轧辊材质分类

冷轧辊材质分类

我们根据GB/T13314-91标准专业生产冷轧辊，中间辊，支承辊。材料有9Cr2Mo、86CrMoV7、MC3、MC5、60CrMnMo、D2(Cr12MoV)等等，冷轧辊通过EBT+LF+VD+ESR 的工艺炼制。我们的产品，高纯度，低P、S、O、H含量，夹杂物少，碳化物分布均匀，性能稳定，疲劳寿命高。

冷轧辊和中间辊直径小于等于610mm，支承辊直径小于等于1100mm。

1. 化学成分

[H] ≤1.5PPm [0] ≤15PPm [N] ≤50PPm

2. 交货条件: (1)轧辊毛坯；(2)粗加；(3)调质；(4)精加。

轧辊用钢的成分设计及生产工艺

` 课程设计论文 题目： 轧辊用钢的成分设计及生产工艺 学 院: 理学院 专 业: 材料物理 学 号: 201007120024 学生姓名: 郑明武 指导教师: 吴开明 张莉芹 日 期: 2013.6.25

轧辊用钢的成分设计及生产工艺 摘要 钢铁材料是生活中应用最为广泛的材料之一，随着现代工业的发展，社会对钢铁材料的需求与日俱增。而轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，因而研究出性能优异的轧辊用钢对于提高钢铁产量及质量有着重要意义。本文以常轧辊用钢60CrNiMo作为例子，通过改变钢中的Ni的含量来探讨Ni含量对60CrNiMo力学性能的影响，并根据模拟出的样品TTT曲线制定出相应的热处理工艺。 关键词：60CrNiMo Ni 贝氏体TTT曲线热处理工艺

Abstract Steel is the one of the most widely used material in our daily life. With the development of modern industry, society's increasing demand for steel materials is growing with each passing day. The rolling rolls are the important parts in Iron and Steel Industry, and thus developed the great performance steel for steel industry having great significance to improve the quality of the stell. In this paper, we changing the Ni content in the steel to investigate the mechanical properties of Ni content on 60CrNiMo effects ,and we simulated TTT curve to develop the heat treatment process. Keywords ：60CrNiMo Ni bainite TTT curve heat treatment process

轧辊材质选用

101合金冷硬铸铁轧辊 合金冷硬铸铁轧辊（辊环）是利用铁水自身的过冷度和模具表面激冷，同时添加Ni、Cr、Mo合金元素的办法制造的一种铸铁轧辊，辊身工作层基体组织内基本上没有游离态石墨，因而其硬度高，具有优良的耐磨损性能。 此类材质可用静态复合浇注工艺生产大型规格轧辊，使辊身具有高的硬度而辊颈具有高的强韧性，表现出良好的热稳定性和抗事故性。 102 合金无界冷硬铸铁轧辊 合金无界冷硬铸铁轧辊（辊环），以其工作层中有细小的石墨析出物为特征而区别于冷硬铸铁轧辊。石墨均匀分散在整个辊身截面，其数量和尺寸随深度而增加。本公司提供的合金无界冷硬铸铁轧辊，由于添加了锰、铬、镍、钼等合金元素，加上少量细小石墨的存在，不仅提高了轧辊的抗剥落性、抗热裂性和抗磨损等性能，而且辊身工作层具有较小的硬度落差。表面的微细石墨孔隙还能改善轧辊的咬入能力。

103合金球铁轧辊 合金球墨铸铁轧辊（辊环），以基体组织中的石墨呈球状为特征，通过调整镍、铬、钼合金元素和特定的热处理制度，可以制成普通球墨铸铁、大型合金球墨铸铁、珠光体球墨铸铁和针状球墨铸铁不同系列的轧辊（辊环）。这些产品具有良好的强度、高温性能和抗事故性能，工作层硬度落差极小。 化学成分(%)

SGAC型钢连轧机中轧、精轧机架，无缝钢管轧机轧辊及辊环，棒、线材， 螺纹钢轧机中轧、预精轧、精轧机架轧辊及辊环 承制范围 类别辊身直径（mm）辊身长度（mm） 轧辊适用于各种规格轧辊的制造 辊环Φ190-1500900(max.) 104 高镍铬无界冷硬铸铁轧辊 高镍铬无界冷硬复合铸铁轧辊是采用离心或全冲洗方法制造的高性能轧辊，通过提高镍、铬、钼等合金元素的含量，获得高的组织、碳化物显微硬度；配合特殊热处理得到组织均匀、致密及硬度落差小的工作层；同时含有少量游离石墨，从而具有良好的耐磨损性、抗热裂、抗剥落及抗压痕性能。 外层厚度可适应需要而调整，芯部采用韧性灰口铸铁或高强度球墨铸铁，使芯部及辊颈具有满意的强韧性。使用中充分水冷是必要的。 化学成分(%) 代号C Si Mn Cr Ni Mo HNiCr-1 代号硬度 HS 抗拉强度 MPa 抗弯强度 HS 冲击韧性 ×104J/m2 弹性模量 kMPa HNiCr-170-85350-450450-6503-7150-190 HNiCr-260-75350-450450-6502-6150-190灰芯35-50﹥1903503-7110-150球芯35-50﹥3505504-7160-190硬度分布曲线示例： 距表面距离（m m） 用途： 热带连轧精轧后段工作辊 宽、中厚板轧机粗轧、精轧机架工作辊 热带（板）四辊平整机工作辊、支撑辊，横切平整辊 炉卷轧机工作辊高速线材轧机预精轧辊环有色金属板材轧机工作辊

