冷轧毛化辊表面缺陷分析及改进

姚建新

(邯钢设备运行保障公司 河北邯郸 056015)

1 前言

邯钢集团某冷轧厂共有5条生产线，分别为1条酸轧线、2条连退线、2条镀锌线，是生产汽车板和家电板的重要生产基地，装备档次为国际一流水平。该厂自2010年投产以来，生产了大量优质汽车板和家电板，产品质量稳步提升。近年来，随着产品质量的进一步提高，邯钢加强了与高端客户的合作，同时对冷轧板带的内部质量和表面质量均提出了更高的要求。轧辊作为板带质量控制的重要一环，其毛化质量对板带轧制后的表面质量产生很大影响。

2017年12月，该厂毛化床大修后，轧辊经毛化后出现无规律的亮斑等缺陷，严重影响了板带表面质量，生产组织极为被动。经过近三个月的技术攻关， 问题得到解决。

2 原理

2.1 毛化床工作原理

该厂配有1台英国沙克拉德电火花式毛化床。其功能为对一个预先磨削好的轧辊进行表面毛化处理。在毛化过程中，电极与轧辊正在被毛化的部分浸泡在毛化液中，电极上通有正极性和负极性的脉冲直流电，轧辊的电势为零，毛化液在通电时呈现电绝缘性能，通电后呈电导性，于是电极与轧辊之间存在一个脉冲电势差，电机瞬时通电时与轧辊之间产生一个电火花，每个电火花在轧辊表面形成一个麻坑。脉冲电流连续电离状态被破坏，不再有热量产生，蒸发的轧辊以及电极表面的金属随着气泡排出，同时熔化的金属在麻坑附近重新凝固。在断电时间内电压保持为零，蒸汽气泡破裂，残留物混入周围的毛化液中，烟雾从毛化液池中排出，直到毛化液状态稳定后，继续开始下一个电火花周期[1]。

2.2 轧辊毛化优越性

轧辊表面毛化使轧辊获得更优良的表面性能和更长的使用周期。主要体现在以下方面：

1) 能提高轧辊与轧件咬合力，提高轧制速度；

2) 表面均匀粗糙度并不影响带钢表面光洁度，但能够提高带钢的挂漆性能和拉伸性能；

3) 提供轧辊表面粗糙度，增加表面镀铬附着力，延长换辊时间，有利于提高机组作业率。

随着邯钢板材客户群档次的提高，高端客户对板带表面质量要求极为严格。而轧辊表面缺陷对于板带就是放大性“复印”，一些肉眼可见的缺陷“复印”到板带上可能造成明显的表面质量问题，在O5板的生产中任何缺陷都是不允许的。因此对涉及轧辊表面的磨削、毛化和镀铬工艺均需严格把关，避免造成板带质量问题。因此，轧辊毛化已经成为轧辊上机前必不可少的一道工序。

2.3 毛化辊表面缺陷

毛化床大修后曾出现异常，表现在毛化的轧辊无规则地出现暗印、划伤、亮斑、毛化不均等缺陷。

毛化辊表面质量缺陷频繁出现，既影响产品质量，也影响正常生产节奏，技术攻关，迫在眉切。

3 原因分析与解决措施

3.1 缺陷分析

分析了毛化缺陷性状；全面检查了毛化床机械、电气控制和毛化前轧辊的表面质量。

3.1.1 毛化床方面

1)电极消耗不一致；

2)电极固定块有裂痕；

3)发现电极电源板1A18的8A3通道击穿，一直电流1.25A；1B5的8A3电流数值异常；

4)电极夹持器与底座之间沉积大量石墨液(图1)。

图1 电极夹持器表面石墨沉积

3.1.2 毛化前，发现轧辊表面有疑似亮斑。

3.2 原因分析

3.2.1 设备自身原因分析

1)电极损耗不一致。电极损耗不一致的主要原因应为放电电流、电压有差异。差异的来源可能为电源板的问题，也可能是电极质量问题；

2)电极固定块有裂痕，说明备件质量有问题或已到寿命周期；

3)修复件电源板电流异常。出现异常可能原因是修复质量，也有可能是毛化床运行异常损坏导致电源板的损坏；

4)夹持器与电极底座之间进石墨液，说明密封不严，而密封不严的原因可能是夹持器安装不到位形成缝隙，也有可能是夹持器密封损坏造成。

3.2.2 设备外部因素分析

1)对未毛化辊的疑似亮斑进行检查，发现可通过擦拭消除，说明是残留物形成的斑痕。

2)毛化过程发现疑似亮斑，可能原因一是毛化形成的亮斑，二是辊子表面残留物。

3.3毛化表面缺陷鱼骨图分析

毛化表面缺陷鱼骨图分析，如图2。

图2 毛化辊表面缺陷鱼骨图分析

可见电极、电源板、夹持器底座以及密封的备件质量，电极的安装质量和毛化前轧辊的清洁质量均可能产生表面质量缺陷。

3.4 解决措施

从设备和工艺分述采取措施。

3.4.1 设备措施

1)更换电极品牌，采用沙克拉德原厂电极。

2)更换沙克拉德原厂的电极固定块和加持器。

3)更换电流和电压不正常的电源板，安装质量可靠的电源板。

4)全面检查电极、夹持器及底座安装质量，清洗底座、更换密封、更换磨损、损坏的夹持器及底座。

3.4.2 工艺措施

加强轧辊毛化前的清洁，采用纯棉抹布进行擦拭，并涂上毛化液，保证轧辊毛化时无磨削液残留。

3.4.3 其它措施

进一步措施：

1)因电极仍然出现损耗不一致的问题，怀疑伺服电机运行参数有偏差，更换伺服电机；

2)毛化液更换周期也从60小时缩短到40小时；

3)缩短电极使用周期，及时更换电机，确保电极长度一致；

4)所有连接件全部紧固一遍，确保无松动。

4 效果

初步效果是划伤现象基本消除，主要缺陷转化为较小的亮斑、细小的麻坑和黑斑。毛化辊月合格率为88.7%，合格率仍然较低。

采取进一步措施后，毛化床基本稳定，合格率上升到95%，生产组织恢复稳定。

此外，发现4种直径在600mm以上的轧辊毛化合格率低于小辊径合格率，平均为83.47%，5种直径小于600mm的轧辊毛化合格率为91.74%。是否与辊径有关尚不能定论。

5 结论

分析了轧辊毛化产生带钢表面缺陷的原因，对缺陷进行了分类，并采取了相应的对策。毛化缺陷主要有划伤、亮斑、麻坑和黑斑等；产生的主要设备原因是电极质量与设备及时维护；工艺原因是毛化液的纯净度及轧辊表面洁净度等。