CN106413994A - 刷毛和刷辊 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了表现出合适的研磨力且能够尽可能多地减少或消除对轧辊的研磨的刷毛和刷辊。该刷毛用于配置成冲刷轧制金属片S用轧辊的刷辊B，并且包括一根或多根含磨粒的由热塑性树脂制成的单丝2。磨粒具有比轧辊的硬度低且比金属片S的硬度高的硬度。

Description

刷毛和刷辊
技术领域
本发明涉及在配置成冲刷轧制机的工作辊或工作辊的支承辊的刷辊中使用的刷毛，并且还涉及刷辊。
背景技术
在金属片(例如，铁和铝)的轧制期间，附着到金属片表面上的污染物，诸如金属片碎屑(金属碎屑)，附着到轧制机的工作辊或工作辊的支承辊(以下被称为“轧辊”)。附着到轧辊上的诸如金属碎屑的污染物会降低轧制金属片表面的质量。为了防止这种情况，必须除去附着到轧辊上的诸如金属碎屑的污染物。为了除去诸如金属碎屑的污染物，例如使用刷辊。
刷辊以其刷毛压靠到轧辊的表面上的方式高速旋转，以冲刷轧辊的表面。刷毛例如通过将磨粒并入由诸如尼龙6、尼龙66、尼龙612和尼龙12的热塑性树脂制成的丝来进行生产。通常并入的磨粒的实例包括碳化硅和氧化铝(例如，参见专利文献1)。
引文列表
专利文献
专利文献1：JPH07-109620A
发明内容
技术问题
碳化硅或氧化铝在用作磨粒时由于其高硬度而以极好的方式刮掉附着到轧辊上的污染物(例如金属碎屑)，从而在轧辊上发挥出极好的研磨力。然而，这种磨粒由于它们的研磨力过强而刮掉轧辊本身，并且过度研磨轧辊。
本发明着眼于这个问题而被完成。本发明的一个目的是提供一种具有合适的研磨力并能够尽可能多地减少或消除对轧辊的研磨的刷毛；以及提供刷辊。
问题的解决方案
本发明的目的通过一种在配置成冲刷轧制金属片的轧辊的刷辊中使用的刷毛来实现，该刷毛包括由含磨粒的热塑性树脂制成的一根或多根单丝，该磨粒的维氏硬度比轧辊的维氏硬度低且比金属片的维氏硬度高，落入在HV 80至HV 450的范围内。
在如上所述的刷毛中，该磨粒优选为铁颗粒或有色金属颗粒。其中，该磨粒更优选为钢砂。
该磨粒可以是通过烘焙至少含有麸皮和酚醛树脂的混合物而获得的多孔碳颗粒。
本发明的目的还通过包括上述刷毛的刷辊来实现。
本发明的有益效果
根据本发明的刷毛和刷辊具有合适的研磨力，并且能够尽可能多地减少或消除对轧辊的研磨。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施方式的刷毛的透视图。
图2是示出刷涂部件的一个实施例的透视图。
图3是示出刷辊的示意主视图。
图4是示出刷辊的应用的一个实施例的说明图。
图5是示出刷辊的应用的另一个实施例的说明图。
图6是示出根据本发明的另一个实施方式的刷毛的透视图。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的实施方式。图1示出了根据本发明的一个实施方式的刷毛1。图2示出了根据本发明一个实施方式的用于包括刷毛1的刷辊的刷涂部件(刷盘10)的一个实施例。在刷盘10中，多个刷毛1被紧密地植入到盘形圆盘11的周边。使多个刷毛1穿过在圆盘11的外周中穿通的孔(未示出)，并且折叠成马蹄形。在折叠之后，用金属丝(未示出)紧固多个折叠刷毛1的锚固件，以将多个刷毛1固定在圆盘11的周边上。多个圆盘11连接到刷辊的轴12上以便同时旋转，从而形成如图3所示的刷辊B。刷辊B用于对配置成轧制诸如铁和铝的金属片S的轧制机的工作辊R的表面进行冲刷(参见图4)，或者用于冲刷工作辊R的支承辊BU的表面(参照图5)。在下文中，有时将工作辊R和支承辊BU统称为“轧辊”。
