CN114273989B - 高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，属于超镜面轧辊领域。本发明包括以下过程：外圆磨床分阶段精磨：分别利用1200#、2000#、5000#砂轮的外圆磨床对轧辊表面进行分阶段修磨，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.04μm≤Ra≤0.06μm；高速机床分阶段抛光：通过逐渐提高高速机床转速，同时逐渐降低抛光带表面抛光膏的粒度，最终将轧辊表面的粗糙度降至0.005μm≤Ra≤0.015μm。本发明的方法操作方便简单，使用的工具成本低；分阶段修磨保证整个轧辊表面的粗糙度均匀一致，提高产品质量分阶段的修磨保证轧辊最终表面粗糙度低且均匀，从而保证超薄带经轧制后表面不会出现板形缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及超镜面轧辊技术领域，更具体地说，涉及高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法。
背景技术
随着微制造、电子、计算机等高技术领域的快速发展，市场上对于超导带基带的需求日益增长。超导铜带大量应用于电动汽车的动力电池、印刷电路板和锂离子电池中；哈氏合金超导带应用于长尺寸的超导电缆中；目前国内微电机、微制造、机器人、智能制造等高新技术领域对于优质的超导带有了更高的要求。然而目前生产优质的超导带技术被国外垄断，需要促进超导带的生产技术发展来填补国内空白。
生产超导带的方式是通过微轧制实现，常见的生产轧机有森吉米尔二十辊轧机和3M异步轧机；森吉米尔二十辊轧机轧制力从工作辊通过中间辊传到支撑装置，并最终传到坚固的整体机架上。这种设计保证了工作辊在整个长度方向的支撑。这样辊系变形极小，可以在轧制的整个宽度方向获得非常精确的厚度偏差；3M异步轧机是通过两个工作辊的轧制速度的不同，在轧件上形成一个搓轧区，使轧件受到工作辊的搓轧剪切作用，再通过两侧的卷取机对轧件施加前后大张力产生的拉伸作用，形成压、剪、拉组合成形条件。
经检索，申请号2021102753301的申请案公开了一种轧辊套可拆卸重复利用的复合式轧辊，该复合式轧辊包括辊芯和辊套，辊芯外表面周向和辊套内表面周向均设有嵌槽，波纹弹簧板将辊芯和辊套连接起来，再通过内凸环和外凸环固定住。复合式轧辊的轴芯和轴套材质不同，可以很好地实现需要的刚度和强度，进而提高使用寿命。申请号2014102958119的申请案公开了一种镜面轧辊加工方法及利用该镜面轧辊加工镜面铝板的方法，该镜面轧辊是利用磨床分阶段将辊坯表面粗糙度降至0.006微米。该方法制成的轧辊成品率高、使用寿命长，但仅靠磨床很难控制轧辊表面粗糙度降至0.006微米。
森吉米尔二十辊轧机和3M异步轧机生产超导带是通过冷轧成形，且超导带的厚度要达到0.02mm以下，因此对于超导带的表面提出较高的粗糙度要求，特别在轧制到0.02mm以下时，若轧辊表面的粗糙度过大，会造成超导带的板形缺陷；通过冷轧成形生产超导带，对于轧辊的损耗较为严重，每根轧辊的平均寿命在一两道次，而超导带从原料到成品需要经过十几道次，在轧制一两道次后需要对轧辊进行更换，因此需要准备大量的轧辊，不利于生产成本的控制。
综上，在森吉米尔二十辊轧机和3M异步轧机上生产优质的超导带，需要硬度高且表面粗糙度低的工作辊来保证超导带的表面粗糙度。因此，降低轧辊的表面粗糙度，将轧辊表面制成镜面显得非常重要，如何将轧辊表面修磨成镜面成为我们需要解决的重要问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于针对目前高温超导带基带用轧辊表面粗糙度加工要求较高，加工难度较大的现状，拟提供高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，在满足轧辊轧制时的高强度和高硬度和挠度的同时，且还能够有效的分阶段的降低轧辊的辊面粗糙度，保证轧辊表面粗糙度均匀，提高产品表面质量，且制备方法工艺简易合理、操作简单方便、生产设备常见，易于推广应用。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，包括以下步骤：
S1、外圆磨床分阶段精磨：利用外圆磨床对轧辊表面进行分阶段修磨，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.04~0.06μm；
S2、机床分阶段抛光：采用机床对轧辊分阶段抛光，通过逐渐提高机床转速，同时逐渐降低抛光带表面抛光膏的粒度，最终将轧辊表面的粗糙度降至0.005 μm≤Ra≤0.015μm。
更进一步地，所述轧辊采用嵌套式超硬复合轧辊，包括轧辊芯轴、硬质合金轴套和凸度辊环，硬质合金轴套包覆于轧辊芯轴外周中部，且两端设有呈锥形的凸度辊环向轧辊芯轴的端部延伸。
更进一步地，轧辊芯轴材质为Cr12MoV或Cr12Mo1V1，硬质合金轴套材质为WC或TiC，凸度辊环材质为Cr12MoV或Cr12Mo1V1。
