淺談軋輥表面螺旋紋的影響及控制范文

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摘要:熱軋板帶精軋機工作輥輥面的螺旋紋在軋制過程中壓印至帶鋼表面，使帶鋼表面產生條紋狀缺陷，經分析，確認導致軋輥表面產生螺旋紋的主要原因是軋輥輥型和軋輥磨削參數設定不合理。通過優化軋輥磨削參數以及軋輥輥型曲線，消除了軋輥表面螺旋紋。

關鍵詞:熱軋;軋輥表面螺旋紋;軋輥輥型;磨削工藝

前言

軋輥的表面質量是影響帶鋼表面質量的重要因素之一，軋輥表面的缺陷在軋制過程中會復印到帶鋼表面，造成帶鋼表面缺陷，軋輥表面螺旋紋是常見的因軋輥磨削不當或軋輥輥型不合理而引起的軋輥表面缺陷。本文通過分析軋輥表面磨削紋形成的機理，確認了軋輥表面磨削紋形成的主要原因是軋輥磨削參數選擇不當以及軋輥輥型曲線不合理，通過優化軋輥磨削參數，有效消除了軋輥表面磨削紋。

1軋輥表面螺旋紋形成機理

1．1軋輥修磨原理和螺旋紋的形貌特征熱軋帶鋼的軋輥在軋制了一定量產品之后，需要修磨軋輥表面，去除軋輥表面的疲勞層，并將軋輥修磨至規定的尺寸、輥型，并保證表面質量。軋輥磨削由以下幾個運動組合完成:S1軸，軋輥回轉運動;S2軸，砂輪回轉運動;Z軸(車架)，砂輪沿床身縱向運動;X軸(端進刀)，砂輪垂直軋輥軸線的橫向進給運動;Y軸，控制輥型的運動;U軸，砂輪垂直軋輥軸線微進給運動。Y軸通過杠桿機構控制U軸運動，其進給機構示意圖如圖1中(a)，(b)所示。軋輥磨削時，設定合適的S1，S2，Z，X和Y運動參數，就可以磨削出需要的軋輥。軋輥磨削時，砂輪沿軋輥軸線呈螺旋運動，并在軋輥表面留下磨削印痕，當這些印痕積累到一定程度時，就可以在軋輥表面看到一條清晰的沿輥身螺旋前進的磨削痕跡，痕跡呈等間距，與軋輥軸線成一定角度，這就是軋輥表面的螺旋紋(見圖2所示)。將有這種螺旋紋的軋輥用于成品機架時，就會在帶鋼表面壓制出同樣形狀的條狀表面缺陷(見圖3所示)，從而造成產品質量缺陷。將有這種螺旋紋的軋輥用于非成品機架時，如果螺旋紋的程度較嚴重，帶鋼表面壓制出來的條狀壓痕在經過后續成品機架軋制后，也有可能消除不了，給帶鋼表面造成質量缺陷。因此，軋輥表面的螺旋紋會給產品表面質量帶來缺陷，在軋輥磨削時就應設法消除。

1．2產生軋輥表面螺旋紋的原因分析要消除軋輥表面的螺旋紋，就必須要找到產生螺旋紋的原因。經過現場原因分析，發現導致軋輥表面螺旋紋形成的因素主要有軋輥輥型、磨削參數和機床精度。1．2．1軋輥輥型對螺旋紋的影響精軋機工作輥輥型曲線為3次方曲線，輥型曲線方程見式(1)。y=A2x+A2x2+A3x3(1)式中:y—軋輥直徑，mm;x—軋輥輥身長度，0～1880mm;A1，A2，A3—輥型曲線系數。以某熱軋廠精軋F1～F7工作輥輥型曲線為例來進行分析，其輥型曲線方程見式(2)。y=1．53013×10－3x－2．07107×10－6x2+7.54489×10－10x3(2)對輥型曲線求導，可得出輥型曲線的切線斜率方程式見式(3)。y=1．53013×10－3－4．14214×10－6x+2.26347×10－9x2(3)圖4是輥型曲線和輥型曲線對應各點的切線斜率曲線圖。由于需要的軋輥母線不是直線而是曲線，因此在磨削軋輥時，砂輪表面(寬度為100mm)和軋輥表面就不是全部接觸，而是砂輪的一個棱邊接觸軋輥表面(如圖5所示)，從而使軋輥磨削時表面出現螺旋紋，螺旋紋的明顯程度和輥型曲線的切線斜率有關。從砂輪和軋輥的接觸特性及軋輥輥型曲線各點的切線斜率分析可知，當Z軸和X軸的運動參數不變時，輥型曲線切線斜率的絕對值越大，螺旋紋越明顯;輥型曲線切線斜率的絕對值越小，螺旋紋越不明顯。實際情況也表明輥身500mm附近和1300mm附近出現的螺旋紋較其他部位的螺旋紋更輕微，軋輥中部出現的螺旋紋比兩端的螺旋紋更輕微。1．2．2磨削參數對螺旋紋的影響軋輥磨削包括粗磨、半精磨和精磨三個過程，粗磨的主要作用是去除軋輥表面的疲勞層，半精磨和精磨過程是修磨出輥型并保證表面質量。磨削參數主要有S1(砂輪速度)，S2(軋輥轉速)，Z軸(車架)速度和X軸(端進刀)。參數的選擇直接影響螺旋紋程度。1)當磨削進給量(端進刀)大于0．03mm/次，Z軸(車架)速度大于2600mm/min時，磨削效率高，磨削后的軋輥表面螺旋紋非常明顯，如圖6中(a)所示。2)當磨削進給量(端進刀)大于0．03mm/次，Z軸(車架)速度為1500～2000mm/min時，螺旋紋間距變窄，磨痕有一定程度減輕，但不能完全消除該缺陷，如圖6中(b)所示。3)保持Z軸(車架)速度為1500～2000mm/min，提高軋輥轉速，同時適當減小X軸周期進給量，軋輥螺旋紋逐漸變輕微，磨削紋間距逐漸變窄，同時，螺旋紋邊部由銳利逐漸變為鈍化、模糊，但仍然可見模糊的螺旋紋，如圖6中(c)所示。4)在上述條件下，再適當增加精磨道次，在檢測輥型合格后，增加1～2道次X軸零進給精磨，可使模糊的螺旋紋進一步消除，表面看不出有螺旋紋，如圖6中(d)所示。這種方法能滿足成品機架軋輥的表面質量要求，但磨削效率有所降低。1．2．3機床精度對螺旋紋的影響1)軋輥回轉系統精度包括頭架主軸的回轉精度，頭架、軋輥、尾架的同軸度，頭架、尾架剛度，托瓦剛度和安裝精度。軋輥回轉系統精度影響著軋輥軸向竄動和徑向跳動。2)砂輪回轉系統精度。影響著砂輪和軋輥的接觸狀況和軋輥表面磨痕。1．2．4砂輪材質和硬度對螺旋紋的影響砂輪材質、硬度不同，砂輪的脫粒速度不同。砂輪連續補償值要根據砂輪具體情況設定，砂輪連續補償值設置過大，軋輥容易產生螺旋紋;設置過小，磨削效率降低。