轧制变形基本原理

1 第四章 轧制变形基本原理 金属塑性加工是利用金属能够产生永久变形的能力，使其在外力作用下进行塑性成型的一种金属加工技术，也常叫金属压力加工。基本加工变形方式可以分为：锻造、轧制、挤压、分为：热加工、冷加工、温加工。 金属塑性加工的优点 (1)因无废屑，可以节约大量的金属，成材率较高； (2)可改善金属的内部组织和与之相关联的性能； (3)生产率高，适于大量生产。 第一节 轧钢的分类 轧钢是利用金属的塑性使金属在两个旋转的轧辊之间受到压缩产生塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的钢材的加工过程。被轧制的金属叫轧件；使轧件实现塑性变形的机械设备叫轧钢机；轧制后的成品叫钢材。 一、根据轧件纵轴线与轧辊轴线的相对位置分类 轧制可分为横轧、纵轧和斜轧。如图１、２、３。 横轧：轧辊转动方向相同，轧件的纵向轴线与轧辊 的纵向轴线平行或成一定锥角，轧制时轧件随着轧辊作 相应的转动。它主要用来轧制生产回转体轧件，如变断 面轴坯、齿轮坯等。 纵轧：轧辊的转动方向相反，轧件的纵向轴线与轧 辊的水平轴线在水平面上的投影相互垂直，轧制后的轧 件不仅断面减小、形状改变，长度亦有较大的增长。它 是轧钢生产中应用最广泛的一种轧制方法，如各种型材和板材的轧制。 斜轧：轧辊转动方向相同，其轴线与轧件纵向轴线在水平面上的投影相互平行，但在垂直面上的投影各与轧件纵轴成一交角，因而轧制时轧件既旋转，又前进，作螺旋运动。它主要用来生产管材和回转体型材。 图1 横轧简图 1—轧辊；2—轧件；3—支撑辊

二、根据轧制温度不同又可分为热轧和冷轧。 所有的固态金属和合金都是晶体。温度和加工变形程度对金属的晶体组织结构及性能都有不可忽视的影响。 金属在常温下的加工变形过程中，其内部晶体发生变形和压碎，而引起金属的强度、硬度和脆性升高，塑性和韧性下降的现象，叫做金属的加工硬化。把一根金属丝固定于某一点在手中来回弯曲多次后，钢丝就会变硬、变脆进而断裂，这就是加工硬化现象的一个例子。 经加工变形后的金属，随着温度的升高，其晶体组织又重新改组为新晶粒的现象，称为金属的再结晶。再结晶无晶体类型的变化。金属进行再结晶的最低温度称为金属的再结晶温度。金属的再结晶可以消除在加工变形过程中产生的加工硬化，恢复其加工变形前的塑性和韧性。金属的再结晶温度的高低，主要受金属材质和变形程度的影响。 将金属加热到再结晶温度以上进行轧制叫热轧。热轧的优点是可以消除加工硬化，能使金属的硬度、强度、脆性降低，塑性、韧性增加，而易于加工。这是因为金属在再结晶温度以上产生塑性变形（即产生加工硬化）的同时，产生了非常完善的再结晶。但在高温下钢件表面易生成氧化铁皮，使产品表面粗糙度增大，尺寸不够精确。 金属在再结晶温度以下进行的轧制叫冷轧。冷轧的优点与热轧相反。 第三节 金属塑性变形的力学条件 一、 内力与外力 材料（入轧件）由于外力（如轧辊的轧制力）的作用，其内部产生的抵抗外力的抗力，叫内力。材料单位面积上的内力叫应力。当应力分布均匀时，或者应力虽不均匀分布，但为例计算简便时： σ=Ｐ／F 式中：σ——平均应力，Mpa ； F ——材料的截面积， 图2 纵轧示意图 图3 斜轧简图 1—轧辊；2—坯料；3—毛管；4—顶头；5—顶杆

轧辊基础知识

轧辊基础知识 1-什么是轧辊，轧辊的种类有哪些？ 轧辊是使（轧材）金属产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊种类按成型方法可分为铸造轧辊和锻造轧辊；按工艺方法分为整体轧辊、冶金复合轧辊和组合轧辊。整体轧辊分为整体铸造和整体锻造轧辊两种。 冶金复合铸造轧辊主要有半冲洗复合铸造、溢流（全冲洗法）复合铸造、离心复合铸造三种，此外还有连续浇铸包覆（CPC－Continuous PouringProcess for Cladding）、喷射沉积法、热等静压（HIP－Hot Isostatically Pressed）、电渣熔焊等特殊复合方法制造的复合轧辊种类。组合轧辊主要是镶套组合轧辊。 2-什么是整体轧辊？ 整体轧辊是相对于复合轧辊而言的，整体轧辊的辊身外层与心部以及辊颈采用单一材质铸造或锻造而成，辊身外层和辊颈不同的组织、性能通过铸造或锻造工艺以及热处理工艺过程来控制和调整。 锻造轧辊和静态铸造的轧辊均属于整体轧辊。 3-轧辊按材质主要分为哪几种类别？ 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。 4-什么是铸造轧辊，铸造轧辊主要有哪些种类？ 铸造轧辊是指将冶炼钢水或熔炼铁水直接浇注成型这一生产方式制造的轧辊种类。铸造轧辊按材质又可分为铸钢轧辊和铸铁轧辊两类；按制造方法又可分为整体铸造轧辊和复合铸造轧辊两类。 5-哪些轧辊适合于整体铸造生产？ 初轧机、钢坯连轧机、大型型钢和轨梁轧机、热轧板带钢轧机破鳞和轧边机、型钢万能轧机的轧边机，还有小型型钢、线棒材轧机的粗轧机架等轧机使用的轧辊，大多采用整体铸造方法生产，这类轧辊使用层较厚，孔型较深。另外，热轧板带轧机的二辊粗轧辊也适合于整体铸造生产。 整体铸造轧辊的工艺方法相对简单，制造成本低。 6-什么是复合铸造轧辊？ 复合铸造轧辊指轧辊辊身外层与心部以及辊颈采用两种或两种以上材质复合铸造而成，辊身外层和辊颈分别通过不同材质的成分设计和热处理工艺获得要求的组织和性能。复合铸造方法有半冲洗复合铸造、离心复合与溢流复合三种，复合铸造轧辊需要特殊的工艺装备，工艺相对复杂，控制难度大，需要较高的制造成本。 7-复合铸造适合于哪些轧辊的生产？ 复合铸造适合于生产那些工作负荷大、轧材质量要求高的轧辊。这类轧辊辊身和辊颈性能要求相差悬殊，辊身表面硬度要求高，辊颈又要求较高的强度和韧性。例如热带连轧机的工作辊、支撑辊；中厚板、宽厚板轧机的工作辊；平整轧机的工作辊和支撑辊；型钢万能轧机的辊环；小型型钢、棒线材轧机的精轧辊及无缝钢管轧机连轧管轧辊和张减径辊环等。 近几年离心复合高铬铸铁小立辊在国内外热带连轧机上得到越来越多的采用，表现出优良的耐

