提高冷轧辊的使用效率摘要：本文介绍了冷轧薄板厂使轧辊的主要失效形式，分析了轧辊的断裂和裂纹产生原因，提出了具体改进措施。
关键词：轧辊失效硬度1 前言随着市场的发展,客户对冷轧薄板的质量要求不断提高,生产厂家必须适应市场的需求，生产更高质量的产品以满足用户的需要。
在轧机所有备件中,轧辊是非常重要的备件。
轧辊在工作中要承受高的轧制力、冲击载荷、疲劳和磨损等,因此冷轧辊的消耗非常大。
统计资料表明,在冷轧生产过程中冷轧辊的消耗在生产成本中所占的比例达25%左右。
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,提高轧辊的使用效率是取得良好经济效益的重要手段之一，也是本文阐述的主要内容。
2 轧辊磨削设备及轧制产品2.1 磨削设备鄂钢采用MK8463/5000-H数控轧辊磨床用于加工冷轧板带生产线中的工作辊、支承辊修磨加工。
机床可磨削圆柱形、具有中凸（凹）要求的任意曲线的辊面以及圆锥形的辊面等。
可磨削正弦及抛物面曲线辊面、辊面端部倒角。
机床总体布局如图1：图 12.1.1 机床主要技术规格参数见表1表1最大磨削直径Ф630 mm最小磨削直径（在最大砂轮情况下）Ф100 mm顶尖距5000 mm工件最大重量6000kg中凸（凹）量（半径方向） 1.5 mm中心架支承直径范围根据工件要求定头架顶尖移动量150 mm尾架顶尖移动量500 mmZ轴—拖板纵向移动速度10～5000 mm/minX轴—砂轮架横向进给速度1～2000 mm/minX1轴—测量臂调整速度0～1000 mm/min数控最小分辨率（U轴）0.00001mm数控最小分辨率（U1轴）0.0001mm数控最小分辨率（X1轴）0.0001mm数控最小分辨率（X轴）0.0001mm数控最小分辨率（Z轴）0.0005mm工件转速(无级) 8～80 r/min砂轮规格Ф750×100×Ф305 mm砂轮最大线速度(恒线速) 50m/s冷却液箱流量300L/min电机总功率约120kW头架电机（西门子）22kW砂轮架电机（西门子）30kW机床总重量55t2.1.2机床工作精度标准1.圆柱面磨削见表2表2圆度≤0.002mm辊形误差≤0.002mm表面粗糙度≤Ra0.32μm圆度≤0.002mm纵截面上直径一致性≤0.002/1000 mm表面粗糙度≤Ra0.2μm2.中凸(凹)面磨削（半径上的中凸(凹)量为0.1mm。
磨削技术要求见表3。
表3在托架支承磨削轧辊时，为了保证磨削精度，轧辊的托架支承面（即基准圆，或支承颈）的圆度、纵截面直径一致性和同心度必须小于或等于轧辊的磨削精度要求，并且表面粗糙度须好于Ra0.8μm。
上述精度在一定的条件下（温度梯度变化量2Cº/m·h；低频震动10HZ时≤3μm）,选用双方确认的轧辊，可不做精度考核。
2.2 探伤设备对轧辊表面质量的自动检测，可以采用涡流（ET）、磁粉及超声（UT）技术。
涡流探伤以其特有的优点，已被广泛运用于生产实践，可检测轧辊表层由于制造工艺造成的或由于使用中承受复杂的应力与应变而生成的各种裂纹及材质结构变化。
我们使用的超声波探伤主要性能见表4：表4 CTS-9003型超声波探伤的主要性能工作频率： 0.5～15MHz 工作方式：单、双增益范围 0.0～110.0dB 工作频率 2.5MHz声速的范围 1000～15000m/s；增益以底波100%为准（增益衰减，探伤仪有增益dB刻度，也有衰减dB刻度的，作用都是一样的，都是改变放大量。
