影响电火花毛化床轧辊毛化质量的因素分析与研究.doc

影响电火花毛化床轧辊毛化质量的因素 分析与研究 摘要：本文深入论述了影响电火花毛化床轧辊毛化质量的因素，并分别提出了解决办法，而且提出了毛化床使用过程中的注意事项。 关键词：粗糙度 表面缺陷 电流 通电时间 断电时间 间隙 辊形 电介质液 1 前言： 唐钢冷轧薄板厂电火花毛化床由英国沙克拉德公司制造，于2005年12月投入使用。毛化辊的质量主要表现在表面粗糙度、均匀分布度以及是否有表面缺陷上。影响毛化辊质量的因素复杂多样，经过近10个月的质量跟踪、分析研究，最终找出了改善毛化质量的方法，满足了冷轧厂各车间对毛化辊的质量要求。 2 电火花毛化床的工作原理： 2.1概述 电火花毛化床基于放电加工原理制造，对一个预先磨削好的轧辊进行表面毛化处理，并且不改变轧辊的原有直径和辊形，在毛化过程中，电极和轧辊正在被毛化的部分浸泡在电介质液中，电极上通有正极性或负极性的脉冲直流电，轧辊的电势为零，电介质液在电介质液未通电的时候呈现电绝缘性能，通电后呈电导性，于是电极与轧辊之间存在一个脉冲电势差，电极瞬时通电时与轧辊之间产生一个电火花，每个电火花在轧辊表面形成一个麻坑。脉冲电流连续通断，轧辊表面逐渐被毛化。 2.2 电火花的产生过程 电火花产生在一个非常短的周期内，该周期由通电时间和断电时间两部分组成，毛化过程中电火花的频率一般在4-400khz以内。图1为毛化过程中电极与轧辊之间电压以及电流的时序图，图中td为通电延时时间，此时间段内电介质液被逐渐电离，下面详细论述电火花的产生过程。 图1 电极被给定初始电压，电极与轧辊之间的电压上升，并且电介质液中的添加物逐渐电离，在电极与轧辊之间逐渐形成电导桥，此时电介质液呈现绝缘状态。 经过一段延时时间（td）后电介质液电离完成，电介质液绝缘被破坏而呈现电导性，电极与轧辊之间的电导桥形成，电极与轧辊之间的电压下降，等离子体开始放电，电极电源有电流流出，电火花产生。 电火花逐渐变大，轧辊以及电极表面的金属开始熔化蒸发，轧辊表面开始产生麻坑，一个蒸汽气泡形成，然后迅速破裂。 在通电时间末端，电火花放出的热量最大，通电时间结束后毛化电源关断后，电压和电流迅速下降，电介质液电离状态被破坏，不再有热量产生，蒸发的轧辊以及电极表面的金属随着气泡排出，同时熔化的金属在麻坑附近重新凝固 在断电时间内电压保持为零，蒸汽气泡破裂，残留物混入周围的电介质液中，烟雾从电介质液池中排出，直到电介质液状态稳定后，继续开始下一个电火花周期。 3 影响毛化质量的因素： 3.1 影响粗糙度及均匀分布度的因素 3.11 毛化电流： 由2.2章节可知电流越大，电火花产生的热量越大，轧辊表面金属熔化蒸发的速度也就越快，产生的麻坑也就越深、越大，轧辊的粗糙度也就越大，根据我厂的使用情况开，每增加1am的电流，轧辊的粗糙度大约增加0.1Ra。但是如果电流过大，电极熔化的速度过快，来不及蒸发，滴在轧辊表面形成黑点。 3.12 通电时间： 通电时间越长，电火花放出的热量越多，轧辊表面形成的麻坑也就越深、越大，轧辊的粗糙度越大，根据我厂的使用情况每增加1μs，轧辊粗糙度大约增加0.1Ra。但是通电时间不能无限制的增大，如果时间太长在轧辊表面将出现竖纹等表面缺陷。 3.13 轧辊旋转速度和轧辊移动速度： 这两个速度并不直接影响麻坑的大小，这两个速度主要影响均匀分布度，轧辊旋转速度越快，均匀分布度越好；轧辊的移动速度越慢，均匀分布度越好。 3.14轧辊与电极之间的间隙： 间隙越大，电介质液电离所需要的时间就越大，那么在通电时间内有效的毛化时间也就越小，这样势必会减小轧辊的粗糙度，当间隙过大时，在通电时间内，电介质液无法被电离，也就无法产生电火花，无法进行毛化工作。而且维持一个稳定的电火花，间隙也不能太大，所以必须把间隙控制在最大值以内。但是如果间隙过小，将存在电极与轧辊碰撞的危险。 3.15 电介质液： 在电介质液里添加一定量的添加剂，当电极上通有脉冲直流电时产生电离，在轧辊与电极之间形成一个电导桥，进行放电，产生电火花。添加剂浓度越大，电介质液就越容易电离，通电时间内有效的毛化时间越长，轧辊表面产生的麻坑越大，粗糙度越大。但是如果添加剂浓度过高时，电极与轧辊完全导通，也不会产生电火花，无法进行毛化工作。电极与轧辊的间隙就越小，将存在电极与轧辊碰撞的危险。在正常的生产过程中添加剂不断的被消耗，而且毛化轧辊时蒸发的金属有少部分混入电介质液中，这些都直接影响电介质液的导电性能，因此要定期向过滤电介质液，并重新添加添加剂。 3.16 辊形: 一般情况下，由于毛化床有自动调节间隙的功能，因此辊形对粗糙度及均匀分布度的影响并不大，但如果辊形椎度太大或是CVC曲线时，由于我厂每个毛化头上有18个电极，这18个电极与轧辊间距相差太大的情况，每个电极在轧辊表面产生的麻坑大