輥印

輥印是鋼材的表面缺陷之一，鋼材表面上呈連續性或周期性分布的凸起或凹下的印痕。手摸時的凹凸感不明顯。在一定範圍內的輥印允許存在。輥印在帶鋼上、下表面都有，寬度方向上集中於兩個位置，操作側和中部，操作側的輥印比較輕，而中部的輥印比較重。缺陷在現場觀察為亮點，用相機照出來表現為暗點。對活套輥子用不同的方式進行處理時，缺陷微觀表現又不同：用非常細的砂紙進行拋光打磨時，輥印底部為光滑曲面；用較粗的砂紙進行打磨，輥印底部就會出現擦痕，開始擦痕方向比較混亂，當統一砂紙打磨方向時，可觀察到輥印底部擦痕與砂紙打磨方向一致。

基本介紹

• 中文名：輥印
• 外文名：roll marks
• 簡介：鋼材的表面缺陷
• 原因：出口導板壓力過大
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉

簡介

冷軋廠為了改善成品帶鋼板形質量，新建一條配置拉伸矯直機的重卷機組，該機組主要設備有開卷和卷取機、焊機、拉伸喬直機、活套、圓盤剪和塗油機等。在機組建成試運行過程中，發現帶鋼在活套處產生了輥印缺陷，該缺陷有時表現特別嚴重，使帶鋼因表面質量不合而降級，造成較大的經濟損失。

輥印是鋼材的表面缺陷之一，鋼材表面上呈連續性或周期性分布的凸起或凹下的印痕。手摸時的凹凸感不明顯。在一定範圍內的輥印允許存在。產生輥印的原因是：

(1)軋輥加工後殘留有刀花；

(2)出口導板壓力過大；

(3)軋輥或矯直輥被外物硌傷；

(4)矯直輥孔型曲線與產品不匹配。

防止和消除輥印的辦法有：

(1)提高軋輥和矯直輥表面硬度和加工質量；

(2)正確安裝出口導板；

(3)合理設計矯直輥孔型。

輥印特徵分析

輥印缺陷的表現特徵

輥印在帶鋼上、下表面都有，寬度方向上集中於兩個位置，操作側和中部，操作側的輥印比較輕，而中部的輥印比較重。缺陷在現場觀察為亮點，用相機照出來表現為暗點。

對活套輥子用不同的方式進行處理時，缺陷微觀表現又不同：用非常細的砂紙進行拋光打磨時，輥印底部為光滑曲面；用較粗的砂紙進行打磨，輥印底部就會出現擦痕，開始擦痕方向比較混亂，當統一砂紙打磨方向時，可觀察到輥印底部擦痕與砂紙打磨方向一致。

輥印缺陷與工藝參數的關係

活套區域的主要工藝參數有速度、張力與活套量，在初期曾懷疑缺陷為帶鋼打滑產生的擦劃傷。控制帶鋼速度及加速度後，發現缺陷無變化，排除缺陷為擦劃傷就排除了與速度和活套量的關係。輥印只與張力有關係，對張力的大小進行調節，輥印有一定的變化，但改變不明顯，而且也不能消除。

輥印缺陷與帶鋼厚度的關係

現場對比跟蹤了輥印與帶鋼厚度的關係，當厚度小於等於0．8mm時，沒有輥印；當厚度達到1．0mm 時，出現了比較明顯的輥印；當厚度達到1．2mm時，輥印就嚴重了，且隨著帶鋼厚度的增加，輥印越來越嚴重。同時發現，出現輥印缺陷後，隨著帶鋼厚度的增加，其數量也有所增加。由此可以得出如下結論：輥印與帶鋼厚度密切相關，達到一定厚度時就會出現，且隨著厚度的增加，缺陷表現得越嚴重。

輥面凹坑對輥印的影響

當發現活套產生輥印後，跟蹤了帶鋼表面變化情況，帶鋼入活套前沒有輥印，經過第一根輥子後就產生該缺陷，每經過一根輥子，缺陷數量就增加，說明所有輥子都存在問題。立即對活套內的七根轉向輥輥面進行清理，並沒有發現明顯的雜物與粉塵，而是有較多細小的凹坑。

對凹坑進行打磨後，觀察輥印缺陷數量及特徵沒有變化。在帶鋼寬度方向上標記缺陷位置，反向查找產生缺陷輥面情況，與輥面的凹坑沒有對應關係，用手摸也沒有異常。

輥印產生原因

帶鋼表面的輥印實質

通過帶鋼表面輥印的微觀表現特徵進行分析，認為應該是由活套輥局部輥面表面結構複製而成，所以用不同的方式處理輥面時，輥印會有不同的表現，且與輥面具有很強的對應性。

要將輥面結構複製到帶鋼表面，必須有一定的壓應力，該應力遠大於帶鋼張力產生的平均應力，所以輥面應該存在局部點狀凸起。並且輥面的局部凸起高度應該很小，凸起處有比較平緩的過度，機組建張後輥子局部凸起處與帶鋼仍為全接觸，帶鋼在此處的變形量是固定的。

