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关于轧机上断辊的原因分析


mx-roll.com 日期:2014-3-6
断裂原因
一、脆性断裂,此类亚虎官网登录断口形状较为平整,断口周围辊身表面较为齐整;
二、韧性断裂,此类亚虎官网登录断口形状多呈"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亚虎官网登录应力超过芯部强度造成的。
其产生原因与亚虎官网登录本身残余应力,轧制时机械应力以及亚虎官网登录热应力有关,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亚虎官网登录表面过热引起。亚虎官网登录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,机械应力以及亚虎官网登录的残余应力超过亚虎官网登录的芯部强度时引起断辊。例如,亚虎官网登录表面和芯部间的温差在70℃时亚虎官网登录会增加100MPa的纵向热应力,温差越大,增加的热应力越大。与产生脆性断口的亚虎官网登录相比较,产生韧性断口的亚虎官网登录的芯部材料韧性更好,更不容易出现断裂。
导致亚虎官网登录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、轧制过程中亚虎官网登录的组织应力;
四、亚虎官网登录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,断辊通常发生在亚虎官网登录初始上机使用的前几次,且为开轧的前几块轧材。此次断裂的亚虎官网登录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亚虎官网登录若被机械应力拉断,则需要100MN以上的拉力,对于该亚虎官网登录工作的轧机来说这是不可能的。亚虎官网登录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,会致使亚虎官网登录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,必然造成亚虎官网登录断裂。考虑到残余奥氏体对组织应力的影响及热带连轧机亚虎官网登录的工作条件,一般亚虎官网登录的残余奥氏体含量控制在小于5%即可保证安全使用。该断裂亚虎官网登录的外层组织中残余奥氏体含量小于1%,故组织应力可以忽略不计。
亚虎官网登录断裂也可能与温度不均匀造成的热应力有关。亚虎官网登录在上机使用过程中,由于与轧材的紧密接触,亚虎官网登录表面温度迅速上升,而亚虎官网登录芯部的温度上升较慢,这时亚虎官网登录面和亚虎官网登录芯部之间的温差处于最大值,温差引起的亚虎官网登录热应力也处于最大值。如果亚虎官网登录的热应力和亚虎官网登录的残余应力相叠加,并且超过了亚虎官网登录芯部的强度极限时就可能发生亚虎官网登录断裂的事故。
防止断裂方法
防止断裂应该从减小制造残余应力,机械应力,组织应力和[1]热应力四方面进行。
一般情况下大部分制造残余应力会在热处理过程中消除,并且会随着亚虎官网登录的存放时间延长而逐渐消除,因此新亚虎官网登录存放一段时间再使用,能够降低断辊风险。避免较大机械应力的方法主要是避免过冷钢。降低组织应力的方法是通过热处理将辊身工作层残余奥氏体含量控制在小于5%以下。减小热应力的办法是在轧钢过程中对亚虎官网登录进行良好的冷却。
制造残余应力,机械应力,组织应力和热应力是造成高铬钢亚虎官网登录断裂的主要原因,良好的热处理,轧制条件和冷却可以有效防治高铬钢亚虎官网登录断裂。

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