工藝潤滑劑對單零箔軋制的影響

吳永喜

(中鋁瑞閩股份有限公司，福建 福州350015)

某公司鋁箔粗軋機已投產(chǎn)運行多年，設(shè)備結(jié)構(gòu)為四重不可逆式，機械部分由河北涿神公司制造，電氣控制方面配有ABB公司板形控制系統(tǒng)及Honey厚度控制系統(tǒng)，軋輥規(guī)格為直徑700mm/260mm×1600mm，設(shè)備最高速度為1200m/min。初期主要生產(chǎn)產(chǎn)品厚度為0.08～0.2mm的鋁塑復(fù)合裝飾箔材及出口電路板材等，穩(wěn)定運行速度一般在600m/min左右，設(shè)備運行平穩(wěn)且產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。

隨著市場需求的不斷變化和鋁加工行業(yè)發(fā)展，為了適應(yīng)市場，公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也在不斷地進行調(diào)整，厚度<0.05mm的單零箔材產(chǎn)品越來越多，如0.026mm裝飾箔、0.01～0.02mm單面光的家用箔材等等。這些產(chǎn)品都是道次多、長度長、同時在線軋制時間長，按目前的速度效率生產(chǎn)，無法完成定單量，設(shè)備不能被充分利用。因此，挖掘設(shè)備潛能，滿足市場需求為當(dāng)務(wù)之急。

1 提速軋制出現(xiàn)板形波浪問題

鋁箔粗軋機生產(chǎn)0.026mm單零裝飾箔材時，采用冷軋0.3mm厚的鑄軋坯料，工藝安排為，開坯道次軋輥粗糙度相同，道次安排為0.3mm→0.145mm→0.075mm→0.047mm；成品道次需要換用粗糙度較低的軋輥，道次安排為0.047mm→0.026mm。成品道次穿帶卷取成功后，一邊調(diào)整板形一邊將速度升到450m/min，即進入目標厚差，再通過適當(dāng)調(diào)整后張力和軋制力，能夠升速到600m/min且穩(wěn)定軋制。但這樣生產(chǎn)效率只達到設(shè)備上限的一半，為了提升產(chǎn)能勢必進行提速生產(chǎn)。

若在現(xiàn)有軋制條件下，再通過進一步減少后張力和軋制力，強行將速度從600m/min提高到900m/min，軋制約幾分鐘后板面會出現(xiàn)嚴重的波浪，位置在邊部、二肋和中部，呈無規(guī)律性，同時會出現(xiàn)邊部很緊即翹邊，嚴重時割傷出口展平輥。一般情況下，驅(qū)動側(cè)比工作側(cè)更嚴重，如果沒有采取其它措施來干預(yù)，這種波浪越來越多直至起皺，最終造成斷帶。板面波浪情況大致如圖1所示。

圖1 簡易板面波浪情況Fig.1 Simple sheet wave situation

2 原因分析

當(dāng)以速度900m/min軋制時，板面間段性出現(xiàn)波浪，從微觀上可知，出現(xiàn)波浪的區(qū)域厚度比較薄，相應(yīng)的長度增加，與旁邊區(qū)域的延伸不一致，即在軋制變形區(qū)內(nèi)沿寬度方向上的潤滑狀態(tài)出現(xiàn)了較大差異，高速軋制時工藝潤滑劑的潤滑不良所致。目前，鋁箔粗軋機的工藝潤滑狀況只適合于低速狀態(tài)下的小壓量生產(chǎn)。當(dāng)通過增加速度來提效軋制時，因高速軋制時在變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生大量的變形熱，此時輥縫區(qū)域內(nèi)形成的潤滑保護油膜受到影響，局部會因強度變?nèi)鯏嗔褜?dǎo)致不能連續(xù)承載軋制壓力。同時，聚集的熱量如果不能及時被傳導(dǎo)，軋輥表面的熱凸度不一致，較熱地方的工作輥局部微觀膨脹，使與之對應(yīng)區(qū)域的帶材局部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)超過其臨界狀態(tài)時就表現(xiàn)為波浪。因此，提高工藝潤滑劑的性能，以確保高速軋制時的穩(wěn)定運行。

3 改善措施及效果

工藝潤滑劑在鋁箔軋制過程中起著潤滑、冷卻和清洗的作用，鋁箔的板形、針孔和表面狀態(tài)等均取決于潤滑劑的性能及使用情況。如果潤滑效果很好，在軋制變形區(qū)內(nèi)形成一層致密的油膜，油膜厚且強度高，利于鋁箔厚度減薄，不輕易斷裂。由于鋁箔軋制變形區(qū)通常處于混合或邊界潤滑狀態(tài)，潤滑劑中極性分子的成膜能力及形成的吸附膜強度對軋制潤滑起著決定性的作用[1]。因此，通過改善工藝潤滑劑的性能來解決波浪問題，主要有以下方面。