如图1所示，根据本发明的这个实施方式的刷毛1由其横截面具有圆形形状的一根或多根单丝2形成。图1所示的刷毛1具有由多根单丝2(在图1中7根单丝)形成的芯线，并且包覆纱3覆盖芯线的外周以形成刷毛1。然而，刷毛1可以通过用包覆纱3覆盖由单根单丝2形成的芯线而形成。刷毛1也可以不经过包覆纱3覆盖芯线(一根或多根单丝2)的外周而形成。对单丝2的直径没有特别限制。然而，当单根单丝2形成芯线时，直径优选为0.2mm至3.0mm。当单丝2的直径小于该数值范围内的直径时，单丝2具有低硬度，从而为刷毛1提供小的研磨力。另一方面，当单丝2的直径大于该数值范围内的直径时，单丝2具有高硬度，使得刷毛1硬而不易弯曲。这使得难以将这种刷毛1植入例如圆盘11中。当多根单丝2形成芯线时，优选将每根单丝2的直径设定成使得整个芯线的直径为0.4mm至5.0mm。
单丝2的材料实例包括热塑性树脂，例如聚酯、聚酰胺和聚烯烃。聚酰胺的具体实例包括：尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙612和尼龙12。聚酯的具体实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
包覆纱3，例如为由多根超细的单丝纱4(由诸如尼龙、聚酯和聚丙烯的合成树脂制成)形成的复丝纱，螺旋缠绕到芯线(一根或多根单丝2)的外周，并且用由合成树脂制成的胶粘剂进行固定以覆盖芯线(一根或多根单丝2)的外周。这种包覆纱3可以是螺旋缠绕到芯线(一根或多根单丝2)的外周上的单根单丝纱，也可以是缠绕到芯线的外周上的编织的复丝纱。此外，在如图6所示的由多根单丝2形成的芯线的情况下，单丝2均可被包覆纱3覆盖，并且均被包覆纱3覆盖的多根单丝2(在图6中3根单丝)可被捆扎在一起并进一步被包覆纱3覆盖。
单丝2含有磨粒(未示出)。在这个实施方式中，单丝2中所含的磨粒具有比待被刷毛1(刷辊B)冲刷掉的轧辊(工作辊R或支承辊BU)的硬度低且比待被轧辊轧制的金属片S的硬度高的硬度。
磨粒的硬度比待轧制的金属片S的硬度高使得刷毛1能够刮掉附着到轧辊上的金属片S的金属碎屑，从而使得刷毛1能够在轧辊上发挥出优异的研磨力。此外，磨粒的硬度比待冲刷掉的轧辊的硬度低能够减少或消除刷毛1刮掉轧辊本身的可能性，从而有效地防止轧辊过度研磨。因为这个实施方式中的刷毛1含有具有上述硬度的磨粒，所以刷毛1对轧辊表现出优异的冲刷性能，并且在有效地减少或消除对轧辊的研磨量的同时对轧辊实现均匀且平滑的表面性质。
能够使用例如维氏硬度试验(JIS Z2244)中测量的维氏硬度对磨粒、轧辊和金属片S的硬度进行比较。由铝制成的金属片S的硬度例如被表示为通过施加1kgf的压痕载荷F测得的约HV 80的维氏硬度。由铁制成的金属片S的硬度例如被表示为通过施加1kgf的压痕载荷F测得的约HV 200至HV 500的维氏硬度。由不锈钢制成的金属片S的硬度例如被表示为通过施加1kgf的压痕载荷F测得的约HV 200至HV 300的维氏硬度。由通常使用的高碳铬钢制成的轧辊的硬度被表示为通过施加1kgf的压痕载荷F测得的约HV 600至HV 900的维氏硬度。由高速钢制成的轧辊的硬度被表示为通过施加1kgf的压痕载荷F测得的约HV 550至HV750的维氏硬度。因此，由维氏硬度表示的磨粒的硬度优选在通过施加1kgf的压痕载荷F测得的HV 80至HV 640、更优选HV 100至HV 600的范围内。虽然已使用通过施加1kgf的压痕载荷F测得的维氏硬度对磨粒、轧辊和金属片S的硬度进行比较，但是只要测量条件相同，也可以使用通过施加1kgf之外的压痕载荷F测得的维氏硬度进行比较。除了维氏硬度之外，还可以使用表示硬度的各种指标。可以使用洛氏硬度试验(JIS Z2245)或布氏硬度试验(JISZ2243)中测得的洛氏硬度或布氏硬度或者用肖氏硬度测试仪(JIS Z2246)测得的肖氏硬度对磨粒、轧辊和金属片S的硬度进行比较。可以使用硬度转换表(例如，SAE J417)或转换公式将测得的洛氏硬度、布氏硬度或肖氏硬度转换成维氏硬度用于比较。
