張大寶 龔志強(qiáng) 馬鐵栓
(河鋼集團(tuán) 衡水板業(yè)有限公司,河北 衡水053400)
隨著汽車(chē)、家電、金屬包裝材料等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對(duì)冷軋薄板提出了更高的品質(zhì)要求。在冷軋薄鋼板的生產(chǎn)和應(yīng)用研究中,人們發(fā)現(xiàn)冷軋板的一系列表面形貌參數(shù)對(duì)鋼板的沖壓性、涂層后光亮度等工藝性能有重要影響,而冷軋板的表面形貌在很大程度上又取決于冷軋生產(chǎn)過(guò)程中工作輥及平整輥的表面形貌。實(shí)質(zhì)上,軋制鋼板的表面形貌是軋輥表面形貌的衰減性“拷貝”。因此,研究、控制冷軋軋輥及冷軋鋼板表面形貌的軋輥毛化[1]技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。但各種毛化技術(shù)均有其特有的優(yōu)缺點(diǎn),本文介紹了軋輥毛化設(shè)備及技術(shù)的現(xiàn)狀,以及河鋼衡板噴丸毛化工藝流程與清潔方法。
目前主流的軋輥毛化技術(shù)有噴丸毛化、電火花毛化、激光毛化。另外還有正在研究的電子束毛化、電解毛化、噴墨毛化等技術(shù)。
噴丸毛化是最傳統(tǒng)的毛化方法,其利用高速旋轉(zhuǎn)的離心輪將高硬度的鋼砂或鋼丸加速?lài)娤蛴能堓仯?dāng)沖擊粒子撞擊到軋輥表面時(shí),其產(chǎn)生塑性變形,鋼砂強(qiáng)烈高速的沖擊軋輥表面,使軋輥表面形成冷作硬化,淬火層更加致密,不會(huì)損壞軋輥表面金屬纖維結(jié)構(gòu),增加軋輥表面的接觸疲勞強(qiáng)度。
噴丸毛化技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、效率高、設(shè)備成本低等優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)也比較突出,毛化的軋輥粗糙度不均勻,且在軋制或平整初期粗糙度下降迅速,毛化過(guò)程中產(chǎn)生的噪音及粉塵較大。
電火花毛化技術(shù)是電火花加工技術(shù)在軋輥毛化加工中的實(shí)際應(yīng)用。將軋輥和電極浸沒(méi)在絕緣的工作液中,并在軋輥和電極上施加一定頻率和幅值的脈沖電壓,當(dāng)兩者之間的間隙達(dá)到一定值時(shí),脈沖電壓使極間介質(zhì)電離、擊穿,形成放電通道,這時(shí)通道間的電子高速奔向正極,正離子奔向負(fù)極。電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能,動(dòng)能通過(guò)碰撞又轉(zhuǎn)變成熱能,于是在通道內(nèi)正極和負(fù)極表面分別成為瞬時(shí)熱源,使工作液氣化和金屬材料熔化、氣化。汽化的氣體體積不斷向外膨脹,使大部分熔融金屬液體和蒸汽被排擠、拋出而進(jìn)入工作液中,這樣在軋輥表面就形成了一系列點(diǎn)蝕坑,隨著放電的持續(xù)進(jìn)行,軋輥沿一系列電極旋轉(zhuǎn),同時(shí)沿軸向運(yùn)動(dòng),在軋輥上就可以加工出有特定表面粗糙度和峰值數(shù)的表面。
電火花毛化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)較多,毛化質(zhì)量穩(wěn)定,有效的控制軋輥的粗糙度和峰值,傳導(dǎo)及毛化效率高,無(wú)粉塵和噪音污染。但其占地空間較大,耗電高,需要定期更換濾芯、電極及電解液,且設(shè)備投資費(fèi)用較高,不被一般企業(yè)使用。
激光毛化是采用高能量密度、高重復(fù)頻率的脈沖激光束聚焦照射到作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軋輥表面,以形成若干微小的熔池,同時(shí)吹以一定角度的輔助氣體對(duì)熔池熔融金屬擠壓造型。當(dāng)光脈沖作用停止后,微坑熔池金屬在軋輥?zhàn)陨頍醾鲗?dǎo)作用下迅速冷卻,形成微坑和坑邊形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的相邊強(qiáng)化點(diǎn),與此同時(shí),激光器與軋輥?zhàn)鲚S向相對(duì)運(yùn)動(dòng),完成軋輥毛化。
激光毛化具有毛化效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能夠有效控制軋輥表面粗糙度及峰值數(shù),且能夠提高軋輥使用壽命,因此被冷軋行業(yè)廣泛采用,但其毛化后的軋輥表面微坑呈有序排列,需對(duì)脈沖激光束的行走軌跡進(jìn)行更深入的研究。
河鋼衡板在2011 年增上一臺(tái)軋輥噴丸毛化設(shè)備,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn),逐步摸索出一整套的毛化工作流程,工藝參數(shù)等。
2.1.1 毛化工藝流程
