摘要：轧辊是轧钢核心部件，直接决定钢材形状、尺寸精度及生产效率，其耐磨性、强度与韧性影响轧制成本与质量，冷轧辊需高硬度和淬火处理，热轧辊侧重耐高温与韧性。若硬度不足会导致压扁增大、能耗上升，而材质匹配不当易引发裂纹、掉皮等失效。基于此，文章以提高轧辊寿命的轧钢工艺优化对策为重点，首先对轧辊失效形式及原因进行分析，其次从优化轧制工艺参数、改进润滑冷却系统、优化孔型配置、坯料预处理优化、轧辊材质及表面处理优化等方面深入探讨，最后分析了优化对策的实施效果与经济效益，致力于为相关研究提供参考。

　　关键词：轧辊寿命；轧辊失效形式；轧钢工艺

　　在现代钢铁工业迅猛发展的背景下，轧钢生产占据了相当重要的地位，而轧辊是轧钢设备的重要部件，其使用寿命不仅与轧钢生产效率、成本有关，更影响轧钢生产的产品质量。轧辊处于持续轧制中，需要承载一定的轧制力、摩擦力、热应力等，容易出现磨损、疲劳裂缝等问题，如何保证轧钢产品质量、延长轧辊寿命，已经成为钢铁企业需要解决的关键问题。目前传统轧钢工艺已经难以为轧辊性能发挥提供支持，存在持续优化的空间。因此，深入探索轧钢的失效形式、原因，制定切实、可行的轧钢工艺优化对策，不仅能够提高轧辊寿命，为钢铁企业获取更多经济效益，而且可以强化钢铁企业的市场竞争实力。

　　1轧辊失效形式及原因分析

　　1.1磨损

　　轧辊、轧件二者的摩擦，是导致磨损问题的关键。实际轧制过程中，轧件表面会附着一些氧化铁皮、各种杂质等，犹如非常细小的磨料，伴随轧制流程和轧辊产生摩擦，让轧辊表面材料相继脱漏，在一定程度上加剧磨损情况。同时，轧制速度也起到关键影响，速度快的时候，轧辊、轧件接触频次越高，摩擦效果也更剧烈，磨损也更快；轧制力的影响也不能忽视，若轧制力较大，会进一步加大轧辊、轧件之间的摩擦力，让磨损更严重。此外由于轧件材质各异，在硬度、韧性方面也存在不同差异，对轧辊会产生不一样的摩擦效果，进一步影响轧辊磨损[1]。

　　1.2热疲劳

　　轧辊轧制期间，一直处于复杂热环境中，需经过多次受热、冷却循环。例如，与高温轧件接触的时候，轧辊表面会持续升温，伴随之后冷却水喷淋，又会降低温度，正是在这种温度变化下，导致轧辊内部出现一定的热应力。若热应力持续积累到一定程度，甚至超出轧辊材料自身承受力，进而产生热疲劳裂纹。这些裂纹最初比较细小，不易被发现，但随着轧制执行受交变热应力影响，裂纹会持续延伸，延伸到一定程度，会导致轧辊表面发生掉块，导致轧辊真正工作的区域减少，影响轧辊完整程度，一方面削弱轧辊使用寿命，另一方面也对轧钢生产带来严重影响。

　　1.3裂纹与断裂

　　轧制期间冲击负荷是导致裂纹的关键因素。例如，轧件咬入轧辊瞬间，或者是轧制期间产生波动时，较强的冲击力会对轧辊产生影响，更影响其内部结构，最终产生裂纹。若轧辊受力不均，局部出现较大压力，也会产生应力集中问题，进而产生裂纹[2]。此外，轧辊材质自身也存在一定的不足，如气孔、夹杂物等，都会直接影响轧辊强度，带来一定的裂纹隐患。若出现裂纹，在之后的轧制操作中会伴随轧辊的受力、转动等，导致裂纹持续扩大，最终超出轧辊能承受的最大限度，最后发生轧辊断裂，不利于轧钢生产的有序展开，甚至还会产生设备更换等高昂费用。

　　2提高轧辊寿命的优化措施

　　2.1优化轧制工艺参数

　　首先，合理控制压下量。压下量直接影响轧制力大小，以保证轧件最终尺寸、性能要求为前提，通过精准计算和实验，进一步确定压下量分配。针对不一样的规格轧件、轧辊材质，需要选择不一样的压下量策略。例如，针对初始厚度较大钢坯，如图1所示，通过逐步递减压下量的手段，开始的时候适当增加压下量，提升轧制效率；随着轧件厚度变小，对应的压下量也会降低，防止轧制力较大，对轧辊产生损害。同时，也要依据轧辊的实际磨损状况调整压下量，保证轧辊处于合适的受力状态。其次，优化轧制速度。依据轧辊材质、尺寸等因素，进一步确定轧制最佳速度，对一些热应力敏感轧辊，可稍微降低轧制速度，有效预防高速摩擦中产生的热量、热应力循环[3]。也可通过分段变速轧制的手段，如轧件变形初期，在轧辊受力小时，可以提升轧制速度，若接近成品尺寸轧制的时候，要降低轧制速度，以此保证轧辊、轧件更稳定，有利于延长轧辊寿命。最后，控制轧制温度。通过优化加热炉温度、轧制保温措施、精准调控冷却环节等，让轧辊、轧件处于最佳温度。例如，轧制之前要保证轧件加热温度契合工艺标准，防止出现局部过热现象，导致轧制期间出现轧制力异常。进入轧制阶段，可利用在线温度监测系统，动态化监测轧辊温度，依据温度信息针对性调整冷却水量、冷却位置等，预防轧辊产生较大温度梯度，降低热应力可能对轧辊寿命产生的异常现象。

