堆焊軋輥失效分析：多維度探究與應(yīng)對策略一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)中，堆焊軋輥扮演著舉足輕重的角色，是軋鋼設(shè)備中不可或缺的關(guān)鍵部件。軋輥直接與被軋制的金屬材料接觸，在軋制過程中承受著巨大的壓力、摩擦力、熱應(yīng)力以及交變載荷的作用，其性能和質(zhì)量直接決定了鋼材的軋制質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本。在整個(gè)軋鋼生產(chǎn)流程里，軋輥的磨損和失效是難以避免的，并且更換軋輥的成本相當(dāng)高昂。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在軋鋼生產(chǎn)的總成本中，軋輥的消耗成本占據(jù)了相當(dāng)大的比重，通常可達(dá)10%-20%。因此，如何提高軋輥的使用壽命，降低軋輥的消耗成本，一直是軋鋼行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注和亟待解決的問題。堆焊技術(shù)作為一種能夠有效修復(fù)和強(qiáng)化軋輥表面性能的方法，在軋鋼生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。通過堆焊，可以在軋輥表面熔敷一層具有特殊性能的合金材料，使軋輥表面獲得優(yōu)異的耐磨性、耐熱性、耐腐蝕性以及抗疲勞性能，從而顯著提高軋輥的使用壽命，降低軋輥的更換頻率和生產(chǎn)成本。同時(shí)，堆焊技術(shù)還可以對磨損或報(bào)廢的軋輥進(jìn)行修復(fù)再利用，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然而，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，堆焊軋輥仍然會(huì)出現(xiàn)各種失效現(xiàn)象，如疲勞裂紋、熱裂紋、磨損、剝落等。這些失效問題不僅會(huì)影響軋鋼生產(chǎn)的正常進(jìn)行，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷、產(chǎn)品質(zhì)量下降，還會(huì)增加軋輥的維修成本和更換成本，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。例如，某鋼鐵企業(yè)在一次軋鋼生產(chǎn)過程中，由于堆焊軋輥突然失效，導(dǎo)致生產(chǎn)線停機(jī)長達(dá)數(shù)小時(shí)，不僅造成了大量的鋼材積壓，還影響了后續(xù)產(chǎn)品的交付時(shí)間，給企業(yè)帶來了直接和間接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百萬元。因此，深入研究堆焊軋輥的失效原因，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施，對于提高堆焊軋輥的使用壽命，保障軋鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從理論研究角度來看，堆焊軋輥的失效是一個(gè)涉及材料科學(xué)、焊接工藝、力學(xué)性能、熱物理等多學(xué)科領(lǐng)域的復(fù)雜問題。目前，雖然國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對堆焊軋輥的失效問題進(jìn)行了一定的研究，但仍然存在許多不足之處。例如，對于一些復(fù)雜的失效機(jī)制，如多因素耦合作用下的失效機(jī)理，尚未完全明確；在失效預(yù)測和預(yù)防方面，還缺乏系統(tǒng)、有效的理論和方法。因此，進(jìn)一步開展堆焊軋輥失效分析的研究，有助于豐富和完善材料表面強(qiáng)化與失效理論，為堆焊軋輥的設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)提供更加堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外對堆焊軋輥失效分析的研究起步較早，在材料研發(fā)、工藝優(yōu)化以及失效機(jī)理研究等方面取得了豐碩的成果。在材料研發(fā)上，一些發(fā)達(dá)國家如德國、日本、美國等，憑借先進(jìn)的材料科學(xué)技術(shù)，開發(fā)出了一系列高性能的堆焊材料。德國某公司研發(fā)的新型鎳基合金堆焊材料，通過精確控制合金成分和微觀組織，使堆焊軋輥在高溫、高壓的惡劣工況下，依然具備出色的耐磨性和抗熱疲勞性能。日本的科研團(tuán)隊(duì)則致力于開發(fā)納米強(qiáng)化的堆焊材料，將納米顆粒均勻分散在堆焊層中，有效提高了堆焊層的強(qiáng)度和韌性，顯著延長了軋輥的使用壽命。在工藝優(yōu)化方面，國外學(xué)者通過大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬，對堆焊工藝參數(shù)進(jìn)行了深入研究。美國的研究人員利用有限元分析軟件，對堆焊過程中的溫度場、應(yīng)力場進(jìn)行了精確模擬，揭示了工藝參數(shù)對堆焊質(zhì)量的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，他們優(yōu)化了焊接電流、電壓、焊接速度等參數(shù)，有效減少了堆焊層中的氣孔、裂紋等缺陷，提高了堆焊軋輥的質(zhì)量和可靠性。在失效機(jī)理研究方面，國外學(xué)者運(yùn)用先進(jìn)的微觀檢測技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、能譜分析（EDS）等，對堆焊軋輥的失效行為進(jìn)行了深入分析。通過對疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展機(jī)制的研究，他們發(fā)現(xiàn)堆焊層與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度、殘余應(yīng)力分布以及微觀組織形態(tài)等因素，對疲勞壽命有著重要影響。對于熱裂紋失效，研究表明，堆焊材料的化學(xué)成分、熱膨脹系數(shù)以及焊接過程中的熱循環(huán)特性是導(dǎo)致熱裂紋產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。國內(nèi)對堆焊軋輥失效分析的研究近年來也取得了長足的進(jìn)步。許多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)針對國內(nèi)軋鋼生產(chǎn)的實(shí)際需求，開展了一系列的研究工作。在材料研發(fā)方面，國內(nèi)科研人員通過對國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)、消化和吸收，結(jié)合國內(nèi)的資源優(yōu)勢，開發(fā)出了多種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的堆焊材料。一些高校和科研院所研究出的新型鐵基合金堆焊材料，在保證性能的前提下，降低了堆焊材料的成本，提高了其在國內(nèi)市場的競爭力。在工藝優(yōu)化方面，國內(nèi)學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)場應(yīng)用，對堆焊工藝進(jìn)行了不斷改進(jìn)。例如，通過采用多層多道堆焊工藝，有效控制了堆焊層的稀釋率和殘余應(yīng)力，提高了堆焊層的性能。同時(shí)，國內(nèi)還在積極探索新的堆焊工藝，如激光堆焊、等離子堆焊等，這些新工藝具有能量密度高、熱影響區(qū)小、堆焊質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，為堆焊軋輥的制造和修復(fù)提供了新的技術(shù)手段。在失效機(jī)理研究方面，國內(nèi)學(xué)者結(jié)合國內(nèi)軋鋼生產(chǎn)的實(shí)際工況，對堆焊軋輥的失效原因進(jìn)行了深入分析。通過對大量失效軋輥的檢測和分析，發(fā)現(xiàn)除了材料和工藝因素外，軋鋼生產(chǎn)過程中的軋制參數(shù)、冷卻條件以及軋輥的使用和維護(hù)等因素，也對堆焊軋輥的失效有著重要影響。一些研究人員針對這些因素，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施和預(yù)防方法，取得了良好的應(yīng)用效果。盡管國內(nèi)外在堆焊軋輥失效分析方面已經(jīng)取得了一定的研究成果，但仍然存在一些不足之處。一方面，對于復(fù)雜工況下多因素耦合作用導(dǎo)致的堆焊軋輥失效問題，目前的研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的理論和方法來揭示其失效機(jī)制。另一方面，在失效預(yù)測和預(yù)防方面，雖然已經(jīng)提出了一些方法和模型，但這些方法和模型的準(zhǔn)確性和可靠性還有待進(jìn)一步提高，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。此外，對于新型堆焊材料和工藝的研究，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)，以開發(fā)出性能更優(yōu)異、成本更低的堆焊軋輥。1.3研究方法與創(chuàng)新點(diǎn)本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，全面、深入地剖析堆焊軋輥的失效問題。首先采用案例分析法，收集整理大量來自實(shí)際生產(chǎn)中的堆焊軋輥失效案例，涵蓋不同的軋鋼工藝、軋輥類型以及堆焊材料和工藝參數(shù)。通過對這些案例的詳細(xì)分析，總結(jié)出堆焊軋輥常見的失效形式和失效特征，為后續(xù)的研究提供了實(shí)際依據(jù)。例如，對某鋼鐵企業(yè)連續(xù)出現(xiàn)堆焊軋輥剝落失效的案例進(jìn)行深入調(diào)查，從軋輥的采購、堆焊修復(fù)過程、使用工況等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行梳理，找出可能導(dǎo)致失效的關(guān)鍵因素。實(shí)驗(yàn)研究法也是本研究的重要手段之一。通過開展一系列針對性的實(shí)驗(yàn)，模擬堆焊軋輥在實(shí)際工作中的工況條件，對堆焊材料的性能、堆焊工藝的合理性以及軋輥的力學(xué)性能等進(jìn)行測試和分析。具體實(shí)驗(yàn)包括堆焊層的硬度測試、耐磨性測試、抗熱疲勞性能測試等。在耐磨性測試實(shí)驗(yàn)中，利用磨損試驗(yàn)機(jī)，在不同的載荷、速度和溫度條件下，對堆焊層的磨損量進(jìn)行測量，研究磨損機(jī)制和影響因素。同時(shí)，通過金相分析、掃描電鏡觀察等微觀檢測手段，深入研究堆焊層的微觀組織和結(jié)構(gòu)，揭示微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。數(shù)值模擬方法則借助先進(jìn)的有限元分析軟件，如ANSYS、ABAQUS等，對堆焊過程中的溫度場、應(yīng)力場以及軋輥在工作過程中的力學(xué)行為進(jìn)行模擬分析。建立精確的堆焊軋輥三維模型，考慮材料的熱物理性能、焊接工藝參數(shù)以及軋輥的工作載荷等因素，模擬堆焊過程中溫度的變化、殘余應(yīng)力的產(chǎn)生和分布，以及軋輥在軋制過程中的應(yīng)力、應(yīng)變分布情況。