轧辊失效形式

铸轧辊失效的形式：①热龟裂；②裂纹扩展快；③表面局部塑形变形；④断裂。 在轧制中，裂纹扩展速度快，有时纵向裂纹长300mm，深2-4mm，是辊套过早的失效，原因是：辊套热处理工艺不合格，内部较大的残余应力为消除，在轧制过程中，受铝液热应力与辊芯内冷却水冷应力的交替作用，加速了裂纹的生成和扩展。 辊套的正常失效按下公式计算:有效厚度=（Dmax-Dmin）/2 Dmax为铸轧辊的最大的外径，Dmin为最小外径，每次车磨4mm左右，直至有效厚度接近于零，此辊套就认为失效为重新更换。 辊芯失效形式：①水槽阻塞；②水槽破裂，辊芯的材质：42CrMo 辊芯硬度HB在500左右。 调质硬度范围为2000MPa＜HB＜4000MPa 辊套：需具有良好的导热性，线性膨胀系数及弹性模数小，较高的抗拉强度、屈服强度及硬度，较好的耐热性、抗热疲劳及热变形等。辊套粗糙度Ra为0.8-1.2μm。 辊套硬度HB为370-400左右，目前国内使用的辊套材质为PCrNi3Mou和32Cr3Mo1V钢。 冷却说的要求：水硬度：硬度总和不大于7. PH值：6-8 水压：0.4-0.6MPa 悬浮物：不大于50PPM 水温：一般控制在15-28℃辊芯辊套热装时温度的计算：t=I/αD内·C 式中：I=σ+Δmin σ-过盈量；Δmin-热装的最小间隔；α材料线膨胀系数过盈量配合量的经验公式为：过盈量一般为铸轧辊辊径的0.09%-0.11%。 辊芯尺寸在φ500mm-φ700mm，过盈量（mm）=辊芯尺寸x1/650 辊芯尺寸在φ700mm-φ850mm, 过盈量（mm）=辊芯尺寸x1/700 当传递的轧制力矩一定时，辊套越薄，需要的过盈配合量越大。辊套越薄所能产生的过盈压力越小，传递的轧制力矩越小。 对新辊（包括重新研磨的辊）进行热处理，首先用无水乙醇擦掉七表面的油污，后用自行配制的腐蚀溶液（只要成分是硝酸）均匀涂抹与辊面，待接近干燥，用清水洗净，此时辊面呈亮黑色，在轧辊完全干燥后，用800″砂纸沿轧制方向用力将其面的黑色物质打磨去掉。 下辊面比上辊面提前出现龟裂的原因是：下辊辊套温度梯度比上辊面大。 辊面车削深度为H+0.5mm，H为龟裂深度。用液化石油气火焰润滑辊面。冷石墨液喷涂润滑会对辊面产生一次冷冲击。 每生产600t-1000t铸轧板则需对铸轧辊进行车磨，磨削加工。每次车磨的加工量为3mm-5mm。现一般的辊套厚度为30mm-40mm，允许使用的最小厚度问为15mm，所以实际车磨只能进行6次到8次，每对辊套约生产铝板坯5000t-6000t。 Cr、Mn、Ni、W、V、Mo等元素可以提高钢的，淬透性，硬度，强度和耐磨性，并使刚才的韧性和抗热度疲劳性得以改善，目前国内铸轧辊套材料大多采用PCrNi3MoV和32Cr3Mo1V 钢。 过盈量过小，轧辊容易打滑，过盈量过大，轧辊容易炸裂。 精车、粗车、精磨、粗磨。精车时预留0.60mm加工余量，精磨后预留0.15mm加工余量，精磨时只要辊套内孔表面园跳动小于0.04mm，直线度小于0.02mm表面粗糙度小于0.9μm，无明显烧伤、斑块，便可终止加工。 辊芯精车后预留0.1-0.15mm加工余量。 轧辊中部受力比边部大，塑形变形比较重，辊芯凸度定为1/10000左右为宜。辊套在车削时尽可能采用一次车削法，以保证辊套两端同心度，磨削时必须采用一次磨削法，即一次从辊套的一端磨到另一端。 辊套的热装配：辊套从室温慢加热到300℃左右有时，用时8-10h，并在300℃左右保

