CN113416909A - 一种金属板带压延辊的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压延辊的生产方法，包括以下步骤：压延辊辊体圆周表面激光毛化加工；喷涂过渡层；喷涂耐磨层；耐磨层表面的封孔处理；固化处理；压延辊辊体圆周表面的研磨；压延辊辊体圆周表面的抛光；压延辊品质的磨耗实验模拟评测。本发明不仅大大提高了耐磨性能和机械强度，还具有极佳的防水防锈的功能，与现有的压延辊相比，大大延长了压延辊的使用寿命。本发明生产工艺的技术特点是，在压延辊磨损评测中，提高了新的“磨损孔隙率”的评测机制，对评测方法进行改进，尤其是在磨耗实验中采用了片状实验块，精确地模拟了压延辊的工作场景，采用本发明的评测方法，大大提高了压延辊品质评测的精准度。
Description
技术领域
本发明涉及压延设备技术领域，具体是涉及一种金属板带压延辊的生产方法。
背景技术
现有的金属板带压延辊的生产方法，存在以下缺陷：一是现有技术中，是在辊体表面作喷砂处理，喷砂形成的粗糙面与辊体本身之间的附着就不牢固，将耐磨喷涂层附着在不牢固的粗糙面上，耐磨喷涂层的压载能力会受到一定的影响；二是将耐磨层直接喷涂在压延辊辊体的喷砂面，以压延辊的辊体为基底，不仅基底的硬度不够，而且压延辊在压延时，会产生变形，而且耐磨层的附着力也不强；三是现有的压延辊遇到水蒸气或者环境中的酸碱介质时，时间久了，会出现锈斑，从而缩短了压延辊的使用寿命；四是现有的压延辊的生产方法中，需要对生产的压延辊进行品质评测，现有的评测方法中，没有精确地模拟了压延辊的工作场景，所以对压延辊品质评测的精准度不高，需要研发一套新的品质评测体系。
发明内容
本发明的目的在于提出一种金属板带压延辊的生产方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种金属板带压延辊的生产方法，包括以下步骤：
步骤S1、压延辊辊体圆周表面激光毛化加工：利用激光毛化设备对压延辊辊体圆周表面进行激光毛化加工；
步骤S2、喷涂过渡层：将喷涂过渡层后的压延辊夹装到耐磨层喷涂设备的回转装置上，启动耐磨层喷涂设备的回转装置带动压延辊转动，耐磨层喷涂设备的喷枪在机器人上沿着轨道开始往复移动，轨道与压延辊的轴线方向平行，喷枪开始对压延辊的辊体圆周表面进行耐磨层的往复喷涂；喷涂过渡层时，喷枪所用的喷涂材料各组分的质量百分比含量为：Ni为11%-13%、余量为WC；
步骤S3、喷涂耐磨层：将喷涂过渡层后的压延辊夹装到耐磨层喷涂设备的回转装置上，启动耐磨层喷涂设备的回转装置带动压延辊转动，耐磨层喷涂设备的喷枪在机器人上沿着轨道开始往复移动，轨道与压延辊的轴线方向平行，喷枪开始对压延辊的辊体圆周表面进行耐磨层的往复喷涂；喷涂耐磨层时，喷枪所用的喷涂材料各组分的质量百分比含量为：Co为8%-12%、Cr为3%-5%、余量为WC；
步骤S4、耐磨层表面的封孔处理：耐磨层喷涂完成后，将封孔剂涂在压延辊耐磨层的表面，将耐磨层中的孔隙封闭；
步骤S5、固化处理：将封孔处理后的压延辊置入加热炉中进行加热，加热时间为2小时，加热温度为100-200℃；
步骤S6、压延辊辊体圆周表面的研磨：利用砂轮研磨机对压延辊辊体圆周表面进行研磨，至到压延辊辊体圆周表面的粗糙度不大于0.4µm；
步骤S7、压延辊辊体圆周表面的抛光：利用皮带抛光机对压延辊辊体圆周表面进行抛光，至到压延辊辊体圆周表面的粗糙度不大于0.1µm。
