对冷轧轧辊进行毛化的必要性和优点

TOPOCROM毛化工艺：技术与优势Karl Müll1) 与 Thomas Routschek2)1) TOPOCROM SYSTEM AG, Weinfelden 8570, 瑞士2) Salzgitter Flachstahl GmbH, Salzgitter 38239, 德国摘要：TOPOCROM毛化工艺是一项对薄板金属表面进行毛化的先进技术。

该项工艺为毛化薄板产品的冷作工及终端用户设定了新的标准。

(1)相比电火花毛化工艺，TOPOCROM镀层的特殊半球型结构与硬度使得辊筒的使用寿命大幅提高。

(2)板材表面质量稳定，且性能得到改善。

表面冷轧机进行加工时，TOPOCROM 表面形貌的粗糙度只出现略微下降。

TOPOCROM镀层的半球型结构将有利于提高材料表面的稳定性。

(3) 成本降低，产量提高。

(4) TOPOCROM毛化工艺可以为金属薄板表面形态定制设计提供最佳配套。

该工艺将充分满足新型钢板材料在成型性与涂装性上日益增长的需求。

1) 形成封闭的润滑油穴2) 大量均匀分布的封闭润滑油穴提高了材料的成型性3) 高峰值数 (Pc) 、较高的粗糙度值以及较低的长、短波纹轮廓将改善涂装效果。

通过特殊的TOPOCROM硬铬电镀工艺，辊筒体上将形成毛化结构。

TOPOCROM 轧辊电镀车间的反应炉技术得到专利保护和批准。

TOPOCROM反应炉技术采用封闭式循环单元设计，可以满足环保与劳动保护上的最高要求。

关键词: TOPOCROM 毛化；辊筒；辊筒寿命；自由规程轧制；薄板；表面；表面粗糙度；成型；成型性；涂装；涂装性；涂装效果；PRETEX；POSTTEX；硬铬引言板材的表面特性是产品质量的一项重要特征，对材料的成型性和涂装性有显著影响。

汽车工业的实际需求和未来预期使板材表面结构的重要性得到不断提升：-要求苛刻的涂装外观-不采用腻子填料的经济涂装成本-更佳的成型效果-降低的模具损耗为了满足这些要求，钢板表面需要以下特性：-辊筒体在长度和宽度上的粗糙度相同-静压润滑的油穴分布细密、独立-油穴分布均匀-完全随机的粗糙度结构和高峰值-长、短波率低由于采用传统的毛化方法无法成功满足对于金属薄板粗糙度质量的实际和预期需求，因此Salzgitter AG（沙士基达股份公司）和TOPOCROM Systems AG (TOPOCROM系统股份公司)合作开发了PRETEX技术，根据TOPOCROM原理对轧辊进行毛化。

