1 緒言
一根新磨好的軋輥，從微觀組織看其表面顯示出無(wú)數(shù)個(gè)凹凸不平的小坑，在板坯進(jìn)行軋制時(shí)，氧化鋁粉儲(chǔ)藏于這些小坑之中, 首先成核，然后逐漸長(zhǎng)大，逐漸復(fù)覆蓋于軋輥表面，使軋輥的整個(gè)表面上形成一層粘鋁層。一定厚度的均勻分布的粘鋁層有一定的好處，它有利于軋件的咬入和變形。并能使軋件表面的光潔度均勻一致。但是，當(dāng)軋輥表面上的粘鋁層厚度達(dá)到一定程度之后，在軋制過(guò)程中粘鋁層脫落并壓入軋件表面，輕者形成板帶表面黑白條、色澤不均、表面粗糙等;重者造成板帶表面有較深的缺陷[1]。
我司熱軋料大多數(shù)鋁錠的軋制溫度都是在300~540℃范圍內(nèi)進(jìn)行。由于溫度高，軋制力大，板坯會(huì)發(fā)生剪切變形，被轉(zhuǎn)移到軋輥表面上。材料越軟，潤(rùn)滑冷卻條件越差，軋制速度越高，軋輥寬度方向磨損越不均勻，變形區(qū)油膜越不連續(xù)，粘輥現(xiàn)象越嚴(yán)重[2]。這些粘附材料只有極少部分可以借助軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)、乳液的噴射、軋輥之間、軋輥與材料之間的微量速度差等逐漸脫落。軋輥清輥器能夠較大范圍的清除粘鋁并將粘鋁層的厚度控制在一定范圍內(nèi)，改善板帶表面質(zhì)量[3]。本文就中孚實(shí)業(yè)股份有限公司 2560mm 1+4熱連軋機(jī)的粗、精軋輥式清輥器在實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)做簡(jiǎn)單的介紹。
2 刷輥的材質(zhì)要求及使用壽命
刷輥的類型有兩種，鋼絲刷和尼龍刷，鋼絲刷的材質(zhì)是碳化鋼，尼龍刷的材質(zhì)是碳化硅，材質(zhì)的主要特點(diǎn)：良好的耐磨性和彈性。刷輥的使用壽命一般為1~2年，正確的日常維護(hù)和使用方法能夠延長(zhǎng)使用壽命。使用壽命達(dá)到以后建議更換新刷毛或新刷輥，不建議打磨，從國(guó)內(nèi)外打磨情況來(lái)看，打磨刷輥的成功率較低。
3 刷輥的正確使用方法
(1)刷輥轉(zhuǎn)向應(yīng)與軋輥轉(zhuǎn)向相同，在相切面上線速度相反。
(2)刷輥必須保持平衡，使用過(guò)程中不能震動(dòng)。
(3)一般情況下，粗軋板坯厚度在120-150mm以下投入刷輥進(jìn)行清刷軋輥，既能將鋁粉層厚度控制在理想范圍，又能保證刷輥有較長(zhǎng)的使用壽命。
(4)合理的潤(rùn)滑和冷卻，不但能夠延長(zhǎng)刷輥的使用壽命，而且能夠保證軋輥的表面質(zhì)量。
(5)合理穩(wěn)定的刷痕是保證軋輥質(zhì)量的首要因素，必須保證傳動(dòng)側(cè)和操作測(cè)刷痕寬度一致，一般鋼絲刷的刷痕為8~15mm，尼龍刷的刷痕寬度為25~45mm，由于軋輥直徑和刷輥直徑在使用過(guò)程中不斷減小，所以每次更換工作輥都要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
(6)刷輥清洗，一般使用煤油清洗，將刷輥內(nèi)部積累的大量鋁粉和油泥清洗干凈，清洗完畢要修剪刷毛，把較長(zhǎng)的刷毛剪掉。
(7)合理使用刷輥速度，一般鋼絲刷的刷輥速度為3~8m/s，尼龍刷的刷輥速度為6~15m/s，根據(jù)軋輥表面的鋁粉層厚度進(jìn)行調(diào)整。
