劉海熙， 梁上進

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司， 廣西 柳州 545002）

引言

目前，廣西柳州鋼鐵集團有限公司（以下簡稱“柳鋼”）投入使用的4臺磨床，肩負著整條軋線8個機架支撐輥和工作輥的磨削。隨著柳鋼三座加熱爐的正常投入使用，軋制速度將會大幅度提高。為此，如何利用有限的磨床科學(xué)合理地磨削軋輥，提高軋輥的磨削效率，已成為軋輥車間重要的公關(guān)課題。由于精軋工作輥換輥頻率高，在此以精軋工作輥為例，闡述如何提高精軋工作輥的磨削效率。

1 軋輥裝夾

軋輥裝夾如圖1所示。

圖1 軋輥裝夾示意圖

以軋輥傳動側(cè)端面為定位基準。利用磨床兩托瓦支撐軋輥傳動側(cè)和工作側(cè)兩軸承位，在磨削過程中，為防止在軸向磨削力作用下產(chǎn)生軋輥軸向竄動，利用尾座套筒的平頂套對軋輥工作側(cè)端面施加一定預(yù)緊力。由于軸向磨削力較小，軋輥自重大（10 t），因此根據(jù)實際工作經(jīng)驗，該預(yù)緊力只需將尾座套筒的平頂套輕觸軋輥工作側(cè)端面即可。軋輥裝夾為簡支梁方式，在磨削中輥面的撓度曲線為一條受力勻布的凹形曲線，如果尾座套筒的平頂套對軋輥工作側(cè)端面施加的預(yù)緊力過大，加之粗磨時產(chǎn)生的磨削熱使軋輥微量軸向延伸的影響，必將影響軋輥在磨削中以及磨削下機后輥面的幾何精度，最終導(dǎo)致輥型等精度超差[1]。同理，下線未經(jīng)充分冷卻的熱輥磨削同樣會影響輥面的幾何精度。

2 砂輪及磨削液的選擇

2.1 砂輪的選擇

黑碳化硅具有硬度較高、性脆而鋒利、可磨削鑄鐵的特點；綠碳化硅具有硬度和脆性高、可磨削硬質(zhì)合金的特點。因此柳鋼磨削精軋工作輥時前機架F1-F3宜選用黑碳化硅砂輪，粒度為36號，砂輪硬度等級可選用L等級；后機架F4-F6宜選用綠碳化硅砂輪，粒度為46號，砂輪硬度等級可選用K等級。砂輪采用樹脂結(jié)合劑，最大線速度為50 m/s。

2.2 磨削液的選擇

由于樹脂結(jié)合劑砂輪不耐酸堿，磨削液堿性含量不能大于1.5%、PH值應(yīng)小于10，否則樹脂砂輪的結(jié)合劑將會分解。因此可采用HL-1（不含亞硝酸鈉）類型的非堿性磨削液，該磨削液用于高精度磨床、精密磨削的場合。如果磨削液選用不合理，將影響軋輥的磨削效率、軋輥磨后的防銹能力，縮短砂輪的使用壽命。

2.3 磨削液的使用要求

推薦的流量小于4 L/（min·kW）；噴嘴處冷卻液的速度＝砂輪表面的線速度；噴嘴的寬度應(yīng)該覆蓋砂輪的整個表面；壓力在5～9 bar之間；磨削液常規(guī)推薦濃度為2.4%。

3 合理選擇磨削用量

磨削參數(shù)：砂輪線速度 VS（m/s），軋輥轉(zhuǎn)數(shù)n（r/min），拖板速度Z（mm/min），周期進給量ap（μm），砂輪連續(xù)補償速度Vt（μm/min）。

3.1 砂輪線速度V（m/s）

砂輪線速度太低，砂輪磨損嚴重，生產(chǎn)率低。砂輪線速度太高，磨粒切削刃的鋒利程度易下降，也容易燒傷工件。通常砂輪的線速度選擇為30～40 m/s，由于砂輪外圓周長越短（即砂輪越?。?，砂輪表面包含的磨粒越少，此時砂輪直徑每減少150 mm，砂輪的磨削表現(xiàn)就要軟一級，因此在砂輪直徑較小時，砂輪線速度宜選大些，反之亦然。常規(guī)而言，每降低5 m/s砂輪線速度，砂輪硬度的磨削表現(xiàn)就會軟一級。因此在磨削較硬的軋輥時，應(yīng)選擇較軟的砂輪。

