薄板冷轧辊表面毛化工艺技术对比分析及发展趋势探究

陆伟明

摘要：薄板冷轧辊表面毛化工艺有不同的技术和工艺，每一种工艺都有自身的特点与优势，经过多重对比发现Pretex毛化工艺优势明显，对应制作的钢板性能达到理想状态，然而，不足在于污染问题严重。本文对轧辊毛化工艺做出了对比，并分析了未来的发展趋势。

关键词：毛化工艺;轧辊;镀铬;环保

0引言

冷轧钢的特点是表面相对粗糙，而且表面形貌相对特别，作为诸多工业行业的原材料，必须对其进行优质毛化处理，这样才能让钢板变形过程中高压之下坑洼处的润滑油走向封闭模式，让钢板在磨具之间形成一个缓冲垫，增强其抗摩擦性能，发挥其优势功能。轧辊表层的优化通常选择毛化工艺技术，此技术的优势十分明显，然而，其中也存在不足和弱点，需要加大优化力度，择选最优工艺，这样才能有效地克服问题，提高冷轧辊表面质量。

1薄板冷轧辊表面毛化工艺技术对比分析

1.1喷丸毛化技术

此技术主要依托于高速转动的离心轮，喷打高硬度的砂丸至轧辊，确保轧辊表层出现略微的塑性变形。这一技术的优势为：高效、工艺简单、设备成本低廉。然而，因为难以控制喷射与轧辊表面的丸砂量，这样就难以确保轧辊表层粗糙度是否均匀，这一技术的使用范围相对有限。

1.2电火花毛化技术

主要是将电火花加工技术利用在轧辊毛化中，主要是在绝缘液内向电极、轧辊等添加脉冲电压，通过调节电极和轧辊的间距来对应产生电火花，并释放电能，最终生成高温融化辊面材料，让轧辊表层形成细小的凹槽，而且便随着电能的释放，轧辊可以规律性地转动，形成达到特定粗糙度、峰值数的毛化面，最终的特征体现为：毛化质量稳定、高效，没有任何的粉尘与噪音污染，通过调节脉冲参数能有效地控制表面粗糙度，然而，表面粗糙度和峰值密度的关系则恒定，无法调节，这一技术所形成的轧辊通常体积较大，而且需要投入更多的成本与资金。

1.3激光毛化工艺

激光毛化工艺则是借助高能量密度的脉冲激光光束，将其施加于轧辊表层，不断加热直至材料融化，以及发生汽化，可以对辊面依次针对性地接连毛化加工，可以动态地调节脉冲频率、脉冲波形类似的激光毛化工艺参数等，都能准确地调节轧辊表面毛化坑的分布，这一工艺的优势体现为：毛化效率更高、能提高其表面平整度，而且构造简单、表面硬度更优，抗磨损，是对传统毛化工艺的改进与完善，其不足在于：毛化过程中需要较高的客观条件，而且效率较低。

1.4电子束毛化工艺

此工艺在上个世纪八十年代产生，出现在冶金钢铁业的冷轧辊毛化，工艺原理为：来自于电子枪的高能电子束以高速度、高效率聚焦的方式投射于旋转的轧辊，同轧辊碰撞并产生热能，一旦热能聚集达到一定量，同电子束相遇的轧辊材料则将发生融化，而且会被蒸发，对应生成蒸汽压会把四周融化的金属喷射，并构成凹凸形貌。此时则能凭借调节电子束功率、电极电压等方法来调节毛化度，其不足之处在于：设备成本较高，而且实际条件要求较高，无疑抑制了电子束毛化技术的深入推广与应用。

1.5喷墨毛化工艺

所谓的喷墨毛化工艺主要是把电化学加工技术和喷墨打印技术妥善配合起来，打造出全新的轧辊毛化技术，现阶段，喷墨毛化工艺技术已经逐渐转向工业化发展时期，通过计算机来设计毛化参数，再利用打印头于轧辊表层打点，对这些小点实施电化学腐蚀处理，打造出理想的轧辊形貌，喷墨毛化工艺能凭借调节电化学腐蚀参数来掌握凹槽的深度与外形，其成本更低，然而，因为单头加工，其效率较低，在一定程度上影响了这一技术的应用与发展。