(8)刷毛在使用過(guò)程中被不斷磨損，變尖、變短，碳化硅涂層也越來(lái)越少，耐磨性就越來(lái)越差，從右圖可以看出，上下刷輥的刷毛磨損的方向不同，變尖的角度也不同，故在使用過(guò)程中，上下刷輥是不能對(duì)調(diào)使用的。
圖 1 刷毛磨損情況
4 刷輥使用過(guò)程中影響輥面質(zhì)量的因素
4.1刷輥材質(zhì)的選擇對(duì)軋輥表面質(zhì)量的影響
粗軋機(jī)輥面相對(duì)較粗糙，壓下量較大, 工作溫度較高，粘鋁較嚴(yán)重，適合使用鋼絲材料;精軋機(jī)為保證板帶質(zhì)量，輥面較光潔，粘鋁較輕，多使用較軟的尼龍清輥器[4]。我司熱粗軋機(jī)入口兩根刷輥?zhàn)钕炔捎玫亩际怯蒓SBORN公司提供的鋼刷，輥面鋁粉清刷的比較干凈，但有些公司刷毛存在脫落現(xiàn)象，對(duì)軋輥表面損害較大。熱精軋F(tuán)1機(jī)架采用OSBORN鋼絲刷，F(xiàn)2、F3、F4采用OSBORN尼龍刷，曾試用HOTANI三股纏繞多維絲式尼龍刷，效果較差。
4.2刷輥壓靠力及轉(zhuǎn)速大小的設(shè)定對(duì)軋輥表面質(zhì)量的影響
目前關(guān)于熱連軋機(jī)刷輥壓靠力及轉(zhuǎn)速的設(shè)定還無(wú)明確的參考數(shù)據(jù)可查，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，刷輥壓靠力一般取70~120bar，由于我司的刷輥結(jié)構(gòu)屬于機(jī)械限位控制壓靠量，在設(shè)備強(qiáng)度能夠接受的前提下，壓靠力越大，刷輥運(yùn)行越穩(wěn)定。筆者認(rèn)為，刷輥刷痕寬度應(yīng)與其轉(zhuǎn)速相匹配才能既保證刷輥較高的使用壽命，又能將輥面鋁粉厚度控制在理想范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)過(guò)程中不斷摸索，根據(jù)合金硬度和軋制力不同設(shè)定不同的刷輥速度：將F1、F2、F3、F4機(jī)架的刷輥轉(zhuǎn)速設(shè)定為4m/s~12m/s。1系、3系、8系等相對(duì)軟合金壓靠力設(shè)為4m/s~8m/s，5系等相對(duì)硬合金壓靠力均設(shè)為8m/s ~12m/s.。在刷痕不變的情況下，軋制力越大刷輥速度越大;軋制速度越大，刷輥速度越大;軋制產(chǎn)品越寬，刷輥速度越大，反之亦然。只有合理的配比參數(shù)，才能夠得到較好的輥面質(zhì)量，如下圖。
圖 2 粗軋工作輥輥面質(zhì)量情況圖 圖 3 精軋工作輥輥面質(zhì)量情況
4.3刷輥乳液外噴射及乳液內(nèi)噴射對(duì)軋輥表面質(zhì)量的影響
合理的噴角度和流量能夠有效的減少刷輥與軋輥間的摩擦熱，及時(shí)將刷掉的鋁粉甩掉沖走，以免鋁粉在刷毛之間累積，并傳導(dǎo)至工作輥表面，對(duì)工作輥表面質(zhì)量造成破壞。國(guó)內(nèi)外對(duì)刷輥的外噴角度意見不一，筆者認(rèn)為，對(duì)于刷輥的潤(rùn)滑和冷卻，外噴射是基礎(chǔ)，內(nèi)噴射是輔助。從安全和方便維護(hù)的角度出發(fā)，外噴射梁大多數(shù)安裝在牌坊上，由于和刷輥的距離太遠(yuǎn)，也很難滿足合理的噴射角度。所以內(nèi)噴射的輔助作用也必不可少。
4.3.1噴射流量及角度
