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【摘 要】 目前，轧钢工艺流程的连续化和紧凑化已成为轧钢技术发展的方向和主流，同时也给作为轧钢生产中重要的大宗消耗工具——轧辊的制造和使用提出了更高的要求。本文笔者对值得带钢轧辊使用中常见的失效形式及对策进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。
【关键词】 值得带钢轧辊；失效形式；对策
前言：
轧机上所用轧辊根据其类型、质量、服役过程或这些因素的组合等原因，决定了其失效方式的不同。轧辊的使用寿命不只取决于轧辊的制造质量本身，与轧辊的使用、维护也是密不可分的。正确地使用可减少轧辊的非正常损耗，提高轧机作业率。本文着重讨论因使用原因而引起的主要轧辊失效形式及相关对策。
一、轧辊常见的失效形式
1、裂纹：轧辊与轧材接触而急速加热，同时因水冷又急速冷却的反复作用，在辊身表面不可避免地发生热裂纹。在粗轧机架的轻度热裂纹对轧制影响不大，当热裂纹严重时，易造成轧辊剥落甚至断辊。
2、辊面剥落。当轧辊产生辊面严重裂纹后未及时清除或轧辊修磨不充分，极易使辊面裂纹在高速轧制过程中由外向里发展最终造成剥落。轧辊承受冲击载荷（尤其热冲击载荷）、轧辊工作面压力分布不合理、轧制事故、冷却不充分等因素均可造成辊面剥落。
3、断辊。断辊属恶性轧制事故，通常由轧机瞬时超载或轧辊冷却条件的突然惡化造成机械或热应力激增引起。在使用过程中造成断辊的原因主要有：烫辊不良、断水轧制、卡钢或粘钢等轧制事故。
二、热带轧辊的合理使用
热带轧机用辊品种较多，使用环境恶劣。由于轧制时受到很大热应力，常导致轧辊表面恶化而失效。通常造成轧辊损坏的原因有：轧件温度低、压下量过大、轧辊带裂纹上机、轧钢事故等。轧辊使用过程中在以下几个方面应引起高度关注，以保证轧钢作业正常进行。
（一）轧辊的选材。根据轧机的特性和所轧制的钢种，合理的配置不同材质、不同性能的轧辊，不仅可以保证轧材有高的表面质量，而且有利于提高轧辊使用寿命，降低轧辊消耗。轧辊选材一般从以下几方面来考虑：（1）轧制产品材质、形状和规格、轧材表面质量和尺寸公差要求等。（2）轧辊使用的机架或架次。（3）轧机的压下规程。（4）轧材及轧辊的温度控制条件。（5）换辊制度。（6）轧辊的修磨条件。（7）目前轧辊使用中存在的问题。（8）轧制检测装备条件和使用维护管理水平。（9）经济的使用成本。另外，还要根据轧机工作条件的变化对轧辊进行相应的技术条件变更或重新设计。
（二）轧机操作及轧制记录。制定合理的操作规程并严格遵守，有利于轧制的顺利进行。另外还要进行详细的轧制记录。其中包括：上下机时间、直径变化、在机时间、轧材品种及规格、轧制吨位或公里数、磨损量、磨削量、辊面状况、有无事故及事故类型等。以利于改进轧制操作或出现轧制事故时帮助分析原因。
（三）轧辊的修磨。磨削是消除轧辊使用中裂纹缺陷的必要手段，定期、适量的磨削是轧辊正常服役的保证。换辊周期过长会导致轧辊辊面过度疲劳而出现剥落或裂纹，造成轧辊非正常损耗。因此应根据实际情况制定出合理的换辊制度，并严格执行。磨削时还要注意选择合理的磨削参数，防止磨削烧伤或旧裂纹的扩展和新裂纹的产生。
