添加劑對(duì)鋁合金冷軋帶材表面質(zhì)量及軋制工藝的影響

劉毅陳祚啟文建平張雨穎

(1.廣西南南鋁箔有限責(zé)任公司,廣西南寧 530031;2.大力神鋁業(yè)股份有限公司,江蘇丹陽(yáng) 212300;3.廣西柳州銀海鋁業(yè)股份有限公司,廣西柳州 545001;4.西南交通大學(xué),四川成都 610500)

添加劑對(duì)鋁合金冷軋帶材表面質(zhì)量及軋制工藝的影響

劉毅1陳祚啟2文建平3張雨穎4

(1.廣西南南鋁箔有限責(zé)任公司,廣西南寧 530031;2.大力神鋁業(yè)股份有限公司,江蘇丹陽(yáng) 212300;3.廣西柳州銀海鋁業(yè)股份有限公司,廣西柳州 545001;4.西南交通大學(xué),四川成都 610500)

試驗(yàn)研究了在工業(yè)化生產(chǎn)的條件下,添加劑的不同含量及種類(lèi)對(duì)1100及5182鋁合金帶材冷軋后的表面質(zhì)量、冷軋工藝,冷軋過(guò)程中軋制油品質(zhì)、退火后的表面質(zhì)量等的影響。及后筆者對(duì)對(duì)其中的每一個(gè)步驟進(jìn)行了詳細(xì)的探討和深入的比較,上述最常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)方法做了評(píng)估,并且對(duì)其中的重點(diǎn)步驟進(jìn)行了詳盡地闡述。最終得出結(jié)論,添加劑對(duì)于鋁合金冷軋帶材表面質(zhì)量及軋制工藝在不同條件下影響的具體現(xiàn)象和表現(xiàn)。

鋁合金 添加劑 軋制工藝 水波紋 表面質(zhì)量

鋁合金帶材冷軋工藝潤(rùn)滑油包含基礎(chǔ)油和添加劑。添加劑一般由受熱揮發(fā)性良好的高級(jí)脂肪酸、酯、醇按照一定的比例復(fù)合組成。添加劑的含量和種類(lèi)對(duì)鋁合金冷軋帶材的產(chǎn)品質(zhì)量、冷軋工藝具有很大的影響。已有的文獻(xiàn)對(duì)添加劑的研究大多在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，本文在大生產(chǎn)條件下，通過(guò)調(diào)整添加劑的含量和種類(lèi)，研究其軋制1100及5182鋁合金后對(duì)帶材表面質(zhì)量(表面鋁粉情況、退火后黃油斑情況)、軋制力、軋制油冒泡情況等的影響。

1 試驗(yàn)材料和方法

試驗(yàn)工藝流程為冷軋→清洗→中間退火。試驗(yàn)方案見(jiàn)表1，A為一種不含酸的復(fù)合型添加劑。試驗(yàn)材料為厚度小于1.0mm、寬度1280mm的1100與5182合金。試驗(yàn)在運(yùn)行效果良好的國(guó)產(chǎn)四輥不可逆冷軋機(jī)及不含氮?dú)獗Ｗo(hù)的40噸箱式退火爐中進(jìn)行。其余按照公司內(nèi)控工藝標(biāo)準(zhǔn)控制。試驗(yàn)后用肉眼觀察帶材表面質(zhì)量，必要時(shí)拍照取證，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)記錄。

2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2及圖1-6。

表1 試驗(yàn)方案

3 分析、比較和討論

(1)方案1中，采用5%A的添加劑冷軋1100與5182合金，前者質(zhì)量良好，而后者出現(xiàn)軋制后表面嚴(yán)重水波紋缺陷(如圖3所示)及嚴(yán)重的表面鋁粉缺陷。這是因?yàn)樵?%A的工藝潤(rùn)滑條件下，完全滿(mǎn)足1100鋁合金的冷軋潤(rùn)滑質(zhì)量要求，但遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足5182鋁合金的冷軋潤(rùn)滑質(zhì)量要求，5182鋁合金變形抗拉大，軋制5182鋁合金時(shí)，軋制力遠(yuǎn)大于1100鋁合金，導(dǎo)致軋制時(shí)油膜破裂，遂產(chǎn)生嚴(yán)重的水波紋[1]及鋁粉缺陷[2]。

(2)方案2與方案1相比，不管是軋制5182合金還是軋制1100合金，軋制力都下降；軋制5182時(shí)，水波紋缺陷得到了改善但并未完全消失(如圖4所示)，但是軋制1100合金時(shí)，卻出現(xiàn)了花紋缺陷(如圖1所示)。這是因?yàn)椋桨?中，添加劑A的含量提高了3%，還適當(dāng)添加了0. 02mgKOH/g十二酸，軋制油的潤(rùn)滑介質(zhì)增加，潤(rùn)滑能力得到了增強(qiáng)，潤(rùn)滑效果得到了改善，軋制力降低，使得油膜破裂的情形大幅度減少，但該狀態(tài)下仍然不能滿(mǎn)足軋制5182鋁合金的潤(rùn)滑需求，使得軋制5182合金是仍然有輕微的水波紋及鋁粉缺陷。另外，該狀態(tài)下的軋制油潤(rùn)滑能力，超過(guò)了軋制1100鋁合金潤(rùn)滑需求，工作輥與鋁帶之間的油膜變厚，處于流體潤(rùn)滑條件，遂產(chǎn)生了花紋缺陷。

