[发明专利]一种轧辊表面粗糙度强化及优化控制方法

说明书

本发明提供了一种轧辊表面粗糙度强化及优化控制方法，包括以下步骤，表面超声冲击毛化处理、金属或合金涂镀处理、表面超声冲击剧烈形变处理、金属或合金涂镀处理、表面感应回复处理。本发明采用两次不同超声冲击处理工艺和两次相同涂镀工艺处理方法，能够代替轧辊磨削工艺，粗糙度分布均匀，减少横向差异缺陷，且轧辊表面形成梯度晶粒细化的合金化层，粗糙度保持能力和耐磨损性能显著提高，轧制的板带材质量缺陷减少。

技术领域

本发明涉及轧辊制造领域和金属材料表面形变强化技术领域，具体涉及一种轧辊表面粗糙度强化及优化控制方法。

背景技术

板带钢短流程连铸连轧技术已成为未来绿色钢铁制造的发展趋势，例如（半）无头轧制技术、柔性轧制技术等，这些技术能够进一步提高板带材成材率、尺寸形状精度与超薄规格比例。然而，与这些先进轧机装备和高端轧制技术相配套的轧辊部件却难以满足要求，尤其对轧辊的耐磨性、强韧性和疲劳性能提出了更高的要求。

轧辊表面粗糙度及性能是影响轧辊寿命和轧材质量的主要因素之一。目前主要采用磨削工艺进行轧辊表面粗糙度的控制。然而，随着轧辊大型化、材质高合金化，传统的磨削工艺存在粗糙度精确控制难度增加、粗糙度分布不均、波动范围大（在0.6μm左右）等问题，且粗糙度多沿轧辊轴向分布，从而轧制时使带钢表面存在横向差异缺陷。这些横向差异缺陷容易使下游工序带材表面出现条状色差，造成产品降级。此外，利用磨削工艺形成的粗糙度在轧制过程中硬度、耐磨损性能容易降低，造成轧制时轧辊打滑，且在轧辊使用不久后，轧辊表面出现缺陷，这些缺陷传递到板带材表面，从而降低板带材表面质量。

因此，轧辊表面粗糙度优化设计、以及粗糙度的保持能力和耐磨性能是提高轧辊寿命和轧材质量的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种轧辊表面粗糙度强化及优化控制方法，解决了现有技术中轧辊表面粗糙度分布不均、保持力低和耐磨性不足的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种轧辊表面粗糙度强化及优化控制方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤S1，对轧辊表面进行超声冲击毛化处理；

步骤S2，在轧辊表面涂镀金属层或合金层；

步骤S3，对轧辊表面进行剧烈形变处理；

步骤S4，在轧辊表面涂镀与S2中相同的金属层或合金层；

步骤S5，对轧辊表面进行感应回复处理。

进一步的，在步骤S1中，超声冲击毛化处理时，超声冲击频率为5000~10000次/秒，冲击端移动速率为20~80cm/min，冲击能为0.01~0.1J；冲击端曲率半径为0.1~0.5mm；走刀量为0.3~0.7mm/r，轧辊转速为10~30r/min。

进一步的，在步骤S1中，超声冲击毛化处理后的辊面粗糙度为Ra0.02~0.05μm。

进一步的，步骤S2中，涂镀材料为金属或金属碳化物，金属包括Cr、Al、Ni、Mo或Ti；涂镀层的厚度为0.5~1mm。

进一步的，步骤S3中，使用超声冲击装置对涂镀处理后的轧辊表面进行连续剧烈形变处理；超声冲击剧烈形变处理中，超声冲击频率为100~1000次/秒，冲击端移动速率为在 5~20cm/min，冲击能为0.5~2J；冲击端曲率半径为0.5~1mm；走刀量为0.1~0.2mm/r，轧辊转速为2~8r/min。

进一步的，使用超声冲击装置对轧辊表面进行连续剧烈形变处理时，冲击路径为：先沿轧辊轴向运行，再沿与轧辊轴向垂直方向运行，然后沿轧辊轴向反方向运行，再沿轧辊轴向垂直方向运行回到起点，此后逐渐向此路径中心靠近重复该运动路线，直至整个轧辊表面剧烈形变处理完成。

进一步的，剧烈形变处理后辊面粗糙度为Ra0.3~0.8μm。