銅帶20輥冷軋機(jī)工作輥材質(zhì)選擇與磨削工藝探討

楊志龍

(銅陵金威銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244000)

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及高精度銅板帶生產(chǎn)的要求，20輥冷軋機(jī)已開(kāi)始應(yīng)用于銅板帶行業(yè)的生產(chǎn)。我公司從國(guó)外引進(jìn)了一臺(tái)20輥冷軋機(jī)，用于紫銅、黃銅、青銅以及引線框架帶等產(chǎn)品的生產(chǎn)，產(chǎn)品最薄厚度為0.05mm。由于部分產(chǎn)品具有較高的抗拉強(qiáng)度及硬度，同時(shí)對(duì)表面質(zhì)量要求極高，而軋機(jī)工作輥直接與帶材接觸，對(duì)銅帶表面質(zhì)量影響很大，因此工作輥材質(zhì)的選擇與磨削工藝就尤為重要。

1 20輥冷軋機(jī)特點(diǎn)

與4輥、6輥軋機(jī)相比，20輥冷軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要有：

(2)塔形輥系，支承剛度好。塔形輥系使軋制力呈扇形傳遞給外層支承輥，能夠保證小直徑工作輥在垂直和水平兩個(gè)方向具有較大的剛度和穩(wěn)定性，減少軋輥的撓曲變形量；

(3)軋機(jī)體積小、質(zhì)量輕。與4輥軋機(jī)相比，20輥軋機(jī)的質(zhì)量大致為前者1/3，可減少車間生產(chǎn)面積和基建投資，工作輥直徑小，更換方便可減少換輥輔助時(shí)間。

2 20輥冷軋機(jī)工作輥要求

(1)由于20輥冷軋機(jī)主要用于軋制高強(qiáng)度、高硬度的帶材，因此軋輥的硬度和耐磨性比一般冷軋機(jī)更高，通常工作輥硬度為HRC 60～67；

(2)工作輥強(qiáng)度高、韌性好，抗疲勞性能佳；

(3)20輥冷軋機(jī)工作輥輥徑小，換輥非常頻繁，重磨次數(shù)多，小直徑的工作輥基本為全部淬硬；

(4)20輥冷軋機(jī)在生產(chǎn)高精度銅板帶時(shí)，為了滿足高標(biāo)準(zhǔn)表面質(zhì)量要求，對(duì)工作輥磨削提出了很高的要求。

3 工作輥材質(zhì)的選擇與比較

我公司20輥冷軋機(jī)為森吉米爾型，型號(hào)ZR23-26。20輥冷軋機(jī)工作輥具有直徑小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，與一般4輥軋機(jī)工作輥相比有較大差別，尤其是工作輥材質(zhì)選擇非常重要。部分銅合金材料強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度高達(dá)500～700MPa，維氏硬度達(dá)HV180～240，而且一些用于生產(chǎn)裝飾材和電子接插件的銅帶，對(duì)表面質(zhì)量要求很高，不允許有任何瑕疵，因此工作輥材質(zhì)的選擇以及軋輥磨削的要求也很高。我公司在多年銅板帶生產(chǎn)實(shí)踐中，先后選擇了86CrMoV7、D2、M2等材質(zhì)的工作輥進(jìn)行使用、比較，其化學(xué)成分如表1所示。

表1 工作輥材料化學(xué)成分表

實(shí)際使用中，86CrMoV7工作輥磨削性好，軋輥磨削后表面缺陷少，但使用中剝落和裂紋傾向嚴(yán)重，軋制壽命低，僅能滿足中低檔普通帶材的生產(chǎn)要求。我公司在生產(chǎn)中，發(fā)生了工作輥斷裂和輥面嚴(yán)重剝落現(xiàn)象，為了保證20輥軋機(jī)輥系的安全，86CrMoV7材質(zhì)的工作輥已停止使用，不再采購(gòu)。