步骤S8、压延辊品质的磨耗实验模拟评测：将压延辊上的片状实验块取下来，对片状实验块进行磨耗实验，进行压延辊表面的粗糙度参数评测，粗糙度参数评测的评测方法如下：将片状实验块安装在抛磨机上用以模拟压延辊，将抛磨机的抛磨盘的材料替换为被压延的金属带板的材料，使抛磨机的抛磨盘模拟被压延的金属带板，启动抛磨机，使片状实验块和抛磨盘开始转动，并动态调整片状实验块与抛磨盘之间的压力，使该压力保持在设计的压力范围内，片状实验块的转动速度在模拟延压工况时的压延辊转速速度的设定范围内，磨耗实验5分钟后，利用粗糙度仪对片状实验块表面的粗糙度进行检测，检测完成后，第二次进行磨耗实验5分钟并进行粗糙度检测，共计进行60次的5分钟磨耗实验及粗糙度检测，每次片状实验块的粗糙度Ra＜0.1µm,Ry＜1µm,Rz＜1µm时，压延辊的粗糙度参数评测合格。
进一步地，所述步骤S7中，抛光完成后，利用化学气相沉积方法或静电喷涂方法在压延辊辊体圆周表面制备石墨烯层。
进一步地，所述的步骤S1中，在压延辊的一端对接有一段片状实验块，片状实验块与压延辊本体的外径和材质相同，片状实验块作为压延辊的一部分在步骤S2至步骤S7中进行相同的处理。
进一步地，所述步骤S8中，压延辊品质的磨耗实验模拟评测中，还包括压延辊表面的磨损评测：磨损评测包括压延辊的磨损重量参数评测和压延辊表面的磨损孔隙率参数评测，当磨损重量参数评测与磨损孔隙率参数评测都合格时，才判定压延辊表面的磨损评测合格。
进一步地，所述的磨损重量参数评测的方法如下：在所述的粗糙度参数评测的60次的5分钟磨耗实验中，每完成一次5分钟磨耗实验前，先用精度等级为二级的电子称对片状实验块进行称量，每完成一次5分钟磨耗实验后，将片状实验块用酒精清洗后，再将片状实验块作干燥处理，对干燥后的片状实验块进行称量，片状实验块的磨耗实验前后的重量差为磨损重量，当片状实验块的磨耗面积为100mm²，每次5分钟磨耗实验的磨损重量⊿m＜5mg时，磨损重量参数评测合格。
进一步地，所述的压延辊表面的磨损孔隙率参数评测的方法如下：在所述的粗糙度参数评测的60次的5分钟磨耗实验中，每完成一次5分钟磨耗实验前，先用孔隙率检测仪对片状实验块进行孔隙率检测，每完成一次5分钟磨耗实验后，将片状实验块用酒精清洗后，再将片状实验块作干燥处理，利用孔隙率检测仪对干燥后的片状实验块进行孔隙率检测，每次5分钟磨耗实验中，片状实验块的磨耗实验前后的孔隙率之比为磨损孔隙率，每次5分钟磨耗实验的磨损孔隙率≥99%时，磨损孔隙率参数评测合格。
进一步地，所述的步骤S2中，喷涂过渡层时，喷枪所用的喷涂材料各组分的质量百分比含量为：Ni为12%、WC为88%；所述的步骤S3中，喷涂耐磨层时，喷枪所用的喷涂材料各组分的质量百分比含量为：Co为10%、Cr为4%、余量为WC。
进一步地，所述步骤S1中，激光毛化加工，所采用的高能量密度为105W/㎝²，脉冲激光束的重复频率为每秒5000次。
进一步地，所述步骤S8中，石墨烯层的厚度为6-30nm。
本发明的有益效果在于：
本发明的压延辊采用激光毛化加工的方式，不仅提高了压延辊辊体表面的硬度，而且比采用传统喷砂处理技术的压延辊表面的粗糙度更大，与喷涂层相结合的附着力更强。
本发明在压延辊辊体与耐磨层之间增设了与耐磨层不同材质的过渡层，将过渡层作为耐磨层的基底硬度更高，还提高了耐磨层的附着力。
本发明利用化学气相沉积方法在耐磨层的表面制备了石墨烯层，石墨烯层的机械强度是铸钢的100倍，不仅大大提高了耐磨性能和机械强度，还具有极佳的防水防锈的功能，与现有的压延辊相比，大大延长了压延辊的使用寿命。
本发明生产工艺的技术特点是，在压延辊磨损评测中，提高了新的“磨损孔隙率”的评测机制，对评测方法进行改进，尤其是在磨耗实验中采用了片状实验块，并使片状实验块与抛磨盘采用相对滚动的方式，精确地模拟了压延辊的工作场景，采用本发明的评测方法，大大提高了压延辊品质评测的精准度。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图：
