斷裂原因

一、脆性斷裂，此類軋輥斷口形狀較為平整，斷口周圍輥身表面較為齊整;

二、韌性斷裂，此類軋輥斷口形狀多呈"蘑菇頭"狀，斷口附近的輥身均成粉碎狀破碎。

將二者比對發(fā)現(xiàn)，此次斷輥事故的斷輥形式為韌性斷裂。脆性斷裂和韌性斷裂都是因為軋輥應力超過芯部強度造成的。

其產(chǎn)生原因與軋輥本身殘余應力，軋制時機械應力以及軋輥熱應力有關(guān)，特別是當輥身的表面和芯部的溫差大時更容易產(chǎn)生。這種溫差可能由不良的輥冷卻，冷卻中斷或在新的軋制周期開始時軋輥表面過熱引起。軋輥的這種表面和芯部間的巨大溫差引起較大的熱應力，當較大的熱應力，機械應力以及軋輥的殘余應力超過軋輥的芯部強度時引起斷輥。例如，軋輥表面和芯部間的溫差在70℃時軋輥會增加100MPa的縱向熱應力，溫差越大，增加的熱應力越大。與產(chǎn)生脆性斷口的軋輥相比較，產(chǎn)生韌性斷口的軋輥的芯部材料韌性更好，更不容易出現(xiàn)斷裂。

導致軋輥失效的應力共有四種：

一、制造過程中的殘余應力;

二、軋制過程中的機械應力;

三、軋制過程中軋輥的組織應力;

四、軋輥內(nèi)外溫差造成的熱應力。

如果是因為制造殘余應力過大產(chǎn)生斷裂，斷輥通常發(fā)生在軋輥初始上機使用的前幾次，且為開軋的前幾塊軋材。此次斷裂的軋輥已經(jīng)上機軋制了四次，工作層消耗了14mm，因此不應是因制造殘余應力形成的斷裂。

如果是因為機械應力產(chǎn)生的斷裂，需要很大的機械應力。經(jīng)粗略計算，如此大截面的高鉻鑄鋼軋輥若被機械應力拉斷，則需要100MN以上的拉力，對于該軋輥工作的軋機來說這是不可能的。軋輥受力***大的部位是傳動端輥頸，如果材料的力學性能指標不足，正常軋制情況下首先損壞的是傳動端輥頸。從實際軋制和斷輥情況來看，不是由于機械應力造成輥身斷裂。

對組織應力影響***大的就是外層組織中殘余奧氏體含量。殘余奧氏體在軋制溫度，軋制壓力和水冷的交變作用下，發(fā)生奧氏體向馬氏體或貝氏體的轉(zhuǎn)變，由于奧氏體的比容小，而馬氏體的比容大，因而在組織轉(zhuǎn)變的過程中伴隨著體積的膨脹，會致使軋輥的工作層產(chǎn)生更大的壓應力，芯部產(chǎn)生更大的拉應力，芯部應力一旦超過材料的強度，必然造成軋輥斷裂。考慮到殘余奧氏體對組織應力的影響及熱帶連軋機軋輥的工作條件，一般軋輥的殘余奧氏體含量控制在小于5%即可保證安全使用。該斷裂軋輥的外層組織中殘余奧氏體含量小于1%，故組織應力可以忽略不計。

軋輥斷裂也可能與溫度不均勻造成的熱應力有關(guān)。軋輥在上機使用過程中，由于與軋材的緊密接觸，軋輥表面溫度迅速上升，而軋輥芯部的溫度上升較慢，這時軋輥面和軋輥芯部之間的溫差處于***大值，溫差引起的軋輥熱應力也處于***大值。如果軋輥的熱應力和軋輥的殘余應力相疊加，并且超過了軋輥芯部的強度極限時就可能發(fā)生軋輥斷裂的事故。

防止斷裂方法

防止斷裂應該從減小制造殘余應力，機械應力，組織應力和熱應力四方面進行。

一般情況下大部分制造殘余應力會在熱處理過程中消除，并且會隨著軋輥的存放時間延長而逐漸消除，因此新軋輥存放一段時間再使用，能夠降低斷輥風險。避免較大機械應力的方法主要是避免過冷鋼。降低組織應力的方法是通過熱處理將輥身工作層殘余奧氏體含量控制在小于5%以下。減小熱應力的辦法是在軋鋼過程中對軋輥進行良好的冷卻。

制造殘余應力，機械應力，組織應力和熱應力是造成高鉻鋼軋輥斷裂的主要原因，良好的熱處理，軋制條件和冷卻可以有效防治高鉻鋼軋輥斷裂。

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