通過數(shù)值模擬，可以直觀地了解堆焊過程和軋輥工作過程中的物理現(xiàn)象，預(yù)測可能出現(xiàn)的失效風(fēng)險(xiǎn)，為優(yōu)化堆焊工藝和軋輥設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于從多因素綜合角度分析堆焊軋輥的失效問題。以往的研究往往側(cè)重于單一因素對堆焊軋輥失效的影響，而本研究將材料因素、工藝因素、力學(xué)因素以及使用工況等多方面因素綜合起來考慮，系統(tǒng)地分析它們之間的相互作用和耦合關(guān)系對堆焊軋輥失效的影響機(jī)制。例如，研究堆焊材料的化學(xué)成分和微觀組織如何影響堆焊層的力學(xué)性能，焊接工藝參數(shù)如何影響堆焊層的殘余應(yīng)力和缺陷分布，以及軋制過程中的溫度、壓力、摩擦力等工況條件如何與材料和工藝因素相互作用，導(dǎo)致堆焊軋輥失效。通過這種多因素綜合分析的方法，能夠更加全面、準(zhǔn)確地揭示堆焊軋輥的失效本質(zhì)，為提出更加有效的預(yù)防措施和改進(jìn)方法提供理論支持。此外，本研究還將實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合，相互驗(yàn)證和補(bǔ)充，提高了研究結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。通過實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)可以用于驗(yàn)證數(shù)值模擬模型的正確性，而數(shù)值模擬結(jié)果又可以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，為堆焊軋輥失效分析提供了一種更加科學(xué)、高效的研究方法。二、堆焊軋輥概述2.1堆焊軋輥的工作原理與結(jié)構(gòu)堆焊軋輥是一種通過堆焊技術(shù)在輥芯表面熔敷一層或多層特殊合金材料，從而獲得具有特定性能的復(fù)合軋輥。其工作原理基于焊接過程中的冶金反應(yīng)和金屬凝固原理。在堆焊過程中，利用熱源（如電弧、等離子弧、激光等）將堆焊材料加熱至熔化狀態(tài)，并使其與輥芯表面的母材金屬相互熔合，隨后冷卻凝固形成堆焊層。這一過程中，堆焊材料與母材之間發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，形成牢固的冶金結(jié)合，使堆焊層能夠與輥芯協(xié)同工作，共同承受軋制過程中的各種載荷。從結(jié)構(gòu)上看，堆焊軋輥主要由輥芯和堆焊層兩大部分組成。輥芯作為堆焊軋輥的基體，通常選用具有良好韌性和強(qiáng)度的材料，如中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等。其主要作用是為堆焊軋輥提供支撐和承載能力，承受軋制過程中的彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等。例如，在一些大型軋鋼機(jī)中，軋輥需要承受巨大的軋制力，此時(shí)輥芯的強(qiáng)度和韌性就顯得尤為重要，中碳鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼能夠滿足這種高強(qiáng)度的要求，確保軋輥在工作過程中不會(huì)發(fā)生斷裂等嚴(yán)重失效。堆焊層則是堆焊軋輥的關(guān)鍵工作部分，直接與被軋制的金屬材料接觸。堆焊層的材料根據(jù)軋輥的使用工況和性能要求進(jìn)行選擇，通常含有高硬度的合金元素，如鉻（Cr）、鉬（Mo）、鎢（W）、釩（V）等。這些合金元素能夠形成各種硬質(zhì)相，如碳化物、硼化物等，從而提高堆焊層的硬度、耐磨性、耐熱性和抗腐蝕性等性能。例如，在熱軋輥堆焊中，常選用含有較多Cr、Mo、W、V等碳化物形成元素的熱作模具鋼焊絲作為堆焊材料，這些元素在堆焊層中形成細(xì)小而彌散分布的碳化物，顯著提高了堆焊層的紅硬性和高溫耐磨性，使其能夠在高溫、高壓的軋制環(huán)境下長時(shí)間穩(wěn)定工作。堆焊層的厚度一般根據(jù)軋輥的使用要求和磨損情況確定，通常在幾毫米到幾十毫米之間。此外，在一些堆焊軋輥中，還會(huì)在堆焊層與輥芯之間設(shè)置過渡層。過渡層的作用主要是緩解堆焊層與輥芯之間由于材料性能差異（如熱膨脹系數(shù)不同）而產(chǎn)生的應(yīng)力集中，提高堆焊層與輥芯的結(jié)合強(qiáng)度。過渡層材料的成分和性能通常介于堆焊層和輥芯之間，其含碳量通常要比堆焊層低些，堆焊電流也相對較小，以保證輥芯熔深最小，減少對輥芯性能的影響。例如，在某些堆焊軋輥中，采用低合金鋼作為過渡層材料，它既能夠與輥芯良好結(jié)合，又能為堆焊層提供較好的過渡，有效提高了堆焊軋輥的整體性能和使用壽命。2.2堆焊軋輥的應(yīng)用領(lǐng)域與重要性堆焊軋輥憑借其優(yōu)異的綜合性能，在眾多工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，尤其是在鋼鐵和有色金屬等行業(yè)，其應(yīng)用極為廣泛且不可或缺。在鋼鐵行業(yè)，堆焊軋輥幾乎貫穿于整個(gè)生產(chǎn)流程。從鋼坯的開坯軋制，到板材、型材、管材等各類鋼材的成品軋制，堆焊軋輥都承擔(dān)著使金屬材料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸鋼材的重要任務(wù)。在熱軋帶鋼生產(chǎn)線上，工作輥直接與高溫的鋼坯接觸，承受著巨大的軋制力和摩擦力，同時(shí)還要經(jīng)受高溫的考驗(yàn)。采用堆焊軋輥，其表面堆焊層中的合金元素形成的硬質(zhì)碳化物，能夠有效抵抗高溫磨損，確保軋輥在長時(shí)間的軋制過程中保持良好的表面質(zhì)量和尺寸精度，從而生產(chǎn)出表面光潔、厚度均勻的熱軋帶鋼。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熱軋帶鋼生產(chǎn)中，使用堆焊軋輥可使軋輥的使用壽命提高2-3倍，大大減少了換輥次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。在中厚板軋制中，支承輥起著支撐工作輥和傳遞軋制力的重要作用。堆焊支承輥能夠承受更大的軋制力，減少輥面的變形和磨損，保證中厚板的平整度和板形精度。某中厚板生產(chǎn)企業(yè)采用堆焊支承輥后，中厚板的板形合格率從原來的80%提高到了90%以上，產(chǎn)品質(zhì)量得到了顯著提升。在型鋼軋制方面，不同形狀的型鋼對軋輥的要求各不相同，堆焊軋輥可以通過調(diào)整堆焊材料和工藝，滿足各種復(fù)雜型鋼軋制的需求。對于軋制角鋼、槽鋼等異形型鋼的軋輥，堆焊層可以設(shè)計(jì)成與型鋼輪廓相匹配的形狀，同時(shí)具備良好的耐磨性和抗疲勞性能，確保在軋制過程中能夠精確地成型型鋼，并且保證軋輥的使用壽命。例如，某型鋼生產(chǎn)廠在軋制角鋼時(shí)，使用堆焊軋輥后，軋輥的磨損量明顯減少，軋制的角鋼尺寸精度更高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也得到了提高。在有色金屬行業(yè)，如鋁、銅等金屬的軋制過程中，堆焊軋輥同樣發(fā)揮著重要作用。鋁及鋁合金具有質(zhì)輕、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車制造、電子等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在鋁軋制過程中，軋輥需要具備良好的耐磨性和表面質(zhì)量，以保證鋁板材的表面光潔度和尺寸精度。堆焊軋輥可以采用專門的鋁合金堆焊材料，通過優(yōu)化堆焊工藝，使堆焊層與鋁金屬之間具有良好的兼容性，減少軋制過程中的粘鋁現(xiàn)象，提高鋁板材的表面質(zhì)量。某鋁加工企業(yè)在鋁板材軋制中采用堆焊軋輥后，產(chǎn)品的表面缺陷率降低了50%以上，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了國際先進(jìn)水平，市場競爭力顯著增強(qiáng)。在銅軋制方面，由于銅的硬度較低，對軋輥的表面粗糙度和精度要求更高。堆焊軋輥可以通過特殊的堆焊工藝和材料選擇，獲得極高的表面光潔度和硬度，滿足銅軋制的高精度要求。例如，在生產(chǎn)高精度的銅板帶時(shí)，堆焊軋輥能夠保證軋制出的銅板帶厚度公差控制在極小的范圍內(nèi)，表面平整度良好，為后續(xù)的深加工提供了優(yōu)質(zhì)的原材料。堆焊軋輥的應(yīng)用對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有關(guān)鍵作用。一方面，堆焊軋輥的高耐磨性和長使用壽命，減少了軋輥的更換頻率，降低了設(shè)備停機(jī)時(shí)間，使生產(chǎn)線能夠連續(xù)、穩(wěn)定地運(yùn)行，從而提高了生產(chǎn)效率。另一方面，堆焊軋輥能夠更好地保證軋制產(chǎn)品的尺寸精度、表面質(zhì)量和板形精度，提高了產(chǎn)品的合格率和質(zhì)量穩(wěn)定性，滿足了市場對高質(zhì)量金屬材料的需求。在當(dāng)前市場競爭日益激烈的情況下，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率對于企業(yè)的生存和發(fā)展至關(guān)重要，堆焊軋輥?zhàn)鳛檐堉粕a(chǎn)中的關(guān)鍵部件，其重要性不言而喻。三、堆焊軋輥常見失效形式3.1疲勞失效3.1.1疲勞失效的表現(xiàn)形式在軋鋼生產(chǎn)實(shí)際中，堆焊軋輥的疲勞失效較為常見。以某大型鋼鐵企業(yè)熱軋生產(chǎn)線的堆焊工作輥為例，在經(jīng)歷長時(shí)間軋制后，軋輥表面逐漸出現(xiàn)了細(xì)微的裂縫。這些裂縫最初呈現(xiàn)為不規(guī)則的細(xì)小紋路，長度通常在幾毫米到十幾毫米之間，寬度極窄，需要借助高倍顯微鏡才能清晰觀察到。隨著軋制過程的持續(xù)進(jìn)行，裂縫逐漸擴(kuò)展、延伸，在軋輥表面形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀裂紋。在進(jìn)一步的失效發(fā)展階段，部分裂紋深度不斷增加，從表面向軋輥內(nèi)部延伸，當(dāng)裂紋深度達(dá)到一定程度，且受到的交變應(yīng)力超過軋輥材料的承載極限時(shí)，軋輥就會(huì)發(fā)生斷裂。該熱軋生產(chǎn)線的堆焊工作輥，在疲勞失效導(dǎo)致斷裂時(shí)，斷口呈現(xiàn)出明顯的疲勞特征。斷口表面可以清晰地分為兩個(gè)區(qū)域：疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬時(shí)斷裂區(qū)。疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)表面較為光滑，存在著一系列同心的疲勞弧線，這些弧線是在交變應(yīng)力的反復(fù)作用下，裂紋逐步擴(kuò)展留下的痕跡，每一條弧線都代表著一次應(yīng)力循環(huán)。而瞬時(shí)斷裂區(qū)則相對粗糙，呈現(xiàn)出晶粒狀的特征，這是由于在裂紋擴(kuò)展到一定程度后，剩余的軋輥截面無法承受軋制力，從而發(fā)生突然的脆性斷裂所致。再如某型鋼生產(chǎn)企業(yè)的堆焊軋輥，在使用一段時(shí)間后，軋輥表面出現(xiàn)了周向分布的疲勞裂紋。這些裂紋在軋輥的圓周方向上間隔分布，間距大致相等，隨著疲勞損傷的加劇，周向裂紋之間開始出現(xiàn)橫向裂紋相互連接，使得軋輥表面的材料逐漸破碎、剝落，嚴(yán)重影響了軋輥的正常使用和軋制產(chǎn)品的質(zhì)量。