軋輥是不銹鋼軋鋼廠軋鋼機上的重要零件,軋輥工作條件復雜,使用過程中會產生殘余應力和熱應力,經常發生微量損傷,通過磨削可以消除損傷,延長軋輥的使用壽命,本文介紹了軋輥的基本情況,并從磨削量的確定、砂輪選擇、磨削液的選擇等幾方面對軋輥的磨削進行了探討,并介紹了軋輥磨削的三個階段:粗磨、中磨、精磨,為合理的磨削提供了參考。

1.軋輥概況

軋輥是不銹鋼軋鋼軋鋼機上的重要零件,利用一對或一組軋輥滾動時產生的壓力來軋碾鋼材。它主要承受軋制時的動靜載荷,磨損和溫度變化的影響。

軋機部件中軋輥的工作條件最為復雜。軋輥在制造和使用前的準備工序中會產生殘余應力和熱應力。使用時又進一步受到了各種周期應力的作用,包括有彎曲、扭轉、剪力、接觸應力和熱應力等。這些應力沿輥身的分布是不均勻的、不斷變化的,其原因不僅有設計因素,還有軋輥在使用中磨損、溫度和輥形的不斷變化。所以軋輥除磨損外,還經常出現裂紋、斷裂、剝落、壓痕等各種局部損傷和表面損傷。一個好的軋輥,其強度、耐磨性和其他各種性能指標間應有較優的匹配。合理的輥形、孔型、變形制度和軋制條件也能減小軋輥工作負荷,避免局部高峰應力,延長軋輥壽命。

2.磨削量的確定

在軋輥的使用過程中,因受到制造殘余應力、軋制過程中的接觸應力、彎曲應力、扭剪應力以及交變熱應力的綜合作用,很容易產生熱裂紋、疲勞裂紋、不均勻磨損等,這些裂紋和磨損的存在會嚴重影響軋鋼的質量,降低軋輥的使用壽命,為了消除熱裂紋、疲勞裂紋、不均勻磨損對軋鋼的不利影響,需要定期對軋輥進行磨削,在磨削過程中,如果磨削量不夠,則不能徹底去除軋輥的表面缺陷;如果磨削量太大,則會縮短軋輥的使用壽命,造成較大的浪費;另外,在磨削過程中,由于受到磨削力和磨削熱的綜合作用,很容易使軋表面產生較大的殘余應力,導致軋輥在磨削后的使用過程中產生裂紋或剝落而提前失效。

軋輥的磨削缺陷層包括表面氧化層、熱裂紋和不均勻磨損,同時還要磨去軋輥表面的疲勞硬化層,在磨削過程中,如果不將這些缺陷磨削徹底,在后續使用過程中,會造成軋輥因裂紋擴展、剝落提前失效。軋輥缺陷層厚度與軋制條件,軋輥上機時間有關,通常采用硬度檢測和渦流探傷法確定磨削去除量。一般情況下,表面氧化層、熱裂紋和不均勻磨損的總合為(0.10-1.25mm。

3.砂輪的選擇和使用

在軋輥磨削過程中,正確選擇砂輪非常重要,正確選擇砂輪不但可以提高磨削質量,還可以提高工作效率。砂輪是有許多極硬的磨粒經過結合劑粘結而成的切削工具。磨料、結合劑之間有許多空隙,起著散熱和容納磨屑的作用。磨料、結合劑和空隙構成砂輪結構的三要素。為了使砂輪能正常磨削,一般砂輪的工作面要經過修整,以形成無數等高的微刃,起磨削作用。

選擇砂輪時主要考慮下列一些因素;工件材料的物理性能(強度、硬度、韌性等);工件的加工精度和表面粗糙度的要求;工件的形狀和尺寸;工件的磨削量;磨削方式和磨床的性能;冷卻液的種類等。由于軋輥的表面硬度很高,磨削的時間比較長,所以砂輪的消耗量比較快。為了保證連續工作,砂輪就要有足夠的儲備。另一方面,砂輪受結合劑的影響,存放時間不能太長,砂輪結合劑不同,存放的時間也不同。陶瓷結合劑的砂輪可存放兩年,樹脂結合劑的砂輪存放期為一年。在選用砂輪時應注意的另一個問題就是要保證砂輪的性能穩定,同一個型號(相同的磨料、結合劑、組織、硬度)的砂輪,生產廠家不同,磨削效果也不一樣,在更換砂輪供應商時應該特別注意。

