张大宝 龚志强 马铁栓

（河钢集团 衡水板业有限公司，河北 衡水053400）

随着汽车、家电、金属包装材料等产业的发展，对冷轧薄板提出了更高的品质要求。在冷轧薄钢板的生产和应用研究中，人们发现冷轧板的一系列表面形貌参数对钢板的冲压性、涂层后光亮度等工艺性能有重要影响，而冷轧板的表面形貌在很大程度上又取决于冷轧生产过程中工作辊及平整辊的表面形貌。实质上，轧制钢板的表面形貌是轧辊表面形貌的衰减性“拷贝”。因此，研究、控制冷轧轧辊及冷轧钢板表面形貌的轧辊毛化[1]技术应运而生。但各种毛化技术均有其特有的优缺点，本文介绍了轧辊毛化设备及技术的现状，以及河钢衡板喷丸毛化工艺流程与清洁方法。

1 轧辊毛化设备及技术原理

目前主流的轧辊毛化技术有喷丸毛化、电火花毛化、激光毛化。另外还有正在研究的电子束毛化、电解毛化、喷墨毛化等技术。

1.1 喷丸毛化技术[2]

喷丸毛化是最传统的毛化方法，其利用高速旋转的离心轮将高硬度的钢砂或钢丸加速喷向欲毛化的轧辊，当冲击粒子撞击到轧辊表面时，其产生塑性变形，钢砂强烈高速的冲击轧辊表面，使轧辊表面形成冷作硬化，淬火层更加致密，不会损坏轧辊表面金属纤维结构，增加轧辊表面的接触疲劳强度。

喷丸毛化技术具有工艺简单、效率高、设备成本低等优点，但其缺点也比较突出，毛化的轧辊粗糙度不均匀，且在轧制或平整初期粗糙度下降迅速，毛化过程中产生的噪音及粉尘较大。

1.2 电火花毛化技术[3]

电火花毛化技术是电火花加工技术在轧辊毛化加工中的实际应用。将轧辊和电极浸没在绝缘的工作液中，并在轧辊和电极上施加一定频率和幅值的脉冲电压，当两者之间的间隙达到一定值时，脉冲电压使极间介质电离、击穿，形成放电通道，这时通道间的电子高速奔向正极，正离子奔向负极。电能转换成动能，动能通过碰撞又转变成热能，于是在通道内正极和负极表面分别成为瞬时热源，使工作液气化和金属材料熔化、气化。汽化的气体体积不断向外膨胀，使大部分熔融金属液体和蒸汽被排挤、抛出而进入工作液中，这样在轧辊表面就形成了一系列点蚀坑，随着放电的持续进行，轧辊沿一系列电极旋转，同时沿轴向运动，在轧辊上就可以加工出有特定表面粗糙度和峰值数的表面。

电火花毛化技术优点较多，毛化质量稳定，有效的控制轧辊的粗糙度和峰值，传导及毛化效率高，无粉尘和噪音污染。但其占地空间较大，耗电高，需要定期更换滤芯、电极及电解液，且设备投资费用较高，不被一般企业使用。

1.3 激光毛化[4]

激光毛化是采用高能量密度、高重复频率的脉冲激光束聚焦照射到作旋转运动的轧辊表面，以形成若干微小的熔池，同时吹以一定角度的辅助气体对熔池熔融金属挤压造型。当光脉冲作用停止后，微坑熔池金属在轧辊自身热传导作用下迅速冷却，形成微坑和坑边形凸台结构的相边强化点，与此同时，激光器与轧辊做轴向相对运动，完成轧辊毛化。

激光毛化具有毛化效率高，结构简单，能够有效控制轧辊表面粗糙度及峰值数，且能够提高轧辊使用寿命，因此被冷轧行业广泛采用，但其毛化后的轧辊表面微坑呈有序排列，需对脉冲激光束的行走轨迹进行更深入的研究。