(1)需毛化的軋輥吊放在軋輥驅(qū)動(dòng)小車(chē)上,啟動(dòng)軋輥小車(chē)移動(dòng),將軋輥運(yùn)送到拋射室。(2)鋼砂經(jīng)過(guò)拋丸器加速,均勻而密集的拋射到軋輥表面上,在鋼砂高速?gòu)?qiáng)烈的沖擊作用下,使軋輥的表面產(chǎn)生微小的塑性變形,形成細(xì)密、均勻地沖擊凹坑。軋輥在驅(qū)動(dòng)小車(chē)上做回轉(zhuǎn)運(yùn)行,拋丸器做直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng),將鋼砂高速拋射到軋輥表面上,從而保證軋輥工作表面毛化段受到得鋼砂拋射是均等的。拋丸器的拋射速度是變頻可調(diào)的。(3)拋丸機(jī)工作時(shí),鋼砂拋射到軋輥上,并落在拋射室底部,由拋射室底部的螺旋輸送器將鋼砂運(yùn)送到斗式提升機(jī),斗式提升機(jī)將鋼砂提升到機(jī)器頂部的鋼砂風(fēng)洗式分離器中,通過(guò)風(fēng)洗,將灰塵和鋼砂分離出來(lái)。(4)潔凈、有用的鋼砂流到振動(dòng)篩里,通過(guò)振動(dòng)篩振動(dòng)篩分,將鋼砂篩分為0.7mm 和0.3mm二種規(guī)格。0.7mm和0.3mm鋼砂分別儲(chǔ)在兩個(gè)料倉(cāng)里,料倉(cāng)的下部裝有鋼砂流量控制閥,氣動(dòng)控制。鋼砂的供給和停止自動(dòng)控制,鋼砂流量的大小可以手工調(diào)整。(5)拋丸時(shí)產(chǎn)生的粉塵、鋼砂,風(fēng)洗式分離器分離出來(lái)的灰塵,振動(dòng)篩、斗提機(jī)飛揚(yáng)的灰塵被通風(fēng)機(jī)吸引到芯筒脈沖反吹除塵器中得以過(guò)濾,防止軋輥的污染,可保持潔凈的工作環(huán)境。
2.1.2 工藝參數(shù)
軋輥毛化后的粗糙度與丸料的硬度、材質(zhì)、軋輥基礎(chǔ)粗糙度、噴丸器的運(yùn)行頻率、行走速度、往返次數(shù)、軋輥的旋轉(zhuǎn)頻率等參數(shù)息息相關(guān),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn),逐步摸索出一套毛化工藝,下表為部分軋輥毛化工藝參數(shù)表。
軋輥毛化過(guò)程難以避免丸粒與輥面,噴射在輥面上的丸粒與丸粒之間的強(qiáng)烈撞擊和破碎作用,并由此在毛化輥輥面產(chǎn)生大量的金屬碎屑、微米級(jí)粉塵和靜電浮塵。這些毛化輥的表面不潔凈問(wèn)題,采用簡(jiǎn)單的操作難以徹底清除,在后續(xù)的平整過(guò)程,容易在鋼帶表面形成單條或數(shù)條“亮線(xiàn)”等嚴(yán)重表面質(zhì)量缺陷,降低最終馬口鐵產(chǎn)品的品級(jí)質(zhì)量。鑒于上述認(rèn)識(shí),如何提高毛化軋輥表面的潔凈水平,成為生產(chǎn)高品級(jí)馬口鐵產(chǎn)品的重要保證。
部分軋輥毛化工藝參數(shù)表
經(jīng)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究和分析,逐步確定一套提高毛化軋輥表面潔凈水平的操作步驟和操作方法,其步驟如下:
(1)軋輥出拋丸倉(cāng)后,首先使用硬毛刷、壓縮空氣噴槍和靜電噴槍清除兩個(gè)軋輥托輥表面丸粒和金屬粉塵;之后,打開(kāi)橡膠輥旋轉(zhuǎn)按鈕,使其慢速旋轉(zhuǎn),用硬毛刷將兩個(gè)軋輥托輥中嵌入但易脫離的丸粒刷一遍;再利用壓縮空氣噴槍和靜電噴槍在距離軋輥表面小于100mm的范圍內(nèi)緩慢勻速?gòu)淖笾劣掖祾哕堓伇砻?。重?fù)清理輥面3~5 次,以便徹底清除輥面塵埃物。
(2)將小車(chē)開(kāi)出毛化設(shè)備防護(hù)小房外并吊離小車(chē),在沒(méi)有做成離線(xiàn)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)輥架前,用吊車(chē)將軋輥吊離地面,操作工在軋輥輥面上涂刷一層防銹油,并用干凈的破布從左至右擦拭輥面,切記不能往復(fù)擦拭;之后,進(jìn)行二次涂油,使用淺色新破布重新擦洗一次,動(dòng)作不變。如果擦洗之后,抹布上仍有較多的粉塵痕跡,必須進(jìn)行三次清洗。完成上述工序之后,在軋輥輥面涂刷一層防銹油并用塑料布包好吊運(yùn)至待裝配區(qū)。
(3)裝配完成后的軋輥吊運(yùn)至平整機(jī)換輥車(chē)上,換輥之前,生產(chǎn)班用白色或較淺顏色干凈的破布將防銹油擦拭干凈,并確認(rèn)擦拭后的破布上除防銹油顏色外沒(méi)有其他深顏色的粉塵,再進(jìn)行上機(jī),否則再涂刷一層防銹油,擦拭二遍。
經(jīng)過(guò)毛化軋輥軋制及平整的毛化板具有良好的延伸率和成型性,優(yōu)良涂漆光亮度,化學(xué)鍍層牢固,是汽車(chē)、家電、電子器件和裝飾板用的優(yōu)良材料。
隨著科技的發(fā)展,現(xiàn)有的毛化技術(shù)會(huì)日趨成熟,新的毛化技術(shù)也為逐步發(fā)展起來(lái),以彌補(bǔ)現(xiàn)有毛化技術(shù)不可消除的缺陷。