支承辊承受的最大压力集中在其边角部位，经过轧制的轧辊辊身受到磨损，导致其受力分布不均。因此，磨削支承辊的边角要有足够的卸载区，并与辊身光滑过渡，以保证在换辊时不完全磨损掉，防止轧辊肩部剥落。磨削量的控制除磨削掉检查到的裂纹外，在此基础上要多磨去0.1～0.2mm深的疲劳层，使其硬度达到或接近原始硬度值（最多不得超过原始硬度3HSD）。具体磨削量应根据轧制的实际情况和轧制经验而定。
（四）烫辊。轧辊有一个正常的使用温度。若轧辊温度过低，当其与灼热的钢坯或钢板接触时，会在外层与芯部之间产生一个较大的温度梯度，外层受热膨胀，对芯部产生较大的拉应力，易造成轧辊结合层分离、剥落，严重时会产生断辊。因此烫辊是热轧钢操作中不可缺少的一道工序，其目的是减少轧辊内外温度差降低热应力。
烫辊在下述情况必须进行：新辊上机、轧辊放置较长时间，辊温已近室温、出现轧制事故等，对新修磨换上的轧辊可适当减少烫辊时间。
烫辊时宜选用变形抗力小的钢种，进行热坯空轧或低负荷、小压下量轧制。烫辊钢坯数量一般不小于10块，以正常轧制节奏作为参照，烫辊时先以3/4正常节奏轧制几块钢，再以正常节奏轧几块，然后进行计划轧制钢种。烫辊操作还应考虑冬夏季节环境的变化，冬季烫辊材要多一些，节奏慢些，并控制冷却水量。上机前辊温越低，烫辊时间应越长，北方冬季更要注意。
（五）水冷。轧辊水冷也是轧钢生产中经常被忽视的重要因素之一，辊温过高，势必造成轧辊表面冷热疲劳作用增强，当其超过材料的断裂强度时，将导致轧辊表面产生裂纹，这在很大程度上影响着轧辊的磨损及剥落。
高Cr铁轧辊C、Cr元素含量高，导热性差，使用中对冷却水的要求严格；高速钢轧辊对热冲击的使用比较敏感，冷却条件需要比其它材质更高，冷却条件也应更充分。
（六）事故处理（卡钢）。出现卡钢，轧辊表面与轧材接触部位的温度会迅速升高，如处理不当极有可能出现烧伤热裂，甚至断辊。因此出现卡钢事故时必须立即使轧辊与钢坯脱离，关闭冷却水，快速移开钢板，并对卡钢区域进行检查。若对辊面影响不大，可使轧辊在无水情况下空转进行缓慢冷却，待温度平衡后再开始轧制，一般时间应控制在30分钟左右。若辊面热裂纹严重，一定要下机进行修磨，将卡钢裂纹彻底清除干净，并适当增加修磨量，以减少由于卡钢引起的热影响区的不良作用。
三、冷带轧辊的合理使用
冷轧在高压高速下工作，要承受很大的变形抗力，工作条件十分恶劣。冷轧对轧材精度、表面粗糙度要求高，因此冷轧辊必须具有足够的刚性和很高的硬度。冷轧辊辊身硬度是通过淬火和低温回火获得，具有很高的硬度（HSD≥90）和淬火压应力（σ≥800MPa）。由于冷轧辊的这些特殊性，使它在轧制过程或磨削加工时由于发热、温度急剧变化、受到热冲击力作用下很容易造成破坏。冷轧辊在使用中通常需在以下几方面引起注意，以避免或减少由于轧辊使用的不规范造成轧辊的非正常损耗。 （一）贮存和运输。冷轧辊精度较高，因此在贮存和运输中要特别小心，防止轧辊表面受损。冷轧辊应存放在干燥、温度无突然变化的环境中。存放时在辊颈处支撑轧辊，使辊身处于悬空状态。运输时将辊颈用木板或用其它软织物裹上，并用专用小车运送，不准在地上拖拉或滚动。
