多輥軋機在銅板帶行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀及分析

趙京松

(中色科技股份有限公司，河南洛陽471039)

改革開放以來，國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定的高速發(fā)展，推動了科學(xué)技術(shù)的全面進步，一批IT等新興朝陽產(chǎn)業(yè)應(yīng)運而生。隨著新興IT產(chǎn)業(yè)的不斷提升，對電子器件微型化、高度集成化提出了更高的要求。以往的銅合金帶材遠不能滿足其使用條件，于是催生了新型銅合金精密帶材的出現(xiàn)，引線框架材料即是新型銅合金精密帶材的一種。電子器件的高集成化及微型化，要求框架材料蝕刻加工的引線寬度與引線間距越來越小。顯然，精密帶材越薄對蝕刻加工越有利，進而對框架材料的厚度要求越來越薄。

1 多輥軋機是生產(chǎn)精密銅帶的必然選擇

1.1 軋輥輥徑

眾所周知，最小軋件厚度是軋輥輥徑、軋輥彈性模量、軋制時的摩擦系數(shù)、軋制流動應(yīng)力等因素的函數(shù)。軋機最小可軋厚度可由斯通公式計算求得。不考慮前后張力應(yīng)力時的斯通公式如式(1)所示。

考慮前后張力應(yīng)力時斯通公式如式(2)所示。

式中:D—工作輥直徑 毫米

E—軋輥彈性模量 公斤/毫米

μ—軋制時的摩擦系數(shù)

K—軋制流動應(yīng)力 公斤/毫米2(取決于軋制合金的屈服極限和張力)

hmin—最小軋件厚度 毫米

由式(1)和(2)可見，最小軋件厚度hmin與軋輥輥徑、摩擦系數(shù)、軋制流動應(yīng)力成正比，與軋輥彈性模量、前后張力成反比。在軋輥彈性模量、軋制時的摩擦系數(shù)、軋制流動應(yīng)力已知的條件下，則軋輥輥徑是決定的因素。若生產(chǎn)更薄的高精度銅帶，必欲盡可能減小軋輥輥徑。

1.2 軋機結(jié)構(gòu)

由于軋輥輥徑的減小，必須有效地提高軋機剛度，減小軋機的彈跳量，減小軋輥的彈性壓扁。從而不僅需要增加支承輥的數(shù)量，尚須根據(jù)受力的具體條件，優(yōu)化、完善支承輥的配置。因此，相應(yīng)地產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)各異的6輥、8輥、12輥、20輥多輥軋機。

2 多輥軋機的特點

多輥軋機與一般冷軋機相比具有以下幾個特點。

(1)工作輥輥徑小(最小輥徑可達1.5mm)，從而可獲得很薄的帶材，并在同樣的軋制條件下總的軋制壓力及扭矩也小，當(dāng)軋制力相同時與一般冷軋機相比道次壓下量大，從而可節(jié)能和提高生產(chǎn)效率;

(2)由于多輥軋機采用塔形支撐輥結(jié)構(gòu)，軋機的剛性較好且工作輥撓度小，從而可獲得高精度的產(chǎn)品;

(3)軋機體積小、重量輕，從而提高了車間面積利用率。

3 多輥軋機在國內(nèi)銅帶生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

為適應(yīng)銅帶需求越來越薄的發(fā)展趨勢，國內(nèi)先后引進多條多輥軋機生產(chǎn)線(如中鋁洛銅、中鋁上銅、銅陵金威、福建紫金等)，并且在國產(chǎn)多輥軋機的研制上也取得了一定的發(fā)展及應(yīng)用(如寧夏東方鈹銅項目、安徽鑫科銅帶項目等)。但目前國內(nèi)銅帶廠中投入生產(chǎn)的多輥軋機大多存在軋制速度偏低的問題(正常軋制速度只能達到設(shè)計最高速度的50%左右)，并未起到提高生產(chǎn)效率的作用。

4 多輥軋機現(xiàn)存問題的主要原因分析

根據(jù)筆者了解，產(chǎn)生速度偏低的原因主要有兩點:

(1)帶材表面除油效果不佳

由于多輥軋機輥系較為復(fù)雜，為減少軋輥磨損并對軋件進行有效的冷卻，其軋制油單位流量要大于同等條件下普通軋機軋制油的流量(特別對于支撐輥背襯軸承與工藝潤滑采用統(tǒng)一潤滑系統(tǒng)的多輥軋機)，這就對成品帶材表面除油效果提出了很高的要求，如果帶材表面殘油量太大除導(dǎo)致成本升高、增加后道工序(如退火、脫脂)難度、影響帶材表面質(zhì)量外，在高速軋制時還會造成卷取張力不穩(wěn)定，影響成品帶材的板形，為生產(chǎn)合格的成品，只好降低軋制速度。

