冷軋輥

疲勞剝落是軋輥使用中最常見的失效形式。它起源於軋輥表面的疲勞裂紋，這種裂紋上機前若不能徹底去除掉，將會在淬硬層內疲勞擴展，形成典型的疲勞帶，而後產生疲勞剝落。預防這類事故應貫穿於軋輥使用操作的整個過程。用戶應了解這些裂紋的起源及預防措施。

1、軋輥的保管與預熱

軋輥的微觀組織對溫度突然變化十分敏感，所以建議把軋輥存放在溫度適宜的環境中，用枕木支墊好，保持軋輥清潔。

軋輥不能在強大的負荷下突然啟動，也不能突然中斷運轉。合理的操作是：軋輥在輕載下運轉一段時間，逐漸載入啟動。軋輥經過不超過 8 0 °C的輕微預熱是有益的，但過程是緩慢的，絕對禁止用火焰與軋輥接觸。

2、磨削

有經驗的磨工都知道，在磨削高硬度軋輥時，不慎重的操作如突然進刀、進給量大、砂輪選擇不當等都會產生磨削裂紋，導致軋輥剝落。

3、加工硬化

軋制中，輥身表面的接觸疲勞應力產生加工硬化，其不斷積累，出現裂紋。因此要定期修磨，去除疲勞層。

4、軋制事故

軋輥的表面裂紋還起源於軋制事故引起的表面損傷，如：打滑、過載、粘鋼、斷帶等，因此，為了軋機的正常運轉，找們建議用戶建立嚴格的軋制操作規程和設備規程。

5、軋輥的管理

用戶應建立軋輥使用檔案，記錄軋輥使用過程中的數據如：事故、磨削、使用架位、軋制量、周轉次數、軋輥維護情況等，以便於評價並反饋給製造廠共同研究，提高軋輥壽命。

冷軋輥發展是在冷軋行業的拉動和軋輥製造相關技術的推動下前進的。從冷軋行業的需求來看，增加耐磨性，粗糙度保持性能，抗事故性能，均勻性等指標的要求越來越高，目的是為了實現自由軋制，軋制高檔次板材，降低軋輥輥耗等，在這些要求的拉動下，軋輥製造企業也在不斷努力來改進和創新軋輥製造技術。具體表現為：

(1) 鍛鋼軋輥合金成分不斷增加.5%Cr,8%Cr,半高速鋼，高速鋼等高合金鋼在冷軋輥上的應用是一個趨勢。同時軋輥材質會保持一種多樣性，以適應不同軋制條件的需要。

(2) 新的輥坯複合製造技術的應用。為了適應軋輥表面高耐磨和心部高綜合機械性能的要求，已經有廠商在探索電渣熔鑄,CPC,OSPRAY等新型表面複合技術在軋輥毛坯製備上的試用。

(3) 新的軋輥熱處理和加工技術的應用。大型數控機床的應用，計算機自動控制的加熱爐和淬火設備的試用，可以增加軋輥的製造精度和表面均勻性，適應高檔次軋機的需要。

冷軋輥製造工藝可分為三個階段：第一階段是1940～1960年，當時鍛鋼軋輥多用做冷軋工作輥，用電弧爐冶鍊，不經真空脫氣。當時的目標是輥身硬度均勻，在軋輥製造過程中和使用過程中不發生災難性斷裂。軋輥鋼中Cr含量僅為1.5%～2.0%，第二階段是1960～1970年，在此期間開始用電渣重熔法製造高質量冷軋輥，夾雜物級別大為改善，軋輥質量明顯提高。在此期間同時出現了用真空脫氣法冶鍊軋輥用鋼的工藝，採用無損探傷法檢查軋輥，使斷輥和剝落事故大大減少，含2.5%～3.0%Cr的冷軋工作輥的有效淬硬層深度達到15.8～19mm。第三階段是1980～1991年，軋機改進，對冷軋薄板質量要求提高，因而對軋輥質量要求提高，此時軋輥使用管理水平也在提高，大大減少了軋輥的剝落。

20世紀70年代，在軋輥製造技術中出現了感應加熱以及冷處理技術，使得軋輥淬硬層深度從以前不到10mm提高到15mm左右。經過感應淬火的冷軋輥，表面淬硬層產生殘餘壓應力，心部產生殘餘拉應力。由於感應加熱局限於表層一定深度內，軋輥內部溫度仍較低，所以淬火后所產生的殘餘應力較整體淬火的殘餘應力小，軋輥不必再鑽中心孔。由於感應淬火的種種優點，使得它迅速成為冷軋輥製造的主流技術。

