分析冷軋輥的消耗情況和表面波檢測方法

王杰

摘 要：針對目前冷軋輥運行使用過程出現(xiàn)的消耗以及表面波異常問題，文章分析與介紹了研究冷軋輥消耗情況與表面波檢測方法的現(xiàn)實意義與實際消耗情況，并提出了表面波的檢測方法，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：冷軋輥；表面波檢測方法；貝殼狀剝落；帶狀疲勞剝落

科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，使得各行各業(yè)進行經(jīng)營建設(shè)所處的市場競爭環(huán)境日趨激烈。以冷軋廠生產(chǎn)金屬壓延為例，其生產(chǎn)消耗的軋輥是占整個生產(chǎn)過程經(jīng)濟造價的1/4。為提高生產(chǎn)效率，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)從實際角度出發(fā)，即在明確冷軋輥消耗情況的基礎(chǔ)上，找出表面波檢測方法優(yōu)化控制的策略。這是實現(xiàn)企業(yè)進行經(jīng)營建設(shè)可持續(xù)性目標(biāo)的重要課題內(nèi)容，研究人員應(yīng)將其重視起來，以作用于實踐。

一、研究冷軋輥消耗情況與表面波檢測方法的現(xiàn)實意義

在對金屬進行壓延生產(chǎn)建設(shè)過程中，軋輥是消耗量較大的工具器件。隨著市場經(jīng)濟發(fā)展，冷軋加工對輥備件的消耗量增加，使其在金屬壓延生產(chǎn)中占據(jù)的造價成本高達25%。冷軋廠要想實現(xiàn)經(jīng)營發(fā)展的經(jīng)濟效益，需在明確冷軋輥生產(chǎn)建設(shè)實際消耗情況的基礎(chǔ)上，找出具有針對性的表面波檢測方法，以提高軋輥設(shè)備的運行使用效率，以降低金屬壓延生產(chǎn)的效率。

二、冷軋輥消耗情況分析

研究表明，冷軋輥消耗主要由三種類型組成，即正常消耗、異常消耗以及輥面剝落。其中正常消耗是因磨削而對軋輥表面造成的消耗，如輥印、凹坑以及輥型曲線磨損等。異常消耗則為當(dāng)軋輥在發(fā)生卡鋼以及粘鋼等軋鋼事故后，會受到熱沖擊而形成較深的小掉肉或是裂縫等表面損傷。輥面剝落消耗則分為貝殼狀剝落與帶狀疲勞剝落。貝殼狀剝落是由內(nèi)裂導(dǎo)致的，即其會在軋制載荷形成的軋輥內(nèi)部與剪切應(yīng)力的殘余應(yīng)力作用下，形成裂紋源。而帶狀疲勞剝落是由表面開裂導(dǎo)致的，即疲勞的初始裂紋形成于表面，并會在因軋制載荷引起的輥面殘余壓應(yīng)力與剪切應(yīng)力的作用下，向既定方向進行皮下延伸[1]。

三、冷軋輥表面波檢測方法

冷軋輥輥面缺陷無法用肉眼進行準(zhǔn)確判定，為此，相關(guān)人員可采用表面波檢測方法，來進行缺陷準(zhǔn)確區(qū)分。表面波是一種在固定介質(zhì)表面上傳播的超聲波波型，其由沿波傳方向的縱波以及垂直于波傳播方向的橫波合成。此外，由于其質(zhì)點振動軌跡為橢圓，因此，其具有橫縱波的綜合特征，如圖1所示。

對于表面波檢測使用的儀器與探頭來說，因冷軋輥生產(chǎn)企業(yè)采用的冷軋輥材質(zhì)為Cr5，經(jīng)分析，其表層為淬硬層。由于該材料對軋輥表面波的衰減程度小，因此，其所檢測出的輥面光潔度很高。于此，可判斷，Cr5適用于表面波對輥面缺陷的檢測作業(yè)。探頭頻率越高，作用的波長越短，檢測的有效深度就小，這就意味著其材質(zhì)的衰減程度也越大，從而嚴重影響表面缺陷的檢測能力。為此，生產(chǎn)建設(shè)人員應(yīng)針對鍛鋼冷軋輥的實際情況，選用探頭設(shè)備規(guī)格為2MHz，8×9mm2。而超聲波探傷儀則應(yīng)采用USM33、58以及60等型號。

在進行檢測靈敏度調(diào)節(jié)過程中，因冷軋輥的光潔度較高，即粗糙度僅為Ra0.4m-0.8m之間。因此，該表面波的靈敏度調(diào)節(jié)應(yīng)采用20CrMo的優(yōu)質(zhì)鍛鋼，并在距離探頭前端150mm處，對2×2的人工缺陷采用表面波回波波高基準(zhǔn)法，來進行調(diào)節(jié)作業(yè)。

對于檢測數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)的判定，應(yīng)在當(dāng)前靈敏度檢測結(jié)構(gòu)的條件下，即波高范圍大多處在50%f.s以內(nèi)，且波形細直占寬近乎為0。據(jù)磁粉檢測結(jié)果顯示，通常情況下會與軋輥軸線相平行。從形態(tài)角度來看，磁痕較直且均勻清晰。為此，檢測人員要對其進行試驗，當(dāng)冷軋輥生產(chǎn)軋輥備件表面出現(xiàn)這種缺陷，并不會影響所扎材板面質(zhì)量與軋制使用效果。

此過程，還對夾雜表面波波高與裂紋進行了比較，即在軋輥使用材質(zhì)、輥面粗糙度以及回波距離相同的情況下，表面波的回波聲壓與以下幾點因素相關(guān)：首先，與發(fā)紋相比，裂紋的長度與深度的影響更大，且具有反射邊緣尖銳且反射能力強的特點；其次，輥面缺陷發(fā)生性質(zhì)、表面露頭缺陷深度以及皮下缺陷埋藏深度；最后，因發(fā)紋深度與寬度均處在幾十個微米量級且多數(shù)下半部為圓弧，這就使得表面波的部分聲容易沿著圓弧通過，并以小部分聲能反射返回。值得注意的是，在同一探測靈敏度且回波距離處，裂紋夾雜的回波能量較強且回波高[3]。

四、結(jié)語

綜上所述，冷軋輥的消耗由正常消耗、異常消耗以及輥面消耗促組成，其中輥面消耗作為影響最為深遠的消耗形式。相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)采用合理儀器材質(zhì)的表面波檢測法，來進行試驗處理，即根據(jù)不同軋輥使用特點，確定裂紋受哪種因素影響。確定消耗控制的方向，以提高表面波檢測方法應(yīng)用的針對性。這是實現(xiàn)冷軋輥生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益目標(biāo)的關(guān)鍵，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)將其作為提升市場環(huán)境核心競爭力的手段，以加快行業(yè)發(fā)展。

參考文獻：

[1]張大偉，陳偉.鍛鋼冷軋輥X射線應(yīng)力測試中附加應(yīng)力層研究[J].金屬熱處理，2015，（09）：203-205.