PS版基拉伸彎曲矯直質(zhì)量的提高

供稿|劉應超，劉坤英 / LIU Ying-chao， LIU Kun-ying

PS版基拉伸彎曲矯直質(zhì)量的提高

供稿|劉應超，劉坤英 / LIU Ying-chao， LIU Kun-ying

內(nèi)容導讀

為改善軋制后PS版基的板形質(zhì)量，需要在最后一道工序進行拉伸彎曲矯直，如果控制不當，很容易產(chǎn)生新的表面質(zhì)量缺陷。文章分析了1850拉伸彎曲矯直機組和PS版基拉伸彎曲矯直的原理以及生產(chǎn)實踐中存在的問題，通過對1850拉彎矯直機組進行設(shè)備改造、完善工藝、操作規(guī)范、改善現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境，大大增強了清洗效果，減少表面質(zhì)量缺陷明顯，提高了PS版基的表面質(zhì)量。

板帶材在冷軋加工時，由于輥型和輥縫的形狀等原因引起板帶材的板形不良，會產(chǎn)生波浪（雙邊波浪、單邊波浪、中間波浪、兩肋波浪）、翹曲、側(cè)彎及瓢曲和潛在的板形不良等問題［1-2］。這些缺陷產(chǎn)生的主要原因是由于軋件在寬度方向上的縱向延伸不均勻，出現(xiàn)了內(nèi)應力的結(jié)果。為了消除板帶材的板形不良，使板帶材的內(nèi)應力趨于均勻，必須要對其進行矯正。

常用的改善帶材板形的方法有彎曲矯直、連續(xù)拉伸矯直和拉伸彎曲矯直。傳統(tǒng)的矯直機組方法，如輥式矯直機、拉力矯直機等，對矯正厚度大于2 mm的帶材，效果還可以，但對于薄帶材卻不能滿足要求。連續(xù)拉伸矯直對瓢曲缺陷也無法矯正。綜合比較而言拉伸彎曲矯直的效果最好，能消除帶材的浪形、瓢曲、側(cè)彎等三維形狀缺陷，尤其是對于高強度和薄料，矯直效果好，效率高。無疑連續(xù)拉彎矯直機組正是矯正薄材的理想設(shè)備。

拉伸彎曲矯直

1850拉彎矯直機列配有開卷機、清洗系統(tǒng)、矯直系統(tǒng)、卷取機等設(shè)備，矯直系統(tǒng)又包括兩組張力S輥及矯直輥組，其設(shè)備簡圖如圖1所示。

圖1　1850拉伸彎曲矯直機組主要設(shè)備簡圖

拉伸矯直也叫純張力矯直，不設(shè)小直徑的鋼棍矯直，利用兩組S輥直徑的拉力使帶材產(chǎn)生一定的塑性變形，達到消除或減小帶材殘余應力的目的，使帶材平整。即矯直板形主要靠S輥之間建立的張力對帶材進行矯平，拉伸矯直要求S輥電機負荷大，特別是最中間的入口4#張力棍和出口1#張力棍，相應S輥的承受負荷也大，輥面容易損傷。

拉伸彎曲矯直是對帶材進行拉伸和彎曲變形，通過彎曲應力和拉伸應力的疊加，使應力達到帶材的屈服極限，將帶材平直部分的纖維長度拉長，同時將波浪部分的纖維也拉長，彈性恢復后，鋁帶材的纖維長度保持相同，因而可以改善帶材平直度［4］。

矯直單元的前后各有一套S輥，帶材通過S輥時，產(chǎn)生一定的張力，帶張力的帶材通過矯直單元時，在拉應力和彎曲應力的聯(lián)合作用下，產(chǎn)生塑性變形。同時，經(jīng)過反復的正向、反向彎曲，使材料內(nèi)部的殘余應力和殘余彎曲逐漸減小，甚至趨近于零。

生產(chǎn)實踐

拉伸彎曲矯直是PS版基生產(chǎn)的最后一道工序，對于成品質(zhì)量控制起著至關(guān)重要的作用。目前安裝使用的1850拉伸彎曲矯直機設(shè)計上存在一定缺陷，機械精度較低，生產(chǎn)的PS版基表面缺陷較多。

拉伸彎曲矯直工序常見質(zhì)量問題有表面劃傷、印痕、麻點、板形差（肋浪、荷葉邊）等。目前產(chǎn)生表面印痕、麻點大多情況下是因為表面清洗不到位，易造成表面油泥、鋁灰聚集在矯直輥表面導致表面缺陷。清洗設(shè)備為一個堿處理、一個水處理。設(shè)備采用四個水箱組：一個預除油、一個除油、一個預清刷洗、一個水清洗，且一組清洗長度距離相當于1850 mm拉伸彎曲矯直全部清洗長度。該設(shè)備正常生產(chǎn)速度只能控制在80～110 m/min，若提高速度則極容易產(chǎn)生表面劃傷、矯直輥印痕、表面麻點等缺陷。

