軋輥原始凸度對(duì)8011 鋁合金藥箔板形質(zhì)量影響研究

馬震華

（宏創(chuàng)控股股份有限公司，山東 博興 256500）

板形質(zhì)量控制是生產(chǎn)鋁箔的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是提高鋁箔成品率和產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段。在鋁箔生產(chǎn)過(guò)程中，最常見(jiàn)的板形質(zhì)量問(wèn)題就是波浪缺陷。波浪是軋制過(guò)程中鋁箔在附加應(yīng)力作用下發(fā)生形狀失穩(wěn)，箔面平直度被破壞的現(xiàn)象，根據(jù)波浪出現(xiàn)的位置，可將其分為中間波浪、二肋部波浪、邊部波浪和單邊波浪等。影響鋁箔板形質(zhì)量的因素較多，包括坯料板形、軋輥凸度、軋輥表面粗糙度、工藝?yán)鋮s與潤(rùn)滑、軋制壓下量、軋制速度及張力等。其中，軋輥凸度一般指工作輥的原始輥型，主要對(duì)軋制時(shí)由于軋制力引起的軋輥壓扁以及工作輥和支承輥之間的彈性壓扁起到補(bǔ)償作用，進(jìn)而獲得橫斷面平直的鋁箔。軋輥凸度值的大小是以輥面中心處的直徑與輥面邊部直徑的差值來(lái)表示的，即軋輥凸度Cr=D-D0或者Cr=2 △t，公式中D、D0分別為軋面中心處、軋面邊部的直徑，如圖1 所示。選擇合適的軋輥凸度，對(duì)控制鋁箔板形具有重要意義。本文現(xiàn)就工作輥原始凸度對(duì)8011 合金藥箔軋制板形的影響進(jìn)行研究，從而最大限度地減少因軋輥原始凸度造成的鋁箔板形質(zhì)量問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)滿足8011 合金藥箔板形要求，達(dá)到提高鋁箔產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、成品率的目的，并供同行參考資料。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

實(shí)驗(yàn)材料為作者所在單位自行生產(chǎn)的8011 鋁合金，因藥箔產(chǎn)品質(zhì)量要求高，采取熱軋法制備板坯，熱軋坯規(guī)格為3.0mm×1190mm，其化學(xué)成分如表1 所示。將3.0mm 厚度熱軋坯料冷軋到1.4mm 的厚度，轉(zhuǎn)重卷機(jī)單邊切10mm，隨后進(jìn)行450℃×18h 中間退火，使組織成分均勻化，再將坯料進(jìn)行兩道次的冷軋，厚度變化為1.4mm →0.5mm →0.28mm，之后轉(zhuǎn)至箔軋車(chē)間。在箔軋車(chē)間，料卷在厚度0.28 ～0.07mm 區(qū)間時(shí)采用表2 的軋制工藝參數(shù)進(jìn)行軋制，軋至0.07mm 后更換成品輥進(jìn)行軋輥原始凸度實(shí)驗(yàn)，其他工藝保持不變，0.07mm →0.036mm 道次軋制完成后進(jìn)行雙合軋制0.036mm →0.0206mm×2，最終軋制出成品。8011 合金熱軋藥箔的箔軋工藝參數(shù)如表2 所示。軋輥原始凸度對(duì)板型影響的實(shí)驗(yàn)在箔軋的第3、4 道次軋制過(guò)程進(jìn)行，表3 為軋輥凸度實(shí)驗(yàn)時(shí)鋁箔軋機(jī)的主要參數(shù)。

為研究原始軋輥凸度對(duì)板型的影響，軋輥原始凸度實(shí)驗(yàn)設(shè)置9 組不同的軋輥凸度，分別為-60μm、-40μm、-20μm、0μm、20μm、40μm、60μm、80μm、100μm，軋制到成品后分別從9 卷料上取試樣，試樣編號(hào)為1#～9#，并對(duì)其板型進(jìn)行測(cè)試對(duì)比。板型測(cè)試時(shí)，每卷料取1 ～2m 長(zhǎng)的鋁箔，平整地放置于檢驗(yàn)平臺(tái)上檢驗(yàn)板型：波高（Rv）小于1mm，波數(shù)每米小于5 個(gè)，波寬（Lv）小于50mm 的鋁箔板型屬于合格板型，若各參數(shù)大于以上指標(biāo)時(shí)，則為不合格板型。檢測(cè)工具采用鋼直尺即可，具體測(cè)量方法如圖2 所示。從9 種軋輥凸度中篩選出能生產(chǎn)合格板型的軋輥凸度區(qū)間后，繼續(xù)進(jìn)行細(xì)化軋輥凸度實(shí)驗(yàn)，最后固定最優(yōu)軋輥凸度。

表1 熱軋藥箔用8011 鋁合金的化學(xué)成分（wt.%）

圖2 鋁箔板型檢測(cè)方法

表2 8011 鋁合金藥箔的箔軋工藝參數(shù)

表3 8011 鋁合金藥箔的箔軋機(jī)主要參數(shù)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

