薄板冷軋輥表面毛化工藝技術對比分析及發展趨勢探究

陸偉明

摘要：薄板冷軋輥表面毛化工藝有不同的技術和工藝，每一種工藝都有自身的特點與優勢，經過多重對比發現Pretex毛化工藝優勢明顯，對應制作的鋼板性能達到理想狀態，然而，不足在于污染問題嚴重。本文對軋輥毛化工藝做出了對比，并分析了未來的發展趨勢。

關鍵詞：毛化工藝;軋輥;鍍鉻;環保

0引言

冷軋鋼的特點是表面相對粗糙，而且表面形貌相對特別，作為諸多工業行業的原材料，必須對其進行優質毛化處理，這樣才能讓鋼板變形過程中高壓之下坑洼處的潤滑油走向封閉模式，讓鋼板在磨具之間形成一個緩沖墊，增強其抗摩擦性能，發揮其優勢功能。軋輥表層的優化通常選擇毛化工藝技術，此技術的優勢十分明顯，然而，其中也存在不足和弱點，需要加大優化力度，擇選最優工藝，這樣才能有效地克服問題，提高冷軋輥表面質量。

1薄板冷軋輥表面毛化工藝技術對比分析

1.1噴丸毛化技術

此技術主要依托于高速轉動的離心輪，噴打高硬度的砂丸至軋輥，確保軋輥表層出現略微的塑性變形。這一技術的優勢為：高效、工藝簡單、設備成本低廉。然而，因為難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，這一技術的使用范圍相對有限。

1.2電火花毛化技術

主要是將電火花加工技術利用在軋輥毛化中，主要是在絕緣液內向電極、軋輥等添加脈沖電壓，通過調節電極和軋輥的間距來對應產生電火花，并釋放電能，最終生成高溫融化輥面材料，讓軋輥表層形成細小的凹槽，而且便隨著電能的釋放，軋輥可以規律性地轉動，形成達到特定粗糙度、峰值數的毛化面，最終的特征體現為：毛化質量穩定、高效，沒有任何的粉塵與噪音污染，通過調節脈沖參數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系則恒定，無法調節，這一技術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，以及發生汽化，可以對輥面依次針對性地接連毛化加工，可以動態地調節脈沖頻率、脈沖波形類似的激光毛化工藝參數等，都能準確地調節軋輥表面毛化坑的分布，這一工藝的優勢體現為：毛化效率更高、能提高其表面平整度，而且構造簡單、表面硬度更優，抗磨損，是對傳統毛化工藝的改進與完善，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

此工藝在上個世紀八十年代產生，出現在冶金鋼鐵業的冷軋輥毛化，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的軋輥，同軋輥碰撞并產生熱能，一旦熱能聚集達到一定量，同電子束相遇的軋輥材料則將發生融化，而且會被蒸發，對應生成蒸汽壓會把四周融化的金屬噴射，并構成凹凸形貌。此時則能憑借調節電子束功率、電極電壓等方法來調節毛化度，其不足之處在于：設備成本較高，而且實際條件要求較高，無疑抑制了電子束毛化技術的深入推廣與應用。

1.5噴墨毛化工藝

所謂的噴墨毛化工藝主要是把電化學加工技術和噴墨打印技術妥善配合起來，打造出全新的軋輥毛化技術，現階段，噴墨毛化工藝技術已經逐漸轉向工業化發展時期，通過計算機來設計毛化參數，再利用打印頭于軋輥表層打點，對這些小點實施電化學腐蝕處理，打造出理想的軋輥形貌，噴墨毛化工藝能憑借調節電化學腐蝕參數來掌握凹槽的深度與外形，其成本更低，然而，因為單頭加工，其效率較低，在一定程度上影響了這一技術的應用與發展。

1.6 Pretex毛化工藝

此工藝的根本就是電化學沉積，也就是要在軋輥的表面打造出涂著個鉻鍍層的樣貌，從而實現毛化的目標，然而，因為鉻的機械性能比其他材料更加優質，經毛化處理的軋輥，其表面耐磨性業對應提升，無疑延續了軋輥的長期使用，實現了其工業化發展。

1.7不同毛化工藝技術的對比分析

近年來，軋輥質量要求再不斷地提高，毛化工藝也在得以創新、完善，軋輥表面的耐磨性也在持續發展，對應加工形成的鋼板，其質量也在持續提高，能夠更好地服務于客觀社會，滿足現實需求，要想清楚、完整地對比不同毛化工藝技術的優缺點，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、運營成本等，最終得出結論：表面粗糙度值上升，對應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，可以說兩個數值結合的好壞直接影響著冷軋板深沖性能、涂鍍附著性，雙方越能良好結合，則其性能則更加優良。從眾多的毛化工藝技術對比來看，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展趨勢

2.1 Pretex毛化工藝優勢顯著

此技術起源于德國，就是在毛化設備中軋輥表面形成鍍鉻層，其優勢為耐磨耐用，通過均勻隨機、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，體現出下面的優勢：

第一，鍍層光滑細致，和基體緊密結合;第二，鍍層硬度較高，達到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，細紋裂縫條數為400-600條每平方厘米。而且整個毛化工藝較為穩定、操作簡單、方便維護。

2.2代鉻毛化新工藝

傳統的鍍鉻工藝不足在于：電流效率低，鍍鉻中將產生大量氫氣、氧氣，其中將產生一定量的鉻酸，形成劇毒物質，對客觀環境帶來污染問題，雖然鍍鉻污染問題已經引進了高度重視，也在研究優化方案，卻依然未能達到優化、綠色生產的目標，要想妥善適應環境，就要對傳統的鍍鉻工藝進行優化發展，對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，也有部分研究學者先預鍍一層復合電沉積層，接著再沉積一層鉻層，最終研究看到：復合電沉積層的綜合性能最優，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，控制了應力開裂問題。

第二，選擇鎳基復合鍍層，合金鍍層等來取代鉻鍍層，可以在電沉積鎳溶液內部添加碳化物、氧化物等生產內燃機氣缸內壁的技術，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合金鍍層與復合鍍層，再借助電接觸強化預鍍層，使得鍍層的強度、硬度等都妥善提高。也有部分學者制備了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結語

通過以上研究分析能夠看出，不同毛化工藝都呈現出不同的特點、優勢以及劣勢，綜合來看，Pretex毛化工藝具有特殊優勢，所加工的鋼板性能達到最佳，一些軋輥鍍鉻生產系統面臨著嚴峻的鍍鉻環境污染問題，對此則要尋找代替軋輥表面硬鉻層的技術，其中代鉻涂層的研究正在如火如荼地進行，其優勢與發展潛力已經得到了多方的認可。

參考文獻：

[1]傅作寶主編.冷軋薄鋼板生產[B].冶金工業出版社，2005.

[2]戴達煌等編著.現代材料表面技術科學[B].冶金工業出版社，2004.

[3]陳長軍.電火花表面加工新技術[B].機械工業出版社，2011.

[4]吳長春，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分析[A].2005中國鋼鐵年會論文集（第4卷）[C].2005.