4.磨削液的選擇

軋輥磨削時,由于軋輥材料變形的內摩擦與砂輪和軋輥材料的外摩擦,將產生大量的磨削熱,在磨削區內最高溫度有時可達1000℃左右。磨削產生的高溫可使軋銀表面燒傷、產生裂紋。因此,磨削時的冷卻是非常重要的。

磨削液能起以下作用:冷卻作用,通過磨削液的熱傳導作用,能有效地改善散熱條件,帶走絕大部分磨削熱,降低磨削區域的溫度;潤滑作用,磨削液滲人到磨屑、磨粒與軋輥的接觸表面之后,粘附在金屬表面上形成潤滑膜,能減少磨粒和軋輥之間的摩擦,減輕磨屑與磨粒的粘結現象,從而提高軋輥表面的質量和砂輪的壽命;清洗作用,磨削液可以將磨屑和碎裂而脫落的磨粒沖洗掉,防止軋輥磨削表面劃傷;防銹作用,在磨削液中加人防銹添加劑后,能在金屬表面上形成保護膜,使軋輥和磨床免受氧化作用,起到防銹作用。

根據磨削液的作用,磨削液應該滿足下列要求:磨削液的化學成分要純,不應含有毒性的雜質。磨削液的酸度PH值應呈中性,以免腐蝕軋輥、磨床和刺激人的皮膚;不易變質;不易燃燒,不易揮發;透明度好,便于觀察磨削情況;不腐蝕砂輪結合劑。陶瓷結合劑不受磨削液的侵蝕,樹脂結合劑易受堿性磨削液的侵蝕,橡膠結合劑易受油質磨削液的侵蝕。

5.軋輥磨削工藝

從軋機上換下來的軋輥,要冷卻到室溫才能磨削(必要時也可以用磨削液冷卻軋輥)。

軋輥磨削前要找正,目的是使軋輥的垂直、水平母線與砂輪的中心線保持平行,保證軋輥磨削精度。在找正過程中,由于下支承點不是處在垂直位置,所以調整起來比較難。在找正過程中應采用兩個檢測點,同時檢測軋輥在垂直方向和水平方向的位移,這樣才能更快更準確的找正。找正時要考慮軋輥兩端的直徑差,并在調整時加上差值。

在找正軋輥后,頭架、尾座和軋輥之間要頂緊,使軋輥能輕松轉動,防止軋輥在磨削中產生軸向竄動。在找正軋輥后,要在兩個頂尖和軋輥之間各放上一個特制塑料塊,使墊塊在頂尖和軋輥之間輕松轉動,防止軋輥在磨削中產生軸向移動。

軋輥磨削一般分為三個階段;即粗磨、中磨、精磨。

粗磨以去掉軋輥表面硬化層和可見缺陷為主要目的。粗磨要求在短時間內盡可能磨掉多余的表層,原則上是強力磨削,所采用的砂輪粒度較大,磨削的表面粗糙度也比較粗。粗磨時砂輪的走刀速度為砂輪寬度的2/3。由于粗磨時砂輪的損耗較大,為提高磨削效率、保證軋輥磨削輥型和表面粗糙度的均勻一致,操作時要經常觀察電流表,使磨削在相對恒定的電流下進行。

中磨是為了去掉粗磨的走刀痕跡,并為精磨準備好輥形。精磨是為了得到軋輥最終理想的表面粗糙度。對于中軋和精軋用軋輥,一般要根據軋制工藝的要求用不用的砂輪來磨削,選擇合適的砂輪非常重要。精磨時砂輪的走刀速度為砂輪寬度的1/5。要想得到軋輥的理想表面粗糙度,砂輪和軋輥的轉數與砂輪進刀量的匹配要得當。為了避免輥頸發熱和軋輥出現振動,粗磨和中磨時軋輥轉速不宜太高。

精磨的關鍵在于控制表面粗糙度,既要達到軋制工藝要求又要保證軋輥的表面粗糙均勻一致。要做到這一點,就要求磨床操作者從粗磨到精磨的全過程中,平衡有效地控制軋輥的橫向進刀量和軋輥的縱向走刀量,合理選擇軋輥的轉數和砂輪的轉數。