尼龍刷輥與無(wú)紡布輥在鋁板帶材生產(chǎn)中的應(yīng)用

何梅瓊，劉靜安，張志貴，劉煌萍

（1.西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，重慶 401326；2.咸陽(yáng)大田機(jī)械有限責(zé)任公司，咸陽(yáng) 712038；3.廣東廣鋁集團(tuán)有限公司，廣州 510550）

尼龍刷輥與無(wú)紡布輥在鋁板帶材生產(chǎn)中的應(yīng)用

何梅瓊1，劉靜安1，張志貴2，劉煌萍3

（1.西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，重慶 401326；2.咸陽(yáng)大田機(jī)械有限責(zé)任公司，咸陽(yáng) 712038；3.廣東廣鋁集團(tuán)有限公司，廣州 510550）

分別介紹了尼龍刷輥與無(wú)紡布輥的特點(diǎn)及分類，并對(duì)二者在鋁板帶材生產(chǎn)中的應(yīng)用、選用方法及注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。實(shí)踐證明，尼龍刷輥和無(wú)紡布多用輥具有一系列優(yōu)異的特性，對(duì)提高鋁板帶材表面質(zhì)量有著重要的作用，值得大力推廣應(yīng)用。

尼龍刷輥；無(wú)紡布輥；鋁板帶材；應(yīng)用及選用方法

0 前言

隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，作為現(xiàn)代工業(yè)基礎(chǔ)材料的鋁板帶材用途愈來(lái)愈廣泛，對(duì)其表面要求也愈來(lái)愈高。近年來(lái)尼龍刷輥被廣泛用于鋁板帶材的清洗、脫脂、清輥、拋光等工序中，無(wú)紡布輥用于除油、除水工藝使得板帶材表面質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍。本文介紹與討論了尼龍刷輥及無(wú)紡布輥的工作原理、分類和特點(diǎn)及其在鋁板帶材生產(chǎn)中的應(yīng)用和相關(guān)問(wèn)題，供板帶材生產(chǎn)廠家及有關(guān)設(shè)備廠家參考。

1 尼龍刷輥的特點(diǎn)及分類

1.1 尼龍刷輥的特點(diǎn)

尼龍化學(xué)名稱又稱聚酰胺（PA），由于其為結(jié)晶性聚合物且結(jié)晶性高，其抗拉強(qiáng)度、硬度、彈性及耐磨性均高于其它塑料，同時(shí)尼龍又具有良好的耐化學(xué)腐蝕性，尤其是耐油性優(yōu)異并能耐弱酸、弱堿和一般溶劑，所以在眾多的工程塑料刷絲中作為鋁板帶生產(chǎn)中的首選，有其一定的合理性和必然性。

1.2 尼龍刷絲的分類與特點(diǎn)

1.2.1 尼龍66刷絲

目前用于工業(yè)制刷的刷絲主要有尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍1010、尼龍612等多種尼龍材料。鋁板帶材在冷軋制過(guò)程中，因軋輥與板帶表面摩擦碾壓，其表面會(huì)產(chǎn)生微氧化粉脫落和吸附，軋制油及其附著懸浮成分會(huì)殘留在板帶材表面。如不及時(shí)清理會(huì)粘附在拉彎矯機(jī)的輥面，引起輥面磨損，并造成板帶表面硌傷。為此高溫?zé)崴⑾垂ば蚴遣豢苫蛉钡?。但是在眾多尼龍刷絲中，大多尼龍材料熔點(diǎn)在210°左右，在80℃以上的水溫下長(zhǎng)期使用會(huì)降解變形，而尼龍66的熔點(diǎn)在250℃以上，在80℃以上的熱水中使用不變形，故鋁板帶材的清洗大多選用尼龍66刷絲。但是尼龍66存在的致命缺陷是吸水性過(guò)高（1.5%），在水中刷洗刷絲會(huì)變軟，剛性降低，致使脫脂不干凈，加之尼龍本身不耐強(qiáng)堿，刷輥的壽命也會(huì)降低。