不同热力条件下轧辊的变形分析

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.01.015 基于不同热力条件下轧辊的变形分析 郭喜平1，申世杰1，周双2 （1.内蒙古科技大学，内蒙古包头014010；2. 包头钢铁集团轨梁厂，内蒙古包头014010） 摘要：应用Ansys有限元软件，从传热学和力学角度对万能轧机轧辊的温度场和应力场进行热力耦合场分析，得到了稳定状态下轧辊温度场和应力场的分布规律，并研究了不同温度和轧制力情况下轧辊的变形情况。结果表明，轧辊温度场和应力场呈周期性变化，而且轧辊的变形情况与温度场和应力场分布成正相关关系，模拟数据与现场测得数据误差小于5%，证明模型是可靠的。 关键词：Ansys；轧辊；温度场；应力场；耦合；变形 中图分类号：TH1 2文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2014）01-0000-00 Roller’s Deformation Analysis under Different Thermal and Mechanical Conditions GUO Xi-ping1, SHEN Shi-jie1,ZHOU Shuang2 (1. Inner Mongolia University of Science & Technology, Baotou 014010, Inner Mongolia , China； 2. Rail and Beam Plant of Baotou Iron and Steel Group, Baotou 014010, Inner Mongolia; China) Abstract: The temperature and stress coupling fields of roller were analyzed by Ansys software based on heat transfer theory and mechanics theory. The distribution of roller’s temperature and stress fields at a steady state was obtained. The roller’s deformation situation at different temperatures and roll forces were studied. The results show that the temperature field and stress field of roller changes periodically. The roller’s deformation presents a positive correlation to the distribution of temperature field and stress field. The data error between simulation and measured in-situ is below 5%. The model is reliable. Key words：Ansys; roller; temperature field; stress field; coupling; deformation 轧机部件中轧辊的工作条件最复杂。在热轧生产过程中，工作辊要承受周期性的轧制力、热应力、接触应力等。这些不均匀分布并随时间变化的力是由于轧辊的磨损、温度和轧辊孔型的变化引起的。实际生产时轧件断面会出现波浪、凹形、鼓形等不规则形状，这些断面形状主要是因为轧辊变形导致孔型变化所致。所以轧辊的变形直接影响轧件的质量[1]。万能轧机在轧制型钢的过程中，轧辊首先与轧件之间直接接触，随后轧辊的外表面会被水和空气冷却。轧辊在高温轧件的作用下会产生热膨胀，而轧辊受到约束产生热应力和应变，同时在轧制作用力产生接触应力和弹塑性变形。因此必须考虑热弹性变形与热变形的相互影响，合理施加热运动和力载荷边界条件，从而更加准确地计算轧辊的变形量，给轧辊辊型设计提供指导[2]。 1 轧辊温度场的模拟条件 1.1 轧辊传热边界条件 在实际轧制过程中，随着轧辊的转动，边界条件也在不断变化，所以需要对计算模型进行边界条件处理。由于轧辊的对称性，为了计算方便建立轧辊1/2模型，假设轧辊不动，让边界条件绕轧辊做反向运动。如图1所示。图中A、B为冷却水喷水嘴的位置，沿辊环外表面共划分为4个区域：l~2区为轧辊与轧件接触热交换区域；2~3区为入口轧辊的直接水冷区；3~4区为辊环与空气对流区；4~1区为出口轧辊的直接水冷区。 图1 轧辊的热边界条件 Fig.1 Thermal boundary conditions of roller 收稿日期：2013-07-05 基金项目：内蒙古自治区自然科学基金项目（2012MS0717） 作者简介：郭喜平(1962-)，男，内蒙古包头人，硕士，副教授.

轧辊材质选择及特性

合金冷硬铸铁轧辊 合金冷硬铸铁轧辊（辊环）是利用铁水自身的过冷度和模具表面激冷，同时添加Ni、Cr、Mo合 金元素的办法制造的一种铸铁轧辊，辊身工作层基体组织内基本上没有游离态石墨，因而其硬度高， 具有优良的耐磨损性能。 此类材质可用静态复合浇注工艺生产大型规格轧辊，使辊身具有高的硬度而辊颈具有高的强韧性，表现出良好的热稳定性和抗事故性。 合金无界冷硬铸铁轧辊（辊环），以其工作层中有细小的石墨析出物为特征而区别于冷硬铸铁轧辊。石墨均匀分散在整个辊身截面，其数量和尺寸随深度而增加。本公司提供的合金无界冷硬铸铁轧辊，由于添加了锰、铬、镍、钼等合金元素，加上少量细小石墨的存在，不仅提高了轧辊的抗剥落性、抗热裂性和抗磨损等性能，而且辊身工作层具有较小的硬度落差。表面的微细石墨孔隙还能改善轧辊的咬入能力。化学成分（％）

合金球墨铸铁轧辊（辊环），以基体组织中的石墨呈球状为特征，通过调整镍、铬、钼合金元素和特定的热处理制度，可以制成普通球墨铸铁、大型合金球墨铸铁、珠光体球墨铸铁和针状球墨铸铁不同系列的轧辊（辊环）。这些产品具有良好的强度、高温性能和抗事故性能，工作层硬度落差极小。

SGP-3 大型初轧机。 SGP-4 型钢连轧机粗轧、中轧机架，张减 径辊环。 棒、线材轧机粗轧、中轧机及钢管轧机 SGAC 型钢连轧机中轧、精轧机架，无缝钢管轧机轧辊及辊环，棒、线材，螺纹钢轧机中轧、预 精轧、精轧机架轧辊及辊环 类别辊身直径（mn）辊身长度（mr） 轧辊:适用于各种规格轧辊的制造 辊环① 190-1500 900(max.) 高镍铬无界冷硬复合铸铁轧辊是采用离心或全冲洗方法制造的高性能轧辊，通过提高镍、铬、钼等合金元素的含量，获得高的组织、碳化物显微硬度；配合特殊热处理得到组织均匀、致密及硬度落差小的工作层；同时含有少量游离石墨，从而具有良好的耐磨损性、抗热裂、抗剥落及抗压痕性能。 外层厚度可适应需要而调整，芯部采用韧性灰口铸铁或高强度球墨铸铁，使芯部及辊颈具有满意的强韧性。使用中充分水冷是必要的。代号 C Si Mn Cr Ni Mo HNiCr-1 2.8-3.5 0.6-1.1 0.4-1.1 1.6-2.0 4.0-4.5 0.2-0.8 HNiCr-2 3.0-3.5 0.7-1.2 0.5-1.2 1.4-1.8 3.8-4.5 0.2-0.8 代号硬度 HS 抗拉强度 MPa 抗弯强度 HS 冲击韧性 4 2 x 10 J/m 弹性模量 kMPa HNiCr-1 70-85 350-450 450-650 3-7 150-190 HNiCr-2 60-75 350-450 450-650 2-6 150-190 灰芯35-50 > 190 350 3-7 110-150 球芯35-50 > 350 550 4-7 160-190 二；：人心距表面距离（m m 用途：热带连轧精轧后段工作辊 宽、中厚板轧机粗轧、精轧机架工作辊热带（板）四辊平整机工 作辊、支撑辊，横切平整辊 90_______ i __ j _____ 1十_」j … 30 炉卷轧机工作辊 高速线材轧机预精轧辊环有 色金属板材轧机工作辊