表2 :試驗(yàn)結(jié)果

(3)方案3與2相比，不管是軋制5182合金還是軋制1100合金，軋制力繼續(xù)下降；軋制5182時(shí)，水波紋缺陷完全消失(如圖5所示)；軋制1100合金時(shí)，帶材表面仍然存在花紋缺陷(如圖1所示)；這是因?yàn)榉桨?與方案2相比，大幅度增加了0.14mgKOH/g十二酸，軋制油的潤(rùn)滑繼續(xù)增加，潤(rùn)滑能力進(jìn)一步增強(qiáng)，潤(rùn)滑效果得到進(jìn)一步改善，已經(jīng)達(dá)到軋制5182鋁合金所需的潤(rùn)滑要求，所以軋制5182鋁合金后，其表面的水波紋及鋁粉缺陷得到徹底消除；而對(duì)于軋制1100鋁合金而言，此時(shí)更加處于過(guò)潤(rùn)滑階段，所以其表面仍然存在花紋缺陷。

(4)方案3與2相比，不管是軋制5182合金還是軋制1100合金，軋制時(shí)都出現(xiàn)了嚴(yán)重的軋制油冒泡缺陷(如圖6所示)，退火后均出現(xiàn)了邊部黃油斑缺陷(如圖2所示)。這是因?yàn)榉桨?中，大幅度增加了0.14mgKOH/g十二酸作用的緣故。同等碳鏈長(zhǎng)度條件下，和醇、酯比較，酸中極性分子的極性及自由能最高，吸附在鋁帶表面的能力最強(qiáng)，與鋁帶表面行程的吸附膜最牢固。方案3比方案2大幅度增加了0.14mgKOH/g十二酸，使軋制油中的活性極性分子數(shù)量大幅度增加，在軋制時(shí)，這些活性極性分子與鋁粉、微量水、軋制油等發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，生成皂化物質(zhì)。皂化物質(zhì)的成分會(huì)降低軋制油中分子的表面張力，使軋制油在復(fù)雜的流動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)及沖擊過(guò)程中，加上空氣分子的進(jìn)入，產(chǎn)生氣泡，由于軋制油中分子表面張力因?yàn)樵砘镔|(zhì)的存在，降低了表面張力，氣泡生成的速度遠(yuǎn)大于氣泡消亡的速度，使得泡沫難以破滅且越積越多，這就導(dǎo)致了軋制油的嚴(yán)重冒泡現(xiàn)象[3]。另外，軋制油中的十二酸類(lèi)活性極性分子在軋制時(shí)，不容易被吹掃裝置吹掃去除鋁合金帶材表面；在清洗時(shí)，也不容易被清洗裝置清洗去除鋁合金帶材表面，這導(dǎo)致大量的極性非常強(qiáng)的十二酸類(lèi)分子殘留在鋁合金帶材表面，被送入退火爐中進(jìn)行中間退火。而在中間退火的升溫過(guò)程中，碳鏈較短，分子極性弱的組分優(yōu)先蒸發(fā)和燃燒，最后剩下碳鏈較長(zhǎng)、極性非常強(qiáng)的十二酸類(lèi)分子在不完全燃燒的情況下，發(fā)生碳鏈的分解、氧化，造成鋁合金帶材表面被污染，形成黃色油斑[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)增加添加劑含量A及往添加劑中加入十二酸，均有助于提高軋制油的潤(rùn)滑能力，改善或者消除軋制時(shí)產(chǎn)生的水波紋及鋁粉缺陷。(2)軋制1100鋁合金與軋制5182鋁合金，對(duì)冷軋軋制油的潤(rùn)滑能力要求是不同的，前者要求低于后者。(3)當(dāng)軋制油的潤(rùn)滑能力大大超過(guò)所需的要求時(shí)，鋁合金帶材表面會(huì)產(chǎn)生花紋缺陷。(4)大幅度的在添加劑中加入十二酸，會(huì)導(dǎo)致冷軋是軋制油產(chǎn)生嚴(yán)重的冒泡現(xiàn)象，并且會(huì)導(dǎo)致冷軋后鋁合金帶材退火時(shí)表面產(chǎn)生黃油斑缺陷。

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[3]潘秋紅,王雷剛,董則防,黃瑤,萬(wàn)寶偉,等.冷軋鋁板帶材軋制油起泡的原因及對(duì)策[J].潤(rùn)滑與封裝,2008(12):98-91.

[4]白玉波.0.007mm鋁箔表面氧化和油斑缺陷的討論與分析[J].鋁加工,1998(2):17-21.

trials studied under conditions of industrial production, different amounts and types of additives on the surface quality of 1100 and 5182 aluminum alloy strip after cold rolling, cold rolling, cold rolling process oil quality after annealing surface quality of. And the author of them after each step in detail and in-depth discussion comparing the most common way to do an assessment of the experiment, and one of the key steps for a detailed exposition. Ultimately concluded that the performance of specific phenomena and additives for the aluminum alloy cold rolled strip surface quality and rolling processes under different conditions influence.

aluminum rolling process additives corrugated surface water quality

本論文的研究受到國(guó)家科技支撐計(jì)劃(編號(hào):2012BAF09B04)和國(guó)際科技合作專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào):2011DFR50950)資助。