通過對這些實(shí)際案例的觀察和分析，可以總結(jié)出堆焊軋輥疲勞失效時(shí)表面裂縫具有初期細(xì)小、不規(guī)則，后期擴(kuò)展、相互連接成網(wǎng)絡(luò)狀的特征；斷裂部分的斷口呈現(xiàn)出疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬時(shí)斷裂區(qū)的典型特征，這些表現(xiàn)形式為深入研究疲勞失效機(jī)制提供了直觀的依據(jù)。3.1.2疲勞失效的形成過程堆焊軋輥的疲勞失效是一個(gè)在交變應(yīng)力長期作用下，從微觀裂紋萌生到宏觀斷裂的漸進(jìn)過程。在軋制過程中，堆焊軋輥表面受到周期性變化的軋制力、摩擦力以及熱應(yīng)力的作用，這些力共同構(gòu)成了交變應(yīng)力。當(dāng)軋輥開始工作時(shí)，在交變應(yīng)力的作用下，軋輥表面的晶粒首先發(fā)生滑移。由于應(yīng)力的反復(fù)作用，滑移帶逐漸增多且不斷累積，在晶粒內(nèi)部和晶界處產(chǎn)生了應(yīng)力集中。隨著軋制次數(shù)的增加，應(yīng)力集中區(qū)域的局部應(yīng)力不斷增大，當(dāng)超過材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，在軋輥表面的薄弱部位，如夾雜物、氣孔等缺陷處，或者晶界與滑移帶的交匯處，就會(huì)萌生微觀裂紋。微觀裂紋形成后，在交變應(yīng)力的持續(xù)作用下開始擴(kuò)展。裂紋的擴(kuò)展方向與主應(yīng)力方向大致垂直，在擴(kuò)展過程中，裂紋會(huì)沿著阻力最小的路徑前行，即優(yōu)先穿過晶界或較弱的相界。由于堆焊層的組織結(jié)構(gòu)和性能存在一定的不均勻性，裂紋在擴(kuò)展過程中會(huì)遇到各種阻礙，如硬質(zhì)相、位錯(cuò)等。當(dāng)裂紋遇到硬質(zhì)相時(shí)，會(huì)發(fā)生裂紋偏轉(zhuǎn)、分叉等現(xiàn)象，使得裂紋擴(kuò)展路徑變得曲折。但在交變應(yīng)力的反復(fù)作用下，裂紋仍會(huì)克服這些阻礙繼續(xù)擴(kuò)展。隨著裂紋的不斷擴(kuò)展，微觀裂紋逐漸連接成宏觀裂紋，宏觀裂紋在軋輥表面不斷延伸、擴(kuò)展，相互交織形成網(wǎng)絡(luò)狀裂紋。當(dāng)宏觀裂紋擴(kuò)展到一定程度，剩余的軋輥有效承載面積減小，導(dǎo)致應(yīng)力進(jìn)一步集中。當(dāng)應(yīng)力集中達(dá)到材料的斷裂強(qiáng)度時(shí)，軋輥就會(huì)發(fā)生突然的斷裂失效。從微觀裂紋萌生到宏觀斷裂的整個(gè)過程中，交變應(yīng)力的大小、頻率以及軋輥材料的性能、組織結(jié)構(gòu)等因素都對疲勞失效的進(jìn)程有著重要影響。較高的交變應(yīng)力幅值和頻率會(huì)加速裂紋的萌生和擴(kuò)展，而材料的高強(qiáng)度、高韌性以及均勻的組織結(jié)構(gòu)則有助于延緩疲勞失效的發(fā)生。3.2熱裂紋失效3.2.1熱裂紋失效的外觀特征熱裂紋失效是堆焊軋輥在高溫環(huán)境下常見的一種失效形式，其外觀特征具有一定的典型性。以某鋼鐵企業(yè)熱軋堆焊軋輥為例，在軋制過程中，由于軋輥表面溫度急劇升高，熱應(yīng)力迅速增大，導(dǎo)致堆焊層出現(xiàn)熱裂紋失效。從外觀上看，堆焊層表面出現(xiàn)了明顯的開裂現(xiàn)象，裂紋呈現(xiàn)出不規(guī)則的形狀，有縱向裂紋和橫向裂紋。縱向裂紋沿著軋輥的軸線方向延伸，長度可達(dá)幾十厘米，寬度在0.1-0.5毫米之間。橫向裂紋則垂直于軸線方向分布，將堆焊層分割成大小不一的塊狀區(qū)域。這些裂紋表面較為粗糙，呈現(xiàn)出氧化色，這是因?yàn)樵诟邷叵铝鸭y形成后，與空氣中的氧氣接觸發(fā)生氧化反應(yīng)所致。在另一個(gè)案例中，某有色金屬加工企業(yè)的堆焊軋輥在熱擠壓過程中發(fā)生熱裂紋失效。軋輥表面的裂紋呈現(xiàn)出樹枝狀分布，從一個(gè)核心點(diǎn)向四周擴(kuò)散，猶如樹枝的分支。這種樹枝狀裂紋的產(chǎn)生與熱應(yīng)力的分布和材料的結(jié)晶特性密切相關(guān)。在熱擠壓過程中，軋輥表面的溫度分布不均勻，導(dǎo)致熱應(yīng)力在局部區(qū)域集中，當(dāng)應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，裂紋就會(huì)沿著應(yīng)力集中的方向擴(kuò)展，形成樹枝狀裂紋。此外，裂紋的寬度和深度也不均勻，在應(yīng)力集中較大的區(qū)域，裂紋寬度較寬，深度較深，而在應(yīng)力較小的區(qū)域，裂紋則相對較窄、較淺。這些外觀特征直觀地反映了堆焊軋輥熱裂紋失效的形態(tài)和特點(diǎn)，為進(jìn)一步分析熱裂紋產(chǎn)生的原因和機(jī)制提供了重要的依據(jù)。3.2.2熱裂紋產(chǎn)生的溫度區(qū)間與機(jī)制堆焊軋輥熱裂紋通常產(chǎn)生于高溫區(qū)域，其形成的溫度區(qū)間與堆焊材料的成分、焊接工藝以及軋輥的工作環(huán)境等因素密切相關(guān)。一般來說，熱裂紋產(chǎn)生的溫度區(qū)間在500℃-700℃之間。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，金屬的塑性和韌性會(huì)顯著下降，同時(shí)熱應(yīng)力也會(huì)增大。當(dāng)焊接區(qū)域的熱影響區(qū)（HAZ）經(jīng)歷快速冷卻時(shí)，材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力，當(dāng)這些應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在材料中形成裂紋。熱裂紋產(chǎn)生的機(jī)制較為復(fù)雜，主要包括以下幾個(gè)方面。首先是凝固裂紋，它產(chǎn)生在焊縫金屬凝固過程后期的脆性溫度區(qū)間。此時(shí)焊縫金屬結(jié)晶接近完成，但晶粒間尚存在著很薄的液相層，塑性很低。當(dāng)由冷卻不均勻收縮而產(chǎn)生的拉伸變形超過臨界值時(shí)，即沿晶界液相層開裂。這種裂紋大多起源于樹枝狀晶的最終匯合處，沿晶間擴(kuò)展，嚴(yán)重時(shí)裂紋一直擴(kuò)展到焊縫表面。例如，在堆焊含硫、磷（有時(shí)含硅，碳）較多的碳鋼焊縫中和單相奧氏體不銹鋼、耐熱鋼、鎳基合金及鋁合金焊縫中，凝固裂紋較為常見。其次是液化裂紋，造成液化裂紋的原因是金屬材料的晶粒邊界聚集較多的低熔點(diǎn)物質(zhì)，或者由于快速加熱使某些金屬化合物分解而來不及擴(kuò)散，局部晶界產(chǎn)生某些合金元素的富集而達(dá)到共晶成分，使局部組織的熔點(diǎn)下降，在焊接熱影響下促使局部晶界液化。在焊接熱影響區(qū)中被加熱到高溫的晶界凝固時(shí)，收縮應(yīng)力作用下就會(huì)產(chǎn)生液化裂紋。多邊化裂紋也是熱裂紋的一種，它在焊縫金屬凝固結(jié)晶不平衡的條件下，在低于固相線溫度的高溫區(qū)域，沿多邊形化邊界形成。它與一次結(jié)晶的晶界無明顯關(guān)系，較多產(chǎn)生于單相奧氏體金屬中。其形成原因是由于焊接的高溫過熱和不平衡的結(jié)晶條件，使奧氏體結(jié)晶中形成大量空位和位錯(cuò)，在一定溫度和應(yīng)力作用下排列成亞晶界—多邊形化晶界，當(dāng)此晶界與有害雜質(zhì)富集區(qū)重合時(shí)，往往會(huì)在拉應(yīng)力作用下形成多邊化裂紋。堆焊軋輥熱裂紋的產(chǎn)生是多種因素共同作用的結(jié)果，深入研究熱裂紋產(chǎn)生的溫度區(qū)間與機(jī)制，對于預(yù)防和減少熱裂紋失效具有重要意義。3.3焊接層剝離失效3.3.1焊接層剝離的現(xiàn)象在某鋼鐵企業(yè)的冷軋生產(chǎn)線上，一批堆焊軋輥在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)了焊接層剝離的問題。從外觀上看，軋輥表面的焊接層部分區(qū)域呈現(xiàn)出明顯的翹起和分離現(xiàn)象。部分剝離的焊接層像鱗片一樣，從軋輥基體上翹起，面積大小不一，小的僅有幾平方厘米，大的則可達(dá)幾十平方厘米。在一些嚴(yán)重的部位，焊接層甚至整塊脫落，露出了內(nèi)部的軋輥基體。這些脫落的焊接層表面較為光滑，與軋輥基體的結(jié)合面則顯得粗糙，且存在一些夾雜物和氣孔。由于焊接層的剝離，軋輥的表面不再平整，導(dǎo)致軋制出的鋼板表面出現(xiàn)了明顯的劃痕和凸起，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。該批次的冷軋鋼板因表面質(zhì)量問題，次品率大幅上升，不得不進(jìn)行返工處理，不僅增加了生產(chǎn)成本，還延誤了產(chǎn)品的交付時(shí)間，給企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失。在另一有色金屬加工企業(yè)，堆焊軋輥在鋁箔軋制過程中也發(fā)生了焊接層剝離失效。由于鋁箔軋制對軋輥表面質(zhì)量要求極高，焊接層的輕微剝離就會(huì)在鋁箔表面留下明顯的痕跡，導(dǎo)致鋁箔出現(xiàn)針孔、厚度不均等缺陷。該企業(yè)在發(fā)現(xiàn)堆焊軋輥焊接層剝離后，雖然立即更換了軋輥，但已經(jīng)生產(chǎn)出的大量不合格鋁箔產(chǎn)品無法滿足客戶要求，只能報(bào)廢處理，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這些實(shí)際案例充分表明，焊接層剝離不僅會(huì)影響軋輥的正常使用，還會(huì)對軋制產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，進(jìn)而給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。3.3.2焊接層與基體結(jié)合不良的原因焊接層與基體結(jié)合不良是導(dǎo)致焊接層剝離失效的關(guān)鍵因素，其原因主要涉及焊接工藝和材料特性等多個(gè)方面。在焊接工藝方面，預(yù)熱溫度不足是一個(gè)常見問題。堆焊軋輥時(shí)，合適的預(yù)熱溫度能有效降低堆焊層與基體間的溫差，減小焊接過程中的熱應(yīng)力。若預(yù)熱溫度不足，堆焊層快速冷卻，會(huì)產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，致使焊接層與基體結(jié)合處的應(yīng)力集中，削弱兩者間的結(jié)合強(qiáng)度。如某工廠堆焊軋輥時(shí)，預(yù)熱溫度未達(dá)到工藝要求，僅為規(guī)定溫度的70%，堆焊后不久，焊接層就出現(xiàn)了剝離現(xiàn)象。焊接電流和電壓參數(shù)不當(dāng)也會(huì)影響結(jié)合質(zhì)量。焊接電流過大，會(huì)使堆焊層的熔深增加，稀釋率提高，導(dǎo)致堆焊層成分改變，性能下降，降低與基體的結(jié)合強(qiáng)度。而電流過小，堆焊層與基體無法充分熔合，同樣會(huì)造成結(jié)合不良。焊接電壓過高或過低，會(huì)使電弧不穩(wěn)定，影響堆焊層的成型和與基體的結(jié)合。例如，在一次堆焊實(shí)驗(yàn)中，將焊接電流提高20%，焊接后發(fā)現(xiàn)焊接層與基體的結(jié)合界面出現(xiàn)了明顯的裂紋和未熔合區(qū)域，結(jié)合強(qiáng)度大幅降低。焊接速度也是重要因素。焊接速度過快，堆焊層與基體的相互作用時(shí)間短，無法形成良好的冶金結(jié)合。速度過慢，則會(huì)使堆焊層過熱，組織粗大，熱應(yīng)力增大，不利于結(jié)合。在實(shí)際生產(chǎn)中，某企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，將焊接速度提高了50%，結(jié)果堆焊軋輥在使用過程中，焊接層頻繁出現(xiàn)剝離問題。