轧辊是轧机的重要部件,轧辊与所轧金属直接接触,使金属产生塑性变形。轧辊在使用过程中容易失效,失效形式主要有磨损、表面裂纹、剥落。轧辊磨损和剥落破坏了原始辊型,直接影响板形、板凸度的精确控制,严重制约板带钢产品质量的提高,同时轧辊失效大大增加了辊耗。轧辊失效的研究对于改善板带质量、降低辊耗和节约生产成本具有重要的理论价值和实际意义。本文首先分析了冷轧辊的失效机理及影响因素,研究轧辊失效的一般规律,并从力学方面对轧辊失效原因进行了深入分析。同时,建立了工作辊疲劳寿命预报模型。其次,综合考虑轧辊的弹性变形和轧件的弹塑性变形,基于有限元软件MARC平台,建立了普通四辊轧机和HCW轧机轧制过程的三维有限元仿真模型。该模型将轧辊和轧件视为一个系统,解决了轧件变形和辊系变形的耦合问题。最后,用有限元法对轧辊的应力场进行了仿真计算,分析了工作辊表面应力对工作辊磨损失效和疲劳失效的影响,并将有限元的计算结果与用解析法得到的结果进行了对比,验证了有限元模型的计算精度。深入研究了板宽、压下率、弯辊力、工作辊横移及弯辊力和工作辊横移综合作用对轧制压力、辊间压力和工作辊失效的影响规律,并预估了不同轧制参数时工作辊的疲劳寿命,提出了降低轧辊失效的具体措施。