軋輥包括工作輥和支承輥，是軋機(jī)的關(guān)鍵零件之一，裝在軋機(jī)牌坊窗口當(dāng)中。在熱軋帶鋼生產(chǎn)中，軋輥的消耗量很大，尤其是工作輥，它始終與紅熱鋼坯直接接觸。因此，找出軋輥的損壞原因并做出相應(yīng)的解決措施，提高軋輥壽命，降低輥耗，是軋機(jī)制造商和用戶都十分關(guān)注的問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，軋輥的破壞形式主要有軋輥磨損、軋輥裂紋、軋輥剝落及軋輥斷裂等。
軋輥磨損
軋輥磨損與其他磨損在形成機(jī)理上相同。從摩擦學(xué)角度來(lái)講，可理解為軋輥宏觀和微觀尺寸的變化。一般討論的軋輥磨損，包括宏觀磨損和微觀磨損，具體表現(xiàn)為軋輥直徑的縮小。然而，軋輥磨損在幾何和物理?xiàng)l件上與一般磨損又有差別，如軋輥上的某點(diǎn)與軋件周期性接觸；軋件上的氧化鐵皮作為磨粒進(jìn)入輥縫；冷卻液和潤(rùn)滑液的作用以及熱的影響等。因此，在實(shí)際工作條件下軋輥磨損的因素很復(fù)雜，根據(jù)其產(chǎn)生的原因可分為以下幾種：
（1）機(jī)械磨損或摩擦磨損。工作輥與軋件及支撐輥表面相互作用引起的摩擦形成的磨損。
（2）化學(xué)磨損。輥面與周圍其他介質(zhì)相互作用，造成表面膜的形成與破壞的結(jié)果。
（3）熱磨損。在工作狀態(tài)下，軋輥因高溫作用其表面層溫度劇烈變化引起的磨損。
1工作輥磨損
工作輥磨損主要是由工作輥與軋件及工作輥與支撐輥之間的相互摩擦引起的，這種摩擦包括滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦，其磨損主要發(fā)生在與軋件相接觸的部位。
在生產(chǎn)過(guò)程中，由于帶鋼在軋機(jī)間形成活套，以致增大了帶鋼對(duì)上輥的包角，增加了接觸面積的壓力；帶鋼上表面再生氧化鐵皮的滯留也增加了上輥的磨損，因此，上輥比下輥的磨損量大。由于傳動(dòng)端與電機(jī)連接，因振動(dòng)之故，傳動(dòng)側(cè)的磨損量比換輥側(cè)的大。
2支承輥磨損
支撐輥磨損主要是與工作輥的相對(duì)滑動(dòng)和滾動(dòng)造成的。工作輥表面的炭化物顆粒將支撐輥表面的金屬微粒磨削下來(lái)，使支撐輥產(chǎn)生磨損。其磨損量的大小與軋輥的材質(zhì)、表面硬度及光潔度、輥間壓力橫向分布、相對(duì)滑動(dòng)量和滾動(dòng)距離等因素有關(guān)。
實(shí)踐證明，由于夾帶大量氧化鐵皮的冷卻水作用在輥面，致使下支撐輥工況條件差，從而加速了軋輥的磨損。另外，支承輥的磨損也與上、下支撐輥的輥面硬度有關(guān)。
軋輥裂紋
由于多次溫度循環(huán)產(chǎn)生的熱應(yīng)力造成軋輥逐漸破裂，即裂紋，它是發(fā)生在軋輥表面薄層的一種微表面現(xiàn)象。軋制時(shí)，軋輥受冷熱交替變化劇烈，從而在軋輥表面產(chǎn)生嚴(yán)重應(yīng)變，逐漸產(chǎn)生熱疲勞裂紋。這種裂紋是由熱循環(huán)應(yīng)力、拉應(yīng)力及塑性應(yīng)變等多種因素形成的，其中，塑性應(yīng)變使裂紋出現(xiàn)，拉應(yīng)力使其擴(kuò)展。
軋輥剝落
