CN105127203A - 一种冷轧平整机抛丸毛化镀铬工作辊及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明一种冷轧平整机抛丸毛化镀铬工作辊，要解决喷砂毛化工作辊辊面耐磨性差、使用寿命短的技术问题。属冷轧机平整机电镀辊技术领域。本发明工作辊由里向外依次包括轧辊基体、中间硬化层和表面镀铬层，中间硬化层置有多个圆弧形凹坑和凸起，且均匀分布于轧辊基体的整个表面。其制作工艺特征在于：选用粒径为0.4～2.0mm，硬度为50HRC的钢丸抛丸毛化代替喷砂毛化，直至粗糙度达到2.0～3.0μm，Pc值达到90～120，辊面形成一层均布的圆弧形凹坑和凸起为止，然后再电镀硬铬。本发明采用抛丸毛化新工艺，工作辊表面在高硬度钢丸冲击作用下，中间硬化层表面形成圆弧形形貌无尖峰，镀前无须削峰，工艺简单，具有耐磨、粗糙度保持好、使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷轧平整机用的毛化镀铬工作辊及其制作工艺，属一种冷轧平整机电镀作业导电辊技术领域。
背景技术
随着汽车、家电等行业的快速发展，用户对带钢的表面质量和使用性能要求不断提高，优质冷轧带钢的需求量逐年提高，推动了轧辊表面毛化技术的快速发展。带钢表面形貌的最基本参量为粗糙度和Pc值。均匀分布的粗糙度、高的Pc值和无规则分布的形貌，可以减少光学干涉条纹、避免橘皮效应，有利于改善带钢的涂漆光学特性，因而，粗糙度和Pc值是控制带钢使用性能的关键因素，不同冷轧板有不同的粗糙度和Pc值控制标准。
轧辊作为钢铁生产中的消耗性器件，对带钢表面形貌的传递过程是一个衰减性拷贝过程，轧辊质量的好坏直接影响着带钢的质量。目前，为了控制和调整成品带钢的表面形貌，冷轧平整机或光整机的工作辊，精轧机最后一个机架工作辊均采用毛化辊，带钢表面形貌基本都是毛化辊二次传递形成的，成品机架毛化辊的表面形貌起带钢表面形貌决定作用。所以，研究毛化镀铬工作辊对于提高冷轧板材质量、降低辊耗、提高机组作业率具有重要实用价值。
由于电镀铬是具有复制特性的工艺，即基材形貌直接决定电镀后的形貌，因此高质量的毛化技术直接决定了冷轧工作辊的产品质量。冷轧工作辊的毛化有喷砂毛化和电火花毛化两种。电火花毛化工艺是通过辊面材料局部熔化在辊面形成内凹的毛化形貌，但电火花毛化工艺成本高，设备投资高，单支工作辊毛化成本约4000元，仅在特大型钢厂使用。喷砂毛化工艺是通过压缩空气将不规则的钢砂喷射在辊面，通过辊面塑性变形呈凹凸不平，辊面微观形貌上由很多易于折断和磨损的尖峰组成。电镀后镀铬层包覆辊面，仍保持了毛化辊辊面原有的尖峰状态，使用过程中辊面尖峰部位易于折断、磨损快，使得辊面的粗糙度保持性能和耐磨性能差，使用寿命短。因此，喷砂毛化辊电镀前通常都有一削峰处理过程，削峰去除毛刺后再电镀，工艺相对较烦杂。并且由于工作辊表面材质为锻钢，表面硬度为800HV左右，喷砂毛化工艺难以在如此高硬度锻钢表面形成高峰值密度的表面形貌，难以进一步提高带钢的表面质量。
发明内容
本发明的目的是，针对现有技术喷砂毛化工艺的缺点，采用抛丸毛化新工艺，提供一种冷轧平整机抛丸毛化镀铬工作辊，使工作辊表面先形成具有圆弧形凹坑和凸起的硬化层，然后再镀硬铬，工艺简单、抛丸毛化效果好、使用寿命长。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种冷轧平整机抛丸毛化镀铬工作辊，由里向外依次包括轧辊基体、中间硬化层和表面镀铬层，其特征在于：所述中间硬化层具有圆弧形凹坑和凸起的表面形貌，且均匀分布于所述轧辊基体的整个表面。
