轧辊辊颈断裂分析
热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法探究
热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法探究热轧轧辊在钢铁生产中起着至关重要的作用，是完成金属板材加工的重要设备之一。
在使用过程中，热轧轧辊剥落或断裂的现象时有发生，给生产带来了严重的影响。
针对这一问题，本文将从热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法进行探究，以期为相关企业提供参考。
一、热轧轧辊剥落或断裂的原因1. 设备质量不达标热轧轧辊作为重要的设备之一，其质量必须达到相应的标准。
如果生产厂家在生产过程中使用了劣质的材料或者工艺不合格，就会导致轧辊的质量不达标，容易出现剥落或断裂的现象。
2. 设备磨损严重长时间的使用会造成轧辊表面的磨损，特别是在高温、高压力的环境下，磨损会更加严重。
一旦轧辊表面磨损过度，就会影响其正常的工作状态，进而产生剥落或断裂的风险。
3. 工艺参数设置不当热轧轧辊在使用过程中，需要根据所加工金属的性质和厚度等因素设置相应的工艺参数，如温度、压力等。
如果工艺参数设置不当，就会导致轧辊在工作过程中承受过大的压力或温度，从而容易出现剥落或断裂的情况。
4. 操作不当操作人员在使用热轧轧辊的过程中，如果操作不当，容易对设备造成损坏。
比如在装卸轧辊时使用不当的工具或方法，会导致轧辊受力不均，从而产生损坏的可能性。
5. 周期性检修不足热轧轧辊作为重要设备，需要定期进行检修和维护工作。
如果企业在这方面投入不足，就会导致轧辊出现各种问题，包括剥落或断裂现象。
二、预防方法探究1. 选购正规厂家生产的轧辊企业在选购热轧轧辊时，应该选择质量可靠的正规厂家生产的产品，避免使用劣质轧辊。
2. 定期维护检修企业应该对热轧轧辊进行定期的维护检修工作，包括表面磨损的修复、工艺参数的调整和润滑等工作，以确保轧辊处于最佳的工作状态。
3. 合理设置工艺参数在使用热轧轧辊时，企业应该合理设置工艺参数，根据加工的金属材料性质和厚度等因素进行调整，避免出现过大的压力或温度对轧辊造成损坏。
4. 加强操作培训企业应该加强对操作人员的培训，提高其对热轧轧辊设备的操作技能和安全意识，避免因为操作不当对轧辊造成损坏。
中厚板厂粗轧机工作辊断裂事故分析
作辊传动端辊颈断裂。本研究对断辊事故原因进行 分析， 以防止类似事 故发生 。
倒数第 ２ 道次轧制 。倒数第 １ 道次也是在断裂面摩 擦力 的作 用下完成 的 。下 工作 辊轴头 断裂处在 剧烈
的挤压 、 摩擦下 ， 产 生破碎并 发 出剧烈 异 响。倒 数第 １ 道次 也 出 现异 常波 形 ： 先 是 上辊 电流大 于 下辊 电 流， 而 后下辊 电流又大 于上辊 电流 ， 交替变化 。对传 动过 流保护记 录进行检 查分析 ， 主传动 既没有报警 ， 也没有 跳 闸 ， 实 际轧制 电流远 低于跳 闸 电流值 。 因此 ， 传动 系 统 Ｐ Ｄ Ａ数 据分 析 表 明 ， 粗 轧 机上 下 位传 动 系统无 异常 ， 所有 道次 （ 包 括异 常道 次 ） 的 源自２ 工作辊 断裂原 因分析
２ ． １ Ｐ Ｄ Ａ轧制数 据分析
