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  2. 工程案例

軋輥的拋丸毛化處理技術在冷連軋生產線上的開發應用

介紹軋輥拋丸毛化機的原理及柳鋼冷軋板帶廠使用拋丸毛化輥生產冷軋帶鋼的現狀, 通過優化軋 輥拋丸毛化工藝及冷連軋軋制工藝, 實現拋丸毛化輥在冷連軋機組生產麻面冷硬帶鋼。

軋輥拋丸毛化機
軋輥拋丸毛化機

0前言

冷軋帶鋼表面結構主要分為麻面和光面, 目前市場上主要以麻面結構為主, 多用于涂鍍、 汽車、 輕工等行業。 帶鋼的麻面結構通過在軋 制過程中軋輥的表面結構復制得到。 目前主流 的軋輥毛化方式有電火花毛化、 拋丸毛化、 激 光毛化等, 各種毛化方式在不同領域均發揮著 各自特點。 本文主要講述柳鋼冷軋板帶廠使用 拋丸毛化軋輥開發、 生產麻面冷硬帶鋼過程。

1?柳鋼冷軋板帶廠使用拋丸毛化輥生產現狀

柳鋼冷軋板帶廠主要生產裝備有?2?條五機架冷連軋機組,?3?條單機架平整機組,?罩式退火 機組,?2?臺軋輥拋丸毛化機、?1?臺電火花毛化機 以及相應的磨床等。?軋輥拋丸毛化技術應用到 冷連軋機組之前,?主要用于平整機組生產麻面 冷軋退火帶鋼,?冷連軋機組只生產光面冷硬帶 鋼。?冷連軋機組生產光面冷硬帶鋼易產生打滑、?熱擦傷等質量問題。?由于層間光滑、?摩擦力小 等原因,?光面冷硬帶鋼翻轉為立卷狀態后,?在 夾鉗吊運過程中,?存在夾吊不緊,?鋼卷掉落的 風險。?經罩式退火及平整后,?容易產生粘鋼、?黑帶、?乳化液斑、?擦傷、?粗糙度不合等質量缺 陷。?而近年來隨著我廠麻面冷硬帶鋼需求增加 以及自身產品定位提高,?產品質量提升,?光面 冷硬帶鋼不再滿足需要。?因此,?在保證平整機組電火花毛化和拋丸毛化用輥的基礎上,?柳鋼 冷軋板帶廠開展軋輥拋丸毛化技術在冷連軋機 組的開發應用。

2 軋輥拋丸毛化原理

軋輥拋丸毛化技術主要是對軋輥表面進行 拋丸毛化處理,?以增加軋輥表面的疲勞強度,?并在軋制過程通過軋輥將其表面形貌復制到帶 鋼表面。?拋丸毛化機主要由料倉、?斗式提升機、?振動篩、?拋丸機、?拋丸室、?風機、?除塵系統、?軋輥運送車等組成,?見圖?1。?其原理是利用高速 旋轉的拋丸器,?將高硬度鋼丸經過拋丸器離心 加速,?按預定的程序加速到?60~100 m·s-1,?拋射 到軋輥表面上,?在軋輥表面上產生無數個無序 且有一定粗糙度的強化砂面。?鋼丸強烈高速的 沖擊軋輥表面,?使軋輥表面形成冷硬化,?淬火 層更加致密,?保證軋輥表面金屬纖維結構,?增 加軋輥表面的接觸疲勞強度。

原理圖
原理圖

3 冷連軋機組使用拋丸毛化軋輥技術研究

衡量軋輥拋丸毛化質量的指標參數主要有 粗糙度?(Ra)?大小、?峰值數?(RPc)?大小[1]以及 其均勻性等,?實驗過程主要圍繞以上指標開展。?3.1?拋丸毛化前冷軋基輥的準備經過磨床砂輪磨削獲得一定均勻的粗糙度 值、?峰值數值,?并經過渦流探傷合格的軋輥是 拋丸毛化處理的前提條件。?實驗主要通過確定 軋輥磨削曲線,?優化砂輪材質選型及砂輪轉速、?橫向移動速度、?縱向給進速度以及磨床上軋輥 轉速等參數,?確保冷軋基輥的粗糙度值控制在0.1~0.3?μm?之間,?均勻性在?90%以上。?磨削后,?使用渦流探傷進行檢測,?確保軋輥不存在裂紋、?軟點等缺陷。?使用合格基輥軋制的光面冷硬帶 鋼表面通過電鏡掃描形貌如圖?2。

