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(jī)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(chǎn)生條紋狀缺陷，經(jīng)分析，確認(rèn)導(dǎo)致軋輥表面產(chǎn)生螺旋紋的主要原因是軋輥輥型和軋輥磨削參數(shù)設(shè)定不合理。通過優(yōu)化軋輥磨削參數(shù)以及軋輥輥型曲線，消除了軋輥表面螺旋紋。

關(guān)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(zhì)量是影響帶鋼表面質(zhì)量的重要因素之一，軋輥表面的缺陷在軋制過程中會(huì)復(fù)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(dāng)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(jī)理，確認(rèn)了軋輥表面磨削紋形成的主要原因是軋輥磨削參數(shù)選擇不當(dāng)以及軋輥輥型曲線不合理，通過優(yōu)化軋輥磨削參數(shù)，有效消除了軋輥表面磨削紋。

1軋輥表面螺旋紋形成機(jī)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(chǎn)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(guī)定的尺寸、輥型，并保證表面質(zhì)量。軋輥磨削由以下幾個(gè)運(yùn)動(dòng)組合完成:S1軸，軋輥回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);S2軸，砂輪回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);Z軸(車架)，砂輪沿床身縱向運(yùn)動(dòng);X軸(端進(jìn)刀)，砂輪垂直軋輥軸線的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng);Y軸，控制輥型的運(yùn)動(dòng);U軸，砂輪垂直軋輥軸線微進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。Y軸通過杠桿機(jī)構(gòu)控制U軸運(yùn)動(dòng)，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖如圖1中(a)，(b)所示。軋輥磨削時(shí)，設(shè)定合適的S1，S2，Z，X和Y運(yùn)動(dòng)參數(shù)，就可以磨削出需要的軋輥。軋輥磨削時(shí)，砂輪沿軋輥軸線呈螺旋運(yùn)動(dòng)，并在軋輥表面留下磨削印痕，當(dāng)這些印痕積累到一定程度時(shí)，就可以在軋輥表面看到一條清晰的沿輥身螺旋前進(jìn)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(jī)架時(shí)，就會(huì)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(chǎn)品質(zhì)量缺陷。將有這種螺旋紋的軋輥用于非成品機(jī)架時(shí)，如果螺旋紋的程度較嚴(yán)重，帶鋼表面壓制出來的條狀壓痕在經(jīng)過后續(xù)成品機(jī)架軋制后，也有可能消除不了，給帶鋼表面造成質(zhì)量缺陷。因此，軋輥表面的螺旋紋會(huì)給產(chǎn)品表面質(zhì)量帶來缺陷，在軋輥磨削時(shí)就應(yīng)設(shè)法消除。

