工作輥邊部刀花印缺陷解決方法探討

單軍戰(zhàn)

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

引言

由于硅鋼產(chǎn)品用途的特殊性，同板厚差成為硅鋼生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量競爭的關(guān)鍵，同時下游用戶對其指標(biāo)提出嚴格的要求。冷軋的邊降是造成同板差的重要因素，因此，在冷軋實施邊降控制是硅鋼同板差控制的關(guān)鍵技術(shù)[1-2]。軋機工作輥直接與帶鋼相接觸，在冷軋軋制和冷軋平整過程中，常使用工作輥輥形對硅鋼板形進行控制。某鋼廠單機架六輥軋機，軋制硅鋼產(chǎn)品，同板差要求較高，為保證客戶需求的同板差水平，工作輥輥型采用凸輥軋制，但軋輥的磨削過程中，受限于意大利POMINI 軋輥磨床的固有特點，在輥型過渡區(qū)域易產(chǎn)生階梯螺旋狀缺陷，俗稱刀花印。磨床磨削根據(jù)刀花印的深淺程度，相應(yīng)進行多次精磨，造成磨削量增大，磨削效率偏低，嚴重影響產(chǎn)品表面質(zhì)量。重點從磨削參數(shù)的優(yōu)化及工裝的改進，探討解決工作輥刀花印缺陷方法，制定有效解決方案。

1 現(xiàn)狀分析

為解決冷軋硅鋼軋制過程中板材邊部降，提高硅鋼軋制成材率，軋制硅鋼的工作輥一般都采用邊部凸度輥型，輥型高度差約為0.1 mm，見圖1。輥型構(gòu)成主要有輥身直線段和兩端曲線段，曲線與直線連接部位形成凸度（圖1中圈出的部位）。

圖1 凸度輥輥型曲線

軋輥磨削是在專用數(shù)控軋輥磨床上對下線軋輥輥面進行修復(fù)的一種工藝。軋輥磨削過程主要有砂輪的旋轉(zhuǎn)運動、軋輥的旋轉(zhuǎn)運動、砂輪架的Z向直線移動、X 向進給運動組成，其中X 向進給運動又分為X向端頭進給和X向連續(xù)進給。軋輥磨床采用的是托式裝夾方式，使用的是915×304.8×100 mm 規(guī)格的砂輪，磨削的工作輥總長3 234 mm，輥身長度1 420 mm，軋輥直徑?260-?230 mm 范圍，見圖2所示。

圖2 Pomini磨床

在磨削硅鋼工作輥時，由于工作輥兩邊凸度的存在，給軋輥磨削增加較大的難度。軋輥磨削是砂輪對軋輥輥面進行刮、劃、擦去除軋輥疲勞層的過程，軋輥的旋轉(zhuǎn)運動與旋轉(zhuǎn)的砂輪Z 向直線運動會在軋輥表面形成一條螺旋走刀痕。在磨削平輥（輥型是直線）時，在經(jīng)過粗磨（10 道次左右）、半精磨和精磨（合計10道次左右）后，輥面走刀痕通過前后道次的磨削覆蓋，輥面螺旋走刀痕可以逐漸消除，整個輥面只留下砂輪顆粒刮、劃、擦后形成均布的致密細小劃痕，表面粗糙度在Ra0.30～Ra0.55 之間（工藝要求的范圍）。

在磨削凸度工作輥直線段時，砂輪與軋輥接觸是砂輪寬度的一段直線；在磨削軋輥兩端的凸度部位時，砂輪與軋輥接觸是砂輪邊部的一個點，見圖3，特別是砂輪向右移動時，砂輪的邊部會因軋輥的旋轉(zhuǎn)運動與旋轉(zhuǎn)的砂輪Z向直線運動會在軋輥凸度部位形成一條明顯螺旋走刀痕（見圖4 所示），軋機上線后帶鋼形成刀花印缺陷（見圖5所示）。

圖3 磨削示意圖

圖4 凸度部位的走刀痕

圖5 刀花印缺陷工作輥邊部凸度部位的螺旋走刀痕

在軋制硅鋼板材的過程中，就會復(fù)印在板材的表面上。工作輥邊部凸度部位的螺旋走刀痕一直是影響軋輥磨削質(zhì)量的主要問題之一。

2 解決方案

2.1 方案一

工作輥邊部凸度部位的螺旋走刀痕產(chǎn)生的原因是砂輪邊部的尖角在軋輥表面刻劃形成的[3-5]，要消除工作輥邊部凸度部位的螺旋走刀痕，就要避免砂輪邊部與軋輥凸度部位的直接接觸，見圖6。目前主要通過2種途徑，一是選擇合適的砂輪硬度，二是砂輪邊部形成圓角。

