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，其目的是為相關建設者提供一些理論依據。

關鍵詞：冷軋輥；表面波檢測方法；貝殼狀剝落；帶狀疲勞剝落

科學技術水平的快速發展，使得各行各業進行經營建設所處的市場競爭環境日趨激烈。以冷軋廠生產金屬壓延為例，其生產消耗的軋輥是占整個生產過程經濟造價的1/4。為提高生產效率，相關建設人員應從實際角度出發，即在明確冷軋輥消耗情況的基礎上，找出表面波檢測方法優化控制的策略。這是實現企業進行經營建設可持續性目標的重要課題內容，研究人員應將其重視起來，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實意義

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

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。異常消耗則為當軋輥在發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。貝殼狀剝落是由內裂導致的，即其會在軋制載荷形成的軋輥內部與剪切應力的殘余應力作用下，形成裂紋源。而帶狀疲勞剝落是由表面開裂導致的，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力與剪切應力的作用下，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確判定，為此，相關人員可采用表面波檢測方法，來進行缺陷準確區分。表面波是一種在固定介質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，因冷軋輥生產企業采用的冷軋輥材質為Cr5，經分析，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。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，生產建設人員應針對鍛鋼冷軋輥的實際情況，選用探頭設備規格為2MHz，8×9mm2。而超聲波探傷儀則應采用USM33、58以及60等型號。

在進行檢測靈敏度調節過程中，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節應采用20CrMo的優質鍛鋼，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法，來進行調節作業。

對于檢測數據信息結構的判定，應在當前靈敏度檢測結構的條件下，即波高范圍大多處在50%f.s以內，且波形細直占寬近乎為0。據磁粉檢測結果顯示，通常情況下會與軋輥軸線相平行。從形態角度來看，磁痕較直且均勻清晰。為此，檢測人員要對其進行試驗，當冷軋輥生產軋輥備件表面出現這種缺陷，并不會影響所扎材板面質量與軋制使用效果。

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、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：首先，與發紋相比，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，輥面缺陷發生性質、表面露頭缺陷深度以及皮下缺陷埋藏深度；最后，因發紋深度與寬度均處在幾十個微米量級且多數下半部為圓弧，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。相關建設人員應采用合理儀器材質的表面波檢測法，來進行試驗處理，即根據不同軋輥使用特點，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用的針對性。這是實現冷軋輥生產企業經濟效益目標的關鍵，相關建設人員應將其作為提升市場環境核心競爭力的手段，以加快行業發展。

參考文獻：

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