1．2產(chǎn)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(chǎn)生螺旋紋的原因。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)原因分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致軋輥表面螺旋紋形成的因素主要有軋輥輥型、磨削參數(shù)和機(jī)床精度。1．2．1軋輥輥型對(duì)螺旋紋的影響精軋機(jī)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(zhǎng)度，0～1880mm;A1，A2，A3—輥型曲線系數(shù)。以某熱軋廠精軋F(tuán)1～F7工作輥輥型曲線為例來進(jìn)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(duì)輥型曲線求導(dǎo)，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(duì)應(yīng)各點(diǎn)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(shí)，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(gè)棱邊接觸軋輥表面(如圖5所示)，從而使軋輥磨削時(shí)表面出現(xiàn)螺旋紋，螺旋紋的明顯程度和輥型曲線的切線斜率有關(guān)。從砂輪和軋輥的接觸特性及軋輥輥型曲線各點(diǎn)的切線斜率分析可知，當(dāng)Z軸和X軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)不變時(shí)，輥型曲線切線斜率的絕對(duì)值越大，螺旋紋越明顯;輥型曲線切線斜率的絕對(duì)值越小，螺旋紋越不明顯。實(shí)際情況也表明輥身500mm附近和1300mm附近出現(xiàn)的螺旋紋較其他部位的螺旋紋更輕微，軋輥中部出現(xiàn)的螺旋紋比兩端的螺旋紋更輕微。1．2．2磨削參數(shù)對(duì)螺旋紋的影響軋輥磨削包括粗磨、半精磨和精磨三個(gè)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(zhì)量。磨削參數(shù)主要有S1(砂輪速度)，S2(軋輥轉(zhuǎn)速)，Z軸(車架)速度和X軸(端進(jìn)刀)。參數(shù)的選擇直接影響螺旋紋程度。1)當(dāng)磨削進(jìn)給量(端進(jìn)刀)大于0．03mm/次，Z軸(車架)速度大于2600mm/min時(shí)，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(dāng)磨削進(jìn)給量(端進(jìn)刀)大于0．03mm/次，Z軸(車架)速度為1500～2000mm/min時(shí)，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(zhuǎn)速，同時(shí)適當(dāng)減小X軸周期進(jìn)給量，軋輥螺旋紋逐漸變輕微，磨削紋間距逐漸變窄，同時(shí)，螺旋紋邊部由銳利逐漸變?yōu)殁g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(dāng)增加精磨道次，在檢測(cè)輥型合格后，增加1～2道次X軸零進(jìn)給精磨，可使模糊的螺旋紋進(jìn)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(jī)架軋輥的表面質(zhì)量要求，但磨削效率有所降低。1．2．3機(jī)床精度對(duì)螺旋紋的影響1)軋輥回轉(zhuǎn)系統(tǒng)精度包括頭架主軸的回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)系統(tǒng)精度影響著軋輥軸向竄動(dòng)和徑向跳動(dòng)。2)砂輪回轉(zhuǎn)系統(tǒng)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(zhì)和硬度對(duì)螺旋紋的影響砂輪材質(zhì)、硬度不同，砂輪的脫粒速度不同。砂輪連續(xù)補(bǔ)償值要根據(jù)砂輪具體情況設(shè)定，砂輪連續(xù)補(bǔ)償值設(shè)置過大，軋輥容易產(chǎn)生螺旋紋;設(shè)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(chǎn)生的主要措施有以下幾個(gè)方面:優(yōu)化輥型曲線，優(yōu)化磨削參數(shù)，控制合理的磨床精度。

2．1優(yōu)化輥型曲線由輥型曲線分析可知，優(yōu)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(duì)板形控制來說，輥型曲線的切線斜率越小，輥縫凸度可調(diào)范圍則越小，板形調(diào)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(chǎn)實(shí)際情況也表明:當(dāng)輥型曲線的切線斜率過小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)軋鋼時(shí)調(diào)整困難，反而影響軋制的穩(wěn)定性。

2．2優(yōu)化磨削參數(shù)在軋輥的粗磨、半精磨和精磨三個(gè)過程中，各階段的磨削參數(shù)(如軋輥轉(zhuǎn)速、砂輪轉(zhuǎn)速、端進(jìn)刀量、砂輪磨損補(bǔ)償值、車架速度和精磨道次等)的選擇對(duì)軋輥磨削質(zhì)量和磨削效率都有不同程度影響。單純依靠?jī)?yōu)化某一個(gè)參數(shù)，比如降低車架速度來消除磨削螺旋紋，會(huì)增加磨輥時(shí)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(chǎn)節(jié)奏的要求，就需要合理選擇、匹配各項(xiàng)磨削參數(shù)。我們經(jīng)過多次生產(chǎn)實(shí)踐摸索，并結(jié)合生產(chǎn)上原有的輥形曲線，通過優(yōu)化車架速度、軋輥轉(zhuǎn)速、端進(jìn)刀量、砂輪自動(dòng)補(bǔ)償量和各階段磨削次數(shù)等，確定了合理的磨削參數(shù)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(yōu)化后的磨削參數(shù)配置。在生產(chǎn)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(shí)會(huì)對(duì)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，以保證有最佳效果。圖7是F5～F7軋輥的具體磨削參數(shù)設(shè)定值。

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

3結(jié)語

1)導(dǎo)致軋輥表面螺旋紋產(chǎn)生的主要因素有輥型曲線、磨削參數(shù)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(yōu)化磨削過程中的軋輥轉(zhuǎn)速、車架速度、砂輪速度、端進(jìn)刀量、砂輪補(bǔ)償值、磨削次數(shù)等工藝參數(shù)，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(yè)效率。4)根據(jù)砂輪材質(zhì)和硬度來選擇合理的砂輪補(bǔ)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(tuán)有限公司