（二）磨削。冷轧工作辊的辊身表面层组织是马氏体，在磨削加工中砂轮与轧辊之间稍有摩擦热就会发生局部回火软化，产生磨削裂纹，因此应按相关的规程进行正确的磨削操作，否则会出现轧辊辊面的磨削烧伤，严重时出现辊面裂纹或爆皮，如带着裂纹上机使用，极易导致轧輥快速剥落。对于硬度大于95HSD冷轧辊的磨削，应采用树脂结合剂中软硬度的砂轮，磨削分粗磨、半精磨和精磨。粗磨时砂轮修粗些，半精、精磨时修细些。磨削时从辊身边部开始逐层进行，修磨量原则是磨去疲劳硬化层（正常换辊修磨量一般为0.2～0.3mm），上下工作辊辊径差不大于0.05mm，同时严格控制工作辊的凸度。事故换辊的磨削除磨去辊面裂纹还要将热影响层磨去，否则在后续的轧制过程中在热影响区易产生损伤而出现裂纹、甚至剥落。
支承辊磨削以使轧辊硬度值达到或接近原始硬度值为原则（最多高于原始硬度3HSD）。同时修磨辊身边部倒角，使其与辊身交接部位圆滑过渡，磨削后一定要进行检测。
（三）预热和冷却。新辊首次上机使用前必须加热至50～60℃，减慢速度进行第一道轧制，避免使用满负荷轧制。轧制结束后进行均匀冷却。轧制中合理调整冷却系统，改善冷却环境，有利于轧制的顺利进行。冷轧辊轧制中不但要根据实际情况配制合适的冷却液，对冷却液的温度也有严格要求，否则淬硬层内会产生局部应力，造成轧辊剥落。
（四）事故处理。出现轧制事故，尤其发生粘钢、打滑时，由于受瞬间的热冲击，会造成轧辊辊面回火软化，严重时产生裂纹，如不及时清除，在后续的使用过程中裂纹进一步向芯部扩展，极易出现剥落事故。因此出现轧制事故时应立即换辊，然后通过表面波探伤、磁粉探伤或着色探伤等方法检查轧辊辊面裂纹情况，如发现辊面缺陷应将工作辊与支承辊同时换辊磨削，必须磨（车）掉缺陷，并通过硬度检查，确保硬度无异常（超高或超低）。
合理配置周转量对降低辊耗至关重要，通常冷轧生产中工作辊周转量为5～6付，支承辊为2～3付。如发现工作辊、中间辊或支承辊易发生边部接触疲劳损坏或掉肩，说明轧辊边部承受过大的轧制应力，这时应考虑调整工作辊凸度或缩短换辊周期，以保持按设计要求使辊面相对均衡受力。
轧机的使用情况各有不同，也造成了轧辊的失效形式多种多样，这与轧辊产品设计、生产和使用都有关系，在使用中应注意总结经验，以减少或避免重复出现类似问题，提高轧机作业率。
【关键词】 值得带钢轧辊；失效形式；对策
前言：
轧机上所用轧辊根据其类型、质量、服役过程或这些因素的组合等原因，决定了其失效方式的不同。轧辊的使用寿命不只取决于轧辊的制造质量本身，与轧辊的使用、维护也是密不可分的。正确地使用可减少轧辊的非正常损耗，提高轧机作业率。本文着重讨论因使用原因而引起的主要轧辊失效形式及相关对策。
一、轧辊常见的失效形式
1、裂纹：轧辊与轧材接触而急速加热，同时因水冷又急速冷却的反复作用，在辊身表面不可避免地发生热裂纹。在粗轧机架的轻度热裂纹对轧制影响不大，当热裂纹严重时，易造成轧辊剥落甚至断辊。
2、辊面剥落。当轧辊产生辊面严重裂纹后未及时清除或轧辊修磨不充分，极易使辊面裂纹在高速轧制过程中由外向里发展最终造成剥落。轧辊承受冲击载荷（尤其热冲击载荷）、轧辊工作面压力分布不合理、轧制事故、冷却不充分等因素均可造成辊面剥落。
3、断辊。断辊属恶性轧制事故，通常由轧机瞬时超载或轧辊冷却条件的突然惡化造成机械或热应力激增引起。在使用过程中造成断辊的原因主要有：烫辊不良、断水轧制、卡钢或粘钢等轧制事故。
二、热带轧辊的合理使用
热带轧机用辊品种较多，使用环境恶劣。由于轧制时受到很大热应力，常导致轧辊表面恶化而失效。通常造成轧辊损坏的原因有：轧件温度低、压下量过大、轧辊带裂纹上机、轧钢事故等。轧辊使用过程中在以下几个方面应引起高度关注，以保证轧钢作业正常进行。