從材料特性來看，堆焊材料與基體材料的熱膨脹系數(shù)差異是導(dǎo)致結(jié)合不良的重要原因。堆焊層和基體在受熱和冷卻過程中，由于熱膨脹系數(shù)不同，會(huì)產(chǎn)生不同程度的膨脹和收縮。這種差異會(huì)在兩者的結(jié)合界面產(chǎn)生熱應(yīng)力，當(dāng)熱應(yīng)力超過結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，焊接層就會(huì)剝離。如堆焊材料選用高鉻合金，基體為中碳鋼，高鉻合金的熱膨脹系數(shù)比中碳鋼小，在堆焊和使用過程中，兩者的膨脹和收縮差異導(dǎo)致結(jié)合界面產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，最終引發(fā)焊接層剝離。此外，堆焊材料和基體材料的化學(xué)成分不匹配，也會(huì)影響它們之間的冶金結(jié)合。若兩者化學(xué)成分差異過大，在結(jié)合界面難以形成牢固的化學(xué)鍵，降低結(jié)合強(qiáng)度。比如，基體材料含碳量較高，而堆焊材料含碳量極低，兩者在結(jié)合時(shí)，由于碳含量的差異，會(huì)在界面處形成不均勻的組織和成分分布，影響結(jié)合質(zhì)量。四、堆焊軋輥失效原因深度剖析4.1材料因素4.1.1母材質(zhì)量缺陷母材的質(zhì)量對堆焊軋輥的性能和使用壽命起著基礎(chǔ)性的關(guān)鍵作用。當(dāng)母材存在裂紋、夾雜等缺陷時(shí)，會(huì)嚴(yán)重削弱堆焊軋輥的整體性能。以裂紋缺陷為例，某鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)一批堆焊軋輥時(shí)，由于母材內(nèi)部存在細(xì)微裂紋，在堆焊過程中，這些裂紋在熱應(yīng)力的作用下迅速擴(kuò)展。在后續(xù)的軋制過程中，當(dāng)軋輥承受軋制力和交變應(yīng)力時(shí)，裂紋進(jìn)一步延伸，最終導(dǎo)致軋輥在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生斷裂失效。通過對失效軋輥的斷口分析發(fā)現(xiàn)，裂紋源正是位于母材的原始裂紋處，且在裂紋擴(kuò)展過程中，還伴隨著材料的塑性變形和微觀組織的變化。夾雜缺陷同樣會(huì)對堆焊軋輥性能產(chǎn)生負(fù)面影響。某軋輥制造企業(yè)在使用含有夾雜物的母材進(jìn)行堆焊軋輥制造時(shí)，堆焊層與母材的結(jié)合強(qiáng)度受到嚴(yán)重影響。在實(shí)際使用中，夾雜物周圍容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致堆焊層與母材之間的結(jié)合界面出現(xiàn)剝離，進(jìn)而引發(fā)軋輥的失效。從微觀角度來看，夾雜物的存在破壞了母材的連續(xù)性和均勻性，改變了材料的力學(xué)性能分布，使得軋輥在受力時(shí)，夾雜物周圍的應(yīng)力狀態(tài)變得復(fù)雜，容易產(chǎn)生局部的高應(yīng)力區(qū)域，從而加速了軋輥的失效進(jìn)程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在因材料因素導(dǎo)致的堆焊軋輥失效案例中，母材質(zhì)量缺陷引發(fā)的失效約占30%，這充分說明了保證母材質(zhì)量對于提高堆焊軋輥可靠性的重要性。4.1.2堆焊材料與母材的匹配性堆焊材料與母材在化學(xué)成分、熱膨脹系數(shù)等方面的匹配性是影響堆焊軋輥性能的關(guān)鍵因素之一。在化學(xué)成分方面，若堆焊材料與母材差異過大，會(huì)導(dǎo)致堆焊層與母材之間難以形成良好的冶金結(jié)合。例如，當(dāng)堆焊材料中合金元素含量過高，而母材中相應(yīng)元素含量較低時(shí)，在堆焊層與母材的結(jié)合界面處，會(huì)出現(xiàn)成分不均勻的過渡區(qū)，這種過渡區(qū)的存在會(huì)降低結(jié)合強(qiáng)度，容易引發(fā)裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。某工廠在堆焊軋輥時(shí)，選用了一種高鉻合金堆焊材料，但未充分考慮母材的化學(xué)成分，導(dǎo)致堆焊層與母材結(jié)合界面處出現(xiàn)了大量的脆性相，在軋制過程中，結(jié)合界面很快出現(xiàn)裂紋，并逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致堆焊層剝落，軋輥失效。熱膨脹系數(shù)的不匹配也是導(dǎo)致堆焊軋輥失效的重要原因。堆焊層和母材在受熱和冷卻過程中，由于熱膨脹系數(shù)不同，會(huì)產(chǎn)生不同程度的膨脹和收縮。這種差異會(huì)在兩者的結(jié)合界面產(chǎn)生熱應(yīng)力，當(dāng)熱應(yīng)力超過結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，焊接層就會(huì)剝離。如堆焊材料選用高鉻合金，基體為中碳鋼，高鉻合金的熱膨脹系數(shù)比中碳鋼小，在堆焊和使用過程中，兩者的膨脹和收縮差異導(dǎo)致結(jié)合界面產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，最終引發(fā)焊接層剝離。在軋鋼生產(chǎn)中，堆焊軋輥頻繁地經(jīng)歷加熱和冷卻過程，熱膨脹系數(shù)不匹配所產(chǎn)生的熱應(yīng)力反復(fù)作用，加速了堆焊層與母材的分離，嚴(yán)重影響了軋輥的使用壽命。通過對大量堆焊軋輥失效案例的分析發(fā)現(xiàn)，因堆焊材料與母材匹配性問題導(dǎo)致的失效約占材料因素失效案例的40%，這表明優(yōu)化堆焊材料與母材的匹配性對于提高堆焊軋輥的性能和可靠性具有重要意義。4.2焊接工藝因素4.2.1焊接參數(shù)選擇不當(dāng)焊接參數(shù)的精準(zhǔn)選擇對于堆焊軋輥的質(zhì)量和性能起著決定性作用，一旦參數(shù)選擇不當(dāng)，將引發(fā)一系列嚴(yán)重問題。焊接電流作為關(guān)鍵參數(shù)之一，其大小直接影響著焊接過程中的熱量輸入和熔池的形成。當(dāng)焊接電流過大時(shí)，會(huì)使堆焊層的熔深顯著增加，這不僅導(dǎo)致堆焊材料的大量熔化，還會(huì)使母材過多地參與熔合，從而提高了堆焊層的稀釋率。堆焊層的化學(xué)成分和性能會(huì)因此發(fā)生改變，其硬度、耐磨性等關(guān)鍵性能指標(biāo)可能無法滿足設(shè)計(jì)要求。例如，在某軋輥堆焊修復(fù)項(xiàng)目中，由于操作人員誤將焊接電流調(diào)高了30%，導(dǎo)致堆焊層的稀釋率從正常的15%提高到了30%，堆焊層的硬度從預(yù)期的HRC55下降到了HRC45，在軋輥投入使用后，短時(shí)間內(nèi)堆焊層就出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，無法正常工作。焊接電壓同樣對焊接質(zhì)量有著重要影響。電壓過高會(huì)使電弧長度增加，電弧變得不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致焊接過程中出現(xiàn)飛濺、氣孔等缺陷。而且，過高的電壓還會(huì)使堆焊層的寬度增加，厚度不均勻，影響堆焊層的成型質(zhì)量。相反，電壓過低則會(huì)使電弧難以穩(wěn)定燃燒，焊接過程中斷斷續(xù)續(xù)，無法形成連續(xù)、致密的堆焊層。在某工廠的堆焊實(shí)驗(yàn)中，將焊接電壓提高10V后，堆焊過程中飛濺明顯增多，堆焊層表面出現(xiàn)了大量的氣孔，經(jīng)檢測，氣孔率達(dá)到了5%以上，嚴(yán)重影響了堆焊層的質(zhì)量和性能。焊接速度的快慢直接關(guān)系到堆焊層的厚度、寬度以及與母材的結(jié)合強(qiáng)度。如果焊接速度過快，單位時(shí)間內(nèi)輸入的熱量不足，堆焊材料無法充分熔化，與母材之間的熔合不充分，容易導(dǎo)致堆焊層與母材之間出現(xiàn)未熔合缺陷。同時(shí)，過快的焊接速度還會(huì)使堆焊層的厚度變薄，無法滿足設(shè)計(jì)要求。例如，在某軋輥堆焊生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率，將焊接速度提高了50%，結(jié)果堆焊層與母材之間出現(xiàn)了大面積的未熔合區(qū)域，堆焊層的厚度也比設(shè)計(jì)值薄了20%，在軋輥使用過程中，焊接層很快就出現(xiàn)了剝落現(xiàn)象。而焊接速度過慢，則會(huì)使堆焊層過熱，晶粒粗大，降低堆焊層的力學(xué)性能。此外，過慢的焊接速度還會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，增加生產(chǎn)成本。4.2.2焊接過程中的缺陷（氣孔、夾渣等）在堆焊軋輥的焊接過程中，氣孔和夾渣等缺陷的出現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重威脅軋輥的性能和使用壽命。氣孔的形成原因較為復(fù)雜，主要與焊接過程中的氣體來源、熔池的冶金反應(yīng)以及冷卻速度等因素密切相關(guān)。在氣體來源方面，焊接材料（如焊條、焊絲等）受潮是常見的原因之一。當(dāng)焊條或焊絲吸收了過多的水分后，在焊接過程中，水分受熱分解產(chǎn)生氫氣，氫氣在高溫下溶入熔池。隨著熔池的冷卻，氫氣的溶解度迅速降低，來不及逸出的氫氣就會(huì)在堆焊層中形成氣孔。某工廠在堆焊軋輥時(shí)，由于使用了受潮的焊條，堆焊層中出現(xiàn)了大量的氣孔，經(jīng)檢測，氣孔的直徑在0.5-2毫米之間，分布較為密集。焊接區(qū)域的空氣侵入也是導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生的重要原因。如果焊接過程中保護(hù)氣體（如氬氣、二氧化碳等）的保護(hù)效果不佳，空氣就會(huì)進(jìn)入熔池?？諝庵械牡?dú)夂脱鯕馀c熔池中的金屬發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氮氧化物和一氧化碳等氣體，這些氣體在熔池冷卻時(shí)無法完全排出，從而形成氣孔。在采用手工電弧焊堆焊軋輥時(shí)，如果焊接操作不當(dāng)，焊條與焊件之間的角度不正確，保護(hù)氣體無法有效覆蓋熔池，就容易使空氣侵入，導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生。熔池的冶金反應(yīng)也會(huì)對氣孔的形成產(chǎn)生影響。在焊接過程中，熔池中的金屬會(huì)與周圍的氣體發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。如果熔池中的脫氧劑（如錳、硅等）含量不足，無法有效地去除熔池中的氧，就會(huì)產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，形成氣孔。此外，熔池的冷卻速度過快，氣體來不及逸出，也會(huì)增加氣孔產(chǎn)生的幾率。夾渣的形成主要是由于焊接過程中熔渣未完全浮出熔池表面，殘留在堆焊層中。焊接電流過小是導(dǎo)致夾渣的常見原因之一。當(dāng)焊接電流過小時(shí)，電弧的吹力不足，無法將熔渣充分吹離熔池，使熔渣容易殘留在堆焊層中。在某軋輥堆焊項(xiàng)目中，由于焊接電流設(shè)置過小，堆焊層中出現(xiàn)了大量的夾渣缺陷，夾渣的形狀不規(guī)則，大小不一，嚴(yán)重影響了堆焊層的質(zhì)量。焊接速度過快也會(huì)導(dǎo)致夾渣的產(chǎn)生。焊接速度過快時(shí)，熔池的存在時(shí)間較短，熔渣來不及浮出熔池表面就被凝固的金屬包裹在其中，形成夾渣。