鋁箔軋機(jī)熨平輥的分析與探討

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)高質(zhì)量鋁帶箔的需求量越來越大，因此對(duì)鋁箔軋機(jī)的性能要求不斷提高。本文通過對(duì)鋁箔軋機(jī)熨平輥的簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)對(duì)鋁箔軋機(jī)熨平輥的設(shè)計(jì)提出自己的一點(diǎn)看法。

關(guān)鍵詞：鋁箔軋機(jī)；熨平輥；卷取

1鋁箔軋機(jī)熨平輥的介紹

1．1鋁箔軋機(jī)熨平輥的作用

熨平輥也稱壓平輥或壓緊輥，是鋁箔卷材生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，要想實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定軋制并且獲得良好的卷材卷取效果，在鋁箔軋機(jī)出口側(cè)安裝熨平輥裝置是非常必要的。根據(jù)卷取機(jī)卷取形式不同，熨平輥的熨平形式分上卷取熨平和下卷取熨平（如圖1所示）。

熨平輥工作時(shí)壓在卷取機(jī)夾持的套筒上，使箔帶能夠整齊地纏繞在卷筒上，保證能整齊緊密的鋁箔卷材；由于鋁箔很薄而且現(xiàn)代軋機(jī)的軋制速度很快，在卷取機(jī)上卷取時(shí)容易使空氣進(jìn)入，造成鼓包、松卷，嚴(yán)重破壞帶材板形。因?yàn)闉榱四艹浞峙懦隹諝猓X帶箔軋機(jī)的卷取機(jī)必須設(shè)置有熨平輥，通過熨平輥在對(duì)卷材表面施加熨平力將空氣排出，使帶卷卷取緊密、整齊；另外，熨平輥還是冷軋機(jī)的“皮帶助卷器”，通過在鋁箔穿帶時(shí)將料頭皺折壓平，保證料頭能夠包緊在卷筒上，使卷材具有良好的同心度。熨平輥在鋁帶箔軋制中的使用大大提高了卷取質(zhì)量，越來越被鋁箔生產(chǎn)廠家重視。

1．2工藝分析

在鋁箔軋機(jī)前兩道軋制過程中，由于較厚的鋁箔還具有一定的剛性，在卷取張力的作用下卷材可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排氣、卷緊，不需要使用熨平輥，因此熨平輥在此過程中只是將帶頭的波浪及皺折壓平；當(dāng)鋁箔出口厚度在100以下時(shí)，特別是在軋制速度較高的情況下，就必須使用熨平輥，否則會(huì)出現(xiàn)松卷、鼓包和卷材竄層的現(xiàn)象。

熨平輥工作原理入圖2所示，通過氣缸的作用，熨平輥壓靠在卷材表面；在鋁箔軋機(jī)提速前，熨平輥與卷材表面脫開，但是在卷材直徑的增大過程中，熨平輥必須始終壓緊在卷材表面上，而且接觸點(diǎn)始終要靠近箔帶與卷材切點(diǎn)，這樣有助于卷材的排氣；在軋制過程中應(yīng)保持熨平力恒定在允許的范圍內(nèi)，熨平力過大和過小都影響軋制效果，過小會(huì)導(dǎo)致串層或甩輥，過大容易使卷材表面出現(xiàn)皺折，甚至由于卷材表面不規(guī)則出現(xiàn)熨平輥在卷材表面跳動(dòng)的情況，使熨平輥會(huì)脫離卷材表面而出現(xiàn)甩輥，從而導(dǎo)致箔帶表面擦傷、鋁箔卷材松卷等后果。

2熨平輥使用問題分析

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代鋁箔軋機(jī)不斷追求高速。為了使高速鋁箔軋能獲得良好的卷材卷取效果，必須設(shè)計(jì)安裝熨平輥裝置，但是熨平輥的工作狀況不斷劣化，特別是當(dāng)厚度小于0.1mm且軋制速度高答400m/min以上時(shí)，容易出現(xiàn)一些問題，因此鋁箔軋機(jī)高速運(yùn)行也給設(shè)計(jì)人員出了難題。

鋁箔軋機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)時(shí)有誤訊號(hào)會(huì)造成自動(dòng)快速停車，引起斷帶甩卷，使鋁箔偏離卷取中心，大量竄到套筒的左側(cè)或右側(cè)，甚至造成鋁箔表面起褶皺以及并向左或向右推趕，從而引起火災(zāi)；高速卷取時(shí)，空氣很容易進(jìn)入卷材的層與層之間，使卷材形成“面包卷”，嚴(yán)重破壞帶材板形；卷取速度過快，熨平輥和帶材間有打滑現(xiàn)象，使帶材表面被刮上；卷材表面不規(guī)則的情況，如果卷取速度過快會(huì)使熨平輥跳動(dòng)劇烈，影響卷材質(zhì)量的同時(shí)大大降低了熨平輥軸承的壽命；箔材張力和熨平力得不到有效控制，橫向張力不均勻，使卷材出現(xiàn)錯(cuò)層或塔形現(xiàn)象，另外熨平力不能隨卷徑變化而保持基本恒定，不能適應(yīng)生產(chǎn)需求；一些熨平輥的制造和安裝精度低，容易出現(xiàn)帶材跑偏和熨平效果不穩(wěn)定；當(dāng)箔材局部板形不好時(shí)，由于張力過小，容易使卷材出現(xiàn)局部“鼓包”現(xiàn)象。

以上是箔材在高速卷取過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，直接影響箔材的卷取效果，使產(chǎn)品質(zhì)量不能得到保證。因此需要采取有效措施，從根本上改善卷取效果。

