中国二重支承辊使用维护手册2012-11-6版

1、 主主 要要 内内 容容 支承辊失效的根本原因支承辊失效的根本原因 支承辊辊型曲线支承辊辊型曲线 支承辊换辊周期支承辊换辊周期 支承辊的磨辊支承辊的磨辊 其他注意事项其他注意事项 v 支承辊在运行过程中，既承受着剪切应力、弯曲应支承辊在运行过程中，既承受着剪切应力、弯曲应 力等多种交替循环应力，辊身表面还承受着极大的接力等多种交替循环应力，辊身表面还承受着极大的接 触应力，所以支承辊长期工作于极限疲劳状态。触应力，所以支承辊长期工作于极限疲劳状态。 v 如果使用、维护不当，容易导致支承辊疲劳失效，如果使用、维护不当，容易导致支承辊疲劳失效， 直接造成直接造成经济经济损失，也将缩短损失，也将缩短

2、支承辊支承辊换辊周期，降低换辊周期，降低 总轧制量，从而导致轧制成本提高，而良好的使用维总轧制量，从而导致轧制成本提高，而良好的使用维 护，将会带来巨大的经济效益。护，将会带来巨大的经济效益。 支承辊合理使用与维护的意义支承辊合理使用与维护的意义 v 中国二重轧辊服务小组主要致力于提高支承辊制造中国二重轧辊服务小组主要致力于提高支承辊制造 水平，同时致力于提高用户的支承辊使用维护水平，水平，同时致力于提高用户的支承辊使用维护水平， 降低用户轧制成本，降低轧辊失效几率。降低用户轧制成本，降低轧辊失效几率。 中国二重支承辊技术服务介绍中国二重支承辊技术服务介绍 支承辊失效的根本原因支承辊失效的根本

3、原因 v疲疲 劳劳：在交变应力的作用下，虽然零在交变应力的作用下，虽然零 件所承受的应力低于材料的屈服点，但经件所承受的应力低于材料的屈服点，但经 过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生 完全断裂的现象称为金属的完全断裂的现象称为金属的疲劳疲劳。 支承辊失效的根本原因支承辊失效的根本原因 v 疲劳破坏是机械零件疲劳破坏是机械零件失效失效的主要原因之的主要原因之 一。据统计，在机械零件失效中大约有一。据统计，在机械零件失效中大约有 80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前 没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成没有明显的变形，所以疲劳

4、破坏经常造成 重大事故。重大事故。 支承辊是否具备疲劳失效条件支承辊是否具备疲劳失效条件 1、交变应力：、交变应力： 支承辊与工作辊滚动接触支承辊与工作辊滚动接触,针对于支承辊辊身而针对于支承辊辊身而 言，承受着巨大的交变应力。言，承受着巨大的交变应力。 2、长时间使用： 支承辊使用一次长达数周。 支承辊使用过程中支承辊使用过程中 疲劳失效的主要原因疲劳失效的主要原因 v1、轧制力大，长期工作于交变应力状态下；、轧制力大，长期工作于交变应力状态下； v2、腐蚀、表面粗糙、辊型曲线不合理，造成应力集中；、腐蚀、表面粗糙、辊型曲线不合理，造成应力集中； v3、换辊周期过长，造成疲劳裂纹扩展、剥落、

5、断裂；、换辊周期过长，造成疲劳裂纹扩展、剥落、断裂； v4、磨辊不彻底，疲劳层未能彻底清除，、磨辊不彻底，疲劳层未能彻底清除， 造成疲劳层积累，加剧疲劳失效；造成疲劳层积累，加剧疲劳失效； 支承辊使用过程中支承辊使用过程中 控制疲劳失效的主要措施控制疲劳失效的主要措施 1、控制应力控制应力 v 轧制工艺尽量控制轧制力轧制工艺尽量控制轧制力 ； v 合理的辊型曲线合理的辊型曲线 ； v 提高表面光洁度；提高表面光洁度； v 防腐、防锈；防腐、防锈； 2、制定合理的换辊周期、制定合理的换辊周期 3、磨辊彻底、磨辊彻底 v 每次磨辊应将疲劳层、每次磨辊应将疲劳层、 加工硬化层磨削清除。加工硬化层磨削