3.2 軋輥轉(zhuǎn)速n（r/min）

軋輥轉(zhuǎn)速的選定主要取決于軋輥直徑的大小，但同時又與砂輪的使用參數(shù)以及軋輥所要求的表面粗糙度有關(guān)。常規(guī)而言，軋輥直徑越大，軋輥轉(zhuǎn)速應(yīng)降低。當軋輥所要求的表面粗糙度較低時，則要選用大直徑的砂輪，同時降低軋輥轉(zhuǎn)速，通常用“切割比”來決定軋輥的轉(zhuǎn)速與砂輪線速度的合理搭配。切割比（CR）＝砂輪線速度（m/s）/軋輥線速度（m/s）。增加砂輪速度，降低軋輥速度都會提高切割比。切割比在45與60之間可以達到理想的高速磨削，降低至40以下會獲得較好的表面粗糙度，在30以下會消除振紋。目前柳鋼精軋工作輥輥面使用范圍為Φ673～Φ746 mm，工件轉(zhuǎn)速使用范圍應(yīng)為25～32 r/min。

3.3 拖板速度Z（mm/min）

拖板速度快慢由軋輥磨削工步?jīng)Q定，粗磨時應(yīng)適當加快拖板速度以提高勞動生產(chǎn)率。精磨時為了提高軋輥表面質(zhì)量，應(yīng)適當降低拖板速度。但要注意的是，太低的拖板速度容易引起拖板“爬行”，同時易使軋輥表面燒傷，通常用“切割寬度”來決定拖板速度與軋輥轉(zhuǎn)速的合理搭配。切割寬度是在軋輥的一次旋轉(zhuǎn)中砂輪重疊率的統(tǒng)計，切割寬度＝拖板速度（mm/min）/軋輥轉(zhuǎn)速（r/min）。切割寬度越小，軋輥表面質(zhì)量越好，但會降低軋輥的磨削效率。將切割寬度調(diào)整至砂輪寬度的67%是粗磨過程的理想?yún)?shù)，不要超過砂輪寬度的75%，否則在中磨時必須用大量的磨削板次來消除粗磨遺留的刀痕，反而使磨削效率降低。

3.4 周期進給量ap（μm）

粗磨時要求以最短的時間磨除軋輥表面疲勞層，而精磨則是在粗、中磨基礎(chǔ)上磨除工件極小的余量，主要目的是修磨輥形。針對柳鋼磨床的使用工況以及熱軋軋輥的使用要求，推薦粗磨時周期進給量ap=25～40 μm，中磨時周期進給量 ap=10～20 μm，精磨時周期進給量ap=0～5 μm。

3.5 砂輪連續(xù)補償速度Vt（μm/min）

正常磨削時，由于砂輪自銳性的作用，鈍化的磨粒脫離砂輪，新的磨粒重新組成切削刃繼續(xù)切削軋輥。為保證砂輪能夠正常磨削，在磨削中應(yīng)使用砂輪連續(xù)補償速度來補償因鈍化而脫落的砂粒[2]。砂輪連續(xù)補償速度的取值主要與砂輪周期進給量以及軋輥的磨削長度有關(guān)。當砂輪周期進給量越大、軋輥的磨削長度越長時，砂輪連續(xù)補償速度應(yīng)越高。在實際工作中，砂輪連續(xù)補償速度往往又隨砂輪以及軋輥的軟硬程度的不同而變化。砂輪連續(xù)補償速度的取值“隨機性”太大，很難把握它的具體數(shù)值，尤其在磨削曲線輥面時，砂輪的連續(xù)補償速度往往是保證輥面曲線精度的一個重要參數(shù)，目前很多磨床書籍都無法將它的取值范圍規(guī)范化。

