冷軋毛化輥表面缺陷原因分析及改進(jìn)措施

盧焱飛，胥建平，幸澤欣，徐思情，王 華

(新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西 新余 338001)

新鋼公司冷軋產(chǎn)線有酸軋機(jī)組和連退機(jī)組各一條，生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有家電板、汽車板等，對板面質(zhì)量要求很高。毛化輥主要用于酸軋軋機(jī)成品機(jī)架及平整機(jī)，用于保證鋼帶表面粗糙度滿足要求，由于經(jīng)過軋機(jī)成品機(jī)架及平整機(jī)直接就出成品，因此毛化輥的表面質(zhì)量直接決定了鋼帶的表面質(zhì)量。投產(chǎn)以來，該產(chǎn)線軋輥質(zhì)量一直不穩(wěn)定，特別是毛化輥經(jīng)常出現(xiàn)橫印、黑斑等表面缺陷，影響了鋼帶表面質(zhì)量，同時增加了軋輥磨削和毛化的成本。通過攻關(guān)，找出了影響毛化輥表面缺陷的原因，并分別制定了改進(jìn)措施，毛化輥一次合格率大幅提高。

1 軋輥毛化原理及作用

1.1 軋輥毛化原理

新鋼冷軋配置了一臺電火花毛化機(jī)床，其功能是對經(jīng)過磨削的軋輥進(jìn)行表面毛化處理,電火花毛化是在絕緣油中用放電的方式來腐蝕軋輥表面的一種方法。電火花毛化的原理是在毛化過程中，電極與軋輥正在被毛化的部分浸泡在絕緣油中，電極上通有正極性和負(fù)極性的脈沖直流電，軋輥的電勢為零，絕緣油在通電時呈現(xiàn)電絕緣性能，通電后呈電導(dǎo)性，于是電極與軋輥之間存在一個脈沖電勢差，瞬時通電時與軋輥之間產(chǎn)生一個電火花，對應(yīng)的軋輥表面局部溫度急速升高，超過軋輥材質(zhì)的熔點(diǎn), 使這些區(qū)域的金屬熔化或氣化，當(dāng)放電結(jié)束脈沖電壓消失時, 熔化的金屬液滴或蒸汽在放電通道破裂的情況下以爆破的方式被剝離軋輥的表面, 于是就在軋輥的表面“侵蝕”出了“碗形”的坑[1-2]。

1.2 軋輥毛化的作用

軋輥表面毛化主要有以下兩個方面的作用：

1)能提高軋輥與軋件咬合力，增加軋輥與板面間的摩擦系數(shù)，有效防止軋輥與鋼帶打滑，避免斷帶事故。

2)毛化輥表面粗糙度一般控制在3.0-4.0 μm，能使板面獲得要求的粗糙度，提高鋼帶的沖壓性能和涂漆性能。

2 毛化輥表面缺陷原因分析

在軋輥使用過程中發(fā)現(xiàn)的毛化輥表面缺陷有：橫印、劃傷、黑斑/黑線、亮斑、撞傷、磨削缺陷等。通過對產(chǎn)生毛化輥表面缺陷的因素進(jìn)行分析，找出各種缺陷形成的主要原因。

2.1 橫印

橫印產(chǎn)生的主要原因是在毛化過程中軋輥旋轉(zhuǎn)偏心，導(dǎo)致電極與輥面的間隙產(chǎn)生周期性變化。而電極間隙電壓調(diào)節(jié)速度跟不上間隙變化速度，電流產(chǎn)生了周期性的快速變化，電流變化導(dǎo)致了粗糙度的變化，形成色差，在宏觀上就表現(xiàn)為橫印，見圖1。

軋輥旋轉(zhuǎn)偏心的主要原因是軋輥在毛化過程中沒有處于水平狀態(tài)，軋輥未處于水平的原因有：

1)毛化機(jī)軋輥水平調(diào)節(jié)是利用毛化機(jī)上Y型尺的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)托瓦高度使軋輥處于水平狀態(tài)。如果Y型尺沒有校準(zhǔn)或校準(zhǔn)有偏差，又或者Y型尺的緊固螺絲發(fā)生松動，會導(dǎo)致軋輥水平調(diào)節(jié)偏差大。Y型尺見圖2。