圖6 砂輪邊部的圓角

（1）砂輪硬度的選擇

砂輪應(yīng)選擇硬度（見表1）較軟的H 級砂輪[6]。在粗磨階段，利用較軟砂輪自銳性能好的特點，結(jié)合砂輪較大的X 項、Z 項進給量，磨削過程中，使砂輪兩邊部砂輪顆粒自行脫落形成邊部圓角。

表1 砂輪硬度等級分類

選擇這種砂輪有2個優(yōu)點：

（a）利用較軟砂輪自銳性能好的特點，不需要做任何輔助工作，就可以形成砂輪圓角。

（b）由于粗磨、半精磨、精磨是前后道次不間斷的連續(xù)磨削，砂輪形成的圓角與軋輥輥型符合程度度高。

（2）人工修磨圓角

不同批次（或同一批次）砂輪制作的硬度存在差別，有些砂輪硬度偏硬的在粗磨過程中形成邊部圓角不能滿足精磨時的要求，精磨后仍然有磨削走刀痕，可采用砂輪倒角器對砂輪邊部進行倒角，見圖7。

圖7 砂輪倒角器倒角

2.2 方案二

通過修磨砂輪邊部的圓角，砂輪與軋輥由尖角的接觸改變?yōu)閳A弧的接觸，工作輥磨削邊部凸度部位的螺旋走刀痕情況明顯改善。砂輪在磨削軋輥直線段時，砂輪與軋輥接觸是砂輪寬度的一段直線，但在磨削凸度部位時，砂輪圓弧段與軋輥凸度部位的接觸在單位長度上砂輪顆粒接觸明顯減少。精磨后，通過光析（側(cè)光）仍然可見輕微螺旋走刀痕，這種輕微的螺旋走刀痕在軋制過程中仍然會復(fù)印在板面上。

這種輕微的螺旋走刀痕的特點是，在砂輪收刀的一邊比較明顯，而產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是砂輪向左移動時，砂輪的直線段能對軋輥表面進行修光作用，見圖8。

圖8 砂輪向左移動，砂輪的直線段對輥面進行修光示意圖

解決輕微的螺旋走刀痕方法主要有以下3 種，分別為在精磨時降低Z 向移動速度、固定砂輪收刀方向、精磨時增加X軸的反向進給。

（1）在精磨時降低Z向移動速度

由于POMINI 磨床在一個磨削程序里沒有速度變化控制程序，若用手動旋轉(zhuǎn)控制倍率旋鈕，很難達到每道次統(tǒng)一的效果。所以精磨時，采用降低Z軸移動速度至250 mm/min（磨削平輥是Z 軸移動速度一般為500 mm/min），螺旋間距為4.62 mm，可有效地減輕螺旋走刀痕，軋輥磨削參數(shù)見表2。

表2 軋輥磨削參數(shù)表

（2）固定砂輪收刀方向

輕微的螺旋走刀痕有一個明顯的特點，就是在砂輪收刀的一邊螺旋走刀痕比較明顯。在軋輥磨削程序中設(shè)定最后一道次砂輪在尾架端收刀，程序結(jié)束后，重新增加一道精磨程序，程序運行是從尾架向頭架移動，這樣可以將殘留在尾架端螺旋走刀痕消除掉。

（3）精磨時增加X軸的反向進給

輕微的螺旋走刀痕一般在砂輪收刀的一邊比較明顯，說明砂輪在收刀時仍然與軋輥有所接觸，為使砂輪在收刀時盡量不與軋輥接觸，采用X 向負進給-0.005 mm的方法。采用這種方法，砂輪在Z軸按程序運行時慢慢的后退，收刀時砂輪就會不與軋輥接觸，有效地回避了收刀方向產(chǎn)生螺旋走刀痕，X軸反向進給參數(shù)的設(shè)定見表3。

表3 X軸反向進給參數(shù)的設(shè)定

通過以上三種方法的實施，凸度工作輥的磨削基本消除了螺旋走刀痕，保證軋輥磨削質(zhì)量。

3 結(jié)語

從磨削參數(shù)的優(yōu)化及工裝的改進，探討解決工作輥刀花印缺陷方法，制定有效解決方案。工作輥邊部凸度部位的螺旋走刀痕產(chǎn)生的原因是砂輪邊部的尖角在軋輥表面刻劃形成的，探討2 種方案徹底解決此磨削缺陷。方案一是通過2 種途徑，分別為選擇合適的砂輪硬度和砂輪邊部形成圓角；方案二解決輕微的螺旋走刀痕方法主要有以下3 種，分別為在精磨時降低Z 向移動速度、固定砂輪收刀方向、精磨時增加X軸的反向進給。

通過上述2 種方案的實施，凸度工作輥的磨削基本能消除螺旋走刀痕，解決了刀花印問題，保證軋輥磨削質(zhì)量。