1.2.2 DT-Bellon刷絲

根據(jù)以上刷絲存在的問(wèn)題，國(guó)外有公司在尼龍66的基礎(chǔ)上加入納米蒙脫石等材料，開發(fā)出了DTBellon刷絲，比尼龍66的吸水性大大降低，耐堿性及抗拉強(qiáng)度大幅提高，徹底解決了鋁板帶材刷洗這一難題。經(jīng)測(cè)試其拋光效果比尼龍66提高了一倍，刷輥壽命提高了3～5倍。

1.2.3 含磨料刷絲

含磨料刷絲是在尼龍樹脂材料中加入30%左右的碳化硅等磨料，通過(guò)混料、擠出、拉絲等工藝而制成的不同粗細(xì)的含磨料刷絲。在尼龍材料中尼龍612作為首選，尼龍612除具有PA的特點(diǎn)之外，還有相對(duì)寬度小、吸水率低（0.1%）及密度、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，有較高的抗拉強(qiáng)度。也有選用尼龍610作為拉絲材料的，但性價(jià)比較低。按所用的材料不同，目前這類刷絲主要有以下幾種：

（1）碳化硅磨料絲，尼龍中加入碳化硅微粉拉制而成，由于碳化硅結(jié)構(gòu)的多角形，拋出的產(chǎn)品為亮光型，板帶行業(yè)主要用180#～800#。

（2）氧化鋁磨料絲、尼龍絲中加入氧化鋁微粉，由于其結(jié)構(gòu)為多棱形，拋出的產(chǎn)品為亞光型，主要使用180#～800#。

（3）金剛石刷絲，尼龍中加入金剛石微粉拉制而成，由于其獨(dú)有的鋒利度及硬度，在鋁板帶生產(chǎn)中主要用于鏡面拋光等工序，主要使用320#～3000#。

（4）耐高溫特種磨料絲

耐高溫磨料絲主要由合成樹脂PPS或PEEK加入磨料拉絲而成。由于其熔點(diǎn)高達(dá)300℃及355℃，主要用于干拋或熱軋輥的清輥工藝中。在同樣高速干拋條件下一般磨料絲已熔化變形而耐高溫絲仍然可正常使用。

（5）多股刷絲

在精密鋁板帶材的刷洗中盡管常選用較細(xì)的刷絲，但由于刷絲仍然是單根，仔細(xì)觀察在板面上仍然會(huì)留下劃痕。為此德國(guó)、日本、韓國(guó)相繼推出了多股刷絲，即在0.5～1mm的刷絲中有無(wú)數(shù)根細(xì)纖維絲，刷洗時(shí)刷絲頭部散開形成一個(gè)面，由原來(lái)的單根刷一條線而變成刷一個(gè)面，使這一問(wèn)題得到了很好的解決。

1.3 鋁板帶材生產(chǎn)中刷輥的選用

（1）拉彎矯清洗機(jī)：拉彎矯清洗機(jī)一般是鋁薄板生產(chǎn)的最后一道工序，對(duì)板面的要求極其嚴(yán)格，在去除板面上油污及殘留粉末的情況下板面不能有任何劃痕，所以刷輥結(jié)構(gòu)最后選用內(nèi)噴式刷輥，刷絲選用德國(guó)哈爾公司或日本霍太尼公司的多股刷絲，或者選用0.15mm以下的尼龍刷絲。鋁厚板帶材清洗可選用0.3～0.5mm尼龍絲。

（2）熱軋機(jī)清輥刷：熱軋機(jī)清輥刷的目的是將熱軋時(shí)粘在軋輥輥體表面的鋁粉等污物去除，傳統(tǒng)工藝采用鋼絲刷。由于鋼絲脆性容易斷絲，在軋輥表面容易產(chǎn)生劃傷。目前最有效的還是內(nèi)噴式磨料刷，一般選用180#尼龍磨料絲，刷絲的密度應(yīng)不低于50%。由于尼龍熔點(diǎn)低，在偶然水量不足的情況下會(huì)發(fā)生刷絲燒糊的現(xiàn)象，不少?gòu)S家已開始使用耐高溫磨料絲，但價(jià)格相對(duì)要高一些。

