冷轧辊的使用

冷轧辊发展方向

冷轧辊制造工艺的发展

冷轧辊毛化技术

冷轧辊的使用

冷轧辊属复杂构件，有非常硬的表层，承受看很大的应力，因此，冷轧辊要求有很高的制造质量，这是确保使用效果的必要条件。但其使用寿命不仅取决于制造质量，而且与使用过程中的维护密切相关，如果使用不当，使用效果将会发生极大变化。

疲劳剥落是轧辊使用中最常见的失效形式。它起源于轧辊表面的疲劳裂纹，这种裂纹上机前若不能彻底去除掉，将会在淬硬层内疲劳扩展，形成典型的疲劳带，而后产生疲劳剥落。预防这类事故应贯穿于轧辊使用操作的整个过程。用户应了解这些裂纹的起源及预防措施。

1、轧辊的保管与预热

轧辊的微观组织对温度突然变化十分敏感，所以建议把轧辊存放在温度适宜的环境中，用枕木支垫好，保持轧辊清洁。

轧辊不能在强大的负荷下突然启动，也不能突然中断运转。合理的操作是：轧辊在轻载下运转一段时间，逐渐加载启动。轧辊经过不超过 8 0 °C的轻微预热是有益的，但过程是缓慢的，绝对禁止用火焰与轧辊接触。

2、磨削

有经验的磨工都知道，在磨削高硬度轧辊时，不慎重的操作如突然进刀、进给量大、砂轮选择不当等都会产生磨削裂纹，导致轧辊剥落。

3、加工硬化

轧制中，辊身表面的接触疲劳应力产生加工硬化，其不断积累，出现裂纹。因此要定期修磨，去除疲劳层。

4、轧制事故

轧辊的表面裂纹还起源于轧制事故引起的表面损伤，如：打滑、过载、粘钢、断带等，因此，为了轧机的正常运转，找们建议用户建立严格的轧制操作规程和设备规程。

5、轧辊的管理

用户应建立轧辊使用档案，记录轧辊使用过程中的数据如：事故、磨削、使用架位、轧制量、周转次数、轧辊维护情况等，以便于评价并反馈给制造厂共同研究，提高轧辊寿命。

冷轧辊发展方向

冷轧辊发展是在冷轧行业的拉动和轧辊制造相关技术的推动下前进的.从冷轧行业的需求来看,增加耐磨性,粗糙度保持性能,抗事故性能,均匀性等指标的要求越来越高，目的是为了实现自由轧制，轧制高档次板材,降低轧辊辊耗等,在这些要求的拉动下,轧辊制造企业也在不断努力来改进和创新轧辊制造技术.具体表现为：

(1) 锻钢轧辊合金成分不断增加.5%Cr,8%Cr,半高速钢,高速钢等高合金钢在冷轧辊上的应用是一个趋势.同时轧辊材质会保持一种多样性,以适应不同轧制条件的需要。

(2) 新的辊坯复合制造技术的应用.为了适应轧辊表面高耐磨和心部高综合机械性能的要求,已经有厂商在探索电渣熔铸,CPC,OSPRAY等新型表面复合技术在轧辊毛坯制备上的试用。

(3) 新的轧辊热处理和加工技术的应用.大型数控机床的应用,计算机自动控制的加热炉和淬火设备的试用,可以增加轧辊的制造精度和表面均匀性,适应高档次轧机的需要。

冷轧辊制造工艺的发展

冷轧辊制造工艺可分为三个阶段：第一阶段是1940～1960年，当时锻钢轧辊多用做冷轧工作辊，用电弧炉冶炼，不经真空脱气。当时的目标是辊身硬度均匀，在轧辊制造过程中和使用过程中不发生灾难性断裂。轧辊钢中Cr含量仅为1.5%～2.0%，第二阶段是1960～1970年，在此期间开始用电渣重熔法制造高质量冷轧辊，夹杂物级别大为改善，轧辊质量明显提高。在此期间同时出现了用真空脱气法冶炼轧辊用钢的工艺，采用无损探伤法检查轧辊，使断辊和剥落事故大大减少,含2.5%～3.0%Cr的冷轧工作辊的有效淬硬层深度达到15.8～19mm。第三阶段是1980～1991年，轧机改进，对冷轧薄板质量要求提高，因而对轧辊质量要求提高，此时轧辊使用管理水平也在提高，大大减少了轧辊的剥落。

