熱連軋花紋輥二次刻花技術開發及應用

馬葉紅

摘 要：本文開發了熱連軋花紋輥二次刻花工藝技術，研究了二次刻花中的花紋形狀、尺寸、布局及工藝參數，保證了花紋板板面紋高、板形及花紋輥的均勻磨損。該技術應用于梅山鋼鐵的1422熱軋機組，編制了相應的應用規程，實現一支花紋輥多次使用的目的，節約了生產成本。

關鍵詞：二次刻花；花紋輥；花紋板

Abstract：It introduces the technology of Second Pattern roller engraving in Hot Checkered plate，and analyses the use of the technology of Second Pattern roller engraving in the production.

Keyword：Second Pattern roller engraving；Pattern roller； Checkered plate

中圖分類號：TG335 文獻標識碼：A

花紋板是用輥面刻有一定深度花紋的軋輥軋制而成的，這種鋼板不僅美觀且能增加摩擦、強化性能以及節約材料，在交通、建筑、裝飾裝潢、設備周圍底板、機械、造船等領域有廣泛應用。扁豆形花紋板的花紋屬開口形，是目前應用最廣泛的花紋板，其優點是美觀大方、防滑效果好、不存油水。然而花紋輥在工作過程中會出現磨損，使得花紋的深度和形狀會發生改變，花紋板生產過程中需要經常更換花紋輥，因此提高花紋輥的使用壽命對花紋輥板的生產成本影響重大，對磨損以后的花紋輥進行二次刻花是提高花紋輥工作壽命的有效途徑。

梅鋼熱軋花紋板是使用刻有花紋的軋輥在成品機架軋制而成。梅鋼熱軋生產線制作花紋輥的材質為改進型無限冷硬鑄鐵，輥徑一般控制在Φ652～654mm，與其配對的使用軋輥的輥徑一般控制在Φ647～649mm。由于梅鋼精軋后段工作輥最大輥徑為Φ710mm，為了滿足花紋輥制作尺寸的要求，一般將輥徑為Φ710mm的新輥依次在F6、F5、F4三個機架按照輥徑逐漸遞減的原則逐機架使用，待輥徑消耗減少至Φ652～656mm刻制花紋輥，并按照配輥要求備好相應數量的花紋輥配輥，這一工作主要是F4機架的周轉輥上完成的。

隨著市場對花紋板需求量的不斷攀升及質量要求的不斷提高，花紋輥的備輥壓力也在逐步增加。主要是因為F4機架只有4套軋輥的周轉量，造成花紋輥備輥量遠不能滿足軋線需求，解決這一問題的途徑有兩種：一是增加F4機架軋輥的周轉量；二是開發花紋輥多次重復刻花技術。針對上述兩種途徑，綜合考慮加工一支花紋輥非常耗費時力和軋制節奏等方面因素，最終選擇開發、使用花紋輥二次刻花技術生產高質量、高產量的花紋板解決花紋輥備輥量不足的問題。

1.花紋輥二次刻花技術開發

花紋輥刻花有電解法刻花、電火花加工、銑床刻花等方法，考慮到目前鋼鐵企業的加工技術，本文研究采用銑床刻花法來加工花紋輥。

1.1二次刻花軋輥的技術要求

用于二次刻花的軋輥必須滿足以下技術要求：

（1）二次刻花是在原有花紋的基礎上進行的，要求高精度的對中率。

（2）加工花紋輥的軋輥輥面硬度均勻性≤5HSD。

（3）用于刻花的軋輥必須進行表面渦流檢測和超聲波檢測，保證軋輥表面、工作層和芯部無缺陷。

（4）用于二次刻花的花紋輥輥徑≥Φ660mm，以保證一次刻花后的軋輥在花紋深度不能滿足生產要求時進行二次刻花。

（5）二次刻花的輥面花紋不得有毛刺、裂紋、剝落等缺陷；有缺陷必須進行修磨，修磨量≥0.50mm。

（6）花紋輥輥型為凸輥，輥型高+0.02mm。

（7）二次刻花花紋形狀、尺寸與一次刻花的要求一致：花形為扁豆狀，花紋槽深mm。

1.2花紋輥二次刻花花紋形狀控制

銑床刻花法是花紋輥加工中的常用方法，該方法具有加工速度快、操作簡單、加工成本低的優點。本文研究了花紋輥經一次刻花和二次刻花后的花紋形狀差異，三根輥子的刻花試驗結果見表1。從實際結果看，車床銑花法可確保刻花精度的要求，所以二次花紋輥制作選用銑床刻花。

