軋輥噴丸毛化的流程及清潔方法

張大寶 龔志強(qiáng) 馬鐵栓

（河鋼集團(tuán) 衡水板業(yè)有限公司，河北 衡水053400）

隨著汽車(chē)、家電、金屬包裝材料等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)冷軋薄板提出了更高的品質(zhì)要求。在冷軋薄鋼板的生產(chǎn)和應(yīng)用研究中，人們發(fā)現(xiàn)冷軋板的一系列表面形貌參數(shù)對(duì)鋼板的沖壓性、涂層后光亮度等工藝性能有重要影響，而冷軋板的表面形貌在很大程度上又取決于冷軋生產(chǎn)過(guò)程中工作輥及平整輥的表面形貌。實(shí)質(zhì)上，軋制鋼板的表面形貌是軋輥表面形貌的衰減性“拷貝”。因此，研究、控制冷軋軋輥及冷軋鋼板表面形貌的軋輥毛化[1]技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。但各種毛化技術(shù)均有其特有的優(yōu)缺點(diǎn)，本文介紹了軋輥毛化設(shè)備及技術(shù)的現(xiàn)狀，以及河鋼衡板噴丸毛化工藝流程與清潔方法。

1 軋輥毛化設(shè)備及技術(shù)原理

目前主流的軋輥毛化技術(shù)有噴丸毛化、電火花毛化、激光毛化。另外還有正在研究的電子束毛化、電解毛化、噴墨毛化等技術(shù)。

1.1 噴丸毛化技術(shù)[2]

噴丸毛化是最傳統(tǒng)的毛化方法，其利用高速旋轉(zhuǎn)的離心輪將高硬度的鋼砂或鋼丸加速?lài)娤蛴能堓仯?dāng)沖擊粒子撞擊到軋輥表面時(shí)，其產(chǎn)生塑性變形，鋼砂強(qiáng)烈高速的沖擊軋輥表面，使軋輥表面形成冷作硬化，淬火層更加致密，不會(huì)損壞軋輥表面金屬纖維結(jié)構(gòu)，增加軋輥表面的接觸疲勞強(qiáng)度。

噴丸毛化技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、效率高、設(shè)備成本低等優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也比較突出，毛化的軋輥粗糙度不均勻，且在軋制或平整初期粗糙度下降迅速，毛化過(guò)程中產(chǎn)生的噪音及粉塵較大。

1.2 電火花毛化技術(shù)[3]

電火花毛化技術(shù)是電火花加工技術(shù)在軋輥毛化加工中的實(shí)際應(yīng)用。將軋輥和電極浸沒(méi)在絕緣的工作液中，并在軋輥和電極上施加一定頻率和幅值的脈沖電壓，當(dāng)兩者之間的間隙達(dá)到一定值時(shí)，脈沖電壓使極間介質(zhì)電離、擊穿，形成放電通道，這時(shí)通道間的電子高速奔向正極，正離子奔向負(fù)極。電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，動(dòng)能通過(guò)碰撞又轉(zhuǎn)變成熱能，于是在通道內(nèi)正極和負(fù)極表面分別成為瞬時(shí)熱源，使工作液氣化和金屬材料熔化、氣化。汽化的氣體體積不斷向外膨脹，使大部分熔融金屬液體和蒸汽被排擠、拋出而進(jìn)入工作液中，這樣在軋輥表面就形成了一系列點(diǎn)蝕坑，隨著放電的持續(xù)進(jìn)行，軋輥沿一系列電極旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向運(yùn)動(dòng)，在軋輥上就可以加工出有特定表面粗糙度和峰值數(shù)的表面。

電火花毛化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)較多，毛化質(zhì)量穩(wěn)定，有效的控制軋輥的粗糙度和峰值，傳導(dǎo)及毛化效率高，無(wú)粉塵和噪音污染。但其占地空間較大，耗電高，需要定期更換濾芯、電極及電解液，且設(shè)備投資費(fèi)用較高，不被一般企業(yè)使用。

1.3 激光毛化[4]

激光毛化是采用高能量密度、高重復(fù)頻率的脈沖激光束聚焦照射到作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軋輥表面，以形成若干微小的熔池，同時(shí)吹以一定角度的輔助氣體對(duì)熔池熔融金屬擠壓造型。當(dāng)光脈沖作用停止后，微坑熔池金屬在軋輥?zhàn)陨頍醾鲗?dǎo)作用下迅速冷卻，形成微坑和坑邊形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的相邊強(qiáng)化點(diǎn)，與此同時(shí)，激光器與軋輥?zhàn)鲚S向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成軋輥毛化。

激光毛化具有毛化效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠有效控制軋輥表面粗糙度及峰值數(shù)，且能夠提高軋輥使用壽命，因此被冷軋行業(yè)廣泛采用，但其毛化后的軋輥表面微坑呈有序排列，需對(duì)脈沖激光束的行走軌跡進(jìn)行更深入的研究。

2 河鋼衡板軋輥噴丸毛化工藝、清潔手段

2.1 噴丸毛化工藝流程

河鋼衡板在2011 年增上一臺(tái)軋輥噴丸毛化設(shè)備，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)，逐步摸索出一整套的毛化工作流程，工藝參數(shù)等。

