冷轧辊各种毛化工艺简介与激光毛化的比较

1 前言

2 表面粗糙度的研究

2.1 表面粗糙度的分类

2.2 对表面粗糙度的控制

3 各种毛化工艺的比较

3.1 喷丸毛化技术

3.2 电火花毛化技术

3.3 激光毛化技术

4 激光毛化工艺的应用

4.1 激光毛化工艺可显著提高轧辊使用寿命·表面改性与细晶强化作用

·毛化形貌的耐磨作用

·表面应力松驰的韧化作用

4.2 对冷轧生产的作用

∙避免轧制时“粘钢”

∙提高轧制速度和压下率

∙减轻轧制“横纹”

∙消除退火产生的“粘连”

∙改善轧件表面质量

∙在普通冷带轧机上实现异步轧制

4.3 提高产品使用性能

∙改善深冲性能

∙提高涂装性能和鲜映度

∙改善抗摩擦性能

∙新板型的开发

1 前言

具有特殊表面形貌的冷轧薄钢板在制造业中有着广泛的应用，特别是在汽车和家电产业中。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技术应运而生。

轧辊毛化技术包括毛化钢板表面形貌与其工艺性能之间关系的研究、轧辊毛化工艺过程的研究及毛化设备的研制。80年代以来，先进工业国家对轧辊毛化技术进行了许多研究并付诸工业应用，随着汽车、家电等产业的发展，对冷轧薄板提出了更高的品质要求。

冷轧钢板的表面形貌和工艺性能研究发现，为了改善冷轧钢板的冲压性能和涂层光亮度等工艺性能，描述冷轧板的表面形貌，要引入包括传统的表面粗糙度在内的一系列参数作为判据。

表面粗糙度Ra：毛化轧辊的Ra一般在l～10μm 之间。Ra较大，有利于改善短材的冲压性能和涂层牢固度，而Ra较小时，有利于提高板材涂层后的光亮度。

峰值密度PPI：定义为每英寸长度内高度大于1.27 m 的表面峰值数。PPI值越大，涂层粘着力越好。

波度wca：钢板表面的凹凸不平呈不同波长的周期。

以上几个参数中，既独立描述冷轧板的表面形貌，又彼此相互影响。其中研究最多的是表面粗糙度Ra。

2 表面粗糙度的研究

2.1表面粗糙度的分类

冷轧带钢按其表面精加工方法可分为毛面的和光亮的两种。

光亮加工可保持金属光泽象镜面那样光亮，可作为镀铬部件(汽车、自行车、家庭用具)的原板。由于加工后的表面粗糙度还受晶粒度的影响，需要使用细晶粒(8～10级)的钢板。

毛面加工的具有微细凸凹的表面，也称梨皮状加工，大部分冷轧带钢都属这一类，细小的压痕有如下的特点：①在冲压加工时，由于可储润滑油，故加工容易；②可提高涂料的粘着性；③在带钢处理中不容易产生小的伤痕，即使产生了也不明显。

在毛面加工时，作为一般加工用，Ra值(平均粗糙度)以1.0微米左右较合适，如电冰箱、煤气表外板、钢制家具等，其基本都不经受冲压加工，以电沉积镀薄膜的较多。与这些相比，镀锌钢板和有色镀锌钢板毛面程度应较细。另外，冲裁后的电动机铁芯，在以叠片形式进行热处理而无涂层时，为防止热处理时的粘结不合格，常常使用较粗的毛面。板材的表面粗糙度对冲压加工性能也有影响。在用高粘度润滑油的深冲加工中，从润滑油的稳定性，

缺陷不明显性等来看，可使用毛面加工的钢板。象浴缸那样，使用固态润滑剂时，从润滑剂稳定性考虑，特粗的毛面较合适。

从镀层性能、涂层性能和加工性能来看，按照用途可详细地划分。(参见下表)

表 面 粗 糙 度 范 围

用 途 表面加工

粗糙度(Ra 值)范围 (微米)

光亮 加工 Ra≤0.1

0.1≤Ra≤0.2

0.2≤Ra≤0.3

●镀锡原板(光亮加工) ●镀铬用 汽车部件类：挡板，反射镜、灯 摩托车、自行车部件类：挡泥板、消音器、轮圈、齿轮 家庭园艺用具：移苗器、耙子 建材、家具：栅栏、窗户框、管 毛面 加工 Ra≤0.5

0.5≤Ra≤1.0

1.0≤Ra≤1.5

2.0≤Ra≤2.5

2.5≤Ra≤

3.0

3.0≤Ra

●镀锡原板(毛面加工) ●涂层用 镀锌：热镀锌、电镀锌 彩色、其他：彩色、乙烯基涂层 ●轻加工用 家庭电气用品外板：电冰箱，煤气表刻度盘，洗衣机

钢制家具：书架、桌子，金柜

汽车外板部件：车盖、车顶、门外板

●一般加工用

●冲压加工用

汽车内板部件；地板、门里板车轮罩

●铁芯片用

电气用品：变压器铁芯、电动机铁芯

●深冲加工用

浴缸：西式、日本式浴缸

一般用品：灭火器、搪瓷冲洗台、电话机

压印

花纹加工

小花纹40≤Ra≤80

中花纹60≤Ra≤100

大花纹80≤Ra≤130

●小花纹种类：麻纹、皮纹

●中花纹种类：小皮纹、中皮纹、布纹，箭翎形

●大花纹种类：大皮纹，塔形花纹、泡纱形

2.2对表面粗糙度的控制

冷轧带钢表面粗糙度一般通过平整轧制的轧辊进行控制。平整轧制时，毛面辊或者平滑辊的表面特征会压印到带钢上，一般来说，粗糙度压印率为20-40%。下面这些条件决定着带钢的表面粗糙度。

(a)轧辊的粗糙度

毛面辊的粗糙度由加工方法决定的。毛面辊在使用时会发生磨损，磨损程度随轧辊表面硬度、表面粗糙程度、轧制条件(干轧、湿轧、压下率、延伸率)等不同而变化，因此，除了要检查带钢的表面外，还必须确定轧辊的替换时间。

(b)压下率或者轧制力

毛面辊、平滑辊都需要一定的轧制力才能把轧辊表面特征压印在带钢(或钢板)上，一般来说，压下率最低要保持在0.6—0.8％范围内。

(c)干轧和湿轧

由于轧制力不同，干轧和湿轧的轧辊表面特征的压印程度也不一样。就是说，干轧的轧制力大，压印率大。而湿轧的轧制力小，压印率亦小。一般，干轧比湿轧摩擦系数大，轧辊的粗糙度磨耗慢。

(d)平整轧制前的原板表面粗糙度

原板表面的粗糙度与平整轧制时所附加的粗糙度相加和才构成成品表面粗糙度，因此，对原板表面粗糙度的控制是必要的。冷轧时使用平滑轧辊或毛面轧辊，通常是按下表所示，根据所需要的制品表面粗糙度进行选择的。冷轧用辊的粗糙度不仅要考虑制品的粗糙度，还要兼顾控制冷轧形状的调整以及防止退火粘结等。

冷轧和平整轧制使用的轧辊

制品表面冷轧平整