轧辊喷丸毛化的工作原理轧辊喷丸毛化是一种常用的表面处理工艺，广泛应用于金属加工行业。

它通过在轧辊表面高速喷射粒子来清除表面的氧化皮、焊渣和污垢，以改善轧辊的表面质量和延长使用寿命。

下面将详细介绍轧辊喷丸毛化的工作原理。

轧辊喷丸毛化的工作原理主要包括三个步骤：准备工作、喷丸处理和喷丸清理。

首先是准备工作。

在进行轧辊喷丸毛化前，需要先对轧辊进行检查，了解其表面的缺陷和污染情况，以便确定喷丸处理的参数和设备。

同时，还需要清洗和除尘轧辊表面，确保表面干净无污染。

接下来是喷丸处理。

喷丸设备通常由喷丸机、喷砂机和输送装置组成。

进程开始时，轧辊被固定在输送装置上，以保持稳定。

然后，喷砂机将高速旋转的喷砂刃转轮中的砂粒喷射到轧辊表面上，以清除表面的杂质。

喷丸机通过压缩空气或机械力将砂粒从喷砂机推送到喷砂刃转轮上。

喷砂刃转轮中的刃片以高速旋转，将砂粒抛离并喷射到被处理的轧辊表面上。

通过刃片的高速旋转和砂粒的高速喷射，轧辊的表面瞬间受到高能量的冲击，从而将氧化皮、焊渣和污垢等不良物质去除。

在喷丸过程中，砂粒在喷射时会与轧辊碰撞并弹开，这样就能有效地去除轧辊表面的污垢。

同时，部分砂粒可能会穿透轧辊表面，进入轧辊内部，从而清除轧辊内部的氧化皮和污垢。

最后是喷丸清理。

在轧辊喷丸处理后，需要对轧辊进行清理，以去除残留的砂粒和污垢。

常用的清理方法包括刷洗、吹风和真空吸尘等。

通过清洁工作，可以避免因砂粒残留而影响轧辊的运行和使用寿命。

轧辊喷丸毛化技术的优势在于它具有高效、环保、全面和一致性等特点。

它能够快速清除轧辊表面的杂质和污垢，提高轧辊的表面质量和使用寿命，减少产品质量问题和设备故障。

另外，由于采用了物理喷射的方式进行处理，轧辊喷丸毛化过程中不会产生化学反应或使用化学清洗剂，从而降低了对环境的污染。

总之，轧辊喷丸毛化是一种有效的表面处理技术，它通过高速喷射砂粒清除轧辊表面的氧化皮、焊渣和污垢，以改善轧辊的表面质量和延长使用寿命。

精品文档激光毛化技术在冶金行业的应用一、技术介绍●基本描述1工艺概述为了改善冷轧薄钢板的板型、深冲性、延伸率和涂镀性能，在冷轧薄板生产工艺中，要求对冷轧工作辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特殊（加工）工艺要求的冷轧毛化钢板。

目前用以满足轧辊毛化处理的技术有：喷丸毛化（ＳＢ）技术、电火花毛化（ＥＤＴ）技术、激光毛化技术等。

这些技术按粗糙度形貌类型来分，可分为无规则分布和可设定式分布的两种类型。

喷丸毛化（ＳＢ）和电火花毛化（ＥＤＴ）属于无规则分布的粗糙度形貌类型，激光毛化则属于可设定式分布的粗糙度形貌类型。

本设备采用可设定式分布的CO2激光毛化轧辊技术，为轧辊毛化的最新技术。

CO2激光毛化冷轧辊的工艺是：轧辊在毛化加工之前，需经磨床磨削加工，去除肉眼可见的全部缺陷，使轧辊表面粗糙度值 R a＝ 0.2-0.7 μ m 范围内，且表面的粗糙度要均匀；然后将轧辊吊至本设备上安装后，由计算机控制的脉冲激光束经聚焦后打击到轧辊表面，形成许多小坑；每个小坑中间下凹，低于轧辊表面约 11μ m，环绕凹坑边缘的凸起部份高于轧辊表面约 6μm，最高凸起可达 0.2mm。