壓應力的集中度與帶鋼的抗彎模量成正比關係，即與帶鋼的厚度的立方、強度成正比關係，而帶鋼抵抗產生輥印的能力與其強度成正比關係。最終影響輥印缺陷的因素是帶鋼厚度，當帶鋼較薄時壓應力集中小，沒有輥印缺陷，帶鋼厚度達到一定值時就會出現輥印缺陷，且隨著厚度的增加而迅速加重。由於局部凸起的高度及過渡的平緩性差異，其應力集中必然不同，導致出現輥印缺陷對應的帶鋼厚度也不同，所以輥印缺陷的數量也會隨著帶鋼的厚度增加而增加。

輥面形貌觀察及圓周度檢測

通過對輥印缺陷的特徵及產生條件進行分析後，仔細地觀察活套輥的輥面形貌，發現在其周向（帶鋼寬度方向）存周期性的折印，與帶鋼上中部的輥印相對應處有兩圈凸起。用圓度計對活套輥進行檢測時，發現輥面存在折印處圓度計有明顯的跳動，且與折印的周期有很好的對應性。

對摺印的檢測結果說明輥面存線上狀凸起，但由於線狀凸起接觸面積仍然較大，且過渡很平緩不會產生輥印缺陷。線狀凸起與兩圈周向凸起相互交匯，產生點狀凸起，在點狀凸起處應力集中發生了明顯的變化，在帶鋼張力作用下就產生了輥印缺陷。

輥身傾斜

在機組的操作側，輥面沒有中部那樣明顯的點狀凸起。仔細對輥面折印進行觀察，可發現折印不是平直的，存在小角度的轉折點，在轉折處有較小的點狀凸起，而這種點狀凸起存在於整個輥面。

觀察帶鋼進入和拉出活套的運行狀況，發現不論帶鋼進入時的位置如何，帶鋼總是向傳動側偏移，說明活套輥的運行存在問題。用水平儀檢查發現，輥子操作側比傳動側高，導致帶鋼在操作側邊部受力較大，將帶鋼推向傳動側。同時，導致該位置帶鋼應力集中，在輥面局部點狀凸起共同作用下產生了輥印。

輥面缺陷形成分析

加工過程工藝控制不當

活套輥的輥面是由熱軋中厚板冷滾壓製作的，中厚板在常溫下存在呂德斯帶，滾壓加工是不穩定變形過程，當加工工藝參數不當時，就會產生屈服現象，出現前文所述的折印。這種折印現象在冷軋帶鋼的生產過程中也存在，如酸洗機組對熱軋來料進行開卷作業時，工藝控制不當就會產生折印；經罩式爐退火的帶鋼，在平整機組開卷時也存在同樣的現象。

輥身加工設備能力不足

輥面周向兩條凸起應該與輥子生產廠家設備加工能力不足有關，即滾壓設備的長度小於輥身長度。對輥子進行加工的方式受設備的局限，只能多道次、換方向進行滾壓，在滾壓設備的端部就留下了兩圈加工的印跡，該印跡在位置上對稱。因加工的先後順序的影響，兩圈凸起的高度存在較大的差異。

輥面處理及輥印缺陷預防

輥身水平度調整

對活套所在輥子的水平進行檢測，發現活動框架上所有輥子傾斜方向和角度一致，固定輥子水平度符合要求，確定不是安裝問題。

對卷揚相關設備進行檢查，發現系活套輥框架操作側與傳動側的鋼繩長度不一致，分析認為應該是鋼繩在運行一定時間後張緊後拉伸長度不相等所造成。對兩側鋼繩高度同步進行調整，保證輥子的水平度，運行後檢查確認帶鋼在操作側的輥印、帶鋼在活套內跑偏現象消除。

輥面局部高點打磨

由於輥面的局部高點不明顯，用肉眼無法查找和分辨，不能逐個進行打磨。而且輥子是經過鍍鉻處理的，目的是增加其硬度和耐磨性，打磨的高度及程度控制不好會對輥子造成損傷。研究後採取以下措施進行處理，固定打磨器具於產生輥印處，轉動輥子對局部高點進行衝擊式打磨，然後用細砂紙進行處理。

輥面經簡單打磨後，輥印缺陷有明顯減輕，生產帶鋼厚度達到1．2mm 時也沒有輥印。

生產帶鋼規格控制

輥子在運行過程中必然存在磨損現象，特別是機組進行加、減速時。有局部高點處應力較大，磨損就比其它部位大，在生產過程中帶鋼會自行對局部高點進行消磨。

根據輥面處理後的結果，先將機組生產帶鋼的厚度限定在1．2mm 以下。精整工序有三條卷線，原料比較充足，如此限定後再合理安排，也能保證機組的全負荷生產。機組運行6個月以後，試生產厚度為1．5mm的帶鋼，檢查確認沒有輥印。機組運行12個月以後，試生產厚度為2．0mm 的帶鋼，檢查確認沒有輥印。至此，雖然機組活套輥子還存在折印和周向條狀凸起，但其產生的輥印缺陷得到有效解決。

總結

1.活套輥產生的缺陷，是其加工製造過程中工藝控制不當產生的局部高點所造成的。由於其高度不明顯、過渡較平緩，給原因的查找和處理造成了一定的困難，導致最終解決該問題的時間很長。

2.本次發現的輥印缺陷，其特徵與規律與之前的認識相矛盾，主要表現為張力對其影響較小、隨帶鋼厚度增加而嚴重的現象，與輥面粘有異物產生輥印的表現相反。所以解決現場的問題，不能完全依靠經驗和正向推理，而是要根據問題的具體特徵與規律進行反推，提出假設後進行驗證，方能找出其真正的原因。