（3）冷軋機(jī)清輥刷：近年冷軋機(jī)軋輥的清輥開始引起眾多廠家的重視，冷軋機(jī)的清輥除了清除軋輥表面的污物之外，不能劃傷輥體表面，經(jīng)和明泰鋁業(yè)多年的合作試驗(yàn)，選用0.5mm以下的磨料絲，刷絲長(zhǎng)度控制在一定的范圍內(nèi)，保持刷絲的密度在60%以上，由粗到細(xì)進(jìn)行多道的拋光為最佳方案。

（4）鏡面板拋光：由于鋁板帶材本身的粘性及易氧化的缺陷，鋁板帶材的鏡面板拋光是長(zhǎng)期困擾鋁板帶材生產(chǎn)企業(yè)的難題。為此經(jīng)和河南明泰鋁業(yè)多年的合作試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)選用320#～3000#金剛石刷輥是一種很好的解決方案。

（5）軋輥鏡面拋光刷：軋輥的鏡面拋光是鋁板帶行業(yè)一大難題，目前大多數(shù)廠家仍采用砂帶拋光的方案，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。軋輥鏡面拋光刷新方案，是用PEEK為材料加入5000#的磨料做成盤刷，配專用設(shè)備進(jìn)行拋磨，原來(lái)需用5天的拋光時(shí)間，現(xiàn)只需2h即可達(dá)到0.001的鏡面效果。

1.4 刷輥的修磨

刷輥使用日久之后，表面會(huì)出現(xiàn)兩頭大中間小的啞鈴狀（或俗稱狗骨頭狀）?？蛇m時(shí)采用下面方法進(jìn)行修剪：（1）無(wú)論純尼龍絲或磨料絲均可用專用刀具剪切，刀架裝在車床上簡(jiǎn)單易行；（2）磨料絲刷輥可在外圓磨床上或車床裝砂輪進(jìn)行修磨，砂輪可選用46#碳化硅砂輪。

2 無(wú)紡布多用輥的特點(diǎn)及應(yīng)用

無(wú)紡布多用輥（專利號(hào)：201220407176.5）是用特種工藝將專用無(wú)紡布燒結(jié)成圓柱狀結(jié)構(gòu)，然后壓套在鋼軸上制成的無(wú)紡布輥輪，有別于傳統(tǒng)的橡膠輥及鋼輥（見圖1）。這種輥?zhàn)幼畲筇攸c(diǎn)是采用了一種內(nèi)部組織為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特殊不織布，能夠吸油、吸水并將板材表面的殘粉滲入，而且摩擦系數(shù)高。無(wú)紡布輥的擠水、擠油效果如圖2所示。

圖1 無(wú)紡布多用輥示意圖

圖2 無(wú)紡布輥工作示意圖

2.1 清洗線擠水

在清洗生產(chǎn)線（見圖3）中最后一道工序中無(wú)外乎要加一道橡膠擠水輥，由于橡膠膠輥本身不能吸水的缺陷，致使大量的水份要靠后續(xù)的烘道來(lái)烘干，耗能量非常巨大，稍有不慎會(huì)在板帶表面留下水漬，直接影響鋁板帶材外在質(zhì)量。據(jù)推算，清洗線很大一部分費(fèi)用要花在后續(xù)的板帶材烘干上。一般來(lái)說(shuō)干燥度每上升1%，相當(dāng)于干燥部烘道所蒸發(fā)的水量少5%，也就是說(shuō)耗電量增加約5%。更為嚴(yán)重的是使用舊輥的結(jié)垢現(xiàn)象，殘留物擠不干凈，使得表面形成多余線狀結(jié)構(gòu)，表面反射率僅為30%左右。

而無(wú)紡布輥的擠水效果提高了5倍以上，大大節(jié)約了能源，板材的表面非常干凈，非常光亮，反射率達(dá)到90°以上。過(guò)去用橡膠輥一個(gè)月就得更換一次，鋁板帶材產(chǎn)量最多1200t，現(xiàn)在生產(chǎn)4000t修磨一次，輥?zhàn)拥膲勖?年以上，大大節(jié)約了成本。

2.2 花紋板除油技術(shù)的改進(jìn)