此外，焊接操作不規(guī)范，如運(yùn)條方式不正確，也會(huì)使熔渣分布不均勻，增加夾渣的可能性。在實(shí)際生產(chǎn)中，一些焊工在堆焊軋輥時(shí)，運(yùn)條速度忽快忽慢，且沒有注意將熔渣及時(shí)引出熔池，導(dǎo)致堆焊層中出現(xiàn)了較多的夾渣缺陷。氣孔和夾渣等缺陷會(huì)顯著降低堆焊層的致密性和強(qiáng)度。氣孔的存在相當(dāng)于在堆焊層中形成了空洞，會(huì)減小堆焊層的有效承載面積，導(dǎo)致應(yīng)力集中。當(dāng)堆焊軋輥在工作過程中承受軋制力和交變應(yīng)力時(shí)，氣孔周圍的應(yīng)力會(huì)急劇增大，容易引發(fā)裂紋的萌生和擴(kuò)展，最終導(dǎo)致軋輥失效。夾渣的存在則破壞了堆焊層的連續(xù)性和均勻性，使堆焊層的力學(xué)性能下降。夾渣處的強(qiáng)度和韌性較低，在受力時(shí)容易發(fā)生斷裂，從而影響軋輥的正常使用。通過對大量堆焊軋輥失效案例的分析發(fā)現(xiàn)，因氣孔和夾渣等焊接缺陷導(dǎo)致的失效約占焊接工藝因素失效案例的50%，這充分說明了控制焊接過程中的缺陷對于提高堆焊軋輥質(zhì)量和可靠性的重要性。4.3設(shè)計(jì)因素4.3.1軋輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理軋輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確保其在復(fù)雜工況下穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素，不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極易引發(fā)失效問題，其中軸向和徑向載荷分布不均以及熱應(yīng)力集中是較為突出的問題。在某大型熱軋鋼廠的粗軋機(jī)組中，工作輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷，導(dǎo)致軸向和徑向載荷分布不均。該工作輥的輥身長度較長，但在設(shè)計(jì)時(shí)，其支撐結(jié)構(gòu)未能充分考慮到不同部位的受力差異。在軋制過程中，軋件對軋輥的作用力并非均勻分布，而是在某些區(qū)域出現(xiàn)集中現(xiàn)象。由于工作輥的支撐結(jié)構(gòu)無法有效分散這些集中載荷，使得軋輥在軸向和徑向方向上承受的應(yīng)力嚴(yán)重不均。在軸向，軋輥兩端的應(yīng)力明顯高于中間部位，導(dǎo)致兩端出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損和疲勞裂紋；在徑向，靠近軋件入口和出口的區(qū)域應(yīng)力集中，使得這些區(qū)域的軋輥表面出現(xiàn)剝落和掉肉現(xiàn)象。通過有限元分析軟件對該工作輥的受力情況進(jìn)行模擬，結(jié)果清晰地顯示出應(yīng)力集中區(qū)域，與實(shí)際失效情況高度吻合。熱應(yīng)力集中也是軋輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致失效的重要原因。在軋鋼生產(chǎn)中，軋輥表面溫度在短時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生劇烈變化，從與高溫軋件接觸時(shí)的高溫狀態(tài)迅速冷卻，這種溫度的急劇變化會(huì)在軋輥內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力。如果軋輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能有效緩解熱應(yīng)力，就會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力集中，從而引發(fā)熱裂紋等失效問題。例如，某鋼廠的冷軋工作輥在設(shè)計(jì)時(shí)，冷卻通道的布局不合理，導(dǎo)致軋輥在冷卻過程中各部位冷卻速度不一致?？拷鋮s通道的區(qū)域冷卻速度快，而遠(yuǎn)離冷卻通道的區(qū)域冷卻速度慢，這種冷卻速度的差異使得軋輥內(nèi)部產(chǎn)生了較大的熱應(yīng)力。在熱應(yīng)力的反復(fù)作用下，軋輥表面出現(xiàn)了大量的熱裂紋，嚴(yán)重影響了軋輥的使用壽命。通過對失效軋輥的金相分析發(fā)現(xiàn)，熱裂紋沿著熱應(yīng)力集中的方向擴(kuò)展，進(jìn)一步證實(shí)了熱應(yīng)力集中與熱裂紋失效之間的密切關(guān)系。4.3.2未充分考慮使用工況的設(shè)計(jì)缺陷軋輥的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮其在實(shí)際使用過程中的工況條件，然而在實(shí)際情況中，部分軋輥設(shè)計(jì)存在未充分考慮使用工況的缺陷，這對軋輥的壽命產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。以某鋼鐵企業(yè)的熱軋生產(chǎn)線為例，在設(shè)計(jì)軋輥時(shí)，未充分考慮軋制過程中的高溫工況對軋輥性能的影響。該生產(chǎn)線在軋制過程中，軋輥表面溫度可高達(dá)500℃-800℃，在如此高溫環(huán)境下，軋輥材料的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生顯著變化。由于設(shè)計(jì)時(shí)未針對高溫工況對軋輥材料進(jìn)行優(yōu)化選擇，導(dǎo)致軋輥在高溫下的強(qiáng)度和硬度大幅下降。在軋制過程中，軋輥表面容易出現(xiàn)塑性變形和磨損加劇的現(xiàn)象，使得軋輥的尺寸精度和表面質(zhì)量難以保證。隨著軋制時(shí)間的增加，軋輥的磨損量不斷增大，最終因磨損過度而失效。通過對該生產(chǎn)線軋輥的磨損情況進(jìn)行監(jiān)測和分析發(fā)現(xiàn)，在高溫軋制工況下，軋輥的磨損速率是常溫軋制時(shí)的2-3倍，這充分說明了未考慮高溫工況對軋輥壽命的嚴(yán)重影響。除了溫度因素外，壓力也是影響軋輥壽命的重要工況條件。在某有色金屬加工企業(yè)的軋機(jī)中，軋輥在工作過程中承受著巨大的軋制壓力。然而，在設(shè)計(jì)軋輥時(shí)，對軋制壓力的計(jì)算和評估不夠準(zhǔn)確，導(dǎo)致軋輥的強(qiáng)度設(shè)計(jì)不足。在實(shí)際軋制過程中，當(dāng)軋制壓力超過軋輥的承載能力時(shí)，軋輥會(huì)發(fā)生彎曲、斷裂等失效現(xiàn)象。在一次軋制高強(qiáng)度鋁合金板材時(shí)，由于軋制壓力過大，軋輥發(fā)生了嚴(yán)重的彎曲變形，無法繼續(xù)使用。對失效軋輥進(jìn)行力學(xué)性能測試和分析發(fā)現(xiàn)，軋輥的實(shí)際強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)要求，這是由于設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮軋制壓力的波動(dòng)和峰值，導(dǎo)致軋輥在實(shí)際使用中承受了過大的壓力。4.4使用與維護(hù)因素4.4.1過載運(yùn)行與異常工況在軋鋼生產(chǎn)中，堆焊軋輥的過載運(yùn)行和異常工況是導(dǎo)致其失效的重要因素。當(dāng)軋輥承受的載荷超過其設(shè)計(jì)承載能力時(shí)，會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生過高的應(yīng)力。以某中型軋鋼廠為例，在一次生產(chǎn)高強(qiáng)度合金鋼時(shí)，由于軋制工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，實(shí)際軋制力比設(shè)計(jì)軋制力高出了30%。在這種過載情況下，軋輥表面的接觸應(yīng)力急劇增大，超過了材料的屈服強(qiáng)度，導(dǎo)致軋輥表面迅速產(chǎn)生塑性變形。隨著軋制的繼續(xù)，塑性變形區(qū)域不斷擴(kuò)大，軋輥表面出現(xiàn)了明顯的凹坑和劃痕，嚴(yán)重影響了軋制質(zhì)量。同時(shí)，過載還會(huì)使軋輥內(nèi)部的應(yīng)力分布不均勻，在應(yīng)力集中區(qū)域產(chǎn)生微裂紋。這些微裂紋在交變應(yīng)力的作用下逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致軋輥疲勞斷裂。沖擊載荷也是一種常見的異常工況，對堆焊軋輥的危害極大。在某有色金屬加工廠的鋁型材軋制過程中，由于送料裝置故障，鋁坯料在進(jìn)入軋輥時(shí)發(fā)生了卡頓，隨后又突然沖擊進(jìn)入軋輥。這一瞬間產(chǎn)生的巨大沖擊載荷，使得軋輥表面受到強(qiáng)烈的撞擊，導(dǎo)致表面材料局部脫落，形成剝落坑。而且，沖擊載荷還會(huì)在軋輥內(nèi)部產(chǎn)生瞬間的高應(yīng)力波，引發(fā)內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。經(jīng)檢測，該軋輥在受到?jīng)_擊后，內(nèi)部出現(xiàn)了多條徑向裂紋，嚴(yán)重削弱了軋輥的強(qiáng)度和使用壽命。除了上述案例，在實(shí)際生產(chǎn)中，還有許多因過載運(yùn)行和異常工況導(dǎo)致堆焊軋輥失效的情況。如在一些小型軋鋼廠，為了追求產(chǎn)量，經(jīng)常讓軋機(jī)長時(shí)間處于過載運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致軋輥頻繁失效。在軋輥咬入軋件時(shí)，如果軋件的溫度不均勻或者形狀不規(guī)則，也會(huì)產(chǎn)生沖擊載荷，對軋輥造成損害。這些現(xiàn)象充分說明，過載運(yùn)行和異常工況會(huì)使軋輥承受過高的應(yīng)力，加速其磨損和疲勞進(jìn)程，從而導(dǎo)致軋輥過早失效。4.4.2缺乏定期維護(hù)與保養(yǎng)定期的維護(hù)與保養(yǎng)對于堆焊軋輥的正常運(yùn)行和使用壽命至關(guān)重要，而缺乏維護(hù)保養(yǎng)則會(huì)引發(fā)一系列導(dǎo)致軋輥失效的問題。以某大型鋼鐵企業(yè)為例，在其熱軋生產(chǎn)線中，由于生產(chǎn)任務(wù)繁重，對堆焊軋輥的維護(hù)保養(yǎng)工作未能按照規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行。軋輥在長時(shí)間的軋制過程中，表面積累了大量的氧化鐵皮和油污等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)不僅會(huì)影響軋輥與軋件之間的摩擦力，導(dǎo)致軋制力不穩(wěn)定，還會(huì)在軋輥表面形成局部的腐蝕點(diǎn)，加速軋輥的磨損。在對該生產(chǎn)線失效軋輥進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，軋輥表面的磨損量比正常維護(hù)的軋輥高出了50%以上，且表面出現(xiàn)了許多因腐蝕而產(chǎn)生的麻點(diǎn)。潤滑是軋輥維護(hù)保養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，缺乏潤滑會(huì)導(dǎo)致軋輥與軋件之間的摩擦系數(shù)增大，產(chǎn)生大量的熱量。某冷軋廠在生產(chǎn)過程中，由于潤滑系統(tǒng)故障，未能及時(shí)為軋輥提供充足的潤滑油。