冷軋毛化輥表面缺陷分析及改進

姚建新

(邯鋼設備運行保障公司 河北邯鄲 056015)

1 前言

邯鋼集團某冷軋廠共有5條生產線，分別為1條酸軋線、2條連退線、2條鍍鋅線，是生產汽車板和家電板的重要生產基地，裝備檔次為國際一流水平。該廠自2010年投產以來，生產了大量優質汽車板和家電板，產品質量穩步提升。近年來，隨著產品質量的進一步提高，邯鋼加強了與高端客戶的合作，同時對冷軋板帶的內部質量和表面質量均提出了更高的要求。軋輥作為板帶質量控制的重要一環，其毛化質量對板帶軋制后的表面質量產生很大影響。

2017年12月，該廠毛化床大修后，軋輥經毛化后出現無規律的亮斑等缺陷，嚴重影響了板帶表面質量，生產組織極為被動。經過近三個月的技術攻關， 問題得到解決。

2 原理

2.1 毛化床工作原理

該廠配有1臺英國沙克拉德電火花式毛化床。其功能為對一個預先磨削好的軋輥進行表面毛化處理。在毛化過程中，電極與軋輥正在被毛化的部分浸泡在毛化液中，電極上通有正極性和負極性的脈沖直流電，軋輥的電勢為零，毛化液在通電時呈現電絕緣性能，通電后呈電導性，于是電極與軋輥之間存在一個脈沖電勢差，電機瞬時通電時與軋輥之間產生一個電火花，每個電火花在軋輥表面形成一個麻坑。脈沖電流連續電離狀態被破壞，不再有熱量產生，蒸發的軋輥以及電極表面的金屬隨著氣泡排出，同時熔化的金屬在麻坑附近重新凝固。在斷電時間內電壓保持為零，蒸汽氣泡破裂，殘留物混入周圍的毛化液中，煙霧從毛化液池中排出，直到毛化液狀態穩定后，繼續開始下一個電火花周期[1]。

2.2 軋輥毛化優越性

軋輥表面毛化使軋輥獲得更優良的表面性能和更長的使用周期。主要體現在以下方面：

1) 能提高軋輥與軋件咬合力，提高軋制速度；

2) 表面均勻粗糙度并不影響帶鋼表面光潔度，但能夠提高帶鋼的掛漆性能和拉伸性能；

3) 提供軋輥表面粗糙度，增加表面鍍鉻附著力，延長換輥時間，有利于提高機組作業率。

隨著邯鋼板材客戶群檔次的提高，高端客戶對板帶表面質量要求極為嚴格。而軋輥表面缺陷對于板帶就是放大性“復印”，一些肉眼可見的缺陷“復印”到板帶上可能造成明顯的表面質量問題，在O5板的生產中任何缺陷都是不允許的。因此對涉及軋輥表面的磨削、毛化和鍍鉻工藝均需嚴格把關，避免造成板帶質量問題。因此，軋輥毛化已經成為軋輥上機前必不可少的一道工序。

2.3 毛化輥表面缺陷

毛化床大修后曾出現異常，表現在毛化的軋輥無規則地出現暗印、劃傷、亮斑、毛化不均等缺陷。

毛化輥表面質量缺陷頻繁出現，既影響產品質量，也影響正常生產節奏，技術攻關，迫在眉切。

3 原因分析與解決措施

3.1 缺陷分析

分析了毛化缺陷性狀；全面檢查了毛化床機械、電氣控制和毛化前軋輥的表面質量。

3.1.1 毛化床方面

1)電極消耗不一致；

2)電極固定塊有裂痕；

3)發現電極電源板1A18的8A3通道擊穿，一直電流1.25A；1B5的8A3電流數值異常；

4)電極夾持器與底座之間沉積大量石墨液(圖1)。

圖1 電極夾持器表面石墨沉積

3.1.2 毛化前，發現軋輥表面有疑似亮斑。

3.2 原因分析

3.2.1 設備自身原因分析

1)電極損耗不一致。電極損耗不一致的主要原因應為放電電流、電壓有差異。差異的來源可能為電源板的問題，也可能是電極質量問題；

2)電極固定塊有裂痕，說明備件質量有問題或已到壽命周期；

3)修復件電源板電流異常。出現異常可能原因是修復質量，也有可能是毛化床運行異常損壞導致電源板的損壞；

4)夾持器與電極底座之間進石墨液，說明密封不嚴，而密封不嚴的原因可能是夾持器安裝不到位形成縫隙，也有可能是夾持器密封損壞造成。

3.2.2 設備外部因素分析

1)對未毛化輥的疑似亮斑進行檢查，發現可通過擦拭消除，說明是殘留物形成的斑痕。

2)毛化過程發現疑似亮斑，可能原因一是毛化形成的亮斑，二是輥子表面殘留物。

3.3毛化表面缺陷魚骨圖分析

毛化表面缺陷魚骨圖分析，如圖2。

圖2 毛化輥表面缺陷魚骨圖分析

可見電極、電源板、夾持器底座以及密封的備件質量，電極的安裝質量和毛化前軋輥的清潔質量均可能產生表面質量缺陷。

3.4 解決措施

從設備和工藝分述采取措施。

3.4.1 設備措施

1)更換電極品牌，采用沙克拉德原廠電極。

2)更換沙克拉德原廠的電極固定塊和加持器。

3)更換電流和電壓不正常的電源板，安裝質量可靠的電源板。

4)全面檢查電極、夾持器及底座安裝質量，清洗底座、更換密封、更換磨損、損壞的夾持器及底座。

3.4.2 工藝措施

加強軋輥毛化前的清潔，采用純棉抹布進行擦拭，并涂上毛化液，保證軋輥毛化時無磨削液殘留。

3.4.3 其它措施

進一步措施：

1)因電極仍然出現損耗不一致的問題，懷疑伺服電機運行參數有偏差，更換伺服電機；

2)毛化液更換周期也從60小時縮短到40小時；

3)縮短電極使用周期，及時更換電機，確保電極長度一致；

4)所有連接件全部緊固一遍，確保無松動。

4 效果

初步效果是劃傷現象基本消除，主要缺陷轉化為較小的亮斑、細小的麻坑和黑斑。毛化輥月合格率為88.7%，合格率仍然較低。

采取進一步措施后，毛化床基本穩定，合格率上升到95%，生產組織恢復穩定。

此外，發現4種直徑在600mm以上的軋輥毛化合格率低于小輥徑合格率，平均為83.47%，5種直徑小于600mm的軋輥毛化合格率為91.74%。是否與輥徑有關尚不能定論。

5 結論

分析了軋輥毛化產生帶鋼表面缺陷的原因，對缺陷進行了分類，并采取了相應的對策。毛化缺陷主要有劃傷、亮斑、麻坑和黑斑等；產生的主要設備原因是電極質量與設備及時維護；工藝原因是毛化液的純凈度及軋輥表面潔凈度等。