鑄軋輥輥套非正常失效的因素分析及預防措施

黃曉華

摘 要：本文分析了對鑄軋輥輥套使用過程中非正常損壞報廢的現象及主要原因，提出了減少這些影響因素的具體措施，對防止鑄軋輥套在使用過程中提前報廢及提高鑄軋輥輥套的正常使用壽命有一定的借鑒意義。

關鍵詞：鑄軋板形；輥套壽命；輥套材質；輥套裝配；車磨精度；冷卻水

在雙輥連續鑄軋生產鋁冷軋坯料的情況下，鑄軋輥輥套是影響產品質量及成本的主要因素之一。若使用過程中出現因板形太差、輥套爆裂、輥套穿透性裂紋及輥套中間嚴重缺陷等原因引起的輥套報廢，則會對企業造成很大的損失。

本文結合我單位鑄軋輥在使用過程中出現的實際情況，對影響鑄軋輥輥套非正常失效的因素進行分析與探討，并提出相應的解決措施，以供參考。

1 鑄軋產品板形差造成輥套報廢

鑄軋輥在使用過程中所承受的應力超過輥套的屈服極限時，使輥套表面產生永久性的塑性變形，造成輥面塌陷；輥芯水槽局部堵塞使局部地區產生過熱現象，故塑性變形使輥套局部突起，導致軋制出的板縱向差，橫向同板差超標。

1）鑄軋輥套質量。鑄軋輥套抗壓強度低、抗沖擊能力及抗高低溫性能差，易造成輥面變形過大及不均勻。

2）輥芯輥套加工精度低。輥芯外表面的磨削精度及輥套內孔加工精度達不到要求，輥套與輥芯局部接觸不良，造成輥套局部的壓扁及凹陷，致使產品板型嚴重超差，最終因板形太差導致輥套報廢。

3）輥芯水槽堵塞。在鑄軋過程中，若因水槽局部堵塞，造成水流不暢，致使輥套局部塑性變形加劇，鑄板板型超差，無法處理，導致輥套提前報廢。

4）輥芯水槽破裂。由于輥芯水槽在加工存在的應力集中、生產過程著承受的軋制力、輥套產生的裝配應力及傳遞扭矩產生的剪切應力，造成輥芯水槽損壞，使輥套在生產時出現凹陷造成板形差。

5）冷卻循環水流量、壓力低造成冷卻不充分，造成輥套局部熱變形較大，致使鑄軋板局部板形達不到要求。

6）鑄軋輥軸承旋轉精度低或損壞，導致鑄軋輥在旋轉過程中旋轉精度低，造成鑄軋板縱向精度超差。

7）鑄軋輥磨削精度差。鑄軋輥在磨削過程中因磨床自身精度、鑄軋輥輥頸精度或者磨削找正精度達不到要求，旋轉精度及輥型較差，導致鑄軋板橫向及縱向板形差超差。

8）在鑄軋生產過程中突然停水，造成輥套內孔永久變形，與輥芯接觸不良。

2 輥套爆裂或輥面漏水造成輥套報廢

1）輥套冶金缺陷造成輥套在使用至近一半壽命時報廢。幾年來，我單位曾多次出現鑄軋輥在裝配后使用到可使用壁厚的一半左右時磨削后待用或車削后待磨的鑄軋輥輥套突然發生縱向或近45度方向爆裂現象，經對裂口表面仔細檢查，即可看到內部存在1處或1處以上5～10mm左右尺寸的過燒藍色氧化組織。