轧辊失效方式及其原因分析

轧辊失效方式及其原因分析 摘要：介绍了轧辊存在剥落、断裂、裂纹等几种失效方式，并重点分析了轧辊剥落和断裂产生的机理，为分析生产实践中轧辊失效原因和采取相应改进措施以提高轧辊使用寿命提供了依据。 关键词：轧辊；失效原因；剥落；断裂；裂纹 1 前言 轧机在轧制生产过程中，轧辊处于复杂的应力状态。热轧机轧辊的工作环境更为恶劣：轧辊与轧件接触加热、轧辊水冷引起的周期性热应力，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。 2 轧辊的失效形式 2.1 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。 2.1.1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。支撑辊和工作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，如图1所示。在离接触表面深度（Z）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。 图1 滚动接触疲劳破坏应力状态 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微型缺陷的存在，亦有助于裂纹的产生。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。 支撑辊剥落只是位于辊身边部两端，而非沿辊身全长，这是由支撑辊的磨损型式决定的。由于服役周期较长，支撑辊中间磨损量大、两端磨损量小而呈U 型，使得辊身两端产生了局部的接触压力尖峰、两端交变剪应力的增大，加快了疲劳破坏。辊身中部的交变剪应力点，在轧辊磨损的推动作用下，逐渐往辊身内

轧辊种类

轧辊分类 1.合金铸钢轧辊Alloy Cast Steel Roll 合金铸钢轧辊是采用电弧炉冶炼优质钢水，采用先进的铸造、热处理工艺技术制造，具有很高的强度、优良的抗热裂性、韧性、耐磨性、适用于型钢粗、中轧机，热轧带钢粗轧机架用辊及热轧带钢支承辊。辊身金相组织为珠光体或回火索氏体。 2.半钢轧辊Adamite Rolls 半钢轧辊是性能介于钢辊和铁辊之间的一种轧辊材质，含有镍、铬、钼等合金元素，其基体组织中含有一定量的碳化物，采用特殊的热处理工艺，有高的耐磨性、强的韧性和好的热抗性，最大的特点是在工作层中几乎没有硬度降落。适合带钢热连轧机粗轧、精轧前段；棒线轧机粗轧、中轧、预精轧机架；万能轧机、悬臂轧机辊环、辊套。 3.石墨钢轧辊Graphite Steel Rolls 石墨钢轧辊的性能与半钢轧辊类似，其最大特征是组织中有少量细小石磨存在。它可以提高轧辊的热轧辊的抗热裂性能和抗氧化铁皮黏附性能，主要适用于粗轧或初轧机架。 4.高速钢轧辊High Speed Steel Rolls 高速钢轧辊在高温下具有很高的硬度和耐磨性。它是用离心方法生产的，芯部材质为球墨铸铁。通过成分和热处理工艺控制，工作层硬度可达80-85HSC，马氏体基体上分布有钒、钨、铌、钼复合碳化物，保证了工作层硬度均一，孔型磨损均匀。这种辊用于精轧机架，增加作业时间，改善轧材表面质量。 5.GNV轧辊GNV Rolls 粗轧机架用轧辊需要一些特性相互结合，其中某些特性会相互抵消对方的作用，这些特性包括耐磨性、耐热裂性、耐冲击性、热硬度和热强度等。过多的网状碳化物能提高耐磨性、耐冲击性，但它严重降低了断裂韧性，这在粗轧情况下，会促使热裂纹形成发展。要减小过多碳化物的影响，又能保持耐磨性，就要加入镍、钼等合金元素，使基体形态为贝氏体/马氏体（针状），比通常的珠光体基体更耐磨。钼元素还有助于提高轧辊高温硬度。 GNV轧辊就是采用高合金材质加上特殊热处理制造出来的，基体组织中碳化物的含量小于5%，满足粗轧机架要求。 6.合金无限冷硬铸铁轧辊Alloy Indefinite Chilled Cast Iron Rolls 合金无限冷硬轧辊，其工作层中有细小晶间石墨。石墨和碳化物的大小、形状、分布可通过激冷作用和合金含量来控制。由于添加了锰、铬、镍、钼等合金元素，基体组织可以从珠光体、贝氏体变为马氏体。加上有少量细小石墨存在，不仅提高了轧辊抗剥落性、抗热裂性和耐磨性能，而且辊身工作层硬度落差很小。适用于棒、线材、型钢轧机中轧、精轧机架。 7.合金冷硬铸铁轧辊Alloy Chilled Cast Iron Rolls 合金冷硬铸铁轧辊辊身工作层基体组织内基本上没有游离石墨，其硬度高，具有优良的耐磨性能。用于小型棒、线材轧机及窄带钢精轧机架。金相组织是细珠光体和碳化物。 8.珠光体球墨铸铁轧辊（离心）Pearlitic Nodular Cast Iron Rolls(Centrifugal) 球墨铸铁中加入镍、铬、钼合金元素，经过特殊热处理得到珠光体球铁轧辊。珠光体球墨铸铁轧辊具有良好的强度、高温性能和抗事故性能，工作层硬度落差小。 9.针状贝氏体球墨铸铁轧辊（离心）Spiculate Bainitic Nodular Cast Iron Rolls(Centrifugal) 针状贝氏体球铁轧辊加入镍、锰、铬、钼等合金元素，它是具有针状组织（贝氏体+少量马氏体）基体，比珠光体球铁轧辊强度更高，韧性更好，耐磨性也明显提高。可采用静态铸造可离心铸造生产。 10.合金球墨铸铁轧辊（离心）Alloy Nodular Cast Iron Rolls(Centrifugal) 这种轧辊的特征是石墨呈球状，它的性质与合金无限冷硬轧辊相似，其强度高与无限冷硬辊。一般采用静态或动态的铸造。