設(shè)備改造

為提高PS版基拉伸質(zhì)量，提升設(shè)備精度，對1850拉伸彎曲矯直機組進行了改造。主要包括以下幾個方面：改造清洗水箱，采用蒸汽加熱，減少結(jié)垢且溫控精準；增加過濾裝置，提升水質(zhì)；在矯直機組前加裝自動噴油裝置，保證彎曲矯直過程中的潤滑效果；風干箱前增加風嘴，吹掃表面附著的鋁灰等臟物；出口導輥下增加小S輥，減少出現(xiàn)矯直輥印、硬硌傷、震痕等缺陷；卷取前增加油霧潤滑，以避免由于料卷串層錯動而產(chǎn)生的擦劃傷。

水箱系統(tǒng)改造

1850拉伸彎曲矯直機組目前使用兩個清洗水箱，1#水箱用作堿處理，對PS版基表面除油，3#水箱用作水處理，清洗表面臟物。水箱管路年久失修，部分銹蝕且內(nèi)部臟物集聚，因而對水箱所有水管進行了更換。為改善水質(zhì)，改自來水為循環(huán)軟化水；為避免臟物進入水箱，在回水管路上增加了過濾裝置。整體改造后的水質(zhì)清澈透明。

清洗水箱原采用加熱棒加熱，加熱棒易結(jié)垢且容易壞，用自來水清洗效果不佳，且水垢脫落容易附著在鋁板上。將加熱棒加熱改為蒸汽加熱。蒸汽加熱溫度控制精準，加熱速度也大幅提高，見圖2。

通過與企業(yè)會計準則進行諸多方面比較之后，發(fā)現(xiàn)兩者雖然有一定的差異，但是也有相同之處。在之后的發(fā)展過程中，必須采取方法和措施不斷完善民間非營利組織會計制度，促進民間非營利組織健康快速發(fā)展。

圖2　改造前的加熱棒加熱（a）和改造后的蒸汽加熱（b）

在清洗箱后風干箱前增加了兩排風嘴，對清洗后的鋁板進行吹洗，沖掉表面附著的鋁灰等臟物，以求徹底清潔。

油霧噴射裝置

在矯直機組前有油霧噴射裝置，在PS版基矯直前進行潤滑。原來采用手動噴壺噴灑，手動裝置會造成油霧噴射不均勻，且勞動強度大。將手動噴壺噴油改造成氣閥控制自動噴油，潤滑效果改善，且勞動強度降低，如圖3所示。

出口導輥下增加小S輥

在張力輥后出口偏導輥下方增加小S輥，S輥為φ145 mm膠輥。在不使用上矯直輥的情況下，帶材通過小S輥時，產(chǎn)生一定的張力及彎曲變形，對板形起到一定矯正作用，可以避免PS版基出現(xiàn)翹頭。通過使用加裝的小S膠輥，可以取消使用上矯直輥，減少PS版基與小直徑鋼質(zhì)矯直輥接觸，從而減少出現(xiàn)矯直輥印、硬硌傷、震痕等缺陷，同時可以減少矯直輥更換及維護費用。

卷取前增加油霧潤滑

在PS版基卷取時由于上下層之間的錯動容易造成表面擦劃傷，后在卷取機前增加了一套自動油霧噴灑裝置，增加了潤滑，避免了鋁板上下層之間錯動而產(chǎn)生的擦劃傷，見圖4。

圖3　改造后的自動油霧噴灑裝置

圖4　卷取機前的自動油霧噴灑裝置

操作規(guī)范

為提高PS版基表面質(zhì)量，需要改善清洗效果，而合適的pH值清洗液有助于清除冷軋后表面殘油。通過實驗摸索后，對清洗液的pH值及使用的脫脂劑進行了調(diào)整，對洗、烘干參數(shù)制定了規(guī)范。在彎曲矯直過程中，料卷會接觸多根輥，很容易產(chǎn)生印痕等缺陷。為便于查找異物源同時減少輥印產(chǎn)生，確定了依據(jù)常見輥周期排查輥印源的方法規(guī)定清潔生產(chǎn)制度。

清洗工藝參數(shù)規(guī)范

為提高除油清洗效果，對清洗液的pH值及使用的脫脂劑進行了調(diào)整。原清洗液pH值控制在8.5～9，后調(diào)整為pH值控制在11以上。以往使用的脫脂劑為中溫強堿性脫脂液，含有較高的氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、多聚磷酸鈉等物質(zhì)，容易造成環(huán)境污染?，F(xiàn)在，改用中溫弱堿性脫脂液。這類脫脂液一般不含氫氧化鈉和磷酸鹽等對環(huán)境污染嚴重的物質(zhì)，而是含有較多的表面活性劑，不僅清洗效果良好，而且也有利于環(huán)境保護。