（一）轧辊的选材。根据轧机的特性和所轧制的钢种，合理的配置不同材质、不同性能的轧辊，不仅可以保证轧材有高的表面质量，而且有利于提高轧辊使用寿命，降低轧辊消耗。轧辊选材一般从以下几方面来考虑：（1）轧制产品材质、形状和规格、轧材表面质量和尺寸公差要求等。（2）轧辊使用的机架或架次。（3）轧机的压下规程。（4）轧材及轧辊的温度控制条件。（5）换辊制度。（6）轧辊的修磨条件。（7）目前轧辊使用中存在的问题。（8）轧制检测装备条件和使用维护管理水平。（9）经济的使用成本。另外，还要根据轧机工作条件的变化对轧辊进行相应的技术条件变更或重新设计。
（二）轧机操作及轧制记录。制定合理的操作规程并严格遵守，有利于轧制的顺利进行。另外还要进行详细的轧制记录。其中包括：上下机时间、直径变化、在机时间、轧材品种及规格、轧制吨位或公里数、磨损量、磨削量、辊面状况、有无事故及事故类型等。以利于改进轧制操作或出现轧制事故时帮助分析原因。
（三）轧辊的修磨。磨削是消除轧辊使用中裂纹缺陷的必要手段，定期、适量的磨削是轧辊正常服役的保证。换辊周期过长会导致轧辊辊面过度疲劳而出现剥落或裂纹，造成轧辊非正常损耗。因此应根据实际情况制定出合理的换辊制度，并严格执行。磨削时还要注意选择合理的磨削参数，防止磨削烧伤或旧裂纹的扩展和新裂纹的产生。
支承辊承受的最大压力集中在其边角部位，经过轧制的轧辊辊身受到磨损，导致其受力分布不均。因此，磨削支承辊的边角要有足够的卸载区，并与辊身光滑过渡，以保证在换辊时不完全磨损掉，防止轧辊肩部剥落。磨削量的控制除磨削掉检查到的裂纹外，在此基础上要多磨去0.1～0.2mm深的疲劳层，使其硬度达到或接近原始硬度值（最多不得超过原始硬度3HSD）。具体磨削量应根据轧制的实际情况和轧制经验而定。
（四）烫辊。轧辊有一个正常的使用温度。若轧辊温度过低，当其与灼热的钢坯或钢板接触时，会在外层与芯部之间产生一个较大的温度梯度，外层受热膨胀，对芯部产生较大的拉应力，易造成轧辊结合层分离、剥落，严重时会产生断辊。因此烫辊是热轧钢操作中不可缺少的一道工序，其目的是减少轧辊内外温度差降低热应力。
烫辊在下述情况必须进行：新辊上机、轧辊放置较长时间，辊温已近室温、出现轧制事故等，对新修磨换上的轧辊可适当减少烫辊时间。
烫辊时宜选用变形抗力小的钢种，进行热坯空轧或低负荷、小压下量轧制。烫辊钢坯数量一般不小于10块，以正常轧制节奏作为参照，烫辊时先以3/4正常节奏轧制几块钢，再以正常节奏轧几块，然后进行计划轧制钢种。烫辊操作还应考虑冬夏季节环境的变化，冬季烫辊材要多一些，节奏慢些，并控制冷却水量。上机前辊温越低，烫辊时间应越长，北方冬季更要注意。
（五）水冷。轧辊水冷也是轧钢生产中经常被忽视的重要因素之一，辊温过高，势必造成轧辊表面冷热疲劳作用增强，当其超过材料的断裂强度时，将导致轧辊表面产生裂纹，这在很大程度上影响着轧辊的磨损及剥落。
高Cr铁轧辊C、Cr元素含量高，导热性差，使用中对冷却水的要求严格；高速钢轧辊对热冲击的使用比较敏感，冷却条件需要比其它材质更高，冷却条件也应更充分。
（六）事故处理（卡钢）。出现卡钢，轧辊表面与轧材接触部位的温度会迅速升高，如处理不当极有可能出现烧伤热裂，甚至断辊。因此出现卡钢事故时必须立即使轧辊与钢坯脱离，关闭冷却水，快速移开钢板，并对卡钢区域进行检查。若对辊面影响不大，可使轧辊在无水情况下空转进行缓慢冷却，待温度平衡后再开始轧制，一般时间应控制在30分钟左右。若辊面热裂纹严重，一定要下机进行修磨，将卡钢裂纹彻底清除干净，并适当增加修磨量，以减少由于卡钢引起的热影响区的不良作用。