轧辊破坏常见原因分析及对策

轧辊破坏常见原因分析及对策 蔡秀丽李伟薛春福 (承钢集团燕山带钢有限公司,河北承德 067002) 摘要：轧辊破坏乃至断裂，会给企业生产造成极大的损失，本文结合我厂实际描述了几种常见的轧辊破坏形式，并给出了相应解决办法。 关键词：轧辊破坏现象描述解决办法 1前言 承钢热带厂1997年建成投产，生产至今已有10余年，在生产初期经常出现轧辊热裂纹、掉肉、局部破坏、外层剥落、甚至轧辊断裂等事故，轧辊发生故障后一般都需要做换辊处理，不仅增加了岗位作业人员的劳动量，而且降低日历作业率，造成废钢，影响成材率，影响轧机产量，同时更造成巨大的经济损失。通过几年的摸索，对轧辊常见破坏形式进行归纳总结，并给出相应的解决办法。 2轧辊常见破环形式及对策 2.1轧辊断裂 2.1.1热应力断裂 2.1.1.1现象描述 此类断裂多发生在粗轧机，一般在粗轧换辊后开轧10块钢以内，寒冷的冬季出现的几率更大一些。轧辊辊身断层呈径向，起源位于或接近轧辊轴线，断裂面与轧辊轴线垂直，一般发生在辊身中部，如图1所示。 图1：热应力断裂断面形状 2.1.1.2轧辊破坏原因 这种热应力断裂与轧辊表面和轴心处的最大温差有关。过高的温差通常是由于轧辊表面温度升高过快造成的，产生的原因有，轧制过程中轧辊冷却水不足甚至中断，或者轧制钢开始时轧制节奏太快，轧制量过大造成的。有资料表明，在辊役刚开始的临界轧制状态下，辊身表面与轴心之间70℃的温差就可沿轴向产生110Mpa的附加热应力。一旦辊芯中总的轴向拉伸应力超过了材质的极限强度，就会导致突然的热应力断裂破坏。以我厂为例，生产初

期，有一次正值寒冬腊月，室外温度-20℃，厂房内温度较低，备辊正处在风口上，轧辊上线前没有预热，仅烫辊4块，在烫辊效果不好的前提下，温度较低的冷却水很快浇凉辊面，在轧制中与红钢接触，轧辊处于冷热交替中，内外表面温差大。断辊后约10分钟，用手摸断辊边缘，触觉为凉辊，带钢轧制部位的轧辊表面微温，轧辊断口内触觉发凉。同时触摸辊道，则发热或微烫手。排除轧辊铸造缺陷、轧制负荷高等因素后，基本判定为热应力断裂。 2.1.1.3对应措施 ●烫辊要充分，特别是在外界温度较低的冬季，轧辊上线前转移到环境温度较高的位置停放，或者对轧辊做小范围的升温处理，延缓烫辊速度，增加烫辊时间和烫辊材数量，减小热应力的影响。凡是返回的板坯，都要运到粗轧进行烫辊，禁止直接返回。 ●在轧制启动阶段减少轧制量。换辊后开轧30分钟内严格控制轧制节奏，给轧辊充足的内外温度均衡时间。 ●加强轧辊冷却水喷射情况的检查，发现堵塞及时处理，避免轧辊冷却不足。 2.1.2冲击载荷断裂 2.1.2.1现象描述 轧制钢温偏低、有异物轧入、或者轧错规格（导致变形量偏大）等原因出现时，轧件所产生的轧制压力瞬间超过了轧辊本身所能承受的轧辊强度极限所造成的轧辊断裂，断口一般出现在最高应力界面区域，断口颜色为灰白色。一次，我厂在4小时停轧检修后，在轧到第46块钢时发生粗轧断辊，分析原因为轧制节奏太快，在66分钟内轧制了28块钢，超出我厂加热炉的能力，板坯在炉时间短，内部没有完全烧透。另外，虽然明细表上标明为热装料，但因为上午换粗轧辊检修，加热炉尾部和滑钢道上的板坯和随后装入的板坯实际上已经晾凉，成为冷料，这部分板坯需要更长的在炉时间（高的加热温度和更长的加热时间），如果仍按照正常的节奏出钢，这部分板坯在加热段停留时间过短，钢坯内外温度不均，势必造成生芯钢，在轧制过程中给粗轧辊造成损害甚至断裂。 2.1.2.2解决方法 ●岗位操作人员加强责任心，加强日常点检，发现异物及时清除。 ●严格按照作业标准操作，严禁轧制低温钢。 ●在长时间停轧后，上料辊道上热料按冷料设置加热制度，控制出钢节奏，以避免轧制生芯钢。 2.1.3疲劳断裂 2.1. 3.1现象描述 疲劳断裂始于初始裂纹并逐渐发展，产生了一个典型的断面，该裂纹相对光滑，并出现一条临界线，一旦疲劳裂纹达到一定尺寸，便会发生其它部分的自发断裂。此类断口为深褐色，在断面能发现旧痕迹。当出现轧制低温钢、轧线废钢事故、叠轧等情况时初始裂纹可能就生成了。 2.1. 3.2解决方法 ●每次换辊后定期检测（超声波法、涡流法、着色法），及时发现危险的裂纹，并对轧辊进行适度的磨削。 ●其他措施对防止可能出现的局部过载也是必要的，这些措施有:严禁轧低温钢,按辊役周期换辊，防止断带缠绕等轧机事故。 2.2轧辊热裂纹 2.2.1大目格裂纹 2.2.1.1现象描述 这种裂纹与带钢宽度及工作辊与带钢的接触弧度有关。这种裂纹以常见的马赛克形状出现，但与常见的细小热裂纹相比目格尺寸较大，如图2 所示。