圖2 毛化機(jī)上的Y型尺

2)如果Y型尺在前進(jìn)的過程中提前收到了停止信號，會出現(xiàn)Y型尺未接觸軋輥就開始調(diào)節(jié)托瓦的情況，此時托瓦會持續(xù)上升。視Y型尺與軋輥的距離遠(yuǎn)近，會出現(xiàn)兩種情況：一是Y型尺與軋輥較遠(yuǎn)，托瓦上升至極限報警，不能毛化；二是Y型尺與軋輥較近，托瓦調(diào)節(jié)高度超出水平標(biāo)準(zhǔn)，這種狀態(tài)下進(jìn)行毛化就會出現(xiàn)嚴(yán)重的橫印。

3)軋輥在擺放時如果出現(xiàn)位置偏差較大，Y型尺可能會卡在輥槽內(nèi)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)出現(xiàn)偏差，影響水平，毛化時就會出現(xiàn)橫印。

2.2 輥面劃傷

毛化輥的劃傷主要是毛化過程中的異物劃傷，通過觀察，發(fā)現(xiàn)主要來源有兩個：一是打毛站密封墊磨損后，密封墊上的螺絲或其他金屬部分劃傷輥面；二是在電極端部石墨粉結(jié)塊，卡在電極與輥面之間導(dǎo)致劃傷。

2.3 黑斑/黑線

毛化輥表面的黑斑或黑線通常是由于電極放電異常導(dǎo)致的燒傷，對應(yīng)為異常放電持續(xù)時間呈點(diǎn)狀或線狀的結(jié)果。而放電異常通常由短路引起，短路的原因有兩方面：一是電路板故障，這種情況下毛化機(jī)會持續(xù)報警，無法正常毛化，不是產(chǎn)生黑斑/黑線的主要原因；二是電極間的短路，這種情況下電流會出現(xiàn)大幅度無規(guī)律的波動，是導(dǎo)致黑斑/黑線的主要原因。

2.4 亮斑

通過放大鏡對亮斑進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)亮斑仍保持了砂輪磨削的紋路，即亮斑處未被毛化。出現(xiàn)未被毛化的原因是在毛化過程中有異物阻擋在電極與輥面之間，電流不能作用在輥面，導(dǎo)致不能進(jìn)行毛化。異物來源可能是毛化前輥面未處理干凈的油泥或其他附著物，也可能是打毛液中的雜質(zhì)附著在軋輥表面。亮斑在軋輥毛化刮油后通常先表現(xiàn)為黑斑，用布擦拭后呈亮斑。

2.5 軋輥磨削缺陷

軋輥磨削過程中造成的缺陷主要有刀花印、振動紋等，結(jié)合現(xiàn)場情況分析得出我廠軋輥表面刀花印產(chǎn)生的主要原因有：

1)部分磨削參數(shù)設(shè)置不合理。

2)砂輪邊部凸起導(dǎo)致精磨時產(chǎn)生刀花印。

3)砂輪偏硬。

4)托瓦調(diào)整不到位，軋輥軸線未與砂輪橫移方向平行。

產(chǎn)生磨削振動紋的主要原因有砂輪主軸間隙過大、砂輪電機(jī)振動、砂輪皮帶打滑、砂輪法蘭與主軸配合不良、托瓦松動、中心架地腳螺絲松動、砂輪偏硬等。我廠軋輥表面磨削振動紋主要出現(xiàn)于險峰磨床，由于險峰磨床負(fù)責(zé)磨削多種類型的軋輥，需要頻繁更換托瓦，導(dǎo)致托瓦及中心架等設(shè)備易松動；又由于險峰磨床磨削的軋輥輥徑跨度大，砂輪更換頻繁，導(dǎo)致砂輪法蘭磨損加快，在安裝砂輪時易出現(xiàn)松動。