刻花工藝的好壞直接關系到軋輥的使用壽命，在條件能滿足時，應盡可能地減少花紋數量，以減少支撐輥與工作輥接觸的周期交變應力變化，提高軋輥的使用壽命。另外，在材質為改進型無限冷硬鑄鐵的軋輥上刻花易導致崩口和花紋變形，針對此類缺陷，如果采用不規范的堆焊進行修補將造成花紋二次崩口和變形，因此應盡量避免使用不規范的堆焊進行修補。

1.3花紋輥二次刻花技術參數

梅鋼1422精軋機組配置的支撐輥輥面長度為1429mm，工作輥輥面長度為1650mm，精軋機組軋制帶鋼的寬度為800mm～1300mm。考慮到F6機架工作輥竄輥、板材寬度控制范圍及熱膨脹，將花紋輥軋輥軸向刻花長度設計為1550mm，如圖1所示，此外，這一刻花長度還可防止帶鋼在軋制過程中由于跑偏造成成品帶鋼邊部沒有花紋的現象發生。花紋輥上的花紋布局如圖2所示，花紋剖面形狀如圖3所示。

2.二次刻花技術應用

2.1配輥原則

（1）輥壓要求：為防止軋制過程中發生軋件纏輥現象，在配置軋輥時采用了“上壓”配輥，即上輥（花紋輥）直徑大于下工作輥直徑，這樣在相同的角速度下，上輥線速度大于下輥線速度，板帶有向下扣的趨勢。二次花紋輥配輥要求為上壓4mm～6mm；（2）輥徑要求：按照一次刻花的花紋輥工藝技術及參數的要求，二次刻花花紋輥輥徑一般控制在Φ655～660mm，與其配對的使用軋輥的輥徑一般控制在Φ651～656mm。花紋輥與其配輥的配備都是在F4機架軋輥使用到Φ655～660mm，按照配輥輥壓要求來實現的。

實踐證明，二次刻花也遵循一次刻花的配輥原則，這種配輥原則不僅要保證F4機架軋輥的周轉量和備輥量，也要兼顧花紋輥的正常周轉。

2.2 溫度制度確定

熱軋溫度的制度的制定遵循如下原則：

（1）粗軋在動態再結晶溫度以上完成；

（2）精軋在奧氏體區軋制。

（3）良好的組織性能指標和良好的板形效果。

綜合粗軋區溫降，C、N、合金元素的溶解、析出強化、軋制規格等因素，將燒鋼溫度控制在1150℃以上，加熱時間控制在145min以上。

根據鐵碳相圖，隨著成份的變化，Ar3的溫度也在變化，一般在830℃～912℃以上區域。梅鋼花紋產品一般為低碳鋁鎮靜鋼和低合金鋼，終軋溫度一般控制在860℃～880℃。

卷取溫度的控制，一方面保證組織為鐵素體或鐵素體與珠光體混合物；另一方面保證良好的性能指標和良好的板形效果，目前卷取溫度一般控制在570℃～650℃。

梅鋼05年熱軋產線新增了熱卷箱，頭、尾溫差控制較好，基本能保證中間坯頭、中、尾溫度一致。

2.3軋機負荷

花紋板的花紋高度是花紋板的主要質量指標。花紋是在軋制過程中金屬填入軋輥凹槽而形成的，花紋高度取決于軋制過程中流入軋輥凹槽的金屬量。流入金屬量的多少又取決于成品機架的壓下量及花紋間距、花紋直徑、花紋側壁夾角、花紋的排列方向角度等參數。目前，梅鋼熱軋生產線設定的二次刻花花紋形狀、花紋間距、花紋寬度、長度、深度等花形參數已經固定，花紋高度的控制是通過對成品機架負荷的調整實現的。

2.4 軋制計劃編排

常規計劃編排中，寬度的過渡遵循“烏龜殼”的形式，按照花紋板寬度 “窄——寬——窄” 過渡的原則，經過對二次刻花花紋輥磨損的研究、試驗、探索，實踐證明這種編排也能夠很好地保證二次刻花花紋輥的均勻磨損、花紋板板面紋高及板形。

2.5 二次刻花花紋輥使用情況分析

每次換輥后，對二次刻花的軋輥輥面、溫度等情況進行檢查，與一次刻花花紋輥的使用情況進行對比，結果發現二次刻花花紋輥能夠達到一次刻花花紋輥的使用標準要求。具體情況見表2。

結論

（1）二次刻花的花紋形狀、尺寸、布局及工藝參數能達到一次刻花的技術參數要求。根據花紋板生產技術及要點，分析、研究、開發并穩定應用了花紋輥二次刻花的加工工藝、磨削工藝、軋制工藝，保證了花紋板板面紋高、板形及花紋輥的均勻磨損。

（2）通過對花紋輥制作尺寸的合理設置，二次刻花技術使軋輥的有效工作層得到了充分使用，實現一支花紋輥多次使用的目的，節約了生產成本。

參考文獻

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