更进一步地，S1中外圆磨床分别依次采用1200#、2000#、5000#砂轮，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.04~0.06μm。
更进一步地，S2中分阶段抛光的第一阶段为：机床转速为1400~3000 rad/min，抛光带采用纯棉材质，宽度为30~60mm；将抛光带浸入煤油中30s~80s，取出后，表面涂抹5~10μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，期间待抛光轧辊轴向速度为3~8mm/min，每间隔10~20分钟，将抛光带取出浸入煤油中10s~20s，取出后，表面涂抹7~10μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.02 μm≤Ra≤0.04 μm。
更进一步地，S2中分阶段抛光的第二阶段为：机床转速调整为3000~5000rad/min，抛光带采用纯棉材质，宽度为50~80mm；将抛光带浸入煤油中30s~80s，取出后，表面涂抹1~3.5μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，期间待抛光轧辊轴向速度3~6mm/min，每间隔8~15分钟，将抛光带取出浸入煤油中10s~20s，取出后，表面涂抹1~3.5μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.015 μm≤Ra≤0.02 μm。
更进一步地，S2中分阶段抛光的第三阶段为：高速机床转速调整为5000~12000rad/min，抛光带采用纯棉材质，宽度为60~90mm，将抛光带浸入煤油中30s~80s，取出后，表面涂抹0.25~0.5μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，期间待抛光轧辊轴向速度5~10mm/min，每间隔5~10分钟，将抛光带取出浸入煤油中10s~20s，取出后，表面涂抹0.25~0.5μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.005 μm≤Ra≤0.015 μm。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）本发明的高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，通过外圆磨床分阶段精磨，将轧辊表面的粗糙度降低后，再通过高速机床分阶段抛光，将轧辊表面加工成镜面；分阶段修磨可以控制整个轧辊表面每个阶段的粗糙度，不会造成整个轧辊表面粗糙度不一致的现象，在后续轧制超导带的过程中，避免了轧辊表面对超导带的表面的板形缺陷，提高产品质量。
（2）本发明的高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，操作简单，在加工过程中使用的设备只有外圆磨床和高速机床；使用的工具包括纯棉抛光带、煤油、抛光膏，节省了加工成本。
（3）本发明的高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，所应用的产品是嵌套式超硬复合轧辊结构，轧辊芯轴和凸度辊环使用的材质和硬质合金套不同，可以满足轧辊表面的硬度的同时，轧辊还具有一定的挠度；同时在轧制过程中更换工作辊时，仅更换硬质合金轴套和凸度辊环，从而节省换辊时间和轧辊生产成本。
附图说明
图1为本发明中的嵌套式超硬复合轧辊结构示意图。
示意图中的标号说明：
1、轧辊芯轴；2、硬质合金轴套；3、凸度辊环。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1所示为本实施例的高温超导带基带用超镜面轧辊，具体采用嵌套式超硬复合轧辊结构，包括轧辊芯轴1、硬质合金轴套2和凸度辊环3，硬质合金轴套2包覆于轧辊芯轴1外周中部，且两端设有呈锥形的凸度辊环3向轧辊芯轴1的端部延伸。轧辊芯轴1材质为Cr12MoV，硬质合金轴套2材质为WC，凸度辊环3材质为Cr12MoV。
本实施例的高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，具体过程如下，先将轧辊芯轴1和硬质合金轴套2加热膨胀处理，将凸度辊环3冷却处理，然后安装组合成如图1所示的嵌套式复合轧辊，在空气中冷却至室温，使用酒精将轧辊表面油污清理擦拭干净，然后进入以下工序：
S1、外圆磨床分阶段精磨：利用外圆磨床对轧辊表面进行分阶段修磨，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.04~0.06μm；具体地，使用1200#砂轮对轧辊表面进行修磨，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.17μm；再换成2000#的砂轮将轧辊表面粗糙度Ra降至0.10μm；最后换成5000#的砂轮将轧辊表面粗糙度Ra降至0.05μm。