中国轧辊行业现状分析

中国轧辊行业现状分析 目前，我国轧辊消耗为吨钢1.0千克~ 1.2千克，年消耗各种冷热轧辊总量超过90 万吨，价值150 多亿元. 我国轧辊业基本能满足国内轧钢业需求并出口海外，目前年出口量已经接近 3 万吨。 翟广泉剖析了我国轧辊制造业的发展现状，他指出，我国轧辊业 基本能满足国内轧钢业需求并出口海外，目前年出口量已经接近 3 万吨。但是，主要矛盾仍然突出，即低档次产品供大于求，制造厂竞相压价，高技术含量、高附加值产品供不应求，部分品种还要靠进口来补充。拥有较强经济实力和创新能力的大型轧辊制造企业借机进一步做强做大，如中钢邢机、江苏共昌、常州英凯、唐山联强等技术实力雄厚的企业轧辊生产依然红火，而不少规模小、技术力量薄弱的轧辊企业已经停产或减产。轧辊业跟随钢铁业脚步，同样出现了“强者更强，弱者更弱”的局面。其中，最突出的问题是轧辊产品技术水平和质量等级良莠不齐。轧辊制造厂家超过300 家，真正能为现代化轧机供应轧辊的不足50 家，能够进入像宝钢、首钢、武钢这些国有大钢企的也仅有30 多家。大部分轧辊制造企业普遍存在规模偏小，资源配置和产业结构不合理，综合技术水平较低，依然采用手工作业，凭经验、感觉的操作方式仍是生产现场的主流，生产过程中质量难以控制，企业发展后劲不足等问题。 业内专家分析认为，中国轧辊制造要在更加激烈的竞争中继续生 存和发展，必须在“阵痛”中实施重大变革：一是继续引进或合资采用

国外先进技术及管理经验，使国内轧辊制造技术在短期内能有质的飞跃。二是坚持创新驱动，加强轧辊新材料、新技术、新装备的研发投入，根据市场需求推出新的产品或采用校企联合开发的方式合作开发新品种。三是坚持科技质量为先，加强轧辊铸造过程中的计算机控制，以提高生产效率，降低成本；加强质量技术攻关和自主品牌培育，拓展国际空间，加大出口的力度，力争在世界上打造出轧辊的中国品牌。四是必须开展战略性重组与合作，实施强强联合，逐步改变中国轧辊制造“小而散、多而乱”的现状，提高与国外轧辊竞争的能力。废旧辊强化包覆再造术成亮点 由于钢铁业的发展更突出降本增效、灵活排产的需求，相应地，轧辊再制造修复循环使用和旧轧辊原地强化使用等成为轧辊制造业发展的亮点。据江苏丹阳恒庆复合材料科技有限公司总经理丁刚介绍，为了满足轧钢生产的实际需要，我国每年需要花费大量外汇进口轧辊，每年进口高端轧辊约3万吨，消耗外汇约2亿美元。目前，我国轧辊消耗为吨钢1.0千克?1.2千克，年消耗各种冷热轧辊总量超过90万吨，价值150多亿元。其大量消耗，造成了资源和能源的巨大浪费。故提高轧辊质量，延长轧辊寿命，不仅能节省大量的轧辊材料，减少资源消耗和环境污染，而且还可以节省大量的外汇。因此，不断研发工艺简单、生产效率高、设备投资小的新型复合轧辊制造工艺技术和装备，以实现低成本、高性能轧辊的生产，从而制造出具有更高性能的新型复合轧辊，是今后轧辊技术发展的方向。 目前，我国每年热、冷轧辊和支承辊的报废量分别为100多万吨、

