轧辊在高温、高压、周期性作用力冲击等条件下工作,始终处于复杂的应力状态中,因此要求轧辊具有足够的强度及刚度,有较高的表面硬度、耐磨性和耐热性。在轧辊表面镀铬是解决以上问题行之有效的办法。镀铬可使轧辊寿命延长几倍乃至十几倍,首先是因为铬层提高了其表面的硬度( 硬度高达1 000 HV 以上) ; 另外,铬还是良好的耐磨性材料。耐磨且高硬度是镀铬轧辊能够获得高轧制量的关键因素。经过实践证明,镀铬轧辊的粗糙度衰减趋势明显小于普通轧辊,在同样的工作条件下,轧辊镀铬能够减少换辊次数。镀铬辊的使用利于降低辊耗。
随着钢铁企业使用镀铬辊数量的不断增加,电镀作业得到相应地规范和完善。铬层能否发挥其作用,跟镀铬工艺有直接的关系。比如,机组在试用镀铬初期产生了非正常磨损,下线的辊子整体铬层还在,但表面铬层出现一条条剥落现象。上机前测得铬层厚度为16 ~ 18 μm,下线时铬层厚度保持10 ~12 μm,而正常下机时铬层应该保留30% ~ 40% 的厚度比较理想。铬层出现剥落异常是因为镀到轧辊表面的铬层与基辊表面结合不牢固,在轧制碾压和摩擦过程中,出现剥落。铬层残存多是因为辊面硬度高且厚度太厚,肖氏硬度达到1 100 HV 以上,这种不适当的高硬度和深的“有效层”会造成轧辊裂纹和掉皮,结果导致轧辊提前报废。找到非正常磨损的原因后,厂家对影响镀铬层和基辊的结合强度的因素( 如镀液温度、镀铬时电流密度、辊面磨削后毛化处理状态、镀前清洗处理、电解除油、反电活化处理工序、镀层厚度等) 逐一进行检查、优化。经过调整电镀工艺,减少剥落倾向,提高了镀铬辊的寿命 。
不同类型的轧机及其轧材对轧辊的特性提出不同的要求,因此,轧辊材质的选择应根据轧制工艺和辊型要求的不同而变化。常用的轧辊的材料有合金锻钢、合金铸钢和铸铁等,冷轧轧辊用钢有3Cr、5Cr、6Cr、9Cr、9CrV、60 CrMo 等。轧辊基体材质的选择对缺陷产生的敏感程度有很大的影响。为防止热疲劳裂纹的产生和扩展,选择抗热疲劳、开裂敏感性好的轧辊材质外,还应该考虑产品品种和各个机架的功能。比如就镀铬辊而言,基辊的性能和表面状态是获得均匀良好铬层的基础,镀铬不改变基辊表面的状态,对于镀前的基体表面缺陷,镀铬层本身无消除作用 。
合理的轧制规程是延长轧辊使用周期的先决条件。轧制规程制定时要考虑压下量、轧制力、屈服强度、客户对带钢表面质量的要求、产线控制能力等因素。比如轧制时适当减少压下量,发挥张力的作用,可防止轧辊与带钢边缘接触处应力集中造成的疲劳损伤。正常的换辊是在窄料过渡到宽料阶段,既避免了带钢表面出现宽窄印和划伤缺陷,也考虑了轧辊粗糙度的衰减规律,利于保障轧制工艺稳定。
轧钢生产中轧辊的消耗,与轧辊管理水平有直接关系。建立一套科学系统的轧辊档案是为了让使用方和管理方都能清楚地跟踪每根轧辊的情况。
轧辊的使用环境非常恶劣,既有带钢与轧辊之间的摩擦,又有轧辊与轧辊之间的摩擦。在反复持续地摩擦、冷却交替作用下,轧辊的表面既发生物理磨损,又发生化学腐蚀,两者的作用造成轧辊的磨损。当磨损达到一定的程度,轧辊硬度和粗糙度就难以保障,容易出现表面缺陷,需要磨削后才能使用,造成轧辊的消耗。轧辊磨削在冷轧辊管理工作中至关重要,磨削是为了彻底去除表面疲劳损伤层。
损伤一方面产生于轧制过程中出现堆钢、带钢偏移时,轧辊和带钢的局部小面积黏结; 另一方面,由于长期轧制某种规格的带钢,在轧辊的一些区域造成局部疲劳。采用如磁粉探伤、涡流探伤等探伤方法,能使操作工准确判定轧辊表面缺陷部位和深度,从而避免大进给量造成的轧辊烧损,也能避免裂纹消除不彻底造成爆辊事故,在提高轧辊使用安全性的同时,大幅降低了轧辊消耗 。