　　2.2改进润滑冷却系统

　　优化轧钢工艺、提高轧辊寿命的期间，改进润滑冷却系统极为关键。第一，采用优质的润滑剂，根据轧钢工艺特点和轧辊工作环境，选择具有较好润滑性能、抗磨损表现以及热稳定性的润滑剂。例如，冷轧工艺，可使用高性能的乳化液选作润滑剂，不仅能明显降低摩擦系数，还可在轧辊表面形成一层防护薄膜，减少轧辊出现的磨损。同时可按一定周期，检测润滑剂的性能指标，如酸碱度、颗粒的粗细程度等，及时把变质或受污染的润滑剂换掉，保证其一直维持良好的润滑作用[4]。第二，优化冷却途径，传统冷却方式经常出现冷却不均匀等问题，针对该类问题，可采用气雾冷却、分段冷却等新式冷却技术。气雾冷却是利用水的冷却能力与气体的均匀分散特性结合在一起，让冷却液更均匀地喷洒在轧辊表面，提高冷却效率，减少局部热应力的集中现象；分段冷却可按照轧辊不同部位的温度需求，按照不同需求设置冷却强度，更有效地把控轧辊的整体温度分布，切实减轻热疲劳对轧辊寿命的不利影响。第三，促进冷却与润滑系统的协同配合，冷却与润滑系统不是孤立地进行运作，而是需要彼此配合，通过合理安排冷却喷头及润滑喷嘴的位置和角度，让润滑剂在轧辊表面形成稳定的润滑薄膜后，冷却介质再进行冷却的动作。避免冷却介质过早地冲掉润滑膜，达成既减少摩擦又能有效管理温度的双重成效，最大程度延长轧辊的寿命。

　　2.3优化孔型配置

　　轧钢生产期间，孔型配置优化也是提升轧辊寿命的重要因素。一方面，应科学设计轧槽的形状和尺寸。由于轧槽直接接触轧件，设计时必须契合轧件材质、规格、轧制工艺等有关标准。例如，热轧带肋钢筋，可以增大成品辊环宽度、轧槽中心距，有利于分散轧辊轧制期间的承受应力，防止应力集中，防止辊环产生裂纹、崩坏现象。精准设计轧槽形状、尺寸等，犹如为轧辊安装了一个坚固的“防护甲”，助力其在轧制期间，能适应各种工作状况，保证自身处于良好状态[5]。另一方面，优化孔型系统也非常关键。通过多道次、小压下量的轧制手段，有效降低轧辊受到的轧制力，减缓轧辊、轧件二者的摩擦，可以在一定程度上减轻轧辊磨损。通过有针对性的孔型系统优化，不仅能凸显轧辊性能优势，还能有效延长轧辊使用寿命，全面提升轧钢生产的高效性和稳定性。

　　2.4坯料预处理优化

　　坯料预处理这一环节同样不可忽视。首先，应清理坯料的表面，轧制前采用机械清理（抛丸、打磨等）与化学清理（酸洗等）相配合的方式，如图2所示，彻底除去坯料表面的氧化皮、铁锈以及别的杂质。如此可避免轧制过程中杂质嵌入轧辊表面，引发轧辊的划伤与磨损，还能削减因杂质产生的轧制力波动，提升轧辊受力均匀度，有利于延长轧辊的使用寿命。其次，调控坯料尺寸的精度，严格把控坯料加工精度，采用高精度的切割、锻造等生产工艺，保证坯料的长、宽、厚等尺寸合乎严格的工艺标准。精确的坯料尺寸可让轧制过程中轧制力的分布变得更合理，降低因尺寸偏差引起的轧辊局部过载状况，延长其使用寿命。最后，提高坯料内部质量，就坯料的内部组织形态而言，可借助优化炼钢、连铸等工艺流程，减少坯料内部存在的气孔、夹杂物等各类缺陷，采用精炼方法去除钢水中的杂质成分，用电磁搅拌等技术优化铸坯凝固状态下的组织，提高坯料的紧密程度与均匀性。尤其是高质量的坯料在轧制时，可减小对轧辊的内部应力冲击，有利于轧辊在长期内稳定地服役[6]。

