前、后張力差對(duì)鉭箔材軋制過(guò)程穩(wěn)定性的影響

張國(guó)霞，舒 瀅，展宏勛，薛少博，張 潔

（西北有色金屬研究院，陜西 西安 710016）

前、后張力差對(duì)鉭箔材軋制過(guò)程穩(wěn)定性的影響

張國(guó)霞，舒 瀅，展宏勛，薛少博，張 潔

（西北有色金屬研究院，陜西 西安 710016）

跑偏和斷帶是鉭箔材軋制過(guò)程中最常出現(xiàn)的問(wèn)題。前、后張力給定不當(dāng)是引起跑偏和斷帶的一個(gè)很重要原因，尤其是對(duì)于厚度小于0.05 mm的超薄箔材軋制受前、后張力差的影響更加明顯。采用森吉米爾二十輥軋機(jī)將厚度為0.2 mm的Ta1箔材分兩個(gè)軋程軋至厚度0.01 mm，研究此軋制過(guò)程中前、后張力差對(duì)軋制過(guò)程中跑偏和斷帶的影響，結(jié)果指出，在鉭箔材軋制過(guò)程中，前、后張力差對(duì)軋制過(guò)程穩(wěn)定性是有很大影響的，且其影響程度隨著箔材的變薄而越加強(qiáng)烈。

鉭箔材；軋制過(guò)程；張力差；跑偏；斷帶

所謂張力，是加在軋件上的前、后拉力。當(dāng)力的作用方向與軋制方向相同時(shí)，稱(chēng)為前張力；而作用方向與軋制方向相反時(shí)，稱(chēng)為后張力[1]。

在帶箔材軋制過(guò)程中，張力的施加是控制厚度、調(diào)整板形、保證軋制過(guò)程順利進(jìn)行的重要手段，帶張力軋制也是帶箔材軋制必不可少的內(nèi)容[2]。前、后張力的施加都能夠降低單位軋制力，并可通過(guò)它在一定程度上控制帶材在軋制過(guò)程中的厚度變化，但后張力的施加對(duì)軋制力的影響幅度要大于前張力[3]，并能使軋制過(guò)程穩(wěn)定；而前張力主要作用是獲得滿(mǎn)意的板形，且有助于軋制過(guò)程的正常進(jìn)行，可防止“打滑”[4]。所以，在軋制過(guò)程中經(jīng)常需要根據(jù)軋制狀況調(diào)整前、后張力差，以達(dá)到控制板形和縱向厚差的目的。

在鉭箔材軋制過(guò)程中，跑偏和斷帶是最常出現(xiàn)的問(wèn)題。經(jīng)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，前、后張力給定不當(dāng)是引起跑偏和斷帶的一個(gè)很重要原因，尤其是對(duì)于厚度小于0.05 mm的超薄箔材軋制受前、后張力差的影響更加明顯。

為此，本文通過(guò)試驗(yàn)研究鉭箔材從0.2 mm軋至0.02 mm過(guò)程中前、后張力差對(duì)軋制過(guò)程穩(wěn)定性的影響，以保證在利用前、后張力差控制板形和厚差的同時(shí)不影響軋制過(guò)程穩(wěn)定性，順利軋制出目標(biāo)尺寸和板形的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)備：采用森吉米爾二十輥可逆冷軋機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，軋機(jī)輥系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 軋機(jī)輥系結(jié)構(gòu)圖

試驗(yàn)坯料：采用退火態(tài)的純Ta1帶材，坯料規(guī)格為0.2 mm×100 mm×L，坯料的化學(xué)成分及其它要求按標(biāo)準(zhǔn)GB/T3630-2006執(zhí)行。

試驗(yàn)工藝路線(xiàn)：坯料檢驗(yàn)→一次軋制（δ0.2 mm→δ0.05 mm）→清洗→真空退火→裁邊→二次軋制（δ0.05 mm→δ0.01 mm）

試驗(yàn)過(guò)程：將滿(mǎn)足坯料要求的同一批次Ta1鉭帶材按照設(shè)定的軋制工藝分兩次軋制進(jìn)行試驗(yàn)研究。軋制過(guò)程中，保持軋輥凸度、軋制速度、潤(rùn)滑狀況等軋制條件不變，研究前張力超出正常值（5%～15%）或后張力超出正常值（10%～20%）對(duì)軋制過(guò)程穩(wěn)定性的影響，進(jìn)而為箔材軋制過(guò)程中張力差的控制提供依據(jù)。

試驗(yàn)分以下四種情況進(jìn)行研究：

（1）后張力為正常值，前張力大于正常值；

（2）后張力為正常值，前張力小于正常值；

（3）前張力為正常值，后張力大于正常值；

（4）前張力為正常值，后張力小于正常值。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，每種試驗(yàn)情況不少于3條帶，每條帶的長(zhǎng)度2 m～3 m.