一种冷轧平整机用的抛丸毛化镀铬工作辊的制作工艺，其特征在于：依次包括下述步骤：
步骤1：轧辊前处理：用工作辊专用磨床对工作辊进行表面磨削，将原镀层全部磨除，磨削后表面涂防锈油；
步骤2：抛丸毛化：选用粒径为0.4～2.0mm，硬度为50HRC的钢丸，在轧辊转速为每分钟1～2转的条件下，用0.5～0.6MPa的压力抛丸毛化2～5次，每次15～20分钟，直至粗糙度达到2.0～3.0μm，Pc值达到90～120，在工作辊表面形成一层均布的圆弧形凹坑和凸起为止；
步骤3：毛化后辊面碱水脱脂：用海绵蘸取碱水擦拭辊面，每千克所述碱水由50克氢氧化钠，20克碳酸钠，20克磷酸钠，910克水组成；待辊面无水花散开后用纯水冲洗辊面；
步骤4：阳极刻蚀：将步骤3所述工作辊在辊面保持湿润条件下用专用吊具吊装浸入预热槽，在50～60℃的条件下预热15分钟之后，开启整流器，采用恒流方式进行阳极刻蚀1～2分钟，预热槽组成为铬酐（CrO3）250g/L，阳极电流密度为10～15A/dm2；
步骤5：电镀铬：将经过阳极刻蚀的工作辊移入电镀槽，移动过程不冲洗，在两分钟内完成，电镀条件为：铬酐（CrO3）250g/L，硫酸（H2SO4）2.5g/L，三价铬（Cr3+）3g/L，温度45～55℃；入槽后，开启阴极转动，转速为每分钟1转，2分钟后依次阶梯式升压调整整流器电压1V、2V、3V各保持60秒，然后在阴极电流密度为60～80A/dm2的条件下进行冲击镀铬120秒，最后在阴极电流密度为20～40A/dm2的条件下进行正常电镀铬，并保持10分钟：
步骤6：后处理，电镀完毕的工作辊吊出镀槽后，将表面铬酸冲洗干净，检验合格后涂防锈油包装入库。
本发明的积极效果在于：采用抛丸毛化新工艺，取代喷砂毛化旧工艺，工作辊表面在高硬度钢丸冲击作用下，形成表面曲线光滑连续的圆弧形凹坑和凸起，且均匀分布所述轧辊基体的整个表面，并产生表面硬化的效果。因为，中间硬化层圆弧形表面形貌无尖峰，因此镀前无须削峰。之后，再在硬化层上电镀一层硬铬，能够明显地增强表面硬度和提高耐磨性，提高轧辊基体和硬铬镀层之间结合强度和缓冲过渡作用，直接提高带钢的表面质量。具有工艺简单、耐磨性好、粗糙度保持性好、使用寿命长等优点。
附图说明
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为一种冷轧平整机抛丸毛化镀铬工作辊辊面结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图中，1-轧辊基体；2-中间硬化层；3-表面镀铬层。
具体实施方式
本发明提出了一种成本低、抛丸毛化镀铬效果好、使用寿命长的冷轧平整机抛丸毛化镀铬工作辊。
实施例中所用物料浓度非特别注明，均为质量百分浓度，粗糙度、Pc值采用时代公司TR200测量，镀层厚度采用磁感应方法测厚仪测量。
图1为一种冷轧平整机抛丸毛化镀铬工作辊辊面结构示意图。由图可见，一种冷轧平整机抛丸毛化镀铬工作辊，由里向外依次包括轧辊基体1、中间硬化层2和表面镀铬层3，其特征在于：所述中间硬化层2置有圆弧形凹坑和凸起，且均匀分布于所述轧辊基体的整个表面。
所述冷轧平整机用的抛丸毛化镀铬工作辊的制作工艺，其特征在于依次包括下述步骤：
步骤1：轧辊前处理：用工作辊专用磨床对工作辊进行表面磨削，将原镀层全部磨除，然后表面涂防锈油；
