摘要：轧辊的磨削过程控制是轧辊表面质量控制的关键，良好的磨削工艺不仅能满足高品质产品的生产需要，还能有效降低轧辊辊耗、提高轧机机组的生产效率。随着市场对产品质量要求的不断提高，轧辊磨削工艺优化已成为国内轧厂行业面临的重要课题之一。
关键词：轧辊；磨削；质量
引言
轧辊磨削已成为轧厂轧制过程中不可缺少的一道重要工序。轧辊磨削效率的高低将直接影响轧线的生产节奏，直至影响到整个轧厂的板带产量，就比以精轧工作辊为例，介绍并分析如何提高精轧工作辊的磨削效率。
1轧辊磨削缺陷的分类
（1）振痕（又称振纹、砂轮振痕）。振痕是轧辊表面沿轧辊轴向呈明暗相间的条纹，数量较多，条纹间距在辊面圆周上具有周期性；单个条纹长度不大于磨削用砂轮宽度。振痕是磨削过程中砂轮系统受迫振动或自激振动，在磨削过程中对轧辊表面的切削作用不稳定，导致轧辊表面形成周期性的明暗相间的条纹。产生原因有砂轮选择不当，砂轮平衡不好，横向进刀量过大，磨削液润滑不良等。
（2）刀花（又称刀痕、走刀痕）。刀花是沿轧辊轴向呈螺旋状的条纹，常伴有振痕状条纹。刀花是由于轧辊的转速、砂轮的转速，轧辊的纵向进给和砂轮的横向进刀量4者不匹配而引发的轧辊磨削缺陷，该缺陷产生在轧辊与砂轮边沿纵向进刀侧接触的位置，在轧辊表面周向呈螺旋分布。当轧辊纵向移动方向反向时，刀花的螺旋方向也相反，在该道次的磨削中如果没有磨除掉上道次产生的螺旋，两条方向相反的螺旋交叉，呈网纹装，也称为网纹。
（3）轧辊振痕（又称工件振痕、不圆）。轧辊振痕是沿辊身从一端到另一端呈完全或部分贯穿分布的色差带，通常出现1～2条。轧辊振痕通常是磨削过程中轧辊的振动导致的。
（4）辊面划伤（又称划痕、拉毛）。辊面划伤是指磨削过程中，砂轮脱落的磨粒或磨削液带入的磨粒进入磨削区域，或者砂轮工作面上存在的个别凸起的磨粒，划伤辊面，形成划痕。
2砂轮及磨削液的选择
2.1砂轮的选择
黑碳化硅具有硬度较高、性脆而锋利、可磨削铸铁的特点；绿碳化硅具有硬度和脆性高、可磨削硬质合金的特点。因此在砂轮选用上精轧工作辊前机架F1-F3宜选用黑碳化硅砂轮，粒度为36号，砂轮硬度等级可选用L等级；机架F4宜选用绿碳化硅砂轮，粒度为46号，砂轮硬度等级可选用K等级。砂轮采用树脂结合剂，最大线速度为50m/s。
2.2磨削液的选择
由于树脂结合剂砂轮不耐酸碱，磨削液碱性含量不能大于1.5%、PH值应小于10，否则树脂砂轮的结合剂将会分解。因此可采用HL-1（不含亚硝酸钠）类型的非碱性磨削液，该磨削液用于高精度磨床、精密磨削的场合。如果磨削液选用不合理，将影响轧辊的磨削效率、轧辊磨后的防锈能力，缩短砂轮的使用寿命。
2.3磨削液的使用要求
推荐的流量小于4L/（min•kW）；喷嘴处冷却液的速度＝砂轮表面的线速度；喷嘴的宽度应该覆盖砂轮的整个表面；压力在5～9bar之间；磨削液常规推荐浓度为2.4％。
3轧辊磨削过程控制的原则
3.1刀花的控制对策
在轧辊磨削进给速度过大，特别是纵向进给参数过大时，一方面导致砂轮切向磨削阻力大，另一方面导致靠纵向进给侧砂轮受侧向阻力过大，导致砂轮棱边与辊面单边接触，在纵向进给侧轧辊表面形成螺旋形走刀痕。在轧辊磨削过程中，虽然刀花是轧辊的转速、砂轮的转速，轧辊的纵向移动和砂轮的横向进刀量4者不匹配导致的；通过现场观察，降低轧辊的纵向进给速度，对降低刀花的产生有明显效果。
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3.2轧辊振痕的控制对策
（1）保证轧辊在磨床上安装的支撑精度。轧辊通过辊颈安放在2个支撑架安装在磨床上，通过调整支撑架的底瓦和侧瓦的位置，使轧辊的中心线与床身的中心线重合。磨床通过头架的2个拨叉驱动轧辊转动，当轧辊中心线与床身中心线偏差较大，特别是头架侧轧辊中心与磨床拨盘回转中心偏差较大时，会出现2个拨叉交替驱动轧辊的情况，导致转动过程中呈周期性振动，通常在辊身上形成2条对称的贯穿性条状色差，在轧辊驱动侧较明显，同时伴有对称性的圆度偏差。轧辊磨床配有测量装置，轧辊安装找正时，能通过对轧辊辊身两端圆周上进行3点的测量，计算出轧辊中心线与床身中心线的偏差，并在磨床操作界面上分别显示支撑架底瓦、侧瓦的位置偏差量，操作人员可通过显示数据对支撑架的底瓦和侧瓦进行调整，使轧辊安装达到工艺要求。