冷軋輥在工作過程中要承受很大的軋制應力，加上軋件的焊縫、夾雜、邊裂等問題，容易導致瞬間高溫，使工作輥受到強烈熱衝擊，造成裂紋、粘輥、剝落甚至報廢。因此，冷軋輥要有抵抗因彎曲應力、扭轉應力、剪切應力引起的開裂和剝落的能力，同時也要有高的耐磨性、高的接觸疲勞強度、高的斷裂韌性和熱衝擊強度等。所以如何提高軋輥的使用壽命，一直是軋輥製造業面臨的重大問題。

國內外冷軋工作輥一般使用的材質有GCr15、9cr2、9Cr、9CrV、9Cr2W、9Cr2Mo、60CrMoV、80CrNi3W、8CrMoV、86CrMoV7、Mo3A以及Cr5系列等。為提高淬硬層深及接觸疲勞壽命，降低淬硬層脆性及過熱敏感性，同時也為滿足軋件對冷軋工作輥力學性能和使用性能的進一步要求，自80年代中、後期，國外軋輥生產廠對5%Cr冷軋輥鋼進行了化學成分的優化工作，主要是在5%Cr鋼中增加Mo、V的含量或加入Ti、Ni等元素。添加0.1%左右Ti的5%Cr鋼軋輥中，Ti以CN化合物(TiCN)微細形式在基體中析出，經過摩擦損耗后TiCN脫落，在軋輥表面形成划痕，使適度的粗度再生。在鍍錫板軋機的實際操作中，有效利用粗糙度降低小的優點，從軋制初期就可實現高速軋制。

目前，冷軋輥材料仍在不斷的向前發展，一部分專家學者認為，冷軋輥應該朝高鉻方向發展，甚至高速鋼、半高速鋼。因為鉻含量的增加，淬硬層深度增加，而且材料中碳化物類型可以全部轉化為M23C7型，其代表性國家主要為英、美、日本等；還有一部分專家學者堅持低鉻輥、堅持二次淬火，理由是當軋輥表面出現微裂紋時，如不及時除去，隨著軋制的進行，微裂紋會同時沿著徑向和周向慢慢擴展，進而發生剝落，嚴重時徑向擴展的深度一般到淬硬層深度位置。如果淬硬層很深，淬火時在內部出現裂紋的可能性就增加，這樣發生剝落將直接造成報廢，損失較大。

一．冷軋輥毛化技術的用途

初軋工序：增大軋制摩擦力，增大咬入角

中間軋制工序：改善摩擦條件，防止打滑（板輥間發生滑動），防止退火沾結

平整工序：生產衝壓用毛面鋼板

二．各種冷軋輥毛化方法與特點

毛化方法加工原理主要特點存在問題

砂輪打磨硬質顆粒犁溝效應加工簡便，成本低毛化效果差，降低軋輥壽命

噴丸毛化硬質顆粒高速撞擊毛化形貌隨機，表面機械變形強化粗糙度控制精度差，伴生波浪度,噪音粉塵污染

電火花毛化尖端放電燒蝕作用毛化效率高，粗糙度精度較好形貌效果優於噴丸

激光毛化脈衝激光快速熔凝毛化效果好，有改性強化效果，粗糙度精度高能量轉換效率遜於電火花和電子束

電子束毛化電子束脈衝快速熔凝毛化效果好，加工效率高，有改性強化效果，粗糙度精度高需要真空條件

三．冷軋輥激光毛化原理

按設定離散度用激光脈衝點狀作用材料表面

通過光熱轉換使材料表面局部熔化/氣化

熔融物藉助氣動力搬遷堆積形成所需的凹坑凸包微結構

熔融物快速冷凝獲得改性強化效果

通過熔凝組織產生的拉應力，緩解輥面強應力場，提高輥面疲勞性能

四．激光毛化使用效果：

在增加摩擦力和咬入角效果方面優於噴丸方法（初軋工序）；

減小軋機振動，提高軋速，改善板形和產品表面質量，防止板卷退火粘結（冷軋工序）；

生產表面質量和衝壓性能優良的金屬薄板，如不同粗糙度的毛面板和成形性能良好的鏡面板等（平整工序）；

延長軋輥使用周期或周期過鋼量；

分散化解坯料表面幾何缺陷，提高成材率。