使之进入轴套与辊颈之间导致抱辊事故。
因此,为了保证不发生抱辊事故,应该经常检查轧机是否产生偏斜或轴向力,轴承密封性能是否良好,确保清洗质量。
2.5龟裂龟裂纹发生的频率不高,其常见形态有两种:一种呈带状,宽度约为60~80mm;另一种呈团状分布(如图7、图8所示)。
其中呈带状径向分布的龟裂纹可能与磨床修磨量有关,当一次修磨量过大时,极易形成过烧带,产生同砂轮厚度相当的龟裂纹,此类过烧微裂纹在双酸侵蚀下能显示出来。
呈团状分布的表面龟裂纹,大多是在严重粘辊热冲击后产生的热裂纹,在消除粘辊缺陷后,若不及时进行认真的检查和磨削来消除显微裂纹,那么这种缺陷将残留在辊面,在使用过程当中就会逐步扩展形成团状表面龟裂纹。
图7带状龟裂纹图8团状龟裂纹2.6辊颈开裂的原因及预防措施轧辊在使用过程中发生辊颈开裂现象较少,倘若发生则导致整个轧辊报废,造成较大的经济损失。
对发生辊颈开裂的轧辊,在其开裂部位取样分析(主要对辊颈强化部位裂纹处进行了由表及里的硬度测定和侧面金相观察以及断口电镜扫描分析)表明:导致辊颈开裂的裂纹,大部分在辊颈强化热处理过程中就已经开始萌生,并在轧机使用过程中得到扩展导致辊颈开裂。
我们认为,在强化淬火冷却过程中,由于激冷造成表层及内层的收缩不均匀,使得表层出现较大的拉应力,这个拉应力在车刀槽的根部产生极大的应力集中(辊颈的表面光洁度约为△5,据查其应力集中系数可达5以上),甚至可能超过此时材料的断裂强度,从而萌生出显微裂纹。
进一步的研究表明,车刀槽的机械切口对于辊颈的开裂起了决定性的作用。
因此为防止辊颈开裂,提出如下建议:(1)在辊颈强化处理之前,对于强化部位进行精车或粗磨,以提高光洁度,减少应力集中;(2)在保证硬度的前提下,尽量降低淬火温度,以减少残余应力;(3)在辊颈强化之前,对于轧辊采取整体预热,以降低淬火应力。
已经发生辊颈开裂的轧辊,则可以采取辊颈焊补工艺对辊颈开裂部位进行焊补。
3结束语(1)本厂轧辊异常失效的主要形式是粘辊、裂纹和剥落;所以研究相应的方法和工艺来减少产生此类失效的轧制事故,尤其是断带、压下偏斜等,从而延长冷轧辊的使用寿命,是极其必要的。
(2)根据冷轧辊的失效形式制订相应的控制措施以及合适的淬火工艺,使处理后的轧辊的质量水平完全达到轧机的使用要求。
作者单位:武汉钢铁股份有限公司冷轧薄板厂,430083参考文献[1]一机部机电所轧辊课题组.金属薄板冷轧工作辊的表层疲劳剥落.金属热处理.1982,(4~5)[2]北京科技大学学报.冶金部课题组.关于冷轧工作辊表面剥落的失效分析.1978,(9)冷轧机轧辊的配辊机架配辊要求:一、使用新轧辊磁消期应保证2——3个月,在上机使用二、从轧机换下来的轧辊必须停放8小时,在上磨床修磨,修磨后的轧辊四小时后在上机,这主要是消除轧辊残余应力。