　　2.5轧辊材质及表面处理优化

　　结合不同的轧钢工艺及轧件要求，恰当挑选轧辊材质，优先选用拥有恰当硬度、韧性、耐磨性以及抗热疲劳性能的轧辊材质。例如，对热轧带钢的粗轧阶段，鉴于轧制阶段轧制力大、温度高，可采用高铬铸铁轧辊，其具备较高的硬度、良好的耐磨及抗热疲劳特质；而处于精轧阶段，对轧辊表面质量要求比之前更高，则可选用高速钢轧辊，它可在保证轧制精度的情形下，拥有较为良好的耐磨及抗疲劳性能。与此同时，加强实施轧辊表面强化处理，采用表面淬火、渗碳、氮化等热处理工艺手段以及热喷涂、激光熔覆等表面涂层技术措施，对轧辊表面实施强化加工。表面淬火可实现提高轧辊表面硬度，提高它的耐磨本事；渗碳、氮化等处理可令轧辊表面形成具有特殊性能的化合物层，提升轧辊的抗腐蚀及抗疲劳的性能；热喷涂与激光熔覆技术可在轧辊表面塑造一层高性能的耐磨、耐高温涂层，有效提升轧辊的服役寿命。此外，提升轧辊修复再利用水平。针对有一定程度的磨损或者局部受到损伤但仍有修复意义的轧辊，采用恰当的修复技术进行修复操作。例如，采用堆焊修复轧辊表面的磨损区域，让轧辊的尺寸精度以及表面质量恢复原状；然后开展对应的热处理与表面处理操作，让其能够重新投入运用。对轧辊做修复再利用，可降低企业的生产成本，还能减少资源浪费，实现可持续发展目标[7]。

　　3优化措施的实施效果与经济效益分析

　　3.1实施效果

　　轧钢生产过程中，通过实施工艺优化对策，取得了不错的成效。从轧辊自身进行分析，使用寿命得到显著提升。以往受热疲劳、磨损等问题影响，需要不断更换轧辊，如今通过优化冷却系统、孔型配置等方法，促使其能长时间处于良好工作状况，还能在一定程度上减少轧辊更换频次，进而节省一定的维修成本。例如，以前每月需要更换3次、4次轧辊，优化以后轧辊可每两个月更换1次。

　　产品质量方面也得到显著优化。因为轧制期间更加稳定、更加合理，轧件尺寸精度也越来越高，表面质量更好，以往因为工艺问题造成的废品数量，也显著降低。同时，稳定、高效开展轧制工艺，也进一步提升生产工艺，这样就能在单位时间中，生产出更多符合标准的轧钢产品，进一步迎合市场对产品提出的供需要求[8]。

　　3.2经济效益分析

　　从成本角度分析，轧辊寿命延长在一定程度上意味着能节省轧辊采购成本，企业不需要频繁引入新轧辊，也节省了很多的更换成本。同时也减少轧辊停机，连带的生产停止影响，不仅规避生产损失，还为企业带来一定经济收益。

　　从产品附加值方面分析，高质量的产品会占据更强的市场竞争力，也能设置更高的售价，进一步提升产品附加值。从综合角度看，正是这些改变为企业带来可观的经济收益，在减少开支的同时获取收入，助力企业在复杂市场中依旧占据一席之地。

　　4结束语

　　综上所述，轧辊寿命提升对轧钢行业的发展具有重要意义，更与生产成本、生产效率息息相关。通过优化轧制参数、润滑冷却系统等，多角度入手为轧辊创建更优质的工作条件，进一步延长轧辊使用寿命。伴随科技发展，相关人员要持续探索、创新优化策略，彰显轧辊在轧钢生产的优势，促使轧钢行业实现高质量发展。

参考文献

　　［1］王成，易勋，梁宝珠，等.调质高强度压力容器用07MnNiMoDR钢板轧钢工艺探索及低温韧性研究［J］.中国金属通报，2020（5）：107-108.

　　［2］张雅婷.轧钢过程中的在线质量监测技术发展现状及应用［J］.冶金与材料，2024，44（10）：86-88.

　　［3］彭飞，李岩，黄泽琳.优化型钢线轧辊修复工艺，延长轧辊寿命降低费用［J］.冶金设备，2021（S2）：101-103.

　　［4］赵露露.轧钢工艺参数对成材率与废品率影响的数值模拟与优化［J］.冶金与材料，2023，43（10）：135-137.

　　［5］赵世龙，张浩，段福伟，等.基于提高轧辊寿命的轧钢工艺优化措施［J］.山西冶金，2022，45（5）：186-187.

　　［6］周海，林锦，王珺，等.某轧钢厂特钢生产线职业危害因素检测结果分析［J］.海峡预防医学杂志，2019，25（5）：84-86.

　　［7］韦浩腾.棒线轧钢工艺技术创新及优化改造分析［J］.科技创新与应用，2024，14（11）：177-180.

　　［8］孙国良，杨建军，刘英辉，等.冷轧辊表面波缺陷鉴定分析与改进对策［J］.特钢技术，2024，30（4）：47-49.