一次軋制將鉭箔材從厚度0.2 mm軋至0.05 mm，道次壓下率控制在8%～15%范圍內(nèi)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1～表8.

表1 后張力為正常值，前張力大于正常值5%～10%試驗(yàn)結(jié)果

表2 后張力為正常值，前張力大于正常值10%～15%試驗(yàn)結(jié)果

表3 后張力為正常值，前張力小于正常值5%～10%試驗(yàn)結(jié)果

表4 后張力為正常值，前張力小于正常值10%～15%試驗(yàn)結(jié)果

表5 前張力為正常值，后張力大于正常值10%～15%試驗(yàn)結(jié)果

表6 前張力為正常值，后張力大于正常值15%～20%試驗(yàn)結(jié)果

表7 前張力為正常值，后張力小于正常值10%～15%試驗(yàn)結(jié)果

表8 前張力為正常值，后張力小于正常值15%～20%試驗(yàn)結(jié)果

由表1～表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出：后張力為正常值時(shí)，當(dāng)前張力大于正常值5%～10%時(shí)，在箔材厚度達(dá)到0.06 mm以后出現(xiàn)兩次斷帶，軋制后板形良好，無(wú)瓢曲，無(wú)邊浪；當(dāng)前張力大于正常值10%～15%時(shí)，從第五道次開(kāi)始出現(xiàn)斷帶，且隨著帶箔材的變薄而加劇，尤其是當(dāng)箔材厚度達(dá)到0.06 mm以下時(shí)，三次試驗(yàn)都發(fā)生斷帶，嚴(yán)重影響軋制過(guò)程的穩(wěn)定性。

由表3～表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出：后張力為正常值時(shí)，當(dāng)前張力小于正常值5%～10%時(shí)，整個(gè)軋制過(guò)程幾乎沒(méi)有發(fā)生斷帶，但板形不佳；當(dāng)前張力小于正常值10%～15%時(shí)，最后四道次跑偏斷帶次數(shù)明顯增多，而且伴隨串層現(xiàn)象，嚴(yán)重影響軋制穩(wěn)定性。

由表5～表6試驗(yàn)結(jié)果可以看出：前張力為正常值時(shí)，當(dāng)后張力大于正常值10%～15%時(shí)，基本沒(méi)有發(fā)生跑偏和斷帶，但是軋后箔材板形略有瓢曲；當(dāng)后張力大于正常值15%～20%時(shí)，從第六道次開(kāi)始出現(xiàn)斷帶，且隨著箔材的變薄而加劇。

由表7～表8試驗(yàn)結(jié)果可以看出：前張力為正常值時(shí)，采用后張力小于正常值進(jìn)行軋制時(shí)，其變化規(guī)律與前張力小于正常值軋制時(shí)相似，整個(gè)軋制過(guò)程幾乎沒(méi)有發(fā)生斷帶，但很易出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，板形不佳，不同的是當(dāng)后張力小于正常值15%～20%時(shí)，在帶材拉不緊的情況下出現(xiàn)輥前金屬堆積現(xiàn)象，且五個(gè)道次跑偏次數(shù)明顯增多，嚴(yán)重影響軋制穩(wěn)定性。

二次軋制將鉭箔材從厚度0.05 mm軋至0.01 mm，道次壓下率控制在10%～20%范圍內(nèi)，試驗(yàn)結(jié)果與一次軋制試驗(yàn)結(jié)果相似。試驗(yàn)結(jié)果表明，后張力為正常值時(shí)，當(dāng)前張力大于正常值5%～10%時(shí)，末道次發(fā)生兩次斷帶，但板形良好；當(dāng)前張力大于正常值10%～15%時(shí)，斷帶情況頻繁發(fā)生，無(wú)法進(jìn)行正常軋制。后張力為正常值時(shí)，當(dāng)前張力小于正常值5%～10%時(shí)，沒(méi)有發(fā)生斷帶，板形良好；當(dāng)前張力小于正常值10%～15%時(shí)，軋制過(guò)程中帶材略有松弛，存在跑偏和串層現(xiàn)象，且隨著箔材的變薄而加劇，影響軋制過(guò)程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。前張力為正常值時(shí)，當(dāng)后張力大于正常值10%～15%時(shí)，未發(fā)生跑偏和斷帶，軋制過(guò)程穩(wěn)定，且減薄較快；當(dāng)后張力大于正常值15%～20%時(shí)，從第三道次開(kāi)始出現(xiàn)斷帶，且隨著帶箔材的變薄而加劇。前張力為正常值時(shí)，當(dāng)后張力小于正常值10%～15%時(shí)，其變化規(guī)律與前張力小于正常值軋制時(shí)相似，整個(gè)軋制過(guò)程沒(méi)有發(fā)生斷帶，但更易出現(xiàn)跑偏，且減薄較慢；當(dāng)后張力小于正常值15%～20%時(shí)，箔材拉不緊，輥前金屬堆積嚴(yán)重，無(wú)法進(jìn)行順利軋制。