这些小坑的几何分布是沿着辊身周向一条升角恒定的螺旋线而密集分布的。

小坑周向间距可控，其范围是 0.2-0.3mm。

螺旋线的线距可控，其范围也是 0.2-0.3mm。

由此在轧辊表面形成可预控的粗糙度值（ Ra）和密度值（ S），其均匀性极好。

小坑的形貌亦可预控调整，从而形成各种不同的表面织构。

满足不同用户的各种工艺要求。

本设备可广泛用于以下工艺过程1.1用于平整机的工作辊。

使钢板（带钢）表面最终形成满足用户对粗糙度值、密度值以及其他特殊表面构造和形貌的要求。

有利于钢板（带钢）在再成精品文档形过程中的延伸冲压效果，减少冲压件表面划伤，保证冲压件均匀变形，减少模具受力及损耗。

可根据用户的需要，生产出各种汽车用板、家电用板、轻工用板、防伪板、造币板、异面织构板、特制花纹板、激光乌泽板（ Laser Matte Steel ）等。

让冷轧薄板性能更优良冷轧薄板表面粗糙度形貌是影响板材质量(深冲性能、涂镀性能)的一个重要因素,而板面的形貌是要通过轧辊表面毛化来实现的。

目前冷轧辊毛化技术从表面粗糙度形貌来划分可分为两类：无规则分布毛化和可设定式分布毛化。

近来,汽车和家电工业对外覆件用板要求正朝低粗糙度和高峰值密度方向发展,建筑装饰板也将大量采用新型亚光铝板和不锈钢板以替代玻璃外墙来减少光污染。

以定向高能束流(激光束、电子束)聚焦的可设定式毛化技术就越来越显示出优势。

因此国外专家认为,钢厂必须具备可设定式毛化手段,才能满足用户对冷轧板性能越来越高的需求。

目前激光毛化技术是比较成熟的轧辊可设定式毛化技术,主要有CO2激光毛化和YAG激光毛化两种。

其中CO2激光毛化技术是20世纪80年代由比利时冶金研究中心(CRM)发展起来并申请专利保护。

YAG激光毛化是由中科院力学所20世纪90年代发展起来并获得国家多项专利的技术。

其中发明专利1997年荣获中国专利局和世界知识产权组织联合颁发的“中国专利发明创造金奖”,拥有自主知识产权,在我国进入WTO后,可避开国外专利的限制。

YAG激光毛化具有独创的高重频光波形调控技术和二维设定可控分布毛化技术(二维设定毛化只有电子束才能实现),成倍地提高了光能的利用率,明显提高了整辊毛化的均匀性。

加上YAG激光波长比CO2激光波长短10倍,辊面对其吸收率高,所需激光器功率小。

由于YAG 激光波长短,聚焦光斑小,更利于高密度毛化。

比如在铝箔辊毛化中,其毛化密度超过10×10点/mm2。

YAG激光毛化过程是首先用经过特殊声光调制的高能量密度、高重复频率的脉冲激光束,聚焦照射到作旋转运动的轧辊表面,以形成若干微小熔池,同时吹以一定角度的辅助气体对熔池熔融物挤压造型。

光脉冲作用停止后,微坑熔池金属靠轧辊自身热传导作用迅速冷却（有淬火作用）,形成微坑和坑边环形凸台结构的相变强化点。

与此同时,激光束沿辊轴方向匀速运动,完成轧辑毛化。

毛化处理及镀铬毛化辊铬具有很高的硬度和良好的耐磨性，这是大量冷轧工艺线辊子采用镀硬铬表面层的主要原因。

铬的硬度接近金刚石，莫氏硬度达9。

一般标准镀铬液中，在最佳条件下镀铬层硬度HV可达1000~1200。

在所有镀层中硬铬层的耐磨性能最佳（是镀镍层的近10 倍）。

铬几乎是已知金属材料中摩擦系数最低的。

由于硬铬层具有的低摩擦系数、高润滑性能给钢板通过创造有利条件。

能够有效的减少磨损，大大延长辊子的使用寿命。

特别是轧辊镀铬后与被轧钢板之间在压力下连续摩擦时不会咬死，使得轧制量可以几倍甚至十几倍的增加。

但也是因为其低摩擦系数低，为了防止带钢打滑，才发展出毛化处理工艺，并通过毛化粗糙度来控制其表面摩擦系数。

毛化是在光滑的基体表面上，采用喷砂、喷丸、电火花、激光等方法（简称毛化处理）加工成人为有序的凹坑，通过电镀、电铸、喷涂、沉积等方法形成表面耐磨复合层，最后再进行表面削峰处理（磨削、研磨、抛光、化学处理等方法）。

其最大优势是一方面显著提高表面摩擦系数，另一方面有效的避免了划伤、擦伤带钢。

辊面还要进行毛化处理，为什么对其研磨的要求这么高（一般研磨后必须达到Ra0.8 以下）？这是因为无论车削或磨削加工所形成的刀痕均是沿圆周方向，这对提高辊面摩擦系数以及减少带钢擦伤无任何帮助，严重的话即使经过毛化处理仍然清晰可见，且很难在后面加工过程中消除这里所指的磨削过程所产生的主要缺陷有:·辊印·短划伤·振纹等。