經(jīng)過比較不同清洗參數(shù)下的拉伸效果，并結(jié)合客戶對產(chǎn)品的要求，對清洗、烘干參數(shù)進行規(guī)范：低壓清洗溫度不低于70℃；儲水箱水溫不低于75℃；當除油脂處理水箱清洗液pH值低于11時，加脫脂劑25 kg左右；熱風烘干箱溫度大于70℃。

印痕的檢查及輥系清理

為提高PS版基表面質(zhì)量，也需要對印痕進行檢查，對可能出現(xiàn)問題的輥系及時清理。1850拉伸彎曲矯直工序可能產(chǎn)生印痕的輥系主要有：出入口夾送輥（φ300 mm）、1—3號擠干輥（φ250 mm）、展平輥（φ200 mm）、8輥張力輥（φ800 mm）和矯直輥（φ35 mm）。嚴格執(zhí)行清理各輥系的制度，每班開始工作前都必須用紗布蘸丙酮清理各輥系。同時，質(zhì)檢人員加強檢點，發(fā)現(xiàn)PS版基印痕缺陷時，必須根據(jù)印痕的周期性和上下表面特點判斷出造成印痕產(chǎn)生位置并及時清理。

改善生產(chǎn)環(huán)境

由于生產(chǎn)環(huán)境對產(chǎn)品表面質(zhì)量的影響非常大，因此必須進行改善。1850拉伸彎曲矯直機組機列長、設(shè)備多，目前已經(jīng)連續(xù)運轉(zhuǎn)多年，進行過多次改造，部分設(shè)備已廢棄不用，如在線切邊機、2#水箱、紅外加熱烘干箱等。設(shè)備老化嚴重，多處存在漏水漏油現(xiàn)象，衛(wèi)生死角多，現(xiàn)場環(huán)境差。

根據(jù)精益生產(chǎn)及生產(chǎn)質(zhì)量6S體系的要求，將1850拉伸彎曲矯直機組作為生產(chǎn)質(zhì)量6S體系及可視化管理示范區(qū)，進行綜合管理改善。主要包括三大類內(nèi)容。設(shè)備：主要設(shè)備編號標示、儀表的標示、各種控制箱的名稱標示、管路及流向標示；生產(chǎn)現(xiàn)場：通道及工作區(qū)域標示、物料區(qū)域劃分及標示、區(qū)域線、定位線標示、清掃工具放置區(qū)域標示；消防與安全：消防器材位置標示、消防器材使用方法標示、消防通道規(guī)劃及標示、逃生線路圖標示、安全標示、安全護欄標示、墻角、坑道、墩柱標示。參照制定的可視化標準實施后，徹底改變了原來臟亂差的局面，整個1850拉伸彎曲矯直生產(chǎn)線面貌煥然一新。

結(jié)束語

PS版基的拉伸質(zhì)量主要取決于端面質(zhì)量、板形質(zhì)量、表面質(zhì)量三方面。端面質(zhì)量要求端面整齊，無錯層、塔形等缺陷。板形質(zhì)量要求拉伸后的帶材板形平整。表面質(zhì)量要求表面粗糙度≤0.3 μm，表面清潔無殘留軋制油污，無新增表面缺陷，如印痕、擦劃傷等。

1850拉伸彎曲矯直具有開卷自動對中、卷取自動糾偏功能，所拉伸的鋁卷基本能滿足端面質(zhì)量要求。根據(jù)來料狀況合理控制拉伸參數(shù)如速度、開卷/卷取張力、延伸率等可以控制板形。

目前改進工作主要針對表面質(zhì)量開展，集中在改善清洗效果、避免擦劃傷、印痕等缺陷。通過1850拉伸彎曲矯直設(shè)備改造、完善工藝及操作規(guī)范、改善生產(chǎn)環(huán)境等措施，PS版基表面質(zhì)量得到很大提高，表面擦劃傷、表面麻點麻坑等缺陷大幅度減少。

攝影 黃秋敏

［1］ 肖亞慶，謝水生，劉靜安. 鋁加工技術(shù)使用手冊. 北京：冶金工業(yè)出版社，2005

［2］ 潘金生，田民波，仝健民. 材料科學基礎(chǔ). 北京：清華大學出版社，2011

［3］ 孟憲躍，張洪銳，霍洪波. 拉伸彎曲矯直機在鋁帶精整中的應用研究. 機械設(shè)計與制造，2014（5）：173

［4］ 唐波. 矯直機在冷軋精整中的應用. 四川冶金，2014，36（6）：78

Improvement of Tension Leveling Quality of Presensitized Plate

10.3969/j.issn.1000-6826.2016.05.14

劉應超（1982—），男，碩士研究生，工程師，主要從事鋁及鋁合金板帶箔產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝研究及產(chǎn)品質(zhì)量控制，E-mail：liuyingchao99@126.com。

華北鋁業(yè)有限公司，河北 涿州 072750