6、清除。 一、控制应力一、控制应力 v1、制定轧制工艺时，在保证轧材质量的基、制定轧制工艺时，在保证轧材质量的基 础上，尽量降低轧制力，禁止超载荷运行础上，尽量降低轧制力，禁止超载荷运行 。 v2、磨辊过程中，提高卸载区的表面光洁度，、磨辊过程中，提高卸载区的表面光洁度， 光洁度要求光洁度要求Ra0.8。 v3、磨辊之后，必要时刷涂机油或防锈油，、磨辊之后，必要时刷涂机油或防锈油， 确保支承辊上机之前不发生腐蚀生锈。确保支承辊上机之前不发生腐蚀生锈。 4、辊、辊 型型 曲曲 线线 v 合理的辊型曲线，能有效提高轧制量、合理的辊型曲线，能有效提高轧制量、 提高轧材板型质量、减少支承辊磨损，具提高轧

7、材板型质量、减少支承辊磨损，具 有显著的经济效益。有显著的经济效益。 支承辊使用状态应力分布支承辊使用状态应力分布 应力峰应力峰 支承辊辊身 辊型曲线设计基本要求辊型曲线设计基本要求 1、辊型曲线宽度应包含辊型曲线宽度应包含 整整 个应力高峰宽度。个应力高峰宽度。 2、卸载区与成型区相接处，卸载区与成型区相接处， 应平缓圆滑，禁止直角。应平缓圆滑，禁止直角。 3、减径量合理。减径量合理。 支承辊卸载区与成型区的分布支承辊卸载区与成型区的分布 支承辊辊身 卸载区成型区卸载区 辊型曲线宽度应包辊型曲线宽度应包 含整个应力高峰宽含整个应力高峰宽 度。度。 合理辊型曲线的作用合理辊型曲线的作用 平辊或

8、辊型曲线不平辊或辊型曲线不 合理，支承辊使用合理，支承辊使用 状态下应力峰值状态下应力峰值 合理辊型曲线，合理辊型曲线，大大 大降低大降低支承辊使用支承辊使用 状态下应力峰值状态下应力峰值 应力峰应力峰 支承辊辊身 支承辊辊身 应力峰应力峰 合理辊型曲线在使用过程中的表现合理辊型曲线在使用过程中的表现 v 支承辊辊型曲线并不是所有支承辊均相同，根 据轧材情况、轧制力、轧机型号、工作辊情况的不 同，辊型曲线也不相同，所以支承辊辊型曲线的确 定是一个经验积累、改善进步的过程。 拥有合理辊型曲线的支承辊，在使用过程中主 要有以下几个方面表现： 1、下机之后，肉眼观察 卸载区与成型区的表 面状况应有一

9、定程度 的差异。若卸载区与 成型区的表面状况基 本相同，说明辊型曲 线的减径量不够。 如右图中的尺寸B 合理辊型曲线在使用过程中的表现合理辊型曲线在使用过程中的表现 2、下机之后（磨辊之、下机之后（磨辊之 前）硬度检测时，前）硬度检测时， 卸载区内应有硬度卸载区内应有硬度 突出带，成型区硬突出带，成型区硬 度比较均匀，若硬度比较均匀，若硬 度突出带出现在成度突出带出现在成 型区，说明卸载区型区，说明卸载区 的长度不够；的长度不够； 应力曲线应力曲线 卸载区 成型区 卸载区 支承辊辊身 硬度突出带硬度突出带 硬度突出带硬度突出带 合理辊型曲线在使用过程中的表现合理辊型曲线在使用过程中的表现 硬度