通過(guò)以上兩次軋制試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在鉭箔材軋制過(guò)程中，前張力超出正常值或后張力超出正常值對(duì)軋制過(guò)程穩(wěn)定性是有很大影響的。前張力大于正常值有助于改善板形，并防止跑偏，但容易引起斷帶；后張力大于正常值有助于控制縱向厚差，且不易引起斷帶和跑偏，但是軋后板形平直度欠佳；前張力或后張力小于正常值不易斷帶，但很容易跑偏。但是，只要控制前、后張力差在一定的合理范圍內(nèi)，箔材的板形、厚差和軋制過(guò)程的穩(wěn)定性是可以兼顧的。通過(guò)本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，前張力超出正常值要控制在5%～10%范圍內(nèi)，而后張力超出正常值要控制在10%～15%范圍內(nèi)，這樣可以在保證軋制過(guò)程穩(wěn)定性的條件下實(shí)現(xiàn)帶材板形和厚差控制，其中前張力大于后張力比較適合軋制的末尾3～5道次或板形需要調(diào)整時(shí)使用，以達(dá)到控板形目的，而后張力大于前張力則比較適合開(kāi)軋及中間道次，已達(dá)到快速減薄，實(shí)現(xiàn)縱向厚差控制目的，尤其是二次軋制中較薄箔材軋制效果更明顯。

3 結(jié)論

（1）對(duì)于0.2 mm以下的鉭箔材軋制，前后張力給定不合適對(duì)軋制過(guò)程穩(wěn)定性影響很大。

（2）鉭箔材軋制過(guò)程中，前張力大于正常值有助于改善板形，并防止跑偏，但容易引起斷帶；后張力大于正常值有助于控制縱向厚差，且不易引起斷帶和跑偏，但是軋后板形平直度欠佳；前張力或后張力小于正常值不易斷帶，但很容易跑偏。所以，前、后張力差應(yīng)根據(jù)實(shí)際軋制狀況靈活應(yīng)用。

（3）鉭箔材軋制過(guò)程中，前張力超出正常值要控制在5%～10%范圍內(nèi)，而后張力超出正常值要控制在10%～15%范圍內(nèi)。

（4）鉭箔材軋制過(guò)程中，前張力或后張力小于正常值的張力控制方案對(duì)軋制過(guò)程沒(méi)有明顯益處，且容易引起跑偏和輥前金屬堆積，生產(chǎn)中不建議使用。

[1]陶常印.張力在冷軋帶鋼軋制中的作用[J].鞍鋼技術(shù)，1997（6）：25-26.

[2]黃光輝，張 磊.張力控制方式引起的帶鋼軋制特性變化[J].冶金設(shè)備，2012，特刊（2）：105-106.

[3]楊廣科，趙春江，陳今良，等.張力在軋制過(guò)程中對(duì)軋制力影響的有限元模擬[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2013，8（4）：7-8.

[4]王國(guó)棟.板形控制和板形理論[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1986.

The Effect of the Tension Difference Between front and Back on the Stability of the Rolling Process of Tantalum foil

ZHANG Guo-xia，SHU Ying，ZHAN Hong-xun，XUE Shao-bo，ZHANG Jie
（Northwest Institute For Non-ferrous Metal Research，Xi’an Shaanxi 710016，China）

In the rolling process of tantalum foil，the most common problems are running deviation and breaking of the strip.The tension difference between front and back has given improperly is an important cause of the strip deviation and the strip breaking，especially for the ultra-thin titanium foil with thickness less than 0.05 mm，the effect of the tension difference between front and back is more obvious.This paper adopts sendzimir twenty roller mill to roll the TA1 strip of thickness 0.2 mm to thickness 0.01 mm，the rolling process is divided into two rolling processes.The effect of the tension difference between front and back on the strip deviation and the strip breaking in this rolling process are mainly studied.The results show that the tension difference between front and back has a great influence on the stability of the rolling process of tantalum foil，and the influence degree is more intense with the thinning of the tantalum foil.

tantalum foil；rolling process；tension difference；strip deviation；strip breaking

TG335.5

A

1672-545X（2017）10-0077-03

2017-07-10

張國(guó)霞（1986-），女，河北石家莊人，碩士，工程師，長(zhǎng)期從事有色金屬板帶箔材加工。