一般刷輥冷卻液的流量應(yīng)保證在5L/min/100mm。冷卻刷輥的噴液方向和角度不可忽視，正確有效的方法并不是對(duì)準(zhǔn)刷輥與工作輥清刷切面，如圖7所示。噴液方向、力度與流量要能讓冷卻液從一邊帶到另外一邊，從噴嘴噴出冷卻液應(yīng)該呈扇形噴射，做到均勻全面不留空隙。這樣不僅可以有效降溫，而且可以有效清除雜質(zhì)。正確的乳液噴射角度如圖4，錯(cuò)誤的噴射角度如圖5和圖6。
圖 4 正確的外噴角度 圖 5 錯(cuò)誤的外噴角度
圖 6 錯(cuò)誤的外噴角度 圖 7 外噴射點(diǎn)及刷毛磨損情況
F2(左圖)與F3(右圖)刷輥乳液噴射角度對(duì)比
圖 8
F2(左圖)與F3(右圖)刷輥表面鋁粉對(duì)比
圖 9
下圖所示為使用周期相同的F2與F3因噴射角度不合理對(duì)刷輥及軋輥表面質(zhì)量產(chǎn)生的影響對(duì)比：
圖 10
4.3.2噴射壓力
一般刷輥冷卻液的噴射壓力應(yīng)控制在4-6bar左右。噴射壓力太小不能有效地帶走刷輥與軋輥摩擦產(chǎn)生的熱量并清除鋁粉，壓力太大每個(gè)噴嘴間扇形噴射的乳液會(huì)彼此沖散，無(wú)法實(shí)現(xiàn)均勻全面無(wú)間隙的噴射效果。
由于F2刷輥噴射角度偏移，無(wú)法有效降低刷毛與軋輥摩擦產(chǎn)生熱量，而且刷毛尼龍?jiān)诔貭顟B(tài)下為晶體，在溫度超過(guò)80度后，變?yōu)榉蔷w，彈性差，韌性低，毛尖清刷粘鋁的效果大打折扣。冷卻液沒有隨時(shí)將從輥面清刷下來(lái)的鋁粉沖走，鋁粉在刷毛間堆積，又被甩掉粘到了軋輥上。如圖11。
圖 11
4.3.3內(nèi)噴式刷輥的優(yōu)缺點(diǎn)
內(nèi)噴式刷輥的優(yōu)點(diǎn)有：能夠?qū)⑺⒚珒?nèi)部的鋁粉和油泥沖出、甩掉，時(shí)刻保證刷輥的清潔度，避免鋁粉和油泥對(duì)工作輥造成污染，保證工作輥的表面質(zhì)量;全方位對(duì)刷毛進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑，使刷毛時(shí)刻保持良好的清刷能力，有效減少工作輥表面粘鋁程度。
內(nèi)噴式刷輥的優(yōu)點(diǎn)有：刷輥內(nèi)部的噴嘴和噴孔容易堵塞，堵塞的區(qū)域鋁粉偏多，對(duì)刷輥表面造成明顯色差，進(jìn)而影響工作輥的表面質(zhì)量;由于噴射要求全面均勻覆蓋，要求精度較高，刷輥的維護(hù)增加難度。
結(jié)論
綜上，合理選擇刷輥材質(zhì)，正確設(shè)定刷輥的壓靠力、轉(zhuǎn)速、冷卻液流量、噴射角度等各項(xiàng)參數(shù)，保證良好的輥面質(zhì)量，減少換輥頻率，才能高效地生產(chǎn)出板面質(zhì)量?jī)?yōu)良的高端產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 楊雙成，鋁板帶熱軋機(jī)工作輥清輥器的設(shè)計(jì)[J]，洛陽(yáng)有色金屬加工設(shè)計(jì)研究院，2005.5.
[3] 呂 巖等.熱軋機(jī)工作輥輥式清輥器介紹[J]，東北輕合金加工廠，1998.1.
[4] 張新明.鋁熱連軋?jiān)砼c技術(shù)[M]，中南大學(xué)出版社，2010.12.
聲明：
“淺談鋁熱連軋機(jī)刷輥應(yīng)用對(duì)軋輥表面質(zhì)量的影響” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來(lái)源：河南中孚高精鋁深加工分公司
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