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1、WC合金辐环失效原因分析及控制措施wc合金辐坏失效原因分析及控制措施摘要：针对wc辘坏的性能特点，辐坏使川寿命的长短及具最人优势的发挥，取决于辘 坏的安装、使用、加工、修复、保管等各个操作程序的合理性，分析了 wc辘环在使用中 失效的主要原因，提出一些控制辘环非正常失效的措施。关键词：硬质合金；WC辘环；安装及使用；控制措施；高速线材1 HJ RWC硬质合金具令良好的热传导性能，在高温下硬度下降少，耐热疲劳性能好，耐磨性能 好，强度高等特点。20世纪60年代末期，碳化磚(WC)硬质合金车宦坏在轧钢领域线材轧机 上开始应用。最初只是应川于成品机架上，以提高轧材产品的尺寸精度和表面质量，由于 其卓
2、越的耐磨、耐蚀及单槽轧制寿命，人人提高了设备的有效作业率和产量，使吨钢成木 有效降低，负偏差轧制可精确控制，使钢材的表血质量和尺寸精度能保持足够的稳定。因 此，以WC为主的硕质合金辘坏被广泛地应用于高速线材轧机。韶钢一高线建于2003年,设计最大轧制速度120m/s,保证速度115m/s,全线由30架 轧机组成，其中4架预精轧机、8架精轧机和4架减定径机采用WC辘环。投产七年以來， 由于各方面的原因，碳化钩辘坏在生产过程中常岀现爆裂等失效现象，这些失效现象造成 辘环的不正常消耗，影响正常生产，同时也带來生产成本的上升。2硬质合金辘坏特性硬质合金辐坏作为-种硬质材料，是由硬质相(碳化钩)和金属粘
3、结相(通常为金属 钻、谋)以及微量稀有金属元索组成，其性能由粘结金属的含量和碳化物颗粒大小决定。 駛质合金辘环的特点有：(1)、硕度高、耐磨性好常温下li更度可HRA7895,高温下的红駛性好，600C时超过高 速钢，10(XTC时超过碳钢的常温硬度值。22 (2)、机械强度高抗压强度可高达6000W叫90(TC时抗弯强度仍可1000MN/ni以上。(3) 、弹性模数高常温下刚性较好，无明显的蜩性变形。其杨氏模量为钢的2-3倍。(4) 、耐腐蚀性和抗氧化性好耐酸、耐碱，600800C时不发生明显氧化。(5) 、线胀系数小 在20400C的范围内为钢的0.350.65。(6) 、电导率与铁、铁合
4、金相近(7) 、热传导率为钢的1/2,铜的1/3。(8) 、密度高硬质合金眾坏的密度远人于钢铁，应川于轧钢领域的硬质合金辘坏的3粘结剂含量在6%32%,密度人约在12. 614. 9 g/cm之间。3 WC合金辘环的几种失效形式车昆坏在生产过程小的损耗可分为正常损耗和异常损耗。正常损耗是轧制过程中因受轧制 力和冲击力时车昆坏表血的磨损。3. 1正常损耗3. 1. 1磨损车昆坏轧槽磨损主要右两种形式：磨擦磨损和磨粒磨损。摩擦磨损是山轧件和轧槽之间的 相对运动产生的。这种运动产生的摩擦力和粘结力可以导致轧槽表血的小颗粒脱落。磨粒 磨损是由线材表血的坚硬氧化物和冷却水小的硬杂质造成的。轧件与辘环之间
5、发生由于相 对运动产生的摩擦力以及高速前进的轧件对辐坏轧槽的冲击力，是造成辘坏磨损最主要的 因素，而且这种损耗是不可避免的也是正常的。3. 1. 2机械冲击当轧件进入轧槽时，其对辘环的机械冲击相对正常轧制状况时人很多，即使当时看不到 辘环表血有什么明显缺陷，这种冲击往往能在辗环内部产生丿应力，这样的辘环再次上轧线 使用时，这种内应力可能会对辘环产生碎裂性的损耗。这与辘坏相互碰撞产生的后果是相 似的。3. 2异常损耗辘环的异常损耗主要指工况环境不能完全达到要求而产生爆裂或外形尺寸损伤使辘坏不 能再次使用而报废。这些情况可以通过改善工艺，正确使川及维护辘坏进行控制。3. 2.1眾坏出现槽底裂纹正常