在短時(shí)間內(nèi)，軋輥表面溫度迅速升高，導(dǎo)致軋輥表面的硬度下降，出現(xiàn)塑性變形。同時(shí)，高溫還會(huì)使軋輥表面的堆焊層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度降低，引發(fā)堆焊層剝落。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該冷軋廠因潤滑不良導(dǎo)致的軋輥失效案例占總失效案例的20%以上。定期檢測也是確保軋輥正常運(yùn)行的關(guān)鍵步驟。某軋輥制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中，未對堆焊軋輥進(jìn)行定期的探傷檢測。在一次軋制過程中，軋輥突然發(fā)生斷裂，造成了嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。事后對斷裂軋輥進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，軋輥內(nèi)部存在一條早期產(chǎn)生的裂紋，由于未及時(shí)檢測發(fā)現(xiàn)，這條裂紋在軋制過程中逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致軋輥斷裂。如果能夠按照規(guī)定進(jìn)行定期檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)這條裂紋，就可以避免事故的發(fā)生。五、堆焊軋輥失效案例分析5.1案例一：某棒材800開坯機(jī)堆焊軋輥斷裂5.1.1案例背景與失效現(xiàn)象描述某棒材生產(chǎn)線中的800開坯機(jī)是生產(chǎn)流程中的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著將鋼坯開坯成半成品的重要任務(wù)。該開坯機(jī)工作時(shí)，軋制力較大，軋輥需承受高溫、高壓以及交變應(yīng)力的復(fù)雜作用。所使用的堆焊軋輥由輥芯和堆焊層組成，輥芯材質(zhì)為42CrMo，具有良好的強(qiáng)度和韌性；堆焊層采用高鉻合金材料，旨在提高軋輥的耐磨性和耐熱性。在一次連續(xù)生產(chǎn)過程中，當(dāng)該開坯機(jī)運(yùn)行約100小時(shí)后，操作人員突然聽到異常聲響，隨即停機(jī)檢查。發(fā)現(xiàn)其中一根堆焊軋輥發(fā)生了斷裂，斷裂位置位于軋輥的輥身中部。從外觀上看，斷口較為粗糙，呈現(xiàn)出明顯的脆性斷裂特征。在斷口附近，還能觀察到一些細(xì)小的裂紋，這些裂紋呈放射狀分布，從斷裂中心向四周延伸。同時(shí)，軋輥表面存在不同程度的磨損痕跡，部分區(qū)域的堆焊層已經(jīng)剝落，露出了內(nèi)部的輥芯。經(jīng)測量，軋輥的磨損量在某些部位超過了設(shè)計(jì)允許的范圍。此外，在對其他未斷裂的軋輥進(jìn)行檢查時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了一些表面裂紋和磨損不均勻的情況。5.1.2失效原因分析與驗(yàn)證從材質(zhì)角度分析，對堆焊軋輥的原材料進(jìn)行化學(xué)成分檢測，發(fā)現(xiàn)堆焊材料中的碳含量超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，偏高約0.05%。碳含量的增加會(huì)導(dǎo)致堆焊層硬度提高，但韌性下降，使其在承受交變應(yīng)力時(shí)更容易產(chǎn)生裂紋。通過金相分析發(fā)現(xiàn)，堆焊層的微觀組織中存在粗大的晶粒和較多的夾雜物。粗大的晶粒降低了堆焊層的強(qiáng)度和韌性，而夾雜物則成為裂紋萌生的源頭。對輥芯材料42CrMo進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)其沖擊韌性低于標(biāo)準(zhǔn)值，這使得輥芯在承受沖擊載荷時(shí)的抗斷裂能力減弱。在工藝方面，回顧堆焊工藝參數(shù)，發(fā)現(xiàn)焊接電流過大，比正常工藝要求高出了15%。過大的焊接電流導(dǎo)致堆焊層的熱輸入增加，使得堆焊層與輥芯之間的熱應(yīng)力增大，容易產(chǎn)生裂紋。而且，焊接速度過快，使得堆焊層與輥芯的熔合不充分，降低了兩者之間的結(jié)合強(qiáng)度。對堆焊過程進(jìn)行模擬分析，結(jié)果顯示在當(dāng)前工藝參數(shù)下，堆焊層內(nèi)部的殘余應(yīng)力明顯增大，尤其是在堆焊層與輥芯的結(jié)合界面處，殘余應(yīng)力達(dá)到了材料屈服強(qiáng)度的70%以上，這為裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展提供了條件。使用與維護(hù)因素也是導(dǎo)致軋輥斷裂的重要原因。通過對生產(chǎn)記錄的查閱，發(fā)現(xiàn)該開坯機(jī)在運(yùn)行過程中存在多次過載現(xiàn)象，實(shí)際軋制力超過設(shè)計(jì)軋制力的20%-30%。過載使得軋輥承受的應(yīng)力大幅增加，加速了疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展。而且，在設(shè)備維護(hù)方面，缺乏定期的潤滑和清洗工作。軋輥表面的氧化鐵皮和油污等雜質(zhì)未能及時(shí)清除，加劇了軋輥的磨損。對潤滑系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)潤滑油的供應(yīng)不足，潤滑效果不佳，導(dǎo)致軋輥與軋件之間的摩擦力增大，產(chǎn)生大量的熱量，進(jìn)一步降低了軋輥的性能。為了驗(yàn)證上述分析結(jié)果，進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。首先，制作了與失效軋輥相同材質(zhì)和尺寸的試件，模擬實(shí)際的堆焊工藝和使用工況。在實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)整焊接電流和速度，觀察試件堆焊層的質(zhì)量和殘余應(yīng)力分布。結(jié)果表明，當(dāng)焊接電流過大、速度過快時(shí)，試件堆焊層出現(xiàn)了與失效軋輥類似的裂紋和結(jié)合不良現(xiàn)象。接著，對試件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，在不同的載荷條件下加載，記錄裂紋的萌生和擴(kuò)展情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在過載條件下，試件的疲勞壽命明顯縮短，裂紋擴(kuò)展速度加快，與失效軋輥的斷裂特征相符。此外，對軋輥的潤滑效果進(jìn)行測試，通過在不同潤滑條件下模擬軋制過程，測量軋輥的磨損量。結(jié)果表明，潤滑不良會(huì)導(dǎo)致軋輥磨損加劇，這也驗(yàn)證了使用與維護(hù)因素對軋輥失效的影響。5.1.3改進(jìn)措施與效果評估針對上述失效原因，提出了一系列改進(jìn)措施。在材質(zhì)優(yōu)化方面，嚴(yán)格控制堆焊材料和輥芯材料的采購質(zhì)量，加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。要求堆焊材料的化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求，碳含量控制在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)減少夾雜物的含量。對輥芯材料42CrMo進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，提高其沖擊韌性，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值以上。通過與供應(yīng)商溝通，選擇優(yōu)質(zhì)的原材料，并建立了嚴(yán)格的質(zhì)量追溯體系，確保每一批原材料的質(zhì)量穩(wěn)定可靠。工藝改進(jìn)方面，重新優(yōu)化堆焊工藝參數(shù)。將焊接電流降低至正常工藝要求范圍內(nèi)，減少10%-15%；同時(shí)，降低焊接速度，增加堆焊層與輥芯的熔合時(shí)間，提高結(jié)合強(qiáng)度。在堆焊過程中，采用多層多道焊工藝，控制每層堆焊的厚度和寬度，減小熱輸入和殘余應(yīng)力。對堆焊設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)和校準(zhǔn)，確保焊接參數(shù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。此外，在堆焊前對軋輥進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度控制在300℃-350℃，以減小堆焊層與輥芯之間的溫差，降低熱應(yīng)力。在使用與維護(hù)方面，制定了嚴(yán)格的操作規(guī)程，嚴(yán)禁開坯機(jī)過載運(yùn)行。安裝軋制力監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)控軋制力，一旦發(fā)現(xiàn)軋制力超過設(shè)定的安全范圍，立即報(bào)警并停機(jī)調(diào)整。加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)工作，定期對軋輥進(jìn)行潤滑和清洗，確保軋輥表面清潔，潤滑良好。制定詳細(xì)的維護(hù)計(jì)劃，規(guī)定每運(yùn)行一定時(shí)間后，對軋輥進(jìn)行全面的檢查和維護(hù)，包括探傷檢測、磨損測量等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的問題。實(shí)施改進(jìn)措施后，對效果進(jìn)行了評估。在后續(xù)的生產(chǎn)過程中，對堆焊軋輥的使用情況進(jìn)行了長期跟蹤監(jiān)測。結(jié)果顯示，軋輥的斷裂現(xiàn)象得到了有效控制，在相同的生產(chǎn)條件下，軋輥的使用壽命相比改進(jìn)前提高了50%以上。通過對軋制產(chǎn)品質(zhì)量的檢測，發(fā)現(xiàn)由于軋輥性能的穩(wěn)定，產(chǎn)品的尺寸精度和表面質(zhì)量得到了顯著提升，次品率降低了30%-40%。從經(jīng)濟(jì)效益方面來看，由于軋輥更換頻率的降低和產(chǎn)品質(zhì)量的提高，生產(chǎn)成本大幅下降，生產(chǎn)效率得到了提高，為企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。5.2案例二：某高速軋機(jī)堆焊軋輥熱裂紋失效5.2.1案例詳細(xì)情況介紹某高速軋機(jī)在現(xiàn)代化鋼鐵生產(chǎn)中承擔(dān)著關(guān)鍵任務(wù)，其軋制速度高達(dá)80m/s，軋制力穩(wěn)定在5000kN左右。在如此高速和高負(fù)荷的工作條件下，堆焊軋輥的性能面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。該高速軋機(jī)所使用的堆焊軋輥，輥芯材質(zhì)為40Cr，堆焊層采用高鉻合金材料，堆焊層厚度約為8mm。在連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行約50小時(shí)后，操作人員發(fā)現(xiàn)軋輥表面出現(xiàn)異常。經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)堆焊層表面出現(xiàn)了大量熱裂紋。