一般毛化镀铬辊在电镀后不能在进行任何机加工，而只是采取研磨、抛光、削峰等处理，因此整辊的精度必须通过磨削来保证。

磨削后尺寸精度、形位公差（圆度、圆柱度、跳动等）必须达到并高于图纸技术要求。

磨削的另一个主要目的是提高表面粗糙度，达到辊面毛化电镀要求。

一般要求磨削后最低应达到Ra0.8 以上。

对于磨削过程来讲，完全消除短划伤是不可能的。

造成的主要原因是磨床水平、砂轮质量、磨削工艺和乳化液的过滤等因素。

冷轧辊激光毛化工艺简介1 前言2 表面粗糙度的研究2.1 表面粗糙度的分类2.2 对表面粗糙度的控制3 各种毛化工艺的比较3.1 喷丸毛化技术3.2 电火花毛化技术3.3 激光毛化技术4 激光毛化工艺的应用4.1 激光毛化工艺可显著提高轧辊使用寿命·表面改性与细晶强化作用·毛化形貌的耐磨作用·表面应力松驰的韧化作用4.2 对冷轧生产的作用∙避免轧制时“粘钢”∙提高轧制速度和压下率∙减轻轧制“横纹”∙消除退火产生的“粘连”∙改善轧件表面质量∙在普通冷带轧机上实现异步轧制4.3 提高产品使用性能∙改善深冲性能∙提高涂装性能和鲜映度∙改善抗摩擦性能∙新板型的开发1 前言具有特殊表面形貌的冷轧薄钢板在制造业中有着广泛的应用，特别是在汽车和家电产业中。

在冷轧薄钢板的生产和应用研究中，人们发现冷轧板的一系列表面形貌参数对钢板的冲压性、涂层后光亮度等工艺性能有重要影响，而冷轧板的表面形貌在很大程度上又取决于冷轧生产过程中工作辊及平整辊的表面形貌。

实质上，轧制钢板的表面形貌是轧辊表面形貌的衰减性“拷贝”。

因此，研究、控制冷轧轧辊及冷轧钢板表面形貌的轧辊毛化技术应运而生。

轧辊毛化技术包括毛化钢板表面形貌与其工艺性能之间关系的研究、轧辊毛化工艺过程的研究及毛化设备的研制。

80年代以来，先进工业国家对轧辊毛化技术进行了许多研究并付诸工业应用，随着汽车、家电等产业的发展，对冷轧薄板提出了更高的品质要求。

冷轧钢板的表面形貌和工艺性能研究发现，为了改善冷轧钢板的冲压性能和涂层光亮度等工艺性能，描述冷轧板的表面形貌，要引入包括传统的表面粗糙度在内的一系列参数作为判据。

表面粗糙度Ra：毛化轧辊的Ra一般在l～10μm 之间。

Ra较大，有利于改善短材的冲压性能和涂层牢固度，而Ra较小时，有利于提高板材涂层后的光亮度。

峰值密度PPI：定义为每英寸长度内高度大于1.27 m（？）的表面峰值数。

PPI值越大，涂层粘着力越好。

TOPOCROM毛化工艺：技术与优势Karl Müll1) 与 Thomas Routschek2)1) TOPOCROM SYSTEM AG, Weinfelden 8570, 瑞士2) Salzgitter Flachstahl GmbH, Salzgitter 38239, 德国摘要：TOPOCROM毛化工艺是一项对薄板金属表面进行毛化的先进技术。

该项工艺为毛化薄板产品的冷作工及终端用户设定了新的标准。

(1)相比电火花毛化工艺，TOPOCROM镀层的特殊半球型结构与硬度使得辊筒的使用寿命大幅提高。

(2)板材表面质量稳定，且性能得到改善。

表面冷轧机进行加工时，TOPOCROM 表面形貌的粗糙度只出现略微下降。

TOPOCROM镀层的半球型结构将有利于提高材料表面的稳定性。

(3) 成本降低，产量提高。

(4) TOPOCROM毛化工艺可以为金属薄板表面形态定制设计提供最佳配套。

该工艺将充分满足新型钢板材料在成型性与涂装性上日益增长的需求。

1) 形成封闭的润滑油穴2) 大量均匀分布的封闭润滑油穴提高了材料的成型性3) 高峰值数 (Pc) 、较高的粗糙度值以及较低的长、短波纹轮廓将改善涂装效果。

通过特殊的TOPOCROM硬铬电镀工艺，辊筒体上将形成毛化结构。

TOPOCROM 轧辊电镀车间的反应炉技术得到专利保护和批准。

TOPOCROM反应炉技术采用封闭式循环单元设计，可以满足环保与劳动保护上的最高要求。

关键词: TOPOCROM 毛化；辊筒；辊筒寿命；自由规程轧制；薄板；表面；表面粗糙度；成型；成型性；涂装；涂装性；涂装效果；PRETEX；POSTTEX；硬铬引言板材的表面特性是产品质量的一项重要特征，对材料的成型性和涂装性有显著影响。