2）在鑄軋輥在使用到較小尺寸（未到報廢尺寸）時，輥面出現穿透性裂紋造成的輥套漏水。

3）輥套表面密集龜裂造成輥套突然爆裂。我單位曾出現已打眼待立板的鑄軋機組下輥突然炸裂，裂口表面未發現異常冶金缺陷及組織，輥面密集5～8mm龜裂。

4）鑄軋輥套龜裂嚴重及夾雜、氣孔等原因造成輥套缺陷不能車掉報廢。在鑄軋過程中，輥套表面鋁液熱沖擊及內部循環水冷沖擊、鋁液侵蝕與滲透及扭轉、彎曲循環載荷的聯合作用，使輥套表面形成龜裂。龜裂較深使輥套車磨量過大。也曾多次出現輥套組織中間夾雜及氣泡等缺陷無法車掉造成的輥套報廢現象。

3 提高鑄軋輥輥套使用壽命的措施

1）減小鑄軋輥輥套塑性變形，防止因板形差無法使用造成的輥套報廢。

a.提高鑄軋輥輥芯及輥套加工精度。應嚴格保證待裝輥套內孔內徑及輥芯外徑的尺寸公差和形位公差要求，加強裝配前的檢查監測，防止測量錯誤造成過盈量過大或過小引起輥套炸裂或輥套在輥芯上打滑而無法生產引起的輥套報廢。

b.輥套硬度。合理的輥硬度有利于提供輥套的壽命，理想的輥套硬度為HB410-430。在輥套使用裝配前應對其硬度進行檢查校核。

c.防止水槽堵塞。水槽堵塞會造成輥套表層局部過熱，影響鑄軋板的板形，縮短輥套的壽命。對每次重裝前應徹底對水槽及內部水孔清理修復。應堅持使用合格的電滲析冷卻水，防止外部泥沙，塵土等雜物進入，加強酸值的監測與控制，并在使用1-2年后應整體更換。

d.防止冷卻水供應突然中斷造成的輥套永久變形或爆裂，應在輔助設備設計及管理方面采取得力措施保證冷卻水的連續供應。

2）針對輥套出現爆裂及輥面漏水等原因造成的輥套報廢，應在以下幾個采取措施：a.選擇市場信譽好、輥套制造工藝成熟穩定、輥套制造裝備較為先進及售后服務好的輥套制造商。優質的輥套是防止輥套突然爆裂、輥面穿透性裂紋漏水、易出龜裂及中間夾渣氣孔等原因引起輥套報廢的最首要的措施。b.選擇合理的過盈量，加強待裝輥芯外徑、輥套內徑尺寸公差及形位公差的控制，同時裝配前應嚴格校核。c.在輥套加工過程中應嚴格控制進刀量，防止造成局部組織過燒氧化變異、局部應力集中及強度下降，最好在車磨時能采用冷卻液冷卻。d.鑄軋輥在立板時應嚴格按照工藝要求跑渣（預熱），防止熱沖擊造成的嚴重熱疲勞龜裂造成輥套突然爆裂報廢損壞，嚴格將循環水溫度控制在32～60℃，以減少輥套內外因溫差大造成的熱膨脹應力。e.鑄軋輥在車磨中應嚴格防止車磨過程中的燒傷，以防造成組織異變及應力集中。f.鑄軋輥運輸裝配及生產使用應嚴格防止鑄軋輥表面的機械損傷，生產過程中輥面修磨時嚴禁使用目數小于120以下的紗布。g.合適的鑄軋工藝可以延長輥套壽命。在滿足產品質量的情況下，盡可能減小鑄軋區長度，從而能減小軋制力，使輥套承受的應力減小，有利于減小龜裂的產生。

4 結論

我單位所用鑄軋生產線，幾乎每年都會出現1對以上鑄軋輥在使用過程中因輥套質量、輥芯水槽堵塞、使用及磨削和其它因素引起的輥套沒有使用到接近設計輥徑便因輥套爆裂、輥面穿透性裂紋漏水及輥套內部氣孔無法車掉及板形嚴重不良等原因造成的輥套提前報廢，對企業造成20萬元以上的直接損失。通過對鑄軋輥非正常失效原因的分析及采取對應措施，能使輥套達到正常使用壽命、降低生產成本，具有較高的現實經濟意義。