6、的生产，每个轧椚都可以保证一定的轧制量。若轧槽使用情况如图1所示的状态 时，建议此时进行换辘。但令些辘环在轧制过程中，磨损过快或超过额定的轧制量，辘环 就C失效。在检杳小可以发现，有些襯环的轧槽槽底，会出现多条裂纹联接成较长的裂 纹，变宽，变深(见图2):而有些车昆环的轧槽槽底，则会出现龟裂(见图2)。这两种 裂纹对辘环來说是比较危险的，如果不及时换辘，裂纹就会扩展，导致辘环报废。图1轧制量适中的鶴环表面图2表血裂纹延伸扩展图3龟裂3. 2. 2觀环爆裂轮环的爆裂，在生产过程中有两种现象，一种是环状断裂（见图4）,另一种是径向断 裂（见图5）。环状断裂时，裂纹发生在轴环孔槽的槽底，并沿着轧槽成
7、环状；径向断裂 时，辘环裂纹沿径向呈放射状。据经验，在生产实践小，超额定轧制彊轧制后若裂纹修磨不干净容易发生坏裂，冷却效果差时容易发生径向断裂。辐坏坏状断裂比较少见，多数发 生径向断裂。图4环裂图5径向断裂3. 2. 3観环碎裂辘环碎裂是辘环失效的另一种主要现象（见图6）,它是轧制过程小发生的较严 重的事故。辘坏碎裂危害性极人，因为轧 制过程中，轧机高速运转，爆烈的辘坏碎 片，会损伤其它辘环，导致事故的扩人。 银坏碎裂时，碎片经常打伤相邻机架的车昆 坏，损坏锥套和车昆轴以及导卫、集水器等。 图6碎裂的辘环3. 2. 4辘坏表面点蚀冷却水的PH值是决定辘坏腐蚀程度的最重要参数之一，当然其他因素也
8、会产生影响， 比如介质的温度、电导率、流量等。为了维持冷却水的PII值，往往会在冷却水中添加一 些药剂。这些药剂有可能会增加冷却水中的酸根，在高温轧制过程中，容易使车昆环表血裸 露的粘结相腐蚀（见图7）。图7辘坏农血点蚀3. 2.5辘环受撞击小块崩裂车昆坏是一种脆性材料，非常容易碰坏，因此，在开箱后搬运、转移车昆坏过程中，应注意 轻拿轻放。在安装拆卸过程中需要敲击时使用铜锤，不允许铁锤之类的铁器敲击。否则可 能会辘环崩裂（见图8、图9）。图8辘坏内圆崩裂图9辘坏外圆崩裂4辘环失效原因分析4. 1牌号选择不当各架轧机所承受的轧制力及冲击力是不同的，并且随着轧制道次的增多，辐坏的转速 也会令较人地
9、提高，对辘环的磨损也会随之增人。因此，在选择各架轧机辘环的材质时就 M该将各架所承受的轧制力和冲击力及耐磨性能要充分地考虑进去。否则，由于材质选择 不当，会造成精轧内崩辄现象的发生，而且造成崩辘的原因不易被发现。4. 2热疲劳轧制过程中，热轧件与轧槽表血接触，使轧辘表血温度升高，这部分金属要产生膨胀， 而轧辘深层的金属温度由于温度升高较小，就会对轧车昆表面金属产生压M力；反之，当轧 辘表层被冷却水急冷后，表层金属收缩，而深层的金属收缩不如表层金属人，就会对表层 的金属生产一个拉应力，这种反复交变的热应力极易产生热疲劳裂纹，造成辘坏槽底出现 微裂纹，若未及时换辘，微裂纹延伸将会使微裂纹变宽变深，
10、或者出现龟裂纹，严重者会 造成辘坏爆1 裂其至碎裂。轧槽使川后产生的微观裂纹会使材料强度明显下降。据资料介绍，1mm 深的裂纹使材料强度降至500-300MPa； 2mm深的裂纹使强度降至350250MPd； 3mm深的裂 纹，则使强度降至300200MPao所以，需要制定合理的额定轧制量。辘环的修磨也非常 重要，要选择适当轧槽修磨量。如果轧制量过多，裂纹过深，正常修磨后裂纹不能彻底消 除，加上其他原因极易造成碎辘。4.3冷却水冷却质量不好冷却水压力不足也是造成辘环疲劳裂纹的原因之一。减少疲劳 产生的裂纹，必须川冷却水把眾坏从轧件处获得热量带走，从而减少辐坏的温升，减少表 层金属的热膨胀。肖轧
11、件与辘环表血接触时，辘环表层金属可达500600C。冷却水喷到 炽热的车昆环表血，会形成一层汽膜，覆盖其下血的轧车昆表血，严重地影响了冷却效果。车昆 环冷却水系统水压正常情况下要求0. 40. 6MPa,如果水压过高或过低都会彩响辘环的冷 却效果。如果水压高于0. 6MPa,当水被喷到槽孔后会弹起來，造成对辘坏的冷却效果不 好，使车昆坏槽孔的热量没有被及时地带走造成车昆坏碎车忠 如果水压低于0. 4MPa,由于车昆坏 转速较高，辘环冷却水会在辘环槽孔形成-层蒸气层，使辘环冷却水不能冲破在辘环槽孔 形成的蒸气层，不能把辘环槽孔的热量及时带走，导致辘环碎觀。4.4员丁未按工艺要求操作(1) 轧件尺
