冷軋高等級面板工作輥磨削工藝方案經(jīng)濟(jì)分析

李軍  趙濤  楊峻山  馮崗  王占中

（本鋼板材冷軋廠  遼寧  本溪117000）

摘 要：軋輥是冷軋機(jī)的重要部件，工作輥輥身的磨削加工，在保證技術(shù)要求的前提下，通�？梢詳M定出幾種不同的磨削加工工藝方案，但不同的磨削工藝方案，所取得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果不盡相同。為此，應(yīng)對不同的工藝方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以獲得最優(yōu)的工藝方案。

關(guān)鍵詞：磨削工藝；高等級面板；砂輪；經(jīng)濟(jì)分析

Economic Analysis of Work Roll Grinding Process of Cold Rolling High Grade Strip

LiJun, ZhaoTao, YangJunshan, FengGang,WangZhanzhong

(Ben Gang Steel Plates Co., Ltd Cold Rolling Mill, Benxi, Liaoning, 11700)

Abstract: The roller is an important part of the tandem cold mill. On the premise of ensuring the technical requirements, several different grinding process schemes can be prepared, but different grinding process schemes have different technical and economic effects. Therefore, technical and economic analysis should be carried out for different process schemes to obtain optimal process schemes.

Keywords: Grinding process; High grade strip; Grinding wheel; Economic analysis.

1 前言

冷軋高等級面板又稱無缺陷板（O5板），這種面板的生產(chǎn)是一項(xiàng)全新的技術(shù)。目前，國內(nèi)冷軋生產(chǎn)線眾多，但是能夠生產(chǎn)高等級冷軋面板的企業(yè)屈指可數(shù)。這緣于高等級冷軋面板其產(chǎn)品除各項(xiàng)理化指標(biāo)要求苛刻外，軋后帶鋼還需經(jīng)油石打磨無缺陷。通過不同磨削工藝方案試驗(yàn)、比較、在保證磨削加工精度和效率的前提下，獲得最優(yōu)工藝方案，從而保證高等級面板生產(chǎn)需求。

2 冷軋機(jī)工作輥磨削技術(shù)要求

工作輥下機(jī)之后根據(jù)軋輥的粗糙度、磨削量和曲線形狀要求，對正常更換的軋機(jī)工作輥進(jìn)行磨削加工，每次修磨量為0.15mm左右。磨削后輥身的粗糙度根據(jù)機(jī)架的不同而有區(qū)別。酸軋工作輥描述見表1.軋輥磨削后，輥身表面不能存在肉眼可見磨削缺陷，同時(shí)還要進(jìn)行必要的在線檢測，只有這些檢查項(xiàng)目合乎工藝技術(shù)要求軋輥才能上機(jī)使用。

2.1酸軋工作輥輥身曲線形狀

工作輥輥身形狀為中凸圓柱形，凸度值0.075mm,曲線采用正弦，在輥身的兩端設(shè)有圓弧倒角，倒角長度為25mm。因此，每次磨削輥身時(shí)需同時(shí)將邊部圓弧倒角磨出。見圖1。

圖1輥身端部圓弧磨削要求

Fig,1 Grinding requirements for arc roll ends

表1酸軋工作輥規(guī)格

Table 1  Specification of PLTCM work roll.

2.2 工作輥輥身曲線編程

曲線編程時(shí)一般采用3段曲線組合成一條復(fù)合曲線，即圓弧+正旋曲線+圓弧。采用這種編程曲線的優(yōu)點(diǎn)是可以減少磨削工步，提高磨削效率，使軋輥輥身形狀在一次磨削過程中完成。復(fù)合曲線見圖2. 

圖2工作輥常規(guī)磨削曲線

Fig 2 Working roller conventional grinding curve

3工作輥磨削時(shí)使用的磨床和砂輪

磨削的三大要素是:機(jī)床、砂輪、磨削工藝。軋輥磨削的工藝特點(diǎn)是精度要求高，而且粗糙度高。軋輥的磨削必須采用大粒度和硬度較軟的砂輪，所磨削的軋輥必須具有較大的粗糙度，這樣才能使帶鋼表面獲得所需要的粗糙度。目前，工作輥磨削使用的磨床是高精度數(shù)控CVC外圓軋輥磨床。見圖3.

圖3外圓磨床磨削工作輥

 Fig 3 Work roll grinding in cylindrical grinder

砂輪選擇是否合適影響到軋輥磨削精度、加工效率及生產(chǎn)成本。因此，砂輪特性的選擇必須滿足軋輥磨削的精度要求，為了磨削軋制高等級面板所用工作輥，使用白剛玉陶瓷結(jié)合劑的砂輪。見圖4.

圖4磨削冷軋高等級面板工作輥使用的砂輪

Fig 4 Grinding wheel used for high grade strip

4工作輥不同磨削工藝方案試驗(yàn)

根據(jù)工作輥磨削實(shí)際情況，擬定兩種不同的磨削方案，簡稱A和B方案。前提條件是使用的磨床相同，磨削加工的對象（軋輥）相同，改變的是磨削工藝和不同特性的砂輪，試驗(yàn)的目的是獲取單件軋輥加工的效率和刀具（砂輪）消耗成本。

4.1磨削工藝方案A

使用磨料為白剛玉陶瓷結(jié)合劑的砂輪，軋輥磨削曲線為圓弧倒角+正旋曲線+圓弧倒角，工步分為粗磨—半精磨—精磨（拋光），一個(gè)工序?qū)④堓伻�部修磨完，達(dá)到所要求的磨削加工精度和表面粗糙度。見表2. 無倒角曲線見圖5.