具有上述硬度的磨粒的实例包括由铁制成的颗粒和由有色金属(诸如钢和特种钢)制成的颗粒。其中，特别地，具有至少一个锐角的钢砂是优选的实例。钢砂是指淬火后具有高硬度的多边形颗粒，并且钢砂的优选实例包括由IKKShot股份有限公司制造的“TG-20”。这种钢砂的硬度被表示为约HV 450的维氏硬度。可以使用任何材料，只要该材料具有比轧辊的硬度低且比金属片S的硬度高的硬度。具有锐角的材料的实例包括通过切割金属线获得的钢切割线和不锈钢切割线。具有球形形状而不具有锐角的材料的实例包括铁或钢的球形颗粒，诸如钢丸、钢珠、不锈钢丸和不锈钢珠。
此外，具有上述硬度的磨粒的实例包括通过烘焙至少含有麸皮和酚醛树脂的混合物而获得的多孔碳颗粒。能够通过将适量的淀粉的水溶液或水添加到麸皮(诸如脱脂米麸皮或麸质)与酚醛树脂的混合物中、捏合混合物、烘焙捏合的混合物以在真空或惰性气体中碳化、冷却所得物并且将冷却的物质粉碎以进行分级来制备多孔碳颗粒。优选的实例包括由Sanwa Yushi股份有限公司制造的RB陶瓷粉末(RBC粉末)。由维氏硬度表示的RBC粉末的硬度为约HV 440。
由磨粒尺寸JIS R6001中规定的磨料数表示，磨粒的尺寸(粒径)优选在#36至#3000的范围内，并且特别优选在#150至#1000的范围内。
待添加到单丝2的热塑性树脂中的磨粒的量如下。当磨粒是钢砂时，例如，相对于100重量份的热塑性树脂，磨粒的添加量优选为20重量份至60重量份并且更优选为40重量份至50重量份。磨粒的量小于上述数值范围可能导致刷毛1具有不足的研磨力，磨粒的量大于上述数值范围可能降低单丝2的强度，从而导致刷毛1的抗断裂性降低。除了磨粒之外，可以适当地将抗降解剂或其它添加剂添加到热塑性树脂中。
如在已知的纺丝方法中，能够通过混合热塑性树脂与磨粒、使用熔体旋转器(meltspinner)使混合物经历熔融纺丝、冷却所得的丝并且可选地拉伸该丝来制备含磨粒的单丝2。
在具有上述特性的刷毛1和包括该刷毛1的刷辊B中，因为单丝2中含有的磨粒的硬度比由轧辊轧制的金属片S的硬度高，所以刷毛1能够以良好的方式从轧辊的表面上刮掉附着到轧辊上的金属片S的金属碎屑。因此，刷毛1能够在轧辊上发挥出极好的研磨力。此外，因为单丝2中含有的磨粒的硬度比待冲刷掉的轧辊的硬度低，所以能够减少或消除刷毛1刮掉轧辊本身的可能性。这能够有效地防止轧辊被刷毛1过度研磨。由于单丝2中含有的磨粒的合适硬度，该实施方式中的刷毛1和刷辊B对轧辊表现出优异的冲刷性能，并且在有效地减少或消除对轧辊本身的研磨量的同时使轧辊具有均匀平滑的表面性质。
尽管上面描述了本发明的一个实施方式，但是本发明不限于该实施方式。在不脱离本发明的精神和原则性理念的情况下，本发明可以以各种其他形式进行实施。例如，单丝2的横截面可以具有椭圆形形状、三角形形状、矩形形状或除圆形之外的任何形状。
实施例
下面参照实施例和比较例来更详细地描述本发明。然而，本发明不限于这些实施例。
实施例1
制备由含粒径为46目的钢砂磨粒的尼龙6制成的直径为2.5mm的单根单丝2。将每根直径为0.02mm的约940根由尼龙6制成的覆盖纱3沿着S捻向(间距4mm)并随后沿着X捻向(间距4mm)缠绕到单根单丝2上来覆盖单丝2。在热处理炉中加热缠绕到单丝2的外周上的包覆纱3，以使包覆纱3附着到单丝2上，从而制备刷毛1。