10、突出带硬度突出带 支承辊辊身 卸载区 成型区 卸载区 硬度突出带硬度突出带 卸载区宽度不够，会卸载区宽度不够，会 在与成型区相接处形在与成型区相接处形 成应力集中，容易导成应力集中，容易导 致剥落。致剥落。 应力曲线应力曲线 合理辊型曲线在使用过程中的表现合理辊型曲线在使用过程中的表现 v3、在卸载区宽度足够、在卸载区宽度足够 的情况下，卸载区与成的情况下，卸载区与成 型区相接处应平滑过渡，型区相接处应平滑过渡， 才不会在该处出现明显才不会在该处出现明显 的剥落、凹坑情况，否的剥落、凹坑情况，否 则，说明相接处的过渡则，说明相接处的过渡 曲线不合理，需增大过曲线不合理，需增大过 渡圆渡圆R角（

11、如右中的尺角（如右中的尺 寸寸R）。）。 合理辊型曲线在使用过程中的表现合理辊型曲线在使用过程中的表现 设计建议辊型曲线设计建议辊型曲线 中国二重经过有限元分析，结合大量生产中国二重经过有限元分析，结合大量生产 实际情况，总结出以下四种辊型曲线参考意见实际情况，总结出以下四种辊型曲线参考意见 （前期我厂的设计图纸并不一定按以下辊型曲（前期我厂的设计图纸并不一定按以下辊型曲 线进行设计，使用单位可根据自身情况参考相线进行设计，使用单位可根据自身情况参考相 应的辊型曲线）：应的辊型曲线）： 设计建议辊型曲线设计建议辊型曲线 v 尺寸尺寸A 取取0.090.11 倍辊身长度取整；倍辊身长度取整； v

12、尺寸尺寸R 取取1520 倍辊身直径取整；倍辊身直径取整； v 尺寸尺寸B 取值在取值在0.8 +0.0030.004A； v尺寸尺寸r 取值取值20-40mm之间；之间； 1、热连轧支承辊（适用于粗轧与精轧支承辊）、热连轧支承辊（适用于粗轧与精轧支承辊） 设计建议辊型曲线设计建议辊型曲线 2、有色板带轧机用支承辊辊型曲线有色板带轧机用支承辊辊型曲线 设计建议辊型曲线设计建议辊型曲线 3、黑色冷轧板带轧机用支承辊辊型曲线黑色冷轧板带轧机用支承辊辊型曲线 设计建议辊型曲线设计建议辊型曲线 4、5米宽厚板轧机支承辊辊型曲线米宽厚板轧机支承辊辊型曲线 支承辊换辊周期支承辊换辊周期 v 支承辊在使用一

13、定时间后，辊身表面将 产生疲劳层，出现硬质点、微细裂纹等， 若继续使用，可能导致疲劳层裂纹扩展， 从而形成剥落、甚至断辊。 v 定期下机磨辊目的就是在疲劳层裂纹扩 展之前而将疲劳层打磨清除，防止裂纹扩 展。换辊周期太长，可能产生表面剥落， 造成表面工作层的非正常损失，所以每件 支承辊必须摸索出合理的换辊周期。 影响换辊周期的因素影响换辊周期的因素 v1、轧制里程轧制里程 轧制里程是影响支承辊换辊周期的最终因素。轧制里程是影响支承辊换辊周期的最终因素。 v2、轧制力轧制力 轧制力越大，轧制里程应越短，换辊周期也轧制力越大，轧制里程应越短，换辊周期也 就越短。就越短。 支承辊换辊周期的制定原则支承

14、辊换辊周期的制定原则 v 因支承辊的使用情况不同，所以换辊 周期也不相同。换辊周期同样是一个数据 积累、摸索、不断改善进步的过程，以下 几个方面给出支承辊换辊周期的制定原则： v 1、每次下机之后（磨辊之前），平均上 升硬度为3HS，极限5HS，若硬度上升 超过5HS，则表示换辊周期过长； 支承辊换辊周期的制定原则支承辊换辊周期的制定原则 v 2、在符合磨辊要求的条件下，若每次下 机磨辊量直径超过3mm（冷/热连轧）， 中厚板磨辊直径超过4mm， 才能将疲劳 层缺陷完全消除（通过无损检测和硬度检 测确认） ，则表示换辊周期过长。 支承辊磨辊要求支承辊磨辊要求 v 支承辊经过一个换辊周期的使用后

