铸轧生产铝带坯,是一种集凝固、变形于一体的近终形成型工艺。自50年代初美国Hunter-Dauglas公司首先将双辊式铝带材连续铸轧机投人运行以来,因其具有投资少、产品成品率高、能耗低等良好的经济与社会效益特点而受到世界各国的重视。近几年来铝带铸轧技术得到迅速的发展,该工艺已成为铝带坯的主要生产方式。迄今为止,应用铸轧方法,已成功地制备出了多种薄钢带及复合材料薄带。国际铝加工行业将铝带坯的快速超薄铸轧技术认为是代表新一代铝加工发展的重要方向和铝加工技术的制高点;国际钢铁加工行业也将薄钢带的快速铸轧技术作为研究开发的重点之一。作为铸轧机的核心部件,铸轧辊在铸轧生产中起着极为重要的作用。铸轧辊主要由辊芯和辊套组成,在铸轧过程中,轧辊即充当结晶器,又充当加工工具。铝熔体在辊缝中冷却和凝固所散发的热量主要是通过其与辊套的接触传热到辊套上,然后由辊套内部的循环冷却水不断的冷却辊套,带走热量;又对已凝固的带坯进行轧制,起“热轧辊”作用;同时已凝固的高温带坯在轧制变形过程中,继续将热量传递给轧辊,轧辊继续吸热。辊套表面经受铝液的热冲击及辊芯内部循环水的冷冲击,并承受巨大的轧制力。辊套在这些周期性的热载荷冲击、轧制应力、装配应力等载荷综合作用下,容易产生机械疲劳和热疲劳,导致铸轧辊失效。铸轧辊的失效主要是辊套的失效,其使用寿命主要取决于辊套的使用寿命,辊套的制造费用在铸轧生产成本中所占比例较大。辊套失效后,不仅影响产品质量,而且其重磨、更换时必须中断生产,因此,开展对铸轧辊套失效问题的研究,对提高铸轧产品质量与生产效率,降低生产成本有重要意义。导致辊套失效的主要因素是辊套的热疲劳裂纹。因此,研究铸轧辊的疲劳寿命主要是研究辊套表面热裂纹产生以及扩展。本文根据国内外对铸轧辊使用寿命研究分析的基础上。通过仿真得到的辊套温度场、应力场分布规律,分析铸轧辊套的疲劳失效机理,然后应用损伤力学理论,将辊套疲劳裂纹产生和裂纹扩展有机地结合在一起考虑,建立了辊套疲劳寿命预测数学模型;在应力场已知的情况下,采用有限元法对损伤场进行分析,估算出辊套的疲劳寿命,并给出了具体分析步骤。最后,通过具体的算例,验证了整个分析计算过程的可行性。研究方法改变了研究辊套裂纹形成与裂纹扩展两个单独处理的现状,而使其成为一个完整的统一的分析过程。通过分析计算结果可知:辊套的疲劳寿命与辊套材料的热疲劳性能、导热能力、热膨胀系数以及表面加工质量直接相关,从而为提高辊套使用寿命提供了重要的、有价值的参考。