汽车工业的实际需求和未来预期使板材表面结构的重要性得到不断提升：-要求苛刻的涂装外观-不采用腻子填料的经济涂装成本-更佳的成型效果-降低的模具损耗为了满足这些要求，钢板表面需要以下特性：-辊筒体在长度和宽度上的粗糙度相同-静压润滑的油穴分布细密、独立-油穴分布均匀-完全随机的粗糙度结构和高峰值-长、短波率低由于采用传统的毛化方法无法成功满足对于金属薄板粗糙度质量的实际和预期需求，因此Salzgitter AG（沙士基达股份公司）和TOPOCROM Systems AG (TOPOCROM系统股份公司)合作开发了PRETEX技术，根据TOPOCROM原理对轧辊进行毛化。

激光毛化技术在冶金行业的应用一、技术介绍●基本描述1 工艺概述为了改善冷轧薄钢板的板型、深冲性、延伸率和涂镀性能，在冷轧薄板生产工艺中，要求对冷轧工作辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特殊（加工）工艺要求的冷轧毛化钢板。

目前用以满足轧辊毛化处理的技术有：喷丸毛化（ＳＢ）技术、电火花毛化（ＥＤＴ）技术、激光毛化技术等。

这些技术按粗糙度形貌类型来分，可分为无规则分布和可设定式分布的两种类型。

喷丸毛化（ＳＢ）和电火花毛化（ＥＤＴ）属于无规则分布的粗糙度形貌类型，激光毛化则属于可设定式分布的粗糙度形貌类型。

激光毛化轧辊技术，为轧辊毛化的最新技术。

本设备采用可设定式分布的CO2激光毛化冷轧辊的工艺是：轧辊在毛化加工之前，需经磨床磨削加工，CO2去除肉眼可见的全部缺陷，使轧辊表面粗糙度值R＝0.2-0.7μm范围内，且表a面的粗糙度要均匀；然后将轧辊吊至本设备上安装后，由计算机控制的脉冲激光束经聚焦后打击到轧辊表面，形成许多小坑；每个小坑中间下凹，低于轧辊表面约11μm，环绕凹坑边缘的凸起部份高于轧辊表面约6μm，最高凸起可达0.2mm。

这些小坑的几何分布是沿着辊身周向一条升角恒定的螺旋线而密集分布的。

小坑周向间距可控，其范围是0.2-0.3mm。

螺旋线的线距可控，其范围也是0.2-0.3mm。

由此在轧辊表面形成可预控的粗糙度值（Ra）和密度值（S），其均匀性极好。

小坑的形貌亦可预控调整，从而形成各种不同的表面织构。

满足不同用户的各种工艺要求。

本设备可广泛用于以下工艺过程1.1 用于平整机的工作辊。

使钢板（带钢）表面最终形成满足用户对粗糙度值、密度值以及其他特殊表面构造和形貌的要求。

有利于钢板（带钢）在再成形过程中的延伸冲压效果，减少冲压件表面划伤，保证冲压件均匀变形，减少模具受力及损耗。

可根据用户的需要，生产出各种汽车用板、家电用板、轻工用板、防伪板、造币板、异面织构板、特制花纹板、激光乌泽板（Laser Matte Steel）等。

为什么要对冷轧薄板轧辊进行毛化1．在轧制中，由于毛化后的轧辊改变了辊与板之间的接触状态，由光面对光面转变成由毛面对光面，在轧制力的作用下摩擦系数明显提高，且激光毛化后的轧辊表面是通过激光溶化、造型、急冷形成，能使轧辊表面硬度高达1000HV左右，也就是说激光毛化技术不仅有毛化功能，还有强化功能，能明显提高轧辊的耐磨性。