15、，辊 身表面将产生一层疲劳层，同时由于轧制 过程中产生的损坏、碰伤、压折、微小剥 纹和剥落，均需在下机后磨削清除。支承 辊每次磨辊的最终目标为：消除疲劳层， 确保无裂纹、无凹坑 。 支承辊磨辊要求支承辊磨辊要求 v支承辊的磨削量可按以下公式制定： v 正常磨削量= 加工硬化层厚 +残留损坏层厚 +辊型再生修复量 v 加工硬化疲劳层厚：利用无损检测和硬度检测确定加工硬化疲劳层厚：利用无损检测和硬度检测确定 v 残残 留留 损损 坏坏 层层 厚：利用无损检测（厚：利用无损检测（UT、MT、PT）确定）确定 v 辊型再辊型再 生生 修修 复复 量：量： 辊型曲线再生产过程中测量。辊型曲线再生产过程中

16、测量。 支承辊磨辊要求支承辊磨辊要求 v支承辊经过磨辊后，须同时满足以下要求才算 合格磨辊： v1、无肉眼可见裂纹和损伤（比较大的损伤见意 外情况的处理）； v2、本次磨辊后的辊身表面硬度上次磨辊后的 表面硬度(同时也必须新辊使用前的初始 硬度)； v3、无损检测（UT、MT、PT）无任何残余缺陷 或裂纹； v4、完成辊型再生，支承辊辊身符合辊型曲线要 求。 支承辊磨辊建议支承辊磨辊建议 v 为了提高支承辊的磨辊效率，须确定支承辊 的基准磨削量，这就需要我们建立每根支承辊 的磨辊记录，根据支承辊的轧制周期、轧制量、 轧制里程、支承辊使用年龄段确定支承辊的基 准磨辊量，经过基准磨削量磨辊后，进行

17、目视、 表面硬度检测、涡流探伤检测，检测结果若不 符合上述磨辊要求的1、2、3点，则需继续磨辊， 直至完全符合上述磨辊要求的1、2、3点，满足 要求后，再进行辊型再生磨辊。由于轧机类型、 轧制品种、轧制周期不同，支承辊的基准磨削 量均不相同，所以需根据磨辊记录逐渐修正基 准磨削量。 意外情况的处理意外情况的处理 v 1、卡钢 轧制过程中，如出现卡钢等轧制事故，必须立即下线目视检查支 承辊表面情况，若目视检查有异常，则必须立即卸下做进一步无损 检测。 v 2、小裂纹、小剥落 若裂纹和剥落的深度已经超出磨辊厚度，为了减少损失，可以进行 局部打磨抛光后，边角圆滑过渡，经MT/PT探伤检测，确定其裂纹

18、完 全消除后，现状监控使用。 v 3、大裂纹、大剥落 当裂纹和剥落影响到支承辊的使用时，应先通知制造厂家，征求制 造厂家意见，具体情况具体处理。 磨辊车间设备要求磨辊车间设备要求 v 支承辊在使用过程中，必须进行合理的 维护，为了配合支承辊的维护，磨辊车间 须具备以下条件： v1、数控磨床 磨床除满足辊身光洁度要求外，还需具 备辊型曲线打磨能力，因为支承辊辊型曲 线至关重要，合理的辊型曲线，将成倍提 高支承辊轧制量。 磨辊车间设备要求磨辊车间设备要求 v2、便携式肖氏硬度计 为了监控支承辊的硬度变化情况，同时 给支承辊磨辊提供依据，所以在支承辊初 始上辊之前、下机后（磨辊前）、磨辊之 后，均需对支承辊辊身进行硬度检测，并 详细记录。每次硬度检测时，辊身须检测2 条以上母线，母线均匀分布于辊身，每个 硬度检测点相距400-500mm，卸载区硬度 检测时，每个硬度检测点相距10-20mm， 所有硬度检测点，均须检测五次取平均值。 磨辊车间设备要求磨辊车间设备要求 v3、无损检测设备 超声波探伤（UT）、 磁粉探伤（MT）、 渗透检测（PT ）或涡流