12、寸过大。轧件尺寸过大常,常造成对精轧机组第一架轧机辐环冲击力加大, 变形量加人，轧制力升高。同时，也使精轧机组前几架轧制力加人并造成轧件在前几架 轧机间抖动加人，最终造成精轧机组前几架轧机的辘坏碎辐几率加人。因此，要严格控 制进入精轧机的形状及尺寸使其尽可能接近轧制程序所要求的尺寸。(2) 轧制温度过低。轧制温度过低也会造成轧制力加人，容易造成辘环碎裂。(3) 导卫安装不对中，致使槻坏受冲击力过人而碎裂。(4) 装车昆时操作不当。精轧机辘坏的装卸有明确的工艺要求，但生产过程中操作工为了 求快，往往忽略这些操作工艺要求，在辘环清洁、锥套清洁、辘轴清洁方血做得不够。另-方面，操作丁装车昆时，装辘小
13、车打压的压力掌握不好，由于过压，容易造成轧制过程小 辘环的断裂。再者，操作工在安装辘环时使用铁锤敲击车昆环，致使车昆环崩裂。4.5锥套、轧辘轴磨损严重锥套、轧辘轴在清洗的过程小，由于没有将其表血的氧化铁皮及浮锈、油污、细小颗 粒清洗T净，在锥套及轧轮轴上的氧化铁皮、浮锈、细小颗粒会使锥套和轧辘轴的磨损加 速。而残留在锥套、辘环、轧辘轴上的油污会降低锥套、辘环、轧辘轴Z间的摩擦力，最 终造成车昆坏脱落或崩辘。由于锥套、轧辘轴之间残留有氧化铁皮、细小颗粒，在运行一段时间后会造成锥套、轧規轴的磨损。而摩根要求锥套 与轧辘轴接触血丿应达到85%以上，否则，就会使锥套与轧辘轴之间接触血接触不好，使锥 套
14、退出，导致车昆环崩辘。因此，要定期用蘸蓝粉对锥套及轧醍轴接触血进行检验，以确保 锥套与轧辘轴接触面达到以上，避免觀环崩辘情况的发生。为减少碎辘，辘环内径表血、 锥套和：轧辘轴锥头尺寸应符合图纸要求的公差尺寸，确保各接触面接触良好。4.6辘坏的搬运辘环在吊运到轧制现场时，在吊运过程小轨环会发生相互碰撞，损伤轧槽，即使碰撞表 面不能看到明显的碰伤痕迹，也可能会在其内部产生应力集小，在恶劣的工作坏境下就可 能导致轨环爆裂。4.7影响车昆环寿命的其它因索除了上述主要几条外，实际生产中可能遇到的影响辗坏寿命的其它因索多种多样。如意 外停水、处理废钢时对辘环的保护不当、车昆缝调节不当等等。5控制措施5.
15、1止确选择観环牌号根据WC Ji更质合金辘环的性能特点，在线材轧制中使用駛质合金辘环，首先要正确选择 辘环牌号。一般而言，预将轧机架及楮轧前血机架钢坯尺寸波动人，表面粗糙，轧制减径 曲积人，因此要求辘环育高的强度和冲击韧性。与此相反，精轧靠近成品机架上的钢坯尺 寸波动小，表面状况好转，减径面积小，因此对辘坏的强度要求降低；但由于处于成品前 孔或成品孔，要求车昆坏令较高的耐磨性和抗热龟裂性，以此來保证线材肓良好的尺寸公差 和表面光2 洁度。精轧中间架次的情况介于上述Z间。当然，具体轧线的辘环牌号选择和配置应根据实际轧制环境和条件，实事求是地全面分 析，结合各辘环牌号的齐项性能综合考虑，慎重选择，并不断及时试用反馈和修正，才能 找到合适的辘坏。5.2改善WC辘环冷却系统冷却是为了降低轧制时高温对轧椚表面的热应力疲劳冲击，从而减少热裂纹的发生，延 缓热裂纹的扩展，并降低温度对腐蚀的促进作用，从而降低龟裂程度，提高辗环使用寿 命，防止因热裂纹迅速扩展而造成恶性碎辘。冷却水中各种杂质颗粒含量不符合规定标 准，冷却水的酸碱度不合要求，以及冷却水压强不能达到最佳冷却效果都能使辘坏产生严 重的碎裂现象。辘环工作时冷却系统应坏产生严重的碎裂现象。辘环工作时冷却系统丿应该 达到以下要求：冷却水的压强要求保证在0.40. 6 MPa；冷却水的水量应控制在250 300 L/min；冷却水