该 工 作 辊 为 进 口产 品 ， 新 辊 直 径 Ｉ １ ５ ０ ． ４ １ ４ ｍ ｍ， 有效使 用直径 中１ ０ ０ ｍ ｍ， 共上 机 ５ 次， 断 辊时直
径 １ １ ４ １ ． ４ ８ ５ ｍｍ。轧制 产 品规格 为 １ ２ ｍ ｍ Ｘ ２ ３ ３ ０
Ｃ ｒ Ｎ ｉ 无 限冷硬球墨复合铸铁轧辊 ， 采用离心浇注。 工作层 为高 Ｃ ｒ Ｎ ｉ 铸铁 ； 芯部为球墨铸铁 ， 在浇铸过 程中用稀土硅镁合金进行球化处理。中厚板厂按订 单 正 常组 织生 产 ， 当钢坯 经 过粗 轧 机轧 制完 第 １ 道
次后 ， 出现 剧烈 异 响 ， 立 即停 机现 场查看 ， 发 现下 工
３ 结
语
工作辊断辊事故发生后 ， 通过 Ｐ Ｄ Ａ数据分析及
下量 ２ ５ ＿ ３ —１ ３ ． ４ ５ ｍ ｍ， 没有超过 ２ ８ ｍｍ的 压 下量 限
热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法探究
热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法探究热轧轧辊作为热轧设备中重要的组成部分，其质量直接影响到产品质量和生产效率。
在生产中，往往会出现轧辊剥落或断裂的情况，造成了生产效率低下和安全隐患，因此研究热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法具有重要的实际意义。
1. 轧辊表面损伤导致轧辊剥落或断裂在轧辊使用过程中，出现轧辊表面损伤容易导致轧辊剥落或断裂。
这种损伤包括表面裂纹、划痕、磨损、腐蚀等，这些损伤会进一步扩大，最终导致轧辊剥落或断裂。
轧辊材质好坏直接影响到轧辊的使用寿命和质量。
如果轧辊的材质不够坚固耐用，那么在热轧过程中会出现轧辊变形、疲劳、裂纹等问题，将极大影响热轧产品质量。
热轧设备的操作不规范也容易导致轧辊剥落或断裂。
例如温度控制不当、轧辊调整不到位等等，都会在热轧过程中产生不同程度的影响，最终导致轧辊剥落或断裂。
热轧工艺参数是热轧过程中必须严格控制的参数，如果热轧工艺参数不合适将会直接影响到轧辊的寿命和使用效果。
例如，轧制过程中的拉伸率、轧制力、速度等参数不合适，都将导致轧辊剥落或断裂。
1. 轧辊材质的优化优化轧辊材质可以提高轧辊的抗拉、抗压、抗疲劳等性能。
特别是在硬度和韧性之间的平衡上，选择合适的轧辊材料可大大提高轧辊的使用寿命。
2. 加强对轧辊的检测热轧轧辊在使用过程中应每隔一些周期对轧辊进行检测，及时发现轧辊损伤和裂纹等问题并进行处理，避免因轧辊的损坏而影响到生产和产品质量。
3. 热轧设备的维护针对热轧设备操作不规范等问题，应加强设备维护，保持轧辊的良好状态。
定期做好轧辊的维护与更新，及时清理轧辊附着的物质，避免附着物进一步侵蚀轧辊表面。
4. 控制热轧工艺参数对于热轧工艺参数不合适问题，应严格控制热轧温度、轧制力、速度等参数。
调整工艺参数能够有效避免轧辊的剥落或断裂。
总之，对于热轧轧辊剥落或断裂问题，合理地选择轧辊材质，加强轧辊的检测和维护，规范热轧设备操作，严格控制热轧工艺参数，是预防轧辊剥落或断裂的有效方法。
热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法探究