2措施

由軋輥螺旋紋形成的原因分析可知，控制軋輥螺旋紋產生的主要措施有以下幾個方面:優化輥型曲線，優化磨削參數，控制合理的磨床精度。

2．1優化輥型曲線由輥型曲線分析可知，優化輥型曲線，減小輥型曲線的切線斜率可以有效減輕螺旋紋，但是對板形控制來說，輥型曲線的切線斜率越小，輥縫凸度可調范圍則越小，板形調控能力有一定減弱，因此減小輥型曲線的切線斜率也受到一定限制。生產實際情況也表明:當輥型曲線的切線斜率過小時，會出現軋鋼時調整困難，反而影響軋制的穩定性。

2．2優化磨削參數在軋輥的粗磨、半精磨和精磨三個過程中，各階段的磨削參數(如軋輥轉速、砂輪轉速、端進刀量、砂輪磨損補償值、車架速度和精磨道次等)的選擇對軋輥磨削質量和磨削效率都有不同程度影響。單純依靠優化某一個參數，比如降低車架速度來消除磨削螺旋紋，會增加磨輥時間，降低磨削效率，也不能完全消除螺旋紋。因此，既要消除軋輥表面螺旋紋，又要保證磨削效率，滿足生產節奏的要求，就需要合理選擇、匹配各項磨削參數。我們經過多次生產實踐摸索，并結合生產上原有的輥形曲線，通過優化車架速度、軋輥轉速、端進刀量、砂輪自動補償量和各階段磨削次數等，確定了合理的磨削參數配置，最終消除了軋輥表面的螺旋紋，也保證了磨削效率。表1為優化后的磨削參數配置。在生產中，由于每根軋輥的磨損程度不一樣，因此操作人員在磨削時會對設定的參數進行細微調整，以保證有最佳效果。圖7是F5～F7軋輥的具體磨削參數設定值。

2．3維持合理的磨床精度1)軋輥回轉系統的精度維護，主要是保證頭架軸承的回轉精度，做好軸承的潤滑。保證頭架、軋輥、尾架的同軸度，定期做軋輥對中;托瓦要固定可靠，托瓦的油氣潤滑要良好，以確保托瓦磨損均勻。2)砂輪回轉系統的維護，主要是使砂輪主軸潤滑系統的流量、壓力保持在正常值，油質符合要求;冷卻水的過濾系統運行要正常，控制冷卻水中雜質顆粒的含量和大小;冷卻水的噴射位置要對準砂輪和軋輥的結合點，保證冷卻效果并及時沖走附在砂輪和軋輥上的顆粒。

3結語

1)導致軋輥表面螺旋紋產生的主要因素有輥型曲線、磨削參數和磨床精度。2)在保證板形控制精度的前提下，降低輥型曲線的切線斜率，優化磨削過程中的軋輥轉速、車架速度、砂輪速度、端進刀量、砂輪補償值、磨削次數等工藝參數，可以消除軋輥表面螺旋紋。3)保持磨床的合理精度，有利于消除軋輥表面螺旋紋并提高作業效率。4)根據砂輪材質和硬度來選擇合理的砂輪補償值，有利于消除軋輥表面螺旋紋。

作者：易康樂 胡建敏 單位：新余鋼鐵集團有限公司