dB刻度值增大，放大量降低的就是衰减dB，dB刻度值增大，放大量提高的就是增益dB）检测范围： 0.0～10000mm（钢纵波）；检波的方式：正向、负向、全波；报警可选进波报警，失波报警等发射强度强、弱声速的调整表面波声速2920m/s 注：工作方式为单抑制（0～90%）不影响线性增益。
2.3 轧制产品见表5表5成品厚度（㎜）坯料厚度（㎜）压下率%0.60 3.50 82.860.40 3.00 86.670.48 3.00 84.000.35 2.75 87.270.40 2.75 85.450.32 2.75 88.360.30 2.50 88.000.30 2.00 85.000.25 2.00 87.500.25 1.80 86.110.20 1.80 88.891.80 4.50 60.00钢级：CQ（普通商用）、DQ（冲压）、DDQ（深冲）2.4乳化液见表6表6项目使用范围极限值浓度3～5％－PH值 5.5～6.7 5～7电导率≤200μs／cm 400μs／cm铁皂≤0.3％0.5％铁含量<100mg／L 200mg/L游离脂肪酸3～10％-灰份<1000mg／L 1500mg/L皂化值160～198mgKOH／g -氯含量<30mg／L 50mg／L2.5轧辊材质及技术要求2.5.1 轧辊材质轧辊按制造材料主要划分为铸钢系列轧辊、铸铁系列轧辊和锻造系列轧辊三大类别。
其中碳含量小于2.2%的锻造铁基材料称为铸钢系列；碳含量大于2.2%的锻造铁基材料称为铸铁系列；锻造铁基材料称为锻造系列。
冷轧工作辊的材质主要钢号有9Cr、9Cr2、9Cr2W、9Cr2Mo等、支撑辊材质主要有9Cr2Mo、9CrV、60CrMnMo等。
2.5.2轧辊参数见表7表7轧机单位双机架轧机双机架轧机双机架轧机轧辊工作辊F1～F2 中间辊 F1～F2 支撑辊 F1～F2 辊身直径最大/最mm 425/385 490/440 1300/1150 小辊身长度mm 1500 1530 1500总长mm 3990 3910 4450辊颈直径mm 275 279.4 800轧辊近似重量kg 2495 3391 23150圆度mm ≤0.005 ≤0.005 ≤0.005整个辊身的直线mm/m ≤0.005 ≤0.005 ≤0.005 度(圆柱形轧辊)辊型mm 圆柱形圆柱形圆柱形硬度 (HSD) Shore 93～98 82～86 65～67材料合金锻钢 5%Cr 合金锻钢 5%Cr 合金锻钢 3%Cr2.5.3 轧辊硬度要求见表8表8轧辊类型轧辊初始硬度最低使用硬度硬度不均匀性双机架轧机工作辊(1～2) 93～98HSD 89HSD ≤2双机架轧机中间辊(1～2) 82～86HSD 78HSD ≤2双机架轧机支撑辊 (1～2) 65～67HSD 58HSC ≤2 （1）轧辊有效淬硬层深度是指半径方向，硬度值应≥最低使用硬度。
（2）辊身及辊颈表面上不允许有网纹、划伤、锈蚀等缺陷。
（3）轧辊表面应进行涡流探伤，表面应无缺陷，轧辊内部应进行超声波探伤，经检查发现的缺陷不允许超过探伤标准的规定值。
（4）轧辊应涂防锈油脂，防止其表面锈蚀。
2.5.4辊面粗糙度要求见表9表9轧机轧辊类型辊面粗糙度Ra（μm）光辊(磨削) 毛化辊(EDT)双机架轧机F1工作辊0.6～0.8 1.50～2.00 F2工作辊0.6～0.8 1.50～2.00 F1～F2中间辊0．75～1. 0F1～F2支撑辊1．0～1.53 加工3.1毛化为了改善冷轧薄板的板型、深冲性、延伸率和涂镀性能，在冷轧薄板生产工艺中，要求对冷轧工作辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特殊（加工）工艺要求的冷轧毛化钢板。
