高硼钢轧辊在棒材线上的应用

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  摘 要: 高硼钢轧辊是高硬度高性能轧辊,在稳定轧制工艺、提高负差控制水平、提高综合成材率、提高产能及降低工艺成本等指标方面发挥显著作用,在棒材生产线应用性价比高。
  关键词: 高硼钢;轧辊;棒材
  中图分类号:TG51 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0210149-01
  
  1 现状分析
  高硼钢轧辊是高性能轧辊,在稳定轧制工艺、提高负差控制水平、提高综合成材率、提高产能及降低工艺成本等指标方面发挥显著作用,在棒材生产线应用性价比高。为了提高棒材厂主体生产车间各类经济技术指标,引入新材料高硼钢轧辊。高硼钢轧辊硬度高,数值在HS75-80,普通轧辊机床加工能力达不到要求,轧辊孔型机加工难度大,制约着高硼钢轧辊在棒材生产线的稳定应用。一是机床刚性不能满足高硼钢轧辊的加工能力,在机加工过程中吃刀抗力大,震动剧烈,直接影响轧辊的加工精度及机床的使用寿命;二是刀具的加工性能制约轧辊加工能力,通用类轧辊加工刀具硬度在HS80-85之间,与高硼钢轧辊的硬度非常接近,通用类刀具加工高硼钢轧辊会快速增加刀刃及后刀面磨损量,刀具急剧钝化,无法稳定加工。
  为了解决以上问题,经过分析与实践,通过提高机床系统刚度;提高刀具性能、优化刀具几何参数、正确装夹刀具;选择合理车削用量三项措施的实施,可以实现高硼钢轧辊在普通轧辊机床上加工。
  2 改进方案
  2.1 提高机床系统刚度
  轧辊车床系统刚度中有三项直接决定机床的工作能力,分别为机床主轴的回转刚度、托板及刀架系统接触刚度、尾座接触刚度。以CV8463轧辊车床为例说明问题。
  2.1.1 机床主轴回转刚度提升。主轴箱传动链是三级降速,高速Ⅰ轴及Ⅱ轴传递速度高,齿轮啮合作用力小,采用球轴承支撑结构;Ⅲ轴主动侧齿轮与机床主轴齿轮啮合,传递动力较大,采用双列圆柱滚子轴承,很好地提高了主轴传动源刚性,从而保证主轴箱整个传动链的刚性匹配。为了提高主轴的刚性及回转精度,匹配高硬度轧辊加工时的切削力,主要消除主轴的轴向游隙及径向游隙,消除主轴支撑轴承0.005-0.01mm的间隙,进行有效预紧。主轴径向预紧前、中双列向心短圆柱滚子轴承,轴向预紧双向推力轴承,从而有效提升主轴箱中主轴的回转刚性、加工精度及加工能力。
  2.1.2 托板及刀架系统接触刚度。CV8463轧辊车床床身导轨为矩形与三角导轨组合结构,相应的与之相配合的大托板导轨为矩形、三角结构,矩形导轨在于提高导轨的接触刚度,三角导轨用于导向,导轨接触精度及镶条调整侧隙决定其接触刚度。普通轧辊车床导轨接触精度在8-12点/25mm2,接触精度为中等精度。为提升托板系统的接触刚度,将接触精度提高到15点/25mm2以上,并将调整镶条安装在非受力侧,将导轨侧间隙调整到过渡配合状态,这样,其接触刚度将大大提高。刀架与托板的配合导轨是燕尾形的,具有优良的抗倾翻能力,同样将燕尾导轨的接触精度提高到15点/25mm2以上,并配合镶条间隙的调整功能,将实现刀架系统的刚度提升。
  2.1.3 尾座的刚度。轧辊车床尾座有上下两部分构成,下座支承在床身上,上座装有尾架套筒,用于装配活顶尖用。为了提高尾座的刚度,必须保证上下座自身及与床身良好接触、尾座套筒及顶尖良好接触,同时将活动顶尖改用固定顶尖,能够有效地提高尾座工作刚度。
  2.2 刀具材质选择
  刀具性能包括:足够的强度、较高的硬度、良好的耐磨性及高低速切削性能。高强度保障刀具使用过程中刀刃的完整性和稳定性,高硬度保障刀具对于高硼钢轧辊的切削加工性能,耐磨性及高低速性能保证刀具在使用过程中的合理寿命。要实现以上刀具性能,必须选择高性能材质刀具。YD150硬质合金刀具具有高硬度、适中的强韧性、较好的切削性能,在性能参数上适合于高硼钢轧辊孔型的加工。YD150硬质合金性能见表1。
  表1 Yd150硬质合金性能表
  
  
  从表1可以看出:YD150密度在14.9g/cm3,硬度值达到HRA93.1,抗弯强度值在2280N/mm2,密度大、硬度高、抗弯强度好,保证了YD150具有高硬度及良好的强韧性,对于硬度HS75的高硼钢轧辊的加工表现出较好的切削加工性能。
  2.3 高硼钢轧辊加工切削用量的确定
  高硼钢轧辊的切削加工性能差,轧辊车床在车削过程中要选择合理的切削用量,促进高性能轧辊的正常加工。切削用量包含三个方面:切削速度、切削深度、进给量。
  2.3.1 切削速度的确定。切削速度在切削用量中是影响轧辊加工的最重要因素。直接影响机床的震动及寿命、刀具的使用及寿命、轧辊加工精度状况等等。切削速度在实际轧辊加工中表现为主轴转速的选择,过快则影响加工精度及刀具寿命,过慢则影响切削力及加工效率。对于Ø370×1578高硼钢轧辊加工时轧辊车床主轴转速选择5-6r/min,轧辊切削面的线速度适中,且加工效能与刀具寿命保持在合理的范围内。
  2.3.2 切削深度的确定。切削深度是影响切削力的决定性因素,同时影响机床的加工精度。粗车轧辊时选择较大的切削深度,数值控制在3-3.5mm,以大切削深度提高加工效率,精加工轧辊时重点因素为加工精度,数值控制在0.2-0.5mm,以达到轧辊孔型标示的形状及位置误差。
  2.3.3 进给量的确定。进给量主要影响加工效率及加工表面质量,对切削力有一定的影响。进给量过大,加工效率高,但表面质量差;进给量小,加工效率低,但表面质量好。根据刀具的性能及轧辊孔型要求精度范围,选择进给量在0.2~0.3mm之间,平衡轧辊加工效率及表面质量之间的关系。
  3 效果评价
  高硼钢轧辊的加工应用,使生产主体车间工艺调整时间大大降低,轧钢调整工的工作环境得到改善,劳动强度进一步降低。促进了棒材主体生产车间的技术经济指标的提升,将成材率等的指标稳定在了一个新的平台上,在稳定负差离散率、降低工艺停机时间、降低中间轧废等方面发挥着显著效益,年累计产生效益161.98万元。
  
  参考文献:
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