2.6 撞傷

在軋輥吊運(yùn)過程中與其他軋輥或輥架發(fā)生了碰撞導(dǎo)致輥面受傷，是在毛化工序完成后產(chǎn)生的缺陷。

3 改進(jìn)措施

根據(jù)各種軋輥表面缺陷的產(chǎn)生原因，制定了改進(jìn)措施。

3.1 保證軋輥水平

1)車間技術(shù)員每季度檢測一次Y型尺基準(zhǔn)及Y型尺緊固螺絲是否松動，每次檢修Y型尺后需檢測基準(zhǔn)，毛化過程中發(fā)現(xiàn)電壓表指針出現(xiàn)周期性的大幅度的快速抖動，需檢測Y型尺基準(zhǔn)。

2)操作工在軋輥裝夾前應(yīng)注意觀察Y型尺是否接觸到軋輥，注意頭尾架托瓦高度是否出現(xiàn)異常變化，如有異常則停止毛化，通知自動化部檢查限位信號，或重新擺放軋輥位置。

3.2 防止異物劃傷輥面

1)每班檢查密封墊，發(fā)現(xiàn)損壞及時更換，防止劃傷輥面。

2)打毛作業(yè)時間累計30小時使用打毛液清洗電極，保證電極端部平整光滑。

3.3 防止電極間短路

每次更換電極時，先確認(rèn)電機(jī)座是否松動，如有松動則用專用工具緊固，再安裝新電極。各電極之間不能有接觸，電極表面的絕緣漆不能有破損，防止電極間短路。

3.4 保證輥面清潔

1)每一支軋輥毛化前都要避免接觸油污(例如吊帶、含油破布等)，如輥面有油污，要先擦拭干凈再進(jìn)行毛化。

2)每月清洗一次打毛站熔池，保證熔池內(nèi)無異物。

3.5 控制軋輥磨削缺陷

針對磨削過程中產(chǎn)生的刀花印缺陷，采取以下措施進(jìn)行控制：

1)優(yōu)化磨削參數(shù)，降低粗磨進(jìn)刀量，控制砂輪橫移速度與軋輥旋轉(zhuǎn)速度的比例，增加半精磨和精磨道次。優(yōu)化后的磨削參數(shù)見表1。

表1 優(yōu)化后的控制刀花印缺陷磨削參數(shù)

2)出現(xiàn)較小間隙刀花印時，利用工具修正砂輪邊部，倒圓角后重新磨削。

3)使用硬度較低的砂輪。

4)精磨階段出現(xiàn)的刀花印主要是砂輪橫移和軋輥軸線不平行造成的，多出現(xiàn)在險峰磨床。利用百分表和磨床測量臂對托瓦進(jìn)行重新調(diào)整，保證軋輥軸線與砂輪橫移方向平行。

針對磨削過程中產(chǎn)生的振動紋缺陷，采取以下措施進(jìn)行控制：

1)險峰磨床的振動紋多出現(xiàn)于換瓦或換砂輪后，因此要確保換瓦的精度和砂輪安裝的牢固性。

2)使用硬度較低的砂輪。

3)對托瓦及中心架固定裝置進(jìn)行改造，防止托瓦在磨削過程中松動。

4)定期檢查砂輪電機(jī)、砂輪皮帶等設(shè)備，如有松動打滑等現(xiàn)象及時處理。

要求磨工對磨削完成的軋輥輥面質(zhì)量進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷的軋輥不用于毛化。另一方面，毛化機(jī)操作工在打毛前使用頻閃儀復(fù)查，發(fā)現(xiàn)磨削缺陷的軋輥不進(jìn)行打毛。

3.6 防止吊運(yùn)時碰撞

吊運(yùn)軋輥時，由2人在軋輥兩端輔助，其中1人指揮行車或操作半門吊。吊運(yùn)過程中輥面不得與任何物體發(fā)生碰撞。

4 效果

通過以上措施的實(shí)施，毛化輥表面缺陷得到有效控制，毛化輥表面質(zhì)量一次合格率由攻關(guān)前的87.5%提高到了攻關(guān)后的94.4%，各缺陷攻關(guān)前后比例見表2。

表2 毛化輥表面缺陷攻關(guān)前后對比

5 結(jié)語

通過攻關(guān)，找出了造成毛化輥表面橫印、劃傷、黑斑/黑線、亮斑、磨削缺陷、撞傷等缺陷的主要原因，并分別制定了改進(jìn)措施，使得毛化輥表面缺陷率較攻關(guān)前降低了55.2%，提高了鋼帶表面質(zhì)量。