图1为本发明压延辊生产方法的流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，一种金属板带压延辊的生产方法，包括以下步骤：
步骤S1、压延辊辊体圆周表面激光毛化加工：先在压延辊的一端对接有一段片状实验块，片状实验块与压延辊本体的外径和材质相同，片状实验块作为压延辊的一部分（在步骤S2至步骤S7）后序工艺中进行相同的处理；然后利用激光毛化设备对压延辊辊体圆周表面进行激光毛化加工，激光毛化加工，所采用的高能量密度为105W/㎝²，脉冲激光束的重复频率为每秒5000次；本发明的压延辊采用激光毛化加工的方式，不仅提高了压延辊辊体表面的硬度，而且比采用传统喷砂处理技术的压延辊表面的粗糙度更大，与喷涂层相结合的附着力更强。
步骤S2、喷涂过渡层：将喷涂过渡层后的压延辊夹装到耐磨层喷涂设备的回转装置上，启动耐磨层喷涂设备的回转装置带动压延辊转动，耐磨层喷涂设备的喷枪在机器人上沿着轨道开始往复移动，轨道与压延辊的轴线方向平行，喷枪开始对压延辊的辊体圆周表面进行耐磨层的往复喷涂；喷涂过渡层时，喷枪所用的喷涂材料各组分的质量百分比含量为：Ni为12%、WC为88%；本发明在压延辊辊体与耐磨层之间增设了与耐磨层不同材质的过渡层，将过渡层作为耐磨层的基底硬度更高，还提高了耐磨层的附着力。
步骤S3、喷涂耐磨层：将喷涂过渡层后的压延辊夹装到耐磨层喷涂设备的回转装置上，启动耐磨层喷涂设备的回转装置带动压延辊转动，耐磨层喷涂设备的喷枪在机器人上沿着轨道开始往复移动，轨道与压延辊的轴线方向平行，喷枪开始对压延辊的辊体圆周表面进行耐磨层的往复喷涂；喷涂耐磨层时，喷枪所用的喷涂材料各组分的质量百分比含量为：Co为10%、Cr为4%、余量为WC；
步骤S4、耐磨层表面的封孔处理：耐磨层喷涂完成后，将封孔剂涂在压延辊耐磨层的表面，将耐磨层中的孔隙封闭；
步骤S5、固化处理：将封孔处理后的压延辊置入加热炉中进行加热，加热时间为2小时，加热温度为100-200℃；
步骤S6、压延辊辊体圆周表面的研磨：利用砂轮研磨机对压延辊辊体圆周表面进行研磨，至到压延辊辊体圆周表面的粗糙度不大于0.4µm；
步骤S7、压延辊辊体圆周表面的抛光：利用皮带抛光机对压延辊辊体圆周表面进行抛光，至到压延辊辊体圆周表面的粗糙度不大于0.1µm；抛光完成后，利用化学气相沉积方法在压延辊辊体圆周表面制备石墨烯层，石墨烯层的厚度为6-12nm。本发明利用化学气相沉积方法在耐磨层的表面制备了石墨烯层，石墨烯层的机械强度是铸钢的100倍，不仅大大提高了耐磨性能和机械强度，还具有极佳的防水防锈的功能，与现有的压延辊相比，大大延长了压延辊的使用寿命。
步骤S8、压延辊品质的磨耗实验模拟评测：将压延辊上的片状实验块取下来，对片状实验块进行磨耗实验，进行压延辊表面的粗糙度参数评测，粗糙度参数评测的评测方法如下：将片状实验块安装在抛磨机上用以模拟压延辊，将抛磨机的抛磨盘的材料替换为被压延的金属带板的材料，使抛磨机的抛磨盘模拟被压延的金属带板，启动抛磨机，使片状实验块和抛磨盘开始转动，并动态调整片状实验块与抛磨盘之间的压力，使该压力保持在设计的压力范围内，片状实验块的转动速度在模拟延压工况时的压延辊转速速度的设定范围内，磨耗实验5分钟后，利用粗糙度仪对片状实验块表面的粗糙度进行检测，检测完成后，第二次进行磨耗实验5分钟并进行粗糙度检测，共计进行60次的5分钟磨耗实验及粗糙度检测，每次片状实验块的粗糙度Ra＜0.1µm,Ry＜1µm,Rz＜1µm时，压延辊的粗糙度参数评测合格。
