张勃洋等：非光滑带钢在粗糙轧辊平整轧制过程中表面微观形貌的转印行为与演变规律 1357 多使用电火花毛化轧辊或磨削加工轧辊轧制转印 方向与板宽方向二维轮廓和粗糙度参数，分别见 制备带钢表面微观形貌，通过现场取样并采用 图2与表1(R2代表轮廓算术平均偏差，um;R2代 RTEC公司的白光干涉三维形貌仪实测带钢表面 表微观不平度十点高度，um;R,代表轮廓最大高 微观形貌(XY舞台分辨率为0.1um,高度分辨率 度，m;P。代表峰密度，即1cm内粗糙度峰值个 为1nm),如图1所示，电火花毛化轧辊轧制转印 数，cm),对比发现，电火花毛化轧辊轧制转印带 带钢表面形貌存在明显的凸起和凹坑，且不存在 钢二维轮廓沿轧制方向与板宽方向近似一致，且 明显的各向异性，而磨削轧辊轧制转印带钢表面 粗糙度参数分布范围基本重合，而磨削轧辊轧制 形貌则存在明显的磨削纹理，且具有明显的各向 转印带钢二维轮廓沿轧制方向与板宽方向明显不 异性.因此对比两种典型带钢表面微观形貌轧制 同，且粗糙度参数存在较大差异 包 (b) 6 0 500 0 500 100 400 100 400 200 300 200 300 m 300 200 x/um 300 200 400 100 m 400 100 x/um 5000 5000 图1不同加工方式工作辊轧制带钢表面三维微观形貌.()电火花加工：(b)磨削加工 Fig.1 Three-dimensional micromorphology of strip surface rolled by work roll with different machining methods:(a)electrical discharge machining, (b)grinding machine A 480 240 480 a 240 x/um yum 图2两种典型带钢表面微观形貌轧制与板宽方向二维轮廓.(a)电火花加工：(b)磨削加工 Fig.2 Two-dimensional profile along the width and rolling direction of two kinds of typical strip surface microtopography:(a)electrical discharge machining;(b)grinding machine 1.2模型建立 并产生压下变形，由此只有在离开轧辊的出口区 带钢表面微观形貌的轧制转印机理可归纳为 域才有可能形成有效犁沟，对比带钢的压入作用， 压入、犁沟和挤压作用，带钢表面微观形貌的实测 犁沟作用对生成带钢表面形貌影响不大.因此忽 结果表明带钢形貌主要取决于轧辊表面形貌，其 略微凸体犁沟作用，重点考虑工作辊轮廓在带钢 轧制方向的相对位移对带钢最终表面形貌影响有 表面的压入和挤压作用，建立平整轧制过程粗糙 限，分析认为虽然在轧制变形区内工作辊与带钢 工作辊与非光滑带钢的轧制转印模型.从带钢出 存在轧制方向相对位移，但并未形成有效形貌，这 口方向正视辊缝，工作辊与带钢的几何模型（局部 是由于相对运动后带钢仍会与轧辊其他位置接触 放大)如图3所示多使用电火花毛化轧辊或磨削加工轧辊轧制转印 制备带钢表面微观形貌 ，通过现场取样并采用 RTEC 公司的白光干涉三维形貌仪实测带钢表面 微观形貌（XY 舞台分辨率为 0.1 μm，高度分辨率 为 1 nm），如图 1 所示，电火花毛化轧辊轧制转印 带钢表面形貌存在明显的凸起和凹坑，且不存在 明显的各向异性，而磨削轧辊轧制转印带钢表面 形貌则存在明显的磨削纹理，且具有明显的各向 异性. 因此对比两种典型带钢表面微观形貌轧制 方向与板宽方向二维轮廓和粗糙度参数，分别见 图 2 与表 1（Ra 代表轮廓算术平均偏差，μm；Rz 代 表微观不平度十点高度，μm；Ry 代表轮廓最大高 度 ，μm；Pc 代表峰密度，即 1 cm 内粗糙度峰值个 数，cm−1），对比发现，电火花毛化轧辊轧制转印带 钢二维轮廓沿轧制方向与板宽方向近似一致，且 粗糙度参数分布范围基本重合，而磨削轧辊轧制 转印带钢二维轮廓沿轧制方向与板宽方向明显不 同，且粗糙度参数存在较大差异. 6 (a) 4 z/μm y/μm x/μm 2 0 500 0 100 400 200 300 300 200 400 100 500 (b) 3 2 z/μm y/μm x/μm 1 0 500 0 100 400 200 300 300 200 400 100 500 图 1    不同加工方式工作辊轧制带钢表面三维微观形貌. （a）电火花加工；（b）磨削加工 Fig.1    Three-dimensional micromorphology of strip surface rolled by work roll with different machining methods: (a) electrical discharge machining; (b) grinding machine 6 (a) 120 z/μm x/μm 240 500 480 4 2 0 6 120 z/μm y/μm 240 500 480 4 2 0 3 (b) 120 z/μm x/μm 240 500 480 2 1 0 1.5 120 z/μm y/μm 240 500 480 1.0 0.5 0 图 2    两种典型带钢表面微观形貌轧制与板宽方向二维轮廓. （a）电火花加工；（b）磨削加工 Fig.2     Two-dimensional  profile  along  the  width  and  rolling  direction  of  two  kinds  of  typical  strip  surface  microtopography:  (a)  electrical  discharge machining; (b) grinding machine 1.2    模型建立 带钢表面微观形貌的轧制转印机理可归纳为 压入、犁沟和挤压作用，带钢表面微观形貌的实测 结果表明带钢形貌主要取决于轧辊表面形貌，其 轧制方向的相对位移对带钢最终表面形貌影响有 限，分析认为虽然在轧制变形区内工作辊与带钢 存在轧制方向相对位移，但并未形成有效形貌，这 是由于相对运动后带钢仍会与轧辊其他位置接触 并产生压下变形，由此只有在离开轧辊的出口区 域才有可能形成有效犁沟，对比带钢的压入作用， 犁沟作用对生成带钢表面形貌影响不大. 因此忽 略微凸体犁沟作用，重点考虑工作辊轮廓在带钢 表面的压入和挤压作用，建立平整轧制过程粗糙 工作辊与非光滑带钢的轧制转印模型. 从带钢出 口方向正视辊缝，工作辊与带钢的几何模型（局部 放大）如图 3 所示. 张勃洋等： 非光滑带钢在粗糙轧辊平整轧制过程中表面微观形貌的转印行为与演变规律 · 1357 ·