热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法探究热轧轧辊剥落或断裂是热轧生产中常见的问题，它不仅会导致生产效率的下降，还会影响产品质量，增加生产成本。
探究热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法对于提高热轧生产的稳定性和效率至关重要。
一、热轧轧辊剥落或断裂的原因1.材料质量问题热轧轧辊的材料质量对于其使用寿命和稳定性起着决定性作用。
如果材料本身存在着裂纹、夹杂等质量问题，就容易在使用过程中出现剥落或断裂的情况。
选择高质量的轧辊材料，加强材料的检测和控制是预防轧辊剥落或断裂的重要一环。
2.使用环境热轧生产现场的使用环境也是导致轧辊剥落或断裂的重要原因。
高温、高压、冲击等因素都会对轧辊的稳定性造成影响，长期处于这样的环境中，轧辊易于发生变形、疲劳等问题，导致剥落和断裂。
3.工艺技术问题工艺技术水平直接关系到生产出来的轧辊质量。
加热温度和时间控制不当，轧辊表面硬化深度不足，会使轧辊在使用过程中易于产生剥落或断裂的问题。
而且，工艺参数不稳定、设备磨损严重、操作不当等也都会导致轧辊剥落或断裂的问题。
1.提高材料质量选择优质的轧辊材料非常重要。
采用高强度、高耐磨的合金钢材料制成的轧辊，在相同的使用环境下其剥落或断裂的风险要小得多。
加强对轧辊材料的检测和控制，严格把关材料质量，杜绝存在质量隐患的材料进入生产环节。
2.改善使用环境优化热轧生产的使用环境也是预防轧辊剥落或断裂的关键之一。
通过合理设置冷却系统、加强环境保护措施等，有效降低高温、高压等因素对轧辊的影响。
加强对设备的维护保养，定期对设备进行检查，及时发现并解决存在的问题，降低环境对轧辊稳定性的影响。
3.优化工艺技术通过不断优化工艺技术，提高生产水平也是预防轧辊剥落或断裂的有效方法。
改善加热工艺、提高轧辊表面硬化深度、加强设备维护保养等，都可以有效降低轧辊剥落或断裂的风险。
培训操作人员，提高其技术水平，增强操作规范性，也是有效预防轧辊剥落或断裂的方法之一。
4.加强监控和管理加强对生产过程的监控和管理，及时发现并处理存在的问题也是预防轧辊剥落或断裂的关键。
工作辊护板颈部开裂原因分析与解决方案
首 先 建 立 上 工 作 辊 护板 简 化 力 学 模 型 （ 图 见
４ ，这是上工作辊护板前端与工作辊面压靠情况下 ） 的简化力学 模型 ，忽略其 自身 重力 因素 ，力 、 应 该处 于 三力平 衡 状态 ，后 续 的计 算机 有 限
、
元分析即按照此力学模型作为静力学分析基础。 分析工具采用 Ａ Ｓ Ｓ ０ 因上工作辊护板 Ｎ Ｙ １．， １
５ ８
Ｃ Ｈ！ Ｆ
２１ 年 第４期（ １８ ０２ 总 ４ 期）
ｙ ． ＠ ￣． ｒ ｚｓ ｃ ｉｏａ ｊ ｃ
表 １ 两 种 材 料 机 械 性 有 限元分 析 。
３ 护 板 有 限元分 析
从表 １ 中两种材料的力学性能对 比中可以看出
Ｚ ３ＣＭ 调质后 的屈服强度 较 Ｚ ３ Ｇ ５ｒ ｏ Ｇ ５高 出许 多 ， 其强度极限也有较明显提高 ，耐受冲击性能也有明 显提高 ，仅可塑性较后者差 （ 屈强 比越大可塑性越 差） 。从 数 据 对 比来 看 ，Ｚ ３ＣＭ Ｇ ５ ｒ ｏ的性 能 高 于 Ｚ ３ ，在 相 同 工况 条 件 下 ，不 能 认 定 材 料 是 导致 Ｇ５