将由此制备的刷毛1植入圆盘中，并且使11个圆盘彼此堆叠，从而制备刷辊B。每个圆盘在外周上具有规则间隔的46个孔，并且每个孔植入10个刷毛1。刷辊B的外径为φ320mm。
比较例1
除了将碳化硅代替钢砂作为磨粒引入单丝2之外，重复实施例1的步骤，从而制备刷辊B。
在以下条件下，使用实施例1中制备的刷辊B和比较例1中制备的刷辊B进行冲刷试验1和2，然后测量冲刷掉的量。在冲刷试验1中，将通常用作轧制机轧辊的材料的钢(HAP40,Hitachi Metals Tool Steel有限公司)制成片形。将市售的喷涂组合物涂覆到钢的表面上以形成污染物。以900rpm的刷子旋转频率和1mm的压下量(在刷辊B的外周的一个点与钢表面接触之后，刷辊B压下钢的表面达1mm)，在喷洒30℃的温水的同时对其上附着有污染物的钢的表面冲刷5秒。此后，测量冲刷掉的污染物量。在冲刷试验2中，在除了冲刷时间之外，在与冲刷试验1相同的条件(具体为以900rpm的刷旋转频率和1mm的压下量)下，在喷洒30℃的温水的同时对类型与冲刷试验1使用的相同的片形钢(HAP40,Hitachi Metals Tool Steel有限公司)的表面冲刷300秒。此后，测量冲刷掉的钢量。表1示出了测量结果。在冲刷试验1中，为了确定冲刷掉的污染物量，首先在表面上形成污染物之前测量钢的重量，然后测量在表面上形成有污染物的钢的重量。计算重量差来确定冲刷之前的每单位面积的污染物的重量(g/m2)。然后，在冲刷之后测量表面附着有污染物的钢的重量。通过单独的钢和具有污染物的钢之间的重量差来确定冲刷之后的每单位面积的污染物的重量(g/m2)。随后，将冲刷之前的每单位面积的污染物的重量(g/m2)与冲刷之后的每单位面积的污染物的重量(g/m2)进行比较，以确定冲刷掉的污染物量。在冲刷试验2中，为了确定冲刷掉的钢量，测量冲刷之前的钢重量，然后测量冲刷之后的钢重量。将冲刷之前的每单位面积的钢重量(g/m2)与冲刷之后的单位面积的钢重量(g/m2)进行比较，以确定冲刷掉的钢量。
表1
冲刷掉的污染物量 冲刷掉的钢量
实施例1 20.00g/m2 0.22g/m2
比较例1 11.78g/m2 11.56g/m2
从表1可以看出，关于污染物的可除去性，实施例1的包括由含钢砂的单丝2形成的刷毛的刷辊B与比较例1的包括由含碳化硅的单丝2形成的刷毛的刷辊B相比能够以相等或更高的程度除去附着到钢(轧辊)表面上的污染物。关于在钢(轧辊)表面上的冲刷性能，比较例1的刷辊B过度研磨钢(轧辊)的表面，而实施例1的刷辊B几乎不研磨钢(轧辊)。因此，包括由实施例1的含钢砂的单丝2形成的刷毛的刷辊B在由于几乎没有对钢(轧辊)的研磨而能够尽可能多地减少或消除对轧辊的研磨的同时由于其合适的研磨力而能够以良好的方式除去附着到钢(轧辊)表面上的污染物。
附图标记的说明
1 刷毛
2 单丝
B 刷辊
S 金属片
R 工作辊
BU 支承辊

Claims (4)

1.一种刷毛，所述刷毛用于冲刷轧制金属片的轧辊的刷辊，其特征在于，
所述刷毛包括由含磨粒的热塑性树脂制成的一根或多根单丝，
所述磨粒具有比所述轧辊的维氏硬度低且比所述金属片的维氏硬度高的维氏硬度，
所述磨粒的维氏硬度为HV 80～HV 450。
2.根据权利要求1所述的刷毛，其中，所述磨粒是铁颗粒或有色金属颗粒。
3.根据权利要求2所述的刷毛，其中，所述磨粒是钢砂。
4.一种刷辊，其特征在于，所述刷辊包括权利要求1～3中任一项所述的刷毛。
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