S2、机床分阶段抛光：采用机床对轧辊分阶段抛光，通过逐渐提高机床转速，同时逐渐降低抛光带表面抛光膏的粒度，最终将轧辊表面的粗糙度降至0.005 μm≤Ra≤0.015μm。
具体地，第一阶段，将宽度为40mm的纯棉抛光带浸入煤油中40s，取出后，表面涂抹5μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，高速机床转速为2000 rad/min，抛光期间轧辊轴向速度为5mm/min，每间隔15分钟，将抛光带取出浸入煤油中15s，取出后，表面涂抹7μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.03μm；
第二阶段，换成宽度为60mm的纯棉抛光带浸入煤油中40s，取出后，表面涂抹2μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，高速机床转速为5000rad/min，抛光期间轧辊轴向速度为5mm/min，每间隔10分钟，将抛光带取出浸入煤油中15s，取出后，表面涂抹2μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.018μm；
第三阶段，换成宽度为80mm的纯棉抛光带浸入煤油中40s，取出后，表面涂抹0.3μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，高速机床转速为10000rad/min，抛光期间轧辊轴向速度为5mm/min，每间隔6分钟，将抛光带取出浸入煤油中15s，取出后，表面涂抹0.3μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.01μm。
实施例2
本实施例的高温超导带基带用超镜面轧辊，基本同实施例1，更具体地，轧辊芯轴1材质为Cr12Mo1V1，硬质合金轴套2材质为WC，凸度辊环3材质为Cr12MoV。本实施例的轧辊制备方法过程如下：
S1、外圆磨床分阶段精磨：利用外圆磨床对轧辊表面进行分阶段修磨，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.04~0.06μm；具体地，使用1200#砂轮对轧辊表面进行修磨，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.17μm；再换成2000#的砂轮将轧辊表面粗糙度Ra降至0.08μm；最后换成5000#的砂轮将轧辊表面粗糙度Ra降至0.04μm。
S2、机床分阶段抛光：采用机床对轧辊分阶段抛光，通过逐渐提高机床转速，同时逐渐降低抛光带表面抛光膏的粒度，最终将轧辊表面的粗糙度降至0.005 μm≤Ra≤0.015μm。
具体地，第一阶段，将宽度为60mm的纯棉抛光带浸入煤油中80s，取出后，表面涂抹7μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，高速机床转速为1400 rad/min，抛光期间轧辊轴向速度为8mm/min，每间隔20分钟，将抛光带取出浸入煤油中20s，取出后，表面涂抹10μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.04μm；
第二阶段，换成宽度为80mm的纯棉抛光带浸入煤油中80s，取出后，表面涂抹3.5μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，高速机床转速为3000rad/min，抛光期间轧辊轴向速度为6mm/min，每间隔15分钟，将抛光带取出浸入煤油中10s，取出后，表面涂抹3.5μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.015μm；
第三阶段，换成宽度为90mm的纯棉抛光带浸入煤油中80s，取出后，表面涂抹0.25μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，高速机床转速为12000rad/min，抛光期间轧辊轴向速度为8mm/min，每间隔5分钟，将抛光带取出浸入煤油中10s，取出后，表面涂抹0.25μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.005μm。
实施例3
本实施例的高温超导带基带用超镜面轧辊，基本同实施例1，更具体地，轧辊芯轴1材质为Cr12MoV，硬质合金轴套2材质为TiC，凸度辊环3材质为Cr12Mo1V1。本实施例的轧辊制备方法过程如下：
S1、外圆磨床分阶段精磨：利用外圆磨床对轧辊表面进行分阶段修磨，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.04~0.06μm；具体地，使用1200#砂轮对轧辊表面进行修磨，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.16μm；再换成2000#的砂轮将轧辊表面粗糙度Ra降至0.10μm；最后换成5000#的砂轮将轧辊表面粗糙度Ra降至0.06μm。
