铜带20辊冷轧机工作辊材质选择与磨削工艺探讨

2014-04-10杨志龙

有色金属加工 2014年2期

杨志龙

(铜陵金威铜业有限公司，安徽铜陵 244000)

随着工业技术的发展以及高精度铜板带生产的要求，20辊冷轧机已开始应用于铜板带行业的生产。我公司从国外引进了一台20辊冷轧机，用于紫铜、黄铜、青铜以及引线框架带等产品的生产，产品最薄厚度为0.05mm。由于部分产品具有较高的抗拉强度及硬度，同时对表面质量要求极高，而轧机工作辊直接与带材接触，对铜带表面质量影响很大，因此工作辊材质的选择与磨削工艺就尤为重要。

1 20辊冷轧机特点

与4辊、6辊轧机相比，20辊冷轧机的优点主要有：

(2)塔形辊系，支承刚度好。塔形辊系使轧制力呈扇形传递给外层支承辊，能够保证小直径工作辊在垂直和水平两个方向具有较大的刚度和稳定性，减少轧辊的挠曲变形量；

(3)轧机体积小、质量轻。与4辊轧机相比，20辊轧机的质量大致为前者1/3，可减少车间生产面积和基建投资，工作辊直径小，更换方便可减少换辊辅助时间。

2 20辊冷轧机工作辊要求

(1)由于20辊冷轧机主要用于轧制高强度、高硬度的带材，因此轧辊的硬度和耐磨性比一般冷轧机更高，通常工作辊硬度为HRC 60～67；

(2)工作辊强度高、韧性好，抗疲劳性能佳；

(3)20辊冷轧机工作辊辊径小，换辊非常频繁，重磨次数多，小直径的工作辊基本为全部淬硬；

(4)20辊冷轧机在生产高精度铜板带时，为了满足高标准表面质量要求，对工作辊磨削提出了很高的要求。

3 工作辊材质的选择与比较

我公司20辊冷轧机为森吉米尔型，型号ZR23-26。20辊冷轧机工作辊具有直径小，结构简单的特点，与一般4辊轧机工作辊相比有较大差别，尤其是工作辊材质选择非常重要。部分铜合金材料强度高，抗拉强度高达500～700MPa，维氏硬度达HV180～240，而且一些用于生产装饰材和电子接插件的铜带，对表面质量要求很高，不允许有任何瑕疵，因此工作辊材质的选择以及轧辊磨削的要求也很高。我公司在多年铜板带生产实践中，先后选择了86CrMoV7、D2、M2等材质的工作辊进行使用、比较，其化学成分如表1所示。

表1 工作辊材料化学成分表

实际使用中，86CrMoV7工作辊磨削性好，轧辊磨削后表面缺陷少，但使用中剥落和裂纹倾向严重，轧制寿命低，仅能满足中低档普通带材的生产要求。我公司在生产中，发生了工作辊断裂和辊面严重剥落现象，为了保证20辊轧机辊系的安全，86CrMoV7材质的工作辊已停止使用，不再采购。

D2材质的工作辊磨削性好，轧辊磨削后表面缺陷较少，轧制出的带材表面光洁、均匀，但由于工作辊频繁使用后，表面易产生很小的“软点”，在带材表面上出现芝麻粒大小的“鼓包”，对于表面要求高的铜带，就会造成报废或改制。因此，D2材质的工作辊目前用于轧制中间坯料(留底料)以及硬度不高的产品。

M2材质的工作辊由于材质硬，磨削性能较差，辊面容易产生各种磨削纹及小划伤。但该材质辊子在20辊冷轧机上能够胜任大加工率生产，可轧制硬度高的材料，轧辊表面很少产生“软点”，使用性能好。因此，M2材质的工作辊主要用于轧制高硬度材料和成品轧制。

各种材质工作辊的综合性能比较如表2所示。

表2 工作辊综合性能比较表

4 工作辊磨削工艺

M2材质的工作辊具有良好的使用性能，但其磨削是公认难题，我公司针对M2材质工作辊的磨削工艺进行了研究，取得了一定成效，能够满足高精度铜板带的轧制要求。

20辊冷轧机配套的轧辊磨床是从德国进口的赫克里斯磨床，型号WS-1800。工作辊采用两端顶磨、中心架支撑的方式，能够保证圆度0.0015mm、圆柱度1000∶0.0015mm、辊形误差1000∶0.0015mm的轧辊几何公差要求，完全达到轧制高精度铜带用轧辊的工艺技术要求。常用的轧辊磨削工艺参数见表3。