本發(fā)明涉及一種軋輥表面微裂紋的處理方法，尤其涉及一種通過(guò)高頻感應(yīng)處理使軋輥表面微裂紋得到鈍化、愈合，以延長(zhǎng)軋輥使用壽命的處理方法。

背景技術(shù)：
軋輥在使用過(guò)程表面常常存在大量微裂紋，其產(chǎn)生來(lái)源主要有：(1)軋輥工作時(shí)，輥面由于在巨大的軋制力作用下與軋件周期性接觸而產(chǎn)生大量疲勞微裂紋，深度約0.1～0.3mm。(2)軋輥下機(jī)磨輥時(shí)，目的是消除輥面缺陷層，但如果磨削刀具選擇不當(dāng)、潤(rùn)滑冷卻不良、進(jìn)刀量過(guò)大等，也可能對(duì)輥面造成損傷，產(chǎn)生磨削微裂紋。因此，輥面微裂紋的存在不僅增大了輥?zhàn)幽ハ髁?，縮短了軋輥使用時(shí)間，而且以磨削后殘留微裂紋為裂紋起源，在軋輥工作過(guò)程裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，可能釀成軋輥剝落甚至斷裂等重大軋輥事故。為此，軋鋼企業(yè)結(jié)合渦流探傷檢測(cè)，在軋輥每個(gè)軋制周期結(jié)束下機(jī)后，一般需要磨削掉0.2mm厚度的輥面，以消除缺陷。在軋輥使用后期，考慮到輥面裂紋殘留積累，往往在幾次周期的少磨削之后采取一次加大磨削量甚至到1～2mm的方法來(lái)徹底清除軋輥輥面缺陷層，防止軋輥異常失效，這無(wú)疑更加速了軋輥消耗。因此，尋求合理的輥面微裂紋處理技術(shù)對(duì)軋輥的使用來(lái)說(shuō)就顯得十分重要。關(guān)于表面裂紋的修復(fù)方法，中國(guó)專利200610027025.6對(duì)大裂紋直接用螺栓進(jìn)行機(jī)械“縫補(bǔ)”；中國(guó)專利98100663.9對(duì)滲碳工件在磨削前采用熱處理消除表面淬火馬氏體來(lái)防止后續(xù)磨削產(chǎn)生裂紋；中國(guó)專利200710190071.2采用激光沖擊實(shí)現(xiàn)止裂；中國(guó)專利200510046729.3、中國(guó)專利00120516.1為焊補(bǔ)法；中國(guó)專利200610150952.7、中國(guó)專利200710185705.5均采用脈沖電磁場(chǎng)對(duì)焊縫裂紋進(jìn)行處理，防止或減少焊接裂紋。此外，對(duì)尺寸較大的裂紋也有采用打“止裂孔”來(lái)防止裂紋繼續(xù)擴(kuò)展的方法。但是，這些方法對(duì)消除軋輥表面微裂紋來(lái)說(shuō)要么無(wú)能為力(如螺栓縫補(bǔ)法、焊補(bǔ)法、打止裂孔等)，要么可能會(huì)對(duì)輥面造成物理?yè)p傷(激光沖擊法、電磁脈沖法等)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種軋輥表面微裂紋的處理方法，該方法通過(guò)感應(yīng)電流在裂紋尖端的熱效應(yīng)來(lái)鈍化或焊合軋輥表面微裂紋，降低軋輥磨削量，防止軋輥異常失效，從而延長(zhǎng)軋輥使用壽命。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種軋輥表面微裂紋的處理方法，在有微裂紋的軋輥表面通過(guò)電磁感應(yīng)裝置在軋輥表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用感應(yīng)電流使裂紋尖端位置局部得到加熱升溫，鈍化裂紋尖端，并且在裂紋尖端能焊合微裂紋，使軋輥表面微裂紋得到愈合。調(diào)節(jié)所述電磁感應(yīng)裝置的電源輸出頻率，使感應(yīng)電流在軋輥表面的集膚深度δ與微裂紋的深度d基本相當(dāng)，集膚深度δ按照δ＝1/sqrt(π*μ*σ*f)計(jì)算，其中μ是軋輥磁導(dǎo)率，σ是軋輥電導(dǎo)率，f是所施加的交流電頻率。優(yōu)選的，對(duì)于0.1～0.3mm深的軋輥表面疲勞微裂紋，所述電磁感應(yīng)裝置的電源輸出頻率f調(diào)節(jié)為4MHz。