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初轧辊辊颈表面麻坑分析
周卫红
李洪德
鞍山市电视大学
鞍钢钢铁研究所
摘
要：辊颈表面产生麻坑的主要原因，是辊瓦的反复磨擦使辊颈表面产生加工硬化，导致其塑性变差，加之轧辊工作时产生的弯曲应力、扭转应力、辊瓦磨擦热应力和具有腐蚀性的冷却水综合作用于划痕处、第二相粒子和晶体缺陷处所致。
主题词：麻坑；腐蚀；点蚀
某厂初轧机轧辊辊颈表面产生沿圆周呈条带状分布的麻坑，对轴瓦的磨损严重，使其发生早期失效。为此，我们对辊颈表面产生麻坑的原因进行了分析。
1
轧辊工作原理
轧辊材质为60CrMnMo，重22.18t。生产工艺为：铸造→锻造→粗加工→调质(正火、回火)
→精加工。图1、图2为轧辊结构图及实物照。
图1 轧辊结构示意图
图2 I孔侧辊颈照
轧辊两端分别由安装在环形托架上的五块长方形树脂瓦来支撑。每相邻两块树脂瓦之间有一个开有一排小孔的水管，净化河水从小孔中喷出，冷却辊颈。上辊和下辊安装方式相同，方向相反。轧机工作时，轧辊往复运转，辊颈与树脂瓦摩擦发出吱吱的响声，有时能闻到焦糊味。
2 检验
2.1
宏观检验
在23根轧辊中，有20根辊颈表面均有不同程度的呈单条成串或弥散呈带状沿圆周分布的麻坑，且I孔端较为严重。各辊颈麻坑串、带的条数、宽窄不一。有的布满整个辊颈表面。各辊颈都有不同程度的划痕和约长1～2mm方向不定的裂纹，见图3。
图3
辊颈上成串及弥散混合分布的麻坑形貌
2.2
化学成分及硬度测定
在I孔侧辊颈的麻坑部位取样进行化学成分分析及硬度测定，结果列于表1。
2.3
微观观察
单个麻坑呈圆形或椭圆形，直径在0.2～1.Omm之间，大多数坑的周边都有无规则延伸的裂纹，有的裂纹贯通坑与坑之间，坑与裂纹中都有腐蚀产物，见图4。在麻坑稀疏处的外坑部位有腐蚀点和充满腐蚀产物的裂纹，该裂纹多沿轴向分布。
辊颈表面的金相组织为珠光体。按GB10561-89评定，非金属夹杂物级别为Ae2.0，Bel.5，见图5。
图4 50× 麻坑的微观形貌
图5 100×
硫化物及坑边的裂纹
图6 100×
轴向剖面坑底“针状”形态
图7 能谱分析腐蚀产物部位示意图
从表面向内磨去0.3mm，大部分麻坑消失，其底部出现充满腐蚀产物的星状裂纹。磨去0.4mm，麻坑全部消失。除沿团周成串分布的坑底裂纹外，其余坑底裂纹的主裂纹方向基本与轴向一致。磨去0.6mm，除沿圆周成串分布的坑底仍有周向微裂纹外，其余星状裂纹均消失。
轴向剖面，坑底呈图形或平底，大多数坑底都有一条呈“针状”的裂纹并充满腐蚀产物，少数长坑有两条，其与辊颈表面的夹角近似成90°。见图6。
径向剖面坑底形态与轴向剖面一致，只有划痕处的坑底有挤压破碎的微裂纹。
2.4
腐蚀产物成分分析
扫描电镜能谱分析腐蚀产物部位见图7。相应的分析结果列于表2。
3 结果分析
综合分析各个剖面的检测结果可知，在轴向和径向剖面上所观察到的麻坑底部的“针状”部分，实际上是坑底裂纹的一个断面，这些“针状”部分与辊颈表面呈90°。表明坑底裂纹也是垂直于辊颈表面向基体中延伸。
有麻坑的辊颈表面硬度HB260.7～269.9，其上、下限值均高于出厂单上的给出值(HB243～263)，这表明，辊颈表面由于辊瓦的反复摩擦产生了加工硬化，导致其塑性变差，降低了对裂纹的萌生和扩展的抵抗能力。
从轧机工作时产生的焦糊味来判断，辊颈与辊瓦摩擦生热可达200℃以上，之后水冷降温，再升温，再降温，形成热循环，势必会在辊颈表面区域形成循环热应力，促进开裂。
沿环形成串分布的麻坑处都有一个凹沟，说明辊瓦上有硬物，在工作时划伤了辊颈，随后，轧辊工作时产生的弯曲应力在划痕的尖端形成了应力集中，由于机械化学效应，具有腐蚀性的冷却水作用于应力集中处，形成了应力腐蚀开裂。
弥散分布的麻坑底部的主裂纹方向大致沿轴向分布。这是以扭转应力为主，弯曲应力和循环热应力为辅作用于第二相粒子，晶体缺陷等处形成应力集中，加之具有腐蚀性的冷却水的介入，造成腐蚀开裂。
辊颈表面的麻坑沿环形分布的原因，除硬物划伤所致外，还与辊颈表面与树脂瓦之间受力不均匀有关，受力大处，应力大，摩擦升温高，腐蚀也严重。
4 结论
初轧机轧辊辊颈上形成麻坑的重要原因，是扭转应力、弯曲应力、摩擦热应力及冷却水的腐蚀共同作用于划痕处、第二项粒子和晶体缺陷处所致。
5 建议
(1)
适当增大冷却水流量，尤其是夏季。
(2)
在辊颈表面涂镀或堆焊抗蚀层。
(3)
减少钢中非金属夹杂物及其它冶金缺陷，以减少腐蚀点和开裂源。
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