复合轧辊铸造裂纹的产生与消除

王富强

【摘 要】随着社会经济的快速发展，冶金工业得到了稳定的发展，轧辊的质量在不断提高，同时其品种也日渐丰富。目前，复合轧辊属于优质轧辊之一，但在实际生产过程中，受技术水平与操作能力的制约，复合轧辊铸造过程中出现的裂纹，它使轧辊形成了非正常失效，为了保证复合轧辊铸造的有序开展，本文研究了复合轧辊铸造裂纹的产生与消除。

【关键词】复合轧辊铸造 裂纹 产生 消除

目前，复合轧辊铸造过程中出现的裂纹得到了广泛的关注，为了消除裂纹，要明显造成此情况的原因，轧辊裂纹产生受热应力与接触疲劳的影响，同时它还分为不同的形式，为了对裂纹进行消除，本文阐述了几点建议，旨在提高复合轧辊铸造的生产效率。

1复合轧辊铸造裂纹的产生

1.1裂纹的形式

裂纹主要分为大裂、小裂与横向裂纹，其中大裂的类型有七种，小裂的类型有四种，此类裂纹在加工后难以发现，主要是由于它属于内含裂纹，其长短不一，位置存在差异。横向裂纹也可以称之为环形裂纹，其位置集中在环形夹渣带。

1.2裂纹的成因

1.2.1热应力

当轧辊和轧材进行接触后，会急速加热，同时在冷水的作用下，会出现急速降温，进而轧辊受反复热冲击的作用，此时的交变热应力是显著的。当热应力与轧辊材料屈服强度相比，前者明显偏高时，轧辊便会出现热裂纹。此时裂纹出现受诸多因素的影响，主要有不正常的冷却系统与轧制事故等。

1.2.2接触疲劳

轧辊的加热、冷却、承载与卸载流程具有周期性，在此过程中，它始终承受着热疲劳与接触疲劳，当循环应力与轧辊最大承受强度相比，前者明显偏强时，轧辊裂纹也会出现，此时裂纹形成的原因为轧辊使用时间过长，未能及时换辊造成的[1]。

1.2.3凝固顺序

复合轧辊有着特殊的结构，该结构影响着其凝固，使凝固具有了内涨外缩的特征，进而其裂纹具有一定的敏感性。

复合轧辊的凝固分为不同的阶段，具体分为三个，在每个阶段均呈现着各自的特点。在初期收缩阶段，轧辊接触铁水后瞬间冷型，此后，会出现凝固层，它在热传导的作用下，通过收缩逐渐脱离了冷型，进而形成了气隙层，气隙的存在使轧辊裂纹的敏感性进一步增强。在膨胀阶段，气隙使传热速度发生了变化，凝固层升温膨胀后，与冷型接近，在收缩膨胀的反复下，工作层的抗力不断提高，此后，经过冲洗孕育后，系统的膨胀愈加显著，此时棍身内部含有大量的膨胀结果，而棍面受拉应力的影响，裂纹将不断扩展，严重情况下会出现爆裂的现象。线收缩阶段，此时的收缩和膨胀保持着平衡的状态，但系统的温降会出现线收缩直至室温，进而出现了内外温度梯度差，工作层表面的快速收缩，极易出现冷裂。

2复合轧辊铸造裂纹的消除

对于复合轧辊铸造裂纹的消除，不仅要考虑热应力与接触疲劳所造成的裂纹，还要对具体的裂纹类型进行处理，具体的内容如下：

2.1辊身裂纹的消除

对于棍身裂纹而言，造成此情况的原因主要为热应力和接触疲劳，因此，消除此裂纹的方法为：冷却系统要保证正常的工作，要控制轧制事故的出现频率，同时，对于轧辊要进行科学、合理的更换，使换辊具有一定的周期性[2]。

2.2顺序凝固的实施

在凝固过程中，要保证顺序凝固，如果打破了此凝固，棍身表面将承受石墨膨胀的体积变化，进而轧辊的裂纹也会随之出现。但此时的开裂时间相对较晚，但十分剧烈，在裂纹处可能伴有铁粒。为了消除此裂纹，要对凝固的温度与次数进行控制，冒口的保温能力将不断提高，具体的方法为发热剂与吸氧体温的运用，在二者有效结合的基础上，凝固的保温得到了可靠的保障，轧辊裂纹也将得到消除。

2.3应力集中点的消除

对于轧辊裂纹消除的方法，应力集中点的消除是最为有效的。复合轧辊受内应力的影响，轧辊铸造缺陷是导致裂纹出现的主要原因，下面将对此情况进行详细的分析：

2.3.1棍身夹灰

通常情况下，棍身夹灰主要出现在底座端，夹灰的存在直接影响着底座端的导热能力，工作层相对较薄，在拉应力的影响下，裂纹将出现。造成此情况的原因为：底座端的平面不平，在合箱时极易出现灰皮翘起，同时合箱不稳造成了局部灰皮剥落，此后的高速旋转使灰皮掉落，但仍有少量的灰皮贴在冷型上，进而形成了夹灰。夹灰极易造成轧辊出现通裂。对通裂消除的方法为：在操作过程中，要严格遵守操作制度，对合箱要进行全面的检查，进而控制裂纹废品的生产率。

2.3.2型腔放炮

在冷型涂料挥发份过高时，浇注便会造成腔内放炮，轧辊表面将出现夹渣，在石墨膨胀的作用下，裂纹会导致通裂。对此裂纹消除的方法为：型腔要保持干燥，并对控制室的温度进行有效的控制，同时要对冷型涂料挥发份进行控制，使其保持在2.5%以下。

2.3.3局部气孔

局部气孔群造成的裂纹通常较深而狭窄，通常情况下，不会产生通裂，造成此情况的原因为涂料混合及喷涂不够均匀，喷射的气体中含油，同时冷型龟裂较为严重。对此裂纹消除的方法为：对工艺混料进行严格的要求，并保证涂料的均匀度，对于龟裂严重的工具要给予废弃[3]。

3结语

综上所述，本文主要研究了混合轧辊铸造裂纹的产生及消除，相信，在裂纹消除后，符合轧辊的质量将进一步提高。

参考文献：

[1]符寒光，弭尚林，邢建东 等.离心铸造高速钢轧辊裂纹控制技术研究[J].铸造，2014，11：879-882+889.

[2]贾培刚，赵滨，武炜，张利武.树脂锚杆用热轧钢筋表面裂纹的产生与消除[J].山西冶金，2012，03：46-48.

[3]孙新明.压铸件裂纹的产生与消除[J].特种铸造及有色合金，2013，02：45-46+1.