薄板冷軋輥表面毛化工藝技術(shù)對(duì)比分析及發(fā)展趨勢(shì)探究

陸偉明

摘要：薄板冷軋輥表面毛化工藝有不同的技術(shù)和工藝，每一種工藝都有自身的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過多重對(duì)比發(fā)現(xiàn)Pretex毛化工藝優(yōu)勢(shì)明顯，對(duì)應(yīng)制作的鋼板性能達(dá)到理想狀態(tài)，然而，不足在于污染問題嚴(yán)重。本文對(duì)軋輥毛化工藝做出了對(duì)比，并分析了未來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：毛化工藝;軋輥;鍍鉻;環(huán)保

0引言

冷軋鋼的特點(diǎn)是表面相對(duì)粗糙，而且表面形貌相對(duì)特別，作為諸多工業(yè)行業(yè)的原材料，必須對(duì)其進(jìn)行優(yōu)質(zhì)毛化處理，這樣才能讓鋼板變形過程中高壓之下坑洼處的潤(rùn)滑油走向封閉模式，讓鋼板在磨具之間形成一個(gè)緩沖墊，增強(qiáng)其抗摩擦性能，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)功能。軋輥表層的優(yōu)化通常選擇毛化工藝技術(shù)，此技術(shù)的優(yōu)勢(shì)十分明顯，然而，其中也存在不足和弱點(diǎn)，需要加大優(yōu)化力度，擇選最優(yōu)工藝，這樣才能有效地克服問題，提高冷軋輥表面質(zhì)量。

1薄板冷軋輥表面毛化工藝技術(shù)對(duì)比分析

1.1噴丸毛化技術(shù)

此技術(shù)主要依托于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的離心輪，噴打高硬度的砂丸至軋輥，確保軋輥表層出現(xiàn)略微的塑性變形。這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為：高效、工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低廉。然而，因?yàn)殡y以控制噴射與軋輥表面的丸砂量，這樣就難以確保軋輥表層粗糙度是否均勻，這一技術(shù)的使用范圍相對(duì)有限。

1.2電火花毛化技術(shù)

主要是將電火花加工技術(shù)利用在軋輥毛化中，主要是在絕緣液內(nèi)向電極、軋輥等添加脈沖電壓，通過調(diào)節(jié)電極和軋輥的間距來對(duì)應(yīng)產(chǎn)生電火花，并釋放電能，最終生成高溫融化輥面材料，讓軋輥表層形成細(xì)小的凹槽，而且便隨著電能的釋放，軋輥可以規(guī)律性地轉(zhuǎn)動(dòng)，形成達(dá)到特定粗糙度、峰值數(shù)的毛化面，最終的特征體現(xiàn)為：毛化質(zhì)量穩(wěn)定、高效，沒有任何的粉塵與噪音污染，通過調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)能有效地控制表面粗糙度，然而，表面粗糙度和峰值密度的關(guān)系則恒定，無法調(diào)節(jié)，這一技術(shù)所形成的軋輥通常體積較大，而且需要投入更多的成本與資金。

1.3激光毛化工藝

激光毛化工藝則是借助高能量密度的脈沖激光光束，將其施加于軋輥表層，不斷加熱直至材料融化，以及發(fā)生汽化，可以對(duì)輥面依次針對(duì)性地接連毛化加工，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)脈沖頻率、脈沖波形類似的激光毛化工藝參數(shù)等，都能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)軋輥表面毛化坑的分布，這一工藝的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為：毛化效率更高、能提高其表面平整度，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單、表面硬度更優(yōu)，抗磨損，是對(duì)傳統(tǒng)毛化工藝的改進(jìn)與完善，其不足在于：毛化過程中需要較高的客觀條件，而且效率較低。