S2、机床分阶段抛光：采用机床对轧辊分阶段抛光，通过逐渐提高机床转速，同时逐渐降低抛光带表面抛光膏的粒度，最终将轧辊表面的粗糙度降至0.005 μm≤Ra≤0.015μm。
具体地，第一阶段，将宽度为30mm的纯棉抛光带浸入煤油中30s，取出后，表面涂抹10μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，高速机床转速为3000 rad/min，抛光期间轧辊轴向速度为3mm/min，每间隔10分钟，将抛光带取出浸入煤油中10s，取出后，表面涂抹8μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.02μm；
第二阶段，换成宽度为50mm的纯棉抛光带浸入煤油中30s，取出后，表面涂抹1μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，高速机床转速为4000rad/min，抛光期间轧辊轴向速度为3mm/min，每间隔8分钟，将抛光带取出浸入煤油中20s，取出后，表面涂抹1μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.02μm；
第三阶段，换成宽度为60mm的纯棉抛光带浸入煤油中30s，取出后，表面涂抹0.5μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，高速机床转速为5000rad/min，抛光期间轧辊轴向速度为10mm/min，每间隔10分钟，将抛光带取出浸入煤油中20s，取出后，表面涂抹0.5μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.015μm。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、外圆磨床分阶段精磨：利用外圆磨床对轧辊表面进行分阶段修磨，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.04~0.06μm；
S2、机床分阶段抛光：采用机床对轧辊分阶段抛光，通过逐渐提高机床转速，同时逐渐降低抛光带表面抛光膏的粒度，最终将轧辊表面的粗糙度降至0.005 μm≤Ra≤0.015 μm；
具体地，分阶段抛光的第一阶段为：机床转速为1400~3000 rad/min，抛光带采用纯棉材质，宽度为30~60mm；将抛光带浸入煤油中30s~80s，取出后，表面涂抹5~10μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，期间待抛光轧辊轴向速度为3~8mm/min，每间隔10~20分钟，将抛光带取出浸入煤油中10s~20s，取出后，表面涂抹7~10μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.02 μm≤Ra≤0.04 μm；
第二阶段为：机床转速调整为3000~5000rad/min，抛光带采用纯棉材质，宽度为50~80mm，表面涂抹1~3.5μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，期间待抛光轧辊轴向速度3~6mm/min，每间隔8~15分钟，将抛光带取出浸入煤油中10s~20s，取出后，表面涂抹1~3.5μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.015 μm≤Ra≤0.02 μm；
第三阶段为：高速机床转速调整为5000~12000rad/min，抛光带采用纯棉材质，宽度为60~90mm，表面涂抹0.25~0.5μm粒度的抛光膏，采用按压辊装置将抛光带按压在轧辊表面，期间待抛光轧辊轴向速度5~10mm/min，每间隔5~10分钟，将抛光带取出浸入煤油中10s~20s，取出后，表面涂抹0.25~0.5μm粒度的抛光膏，直至轧辊表面粗糙度0.005 μm≤Ra≤0.015 μm。
2.根据权利要求1所述的高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，其特征在于：所述轧辊采用嵌套式超硬复合轧辊，包括轧辊芯轴（1）、硬质合金轴套（2）和凸度辊环（3），硬质合金轴套（2）包覆于轧辊芯轴（1）外周中部，且两端设有呈锥形的凸度辊环（3）向轧辊芯轴（1）的端部延伸。
3.根据权利要求2所述的高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，其特征在于：轧辊芯轴（1）材质为Cr12MoV或Cr12Mo1V1，硬质合金轴套（2）材质为WC或TiC，凸度辊环（3）材质为Cr12MoV或Cr12Mo1V1。
4.根据权利要求1所述的高温超导带基带用超镜面轧辊的制备方法，其特征在于：S1中外圆磨床分别依次采用1200#、2000#、5000#砂轮，将轧辊表面粗糙度Ra降至0.04~0.06μm。
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