在压延辊品质的磨耗实验模拟评测中，还包括压延辊表面的磨损评测：磨损评测包括压延辊的磨损重量参数评测和压延辊表面的磨损孔隙率参数评测，当磨损重量参数评测与磨损孔隙率参数评测都合格时，才判定压延辊表面的磨损评测合格。所述的磨损重量参数评测的方法如下：在所述的粗糙度参数评测的60次的5分钟磨耗实验中，每完成一次5分钟磨耗实验前，先用精度等级为二级的电子称对片状实验块进行称量，每完成一次5分钟磨耗实验后，将片状实验块用酒精清洗后，再将片状实验块作干燥处理，对干燥后的片状实验块进行称量，片状实验块的磨耗实验前后的重量差为磨损重量，当片状实验块的磨耗面积为100mm²，每次5分钟磨耗实验的磨损重量⊿m＜5mg时，磨损重量参数评测合格。所述的压延辊表面的磨损孔隙率参数评测的方法如下：在所述的粗糙度参数评测的60次的5分钟磨耗实验中，每完成一次5分钟磨耗实验前，先用孔隙率检测仪对片状实验块进行孔隙率检测，每完成一次5分钟磨耗实验后，将片状实验块用酒精清洗后，再将片状实验块作干燥处理，利用孔隙率检测仪对干燥后的片状实验块进行孔隙率检测，每次5分钟磨耗实验中，片状实验块的磨耗实验前后的孔隙率之比为磨损孔隙率，每次5分钟磨耗实验的磨损孔隙率≥99%时，磨损孔隙率参数评测合格。
本专利技术特点是在压延辊磨损评测中，提高了新的“磨损孔隙率”的评测机制，对评测方法进行改进，尤其是在磨耗实验中采用了片状实验块，并使片状实验块与抛磨盘采用相对滚动的方式，精确地模拟了压延辊的工作场景，采用本发明的评测方法，大大提高了压延辊品质评测的精准度。
对于压延辊品质的磨耗实验模拟评测，当上述的压延辊表面的粗糙度参数、压延辊的磨损重量参数和压延辊表面的磨损孔隙率参数，都合格时，才能说明压延辊的品质符合要求。
此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种压延辊的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1、压延辊辊体圆周表面激光毛化加工：利用激光毛化设备对压延辊辊体圆周表面进行激光毛化加工；
步骤S2、喷涂过渡层：将喷涂过渡层后的压延辊夹装到耐磨层喷涂设备的回转装置上，启动耐磨层喷涂设备的回转装置带动压延辊转动，耐磨层喷涂设备的喷枪在机器人上沿着轨道开始往复移动，轨道与压延辊的轴线方向平行，喷枪开始对压延辊的辊体圆周表面进行耐磨层的往复喷涂；喷涂过渡层时，喷枪所用的喷涂材料各组分的质量百分比含量为：Ni为11%-13%、余量为WC；
步骤S3、喷涂耐磨层：将喷涂过渡层后的压延辊夹装到耐磨层喷涂设备的回转装置上，启动耐磨层喷涂设备的回转装置带动压延辊转动，耐磨层喷涂设备的喷枪在机器人上沿着轨道开始往复移动，轨道与压延辊的轴线方向平行，喷枪开始对压延辊的辊体圆周表面进行耐磨层的往复喷涂；喷涂耐磨层时，喷枪所用的喷涂材料各组分的质量百分比含量为：Co为8%-12%、Cr为3%-5%、余量为WC；
步骤S4、耐磨层表面的封孔处理：耐磨层喷涂完成后，将封孔剂涂在压延辊耐磨层的表面，将耐磨层中的孔隙封闭；
步骤S5、固化处理：将封孔处理后的压延辊置入加热炉中进行加热，加热时间为2小时，加热温度为100-200℃；
步骤S6、压延辊辊体圆周表面的研磨：利用砂轮研磨机对压延辊辊体圆周表面进行研磨，至到压延辊辊体圆周表面的粗糙度不大于0.4µm；
步骤S7、压延辊辊体圆周表面的抛光：利用皮带抛光机对压延辊辊体圆周表面进行抛光，至到压延辊辊体圆周表面的粗糙度不大于0.1µm；