1.4電子束毛化工藝

此工藝在上個(gè)世紀(jì)八十年代產(chǎn)生，出現(xiàn)在冶金鋼鐵業(yè)的冷軋輥毛化，工藝原理為：來自于電子槍的高能電子束以高速度、高效率聚焦的方式投射于旋轉(zhuǎn)的軋輥，同軋輥碰撞并產(chǎn)生熱能，一旦熱能聚集達(dá)到一定量，同電子束相遇的軋輥材料則將發(fā)生融化，而且會(huì)被蒸發(fā)，對(duì)應(yīng)生成蒸汽壓會(huì)把四周融化的金屬噴射，并構(gòu)成凹凸形貌。此時(shí)則能憑借調(diào)節(jié)電子束功率、電極電壓等方法來調(diào)節(jié)毛化度，其不足之處在于：設(shè)備成本較高，而且實(shí)際條件要求較高，無疑抑制了電子束毛化技術(shù)的深入推廣與應(yīng)用。

1.5噴墨毛化工藝

所謂的噴墨毛化工藝主要是把電化學(xué)加工技術(shù)和噴墨打印技術(shù)妥善配合起來，打造出全新的軋輥毛化技術(shù)，現(xiàn)階段，噴墨毛化工藝技術(shù)已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向工業(yè)化發(fā)展時(shí)期，通過計(jì)算機(jī)來設(shè)計(jì)毛化參數(shù)，再利用打印頭于軋輥表層打點(diǎn)，對(duì)這些小點(diǎn)實(shí)施電化學(xué)腐蝕處理，打造出理想的軋輥形貌，噴墨毛化工藝能憑借調(diào)節(jié)電化學(xué)腐蝕參數(shù)來掌握凹槽的深度與外形，其成本更低，然而，因?yàn)閱晤^加工，其效率較低，在一定程度上影響了這一技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

1.6 Pretex毛化工藝

此工藝的根本就是電化學(xué)沉積，也就是要在軋輥的表面打造出涂著個(gè)鉻鍍層的樣貌，從而實(shí)現(xiàn)毛化的目標(biāo)，然而，因?yàn)殂t的機(jī)械性能比其他材料更加優(yōu)質(zhì)，經(jīng)毛化處理的軋輥，其表面耐磨性業(yè)對(duì)應(yīng)提升，無疑延續(xù)了軋輥的長(zhǎng)期使用，實(shí)現(xiàn)了其工業(yè)化發(fā)展。

1.7不同毛化工藝技術(shù)的對(duì)比分析

近年來，軋輥質(zhì)量要求再不斷地提高，毛化工藝也在得以創(chuàng)新、完善，軋輥表面的耐磨性也在持續(xù)發(fā)展，對(duì)應(yīng)加工形成的鋼板，其質(zhì)量也在持續(xù)提高，能夠更好地服務(wù)于客觀社會(huì)，滿足現(xiàn)實(shí)需求，要想清楚、完整地對(duì)比不同毛化工藝技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，可以從以下方面來把握：表面粗糙度范圍、峰值密度、Ra和Pe的關(guān)系、毛坑分布方式、毛化效率、表面形貌傳遞性、均勻度與污染程度、運(yùn)營(yíng)成本等，最終得出結(jié)論：表面粗糙度值上升，對(duì)應(yīng)的板材涂層光亮度則上升，峰值密度越大，涂層則有著越好的黏著力，可以說兩個(gè)數(shù)值結(jié)合的好壞直接影響著冷軋板深沖性能、涂鍍附著性，雙方越能良好結(jié)合，則其性能則更加優(yōu)良。從眾多的毛化工藝技術(shù)對(duì)比來看，Pretex毛化工藝所生成的鋼板有著更為理想的性能。

2薄板冷軋輥表面毛化工藝發(fā)展趨勢(shì)

2.1 Pretex毛化工藝優(yōu)勢(shì)顯著

此技術(shù)起源于德國(guó)，就是在毛化設(shè)備中軋輥表面形成鍍鉻層，其優(yōu)勢(shì)為耐磨耐用，通過均勻隨機(jī)、大小均衡分布的方式來在軋輥表層形成沉積鉻半球體，此半球體在平整軋制過程中，傳遞至薄板形成半球形印痕，體現(xiàn)出下面的優(yōu)勢(shì)：