步骤2：抛丸毛化：选用粒径为0.4～2.0mm，硬度为50HRC的钢丸，在轧辊转速为每分钟1～2转的条件下，用0.5～0.6MPa的压力抛丸毛化2～5次，每次15～20分钟，直至粗糙度达到2.0～3.0μm，Pc值达到90～120，在工作辊表面形成一层均布的半圆球形凸起为止；
步骤3：毛化后辊面碱水脱脂：用海绵蘸取碱水擦拭辊面，每千克碱水由50克氢氧化钠，20克碳酸钠，20克磷酸钠，910克水组成；待辊面无水花散开后用纯水冲洗辊面；
步骤4：阳极刻蚀：将步骤3所述工作辊在辊面保持湿润条件下用专用吊具吊装浸入预热槽，在50～60℃的条件下预热15分钟之后，开启整流器，采用恒流方式进行阳极刻蚀1～2分钟，预热槽组成为铬酐250g/L，阳极电流密度为10～15A/dm2；
步骤5：电镀铬：将经过阳极刻蚀的工作辊移入电镀槽，移动过程不冲洗，在两分钟内完成，电镀条件为：铬酐（CrO3）250g/L，硫酸（H2SO4）2.5g/L，三价铬（Cr3+）3g/L，温度45～55℃；入槽后，开启阴极转动，转速为每分钟1转，2分钟后依次阶梯式升压调整整流器电压1V、2V、3V各保持60秒，之后在阴极电流密度为60～80A/dm2的条件下进行冲击镀铬120秒，然后在阴极电流密度为20～40A/dm2的条件下进行正常电镀铬，并保持10分钟：
步骤6：后处理，电镀完毕的工作辊吊出镀槽后，将表面铬酸冲洗干净，检验合格后涂防锈油包装入库。
实施例1：φ440*1500平整机工作辊。
步骤1：轧辊前处理，用工作辊专用磨床对工作辊进行表面磨削，将原镀层全部磨除，然后表面涂防锈油。
步骤2：抛丸毛化，选用粒径为0.4mm，硬度为50HRC的钢丸，在轧辊转速为每分钟1～2转的条件下，用0.5MPa的压力毛化15～20分钟，粗糙度为2.48μm；Pc值为120；
步骤3：毛化后辊面碱水脱脂：用海绵蘸取碱水擦拭辊面，每千克所述碱水由50克氢氧化钠，20克碳酸钠，20克磷酸钠，910克水组成；待辊面无水花散开后用纯水冲洗辊面；
步骤4：阳极刻蚀，将步骤3所述工作辊用专用吊具，在辊面保持湿润条件下吊入预热槽，预热15分钟之后，开启整流器，采用恒流方式，调整整流器至2500A，保持90秒。
步骤5：电镀铬，将经过阳极刻蚀的工作辊移入电镀槽，移动过程不冲洗，在两分钟内完成。电镀条件为：电镀条件为：铬酐（CrO3）250g/L，硫酸（H2SO4）2.5g/L，三价铬（Cr3+）3g/L，温度51℃。入槽后，开启阴极转动，转速为每分钟1转，2分钟后调整整流器电压为1V并保持60秒，之后升至2V保持60秒，之后升至3V保持60秒，之后调整电流至16000A，保持120秒，之后调整电流至8000A，并保持10分钟，镀层厚度为25μm。
步骤6：后处理，电镀完毕的工作辊吊出镀槽后，将表面铬酸冲洗干净，检验合格后涂防锈油包装。
实施例2φ520*1500平整机工作辊
步骤1：轧辊前处理：用工作辊专用磨床对工作辊进行表面磨削，将原镀层全部磨除。然后表面涂防锈油。
步骤2：抛丸毛化，选用粒径为0.7mm，硬度为50HRC的钢丸，在轧辊转速为每分钟2转的条件下，用0.5MPa的压力毛化2次，每次15～20分钟，粗糙度为2.87μm，Pc值为104。
步骤3：毛化后辊面碱水脱脂：用海绵蘸取碱水擦拭辊面，每千克碱水由50克氢氧化钠，20克碳酸钠，20克磷酸钠，910克水组成；待辊面无水花散开后用纯水冲洗辊面；
步骤4：阳极刻蚀，将步骤3所述工作辊用专用吊具在保持辊面湿润条件下吊入预热槽，预热15分钟之后，开启整流器，采用恒流方式，调整整流器至3600A，保持120秒。预热槽组成为铬酸250g/L，阳极电流密度为10～15A/dm2.