作辊辊面长度 （ 见图 ３ 。 ）
裂纹 缺 陷 出现 ，使用 中过大 的载荷 导致缺 陷逐 步扩 大并 最终 形成 裂纹 。 因在 同批 次 多件相 同部位 出现 相 同裂纹 的几 率较低 ，因此基 本可 以排 除制造 工艺
因素 。
（） 安装使 用方 面 安装 时 ，上工作 辊 护板 两 ４ 端嵌于工作辊两端轴承座内侧面的凹槽中，按照设
计要求 ，工作辊护板前端在轧机工作时与工作辊面 不 允 许 过 度 接 触 ，推 荐 保 留 大 约 ２１／左 右 的 间 １ １３ １
热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法探究
热轧轧辊剥落或断裂的原因及预防方法探究热轧轧辊剥落或断裂是热轧过程中常见的问题，它会导致生产停工、损失资源和时间，严重时还会造成安全事故。
深入了解轧辊剥落或断裂的原因，并采取预防措施，对于保障生产安全和提高生产效率非常重要。
热轧轧辊剥落或断裂的原因可以分为两类，一类是外界因素导致的，另一类是内部原因造成的。
外界因素包括材料的缺陷、不合理的轧制工艺参数和设备故障等。
轧辊在使用过程中，由于受到较大的冲击力和热应力，容易发生裂纹、疲劳断裂等问题。
如果轧辊的加热温度不均匀，或者冷却不及时，也会导致轧辊的过热或过冷，从而引起剥落或断裂。
内部原因主要是由于轧辊自身材料的问题以及制造工艺不合理。
轧辊的材料一般是高硬度和高耐热的合金材料，如果合金成分不均匀、内部组织不致密，或者轧辊表面有裂纹等缺陷，都会导致轧辊在使用过程中剥落或断裂。
轧辊的制造工艺也会影响其使用寿命和性能稳定性，如果制造工艺的控制不当，也会导致轧辊的剥落或断裂。
为了预防热轧轧辊剥落或断裂的发生，可以采取以下措施：1. 优化工艺参数：合理调整轧制工艺参数，包括轧制温度、轧制速度和轧制力度等，以降低轧辊的热应力和冷却不均匀性。
2. 提高轧辊材料质量：选用质量优良的合金材料，确保其成分均匀且内部组织致密，以提高轧辊的耐热性和抗疲劳性。
3. 加强轧辊维护：定期对轧辊进行检查和维护，及时发现并修复轧辊上的裂纹和缺陷，防止其进一步扩展和影响使用寿命。
4. 加强设备监控：采用先进的设备监控系统，及时检测和控制轧制过程中的参数，发现异常情况及时调整，避免发生剥落或断裂。
热轧轧辊剥落或断裂是一个复杂的问题，涉及到材料、工艺和设备等多个方面。
只有通过科学的工艺控制和严格的质量管理，采取合理的预防措施，才能有效地降低轧辊剥落或断裂的发生概率，提高生产效率和生产安全性。
宽厚板轧机工作辊断裂原因分析及对策
从过 程计算 机 记 录 的速 度趋 势 发 现 ， 轧 制 在 过程 中 咬钢瞬 间上下辊 速差 达到 ７ ５ｒｍｎ 远远 ． ／ ｉ， 超过偏 差 １ｒｍｎ正 常水平 ， 辊辊 速 瞬 间降低 ， ／ ｉ 上 导致 下辊 承担扭 矩 瞬 间增 大 ， 下 辊首 先 断 裂 的 是 重要原 因。经查 前一道 次咬入 和抛 出时分 别产 生 了 ２４ ／ ｎ和 ３４ ／ ｉ ．７ｒｍｉ ．８ｒｒｎ的速 度差 ， ａ 同时 实物
Ｌ ｎ ｎ ｈ ｎ ｉｈ ｏ ｉＭｉｇ ａ ｄ Ｚ ａ ｇ Ｌ ｅ ａ
ｆ ｎ ａ ｏ ｎ ｔ ｌ ｏ Ｌ ） ｄｎＩ ｎａｄＳ ｅ Ｃ ． ｔ Ｈａ ｒ ｅ ｄ