2.1.1 毛化工藝流程

（1）需毛化的軋輥吊放在軋輥驅(qū)動(dòng)小車(chē)上，啟動(dòng)軋輥小車(chē)移動(dòng)，將軋輥運(yùn)送到拋射室。（2）鋼砂經(jīng)過(guò)拋丸器加速，均勻而密集的拋射到軋輥表面上，在鋼砂高速?gòu)?qiáng)烈的沖擊作用下，使軋輥的表面產(chǎn)生微小的塑性變形，形成細(xì)密、均勻地沖擊凹坑。軋輥在驅(qū)動(dòng)小車(chē)上做回轉(zhuǎn)運(yùn)行，拋丸器做直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將鋼砂高速拋射到軋輥表面上，從而保證軋輥工作表面毛化段受到得鋼砂拋射是均等的。拋丸器的拋射速度是變頻可調(diào)的。（3）拋丸機(jī)工作時(shí)，鋼砂拋射到軋輥上，并落在拋射室底部，由拋射室底部的螺旋輸送器將鋼砂運(yùn)送到斗式提升機(jī)，斗式提升機(jī)將鋼砂提升到機(jī)器頂部的鋼砂風(fēng)洗式分離器中，通過(guò)風(fēng)洗，將灰塵和鋼砂分離出來(lái)。（4）潔凈、有用的鋼砂流到振動(dòng)篩里，通過(guò)振動(dòng)篩振動(dòng)篩分，將鋼砂篩分為0.7mm 和0.3mm二種規(guī)格。0.7mm和0.3mm鋼砂分別儲(chǔ)在兩個(gè)料倉(cāng)里，料倉(cāng)的下部裝有鋼砂流量控制閥，氣動(dòng)控制。鋼砂的供給和停止自動(dòng)控制，鋼砂流量的大小可以手工調(diào)整。（5）拋丸時(shí)產(chǎn)生的粉塵、鋼砂，風(fēng)洗式分離器分離出來(lái)的灰塵，振動(dòng)篩、斗提機(jī)飛揚(yáng)的灰塵被通風(fēng)機(jī)吸引到芯筒脈沖反吹除塵器中得以過(guò)濾，防止軋輥的污染，可保持潔凈的工作環(huán)境。

2.1.2 工藝參數(shù)

軋輥毛化后的粗糙度與丸料的硬度、材質(zhì)、軋輥基礎(chǔ)粗糙度、噴丸器的運(yùn)行頻率、行走速度、往返次數(shù)、軋輥的旋轉(zhuǎn)頻率等參數(shù)息息相關(guān)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)，逐步摸索出一套毛化工藝，下表為部分軋輥毛化工藝參數(shù)表。

2.2 軋輥毛化后清潔方法

軋輥毛化過(guò)程難以避免丸粒與輥面，噴射在輥面上的丸粒與丸粒之間的強(qiáng)烈撞擊和破碎作用，并由此在毛化輥輥面產(chǎn)生大量的金屬碎屑、微米級(jí)粉塵和靜電浮塵。這些毛化輥的表面不潔凈問(wèn)題，采用簡(jiǎn)單的操作難以徹底清除，在后續(xù)的平整過(guò)程，容易在鋼帶表面形成單條或數(shù)條“亮線(xiàn)”等嚴(yán)重表面質(zhì)量缺陷，降低最終馬口鐵產(chǎn)品的品級(jí)質(zhì)量。鑒于上述認(rèn)識(shí)，如何提高毛化軋輥表面的潔凈水平，成為生產(chǎn)高品級(jí)馬口鐵產(chǎn)品的重要保證。

部分軋輥毛化工藝參數(shù)表

經(jīng)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究和分析，逐步確定一套提高毛化軋輥表面潔凈水平的操作步驟和操作方法，其步驟如下：

（1）軋輥出拋丸倉(cāng)后，首先使用硬毛刷、壓縮空氣噴槍和靜電噴槍清除兩個(gè)軋輥托輥表面丸粒和金屬粉塵；之后，打開(kāi)橡膠輥旋轉(zhuǎn)按鈕，使其慢速旋轉(zhuǎn)，用硬毛刷將兩個(gè)軋輥托輥中嵌入但易脫離的丸粒刷一遍；再利用壓縮空氣噴槍和靜電噴槍在距離軋輥表面小于100mm的范圍內(nèi)緩慢勻速?gòu)淖笾劣掖祾哕堓伇砻?。重?fù)清理輥面3～5 次，以便徹底清除輥面塵埃物。

（2）將小車(chē)開(kāi)出毛化設(shè)備防護(hù)小房外并吊離小車(chē)，在沒(méi)有做成離線(xiàn)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)輥架前，用吊車(chē)將軋輥吊離地面，操作工在軋輥輥面上涂刷一層防銹油，并用干凈的破布從左至右擦拭輥面，切記不能往復(fù)擦拭；之后，進(jìn)行二次涂油，使用淺色新破布重新擦洗一次，動(dòng)作不變。如果擦洗之后，抹布上仍有較多的粉塵痕跡，必須進(jìn)行三次清洗。完成上述工序之后，在軋輥輥面涂刷一層防銹油并用塑料布包好吊運(yùn)至待裝配區(qū)。

（3）裝配完成后的軋輥吊運(yùn)至平整機(jī)換輥車(chē)上，換輥之前，生產(chǎn)班用白色或較淺顏色干凈的破布將防銹油擦拭干凈，并確認(rèn)擦拭后的破布上除防銹油顏色外沒(méi)有其他深顏色的粉塵，再進(jìn)行上機(jī)，否則再涂刷一層防銹油，擦拭二遍。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)毛化軋輥軋制及平整的毛化板具有良好的延伸率和成型性，優(yōu)良涂漆光亮度，化學(xué)鍍層牢固，是汽車(chē)、家電、電子器件和裝飾板用的優(yōu)良材料。

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)有的毛化技術(shù)會(huì)日趨成熟，新的毛化技術(shù)也為逐步發(fā)展起來(lái)，以彌補(bǔ)現(xiàn)有毛化技術(shù)不可消除的缺陷。