步骤5：电镀铬，将经过阳极刻蚀的工作辊移入电镀槽，移动过程不冲洗，在两分钟内完成。电镀条件为：铬酐CrO3250g/L，硫酸H2SO42.5g/L，三价铬Cr3+3g/L，温度51℃。入槽后，开启阴极转动，转速为每分钟1转，2分钟后依次阶梯式升压调整整流器电压1V、2V、3V各保持60秒，然后调整电流至18500A，冲击镀铬保持120秒，再调整电流至9200A进行正常电镀铬，并保持10分钟。镀层厚度为25μm。
步骤6：后处理，电镀完毕的工作辊吊出镀槽后，将表面铬酸冲洗干净，检验合格后涂防锈油包装。
因为，中间硬化层圆弧形表面形貌无尖峰，因此镀前无须削峰，工艺简单。之后，再在硬化层上电镀一层硬铬，能够明显地增强表面硬度和提高耐磨性、粗糙度保持性好，直接提高了带钢的表面质量和使用寿命长。
Claims (2)
1.一种冷轧平整机抛丸毛化镀铬工作辊，由里向外依次包括轧辊基体、中间硬化层和表面镀铬层，其特征在于：所述中间硬化层置有多个圆弧形凹坑和凸起，且均匀分布所述轧辊基体的整个表面。
2.权利要求1所述冷轧平整机用的抛丸毛化镀铬工作辊的制作工艺，其特征在于：依次包括下述步骤：
步骤1：轧辊前处理：用工作辊专用磨床对工作辊进行表面磨削，将原镀层全部磨除，然后表面涂防锈油；
步骤2：抛丸毛化：选用粒径为0.4～2.0mm，硬度为50HRC的钢丸，在轧辊转速为每分钟1～2转的条件下，用0.5～0.6MPa的压力抛丸毛化2～5次，每次15～20分钟，直至粗糙度达到2.0～3.0μm，Pc值达到90～120，在工作辊表面形成一层均布的圆弧形凹坑和凸起为止；
步骤3：毛化后辊面碱水脱脂：用海绵蘸取碱水擦拭辊面，每千克碱水由50克氢氧化钠，20克碳酸钠，20克磷酸钠，910克水组成；待辊面无水花散开后用纯水冲洗辊面；
步骤4：阳极刻蚀：将步骤3所述工作辊用专用吊具吊装浸入预热槽，在50～60℃的条件下预热15分钟之后，开启整流器，采用恒流方式进行阳极刻蚀1～2分钟，预热槽组成为铬酐CrO3250g/L，电流密度为10～15A/dm2；
步骤5：电镀铬：将经过阳极刻蚀的工作辊移入电镀槽，移动过程不冲洗，在两分钟内完成，电镀条件为：铬酐CrO3250g/L，硫酸H2SO42.5g/L，三价铬Cr3+3g/L，温度45～55℃；入槽后，开启阴极转动，转速为每分钟1转，2分钟后依次阶梯式升压调整整流器电压1V、2V、3V各保持60秒，之后在阴极电流密度为60～80A/dm2的条件下进行冲击镀铬120秒，然后在阴极电流密度为20～40A/dm2的条件下进行正常电镀铬，并保持10分钟：
步骤6：后处理，电镀完毕的工作辊吊出镀槽后，将表面铬酐冲洗干净，检验合格后涂防锈油包装入库。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151209 |