具体表现在：①能提高轧制速度，降低轧制力。

②能减少打滑带来的划伤、边浪，有利于提高板型质量。

③由于轧辊耐磨性的提高，可延长换辊时间，使轧辊的寿命提高一倍以上。

④由于轧辊寿命的延长十分有利于提高轧机产量和稳定板面质量。

2．在罩式炉退火中，由于轧辊毛化后轧制的卷板，板表面有无数的凸台、凹坑，使卷板内板与板之间的缝隙及摩擦力明显增大，从而改善了气体在板面与板面之间的流动状态。

具体表现在：①由于缝隙大且均匀能有效防止板与板之间的粘贴现象，同时能提高软化效果。

②由于气体流动性好，更有利于挥发和还原板面的杂物，减少“黄”、“黑”斑，改善板面的外观质量。

③由于摩擦力增加，可有效防止塔卷（滑套）的产生，便于吊装及板卷在罩式炉火的堆放（有不少单位由于塔卷的产生及卷径不够，导致了罩式退火炉实际产能小于设计产能的要求，制约了轧机产能的发挥）。

④能节约一定的N2和H2及退火时间，并有助于板材软化效果的均匀性（由于H2的导热系数是N2的6倍，用全H2效果更佳）。

3．在后续加工中，由于激光毛化的轧辊轧制的板表面分布有许多均匀的互不相通的小凹坑，在后续机械加工中能形成一个个密密麻麻的小油池，十分有利于降低摩擦力、挤压力、拉伸力、剪切力。

在后续的深加工中由于激光毛化技术能有效控制板面的毛面和光面的比例，同时毛面能增大板面的表面面积（特别是凹坑带来的表面面积），具体表现在：①能延长用户的模具、刀具使用寿命，提高用户的产品合格率（特别是深冲和超深冲产品）。

②便于用户开发出不同的镜面板、漫发射板、防伪板等。

③能明显增加板面的附着力，有利于后续的镀珞、彩涂工艺。

冷轧辊电火花毛化技术探讨作者：梁原禄来源：《南方企业家》2018年第08期摘要：在当今的冷轧薄板生产当中，对冷轧工作辊的辊面处理有着严格的要求，为了提高其延伸性以及深冲性能，满足市场的要求，制作出符合要求的冷轧毛化钢板材料，轧锟毛化技术实现了不断提升。

本文则针对无规则分布粗糙度形貌的电火花毛化技术进行主要的研究，介绍其冷轧锟电火花毛化技术的特点，并对其应用进行主要的探讨。

关键词：电火花毛化；冷轧锟；技术.电火花毛化技术电火花毛化技术在当今的轧锟毛化加工技术当中得到了十分广泛的应用，即在绝缘油中以放电火花来侵蚀刻画出轧锟表面形态，将轧锟和电极投入到具有绝缘性能的工作液当中，把具有相当幅度和频率的电压放在轧锟以及电极中，通过控制轧锟与电极之间的间隔来实现对正负离子的控制。

当轧锟与电极之间的间隔达到一定的程度，脉冲电压则会发挥一定的性能作用，极间的介质发生电离和击穿作用，电子会出现高速运转，离子迅速发生偏移，正离子急速奔向负极。

通過这样的形式，电能会转向动能，动能在碰撞冲击的作用下又会转换为热能，在转换过程中，瞬时热能则会出现在正极和负极的表面，在很短时间内，温度急速地升高，达到20000摄氏度，工作液汽化，金属材料在高温的作用下也会发生物理变化，发生熔化和汽化，在汽化后，其体积会发生很大的变化，不断地膨胀，熔化的金属液化后则会被排除出工作液之外，轧锟的表面就会出现电蚀坑。

当放电工作持续不断地进行时，轧锟则会顺着电极一直旋转，沿着轴方向不停地运动，再通过一系列的工艺进行调节，比如电极到轧锟表面的距离、脉冲电压、电流强度以及放电时脉冲的开、关的时间等，以此来得到选定的轧锟表面粗糙度。

由此，在轧锟上就形成了粗糙和毛化的表面。

电火花的毛化工艺的Ra十分均匀，再现性能好，可以通过放电间距和脉冲电压、电流以及脉冲特性来选定Ra。

相较于喷丸毛化技术来说，电火花的毛化工艺的选定范围较宽，在给定Ra的条件下，PPI值可以高于喷丸毛化技术的50%左右。