轧钢厂轧辊的磨削工艺探析

陈朋朋

【摘 要】轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，轧辊工作条件复杂，使用过程中会产生残余应力和热应力，经常发生微量损伤，通过磨削可以消除损伤，延长轧辊的使用寿命，本文介绍了轧辊的基本情况，并从磨削量的确定、砂轮选择、磨削液的选择等几方面对轧辊的磨削进行了探讨，并介绍了轧辊磨削的三个阶段：粗磨、中磨、精磨，为合理的磨削提供了参考。

【关键词】轧钢机；轧辊；磨削；砂轮；磨削液；磨削工艺

1.轧辊概况

轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷，磨损和温度变化的影响。

轧机部件中轧辊的工作条件最为复杂。轧辊在制造和使用前的准备工序中会产生残余应力和热应力。使用时又进一步受到了各种周期应力的作用，包括有弯曲、扭转、剪力、接触应力和热应力等。这些应力沿辊身的分布是不均匀的、不断变化的，其原因不仅有设计因素，还有轧辊在使用中磨损、温度和辊形的不断变化。所以轧辊除磨损外，还经常出现裂纹、断裂、剥落、压痕等各种局部损伤和表面损伤。一个好的轧辊，其强度、耐磨性和其他各种性能指标间应有较优的匹配。合理的辊形、孔型、变形制度和轧制条件也能减小轧辊工作负荷，避免局部高峰应力，延长轧辊寿命。

2.磨削量的确定

在轧辊的使用过程中，因受到制造残余应力、轧制过程中的接触应力、弯曲应力、扭剪应力以及交变热应力的综合作用，很容易产生热裂纹、疲劳裂纹、不均匀磨损等，这些裂纹和磨损的存在会严重影响轧钢的质量，降低轧辊的使用寿命，为了消除热裂纹、疲劳裂纹、不均匀磨损对轧钢的不利影响，需要定期对轧辊进行磨削，在磨削过程中，如果磨削量不够，则不能彻底去除轧辊的表面缺陷；如果磨削量太大，则会缩短轧辊的使用寿命，造成较大的浪费；另外，在磨削过程中，由于受到磨削力和磨削热的综合作用，很容易使轧辊表面产生较大的残余应力，导致轧辊在磨削后的使用过程中产生裂纹或剥落而提前失效。

轧辊的磨削缺陷层包括表面氧化层、热裂纹和不均匀磨损，同时还要磨去轧辊表面的疲劳硬化层，在磨削过程中，如果不将这些缺陷磨削彻底，在后续使用过程中，会造成轧辊因裂纹扩展、剥落提前失效。轧辊缺陷层厚度与轧制条件，轧辊上机时间有关，通常采用硬度检测和涡流探伤法确定磨削去除量。一般情况下，表面氧化层、热裂纹和不均匀磨损的总合为（0.10-1.25）mm。

3.砂轮的选择和使用

在轧辊磨削过程中，正确选择砂轮非常重要，正确选择砂轮不但可以提高磨削质量，还可以提高工作效率。砂轮是有许多极硬的磨粒经过结合剂粘结而成的切削工具。磨料、结合剂之间有许多空隙，起着散热和容纳磨屑的作用。磨料、结合剂和空隙构成砂轮结构的三要素。为了使砂轮能正常磨削，一般砂轮的工作面要经过修整，以形成无数等高的微刃，起磨削作用。

选择砂轮时主要考虑下列一些因素：工件材料的物理性能（强度、硬度、韧性等）；工件的加工精度和表面粗糙度的要求；工件的形状和尺寸；工件的磨削量；磨削方式和磨床的性能；冷却液的种类等。

由于轧辊的表面硬度很高，磨削的时间比较长，所以砂轮的消耗量比较快。为了保证连续工作，砂轮就要有足够的储备。另一方面，砂轮受结合剂的影响，存放时间不能太长，砂轮结合剂不同，存放的时间也不同。陶瓷结合剂的砂轮可存放两年，树脂结合剂的砂轮存放期为一年。在选用砂轮时应注意的另一个问题就是要保证砂轮的性能稳定，同一个型号（相同的磨料、结合剂、组织、硬度）的砂轮，生产厂家不同，磨削效果也不一样，在更换砂轮供应商时应该特别注意。