軋輥剝落通常是由顯微裂紋引起的軋輥破壞，熱軋帶鋼的支撐輥和工作輥由于力學(xué)因素、工作條件及服役周期不同，其剝落方式及輕重也不同。
1工作輥剝落
熱軋工作輥剝落是由接觸疲勞造成的，生產(chǎn)中出現(xiàn)的剝落多數(shù)為輥面裂紋所致。
工作輥與支撐輥接觸，產(chǎn)生接觸應(yīng)力及相應(yīng)的交變剪應(yīng)力，通常工作輥服役約8小時(shí)就下機(jī)進(jìn)行磨削，因此不易產(chǎn)生疲勞裂紋。由于支撐輥與工作輥接觸寬度不足20mm，即使在冷卻水的作用下，支承輥也無(wú)明顯的溫差，工作輥則不然。當(dāng)工作輥與高溫帶鋼接觸時(shí)，其輥面溫度可升高到500～600℃；當(dāng)其接觸到冷卻水時(shí)，工作輥的溫度又迅速降到100～150℃以下。這種周期性的加熱和冷卻使工作輥輥面產(chǎn)生了變化的溫度場(chǎng)，因而產(chǎn)生了明顯的周期應(yīng)力，當(dāng)熱應(yīng)力超過(guò)材料的疲勞極限時(shí)，軋輥表面便產(chǎn)生細(xì)小的網(wǎng)狀熱裂紋，即龜裂。另外，在軋制過(guò)程中，當(dāng)帶鋼出現(xiàn)甩尾，疊軋時(shí)，軋件將劃傷軋輥，這樣就形成了新的裂紋源。軋輥表面的龜裂、表層裂紋等，在工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力和冷卻作用下引起的氧化，使裂紋尖端的應(yīng)力急劇增加并超過(guò)材料的允許應(yīng)力而向軋輥內(nèi)部擴(kuò)展。當(dāng)裂紋發(fā)展成與輥面呈一定的角度甚至沿著輥面平行的方向擴(kuò)展時(shí)，就造成了剝落。
2支撐輥剝落
支撐輥剝落主要是由距輥面一定深度的交變剪切應(yīng)力造成的，其剝落部位主要發(fā)生在支撐輥兩端。
支撐輥由于服役周期較長(zhǎng)，普遍存在磨損量大，磨損嚴(yán)重且不均勻等現(xiàn)象。由于支撐輥的中間磨損量大，兩端磨損量小，所以輥身兩端產(chǎn)生局部的接觸應(yīng)力尖峰，造成兩端交變剪應(yīng)力的增大，因而加快了疲勞破壞。同時(shí)輥身中部的剪應(yīng)力點(diǎn)，在軋輥磨損的推動(dòng)作用下，逐漸往輥身內(nèi)部移動(dòng)至少0.5mm，不易形成疲勞裂紋；而軋輥邊部的最大剪應(yīng)力點(diǎn)，由于該邊部磨損較少，基本保持不變，故其在交變應(yīng)力的反復(fù)作用下，局部材料弱化，出現(xiàn)裂紋。在軋制過(guò)程中，輥面以下為接觸疲勞引起的裂紋源，由于尖端存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，因而自尖端開始沿輥面垂直方向向輥面擴(kuò)展，或與輥面成小角度以致呈平行的方向擴(kuò)展，兩者相互作用，隨著裂紋擴(kuò)展，最終造成剝落。
軋輥斷裂
軋輥斷裂的因素很多，其中包括本身的因素，即輥身內(nèi)部存在大量裂紋及軋輥組織缺陷和軋輥的鑄造缺陷。在生產(chǎn)過(guò)程中，如輥身內(nèi)部存在大量裂紋，則該裂紋尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中而快速擴(kuò)展并連接形成一個(gè)較大的裂紋，這種裂紋在交變應(yīng)力的作用下，由內(nèi)向外逐漸擴(kuò)大，當(dāng)裂紋擴(kuò)大到一定程度時(shí)就會(huì)發(fā)生斷裂；軋輥組織缺陷和軋輥的鑄造缺陷也都會(huì)造成斷輥。