三、冷带轧辊的合理使用
冷轧在高压高速下工作，要承受很大的变形抗力，工作条件十分恶劣。冷轧对轧材精度、表面粗糙度要求高，因此冷轧辊必须具有足够的刚性和很高的硬度。冷轧辊辊身硬度是通过淬火和低温回火获得，具有很高的硬度（HSD≥90）和淬火压应力（σ≥800MPa）。由于冷轧辊的这些特殊性，使它在轧制过程或磨削加工时由于发热、温度急剧变化、受到热冲击力作用下很容易造成破坏。冷轧辊在使用中通常需在以下几方面引起注意，以避免或减少由于轧辊使用的不规范造成轧辊的非正常损耗。 （一）贮存和运输。冷轧辊精度较高，因此在贮存和运输中要特别小心，防止轧辊表面受损。冷轧辊应存放在干燥、温度无突然变化的环境中。存放时在辊颈处支撑轧辊，使辊身处于悬空状态。运输时将辊颈用木板或用其它软织物裹上，并用专用小车运送，不准在地上拖拉或滚动。
（二）磨削。冷轧工作辊的辊身表面层组织是马氏体，在磨削加工中砂轮与轧辊之间稍有摩擦热就会发生局部回火软化，产生磨削裂纹，因此应按相关的规程进行正确的磨削操作，否则会出现轧辊辊面的磨削烧伤，严重时出现辊面裂纹或爆皮，如带着裂纹上机使用，极易导致轧輥快速剥落。对于硬度大于95HSD冷轧辊的磨削，应采用树脂结合剂中软硬度的砂轮，磨削分粗磨、半精磨和精磨。粗磨时砂轮修粗些，半精、精磨时修细些。磨削时从辊身边部开始逐层进行，修磨量原则是磨去疲劳硬化层（正常换辊修磨量一般为0.2～0.3mm），上下工作辊辊径差不大于0.05mm，同时严格控制工作辊的凸度。事故换辊的磨削除磨去辊面裂纹还要将热影响层磨去，否则在后续的轧制过程中在热影响区易产生损伤而出现裂纹、甚至剥落。
支承辊磨削以使轧辊硬度值达到或接近原始硬度值为原则（最多高于原始硬度3HSD）。同时修磨辊身边部倒角，使其与辊身交接部位圆滑过渡，磨削后一定要进行检测。
（三）预热和冷却。新辊首次上机使用前必须加热至50～60℃，减慢速度进行第一道轧制，避免使用满负荷轧制。轧制结束后进行均匀冷却。轧制中合理调整冷却系统，改善冷却环境，有利于轧制的顺利进行。冷轧辊轧制中不但要根据实际情况配制合适的冷却液，对冷却液的温度也有严格要求，否则淬硬层内会产生局部应力，造成轧辊剥落。
（四）事故处理。出现轧制事故，尤其发生粘钢、打滑时，由于受瞬间的热冲击，会造成轧辊辊面回火软化，严重时产生裂纹，如不及时清除，在后续的使用过程中裂纹进一步向芯部扩展，极易出现剥落事故。因此出现轧制事故时应立即换辊，然后通过表面波探伤、磁粉探伤或着色探伤等方法检查轧辊辊面裂纹情况，如发现辊面缺陷应将工作辊与支承辊同时换辊磨削，必须磨（车）掉缺陷，并通过硬度检查，确保硬度无异常（超高或超低）。
合理配置周转量对降低辊耗至关重要，通常冷轧生产中工作辊周转量为5～6付，支承辊为2～3付。如发现工作辊、中间辊或支承辊易发生边部接触疲劳损坏或掉肩，说明轧辊边部承受过大的轧制应力，这时应考虑调整工作辊凸度或缩短换辊周期，以保持按设计要求使辊面相对均衡受力。
轧机的使用情况各有不同，也造成了轧辊的失效形式多种多样，这与轧辊产品设计、生产和使用都有关系，在使用中应注意总结经验，以减少或避免重复出现类似问题，提高轧机作业率。