圖5優(yōu)化后的工作輥磨削曲

Fig 5 Grinding curves of work roll after optimizing

表2酸軋O5工作輥磨削試驗(yàn)1

Tab2  Grinding test 1 of he PLTCM O5 work roll

軋輥號W01-076 機(jī)架1-2#   機(jī)床號70

磨前軋輥直徑mm  508.376   磨后直徑mm  508.223    磨削量0.153mm

磨前砂輪直徑mm  747.6    磨后直徑mm  731.7   消耗15.9mm

磨削開始時(shí)間 分鐘 9.32    磨削結(jié)束時(shí)間分鐘 10.26      磨削時(shí)間 52分

砂輪型號 白剛玉陶瓷砂輪磨后輥形mm±0.001      

程序     兩端帶倒角正旋曲線    曲線凸度0.075mm

工步     粗磨磨削量mm 0.11mm

工步     半精磨、精磨

磨后粗糙度Ra 1.187;1.201;1.191;1.211;1.192粗糙度要求Ra 0.9～1.1

磨削總時(shí)間分鐘 52分鐘   總磨削量mm      0.11+0.043=0.153mm

磨削砂輪總消耗mm 15.9mm

4.2磨削工藝方案B

粗磨時(shí)使用SA 60 L B 50 m/s砂輪，軋輥磨削曲線為圓弧倒角+正旋曲線+圓弧倒角，工序分為兩道工序，即粗磨時(shí)將帶倒角的曲線修磨完，修磨量在0.12mm,進(jìn)行必要的在線檢測,磨后輥型精度控制在±0.002mm,然后用自動(dòng)上、下軋輥設(shè)備將粗磨后的軋輥吊裝到另一磨床進(jìn)行半精磨—精磨（拋光），使用磨料為白剛玉陶瓷結(jié)合劑硬度超軟的砂輪，磨削曲線為無倒角的正旋曲線，達(dá)到所要求的磨削加工精度和表面粗糙度。見表3. 自動(dòng)上、下輥設(shè)備見圖6.

圖6軋輥?zhàn)詣?dòng)吊裝設(shè)備

Fig 6 Automatic roll lifting equipment

5.不同磨削工藝方案經(jīng)濟(jì)分析

白剛玉陶瓷結(jié)合劑的砂輪價(jià)格是普通單晶剛玉樹脂結(jié)合砂輪2～4倍，A方案盡管使用的砂輪切削性能好，優(yōu)于單晶剛玉樹脂結(jié)合劑砂輪，但磨削工藝選擇不合理，使磨削效果沒有達(dá)到最佳，而且砂輪損耗快，增加了磨削加工成本。B方案將工作輥磨削工序細(xì)化，由原來的一次從粗磨到精磨的工序分為兩個(gè)工序。即將所需磨削的軋輥在一臺(tái)磨床上用單晶剛玉樹脂結(jié)合劑砂輪使用常規(guī)磨削方法完成（包括輥身端部的圓弧倒角），然后在另外一臺(tái)磨床上用白剛玉陶瓷結(jié)合劑的砂輪對已磨削過的軋輥進(jìn)行精磨。這樣最大限度地保證砂輪母線與軋輥曲線的吻合，降低砂輪磨削過程中的損耗特別是粗磨過程中的損耗。

5.1使用不同特性砂輪成本分析

    評價(jià)不同工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，主要是比較不同工藝方案的工藝成本。工藝成本是直接與工藝過程有關(guān)的生產(chǎn)費(fèi)用，一般約占總成本的70%～80%，在此，主要比較刀具（砂輪）成本，其它為不變費(fèi)用。

5.2工藝成本計(jì)算

軋輥磨削的全年工藝成本

C=VN+F

式中 C—軋輥的年工藝成本（元/年）；

     N—軋輥的年需用量  （件/年）；

     V—可變費(fèi)用        （元/件）；

     F—不變費(fèi)用        （元/件）；

軋制高等級面板工作輥全年需要量576支；白剛玉陶瓷結(jié)合劑砂輪每片價(jià)格14350元；剛玉樹脂結(jié)合劑砂輪每片價(jià)格2660元；砂輪的規(guī)格750×80×304.8；砂輪的報(bào)廢直徑∮550mm;

    陶瓷砂輪每毫米價(jià)格14350/（750-550）=71.75元；樹脂砂輪每毫米價(jià)格2660/（750-550）=13.30元；

相同的兩次工藝磨削試驗(yàn)，砂輪消耗取中間值；磨削量取中間值。

表3酸軋O5工作輥磨削試驗(yàn)2

Tab3 Grinding test 2 of he PLTCM O5 work roll

A方案全年砂輪成本C1=V1N+F     C1=16×71.75 ×576=661,248元。 

B方案全年砂輪成本C2=V2N+F     C2=(1.6×13.3+ +0.268×71.75)576=233，338元。

方案比較；C1- C2=661,248-233,338=427,910元。

結(jié)論；使用B方案全年可節(jié)省砂輪費(fèi)用427,910元。

6 結(jié)語

把磨削過程分成兩道工序，粗磨時(shí)使用價(jià)格低廉，硬度高的砂輪，提高磨削加工效率。精磨時(shí)使用價(jià)格高的陶瓷砂輪，消除磨削缺陷并保證所需的粗糙度，提高磨削加工精度，降低砂輪消耗。通過對兩種不同磨削工藝方案的經(jīng)濟(jì)分析，得出改進(jìn)后的磨削工藝更適合軋制高等級面板工作輥的磨削加工，獲得的經(jīng)濟(jì)效果明顯。

參考文獻(xiàn):

[1] 國家職業(yè)資格培訓(xùn)教材 《磨工》（技師、高級技師）