一、常用軋輥材料

　　熱軋輥常用的材料有55Mn2、55Cr、60CrMnMo、60SiMnMo等，熱軋輥使用在開坯，厚板，型鋼等加工中，它承受了強大的軋制力 ，劇烈的磨損和熱疲勞影響，而且熱軋輥在高溫下工作，并且允許單位工作量內(nèi)的直徑磨損，所以不要求表面硬度，只要求具有較高的強度，韌性和耐熱性。熱軋輥只采用整體正火或淬火，表面硬度要求HB190~270硬度。

　　二、相關(guān)定義

　　軋輥是使（軋材）金屬產(chǎn)生塑性變形的工具，是決定軋機效率和軋材質(zhì)量的重要消耗部件。軋輥是軋鋼廠軋鋼機上的重要零件，利用一對或一組軋輥滾動時產(chǎn)生的壓力來軋碾鋼材。它主要承受軋制時的動靜載荷，磨損和溫度變化的影響。

　　三、軋輥分類

　　軋輥種類很多，常用的軋輥品種有鑄鋼軋輥、鑄鐵軋輥和鍛造軋輥三大類。在型材軋機上還有少量硬質(zhì)合金軋輥。

　　成型方法：鑄造軋輥是指將冶煉鋼水或熔煉鐵水直接澆注成型制造的軋輥。鑄造軋輥按材質(zhì)又可分為鑄鋼軋輥和鑄鐵軋輥兩類；按制造方法又可分為整體鑄造軋輥和復(fù)合鑄造軋輥兩類。 鍛造軋輥按材質(zhì)分為：⑴鍛造合金鋼軋輥； ⑵鍛造半鋼軋輥；⑶鍛造半高速鋼軋輥； ⑷鍛造白口鑄鐵軋輥。

　　工藝方法：整體軋輥、冶金復(fù)合軋輥和組合軋輥

　　1、整體軋輥是相對于復(fù)合軋輥而言的，整體軋輥的輥身外層與心部以及輥頸采用單一材質(zhì)鑄造或鍛造而成，輥身外層和輥頸不同的組織、性能通過鑄造或鍛造工藝以及熱處理工藝過程來控制和調(diào)整。鍛造軋輥和靜態(tài)鑄造的軋輥均屬于整體軋輥。整體軋輥分為整體鑄造和整體鍛造軋輥兩種；

　　2、冶金復(fù)合鑄造軋輥主要有半沖洗復(fù)合鑄造、溢流（全沖洗法）復(fù)合鑄造、離心復(fù)合鑄造三種，此外還有連續(xù)澆鑄包覆（CPC－Continuous PouringProcess for Cladding）、噴射沉積法、熱等靜壓（HIP－Hot Isostatically Pressed）、電渣熔焊等特殊復(fù)合方法制造的復(fù)合軋輥種類。組合軋輥主要是鑲套組合軋輥。

　　3、按制造材料：鑄鋼系軋輥、鑄鐵系軋輥和鍛造系軋輥；

　　4、軋輥常用的熱處理類型：去應(yīng)力退火、等溫球化退火、擴散退火、正火、回火、淬火、深冷處理。

　　輥身形狀：軋輥有不同的分類方法。按輥身形狀分為圓柱形和非圓柱形，前者主要用于板材、帶材、型材和線材生產(chǎn)，后者主要用于管材生產(chǎn)。

　　按是否接觸軋件分為工作軋輥和支承輥。直接接觸軋件的軋輥稱工作軋輥；為增加工作軋輥的剛度和強度而置于工作軋輥背面或側(cè)面又不直接接觸軋件的軋輥稱支承輥。

　　按使用機架分為初軋輥、粗軋輥、中間軋輥和精軋輥。按軋材的品種分為板帶軋輥、軌梁軋輥、線材軋輥和管材軋輥等。還可按軋制時軋件的狀態(tài)分為熱軋輥和冷軋輥。

　　按硬度值  ⑴軟輥：肖氏硬度約為30~40，用于開坯機、大型型鋼軋機的粗軋機等。⑵半硬輥：肖氏硬度約為40~60，用于大型、中型、小型型鋼軋機和鋼板軋機的粗軋機。 ⑶硬面輥：肖氏硬度約為60~85，用于薄板、中板、中型型鋼和小型型鋼軋機的粗軋機及四輥軋機的支撐輥。 ⑷特硬輥：肖氏硬度約為85~100，用于冷軋機。