(2)維護能力較差

國內(nèi)銅板帶行業(yè)普遍存在操作人員與維護人員聯(lián)系不夠緊密、操作人員對設(shè)備維護積極性不高(如有的操作人員明明知道設(shè)備出現(xiàn)了一些問題，但為保證其生產(chǎn)任務(wù)的完成，仍不愿意停機對設(shè)備進行維護)的現(xiàn)象，生產(chǎn)維護主要以事后維護為主，這樣就不利于人員、材料、器材的分配和安排。特別對于設(shè)備復(fù)雜程度較高的多輥軋機而言，生產(chǎn)維護不佳，設(shè)備必然經(jīng)常處于帶傷工作狀態(tài)，從而在長期運行過程中會產(chǎn)生成品質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低下等一系列問題。

5 解決多輥軋機現(xiàn)存問題的措施

(1)改進軋機結(jié)構(gòu)，提高軋機除油效果

①將支承輥背襯軸承采用帶有整體密封裝置的獨立潤滑系統(tǒng)，以減少帶材表面含油量;

②目前軋機除油方式主要有壓縮空氣吹掃、擠干輥、真空抽吸、3M輥等多種除油方式。每一種方式都有一定的局限性。僅依靠一種除油措施難于達到較好的除油效果。而疊加過多的除油方式除增加軋機長度(降低了成品率)外，還增加了生產(chǎn)維護的麻煩(降低了生產(chǎn)效率)。所以宜在實際生產(chǎn)當(dāng)中針對各種除油方式的特點適當(dāng)采用其中兩種或三種相結(jié)合的除油方式以達到良好的除油效果;

③在保證潤滑及冷卻效果的前提下開發(fā)低粘度低軋制油以降低軋制油在帶材表面的附著力，降低除油難度;

④生產(chǎn)過程可以在前幾個道次采用高表面粗糙度的工作輥，最后一或兩道采用低表面粗糙度的工作輥，以求在保證成品帶材表面質(zhì)量的情況下提高軋制速度。

(2)對設(shè)備維護的措施

①制定嚴謹?shù)目己酥贫纫蕴岣呷w員工參與生產(chǎn)及維護的積極性，從制度上加強維護和生產(chǎn)的聯(lián)系;

②根據(jù)設(shè)備狀況及實際生產(chǎn)產(chǎn)品情況進行定量管理，并制定經(jīng)濟的時間間隔對設(shè)備進行預(yù)防維護;

③在準(zhǔn)確地把握好設(shè)備的劣化狀況下，綜合生產(chǎn)目標(biāo)完成的情況后開展保養(yǎng)、維護及維修活動，并在實際生產(chǎn)維護過程中針對易發(fā)生故障點進行改進和改善，以減少故障發(fā)生。

6 結(jié)論

①生產(chǎn)新型銅合金精密帶材宜選用現(xiàn)代多輥軋機;

②目前諸多廠家的多輥軋機，未能得到充分的利用，造成資源的浪費;

③除油效果差、維護能力弱是國內(nèi)多輥軋機未能得到充分的利用的主要原因;

④應(yīng)采取措施改進軋機結(jié)構(gòu)，提高軋機除油效果;加強設(shè)備維護，保證設(shè)備的正常運行。

誠然，對于不同的軋機使用廠，影響軋制速度的原因會各有不同，各廠家宜根據(jù)自身的實際情況，采取不同措施提高生產(chǎn)效率，使多輥軋機能夠真正發(fā)揮其作用，以避免資源的浪費。

(1)潘純久.20輥軋機及高精度冷軋鋼帶生產(chǎn).北京.冶金工業(yè)出版社.2003

(2)沃海波.3種不銹鋼多輥冷軋機的使用比較.上海金屬.2007.5.126～131

(3)傅祖鑄.有色金屬板帶材生產(chǎn).中南大學(xué)出版社.2005

(4)重有色金屬加工手冊.北京.冶金工業(yè)出版社

(5)銅加工技術(shù)實用手冊.北京.冶金工業(yè)出版社2007

(6)銅及銅合金精密帶材生產(chǎn)技術(shù).北京.冶金工業(yè)出版社2009.