進(jìn)一步，根據(jù)軋輥表面微裂紋的深度分布情況，采用多道次變頻處理，即先調(diào)節(jié)所述電磁感應(yīng)裝置的較低電源輸出頻率，主要鈍化、焊合深度較深的微裂紋；后調(diào)節(jié)所述電磁感應(yīng)裝置的較高電源輸出頻率，主要鈍化、焊合深度較淺的微裂紋，使輥面不同深度的微裂紋均能得到有效感應(yīng)處理。調(diào)節(jié)所述電磁感應(yīng)裝置的電源輸出電壓，控制軋輥表面層內(nèi)的感應(yīng)電流強(qiáng)度，進(jìn)而控制軋輥表面溫度。進(jìn)一步，對(duì)于微裂紋均勻分布于整個(gè)軋輥表面，所述電磁感應(yīng)裝置為圓環(huán)型感應(yīng)器，所述圓環(huán)型感應(yīng)器內(nèi)徑與軋輥輥徑相匹配，將圓環(huán)型感應(yīng)器套設(shè)在軋輥外周，從輥面一端向另一端連續(xù)均勻地對(duì)輥面整體進(jìn)行處理。進(jìn)一步，對(duì)于微裂紋只分布在輥面上的局部區(qū)域，所述的電磁感應(yīng)裝置為小型的平面型感應(yīng)器，將小型平面型感應(yīng)器靠近裂紋位置對(duì)輥面進(jìn)行處理。本發(fā)明針對(duì)軋輥使用過(guò)程在輥面產(chǎn)生的大量疲勞微裂紋，利用高頻感應(yīng)電流在裂紋尖端的“繞流”效應(yīng)和“尖端放電”效應(yīng)，使軋輥表面微裂紋得到鈍化和愈合，降低軋輥磨削量，防止軋輥異常失效，從而延長(zhǎng)軋輥使用壽命。本發(fā)明的有益效果是：(1)軋輥輥面微裂紋經(jīng)過(guò)處理后得到鈍化、愈合，增加軋輥使用時(shí)間；(2)輥面微裂紋鈍化、焊合后，可減小輥面磨削量，甚至取消部分磨削工序，降低了軋輥使用成本；(3)本發(fā)明的處理方法對(duì)輥面無(wú)接觸損傷；(4)適當(dāng)?shù)母袘?yīng)熱對(duì)消除輥面軋制硬化也有一定益處，而對(duì)正常的輥面組織無(wú)不良影響。附圖說(shuō)明圖1為軋輥表面微裂紋處理裝置示意圖：圖2為帶輥面裂紋的軋輥斷面內(nèi)高頻感應(yīng)電流分布示意圖；圖3為裂紋尖端“繞流”效應(yīng)原理圖；圖4為裂紋尖端“放電”效應(yīng)原理圖；圖5為圓環(huán)型感應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6平面型感應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1高頻電源，2連接電纜，3感應(yīng)器(電磁感應(yīng)裝置)，4感應(yīng)器支架，5感應(yīng)器移動(dòng)裝置，6軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，7紅外測(cè)溫儀，8軋輥；31圓環(huán)型感應(yīng)器(圓環(huán)型線圈)，32平面型感應(yīng)器(平面型線圈)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。一種軋輥表面微裂紋的處理方法，在有微裂紋的軋輥表面通過(guò)電磁感應(yīng)裝置在軋輥表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用感應(yīng)電流使裂紋尖端位置局部得到加熱升溫，鈍化裂紋尖端，并且在裂紋尖端能焊合微裂紋，使軋輥表面微裂紋得到愈合。參見圖1，一種軋輥表面微裂紋的處理裝置，包括高頻電源1、連接電纜2、感應(yīng)器3，感應(yīng)器支架4、感應(yīng)器移動(dòng)裝置5、軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6、紅外測(cè)溫儀7；電磁感應(yīng)裝置主要由高頻電源1、感應(yīng)器3組成，高頻電源1經(jīng)連接電纜2連接感應(yīng)器3，高頻電源1可調(diào)頻，調(diào)頻范圍為0.5～10MHz；所述感應(yīng)器3包括圓環(huán)型線圈31、平面型線圈32，線圈匝數(shù)1～2匝。