表面形態
表面形態

經分析,?是因為鋼丸選型以及清潔不良,?拋丸頻率控制不當造成。?鋼丸是直接與軋輥接 觸的拋丸毛化材料,?其本體的尺寸、?形狀、?硬 度直接決定軋輥毛化質量,?鋼丸尺寸越大,?毛 化后軋輥表面粗糙度越大,?峰值數越小;?反之 則粗糙度越小,?峰值數越大。?實驗在相同條件 下使用?850 HV?鋼丸進行拋丸毛化,?得到的鋼丸 尺寸與軋輥粗糙度、?峰值數對照見表?1。?使用棱 角分明的鋼丸毛化后得到的軋輥表面凹坑深、?尖,?使用球形鋼丸毛化后得到的軋輥表面細膩圓滑。?硬度小的鋼丸經過反復擊打不利于保持 原有尺寸,?隨著毛化時間的延長,?毛化軋輥粗 糙度不斷衰減。?清潔的鋼丸則對設備的穩定運 行和軋輥的表面清潔起到一定作用。

粗糙度對比
粗糙度對比

拋丸頻率是影響毛化質量的另一項重要因 素。?頻率控制不好直接導致鋼丸噴射速度?(力 度)、?拋丸轉速?(角度)?以及流量不穩定,?從而 影響毛化質量[2]。?因此,?通過優化電機變頻調速 對拋丸器電機的轉速進行無級調速,?以達到不 同的拋丸處理強度,?提高適用性。?實驗發現:?提高頻率,?軋輥拋丸毛化后表面粗糙;?降低頻 率,?軋輥拋丸毛化后表面細膩。?不同拋丸頻率 得到的噴射速度、?拋丸轉速與軋輥粗糙度、?峰 值數見表?2。

不同拋丸頻率效果對比
不同拋丸頻率效果對比

通過優化拋丸毛化工藝,?確定使用硬度為?850 HV,?尺寸為?0.8 mm?的鋼丸在?45 Hz?拋丸頻 率下進行拋丸毛化,?所得軋輥應用于冷連軋末 機架軋制冷硬帶鋼,?其表面形貌均勻細膩程度 有所改觀,?表面形貌電鏡掃描結果見圖?4。

冷軋帶鋼表面
冷軋帶鋼表面

冷連軋機組使用拋丸毛化輥軋制工藝研究?根據冷連軋過程各機架帶鋼秒流量相等的 軋制原理,?原末機架光輥連軋工藝不能滿足末 機架拋丸毛化輥工藝。?與末機架使用光輥比較,?使用毛化輥后,?軋輥粗糙度值增大,?摩擦力增 加,?末機架帶鋼變得更加容易咬入。?末機架帶 鋼流動速度增加,?但第?4?機架出口帶鋼速度不 變,?根據冷連軋過程各機架帶鋼秒流量相等的 軋制原理,?導致?4~5?機架間張力增大,?斷帶風 險增加;?同時,?因冷連軋機組總壓下率較大?(70%~85%),?末機架擔負著粗糙度控制和成品 厚度控制的任務,?在軋制偏薄冷硬帶鋼?(≤0.6 mm)?時,?帶鋼加工硬化趨勢明顯[3]。?若要生產 出恒定粗糙度值的薄帶鋼,?則需增大軋制力,?甚至出現上下工作輥壓靠,?最終導致冷硬帶鋼表面軋制痕跡明顯,?見圖?5。

表面形態
表面形態

通過實驗,?將冷連軋?2?級計算機設定的各 機架間的張力值、?各機架軋制力值重新分配,?把?4~5?機架間張力設定值減小,?2~3?機架間以及3~4?機架間張力設定值增大以解決?4~5?機架間張 力增大問題。?在軋制偏薄冷硬帶鋼時,?將前?4機架軋制力設定值增大,?通過?AGC?厚度控制在 前?4?機架完成軋制任務,?使第?4?機架出口帶鋼 厚度基本達到目標值,?末機架則選用較高粗糙 度值的軋輥進行粗糙度控制;?同時,?配合末機 架恒延伸率控制模式,?以降低末機架軋制力,?避免軋制過程帶鋼加工硬化以及帶鋼表面的軋 制痕跡的產生,?最終使冷硬帶鋼得到一定的粗 糙度及良好的表面形貌,?見圖?6。

4結論

(1)?通過對軋輥拋丸毛化處理以及冷連軋 的工藝優化,?成功實現了軋輥拋丸毛化技術在冷連軋的應用, 取得了良好成效, 豐富冷硬帶 鋼的表面結構類型。

(2) 使用硬度為 850 HV, 尺寸為 0.8 mm 的 鋼丸在 45 Hz 拋丸頻率下對冷連軋末機架軋輥進 行拋丸毛化, 生產的冷硬帶鋼表面形貌均勻細 膩程度將有所改觀。

(3) 通過增加前 4 機架軋制力, 加大前 4 機架壓下率, 減少末機架軋制力, 降低末機架 壓下率, 并在末機架采用恒延伸率控制模式, 可有效避免帶鋼表面軋制痕跡, 使帶鋼表面得 到良好的粗糙度和表面形貌。

(4)?提高拋丸毛化機的使用效率,?節約 毛化設備的投資成本。

專業軋輥毛化拋丸機研發設計單位,制造連續毛化軋輥系統與冷軋鋼生產線集成毛化冷軋鋼生產線。

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