軋輥設(shè)計(jì)所受的局限性及設(shè)計(jì)的不合理也會(huì)造成軋輥斷裂，由此引起的斷裂主要發(fā)生在軋輥的輥頸或輥頸與輥身的過(guò)渡處。輥頸直徑受軋輥軸承徑向尺寸的影響，輥頸直徑比輥身直徑小得多；在輥頸與輥身的連接處，由于直徑突然變化，以致當(dāng)軋輥受載時(shí)產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象。
在軋制過(guò)程中，過(guò)大的軋制力會(huì)使工作輥輥頸從根部和輥頸受力處斷裂。因此，在工作輥設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)盡量加大軋輥的輥頸直徑及輥頸和輥身的過(guò)渡圓角，同時(shí)，一定要校核工作輥輥頸所能承受的扭轉(zhuǎn)力矩。
提高軋輥使用壽命的相應(yīng)措施
（1）熱軋輥長(zhǎng)期在700～800℃環(huán)境中工作，與熱鋼坯直接接觸，承受強(qiáng)大的軋制力，同時(shí)表面還要承受軋材的強(qiáng)力磨損，且反復(fù)被熱軋材加熱和冷卻水冷卻，經(jīng)受溫度變化較大的熱疲勞作用。因此，要求熱輥軋材具有淬透性高，熱膨脹系數(shù)低，熱傳導(dǎo)能力高和高的高溫屈服強(qiáng)度及抗氧化性高等特點(diǎn)。
（2）出現(xiàn)裂紋的軋輥應(yīng)及時(shí)更換進(jìn)行磨削，保證其適度的磨削量，以消除殘余裂紋。
（3）為減小或者消除內(nèi)應(yīng)力，工作輥在使用一個(gè)周期后要進(jìn)行一次消除應(yīng)力退火，或?qū)⒛ハ骱蟮能堓伣刖哂幸欢囟鹊挠蛣┲斜４妗?br />
（4）合理的軋輥輥型配置，均勻輥間接觸應(yīng)力，保持適量均勻的磨損，利用磨損的推動(dòng)作用以有效消除軋輥剝落。
（5）從軋制工藝方面出發(fā)。要確保冷卻水的正常投入，在使用過(guò)程中必須加強(qiáng)對(duì)軋輥冷卻噴嘴的管理，保證噴嘴和過(guò)濾網(wǎng)不堵塞，水量足夠，確保軋輥的溫度控制在正常范圍之內(nèi)；在熱軋帶鋼生產(chǎn)中還可應(yīng)用軋制潤(rùn)滑技術(shù)，實(shí)踐證明，軋制潤(rùn)滑可以減少軋輥的磨損，降低軋制力及軋制扭矩，緩解軋輥的熱疲勞，改善軋制時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)；應(yīng)用在線磨輥技術(shù)和工作輥橫移以降低軋輥磨損，延長(zhǎng)帶鋼的軋制公里數(shù)，減少換輥次數(shù)。
軋輥的破壞是由多種因素相互作用和相互影響引起的，它的損壞形式多種多樣。雖然在實(shí)際工作中軋輥破損還不能完全避免，但我們可以針對(duì)具體的損壞形式，提出相應(yīng)的解決辦法；還可根據(jù)軋輥的使用環(huán)境來(lái)考慮軋輥的選材，保證軋輥可以經(jīng)受溫度變化較大的熱疲勞作用；也可以通過(guò)合理安排換輥周期、合理布置冷卻水和軋制潤(rùn)滑等工藝手段及應(yīng)用在線磨輥技術(shù)減少軋輥的磨損。