Ａｂ ｔａ ｌ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｄ ｔｉ ｄ ｙ ａ ａｙ ｅ ａ ｓ ｓ ｏ ｏ ｋ ｒｌ ｂ ｅ ｋ ｇ ｔｔ ｅ ｃ ￣ ｒ ｂ ｔ ｌ ｇ ａ ｈ ｃ ｅ ａ ｎ － ｓ ｒ ｃ ｈ ｓ ａ ｅ ｅａ ｌ ｌ ｎ ｌｓ ｓ ｅ Ｈ ｅ ｆ ｗ ｒ ｏ ｒ ａ ａ ｅ ａ ｈ ｏ ａ ｙ ｍｅａｌ ｒ ｐ ｉ ｘ ｍｉ ａ ｅ ｌ ｏ ｔ ｎ， ｌｒｓ ｎｃ ｆ ｗ ｄ ｔｃｉ ｎ ，ｓ ｅ ｇ ｈ ｒｖｅ ｏ ｈ ｒ ｋ ｎ ｗｏ ｋ ｒ ｌ，ｄｉ ｅ ｏ ｑ ｅ ａ ｄ ｐ ａｅ ｆ ｔ ｅ ｓ ｒｖ ａｓｃ ｕ ｅ ｉ ｕ ｔ ｏ ｉ ａ ｅｅ ｔ ｏ ａ ｌ ｏ ｔ ｎ ｔ ｉｗ ｎ ｔ ｅ ｂ ｏ ｅ ｒ ｌ ｒ ｓ ｔｒ ｕ ｎ ｌ ｔ ａｎ ｓ ，ｅ ｅ ｌ ａ ｓ ｓ ｒ ｅ ｏ ｖ ｌ ｏ ｏ ｋ ｒ ｌ ｂ ａ ａ ｅ ｂ ｎ ｌｚｎ ｎ ｏ ａｉ ｇ ｔ ｅｒ ｌｖ ｔ ａａ， ｓ ｂ ｉｈ ｓｔｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｅｍｅ ｓ ｒ ｓａ ａ ｎ ｔ ｈ ｏ ｋ ｆｗ ｒ ｏ ｒ ｋ ｇ ｙ ａ ａｙ ｉ ｇ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｅｅ ａ ｔ ｅ ｔ ｌ ｅ ｒ ｖ ｎｉ ａ ｕｅ ｇ ｉ ｓ ｔ ｅ ｗ ｒ ｌ ｅ ｎ ｈ ｎ ｄ ａ ｓ ｈ ｖ ｒ ｌ ｂ ａ ａ ｅ，ｉ ｅ ，ｏ ｔ ｚｎ ｈ ｒ ｉ ａ ａ ｓｓ ｈ ｄ ｌ ｎ ｓａ ｌ ｈ ｎ ｏ ｑ ｅ ｉｔ ｒ ｃ ｉ ｇ ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｗ ｅ ｌ ｎ ｏ ｒ ｋ ｇ ｅ ． ． ｐ ｉ ｉｇ ｔ ｅ ｏ ｉ ｎ ｐ ｓ ｃ ｅ ｕ ｅ ａ ｄ ｅ ｔ ｉ ｉｇ ｔ ｒ ｕ ｎ ｅ ｌ ｋｎ ｒ ｔｃｉ ｈ ｎ ｒ ｌ ｇ ｍｉ ｇ ｌ ｂ ｓ ｏ ｏ ｏ ｉ ｉ ｈ ｐ ｅ ｆｔ ｐ ｚ ｉ ｒｆ ｅ，Ｓ ｓ ｔ ｒ ｖ ｎ ｘ ｅ ｓ ｅ ｒ ｌ ｎ ｏ ｄ ａ ｄ ａ ｏｄ ａ ｙ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｏ ｑ ｉ ｍｅ ｔａ ｃ — ｎｔｅｓ ｅ ｄｏ ａ ｅｏｄｐｏ ｌ ｒ ｉ Ｏ ａ ｏ ｐ ｅ ｔｅ ｃ ｓ ｉ ｏｌ ｇ ｌａ ｎ ｖ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｉ ｒｅ ｕ ｐ ｎ ｃ ｉ ｅ ｖ ｉ ｏ
轧机上断辊的原因分析
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。
例如，轧辊表面和芯部间的温差在70℃时轧辊会增加100MPa的纵向热应力，温差越大，增加的热应力越大。
与产生脆性断口的轧辊相比较，产生韧性断口的轧辊的芯部材料韧性更好，更不容易出现断裂。
导致轧辊失效的应力共有四种：一、制造过程中的残余应力;二、轧制过程中的机械应力;三、轧制过程中轧辊的组织应力;四、轧辊内外温差造成的热应力。
如果是因为制造残余应力过大产生断裂，断辊通常发生在轧辊初始上机使用的前几次，且为开轧的前几块轧材。
