轧辊断裂原因
一、脆性断裂,此类轧辊断口形状较为平整,断口周围辊身表面较为齐整;
二、韧性断裂,此类轧辊断口形状多呈"蘑菇头"状,断口附近的辊身均成粉碎状破碎。
将二者比对发现,此次断辊事故的断辊形式为韧性断裂。脆性断裂和韧性断裂都是因为轧辊应力超过芯部强度造成的。
其产生原因与轧辊本身残余应力,轧制时机械应力以及轧辊热应力有关,特别是当辊身的表面和芯部的温差大时更容易产生。这种温差可能由不良的辊冷却,冷却中断或在新的轧制周期开始时轧辊表面过热引起。轧辊的这种表面和芯部间的巨大温差引起较大的热应力,当较大的热应力,机械应力以及轧辊的残余应力超过轧辊的芯部强度时引起断辊。
三、是利用专业工具强化磨削效果。由于高速钢轧辊硬度高,研磨比较困难,要选用专用砂轮和自动磨床。研磨完成后,采用涡流探伤仪和超声波探伤仪进行辊面的复合探伤。正常下机的高速钢轧辊磨削后可残留热裂纹上机使用。而轧制事故下机的高速钢轧辊,须在磨削清除辊面裂纹的基础上增加一定的磨削量。
高速钢轧辊在使用中常出现的问题可以归纳为以下三大病症
一、是轧辊表面易产生氧化、裂纹、剥落等缺陷。应该针对不同的轧机架次和轧制环境选择不同化学成分和金相组织的轧辊。高速钢轧辊的冷却条件比高铬铸铁轧辊的冷却条件强。冷却水量应尽可能充分,宜采用扁平嘴取代原来的锥形喷嘴,并且将3/4冷却水用于轧辊出钢口侧的冷却,将轧辊表面温度控制在50℃以下。另外,辊身中部的冷却水量应成倍于辊身边部的冷却水量,否则不仅易造成轧辊裂纹,而且在过钢量不太多时易出现带钢“三点差”过大或“飘带”现象。一些轧钢厂家甚至须要增加40%~60%的冷却水,因此轧钢厂家在使用高速钢轧辊前应考虑冷却水量的问题。
如果是因为机械应力产生的断裂,需要很大的机械应力。经粗略计算,如此大截面的高铬铸钢轧辊若被机械应力拉断,则需要100MN以上的拉力,对于该轧辊工作的轧机来说这是不可能的。轧辊受力 的部位是传动端辊颈,如果材料的力学性能指标不足,正常轧制情况下首先损坏的是传动端辊颈。从实际轧制和断辊情况来看,不是由于机械应力造成辊身断裂。
对组织应力影响 的就是外层组织中残余奥氏体含量。残余奥氏体在轧制温度,轧制压力和水冷的交变作用下,发生奥氏体向马氏体或贝氏体的转变,由于奥氏体的比容小,而马氏体的比容大,因而在组织转变的过程中伴随着体积的膨胀,会致使轧辊的工作层产生更大的压应力,芯部产生更大的拉应力,芯部应力一旦超过材料的强度,必然造成轧辊断裂。考虑到残余奥氏体对组织应力的影响及热带连轧机轧辊的工作条件,一般轧辊的残余奥氏体含量控制在小于5%即可保证安全使用。该断裂轧辊的外层组织中残余奥氏体含量小于1%,故组织应力可以忽略不计。
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