利用激光毛化技术在普通冷带

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1、利用激光毛化技术在普通冷带轧机上实现异步轧制高　宏　陈光南(中国科学院力学研究所)摘　要　利用激光毛化技术，使两工作辊具有不同的表面粗糙度，以此造成轧制时板带上、下表面摩擦状态的差异，在普通冷带轧机上实现了异步轧制效果。用这种方法实现异步轧制无需改造轧机，工艺简单，成本低廉，生产方便。关键词　异步轧制　激光毛化　摩擦　表面粗糙度ASYMMETRICALCOLDROLLINGREALIZEDONPLAINMILLFORSTEELSHEETBYLASER-TEXTUREDROLLS　　GAOHong　CHENGuangnan　　(In

2、stituteofMechanics,ChineseAcademyofSciences)ABSTRACT　Thispaperconcentratesonasymmetricalcoldrollingrealizedonplainmillbylaser-texturedworkrollswithdifferentsurfaceroughness.Asaresultofthefunctionsoflaser-texturedtechnologycharacterizedwithmoldingandmodification,thewor

3、krollsurfaceroughnesscanbepreciselycontrolledandmorepermanentlymaintained.Thecoefficientoffrictionofworkrollmainlydependsonthesurfaceroughness.Anewkindofasymmetricalcoldrollingwithdifferentfrictionconditionsisachievedbyuseoflaser-texturedprocessing.Thestudypresentedin

4、thispaperhasbeencarriedoutonplainfour-highcoldrollingmill,bydullingworkrollswithNd:YAGpulsedlasertomakedifferentsurfaceroughness.Thisrollingtechnologyhasthecharacteristicsofeasyoperation,simpleequipmentandlowcost.KEYWORDS　asymmetricalcoldrolling,laser-textured,frictio

5、n,surfaceroughness1　前言　　异步轧制作为一种新工艺问世以来，受到了国内外冷轧板带工程界人士的普遍重视［1，2］。采用异步法轧制薄带钢，除了可以获得更薄的产品外，还具有板形好、精度高和降低轧制压力等一系列优点。已有的异步轧机是依靠不同辊径或不同电机转速的方法造成两工作辊的线速度差，实现异步轧制的。但由于这类轧机在实际生产中容易发生轧机振动、空转时啃辊和钢带表面出现横纹等问题，其应用受到一定限制。激光毛化技术是一种新型的轧辊表面造形、改性技术，该技术通过精确控制辊面形貌改善冷轧板带的冲压性能和涂漆光亮度，以及通过均

6、匀点状局部淬火强化来提高轧辊的耐磨性［3］。本文尝试利用激光毛化技术特有的改形、改性功能，根据“制造粗糙度差→形成轧制摩擦力反向→产生异步剪切变形”的思路，在普通冷带轧机上开展了异步轧制试验研究。2　异步条件与辊面粗糙度之间的关系　　异步轧制的特点是中性点处于上、下辊的不同位置，在大小不等的中性角之间造成摩擦力的反向，其所对应的变形区就是轧辊对金属的“搓轧区”。在搓轧区中，两轧辊对带钢的剪切应力使摩擦力由变形阻力转化为促进带钢变形的动力。这种剪切变形条件是常规同步轧制所没有的，如图1所示［4］。对简图1　两种不同轧制工艺变形区的划

7、分示意图　　Fig.1　Schematicdiagramofdeformationzonesfortwodifferentrollingtechnologies(a)常规轧制；(b)异步轧制　　单的理想轧制过程，在不考虑张力的情况下，轧制时中性角的大小与摩擦因数之间的关系可用式(1)表达［5］。(1)式中　γ——中性角/rad；　　α——咬入角/rad;　　μ——摩擦因数。　　由式(1)推得摩擦因数差对中性角差值的影响，如式(2)所示。(2)式中　Δγ——上、下辊中性角差/rad；　　Δμ——上、下辊与板之间的摩擦因数差；　　μ1

8、、μ2——分别为上、下辊与板间的摩擦因数。　　实验表明，在表面比较粗糙的轧辊上进行轧制时，润滑剂的种类对摩擦因数没有太大影响，而起决定作用的是轧辊表面的粗糙度和压缩量［6］。在压缩量一定的情况下，摩擦因数的改变则取决于弹性和塑性接触时的表面粗糙度。