4.磨削液的选择

轧辊磨削时，由于轧辊材料变形的内摩擦与砂轮和轧辊材料的外摩擦，将产生大量的磨削热，在磨削区内最高温度有时可达1000℃左右。磨削产生的高温可使轧辊表面烧伤、产生裂纹。因此，磨削时的冷却是非常重要的。

磨削液能起以下作用：冷却作用，通过磨削液的热传导作用，能有效地改善散热条件，带走绝大部分磨削热，降低磨削区域的温度；润滑作用，磨削液渗入到磨屑、磨粒与轧辊的接触表面之后，粘附在金属表面上形成润滑膜，能减少磨粒和轧辊之间的摩擦，减轻磨屑与磨粒的粘结现象，从而提高轧辊表面的质量和砂轮的寿命；清洗作用，磨削液可以将磨屑和碎裂而脱落的磨粒冲洗掉，防止轧辊磨削表面划伤；防锈作用，在磨削液中加入防锈添加剂后，能在金属表面上形成保护膜，使轧辊和磨床免受氧化作用，起到防锈作用。

根据磨削液的作用，磨削液应该满足下列要求：磨削液的化学成分要纯，不应含有毒性的杂质。磨削液的酸度PH值应呈中性，以免腐蚀轧辊、磨床和刺激人的皮肤；不易变质；不易燃烧，不易挥发；透明度好，便于观察磨削情况；不腐蚀砂轮结合剂。陶瓷结合剂不受磨削液的侵蚀，树脂结合剂易受碱性磨削液的侵蚀，橡胶结合剂易受油质磨削液的侵蚀。

5.轧辊磨削工艺

从轧机上换下来的轧辊，要冷却到室温才能磨削（必要时也可以用磨削液冷却轧辊）。

轧辊磨削前要找正，目的是使轧辊的垂直、水平母线与砂轮的中心线保持平行，保证轧辊磨削精度。在找正过程中，由于下支承点不是处在垂直位置，所以调整起来比较难。在找正过程中应采用两个检测点，同时检测轧辊在垂直方向和水平方向的位移，这样才能更快更准确的找正。找正时要考虑轧辊两端的直径差，并在调整时加上差值。

在找正轧辊后，头架、尾座和轧辊之间要顶紧，使轧辊能轻松转动，防止轧辊在磨削中产生轴向窜动。在找正轧辊后，要在两个顶尖和轧辊之间各放上一个特制塑料块，使垫块在顶尖和轧辊之间轻松转动，防止轧辊在磨削中产生轴向移动。

轧辊磨削一般分为三个阶段：即粗磨、中磨、精磨。

粗磨以去掉轧辊表面硬化层和可见缺陷为主要目的。粗磨要求在短时间内尽可能磨掉多余的表层，原则上是强力磨削，所采用的砂轮粒度较大，磨削的表面粗糙度也比较粗。粗磨时砂轮的走刀速度为砂轮宽度的2/3。由于粗磨时砂轮的损耗较大，为提高磨削效率、保证轧辊磨削辊型和表面粗糙度的均匀一致，操作时要经常观察电流表，使磨削在相对恒定的电流下进行。

中磨是为了去掉粗磨的走刀痕迹，并为精磨准备好辊形。精磨是为了得到轧辊最终理想的表面粗糙度。对于中轧和精轧用轧辊，一般要根据轧制工艺的要求用不用的砂轮来磨削，选择合适的砂轮非常重要。精磨时砂轮的走刀速度为砂轮宽度的1/5。要想得到轧辊的理想表面粗糙度，砂轮和轧辊的转数与砂轮进刀量的匹配要得当。为了避免辊颈发热和轧辊出现振动，粗磨和中磨时轧辊转速不宜太高。

精磨的关键在于控制表面粗糙度，既要达到轧制工艺要求又要保证轧辊的表面粗糙均匀一致。要做到这一点，就要求磨床操作者从粗磨到精磨的全过程中，平衡有效地控制轧辊的横向进刀量和轧辊的纵向走刀量，合理选择轧辊的转数和砂轮的转数。

【参考文献】

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