圖3 為采用不同軋輥原始凸度對(duì)8011 合金鋁箔進(jìn)行箔軋后9 卷成品鋁箔的板型。由圖3（a）～（e）可知，工作輥原始凸度在-60 ～+20μm 范圍內(nèi)時(shí)，成品鋁箔出現(xiàn)不同程度的邊部波浪缺陷。這主要是因?yàn)椴堖^(guò)程中在軋制力的作用下，工作輥發(fā)生彈性壓扁，工作輥與支持輥之間也會(huì)發(fā)生彈性變形，軋輥原始凸度過(guò)小難以補(bǔ)償軋輥的彈性壓扁，軋輥仍處于中間凹兩端凸的狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致鋁箔發(fā)生不均勻變形，中間部分變形量小，承受附加拉應(yīng)力，邊部變形量大，承受附加壓應(yīng)力，并在壓應(yīng)力作用下形成波浪。工作輥原始凸度為-60μm 時(shí)，鋁箔的邊部波浪最嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)壓靠現(xiàn)象，隨著工作輥原始凸度的增大，工作輥在軋制過(guò)程中的彈性壓扁得到的補(bǔ)償量不斷增加，彎曲程度減輕，鋁箔的不均勻變形得到改善，因此，鋁箔的邊部波浪缺陷也逐漸減輕。當(dāng)工作輥原始凸度為40μm、60μm 時(shí)，成品鋁箔的邊部波浪缺陷基本消失，能夠達(dá)到藥箔板型合格標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量良好，如圖3（f）～（g）所示。當(dāng)工作輥原始凸度大于60μm 時(shí)，鋁箔出現(xiàn)明顯的中間波浪缺陷，并且隨著軋輥原始凸度的增大，中間波浪缺陷愈嚴(yán)重，如圖3（h）～（i）所示。這是因?yàn)檐堓佂苟冗^(guò)大，其自身補(bǔ)償超過(guò)了軋輥的彈性壓扁量，實(shí)際軋制時(shí)，軋輥輥面中心部分的直徑仍大于輥面邊部的直徑，使得鋁箔中間部分的變形量大于邊部的變形量，承受附加壓應(yīng)力，進(jìn)而形成中間波浪缺陷，無(wú)法滿足藥箔板型合格要求。

圖3 不同軋輥原始凸度對(duì)鋁箔板型質(zhì)量的影響

為了進(jìn)一步探究生產(chǎn)藥箔最合適的原始軋輥凸度，在上述的40 ～60μm 軋輥原始凸度范圍內(nèi)選擇45μm、50μm、55μm 的軋輥原始凸度繼續(xù)進(jìn)行軋輥凸度實(shí)驗(yàn)，生產(chǎn)出3 卷同規(guī)格8011 鋁合金藥箔，3 卷鋁箔的板型如圖4 及表4 所示。由表4 可知，工作輥輥原始凸度為50μm 時(shí)，生產(chǎn)出的藥箔成品的波高、波寬及波數(shù)均為最小值，板型最優(yōu)。在實(shí)際生產(chǎn)8011 合金藥箔過(guò)程中，將箔軋的成品軋輥原始凸度定為50μm 進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證表明，生產(chǎn)的規(guī)格為0.0206×2×1170 的8011 鋁合金藥箔板型最優(yōu)，能夠完全滿足國(guó)內(nèi)外客戶需求。

圖4 優(yōu)選軋輥原始凸度后鋁箔板型質(zhì)量

表4 優(yōu)選軋輥原始凸度對(duì)鋁箔板型質(zhì)量的影響

此外，在進(jìn)行上述工作輥原始凸度試驗(yàn)過(guò)程中，新工作輥送入軋機(jī)后，在未使用之前一般都要用軋制油對(duì)軋輥進(jìn)行一定時(shí)間的預(yù)熱，升高軋輥溫度以利于軋制生產(chǎn)過(guò)程。在試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)由于換輥頻繁，換輥后熱輥不充分，軋輥未能達(dá)到熱平衡，造成換輥后軋制的第一卷料板型難以控制，但是，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的軋制后，軋輥的溫度與變形區(qū)內(nèi)的溫度趨于一致，軋輥的熱凸度趨于穩(wěn)定，產(chǎn)品的板型質(zhì)量又得到了較好的控制。為解決該問(wèn)題，避免換輥后的第一卷鋁箔成為廢品，對(duì)更換軋輥后的熱輥工序進(jìn)行生產(chǎn)觀察，并根據(jù)換輥情況的不同對(duì)軋輥預(yù)熱時(shí)間進(jìn)行了總結(jié)，以供鋁箔生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行參考，如表5 所示。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）軋輥原始凸度可對(duì)軋制時(shí)軋輥的彈性壓扁進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而影響鋁箔板型質(zhì)量。軋輥原始凸度為負(fù)值或過(guò)小時(shí)，軋制的鋁箔產(chǎn)生邊部波浪缺陷，隨凸度增大，邊部波浪逐漸減輕；軋輥原始凸度過(guò)大時(shí)，鋁箔易產(chǎn)生中間波浪缺陷，且隨著凸度的增大而愈加嚴(yán)重。

表5 軋輥預(yù)熱時(shí)間表

（2）生產(chǎn)成品規(guī)格0.0206×2×1170 的8011 合金藥箔，軋輥原始凸度選擇40 ～60μm 有利于控制板型，并且軋輥原始凸度為50μm 時(shí)板型最優(yōu)，能夠滿足客戶要求。

（3）長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)或更換工作輥、支撐輥后進(jìn)行充分的熱輥，有利于板型的控制。