20世纪70年代，在轧辊制造技术中出现了感应加热以及冷处理技术，使得轧辊淬硬层深度从以前不到10mm提高到15mm左右。经过感应淬火的冷轧辊，表面淬硬层产生残余压应力,心部产生残余拉应力。由于感应加热局限于表层一定深度内,轧辊内部温度仍较低,所以淬火后所产生的残余应力较整体淬火的残余应力小,轧辊不必再钻中心孔。由于感应淬火的种种优点，使得它迅速成为冷轧辊制造的主流技术。

冷轧辊在工作过程中要承受很大的轧制应力，加上轧件的焊缝、夹杂、边裂等问题，容易导致瞬间高温，使工作辊受到强烈热冲击，造成裂纹、粘辊、剥落甚至报废。因此，冷轧辊要有抵抗因弯曲应力、扭转应力、剪切应力引起的开裂和剥落的能力，同时也要有高的耐磨性、高的接触疲劳强度、高的断裂韧性和热冲击强度等。所以如何提高轧辊的使用寿命，一直是轧辊制造业面临的重大问题。

国内外冷轧工作辊一般使用的材质有GCr15、9Cr2、9Cr、9CrV、9Cr2W、9Cr2Mo、60CrMoV、80CrNi3W、8CrMoV、86CrMoV7、Mo3A以及Cr5系列等。为提高淬硬层深及接触疲劳寿命,降低淬硬层脆性及过热敏感性，同时也为满足轧件对冷轧工作辊力学性能和使用性能的进一步要求，自80年代中、后期，国外轧辊生产厂对5%Cr冷轧辊钢进行了化学成分的优化工作，主要是在5%Cr钢中增加Mo、V的含量或加入Ti、Ni等元素。添加0.1%左右Ti的5%Cr钢轧辊中，Ti以CN化合物(TiCN)微细形式在基体中析出，经过摩擦损耗后TiCN脱落，在轧辊表面形成划痕，使适度的粗度再生。在镀锡板轧机的实际操作中，有效利用粗糙度降低小的优点，从轧制初期就可实现高速轧制。

目前，冷轧辊材料仍在不断的向前发展，一部分专家学者认为，冷轧辊应该朝高铬方向发展，甚至高速钢、半高速钢。因为铬含量的增加，淬硬层深度增加，而且材料中碳化物类型可以全部转化为M23C7型，其代表性国家主要为英、美、日本等；还有一部分专家学者坚持低铬辊、坚持二次淬火，理由是当轧辊表面出现微裂纹时，如不及时除去，随着轧制的进行，微裂纹会同时沿着径向和周向慢慢扩展，进而发生剥落，严重时径向扩展的深度一般到淬硬层深度位置。如果淬硬层很深，淬火时在内部出现裂纹的可能性就增加，这样发生剥落将直接造成报废，损失较大。

冷轧辊毛化技术

一．冷轧辊毛化技术的用途

初轧工序：增大轧制摩擦力，增大咬入角

中间轧制工序：改善摩擦条件，防止打滑（板辊间发生滑动），防止退火沾结

平整工序：生产冲压用毛面钢板

二．各种冷轧辊毛化方法与特点

毛化方法加工原理主要特点存在问题

砂轮打磨硬质颗粒犁沟效应加工简便,成本低毛化效果差,降低轧辊寿命

喷丸毛化硬质颗粒高速撞击毛化形貌随机,表面机械变形强化粗糙度控制精度差,伴生波浪度,噪音粉尘污染

电火花毛化尖端放电烧蚀作用毛化效率高,粗糙度精度较好形貌效果优于喷丸

激光毛化脉冲激光快速熔凝毛化效果好,有改性强化效果,粗糙度精度高能量转换效率逊于电火花和电子束

电子束毛化电子束脉冲快速熔凝毛化效果好,加工效率高,有改性强化效果,粗糙度精度高需要真空条件

三．冷轧辊激光毛化原理

按设定离散度用激光脉冲点状作用材料表面

通过光热转换使材料表面局部熔化/气化

熔融物借助气动力搬迁堆积形成所需的凹坑凸包微结构

熔融物快速冷凝获得改性强化效果

通过熔凝组织产生的拉应力，缓解辊面强应力场，提高辊面疲劳性能

四．激光毛化使用效果：

在增加摩擦力和咬入角效果方面优于喷丸方法（初轧工序）；

减小轧机振动，提高轧速，改善板形和产品表面质量，防止板卷退火粘结（冷轧工序）；

生产表面质量和冲压性能优良的金属薄板，如不同粗糙度的毛面板和成形性能良好的镜面板等（平整工序）；

延长轧辊使用周期或周期过钢量；

分散化解坯料表面几何缺陷，提高成材率。