此次断裂的轧辊已经上机轧制了四次，工作层消耗了14mm，因此不应是因制造残余应力形成的断裂。
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。
轧辊受力最大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。
对组织应力影响最大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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 4 低倍组织 1∶3
2. 5 力学性能 2. 5. 1 硬度测定
断口圆周面车削至直径 270mm 时 ,用车床割 刀切割成两块圆饼 ,一块为断口面 ,一块紧靠断口面 之后 (图 3) ,厚度分别为 30mm 和 10mm 。理化检验 取样部位见图 3 ,图中虚线为辊颈圆周面 ,实线为车 削后的断口圆周面 。
平均值 ,辊身硬度为 75 HS ,辊颈为 43 HS。辊颈截面 硬度测试是在酸蚀前的低倍试样上进行的 ,结果见 图 5 ,图中两点间隔为 20mm 。图 5 表明辊颈从心部 到表面无明显的硬度变化梯度 。
图 3 取样示意图
2. 3 化学分析 化学成分分析结果见表 1 。表中碳含量重新取
样复验两次 ,均为 1. 93 %左右 ,远低于标准中球墨 铸铁的成分范围 。 2. 4 低倍检验
低倍试样经 50 %盐酸水溶液热浸蚀 ,低倍组织 稍粗 ,试样面上有闪光点 ,心部有直径约 65mm 的 疏松孔洞区 ,见图 4 。
是成簇分布的条状渗碳体所致 ;而轧辊组织缺陷是 由碳含量较低引起的 。
参考文献 :
[ 1 ] 东北工学院 ,等编. 铸铁及其熔化 [ M ] . 北京 :冶金工业 出版社 , 1978. 22.
[ 2 ] 李炯辉 ,等编. 钢铁材料金相图谱 [ M ] . 上海 :科技出版 社 , 1981. 4.
·307 ·
陈联满 :轧辊辊颈断裂分析
从相变动力学上看 ,过冷度大 ,冷却速度大 ,有利于 形成亚稳定相渗碳体 ,不利于形成稳定相石墨[3 ] , 这与金相试样面石墨数量较少 、球化质量欠佳和组 织中出现大量渗碳体的结果一致 ,即组织缺陷是由 碳含量较低引起的 。
4 结论
综合上述检验结果 ,辊颈受震断裂 ,主要是轧辊 组织中存在大面积连续粗条状 、网条状渗碳体等缺 陷造成 ;辊颈机加工切削面出现的坑痕和浮凸亮斑
2 检验结果
2. 1 宏观检验 断口位于直径为 370mm 的辊颈凹槽直角处 ,
距辊颈端面约 600mm 。断裂面垂直于辊身轴线 ,断 口平整 ,无明显塑性变形 ,呈脆性断裂特征 。因断后 存放时间较长 ,表面已锈蚀 ,断裂源隐约可寻 ,略偏 于断面中心 。断口宏观形貌见图 1 。此外 ,在取样 过程中 ,辊颈圆周面车削至直径 270mm 时 ,发现圆 周表面出现较多浮凸亮斑和坑痕 。坑痕直径 3 ～
16. 位错属于线缺陷 ,其特点是沿着空间点阵 某一方向的尺寸很长 ,而在另两个方向的尺寸则很 短 ,它是晶体缺陷中最重要的一种 。有刃型位错 、螺 型位错和混合位错等三种 。混合位错的原子排列介 于螺型位错和刃型位错之间 ,也可分解为螺型位错 和刃型位错 。