1.6 Pretex毛化工艺

此工艺的根本就是电化学沉积，也就是要在轧辊的表面打造出涂着个铬镀层的样貌，从而实现毛化的目标，然而，因为铬的机械性能比其他材料更加优质，经毛化处理的轧辊，其表面耐磨性业对应提升，无疑延续了轧辊的长期使用，实现了其工业化发展。

1.7不同毛化工艺技术的对比分析

近年来，轧辊质量要求再不断地提高，毛化工艺也在得以创新、完善，轧辊表面的耐磨性也在持续发展，对应加工形成的钢板，其质量也在持续提高，能够更好地服务于客观社会，满足现实需求，要想清楚、完整地对比不同毛化工艺技术的优缺点，可以从以下方面来把握：表面粗糙度范围、峰值密度、Ra和Pe的关系、毛坑分布方式、毛化效率、表面形貌传递性、均匀度与污染程度、运营成本等，最终得出结论：表面粗糙度值上升，对应的板材涂层光亮度则上升，峰值密度越大，涂层则有着越好的黏着力，可以说两个数值结合的好坏直接影响着冷轧板深冲性能、涂镀附着性，双方越能良好结合，则其性能则更加优良。从众多的毛化工艺技术对比来看，Pretex毛化工艺所生成的钢板有着更为理想的性能。

2薄板冷轧辊表面毛化工艺发展趋势

2.1 Pretex毛化工艺优势显著

此技术起源于德国，就是在毛化设备中轧辊表面形成镀铬层，其优势为耐磨耐用，通过均匀随机、大小均衡分布的方式来在轧辊表层形成沉积铬半球体，此半球体在平整轧制过程中，传递至薄板形成半球形印痕，体现出下面的优势：

第一，镀层光滑细致，和基体紧密结合;第二，镀层硬度较高，达到HV900-1200;第三，轧辊表层镀铬以后依然能维持轧辊表层的粗糙度;第四，镀层抗腐蚀能力较强，细纹裂缝条数为400-600条每平方厘米。而且整个毛化工艺较为稳定、操作简单、方便维护。

2.2代铬毛化新工艺

传统的镀铬工艺不足在于：电流效率低，镀铬中将产生大量氢气、氧气，其中将产生一定量的铬酸，形成剧毒物质，对客观环境带来污染问题，虽然镀铬污染问题已经引进了高度重视，也在研究优化方案，却依然未能达到优化、绿色生产的目标，要想妥善适应环境，就要对传统的镀铬工艺进行优化发展，对此轧辊代铬新工艺被提出，具体可以从下面两大方面做起：

第一，首先预镀一层镍基符合镀层，也可以选择纯镍层，并沉积镀液污染较小的铬镀层，也有部分研究学者先预镀一层复合电沉积层，接着再沉积一层铬层，最终研究看到：复合电沉积层的综合性能最优，也有部分研究人员通过再冷轧辊借助钢基体、毛化铬镀层间等引入缓冲镀镍层，控制了应力开裂问题。

第二，选择镍基复合镀层，合金镀层等来取代铬镀层，可以在电沉积镍溶液内部添加碳化物、氧化物等生产内燃机气缸内壁的技术，最大程度地提高了其耐磨性能，其他研究者则借助电刷镀的方式在40Cr试样中制备了Ni-P合金镀层与复合镀层，再借助电接触强化预镀层，使得镀层的强度、硬度等都妥善提高。也有部分学者制备了Ni-W-P系列合金镀层，最终看到纳米氧化铝的添加可以妥善提高镀层的抗高温、抗氧化的性能。

3结语

通过以上研究分析能够看出，不同毛化工艺都呈现出不同的特点、优势以及劣势，综合来看，Pretex毛化工艺具有特殊优势，所加工的钢板性能达到最佳，一些轧辊镀铬生产系统面临着严峻的镀铬环境污染问题，對此则要寻找代替轧辊表面硬铬层的技术，其中代铬涂层的研究正在如火如荼地进行，其优势与发展潜力已经得到了多方的认可。

参考文献：

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