目前用以满足轧辊毛化处理的技术有：喷丸毛化（SB）技术、电火花毛化（EDT）技术、激光毛化技术等。
这些技术按粗糙度形貌类型来分，可分为无规则分布和可设定式分布的两种类型。
喷丸毛化（SB）和电火花毛化（EDT）属于无规则分布的粗糙度形貌类型，激光毛化则属于可设定式分布的粗糙度形貌类型。
鄂钢配有与产品质量相应的毛化设备（EDT）。
3.2磨削磨削的目的有两个:一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,每次磨削量应等于轧辊表面缺陷深度和疲劳层厚度二者中的较大者。
正常生产情况下，工作辊每次磨削量为0.15～0.2mm。
3.3探伤对轧辊表面质量的自动检测，可以采用涡流（ET），磁粉及超声波（UT）探伤技术，在不同的情况下可以使用不同的方法进行检测。
3.4去除残余应力由于残余应力是轧辊生产中不可避免的现象，冷轧轧辊在使用之前，应在一定的油温（105～110℃）中浸泡一段时间（6～8h），以消除轧辊表面的应力，从而达到表面性能稳定的目的。
4 使用4.1轧制力要求见表10表10最大轧制力 20000kN最大轧制力矩 200kN ·m 最大轧制速度 1200m/min 轧制基速度500m/min 一般液压传动系统压力 14MPa 平衡弯辊系统压力 28MPa 压下系统压力 28Mpa4.2过钢量见表11表114.3轧辊失效分析轧机在轧制生产过程中，轧辊处于复杂的应力状态。
冷轧机轧辊的工作环境更为恶劣：轧制负荷引起的接触应力、剪切应力以及残余应力等。
如轧辊的选材、设计、制作工艺等不合理，或轧制时卡钢等造成局部发热引起热冲击等，都易使轧辊失效。
轧辊失效主要有剥落、断裂、裂纹等形式。
任何一种失效形式都会直接导致轧辊使用寿命缩短。
因此有必要结合轧辊的失效形式，探究其产生的原因，找出延长轧辊使用寿命的有效途径。
4.3.1 轧辊剥落轧辊剥落为首要的损坏形式，现场调查亦表明，剥落是轧辊损坏，甚至早期报废的主要原因。
轧制中局部过载和升温，使带钢焊合在轧辊表面，产生于次表层的裂纹沿径向扩展进入硬化层并多方向分枝扩展，该裂纹在逆向轧制条件下即造成剥落。
（1） 支撑辊辊面剥落支撑辊剥落大多位于轧辊两端，沿圆周方向扩展，在宽度上呈块状或大块片状剥落，剥落坑表面较平整。
支撑辊和中间辊接触可看作两平行圆柱体的接触，在纯滚动情况下，接触处的接触应力为三向压应力。
在离接触表面深度为 0.786b 处 ( b 为接触面宽度之半 ) 剪切应力最大，随着表层摩擦力的增大而移向表层。
疲劳裂纹并不是发生在剪应力最大处，而是更接近于表面，即在 Z 为 0.5b 的交变剪应力层处。
该处剪应力平行于轧辊表面，据剪应力互等定理，与表面垂直的方向同样存在大小相等的剪应力。
此力随轧辊的转动而发生大小和方向的改变，是造成接触疲劳的根源。
周期交变的剪切应力是轧辊损坏最常见的致因。
在交变剪切应力作用下，反复变形使材料局部弱化，达到疲劳极限时，出现裂纹。
另外，轧辊制造工艺造成的材质不均匀和显微缺陷的存在，也会诱导裂纹的产生。
若表面冷硬层厚度不均，芯部强度过低，过渡区组织性能变化太大，在接触应力的作用下，疲劳裂纹就可能在硬化过渡层起源并沿表面向平行方向扩展，而形成表层压碎剥落。