3熨平輥的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3．１熨平輥材料的選擇

在壓緊卷材的過程中，為了保護(hù)箔材表面和卷材與輥?zhàn)又g的接觸面，使機(jī)組在變速過程中熨平輥不在卷材表面打滑，需要合理選擇熨平輥的材料。

在擠壓力、磨擦力作用下，熨平輥容易產(chǎn)生高達(dá)100℃的內(nèi)熱，造成其拉伸強(qiáng)度和撕烈強(qiáng)度降低，最終導(dǎo)致斷裂，因此最好選用耐熱好、強(qiáng)度高的聚胺脂橡膠。隨著材料的發(fā)展，越來越多的聚胺脂橡膠表面的熨平輥被使用。聚胺脂橡膠其表面耐熱度高達(dá)100℃，而且表面耐磨、耐沖擊、耐軋制油；橡膠表面與卷材能產(chǎn)生較大的摩擦，可以大大減少塔形或串層現(xiàn)象的發(fā)生；另外聚胺脂橡膠表面熨平輥抗甩輥性和沿卷材寬度方向接觸性好，可以避免甩輥、鼓包和松卷等現(xiàn)象。

當(dāng)然傳統(tǒng)的鋼面輥也具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，耐熱、耐油、耐沖擊、耐擦傷；通過表面淬火處理使其輥面硬度可達(dá)70-90肖氏C；另外其剛性好，能承受較大的壓平力，因此比較在前幾道次上使用，特別是厚度較大的鋁箔。

因此，膠面輥和鋼面輥各有各的優(yōu)勢(shì)，我們應(yīng)該合理利用他們的優(yōu)點(diǎn)，厚道次采用鋼面輥，薄道次或精度要求較高的采用膠面輥。

3．2輥面與卷材接觸點(diǎn)的控制

在卷取過程中熨平輥與帶卷的接觸點(diǎn)要始終處于帶材與帶卷切點(diǎn)的后方（如圖1），太靠前或太靠后都會(huì)有所影響，太靠前會(huì)影響帶材的卷取，太靠后就不能有效效消“氣楔”，從而影響熨平作用。因此，必須將其接觸點(diǎn)控制在帶材與帶卷切點(diǎn)的后方大約10-20mm左右位置，保證箔材能平坦地卷在卷材上，實(shí)現(xiàn)牢固、緊密地卷取。在設(shè)計(jì)過程中，受機(jī)組中單體設(shè)備距離受限制、卷徑變化范圍大等限制，接觸點(diǎn)的位置可能會(huì)有所超出，但是一般控制在50mm以內(nèi)。

帶材與卷材的切點(diǎn)隨著卷徑的變化而變化，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中可以將切點(diǎn)的軌跡曲線看成是一段圓弧，圓弧的圓心作為熨平輥擺臂的回轉(zhuǎn)鉸接支點(diǎn)，經(jīng)過適當(dāng)修正后將圓弧的半徑作為熨平輥擺臂的長(zhǎng)度，這樣就可以利用計(jì)算機(jī)將熨平輥擺臂鉸接支點(diǎn)及其擺臂長(zhǎng)度輔助設(shè)計(jì)優(yōu)化出來，無(wú)論什么情況都能保證熨平輥與卷材的位置。另外，圓弧并非切點(diǎn)的軌跡曲線，為了方便設(shè)計(jì)我們將它看作是一條圓弧線，因此熨平輥壓點(diǎn)與切點(diǎn)的相對(duì)距離并不是不變的，但是只要能控制在上述范圍內(nèi)，熨平效果不會(huì)受到影響。

3．3熨平力的精確控制

在卷取過程中卷徑不斷變化，熨平輥對(duì)卷材的熨平力必須維持在一定范圍內(nèi)，這就需要我們?cè)诰砣∵^程中做好對(duì)熨平力的跟蹤控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)熨平力的精確控制，以滿記高速軋機(jī)的需要。

在卷徑范圍內(nèi)找N個(gè)采樣點(diǎn)，然后根據(jù)采樣點(diǎn)建立精確的數(shù)學(xué)模型。熨平輥對(duì)卷材的壓力是通過汽缸提供的，熨平力隨著卷徑的變化而變化，如下式：

T2=（T1R1-GR3）/R2

T1-熨平輥壓在卷材上正壓力（N）；

T2-汽缸推力（N）；

R1、R2、R3-各方向力的力臂（N/m）；

G-熨平輥重力（N）；

R1、R2、R3都隨著卷徑R的變化而變化，因此必須通過調(diào)整汽缸推力T2來保證熨平輥壓在卷材上正壓力Tl恒定不變。在高速軋機(jī)中，一般采用氣動(dòng)比例閥來實(shí)現(xiàn)對(duì)熨平輥汽缸的推力的控制。

這種控制方式能夠滿足一般高速軋機(jī)的卷取要求，但是還不能完全準(zhǔn)確得控制熨平輥的熨平力。因此如果條件允許的話，可以采用數(shù)學(xué)模型與閉環(huán)控制相結(jié)合的伺服系統(tǒng)，即在熨平輥的軸承座上安裝測(cè)壓傳感器對(duì)熨平力進(jìn)行測(cè)量，由液壓伺服閥來對(duì)氣缸推力進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)熨平力的精確控制。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇鴻英.世界鋁板帶箔的生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備現(xiàn)狀[J].世界有色金屬， 2001， (10).

[2] 蘇鴻英.鋁箔軋制工藝技術(shù)面臨挑戰(zhàn)[J].有色金屬工業(yè)，2001， (09).

[3] 孫艷華，張久延.鋁箔軋機(jī)高速運(yùn)行時(shí)熨平輥穩(wěn)定性的解決[J].輕金屬，2005，（12）.