板形矫正轧辊轧制变形的受力分析与仿真研究

第４０卷第１０期 ２０１７年１０月合肥工业大学学报（自然科学版）JOURNAL OF HEFEI UNIVERSITY OF T ECHNOLOGY Vol ．４０No ．１０ Oct ．２０１７ 收稿日期：２０１６-０７-２１；修回日期：２０１６-０９-０９ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１３０５１２４）；天津市科技计划资助项目（１５JCT PJC ６２４００）作者简介：肖艳军（１９７６－），男，河北沧州人，博士，河北工业大学副教授，硕士生导师．DOI ：１０．３９６９／j ．issn ．１００３-５０６０．２０１７．１０．００４ 板形矫正轧辊轧制变形的受力分析与仿真研究 肖艳军， 冯 华， 井 然， 宋海平 （河北工业大学机械工程学院，天津 ３００１３２） 摘 要：文章对目前锂电池极片轧辊利用小辊颈结构减少和控制轧辊挠度变形的方法提出质疑。在建立轧辊参数模型的基础上，首先通过理论分析的方法求解对小辊颈结构施加矫正拉力前、后轧辊的变形挠度大小；然后利用数值模拟的方法对其进行静态模拟仿真，模拟不同工况下轧辊的变形与应力分布；分析了在施加矫正拉力前、后其轧制区的变形分布与数值大小，得出施加拉力产生的最大矫正变形量所占比例不超过原变形量的０．７％。采用理论分析与数值模拟相结合的方法得到的结果证明，通过增加小辊颈结构改善轧辊变形的方法在实施时既增加材料成本又导致机构繁琐，并且不能有效地减少和控制轧辊的挠度变形，因此，增加小辊颈结构施加拉力是没有必要的。该结论可以为极片轧辊的结构设计提供一定的参考。 关键词：锂电池极片；板形矫正轧辊；数值模拟；矫正拉力；变形 中图分类号：TG ３３５．５ 文献标识码：A 文章编号：１００３-５０６０（２０１７）１０-１３１２-０８ Ｆｏｒｃｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒｏｌｌｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｓｈａｐｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｒｏｌｌ XIAO Yanjun ， FENG Hua ， JING Ran ， SONG Haiping （School of M echanical Engineering ，Hebei U niversity of T echnology ，Tianjin ３００１３２，China ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：In this paper ，the method of reducing and controlling the deformation of the roller using the small roll neck of the pole piece of lithium battery is challenged ．Firstly ，by the method of theoretical analysis ，the roll parameters model is established ，and the deformation and the deflection of the roller before and after the application of orthodontic force to the small roll neck are solved ．Secondly ，AN -SYS ，a commercial finite element （FE ）software code is used to simulate deformation and stress distri -bution of roll under different working conditions ，then the deformation distribution and numerical size of rolling zone before and after the application of orthodontic force are analyzed ．It is found that the maximum correct deformation of the applied force is not more than ０．７％of the original deformation ．T hrough the combination of theoretical analysis method and numerical simulation method ，it is show n that the small roll neck increases the material cost ，causes the complication of the structure ，and it can not effectively reduce and control the roll deflection deformation ．T herefore ，it is not necessary to in -crease small roll neck structure and it can be removed ．T he conclusion can provide a reference for the structural design of pole piece roll ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：lithium battery pole piece ；shape correction roll ；numerical simulation ；orthodontic force ；deformation 轧制过程作为锂离子电池极片生产的一个非 常重要的工艺环节，直接影响极片的品质。在轧 制过程中，轧辊与极片直接接触，产生挠度变形，轧辊变形会对锂电极片的表面精度产生很大的影 万方数据

轧辊工艺及如何修复轧辊问题的总结

轧辊工艺及如何修复轧辊问题的总结 一、轧辊是如何分类的? 轧辊是使（轧材）金属产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷，磨损和温度变化的影响。 轧辊种类很多，常用的轧辊材料分类有铸钢轧辊，铸铁轧辊和锻造轧辊三种。其中铸钢 轧辊和铸铁轧辊均属于铸造轧辊，都是铸造成型，只是铸造材料不同罢了。 铸造轧辊：是指将冶炼钢水或熔炼铁水直接浇注成型这一生产方式制造的轧辊种类。 锻造轧辊：是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一 定机械性能、一定形状和尺寸锻件的轧辊的加工方法。 二、轧辊都用于哪些机器？ 轧辊根据辊身不同的硬度，所用场合也不同：（1）轧辊辊身硬度约为HRC30-40，用于 开胚机、大型型钢轧机的粗轧机等；（2）轧辊辊身硬度约在HRC60-85，用于薄板、中板、 中型型钢和小型型钢轧机的粗轧机及四辊轧机的支撑辊；（3）轧辊辊身硬度约在HRC85-100，就用于冷轧机。 三、各种材料的轧辊的加工工艺是什么？ （1）铸铁轧辊的加工工艺：冶炼—铸造—软化处理—粗加工—热处理（提高硬度）—精加工—探伤检验—成品。 （2）铸钢轧辊的加工工艺：以合金铸钢轧辊为例：冶炼—铸造—粗加工—热处理—精加工—性能、探伤等检测—成品。 （3）锻钢轧辊的加工工艺：以冷轧工工作辊为例：精选原材料→EBT初炼→LF精炼→真空脱气→浇注成型→电渣重熔→锻造→球化退火→粗加工→调质（淬火＋高温回火）→半精 加工→探伤检测→预热处理→双频淬火→冷处理→低温回火→精加工→硬度、超声波及金相 →包装出厂。 四、加工轧辊时常出现的问题？ 目前，轧辊企业为了获得轧机的工作效率和降低轧辊的消耗，多采用高硬度的轧辊，也 正是由于轧辊的硬度提高，给加工轧辊的机械厂带来难度。大型企业均采用数控机床加工高 硬度轧辊，但小型企业还是采用普通车床加工轧辊，加工过程中常出现机床振动大，车削困 难和表面光洁度不好等问题，影响加工效率和加工质量。 五、如何选择刀具加工高硬度的轧辊？ 随着刀具行业的不断研究，先后推出了硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具（CBN 刀具），下面就根据研发顺序简单介绍一下。 对于高硬度轧辊的加工，首先采用的是硬质合金刀具，由于轧辊辊身硬度一般在HRC45 以上，尤其是部分合金铸铁/铸钢，硬度可达HSD90以上，硬质合金根本就加工不动。之后推出的是陶瓷刀具，陶瓷刀具各方面的加工性能都高于硬质合金刀具，但唯一的缺点就是脆性大，并且部分大型轧辊是铸造件，难免会出现铸造缺陷（如硬质点，夹砂，气孔等），遇到 以上问题易崩刀，加工效果不好。之后通过刀具行业的不断研发，研制出立方氮化硼刀具， 硬度高于硬质合金刀具和陶瓷刀具，虽然脆性大，但相比于陶瓷刀具还是较抗冲击的。但加 工高硬度的轧辊，加工效果还是不理想。之后华菱超硬研制的非金属粘合剂立方氮化硼刀具