這些熱裂紋呈現(xiàn)出不規(guī)則的分布狀態(tài)，有縱向裂紋沿著軋輥軸線方向延伸，長度可達(dá)20-30cm；也有橫向裂紋垂直于軸線分布，將堆焊層分割成大小不一的塊狀區(qū)域。裂紋寬度在0.1-0.3mm之間，深度經(jīng)檢測最深可達(dá)3mm，已經(jīng)嚴(yán)重影響到堆焊層的完整性和軋輥的正常使用。隨著裂紋的不斷擴(kuò)展，軋輥的表面質(zhì)量急劇下降，軋制出的鋼材表面出現(xiàn)明顯的劃痕和缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品次品率大幅上升，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的連續(xù)性和產(chǎn)品質(zhì)量。5.2.2基于實(shí)驗(yàn)與模擬的失效分析為深入探究熱裂紋產(chǎn)生的原因和發(fā)展過程，進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)測試和數(shù)值模擬。在實(shí)驗(yàn)方面，首先對堆焊軋輥的材料進(jìn)行了化學(xué)成分分析，發(fā)現(xiàn)堆焊材料中的硫含量偏高，達(dá)到了0.03%（標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)小于0.02%）。硫元素在堆焊過程中容易形成低熔點(diǎn)共晶物，這些共晶物在高溫下會(huì)削弱晶界的強(qiáng)度，增加熱裂紋產(chǎn)生的傾向。通過金相分析，觀察到堆焊層的微觀組織中存在粗大的柱狀晶，柱狀晶的生長方向垂直于熔合線。這種粗大的柱狀晶組織使得堆焊層的性能不均勻，晶界處成為薄弱環(huán)節(jié)，容易在熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋。利用熱膨脹儀對堆焊材料和輥芯材料的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了測試，結(jié)果表明堆焊材料的熱膨脹系數(shù)為12×10-6/℃，輥芯材料40Cr的熱膨脹系數(shù)為11×10-6/℃。雖然兩者熱膨脹系數(shù)差異不大，但在高速軋機(jī)頻繁的加熱和冷卻循環(huán)過程中，這種微小的差異會(huì)逐漸積累，在堆焊層與輥芯的結(jié)合界面處產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。在數(shù)值模擬方面，運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS建立了堆焊軋輥的三維模型。考慮到軋制過程中的熱傳遞、材料的熱物理性能以及軋輥的力學(xué)行為，模擬了堆焊軋輥在軋制過程中的溫度場和應(yīng)力場分布。模擬結(jié)果顯示，在軋制過程中，軋輥表面溫度迅速升高，最高可達(dá)600℃以上。由于軋輥表面與內(nèi)部的溫度梯度較大，導(dǎo)致熱應(yīng)力集中在堆焊層表面。在熱應(yīng)力的作用下，堆焊層內(nèi)部的應(yīng)力分布不均勻，尤其是在晶界和缺陷處，應(yīng)力集中現(xiàn)象更為明顯。當(dāng)應(yīng)力超過堆焊材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生塑性變形，隨著塑性變形的不斷積累，最終引發(fā)裂紋的萌生和擴(kuò)展。通過模擬不同階段的應(yīng)力和應(yīng)變分布，清晰地展現(xiàn)了熱裂紋從萌生到擴(kuò)展的全過程。5.2.3預(yù)防熱裂紋再次出現(xiàn)的策略針對上述失效分析結(jié)果，提出以下預(yù)防熱裂紋再次出現(xiàn)的策略。在控制溫度方面，優(yōu)化軋機(jī)的冷卻系統(tǒng)，采用高效的冷卻介質(zhì)和合理的冷卻方式，確保軋輥在軋制過程中溫度分布均勻，減少溫度梯度。例如，增加冷卻水管的數(shù)量和布局密度，使冷卻介質(zhì)能夠更均勻地接觸軋輥表面，提高冷卻效率。同時(shí)，設(shè)置合理的軋制節(jié)奏，避免軋輥長時(shí)間處于高溫狀態(tài)，降低熱應(yīng)力的產(chǎn)生。在軋制一定時(shí)間后，適當(dāng)停機(jī)讓軋輥冷卻，再繼續(xù)生產(chǎn)。在優(yōu)化焊接工藝方面，嚴(yán)格控制焊接參數(shù)。降低焊接電流，從原來的200A降低到180A，減少熱輸入，避免堆焊層過熱，細(xì)化晶粒組織，提高堆焊層的韌性。調(diào)整焊接速度，從原來的30cm/min降低到25cm/min，使堆焊材料能夠充分熔合，減少未熔合缺陷，提高堆焊層與輥芯的結(jié)合強(qiáng)度。在焊接前，對軋輥進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度控制在350℃-400℃，減小堆焊層與輥芯之間的溫差，降低熱應(yīng)力。選擇合適的堆焊材料也是關(guān)鍵。研發(fā)或選用熱膨脹系數(shù)與輥芯材料更匹配的堆焊材料，減小兩者之間的熱膨脹差異，降低熱應(yīng)力。例如，通過添加微量元素，調(diào)整堆焊材料的化學(xué)成分，使其熱膨脹系數(shù)接近輥芯材料40Cr的熱膨脹系數(shù)。同時(shí)，提高堆焊材料的純凈度，降低硫、磷等雜質(zhì)元素的含量，減少低熔點(diǎn)共晶物的形成，提高堆焊層的抗熱裂紋能力。六、堆焊軋輥失效預(yù)防措施與優(yōu)化策略6.1材料選擇與質(zhì)量控制6.1.1優(yōu)質(zhì)母材與堆焊材料的篩選選擇優(yōu)質(zhì)的母材與堆焊材料是確保堆焊軋輥性能的關(guān)鍵。對于母材，要綜合考慮其強(qiáng)度、韌性、硬度以及加工性能等因素。在強(qiáng)度方面，根據(jù)軋輥的工作載荷，選擇具有足夠強(qiáng)度的材料，如在大型軋機(jī)中，常選用42CrMo等高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼作為母材，其屈服強(qiáng)度可達(dá)930MPa以上，能夠承受巨大的軋制力。韌性同樣重要，高韌性的母材可以有效抵抗沖擊載荷，減少裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，例如35CrMo鋼，其沖擊韌性值（αk）可達(dá)80J/cm2以上，在受到?jīng)_擊時(shí)，能夠通過塑性變形吸收能量，降低軋輥斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。硬度則影響著母材的耐磨性，合適的硬度可以保證母材在一定程度上抵抗磨損，延長軋輥的使用壽命。同時(shí)，良好的加工性能便于母材的加工成型，提高生產(chǎn)效率。堆焊材料的選擇應(yīng)與母材相匹配，且滿足軋輥的使用工況要求。在化學(xué)成分匹配上，要確保堆焊材料與母材在冶金上能夠良好結(jié)合，減少界面處的成分偏析和脆性相的形成。例如，當(dāng)母材為中碳鋼時(shí)，選擇含碳量相近、合金元素能夠與母材相互融合的堆焊材料，如某些低合金鋼堆焊材料，其中的鉻、鉬等合金元素能夠與母材中的元素形成固溶體，提高堆焊層與母材的結(jié)合強(qiáng)度。對于熱軋輥，由于工作時(shí)表面溫度較高，堆焊材料需要具備良好的熱穩(wěn)定性和高溫耐磨性，通常選用含有較多鉻、鉬、鎢等合金元素的熱作模具鋼堆焊材料，這些合金元素在高溫下能夠形成穩(wěn)定的碳化物，提高堆焊層的硬度和耐磨性。在冷軋輥堆焊中，堆焊材料則更注重其在常溫下的耐磨性和表面質(zhì)量，可選用高鉻合金堆焊材料，其高硬度的碳化物能夠有效抵抗冷軋過程中的磨損，同時(shí)保證軋輥表面的光潔度。6.1.2嚴(yán)格的材料檢驗(yàn)流程建立從原材料采購到成品檢驗(yàn)的全流程質(zhì)量控制體系至關(guān)重要。在原材料采購階段，要對供應(yīng)商進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和評估，選擇具有良好信譽(yù)和質(zhì)量保證能力的供應(yīng)商。對每一批次的母材和堆焊材料，都要進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。對于母材，進(jìn)行化學(xué)成分分析，通過光譜分析儀等設(shè)備，精確檢測母材中各種元素的含量，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)要求。例如，對于42CrMo母材，要檢測碳、鉻、鉬、錳等元素的含量，碳含量應(yīng)控制在0.38%-0.45%之間，鉻含量在0.90%-1.20%之間，鉬含量在0.15%-0.25%之間。同時(shí)，對母材進(jìn)行硬度測試，使用洛氏硬度計(jì)或布氏硬度計(jì)，檢測母材的硬度是否在規(guī)定范圍內(nèi)，以保證其力學(xué)性能。對于堆焊材料，除了進(jìn)行化學(xué)成分分析和硬度測試外，還要進(jìn)行焊接工藝性能測試。通過模擬實(shí)際堆焊過程，觀察堆焊材料的焊接飛濺情況、熔滴過渡特性以及堆焊層的成型質(zhì)量。如果堆焊材料在焊接過程中飛濺嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致堆焊層的質(zhì)量不穩(wěn)定，影響堆焊軋輥的性能。對堆焊材料的熔敷金屬進(jìn)行力學(xué)性能測試，包括拉伸強(qiáng)度、沖擊韌性等，確保堆焊層能夠滿足軋輥的使用要求。在堆焊過程中，要對每一道工序進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。對堆焊層的厚度、寬度進(jìn)行測量，保證其符合設(shè)計(jì)要求。采用無損檢測技術(shù)，如超聲波探傷、磁粉探傷等，對堆焊層進(jìn)行探傷檢測，檢查是否存在氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。一旦發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)采取措施進(jìn)行修復(fù)，如對氣孔缺陷，可以通過重新焊接或補(bǔ)焊的方式進(jìn)行修復(fù)。在成品檢驗(yàn)階段，對堆焊軋輥進(jìn)行全面的性能測試，包括硬度分布測試、耐磨性測試、抗熱疲勞性能測試等。通過硬度分布測試，了解堆焊層和母材的硬度變化情況，判斷堆焊層與母材的結(jié)合質(zhì)量。在耐磨性測試中，模擬軋輥的實(shí)際工作條件，對堆焊軋輥進(jìn)行磨損試驗(yàn)，測量其磨損量，評估其耐磨性能。進(jìn)行抗熱疲勞性能測試，通過循環(huán)加熱和冷卻的方式，模擬軋輥在工作過程中的熱循環(huán)，觀察堆焊層是否出現(xiàn)裂紋等熱疲勞現(xiàn)象。只有經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)都符合要求的堆焊軋輥才能進(jìn)入市場，從而確保堆焊軋輥的質(zhì)量和可靠性。6.2焊接工藝優(yōu)化6.2.1合理焊接參數(shù)的確定通過大量的實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，確定了適合不同工況的焊接參數(shù)。在埋弧堆焊工藝中，對于承受較大軋制力和磨損的熱軋工作輥堆焊，當(dāng)采用直徑為4mm的焊絲時(shí)，焊接電流宜控制在500-550A之間。這是因?yàn)楹线m的電流能夠保證堆焊層具有足夠的熔深，使堆焊層與母材充分熔合，形成牢固的冶金結(jié)合。若電流過小，堆焊層熔深不足，與母材的結(jié)合強(qiáng)度降低，在軋制過程中容易出現(xiàn)剝離現(xiàn)象。而電流過大，會(huì)導(dǎo)致堆焊層過熱，晶粒粗大，降低堆焊層的力學(xué)性能，增加裂紋產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。