铸轧辊辊套非正常失效的因素分析及预防措施

黄晓华

摘 要：本文分析了对铸轧辊辊套使用过程中非正常损坏报废的现象及主要原因，提出了减少这些影响因素的具体措施，对防止铸轧辊套在使用过程中提前报废及提高铸轧辊辊套的正常使用寿命有一定的借鉴意义。

关键词：铸轧板形；辊套寿命；辊套材质；辊套装配；车磨精度；冷却水

在双辊连续铸轧生产铝冷轧坯料的情况下，铸轧辊辊套是影响产品质量及成本的主要因素之一。若使用过程中出现因板形太差、辊套爆裂、辊套穿透性裂纹及辊套中间严重缺陷等原因引起的辊套报废，则会对企业造成很大的损失。

本文结合我单位铸轧辊在使用过程中出现的实际情况，对影响铸轧辊辊套非正常失效的因素进行分析与探讨，并提出相应的解决措施，以供参考。

1 铸轧产品板形差造成辊套报废

铸轧辊在使用过程中所承受的应力超过辊套的屈服极限时，使辊套表面产生永久性的塑性变形，造成辊面塌陷；辊芯水槽局部堵塞使局部地区产生过热现象，故塑性变形使辊套局部突起，导致轧制出的板纵向差，横向同板差超标。

1）铸轧辊套质量。铸轧辊套抗压强度低、抗冲击能力及抗高低温性能差，易造成辊面变形过大及不均匀。

2）辊芯辊套加工精度低。辊芯外表面的磨削精度及辊套内孔加工精度达不到要求，辊套与辊芯局部接触不良，造成辊套局部的压扁及凹陷，致使产品板型严重超差，最终因板形太差导致辊套报废。

3）辊芯水槽堵塞。在铸轧过程中，若因水槽局部堵塞，造成水流不畅，致使辊套局部塑性变形加剧，铸板板型超差，无法处理，导致辊套提前报废。

4）辊芯水槽破裂。由于辊芯水槽在加工存在的应力集中、生产过程着承受的轧制力、辊套产生的装配应力及传递扭矩产生的剪切应力，造成辊芯水槽损坏，使辊套在生产时出现凹陷造成板形差。

5）冷却循环水流量、压力低造成冷却不充分，造成辊套局部热变形较大，致使铸轧板局部板形达不到要求。

6）铸轧辊轴承旋转精度低或损坏，导致铸轧辊在旋转过程中旋转精度低，造成鑄轧板纵向精度超差。

7）铸轧辊磨削精度差。铸轧辊在磨削过程中因磨床自身精度、铸轧辊辊颈精度或者磨削找正精度达不到要求，旋转精度及辊型较差，导致铸轧板横向及纵向板形差超差。

8）在铸轧生产过程中突然停水，造成辊套内孔永久变形，与辊芯接触不良。

2 辊套爆裂或辊面漏水造成辊套报废

1）辊套冶金缺陷造成辊套在使用至近一半寿命时报废。几年来，我单位曾多次出现铸轧辊在装配后使用到可使用壁厚的一半左右时磨削后待用或车削后待磨的铸轧辊辊套突然发生纵向或近45度方向爆裂现象，经对裂口表面仔细检查，即可看到内部存在1处或1处以上5～10mm左右尺寸的过烧蓝色氧化组织。

2）在铸轧辊在使用到较小尺寸（未到报废尺寸）时，辊面出现穿透性裂纹造成的辊套漏水。

3）辊套表面密集龟裂造成辊套突然爆裂。我单位曾出现已打眼待立板的铸轧机组下辊突然炸裂，裂口表面未发现异常冶金缺陷及组织，辊面密集5～8mm龟裂。

4）铸轧辊套龟裂严重及夹杂、气孔等原因造成辊套缺陷不能车掉报废。在铸轧过程中，辊套表面铝液热冲击及内部循环水冷冲击、铝液侵蚀与渗透及扭转、弯曲循环载荷的联合作用，使辊套表面形成龟裂。龟裂较深使辊套车磨量过大。也曾多次出现辊套组织中间夹杂及气泡等缺陷无法车掉造成的辊套报废现象。

3 提高铸轧辊辊套使用寿命的措施

1）减小铸轧辊辊套塑性变形，防止因板形差无法使用造成的辊套报废。

a.提高铸轧辊辊芯及辊套加工精度。应严格保证待装辊套内孔内径及辊芯外径的尺寸公差和形位公差要求，加强装配前的检查监测，防止测量错误造成过盈量过大或过小引起辊套炸裂或辊套在辊芯上打滑而无法生产引起的辊套报废。

b.辊套硬度。合理的辊硬度有利于提供辊套的寿命，理想的辊套硬度为HB410-430。在辊套使用装配前应对其硬度进行检查校核。

c.防止水槽堵塞。水槽堵塞会造成辊套表层局部过热，影响铸轧板的板形，缩短辊套的寿命。对每次重装前应彻底对水槽及内部水孔清理修复。应坚持使用合格的电渗析冷却水，防止外部泥沙，尘土等杂物进入，加强酸值的监测与控制，并在使用1-2年后应整体更换。

d.防止冷却水供应突然中断造成的辊套永久变形或爆裂，应在辅助设备设计及管理方面采取得力措施保证冷却水的连续供应。

2）针对辊套出现爆裂及辊面漏水等原因造成的辊套报废，应在以下几个采取措施：a.选择市场信誉好、辊套制造工艺成熟稳定、辊套制造装备较为先进及售后服务好的辊套制造商。优质的辊套是防止辊套突然爆裂、辊面穿透性裂纹漏水、易出龟裂及中间夹渣气孔等原因引起辊套报废的最首要的措施。b.选择合理的过盈量，加强待装辊芯外径、辊套内径尺寸公差及形位公差的控制，同时装配前应严格校核。c.在辊套加工过程中应严格控制进刀量，防止造成局部组织过烧氧化变异、局部应力集中及强度下降，最好在车磨时能采用冷却液冷却。d.铸轧辊在立板时应严格按照工艺要求跑渣（预热），防止热冲击造成的严重热疲劳龟裂造成辊套突然爆裂报废损坏，严格将循环水温度控制在32～60℃，以减少辊套内外因温差大造成的热膨胀应力。e.铸轧辊在车磨中应严格防止车磨过程中的烧伤，以防造成组织异变及应力集中。f.铸轧辊运输装配及生产使用应严格防止铸轧辊表面的机械损伤，生产过程中辊面修磨时严禁使用目数小于120以下的纱布。g.合适的铸轧工艺可以延长辊套寿命。在满足产品质量的情况下，尽可能减小铸轧区长度，从而能减小轧制力，使辊套承受的应力减小，有利于减小龟裂的产生。

4 结论

我单位所用铸轧生产线，几乎每年都会出现1对以上铸轧辊在使用过程中因辊套质量、辊芯水槽堵塞、使用及磨削和其它因素引起的辊套没有使用到接近设计辊径便因辊套爆裂、辊面穿透性裂纹漏水及辊套内部气孔无法车掉及板形严重不良等原因造成的辊套提前报废，对企业造成20万元以上的直接损失。通过对铸轧辊非正常失效原因的分析及采取对应措施，能使辊套达到正常使用寿命、降低生产成本，具有较高的现实经济意义。