步骤S8、压延辊品质的磨耗实验模拟评测：将压延辊上的片状实验块取下来，对片状实验块进行磨耗实验，进行压延辊表面的粗糙度参数评测，粗糙度参数评测的评测方法如下：将片状实验块安装在抛磨机上用以模拟压延辊，将抛磨机的抛磨盘的材料替换为被压延的金属带板的材料，使抛磨机的抛磨盘模拟被压延的金属带板，启动抛磨机，使片状实验块和抛磨盘开始转动，并动态调整片状实验块与抛磨盘之间的压力，使该压力保持在设计的压力范围内，片状实验块的转动速度在模拟延压工况时的压延辊转速速度的设定范围内，磨耗实验5分钟后，利用粗糙度仪对片状实验块表面的粗糙度进行检测，检测完成后，第二次进行磨耗实验5分钟并进行粗糙度检测，共计进行60次的5分钟磨耗实验及粗糙度检测，每次片状实验块的粗糙度Ra＜0.1µm,Ry＜1µm,Rz＜1µm时，压延辊的粗糙度参数评测合格。
2.根据权利要求1所述的压延辊的生产方法，其特征在于，所述步骤S7中，抛光完成后，利用化学气相沉积方法或静电喷涂方法在压延辊辊体圆周表面制备石墨烯层。
3.根据权利要求1所述的压延辊的生产方法，其特征在于，所述的步骤S1中，在压延辊的一端对接有一段片状实验块，片状实验块与压延辊本体的外径和材质相同，片状实验块作为压延辊的一部分在步骤S2至步骤S7中进行相同的处理。
4.根据权利要求3所述的压延辊的生产方法，其特征在于：所述步骤S8中，压延辊品质的磨耗实验模拟评测中，还包括压延辊表面的磨损评测：磨损评测包括压延辊的磨损重量参数评测和压延辊表面的磨损孔隙率参数评测，当磨损重量参数评测与磨损孔隙率参数评测都合格时，才判定压延辊表面的磨损评测合格。
5.根据权利要求4所述的压延辊的生产方法，其特征在于，所述的磨损重量参数评测的方法如下：在所述的粗糙度参数评测的60次的5分钟磨耗实验中，每完成一次5分钟磨耗实验前，先用精度等级为二级的电子称对片状实验块进行称量，每完成一次5分钟磨耗实验后，将片状实验块用酒精清洗后，再将片状实验块作干燥处理，对干燥后的片状实验块进行称量，片状实验块的磨耗实验前后的重量差为磨损重量，当片状实验块的磨耗面积为100mm²，每次5分钟磨耗实验的磨损重量⊿m＜5mg时，磨损重量参数评测合格。
6.根据权利要求5所述的压延辊的生产方法，其特征在于，所述的压延辊表面的磨损孔隙率参数评测的方法如下：在所述的粗糙度参数评测的60次的5分钟磨耗实验中，每完成一次5分钟磨耗实验前，先用孔隙率检测仪对片状实验块进行孔隙率检测，每完成一次5分钟磨耗实验后，将片状实验块用酒精清洗后，再将片状实验块作干燥处理，利用孔隙率检测仪对干燥后的片状实验块进行孔隙率检测，每次5分钟磨耗实验中，片状实验块的磨耗实验前后的孔隙率之比为磨损孔隙率，每次5分钟磨耗实验的磨损孔隙率≥99%时，磨损孔隙率参数评测合格。
7.根据权利要求1所述的压延辊的生产方法，其特征在于，所述的步骤S2中，喷涂过渡层时，喷枪所用的喷涂材料各组分的质量百分比含量为：Ni为12%、WC为88%；所述的步骤S3中，喷涂耐磨层时，喷枪所用的喷涂材料各组分的质量百分比含量为：Co为10%、Cr为4%、余量为WC。
8.根据权利要求1至7所述的压延辊的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中，激光毛化加工，所采用的高能量密度为105W/㎝²，脉冲激光束的重复频率为每秒5000次。
9.根据权利要求2所述的压延辊的生产方法，其特征在于，所述步骤S8中，石墨烯层的厚度为6-30nm。
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