任中杰 温亚楠 王培培 张旭阳
河南中孚实业股份有限公司 河南巩义 451200
摘要：轧辊是轧机的主要组成部件，故轧辊的磨削技术在相当程度上决定了轧机的技术水平，影响着压延产品的质量。轧辊磨削采用顶中心孔磨削，工艺虽简单但存有许多不足之处。一是在磨削过程中，中心孔容易产生变化，有时需多次上下修研中心孔，增加了磨削辅助时间，影响加工效率。二是中心孔定位接触面积小，刚性差，磨削过程中极易产生振动，造成尺寸精度和表面质量差，限制了磨削参数的提高。三是特大型轧辊(例如5m宽厚板工作辊)由于吨位大(60t以上)、磨削时间长，中心孔顶磨难以保持磨削过程的稳定，使磨削无法正常进行。为此，有必要推广、应用轧辊托磨工艺，以达到提高轧辊磨削效率和加工精度，降低磨削成本的目的。本文就轧辊托磨技术的研究与推广应用展开探讨。
关键词：轧辊；托磨；工艺
引言
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制带材的质量，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修磨，在修磨过程中，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，则会降低轧辊的使用寿命，造成较大的浪费；另外，在修磨过程中，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，导致轧辊在修磨后的使用过程中产生裂纹或剥落而提前失效。
1轧辊托磨技术理论
轧辊托磨的成圆理论，尚属无心磨削理论的一种特殊形式。俄罗斯、德国、日本和我国都从不同角度、采用不同方式，进行过多种研究，建立了许多理论体系，包括几何成圆理论，静态成圆理论和动态成圆理论。轧辊采用托磨方式，其组成部分主要有工件、机床、托磨架、拨盘、挡块等。托磨成圆的基本原理是:依靠合理设计的支点和工件的自身重量，迫使工件在回转过程中紧贴侧托块和下托块，使其成圆。轧辊托磨在精车以后，这时工件形态一般呈椭圆状，在轧辊的托磨过程中，只磨椭圆的长轴而不磨短轴，即凸磨凹不磨，因此，磨削过程可能会造成工件出现多棱圆的问题。一般认为磨削成多棱圆的原因是:(1)车削后的工件呈多棱圆，托磨削时复印在工件上；(2)磨削时顶尖孔呈多棱圆，使磨削时复印在工件上。在磨削时，工件回转随着多棱形的变化而变化，棱形数量聚集，每一托块接触数十条棱时，工件中心也不会发生变化时，就会发生测量不扁，使用千分表发生跳动的现象。为了减少和防止多棱圆，就出现了新形式托架，两托块之间的夹角对轧辊磨削有一定的影响，夹角越大所需回转的力矩越大，磨削部位的测量越困难，越易产生多棱圆。
2轧辊托磨技术的研究与推广应用
2.1修磨量的确定
轧辊的修磨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。在修磨过程中，如果不将这些缺陷修磨彻底，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修磨去除量。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。
2.2修磨参数的确定
轧辊修磨的目的是去除轧辊使用过程中产生的缺陷，但是，如果修磨时磨削参数选择不当，磨削时会对轧辊产生更大损伤，甚至产生磨削裂纹，主要原因是切削用量过大，因为切削用量过大时会产生巨大的摩擦热，使轧辊表面烧伤，造成力学性能下降，同时应力增大，最终造成裂纹。磨削裂纹具有特有的外部表面形状，常垂直于磨削方向，排列成行，有时也成网状。(1)砂轮选择在轧辊修磨过程中，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，选择砂轮时，要考虑轧辊材质、热处理状态、表面粗糙度、磨削余量等因索。通过大量实践后进行总结，确定了常用轧辊修磨时使用的最佳砂轮。（2）切削参数的选择实际工作经验表明，采用适当降低砂轮线速度、磨削深度和适当提高工件转速的方法，可有效降低磨削温度，提高磨削质量，精磨时切削参数的选择。
2.3轧辊修磨过程中的冷却
在磨削过程中，金属变形速度很快，在极短时间内磨削区域会产生很高温度，高温极易引起轧辊表面烧伤和产生热应力，从而造成变形和裂纹，同时，在高温下砂轮的磨损也非常快。采用合理的冷却方法和切削液可以防止轧辊修磨时的缺陷，提高砂轮的耐用度。轧辊修磨时应采用冷却能力较强的磨削液，常用的磨削液有水溶液和油类，其中水基磨削液的冷却能力较强，因此，轧辊修磨时应尽量采用水基磨削液。
3轧辊使用管理注意事项
（一）轧辊上线。（1）轧机操作工领辊时需填写《轧辊运行跟踪表》，轧辊上线前应仔细阅读《轧辊运行使用说明表》，应选择放置8h时以上的配对轧辊，新换上的轧辊要有预热过程，预热至35~50℃保温半小时以上方可使用。（2）换辊时在轧辊轴承箱的衬板处均匀涂抹适量润滑脂后再上线。（3）轧制过程中要注意对轧辊进行充分的冷却和润滑。（4）尽量集中同品种、同规格材料一起轧制，以便延长一个辊型的使用时间，减少换辊次数。（5）轧辊上线后应及时填写《轧辊运行跟踪表》。
（二）轧辊下线。（1）轧机操作工送辊时需提交《轧辊运行跟踪表》，当轧辊正常使用到一定程度时，需要进行计划性换辊（主要是指轧制规格更换、辊型改变、正常生产磨损或产品通过量达到规定数量等）。
结语
轧辊托磨工艺推广应用后，轧辊托磨覆盖率达到了95%以上，磨削效率(辊身)、磨削质量(形位公差)均有较大提高，将轧辊托磨和冷轧辊辊颈振纹的托检结合起来，节省了冷轧辊托检振纹的时间。（1）不同形式的托架对产品质量有不同程度的影响，轧辊托磨精度的影响因素包括两托架部位同轴度误差、机床托架的刚性、轧辊轴向定位的干涉等方面。（2）制定了科学合理的轧辊托磨工艺，通过现场试验、摸索和改进，制订了切实可行的托磨加工工艺，为提高产品精度提供了保障。（3）提高了细长轴、5m宽厚板工作辊等特殊产品的磨削精度，对于宽厚板工作辊，采用托磨加工方式，减少了自身重力造成的弹性变形及弯曲变形，提升工件的回转稳定性和一致性。通过对托磨技术的研究和推广应用，提高了产品质量，降低了制造成本，还需进一步加强与托磨相关的配套工作，如加强托架、托块和磨削冷却液的管理等。
参考文献
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[2]任敬心.难加工材料的磨削[M].北京：国防工业出版社，2019（02）.
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