花紋板除油是板帶生產(chǎn)中一道難題，經(jīng)多次研制，在無(wú)紡布輥的基礎(chǔ)上，研制出了花紋板真空擠干輥。其基本原理是在真空輥軸上覆以不同硬度的彈性材料以適應(yīng)花紋板高低不平的表面，將油液吸入輥體內(nèi)部，達(dá)到除油的目的。目前在明泰鋁業(yè)等多家廠家使用后反映良好，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域的空白（見圖4）。

圖4 花紋板真空擠干輥

2.3 導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)輥功能的改進(jìn)

傳統(tǒng)工藝中鋁板帶材生產(chǎn)中的導(dǎo)向輥及S輥等大多采用聚氨酯膠輥，但因其摩擦系數(shù)不足，帶材打滑、跑偏現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。無(wú)紡布多用輥因?yàn)槠淅w維包裹的特性，其高摩擦系數(shù)保證了其具有穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)向控制，見表1。

表1 各種不同材質(zhì)的輥?zhàn)拥哪Σ料禂?shù)

從表1可以看出無(wú)紡布輥的摩擦系數(shù)高于鋼輥及橡膠輥的20～40倍，這種高的摩擦系數(shù)保證了張力同時(shí)提高了20～40倍，保證了張力輥的平滑運(yùn)行，避免了卷材運(yùn)行中下垂等不良現(xiàn)象。

由于無(wú)紡布輥本身具有的這種優(yōu)異特性，除了以上幾個(gè)方面應(yīng)用之外，亦在鋁板帶材除油、箔材熨平、分切機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。輥?zhàn)拥膲勖鼮槟z輥的8～10倍，為用戶大大節(jié)約了成本并節(jié)省了換輥所需的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效益。

目前國(guó)內(nèi)銅板帶材、鋁板帶材生產(chǎn)中DT無(wú)紡布輥已經(jīng)占領(lǐng)了絕大一部分市場(chǎng)，鋼板帶生產(chǎn)廠家也開始使用。產(chǎn)品逐步成熟并形成了一定的規(guī)模替代了進(jìn)口。經(jīng)國(guó)際著名的軋機(jī)生產(chǎn)商意大利MINO公司測(cè)試，DT無(wú)紡布輥各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及性價(jià)比全面超過(guò)了進(jìn)口的同類產(chǎn)品。

DT無(wú)紡布輥以其高性價(jià)比、交貨周期短、維修方便而受到廣大用戶的好評(píng)，具有廣闊的推廣價(jià)值。

3 真空擠干機(jī)

真空擠干機(jī)是在原有無(wú)紡布多用輥的基礎(chǔ)上改造而成的一種新型真空擠干機(jī)器。其原理在于將原有無(wú)紡布多用輥實(shí)芯輥體改成表面帶有相應(yīng)排孔的真空輥。運(yùn)行過(guò)程中將板帶材上的液體擠入輥體內(nèi)部，然后利用機(jī)器真空系統(tǒng)的循環(huán)泵將其抽走，經(jīng)氣水分離系統(tǒng)將液體過(guò)濾可重復(fù)使用，其工作原理見圖5。

圖5 真空擠壓機(jī)工作原理圖

該機(jī)經(jīng)常鋁股份、明泰鋁業(yè)、三豐銅業(yè)等多家廠家使用并嚴(yán)格測(cè)試，采用真空擠干機(jī)的方法相比原有的無(wú)紡布輥擠干率提高30%以上。實(shí)踐證明真空擠干機(jī)的使用是目前板帶材生產(chǎn)中除液最有效的手段。該項(xiàng)目已獲國(guó)家實(shí)用新型專利并通過(guò)了陜西省咸陽(yáng)市科技局組織的專家鑒定，一致認(rèn)為該項(xiàng)目已達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，是值得大力推廣的一項(xiàng)成果。

4 小結(jié)

在鋁板帶材生產(chǎn)過(guò)程中，清洗、脫脂、清輥、擠水、拋光等工序是保證其高表面質(zhì)量的關(guān)鍵工藝措施之一，尼龍刷輥和無(wú)紡布多用輥具有一系列優(yōu)異的特性，對(duì)提高鋁板帶材表面質(zhì)量有著重要的作用，值得大力推廣應(yīng)用。