　　軋機類型：按軋機類型軋輥可分為以下三類： ⑴平面軋輥：即板帶軋機軋輥，其輥身呈圓柱形。一般熱軋鋼板軋機軋輥做成微凹形，受熱膨脹時，可獲得較好的板形；冷軋鋼板軋機軋輥做成微凸形，在軋制時，軋輥產(chǎn)生彎曲，以獲得良好的板形。⑵帶槽軋輥：它用于軋制大、中、小各種型鋼、線材及初軋開坯。在輥面上刻有軋槽使軋件成形。 ⑶特殊軋輥：它用于鋼管軋機、車輪軋機、鋼球軋機及穿孔機等專用軋機上。這種軋機的軋輥具有各種不同的形狀，如鋼管軋制中采用斜軋原理軋制的軋輥有圓錐形、腰鼓形或盤形。

　　四、工作原理

　　抗熱裂

　　通常對粗軋輥以強度、抗熱裂為主要要求；小型20輥軋機的工作軋輥重僅100克左右，而寬厚板軋機的支承輥重量已超過200噸。選用軋輥時首先根據(jù)軋機對軋輥的基本強度要求，選定安全承載的主體材料（各種級別的鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼等）。

　　硬度

　　而精軋輥速度較高，軋制最終產(chǎn)品要有一定的表面質(zhì)量，對它以硬度、耐磨等為主要要求。然后考慮軋輥使用時所應(yīng)有的耐磨性。

　　耐沖擊

　　此外，對軋輥還有一些特殊要求，如壓下量大時，要求軋輥有較強的咬入能力，耐沖擊性好；

　　光潔度

　　軋制薄規(guī)格產(chǎn)品時，則對軋輥的剛性、組織性能均勻性、加工精度以及表面光潔度等要求較嚴(yán)；

　　切削性能

　　軋制復(fù)雜斷面的型鋼時，還要考慮輥身工作層的切削加工性能等。

　　選用軋輥時，對軋輥的有些性能要求往往是彼此對立的，軋輥購置費和維護(hù)費用又很昂貴，所以應(yīng)充分權(quán)衡技術(shù)和經(jīng)濟上的利弊，決定用鑄的還是鍛的，合金的還是非合金的，單一材料的還是復(fù)合材料的。

　　五、工作條件

　　使用時又進(jìn)一步受到了各種周期應(yīng)力的作用，決定于三個因素：①軋機、軋材和軋制條件，以及軋輥的合理選擇；②軋輥材料及其制造質(zhì)量；③軋輥的使用和維護(hù)制度。

　　六、軋輥品種

　　鑄鐵軋輥

　　一般按制造工藝分類：工作層因金屬型的激冷作用呈白口組織（基體+碳化物）的軋輥稱冷硬鑄鐵軋輥；用上述方法，但適當(dāng)提高鐵水碳當(dāng)量而得到麻口組織（基體+碳化物+石墨）的軋輥稱無限冷硬鑄鐵軋輥。采用襯砂金屬型并繼續(xù)提高碳當(dāng)量可得粗麻口組織的軋輥，稱半冷硬鑄鐵軋輥。所有上述品種的組織中凡石墨呈球狀的，稱球墨鑄鐵軋輥；復(fù)合澆鑄的軋輥加“復(fù)合”一詞。

　　鑄鋼軋輥

　　一般按含碳量分類：含碳極高（1.4～2.4%）的過共析鋼軋輥，俗稱半鋼軋輥，高碳的半鋼軋輥實際已伸入鑄鐵領(lǐng)域；高碳過共析鋼軋輥還有一類為石墨鋼軋輥，其石墨是通過孕育和熱處理獲得的。