（2）保证轧辊辊颈支撑面的表面质量。轧辊进行多次拆装过程中，部分轧辊辊颈表面常会出现横向划伤和毛刺。轧辊磨削过程中，轧辊在支撑架上旋转，每当辊颈上的划痕通过支撑瓦时，与支撑瓦面刮擦，导致轧辊转动不平稳而引起轧辊振动，在磨削轧辊表面形成整痕；随着轧辊的纵向移动，该整痕在轧辊辊面轴向延伸，形成长整痕。根据现场观察，该轧辊振痕常常出现在辊颈划痕相反方向的辊面上，反映出轧辊在水平面内的振动较垂直面内的振动，对轧辊磨削表面质量影响更大。在轧辊上机床前，要对轧辊辊颈进行检查，发现有划伤或异物嵌入，要及时进行修磨处理。
（3）保证合适的轧辊轴向顶紧力。磨削过程中，为了防止轧辊轴向窜动，通常采用磨床尾架的伸缩回转平顶尖顶住轧辊端面，使将轧辊在轴向固定在磨床头架和尾架之间。尾架与轧辊接触压力要适度，接触压力不足，在纵向进刀反向时容易导致轧辊轴向窜动；接触压力过大时，在顶紧过程中，顶尖端面中心常常会上升，导致轧辊辊颈离开支撑架瓦面，轧辊中心偏离床身中心，同时，顶尖的支撑刚性和回转精度较差，在磨削过程中轧辊容易产生振动，导致辊面振痕和轧辊振痕。HERKULES轧辊磨床采用在尾架回转平顶尖内置轴向弹性装置，通过设定顶块端面轴向压缩量控制顶尖顶紧力，现场使用效果良好。
3.3轧辊磨削程序结构及工艺参数调整。
砂轮的转速、轧辊的转速、轧辊的纵向进给和砂轮的横向进给速度，是影响轧辊磨削效率和轧辊表面磨削质量的主要工艺参数；其中砂轮的横向进给速度和轧辊的纵向进给是关键的工艺参数。
在一定程度上，随着砂轮的转速、轧辊的转速、轧辊的纵向进给和砂轮的横向进刀量4者的提高，磨削的效率也越高；同时，轧辊受到砂轮的切削力、砂轮受到的切削阻力也越大，砂轮和轧辊更容易产生振动，轧辊表面磨削质量降低。在轧辊磨削过程中，一方面要提高磨削效率，另一方面要提高轧辊表面磨削质量，为了实现轧辊磨削质量的控制，通常把磨削程序分成多个工艺阶段，以实现不同的磨削目标；各工艺阶段通过轧辊磨削表面质量与轧辊磨削效率之间的权衡，逐步从牺牲磨削表面质量以提高磨削效率，向牺牲磨削效率以提高磨削表面质量过度。在整个磨削程序中，后续的工艺阶段磨削掉前工艺阶段产生的表面质量缺陷，产生程度较轻的表面质量缺陷；随着工艺阶段的逐步推进，磨削缺陷的程度逐步减轻，直至消除。
一般将轧辊磨削程序分为1、粗磨2、半精磨1、半精磨2、半精磨3、精磨、抛光等7个工艺阶段。从粗磨阶段到抛光阶段，轧辊纵向进给速度逐步减小。从粗磨1阶段到粗磨2阶段，砂轮以逐步减小的连续进给方式工作；从半精磨1阶段到半精磨3阶段中，砂轮以逐步减小的增量进给方式工作；在精磨和抛光工艺过程中，砂轮不作横向进给，该过程仅改善轧辊表面质量，完成对辊面粗糙度的控制，对轧辊辊形几乎不产生影响；在轧辊表面粗糙度值要求较大时，常常不执行抛光工艺过程。
4操作注意事项
①按工件选砂轮，并作砂轮平衡和修整处理；②精磨轧辊时，上班后机床应开车空运转0.5h，待机床热平衡稳定和液压油排净空气后，再进行磨削加工，便于稳定磨削精度；③在整个磨削过程中，特别是超精磨削和抛光镜面磨削时，保证供给充分的、清洁的冷却液，避免磨削烧伤、表面划痕等磨削缺陷的产生；④对于精度要求高的轧辊，在无进给光磨时，可以采取一边磨削，一边使轧辊在慢速范围内不断变换，以减少或打乱机床各种频率的振动对磨削圆度和磨削波纹的影响，提高轧辊的磨削质量。
参考文献：
[1]邱言龙，郑毅，余小燕，等.磨工技师手册[M].北京：机械工业出版社出版，2002.
[2]机械工业职业教育研究中心组编.磨工技能实战训练[M].北京：机械工业出版社出版，2004.
论文作者:邢腾,王婷婷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/15
标签：轧辊论文; 磨削论文; 砂轮论文; 表面论文; 纵向论文; 磨床论文; 过程中论文; 《基层建设》2019年第23期论文;