2 河钢衡板轧辊喷丸毛化工艺、清洁手段

2.1 喷丸毛化工艺流程

河钢衡板在2011 年增上一台轧辊喷丸毛化设备，经过长期的试验，逐步摸索出一整套的毛化工作流程，工艺参数等。

2.1.1 毛化工艺流程

（1）需毛化的轧辊吊放在轧辊驱动小车上，启动轧辊小车移动，将轧辊运送到抛射室。（2）钢砂经过抛丸器加速，均匀而密集的抛射到轧辊表面上，在钢砂高速强烈的冲击作用下，使轧辊的表面产生微小的塑性变形，形成细密、均匀地冲击凹坑。轧辊在驱动小车上做回转运行，抛丸器做直线往复运动，将钢砂高速抛射到轧辊表面上，从而保证轧辊工作表面毛化段受到得钢砂抛射是均等的。抛丸器的抛射速度是变频可调的。（3）抛丸机工作时，钢砂抛射到轧辊上，并落在抛射室底部，由抛射室底部的螺旋输送器将钢砂运送到斗式提升机，斗式提升机将钢砂提升到机器顶部的钢砂风洗式分离器中，通过风洗，将灰尘和钢砂分离出来。（4）洁净、有用的钢砂流到振动筛里，通过振动筛振动筛分，将钢砂筛分为0.7mm 和0.3mm二种规格。0.7mm和0.3mm钢砂分别储在两个料仓里，料仓的下部装有钢砂流量控制阀，气动控制。钢砂的供给和停止自动控制，钢砂流量的大小可以手工调整。（5）抛丸时产生的粉尘、钢砂，风洗式分离器分离出来的灰尘，振动筛、斗提机飞扬的灰尘被通风机吸引到芯筒脉冲反吹除尘器中得以过滤，防止轧辊的污染，可保持洁净的工作环境。

2.1.2 工艺参数

轧辊毛化后的粗糙度与丸料的硬度、材质、轧辊基础粗糙度、喷丸器的运行频率、行走速度、往返次数、轧辊的旋转频率等参数息息相关，经过长期的试验，逐步摸索出一套毛化工艺，下表为部分轧辊毛化工艺参数表。

2.2 轧辊毛化后清洁方法

轧辊毛化过程难以避免丸粒与辊面，喷射在辊面上的丸粒与丸粒之间的强烈撞击和破碎作用，并由此在毛化辊辊面产生大量的金属碎屑、微米级粉尘和静电浮尘。这些毛化辊的表面不洁净问题，采用简单的操作难以彻底清除，在后续的平整过程，容易在钢带表面形成单条或数条“亮线”等严重表面质量缺陷，降低最终马口铁产品的品级质量。鉴于上述认识，如何提高毛化轧辊表面的洁净水平，成为生产高品级马口铁产品的重要保证。

部分轧辊毛化工艺参数表

经详细的实验研究和分析，逐步确定一套提高毛化轧辊表面洁净水平的操作步骤和操作方法，其步骤如下：

（1）轧辊出抛丸仓后，首先使用硬毛刷、压缩空气喷枪和静电喷枪清除两个轧辊托辊表面丸粒和金属粉尘；之后，打开橡胶辊旋转按钮，使其慢速旋转，用硬毛刷将两个轧辊托辊中嵌入但易脱离的丸粒刷一遍；再利用压缩空气喷枪和静电喷枪在距离轧辊表面小于100mm的范围内缓慢匀速从左至右吹扫轧辊表面。重复清理辊面3～5 次，以便彻底清除辊面尘埃物。

（2）将小车开出毛化设备防护小房外并吊离小车，在没有做成离线手动旋转辊架前，用吊车将轧辊吊离地面，操作工在轧辊辊面上涂刷一层防锈油，并用干净的破布从左至右擦拭辊面，切记不能往复擦拭；之后，进行二次涂油，使用浅色新破布重新擦洗一次，动作不变。如果擦洗之后，抹布上仍有较多的粉尘痕迹，必须进行三次清洗。完成上述工序之后，在轧辊辊面涂刷一层防锈油并用塑料布包好吊运至待装配区。

（3）装配完成后的轧辊吊运至平整机换辊车上，换辊之前，生产班用白色或较浅颜色干净的破布将防锈油擦拭干净，并确认擦拭后的破布上除防锈油颜色外没有其他深颜色的粉尘，再进行上机，否则再涂刷一层防锈油，擦拭二遍。

3 结论

经过毛化轧辊轧制及平整的毛化板具有良好的延伸率和成型性，优良涂漆光亮度，化学镀层牢固，是汽车、家电、电子器件和装饰板用的优良材料。

随着科技的发展，现有的毛化技术会日趋成熟，新的毛化技术也为逐步发展起来，以弥补现有毛化技术不可消除的缺陷。