軋輥8被水平置于軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6上，感應(yīng)器3靠近軋輥8表面，感應(yīng)器3安裝在感應(yīng)器支架4上，感應(yīng)器支架4固定在移動(dòng)裝置5上，在軋輥8上方還安裝有紅外測(cè)溫儀7，紅外測(cè)溫儀7主要目的是對(duì)軋輥輥面溫度起監(jiān)控作用。軋輥整體處理時(shí)，感應(yīng)器3為圓環(huán)型線圈31，感應(yīng)器線圈匝數(shù)1～2匝，參見圖5，感應(yīng)器3套設(shè)在軋輥8外周，感應(yīng)器3最初處于軋輥8輥面的一端位置，軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6以勻速w轉(zhuǎn)動(dòng)軋輥8，啟動(dòng)高頻電源1，高頻交變電流通過(guò)連接電纜2在感應(yīng)器3內(nèi)流動(dòng)，并在軋輥8表面層內(nèi)感應(yīng)出渦電流，依靠渦電流對(duì)軋輥8輥面微裂紋開始處理。同時(shí)，感應(yīng)器3通過(guò)感應(yīng)器移動(dòng)裝置5向軋輥另一端勻速V移動(dòng)，這樣整個(gè)軋輥輥面微裂紋得到均勻地鈍化、愈合處理，改善了輥面性能。軋輥局部處理時(shí)，感應(yīng)器3為平面型線圈32，感應(yīng)器線圈匝數(shù)1～2匝，參見圖6，感應(yīng)器3靠近軋輥8表面，對(duì)裂紋位置局部進(jìn)行處理。本發(fā)明的軋輥表面微裂紋的處理方法，是在有微裂紋的軋輥表面通過(guò)電磁感應(yīng)裝置引入感應(yīng)電流，利用感應(yīng)電流在裂紋尖端存在的“繞流”效應(yīng)，參見圖3，使裂紋尖端位置局部得到加熱升溫，鈍化裂紋尖端，有效降低材料裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展趨勢(shì)。而且在裂紋尖端存在“尖端放電”效應(yīng)，原理如圖4所示，電荷不斷積累，以至擊穿裂紋內(nèi)氣隙而放電，可以焊合微裂紋，使軋輥表面微裂紋得到愈合。這些均有助于減小軋輥磨削量甚至取消部分中間磨削，延長(zhǎng)軋輥使用壽命。調(diào)節(jié)所述電磁感應(yīng)裝置的電源輸出頻率，使感應(yīng)電流在軋輥表面的集膚深度δ與微裂紋的深度d基本相當(dāng)，參見圖2，過(guò)大則加熱深度過(guò)大，電耗增加，且對(duì)軋輥表層微觀組織狀態(tài)有不良影響，不利于軋輥后續(xù)繼續(xù)工作；過(guò)小則適合處理的裂紋深度變小，對(duì)大而深的裂紋處理效果降低。集膚深度δ可按照δ＝1/sqrt(π*μ*σ*f)來(lái)近似計(jì)算，其中μ是導(dǎo)體(軋輥)磁導(dǎo)率，σ是導(dǎo)體(軋輥)電導(dǎo)率，f是所施加的交流電頻率。取高溫下軋輥磁導(dǎo)率μ＝4π×10-7Ω·m，電導(dǎo)率σ＝0.75×106S/m，不同頻率f下輥面集膚層深度δ如表1所示：表1f，(MHz)0.51234510δ，(mm)0.820.580.410.340.290.260.18對(duì)于0.1～0.3mm深的軋輥表面疲勞微裂紋，所述電磁感應(yīng)裝置的電源輸出頻率f調(diào)節(jié)為f＝4MHz。調(diào)節(jié)所述電磁感應(yīng)裝置的電源輸出電壓，控制感應(yīng)器線圈內(nèi)電流強(qiáng)度，可以控制軋輥輥面所處的電磁場(chǎng)強(qiáng)度，并控制軋輥表面層內(nèi)的感應(yīng)電流強(qiáng)度，確保既不過(guò)分加熱輥面層，使輥面溫度過(guò)高，這樣會(huì)改變軋輥表面的微觀組織，降低輥面硬度，甚至輥面嚴(yán)重氧化，不利于軋鋼后續(xù)繼續(xù)工作；同時(shí)，在裂紋尖端處的感應(yīng)電流聚集強(qiáng)度足夠大，以在裂紋尖端局部發(fā)熱，對(duì)裂紋進(jìn)行鈍化、焊合處理，而沒有裂紋的正常輥面位置則發(fā)熱并不大。