D2材質(zhì)的工作輥磨削性好，軋輥磨削后表面缺陷較少，軋制出的帶材表面光潔、均勻，但由于工作輥頻繁使用后，表面易產(chǎn)生很小的“軟點(diǎn)”，在帶材表面上出現(xiàn)芝麻粒大小的“鼓包”，對(duì)于表面要求高的銅帶，就會(huì)造成報(bào)廢或改制。因此，D2材質(zhì)的工作輥目前用于軋制中間坯料(留底料)以及硬度不高的產(chǎn)品。

M2材質(zhì)的工作輥由于材質(zhì)硬，磨削性能較差，輥面容易產(chǎn)生各種磨削紋及小劃傷。但該材質(zhì)輥?zhàn)釉?0輥冷軋機(jī)上能夠勝任大加工率生產(chǎn)，可軋制硬度高的材料，軋輥表面很少產(chǎn)生“軟點(diǎn)”，使用性能好。因此，M2材質(zhì)的工作輥主要用于軋制高硬度材料和成品軋制。

各種材質(zhì)工作輥的綜合性能比較如表2所示。

表2 工作輥綜合性能比較表

4 工作輥磨削工藝

M2材質(zhì)的工作輥具有良好的使用性能，但其磨削是公認(rèn)難題，我公司針對(duì)M2材質(zhì)工作輥的磨削工藝進(jìn)行了研究，取得了一定成效，能夠滿足高精度銅板帶的軋制要求。

20輥冷軋機(jī)配套的軋輥磨床是從德國(guó)進(jìn)口的赫克里斯磨床，型號(hào)WS-1800。工作輥采用兩端頂磨、中心架支撐的方式，能夠保證圓度0.0015mm、圓柱度1000∶0.0015mm、輥形誤差1000∶0.0015mm的軋輥幾何公差要求，完全達(dá)到軋制高精度銅帶用軋輥的工藝技術(shù)要求。常用的軋輥磨削工藝參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 軋輥磨削工藝參數(shù)表

M2材質(zhì)工作輥磨削后缺陷較多，主要是直紋、斜紋、拉傷、粗糙度不易控制等，為解決這些缺陷采取以下措施：

(1)合理選配砂輪，根據(jù)帶材表面要求，選用綠色碳化硅(GC)系列砂輪。磨削中，在磨削效率、輥面燒傷、表面均勻性等方面取得了不錯(cuò)效果。根據(jù)帶材表面粗糙度的要求，砂輪粒度選擇在80～150#，工作輥表面粗糙度在Ra0.05～0.2之間；

(2)合理選擇磨削參數(shù)，針對(duì)M2軋輥磨削性能較差的特點(diǎn)，通過(guò)減小磨削進(jìn)給，降低砂輪轉(zhuǎn)速等方式，適當(dāng)延長(zhǎng)磨削時(shí)間，以達(dá)到表面紋理均勻細(xì)膩的要求；

(3)改善使用條件，發(fā)揮材料性能優(yōu)勢(shì)。將M2材質(zhì)工作輥用于軋制高硬度材料和成品軋制，D2材質(zhì)工作輥目前用于軋制中間坯材(留底料)以及硬度不高的產(chǎn)品。

5 結(jié) 論

為了滿足高精度度銅板帶生產(chǎn)的要求，銅帶20輥冷軋機(jī)工作輥材質(zhì)的選擇非常重要，D2模具鋼材質(zhì)的工作輥可以滿足一般性需要，而M2高速鋼工作輥可以用于更亮麗更薄銅帶的生產(chǎn)。M2材質(zhì)工作輥磨削性能差，容易產(chǎn)生各種磨削缺陷，通過(guò)合理選擇砂輪、合理選擇磨削參數(shù)，可以磨削出滿足生產(chǎn)需求的軋輥。

[1]潘純久．二十輥軋機(jī)及高精度冷軋鋼帶生產(chǎn)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社．2003．