17. 亚温淬火亦称不完全淬火 ,即将亚共析钢 加热至 A c1～ A c3 的温度范围内 ,经保温后快速冷 却至室温的热处理过程 。这种热处理可在不降低强 度的同时提高钢的冲击韧性 ,是一种利用钢中的韧 性相 ,提高钢的冲击韧性的强韧化工艺 。亚温淬火 得到的组织为铁素体基体上均匀分布着岛状的马氏 体和奥氏体组织 ( M + A) 。由于铁素体是低强度高 塑性相 ,而 ( M + A) 岛状组织具有较高强度 ,于是这 种组织的屈服强度比较低而加工硬化率很高 ,所以 亚温淬火复相钢的冷轧钢件可得到非常高的强度 。
第 37 卷第 7 期 2001 年 7 月
失效分析
理化检验2物理分册
PTCA ( PAR T A : PH YSICAL TESTIN G)
Vol. 37 No. 7 J ul. 2001
轧辊辊颈断裂分析
陈联满
(马鞍山钢铁股份有限公司钢研所 , 马鞍山 243000)
摘 要 : 通过对断裂轧辊辊颈的化学成分 、力学性能 、断口及高低倍组织分析 ,认为碳含量较低 和大面积条 、网状渗碳体等缺陷是导致辊颈断裂的主要原因 。
(2) 元素分析范围广 ,可分析除 H 和 He 以外 的所有元素 ,特别对低原子序数的元素更为有效 。
(3) 微区分析能力高 ,可给出元素在表面上的 一维或二维分布图象 ,横向分辨率可达 15nm 。
(4) 结合离子溅射 ,可进行组分深度分析 ,具有 固体组分三维分析能力 。
13. 光电子能谱仪可分析2 He～92 U 的所有元 素 ,对试样无破坏作用 ,检测表面态的元素特别有 用 。它不仅适用于分析金属 、半导体 ,还能分析绝缘 体和聚合物 。对于金属 ,分析深度在 2nm 之内 ; 对 聚合物分析深度在 4～10nm 范围内 。分析精度达 2 % ,摩尔分数检测极限约为 10 - 2 %～10 - 3 % ;分辨 率可达 5～10μm 。结合离子溅射技术可获得元素 的深度分布信息 ,但检测速度低于 A ES 技术 ,其最 大优点是能鉴定元素所处的化学态 ,特别适用于微 区域成分分析 。
收稿日期 :2000210218
图 1 断口宏观形貌
图 2 辊颈亮斑与坑痕
·305 ·
陈联满 :轧辊辊颈断裂分析
表 1 化学成分分析结果
项目
C
Si
Mn
P
S
试样
1. 93
2. 13
0. 59
质保书
3. 02
2. 05
0. 59
GB/ T 1504 - 1991 2. 90～3. 80 0. 80～2. 50 0. 40～1. 20
子衍射操作 ,这样就可以把样品中观察部位的微观 形貌与其晶体结构对照起来 。
15. 扫描电镜具有试样制备简单 ,放大倍数可 连续调节 ,并可观察大块试样 ,景深长 ,分辨率高 (达 3nm) 等优点 。适合于对较粗糙表面如金属断口和 显微组织的三维形态的观察研究 ,也是进行失效分 析和对材料 (包括无机非金属和高分子聚合物) 进行 研究的有效工具 。如对扫描电镜配置能谱仪还可对 分析试样进行成分分析 。
图 5 轧辊截面硬度分布 ( HS)
2. 5. 2 拉伸试验 按图 1 所示部位取三根拉伸试样 。检验结果 ,
抗拉强度 σb 分别为 245 ,220 和 255N/ mm2 ,此值低 于 GB/ T 1504 - 1991 中规定的 σb 不小于 294N/ mm2 ;塑性指标趋近于零 ,即 δ5 和 ψ均为零 。 2. 6 微观断口分析