對于軋輥輥面的直線或曲線磨削都可以用“電流恒定法”來確定砂輪連續(xù)補償速度的大小，即正確地確定了磨削所需的各個用量后，最終根據(jù)磨削電流逐漸變化的數(shù)值來調(diào)整砂輪連續(xù)補償速度的大小，使得砂輪在同一板次的磨削中，均保持一個恒定的電流值。在磨削曲線輥（如凹、凸輥面或CVC輥面）時，如果選擇砂輪連續(xù)補償數(shù)值過大，由于鈍化的砂粒來不及脫落而粘結(jié)在砂輪表面，破壞了砂輪的切削刃，使得磨削效率低下，直至產(chǎn)生砂輪震動、工件表面燒傷、輥形不正確等現(xiàn)象。

4 磨削工藝的合理安排

合理的磨削工藝路線直接影響軋輥的磨削效率高低。在工藝路線中安排了磨前測量、磨削測量、磨后測量這3個測量工步，可讓操作者對所磨削軋輥的軋后輥面形狀、磨削過程中的輥面形狀以及磨后軋輥的輥面精度了如指掌。為了節(jié)省操作者對托瓦的人工調(diào)整時間，采用磨床所具備的“軋輥安裝精度動態(tài)自動補償”功能，即由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)測量出的軋輥安裝誤差后，自動地修正給定的磨削曲線，從而達到在磨削的同時迅速而精確地消除軋輥安裝誤差的目的，即“軋輥找正”或“中心偏移”功能。為了規(guī)范磨削參數(shù)，優(yōu)化磨削工藝，班組人員進行了多次技術(shù)交流，制定了磨床的操作規(guī)程。如粗磨電流為130～150 A，中磨電流為100～120 A，精磨電流為60～70 A；拖板速度與軋輥轉(zhuǎn)數(shù)的比值：粗磨為67%～75%、中磨為50%～60%、精磨為40%～50%；依據(jù)這兩大原則，再根據(jù)軋輥下線后損耗的大小以及砂輪的使用狀態(tài)，合理地調(diào)整周期進給量、砂輪連續(xù)補償速度以及砂輪的線速度等磨削參數(shù)。

對于軋制后損耗太大的軋輥（尤其是粗軋工作輥），可采用“自適應(yīng)磨削”（又叫“肩部磨削”或“短行程磨削”）功能，即針對軋輥在軋制后中間磨損大、兩端磨損小的這一特點，采用先分別磨兩端、待磨平后再貫穿磨削整個輥面的自動磨削方法。在磨削過程中，當磨削電流低于設(shè)定值或超過最大安全值（柳鋼使用的順裕磨床，該功能的電流最大安全值設(shè)為200 A）時，數(shù)控控制系統(tǒng)將發(fā)出進給和換向指令，隨著磨削的不斷進行，Z軸的換向點逐漸向軋輥中央靠近，一旦Z軸換向點接近軋輥中央時，X軸自動退回。當自適應(yīng)磨削分別從軋輥兩端逐漸執(zhí)行到軋輥中央時，數(shù)控系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)入全輥面磨削。

熱軋軋輥常規(guī)的磨削工藝路線為：磨前測量→中心偏移→趨近工件1→行程控制磨削1→磨削測量→軋輥找正→趨近工件2→行程控制磨削2→磨后測量→程序結(jié)束。

5 表面質(zhì)量控制

在磨削過程中，往往會在軋輥表面出現(xiàn)振紋或螺旋紋，其解決方法如下。

5.1 振紋

如圖2所示。1）重新鎖緊或平衡砂輪；2）檢查磨床附件的震動，輥頸支撐處以及輥頸的潤滑；3）降低砂輪轉(zhuǎn)速；4）選擇較軟的砂輪。

5.2 螺旋紋

如圖3所示。降低砂輪轉(zhuǎn)速；在精磨階段降低拖板速度；砂輪邊緣倒角。

圖2 振紋示意圖

圖3 螺旋紋示意圖

參考文獻

[1] 邱言龍，鄭毅，余小燕，等.磨工技師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社出版，2002.

[2] 機械工業(yè)職業(yè)教育研究中心組編.磨工技能實戰(zhàn)訓(xùn)練[M].北京：機械工業(yè)出版社出版，2004.