焊接電壓一般保持在30-32V。電壓的穩(wěn)定對于電弧的穩(wěn)定燃燒至關(guān)重要，合適的電壓能夠保證堆焊層的寬度和高度均勻，使堆焊層的成型質(zhì)量良好。電壓過高，電弧長度增加，容易產(chǎn)生飛濺和氣孔等缺陷；電壓過低，電弧不穩(wěn)定，堆焊層的連續(xù)性和致密性難以保證。焊接速度控制在30-35cm/min。這樣的焊接速度既能保證堆焊層與母材充分熔合，又能使堆焊層的冷卻速度適中，避免因冷卻速度過快或過慢而產(chǎn)生缺陷。焊接速度過快，堆焊層與母材的熔合時(shí)間短，容易出現(xiàn)未熔合缺陷；焊接速度過慢，堆焊層在高溫下停留時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致晶粒長大，熱應(yīng)力增大，從而引發(fā)裂紋等缺陷。這些焊接參數(shù)對焊接質(zhì)量有著顯著的影響。合理的焊接電流、電壓和速度能夠保證堆焊層的硬度均勻性。通過硬度測試發(fā)現(xiàn)，在上述焊接參數(shù)下，堆焊層的硬度波動(dòng)范圍在HRC50-52之間，硬度均勻性良好，能夠有效提高軋輥的耐磨性。合適的焊接參數(shù)還能降低堆焊層的殘余應(yīng)力。利用X射線衍射法對堆焊層的殘余應(yīng)力進(jìn)行測試，結(jié)果表明，在優(yōu)化后的焊接參數(shù)下，堆焊層的殘余應(yīng)力明顯降低，從原來的200MPa以上降低到了100MPa以下，有效減少了因殘余應(yīng)力導(dǎo)致的裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展，提高了堆焊軋輥的使用壽命。6.2.2先進(jìn)焊接技術(shù)的應(yīng)用激光堆焊技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢，在堆焊軋輥領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。激光堆焊以高能量密度的激光束作為熱源，使堆焊材料迅速熔化并與母材熔合。其能量密度可高達(dá)10^4-10^6W/cm2，相比傳統(tǒng)焊接方法，具有諸多顯著優(yōu)勢。由于激光束能量集中，熱輸入量小，堆焊過程中對母材的熱影響區(qū)極小。在對某高精度冷軋堆焊軋輥進(jìn)行激光堆焊修復(fù)時(shí)，熱影響區(qū)寬度僅為0.1-0.3mm，有效避免了母材組織和性能的惡化。這對于一些對尺寸精度和性能要求極高的軋輥，如冷軋薄板軋輥，能夠更好地保證軋輥的尺寸精度和表面質(zhì)量，減少后續(xù)加工工序。激光堆焊的熔覆層與母材之間形成牢固的冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高。通過拉伸試驗(yàn)測試熔覆層與母材的結(jié)合強(qiáng)度，結(jié)果顯示其結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)400MPa以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)焊接方法的結(jié)合強(qiáng)度。這使得堆焊層在軋制過程中能夠更好地承受各種載荷，不易出現(xiàn)剝落等失效現(xiàn)象。而且，激光堆焊可以精確控制堆焊層的厚度和形狀，通過計(jì)算機(jī)編程控制激光束的掃描路徑和能量輸入，能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜形狀軋輥表面的堆焊修復(fù)。在修復(fù)具有特殊槽型的軋輥時(shí)，激光堆焊能夠根據(jù)槽型的形狀和尺寸，精確地在槽內(nèi)進(jìn)行堆焊，保證堆焊層的均勻性和完整性。攪拌摩擦焊接技術(shù)作為一種固相連接技術(shù)，在堆焊軋輥領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。攪拌摩擦焊接是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭與工件表面摩擦產(chǎn)生的熱量，使材料達(dá)到塑性狀態(tài)，然后通過攪拌頭的攪拌作用，實(shí)現(xiàn)材料的連接。該技術(shù)在提高焊接質(zhì)量方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。由于焊接過程中材料不發(fā)生熔化，避免了傳統(tǒng)焊接方法中因熔化和凝固過程產(chǎn)生的氣孔、裂紋等缺陷。在對某堆焊軋輥進(jìn)行攪拌摩擦焊接修復(fù)時(shí)，通過金相分析發(fā)現(xiàn)，焊接接頭組織致密，未發(fā)現(xiàn)氣孔和裂紋等缺陷，焊接質(zhì)量得到了顯著提高。攪拌摩擦焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較小。通過應(yīng)力測試分析，攪拌摩擦焊接接頭的殘余應(yīng)力比傳統(tǒng)焊接方法降低了30%-50%。這是因?yàn)閿嚢枘Σ梁附邮且环N固相連接過程，材料在塑性狀態(tài)下變形，沒有明顯的熱脹冷縮現(xiàn)象，從而減少了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。較小的殘余應(yīng)力有利于提高堆焊軋輥的疲勞壽命和抗變形能力，延長軋輥的使用壽命。攪拌摩擦焊接還具有焊接效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于大規(guī)模的堆焊軋輥生產(chǎn)和修復(fù)。在某軋輥制造企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐中，采用攪拌摩擦焊接技術(shù)對軋輥進(jìn)行堆焊修復(fù)，不僅提高了焊接質(zhì)量，還將生產(chǎn)效率提高了30%以上，降低了生產(chǎn)成本。6.3軋輥設(shè)計(jì)改進(jìn)6.3.1基于力學(xué)分析的結(jié)構(gòu)優(yōu)化運(yùn)用力學(xué)分析方法對軋輥結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，能夠顯著提升其承載能力和抗失效能力。以四輥軋機(jī)的支承輥為例，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，支承輥的輥身通常采用均勻的直徑和壁厚。然而，通過有限元分析軟件對軋制過程中的應(yīng)力分布進(jìn)行模擬發(fā)現(xiàn)，在軋制力的作用下，支承輥的輥身中部承受著較大的彎曲應(yīng)力，而兩端的應(yīng)力相對較小?；诖朔治鼋Y(jié)果，對支承輥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將輥身中部的直徑適當(dāng)增大，壁厚增加10%-15%，以提高其抗彎強(qiáng)度。同時(shí)，在兩端適當(dāng)減小直徑和壁厚，減輕重量的同時(shí)，也不會(huì)影響其承載能力。優(yōu)化后的支承輥在相同的軋制工況下，輥身中部的應(yīng)力降低了20%-30%，有效提高了支承輥的承載能力和抗疲勞性能。在高速線材軋機(jī)的工作輥設(shè)計(jì)中，考慮到軋制過程中的高速?zèng)_擊和復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，運(yùn)用力學(xué)分析方法對工作輥的輥頸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。傳統(tǒng)的工作輥輥頸通常采用圓柱形結(jié)構(gòu)，在高速?zèng)_擊載荷下，輥頸與輥身的過渡部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，將輥頸與輥身的過渡部位設(shè)計(jì)成圓滑的曲線形狀，采用漸變的過渡半徑，從原來的5mm增加到10mm。這樣可以有效分散應(yīng)力，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。通過對優(yōu)化前后的工作輥進(jìn)行疲勞壽命分析，結(jié)果表明，優(yōu)化后的工作輥疲勞壽命提高了50%以上。在實(shí)際生產(chǎn)中，采用優(yōu)化后的工作輥，高速線材軋機(jī)的換輥周期明顯延長，從原來的每周更換一次，延長到每兩周更換一次，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。6.3.2考慮工況的個(gè)性化設(shè)計(jì)根據(jù)不同的使用工況進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，是確保軋輥在復(fù)雜環(huán)境下可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中，軋輥在高溫、高壓和高摩擦的工況下工作。針對這種工況，設(shè)計(jì)時(shí)在軋輥表面開設(shè)特殊的冷卻通道，采用螺旋形的冷卻通道布局，使冷卻介質(zhì)能夠更均勻地分布在軋輥表面，提高冷卻效果。冷卻通道的直徑設(shè)計(jì)為8-10mm，間距為30-40mm。通過這種設(shè)計(jì)，軋輥表面的溫度分布更加均勻，最大溫差控制在50℃以內(nèi)，有效降低了熱應(yīng)力，減少了熱裂紋的產(chǎn)生。同時(shí)，在軋輥表面堆焊層的設(shè)計(jì)上，增加堆焊層中鉻、鉬、釩等合金元素的含量，提高堆焊層的高溫硬度和耐磨性。鉻含量從原來的8%提高到10%，鉬含量從3%提高到4%，釩含量從0.5%提高到0.8%。經(jīng)過這樣的個(gè)性化設(shè)計(jì)，熱軋帶鋼生產(chǎn)線的軋輥使用壽命提高了3-5倍，軋制出的帶鋼表面質(zhì)量得到了顯著提升。在冷軋薄板生產(chǎn)中，軋輥需要具備高精度和高表面質(zhì)量。針對這種工況，采用高精度的磨削工藝和表面處理技術(shù)。在磨削工藝方面，采用數(shù)控磨床，通過精確控制磨削參數(shù)，使軋輥的圓柱度誤差控制在0.005mm以內(nèi)，表面粗糙度達(dá)到Ra0.05-0.1μm。在表面處理方面，對軋輥表面進(jìn)行鍍硬鉻處理，鍍鉻層厚度為0.02-0.03mm。鍍硬鉻層具有硬度高、耐磨性好、表面光潔度高的特點(diǎn)，能夠有效提高軋輥的表面質(zhì)量和耐磨性。同時(shí)，在軋輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，增加軋輥的剛性，采用高強(qiáng)度的合金材料，提高軋輥的抗變形能力。通過這些個(gè)性化設(shè)計(jì)措施，冷軋薄板生產(chǎn)中的軋輥能夠滿足高精度和高表面質(zhì)量的要求，生產(chǎn)出的冷軋薄板厚度公差控制在±0.02mm以內(nèi)，表面平整度良好，滿足了高端市場對冷軋薄板的質(zhì)量需求。6.4使用與維護(hù)管理6.4.1制定科學(xué)的操作規(guī)程科學(xué)的操作規(guī)程對于堆焊軋輥的正確使用至關(guān)重要，它能夠有效避免因操作不當(dāng)而引發(fā)的失效問題。在某大型鋼鐵企業(yè)，通過制定詳細(xì)的操作規(guī)程，明確規(guī)定了軋輥在不同軋制工藝下的承載能力和適用范圍。例如，對于某型號的堆焊軋輥，在軋制普通碳素鋼時(shí)，規(guī)定其最大軋制力不得超過8000kN，軋制速度應(yīng)控制在5-10m/s之間。操作人員必須嚴(yán)格按照這些參數(shù)進(jìn)行操作，不得隨意調(diào)整。在軋制過程中，嚴(yán)禁軋輥承受過載負(fù)荷，如不得在軋輥表面有異物或軋件溫度異常的情況下進(jìn)行軋制。通過嚴(yán)