如果對(duì)輥面溫度進(jìn)行紅外監(jiān)控，輥面加熱溫度絕對(duì)不能超過(guò)500℃，優(yōu)選的，軋輥輥面溫度控制在200℃左右，這樣還可以在一定程度上消除軋輥輥面在軋制過(guò)程產(chǎn)生的加工硬化問題。根據(jù)輥面的微裂紋位置分布情況，具體分兩種方式進(jìn)行處理：(1)整體處理，即微裂紋均勻分布于整個(gè)輥面，采用大型的與軋輥輥徑匹配的圓環(huán)型感應(yīng)器，套設(shè)在軋輥外周，從輥面一端向另一端連續(xù)均勻地對(duì)輥面整體進(jìn)行處理；(2)局部處理，即微裂紋只分布在輥面上的一些局部區(qū)域，例如，裂紋主要分布在與帶鋼邊部接觸的輥?zhàn)觾啥耍蚱渌伱婢植课恢?，依靠無(wú)損探傷檢測(cè)出微裂紋存在的具體位置后，采用小型的平面型感應(yīng)器，靠近裂紋位置對(duì)輥面進(jìn)行處理。根據(jù)軋輥表面微裂紋的深度分布情況，處理時(shí)采用多道次變頻處理，即先調(diào)節(jié)所述電磁感應(yīng)裝置的較低電源輸出頻率，主要鈍化、焊合深度較深的微裂紋；后調(diào)節(jié)所述電磁感應(yīng)裝置的較高電源輸出頻率，主要鈍化、焊合深度較淺的微裂紋，這樣使輥面不同深度的微裂紋均能得到有效感應(yīng)處理。實(shí)施例1：整體處理微裂紋均勻分布于整個(gè)輥面，感應(yīng)器3采用圓環(huán)型感應(yīng)線圈31，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，感應(yīng)線圈31套設(shè)在軋輥8外周，并與連接電纜2和高頻電源1連通，感應(yīng)線圈31內(nèi)部通水冷卻，軋輥8水平置于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6上，感應(yīng)線圈31的匝數(shù)為1匝，并通過(guò)感應(yīng)器支架4把感應(yīng)線圈31固定在感應(yīng)器移動(dòng)裝置5上。感應(yīng)線圈31最初放在軋輥8輥面一端位置。打開高頻電源1，調(diào)節(jié)高頻電源1至工作頻率2MHz，高頻交變電流通過(guò)連接電纜2在感應(yīng)線圈31內(nèi)流動(dòng)，并在軋輥8表面感應(yīng)出電流，對(duì)軋輥8輥面微裂紋開始處理。同時(shí)，通過(guò)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)裝置6帶動(dòng)軋輥8轉(zhuǎn)動(dòng)，w＝100rpm，使輥面周向微裂紋得到均勻處理。感應(yīng)線圈31通過(guò)感應(yīng)器移動(dòng)裝置5從軋輥8一端向軋輥8另一端勻速移動(dòng)，V＝0.2mm/s，這樣整個(gè)輥面軸向分布的微裂紋得到處理。采用三道次變頻處理，第一道次電源頻率0.5MHz，第二道次電源頻率3MHz，第三道次電源頻率10MHz，這樣使輥面不同深度的微裂紋都能得到處理。紅外測(cè)溫儀7測(cè)量軋輥輥面的溫度信號(hào)，并和高頻電源1閉環(huán)控制，防止輥面溫度過(guò)高而損傷輥面，處理輥面溫度上限設(shè)定為180～200℃。實(shí)施例2：局部處理微裂紋分布于輥面局部位置，依靠無(wú)損探傷對(duì)裂紋定位后，采用平面型感應(yīng)線圈32，其結(jié)構(gòu)如圖6所示，其余裝置與實(shí)施例1中相同，平面線圈32靠近輥面裂紋位置，調(diào)節(jié)電源1電參數(shù)使之與感應(yīng)線圈負(fù)載阻抗相匹配，保證電源系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)，最后升高電源1輸出電壓，對(duì)輥面的裂紋進(jìn)行局部感應(yīng)處理。以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。