　　鍛鋼軋輥

　　一般按用途分類。

　　其他

　　除采用特殊加工工藝的以外，都直接以材質(zhì)稱呼。如用電渣重熔鑄造坯料鍛壓的軋輥稱為電渣重熔鍛壓軋輥。

　　七、損壞原因

　　軋機部件中軋輥的工作條件最為復(fù)雜。軋輥在制造和使用前的準(zhǔn)備工序中會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力。使用時又進(jìn)一步受到了各種周期應(yīng)力的作用，包括有彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪力、接觸應(yīng)力和熱應(yīng)力等。這些應(yīng)力沿輥身的分布是不均勻的、不斷變化的，其原因不僅有設(shè)計因素，還有軋輥在使用中磨損、溫度和輥形的不斷變化。此外，軋制條件經(jīng)常會出現(xiàn)異常情況。軋輥在使用后冷卻不當(dāng)，也會受到熱應(yīng)力的損害。所以軋輥除磨損外，還經(jīng)常出現(xiàn)裂紋、斷裂、剝落、壓痕等各種局部損傷和表面損傷。一個好的軋輥，其強度、耐磨性和其他各種性能指標(biāo)間應(yīng)有較優(yōu)的匹配。這樣，不僅在正常軋制條件下持久耐用，又能在出現(xiàn)某些異常軋制情況時損傷較小。所以在制造軋輥時要嚴(yán)格控制軋輥的冶金質(zhì)量或輔以外部措施以增強軋輥的承載能力。合理的輥形、孔型、變形制度和軋制條件也能減小軋輥工作負(fù)荷，避免局部高峰應(yīng)力，延長軋輥壽命。

　　八、修復(fù)方法

　　軸承位磨損

　　高分子復(fù)合材料修復(fù)方法：具有超強的粘著力，優(yōu)異的抗壓強度、耐磨性和抗腐蝕性等綜合性能，采用高分子復(fù)合材料在傳動部位磨損尺寸相對較小的情況下可以現(xiàn)場免拆卸修復(fù)，既避免機械加工，又無補焊熱應(yīng)力熱影響，修復(fù)厚度也不受限制，同時產(chǎn)品所具有的耐磨性及金屬材料不具備的退讓性，確保修復(fù)部位百分百的接觸配合，降低設(shè)備的沖擊震動，避免磨損的可能性，并大大延長設(shè)備部件（包括軸承）的使用壽命，為企業(yè)節(jié)省大量的停機時間，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟價值；

　　冷焊修補方法：冷焊機是利用電火花高頻放電原理對金屬表面進(jìn)行無熱堆焊，因而在修補軋輥砂眼、劃傷等缺陷過程中不變形、不退火、不咬邊和殘余應(yīng)力，不改變金屬組織狀態(tài)。修復(fù)精度高，涂層厚度從幾微米到幾毫米，可對金屬工件出現(xiàn)磨損、劃傷、針孔、裂紋、缺損變形、硬度降低、沙眼、損傷等缺陷進(jìn)行沉積、封孔、補平等修復(fù)功能，只須打磨、拋光，也可進(jìn)行車、銑、 刨、磨等各類機械加工，以及電鍍等后期加工。

　　斷裂原因

　　1、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；

　　2、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。

　　脆性斷裂和韌性斷裂都是因為軋輥應(yīng)力超過芯部強度造成的。其產(chǎn)生原因與軋輥本身殘余應(yīng)力，軋制時機械應(yīng)力以及軋輥熱應(yīng)力有關(guān)，特別是當(dāng)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(yīng)力，當(dāng)較大的熱應(yīng)力，機械應(yīng)力以及軋輥的殘余應(yīng)力超過軋輥的芯部強度時引起斷輥。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(dǎo)致軋輥失效的應(yīng)力共有四種：

　　1、制造過程中的殘余應(yīng)力；

　　2、軋制過程中的機械應(yīng)力；

　　3、軋制過程中軋輥的組織應(yīng)力；

　　4、軋輥內(nèi)外溫差造成的熱應(yīng)力。

　　如果是因為制造殘余應(yīng)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。

　　如果是因為機械應(yīng)力產(chǎn)生的斷裂，需要很大的機械應(yīng)力。軋輥受力最大的部位是傳動端輥頸，如果材料的力學(xué)性能指標(biāo)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(yīng)力造成輥身斷裂。

　　對組織應(yīng)力影響最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(yīng)力，芯部產(chǎn)生更大的拉應(yīng)力，芯部應(yīng)力一旦超過材料的強度，必然造成軋輥斷裂?？紤]到殘余奧氏體對組織應(yīng)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(yīng)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(yīng)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最大值，溫差引起的軋輥熱應(yīng)力也處于最大值。如果軋輥的熱應(yīng)力和軋輥的殘余應(yīng)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(yīng)該從減小制造殘余應(yīng)力，機械應(yīng)力，組織應(yīng)力和熱應(yīng)力四方面進(jìn)行。

　　一般情況下大部分制造殘余應(yīng)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(fēng)險。避免較大機械應(yīng)力的方法主要是避免過冷鋼。降低組織應(yīng)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(yīng)力的辦法是在軋鋼過程中對軋輥進(jìn)行良好的冷卻。制造殘余應(yīng)力，機械應(yīng)力，組織應(yīng)力和熱應(yīng)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。

來源：軋鋼之家