專利薈萃

航空用鋁薄板的生產(chǎn)方法

美國(guó)專利 US5938867

本發(fā)明介紹了一種航空用鋁薄板的生產(chǎn)方法，該方法包括以下幾個(gè)步驟：(a)提供鋁合金坯料，其成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：3.8～4.9Cu，1.2～1.8Mg，0.3～0.9Mn，Si≤0.30，F(xiàn)e≤0.3，Ti≤0.15，余量為鋁，以及其他非重要元素和雜質(zhì)；(b)將坯料熱加工；(c)將熱加工后的坯料加熱至725～875℃，然后退火；(d)對(duì)坯料進(jìn)行固溶熱處理；(e)冷卻坯料；(f)靜置坯料，使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；(g)冷加工坯料，從而生產(chǎn)出強(qiáng)度和韌性均得以提高的鋁合金。

用于汽車制造業(yè)的Al-Cu-Mg-Mn合金

美國(guó)專利 US5897720

本發(fā)明推薦一種Al-Cu-Mg-Mn(3.8%～4.9%Cu，1.2%～1.8%Mg，0.3～0.9%Mn，≤0.35%Si，≤0.3%Fe，≤0.15%Ti)合金。該合金與現(xiàn)在廣泛用于汽車制造業(yè)的2024合金相比，其斷裂韌性高5%以上，疲勞裂紋增長(zhǎng)速度慢，耐蝕性高，成形時(shí)的工藝能力高。Al-Cu-Mg-Mn合金半成品的生產(chǎn)方法包括：鑄錠均勻化處理、熱軋至2.54～6.35mm厚度、退火(383～468℃，1～12h)、冷軋(壓下量≥40%）、熱處理(493～499℃)及水淬。本專利還列出了添加元素的極限計(jì)算值及推薦的工藝過(guò)程。

鋁合金厚板的生產(chǎn)

美國(guó)專利 US5803997

本專利介紹了一種通過(guò)鑄錠熱變形方法來(lái)生產(chǎn)鋁合金厚板的工藝。在該工藝中，熱變形至少包括一次熱軋和一次鍛造。而熱軋和鍛造操作至少有一部分是在鑄錠的寬向進(jìn)行的。但其條件是，寬向鍛造后再進(jìn)行熱軋，寬向鍛造決定厚度的最終尺寸，板厚的最終尺寸大于寬度的最終尺寸。但加工步驟不包括頂鍛。

脫模劑自動(dòng)回收再利用節(jié)能設(shè)備

中國(guó)專利CN203853536U

本專利涉及的脫模劑自動(dòng)回收再利用節(jié)能設(shè)備包括機(jī)械部分和自動(dòng)控制部分。機(jī)械部分是脫模劑回收的集收單元，主要包括一級(jí)沉淀除菌單元、二級(jí)沉淀刮渣單元、過(guò)濾除油單元、配料攪拌輸送單元等等。自動(dòng)控制部分是由斷路器、變頻器、隔膜泵等組成的一次電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該設(shè)備能夠減少脫模劑的用量，降低生產(chǎn)成本，達(dá)到脫模劑污水零排放。

Application of Nylon Brush Roller and Non-woven Roller in the Aluminum Plate and Strip Production

HE Mei-qiong1，LIU Jing-an1，ZHANG Zhi-gui2，LIU Huang-ping3
(1.Southwest Aluminum(Group)Co.，Ltd.，Chongqing 401326;2.Xianyang Datian Machinery Co.，Ltd.，Xianyang 712038；3.Galuminium Group Co.，Ltd.，Guangzhou 510550，China)

Characteristics and classification of nylon brush roller and non-woven roller are introduced in the paper.Application，se?lection method and attention are expounded.Practice has proved nylon brush roller and non-woven roller have many advantages，they are important to surface quality of aluminum material，worthy to promotion application.

nylon brush roller;non-woven roller;aluminum plate and strip production;application;selection method

TG335.5

A

1005-4898(2017)02-0038-05

10.3969/j.issn.1005-4898.2017.02.08

何梅瓊（1969－），女，重慶人，翻譯。

2017－01－02