第一，鍍層光滑細(xì)致，和基體緊密結(jié)合;第二，鍍層硬度較高，達(dá)到HV900-1200;第三，軋輥表層鍍鉻以后依然能維持軋輥表層的粗糙度;第四，鍍層抗腐蝕能力較強(qiáng)，細(xì)紋裂縫條數(shù)為400-600條每平方厘米。而且整個(gè)毛化工藝較為穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、方便維護(hù)。

2.2代鉻毛化新工藝

傳統(tǒng)的鍍鉻工藝不足在于：電流效率低，鍍鉻中將產(chǎn)生大量氫氣、氧氣，其中將產(chǎn)生一定量的鉻酸，形成劇毒物質(zhì)，對(duì)客觀環(huán)境帶來污染問題，雖然鍍鉻污染問題已經(jīng)引進(jìn)了高度重視，也在研究?jī)?yōu)化方案，卻依然未能達(dá)到優(yōu)化、綠色生產(chǎn)的目標(biāo)，要想妥善適應(yīng)環(huán)境，就要對(duì)傳統(tǒng)的鍍鉻工藝進(jìn)行優(yōu)化發(fā)展，對(duì)此軋輥代鉻新工藝被提出，具體可以從下面兩大方面做起：

第一，首先預(yù)鍍一層鎳基符合鍍層，也可以選擇純鎳層，并沉積鍍液污染較小的鉻鍍層，也有部分研究學(xué)者先預(yù)鍍一層復(fù)合電沉積層，接著再沉積一層鉻層，最終研究看到：復(fù)合電沉積層的綜合性能最優(yōu)，也有部分研究人員通過再冷軋輥借助鋼基體、毛化鉻鍍層間等引入緩沖鍍鎳層，控制了應(yīng)力開裂問題。

第二，選擇鎳基復(fù)合鍍層，合金鍍層等來取代鉻鍍層，可以在電沉積鎳溶液內(nèi)部添加碳化物、氧化物等生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)壁的技術(shù)，最大程度地提高了其耐磨性能，其他研究者則借助電刷鍍的方式在40Cr試樣中制備了Ni-P合金鍍層與復(fù)合鍍層，再借助電接觸強(qiáng)化預(yù)鍍層，使得鍍層的強(qiáng)度、硬度等都妥善提高。也有部分學(xué)者制備了Ni-W-P系列合金鍍層，最終看到納米氧化鋁的添加可以妥善提高鍍層的抗高溫、抗氧化的性能。

3結(jié)語

通過以上研究分析能夠看出，不同毛化工藝都呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及劣勢(shì)，綜合來看，Pretex毛化工藝具有特殊優(yōu)勢(shì)，所加工的鋼板性能達(dá)到最佳，一些軋輥鍍鉻生產(chǎn)系統(tǒng)面臨著嚴(yán)峻的鍍鉻環(huán)境污染問題，對(duì)此則要尋找代替軋輥表面硬鉻層的技術(shù)，其中代鉻涂層的研究正在如火如荼地進(jìn)行，其優(yōu)勢(shì)與發(fā)展?jié)摿σ呀?jīng)得到了多方的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅作寶主編.冷軋薄鋼板生產(chǎn)[B].冶金工業(yè)出版社，2005.

[2]戴達(dá)煌等編著.現(xiàn)代材料表面技術(shù)科學(xué)[B].冶金工業(yè)出版社，2004.

[3]陳長(zhǎng)軍.電火花表面加工新技術(shù)[B].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[4]吳長(zhǎng)春，張杰，汪磊川，賈生暉，郝建偉，胡典章.軋輥表面電火花毛化凹坑形狀及溫度場(chǎng)分析[A].2005中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集（第4卷）[C].2005.