14. 电子显微镜是一种新型的可进行综合分析 的现代测试仪器 ,它能把形貌显示 、微区成分分析和 晶体结构分析三者结合起来进行 。透射电镜的点分 辨率已达到 0. 2～0. 3nm ,即在电镜下可观察到两 粒子的最近距离 ,点阵分辨率可达 0. 144nm ,即能 看清两晶面间的间距 。透射电镜还可以进行选区电
辊颈车削中发现坑痕与浮凸亮斑 ,根据金相和 断口分析结果 ,其主要是成族分布的条状渗碳体所 致 ,这些部位既硬又脆 ,在切削应力作用下 ,有的发 生剥离形成坑痕 ,末剥离的则形成浮凸亮斑 。
化学分析结果表明 ,碳含量仅为 1. 93 % ,远低 于球 墨 铸 铁 碳 含 量 范 围 , 比 质 保 书 中 的 碳 含 量 3102 %低 1. 09 %。根据含硅量为 2. 4 %的铁2碳2硅 平衡相图[1 ] ,碳含量 1. 93 %对应的液固相线温度约 为 1360 ℃,碳含量 3. 02 %对应的液固相线温度约为 1240 ℃,即碳含量降低 1 %左右 ,铁液的液固相线温 度随之升高 100 ℃左右 ,在浇铸时 ,若乃按球墨铸铁 的浇铸温度 (大约 1350 ℃) 进行浇铸 ,此时铁液温度 已处于液2固两相区范围内 ,属于低温浇铸 ,铁液的 粘稠性必然较大 ,流动性也较差 。液体结晶凝固时 体积局部收缩形成的孔洞 ,因流动性差不能及时补 充而产生疏松与缩孔 ;另外在液固相变过程中 ,亚共 晶铸铁结晶间隔随碳含量降低而增大[2 ] ,结晶间隔 增大也就意味着结晶过冷度增大 。其次冷硬型铸铁 轧辊都采用金属型铸造 ,铸造凝固冷却速度比较大 。
0. 084 0. 11 ≤0. 25
0. 01 0. 01 ≤0. 03
. 37
0. 14
1. 34
0. 46
0. 15
1. 00～3. 00 0. 30～1. 20 0. 20～0. 80
7mm 。坑底部正视为灰黑色 , 迎光斜视有闪光亮 点 ,见图 2 。 2. 2 取样
对轧辊进行了现场肖氏硬度测试 ,硬度取三点
·306 ·
图 6 断口微观形貌 300 ×
2. 7 金相检验 三个试样的金相检验结果基本相同 ,试样侵蚀
陈联满 :轧辊辊颈断裂分析
图 7 断口微观形貌 100 ×
前按 GB/ T 9441 - 1988 标准评定 ,石墨球化为 3～4 级 ,石墨大小为 4～5 级 ,试样面石墨数量较少 。侵 蚀后组织为珠光体 + 粗条状渗碳体 + 网状渗碳体 + 少量铁素休 ,见图 8 。图 9 是 3 号试样 (辊颈心部) 疏松孔洞组织 。图 10 为位于表面坑痕处的显微组 织 ,长条状一次渗碳体呈族分布 。
1 概况
轧钢厂在轧辊库房吊运轧辊过程中 ,当吊离一 根堆垛在两根轧辊之间的上一层轧辊时 ,下层两根 轧辊自然相向滚动靠拢 ,引起辊身相碰 ,其中一根轧 辊辊颈发生瞬间震断 。断裂轧辊由国内某轧辊厂制 造 ,质保书中产品号为 ITLA7033 ,辊号为 004 ,规格 为 <700mm ×2300mm ,重 8. 84t ,属于镍 、铬 、钼无限 冷硬球墨铸铁轧辊 。
图 8 轧辊之显微组织 4 %硝酸酒精溶液侵蚀 100 ×
图 9 辊颈心部之显微组织 4 %硝酸酒精溶液侵蚀 100 ×
3 结果讨论
无限冷硬铸铁轧辊的正常组织是外层碳化物
图 10 位于表面坑痕处的显微组织 100 ×