[发明专利]具有自毛化特性的平整辊制造方法

说明书

技术领域

    本发明涉及复合轧辊毛化技术，尤其涉及具有自毛化特性的平整辊制造方法。

背景技术

具有特殊表面形貌的冷轧薄钢板在汽车和家电产业有着广泛的应用。毛化冷轧薄钢板是由表面经毛化处理的平整辊轧制而成的，其一系列表面形貌特征对钢板的深冲、涂装等工艺性能影响极大，毛化冷轧钢板附加价值极高。

平整辊毛化技术依据加工原理可分成三大类：第一、物理加工，包括喷丸毛化技术；第二、熔化、汽化加工，包括电火花毛化技术、激光毛化技术及电子束毛化技术；第三、电化学加工，包括Pretex毛化技术和喷墨毛化技术。文献2007中国钢铁年会论文集，2007 年对比进行了综述。

喷丸毛化是最传统的毛化方法，文献 Wear, 1997, 207:34~40，专利CN93221264.6，CN97201491.8，US 5643054，利用高速旋转的离心轮将具有尖锐边缘、高硬度的冲击材料(一般为钢丸)加速喷向欲毛化的平整辊(速度约80 m/s)。在平整辊表面“切割”下细小的金属微粒。喷丸毛化(SBT)工艺的根本性缺陷在于其毛化过程及结果是随机且不均匀的、不可控和难再现的。文献制造技术与机床2002年第5期采用气体喷丸毛化，并对比了不同方法的优缺点。

电火花毛化技术工作原理及毛化方法，文献 Electrical discharge texturing.Int. J. Mach. Tools Manufact，1992,32(1/2):183~193，和文献 J.Mater. Process. Technol, 1994, 45:207~214，专利US20020132050，US 5250364。将平整辊和电极浸没在绝缘的工作液中，在平整辊和电极上施加一定幅值和频率的脉冲电压。脉冲电压使极间介质电离、击穿，形成放电通道。在通道内、正极和负极表面分别成为瞬时热源，瞬时高温(约20000℃)使金属材料熔化、汽化。在平整辊表面就形成了一系列电蚀坑。电火花毛化后平整辊表面往往形成白层而硬度降低，且其投资和设备运行成本相对较高，工作效率不高，并且也有污染问题。

激光毛化是采用高能量脉冲激光束作用于平整辊表面，使之加热、熔化并部分汽化。使熔池金属向四周堆起，同时在中间产生凹坑。但是激光毛化技术存在以下不足之处，效率较低，毛化成本高。激光毛化冷轧钢板的凹坑排列过于整齐和具有规则，在喷漆后往往还能隐约看到凹坑所形成的螺旋纹路，影响了喷漆后板材的美观性。相关专利如CN93109710.X，CN00128273.5，CN98242107.9，CN00264774.5均是在激光毛化的基础上进行一定程度的优化。

电子束毛化，文献 Iron and Steel Engineer, 1997(9):36~40，专利US 3941970。为平整辊在真空室内旋转并沿轴向移动，往复经过固定的电子枪。高能电子束投射在平整辊表面，以热的形式释放出能量。在足够高的温度下与电子束相遇的那部分材料便熔化并部分蒸发，形成形成凹坑。这可能是薄带连铸结晶辊毛化最可靠的技术，但是电子束毛化的设备十分昂贵，且工艺需要在真空中实现，这就限制了推广和实际应用。

Pretex毛化技术本质上是一种电化学沉积的过程。专利US99367840，US 5789066，JP 6315584平整辊浸在含铬的电解液中，通以直流电，平整辊表面形成微小的铬球面的涂层，达到了毛化平整辊表面的目的。这种毛化技术还处于试验阶段，其加工效率不是很高，且由于发生电化学反应，易造成大量的有毒性化学废物，对环境污染较严重。专利US 5186981采用了热浸溶方法。

喷墨毛化技术，文献 34th mWSP conf. Proc.,ISS-AIME. 1993, 30: 485 ~ 489，专利US 6555223，JP 9155403，是将喷墨打印技术与电化学加工相结合而成的一种新颖的平整辊毛化技术。首先在计算机程序中设定好欲达到的毛化参数值，驱动打印头将光致抗蚀剂打印在平整辊表面，这样在平整辊表面形成一系列的光致抗蚀剂小点，然后利用与打印头并列的腐蚀头对平整辊进行电化学腐蚀，从而形成平整辊表面毛化形貌。但其加工效率不高。

综合可见，镀铬是最有效的毛化技术之一，但是环境污染问题是目前关键的技术瓶径，亟待解决。目前平整辊的毛化主要是在表面形貌的一种毛化结构，镀铬和表面浸蚀技术(包括喷丸、电解、电火花及激光等)是主要的毛化技术，但是所有这些技术普遍存在的问题是毛化层的寿命较短，当具有表面纹理的毛化层磨损后，平整辊必须进行下线修磨和表面再毛化，极大地限制了平整辊的单次使用寿命。