3.1 工藝潤滑劑中添加劑選擇

工藝潤滑劑主要由基礎(chǔ)油和添加劑組成，基礎(chǔ)油一般占潤滑劑總質(zhì)量的90%以上。添加劑的作用是在金屬表面形成定向吸附，起到提高承載、減磨抗磨[1]，添加劑的含量與油膜強度有相對應(yīng)的關(guān)系，工藝潤滑劑在軋制變形區(qū)內(nèi)形成的油膜強度在一定范圍內(nèi)需要加添加劑來加以調(diào)節(jié)[2]。某公司最初鋁箔粗軋機的產(chǎn)品厚度>0.1mm的居多，部份承擔(dān)著冷軋機的功能，工藝潤滑劑中添加劑的含量由醇和酯組成，其中醇的含量較高，添加劑采用美孚公司的Esso系列，其中12#(醇)為4%～5%，10#(酯)為2%～3%，總含量為6%～8%。為了適應(yīng)高速和單零箔材的軋制要求，需將醇的比例降低，增加酯的含量，酯類添加劑有利于提高軋制速度。同時，添加劑總含量高，則在變形區(qū)內(nèi)形成的油膜強度高、潤滑效果好，有利于生產(chǎn)時的厚度減薄，因此調(diào)整12#為2%～3%，10#為5%～6%，總含量為7%～9%。軋制厚度0.026mm的裝飾箔，速度在900m/min時板形較穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯的波浪缺陷。

3.2 工藝潤滑劑的溫度

某公司生產(chǎn)的產(chǎn)品種類較多，鋁箔粗軋機還要生產(chǎn)0.2mm左右的帶材，如要再進一步降低添加劑中醇含量來提高進入厚差的速度，則厚的帶材因壓下量大，軋制變形困難。因此，在生產(chǎn)裝飾箔道次方面可適當(dāng)?shù)膶に嚌櫥瑒囟冗M行調(diào)整。在較低速的情況下就進入目標厚差，其形成的油膜強度還是偏高，溫度與油膜強度成反比關(guān)系[3]，所以適度提高軋制油溫度可以相應(yīng)降低油膜強度。油膜強度的降低就可以進一步發(fā)揮速度效應(yīng)，靠增加速度來減薄厚度。油溫從原來的32℃～35℃提高到39℃～42℃，但不宜太高因為油容易揮發(fā)，增加生產(chǎn)成本。

3.3 工藝潤滑劑的壓力

工藝潤滑劑在鋁箔軋制過程中起著冷卻、清洗和潤滑作用。當(dāng)高速(>800m/min)軋制時，變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生大量的變形熱，熱量沒有及時被傳導(dǎo)，會破壞變形區(qū)內(nèi)的熱平衡，導(dǎo)致軋輥與軋件之間形成的吸附膜在局部位置瞬間破裂，破裂區(qū)域的軋輥與軋件直接接觸，板面相對變形大、偏薄，表現(xiàn)為形成間斷性的波浪。因此，提高潤滑油的冷卻效果至關(guān)重要，在流量一定的情況下，通過適當(dāng)提高油壓是不錯的選擇。某公司鋁箔粗軋機從投產(chǎn)開始，工藝潤滑劑的系統(tǒng)壓力在7MPa左右，ABB系統(tǒng)噴射梁壓力為4.5MPa左右，而ABB的設(shè)備能力可以達到5.0～6.0MPa，經(jīng)查為原來管路中的一個溢流閥未起作用。調(diào)整改造后，系統(tǒng)壓力增大到8MPa，ABB系統(tǒng)噴射壓力增大到5.5MPa左右。目前，在900m/min以上軋制時，板面的波浪程度大大減輕，再微調(diào)板形后，能夠穩(wěn)定較長時間的軋制。

3.4 調(diào)整工作輥局部的工藝潤滑劑流量

單零箔軋制時，往往驅(qū)動側(cè)比工作側(cè)板形更差。以900m/min速度軋制時，經(jīng)常在傳動側(cè)距邊部100mm處出現(xiàn)波浪，如果不及時進行干預(yù)則產(chǎn)生折皺，嚴重時斷帶，手動加大該區(qū)域的噴射量時，波浪能夠減輕，應(yīng)該是此區(qū)域的噴射量不夠所致。某公司生產(chǎn)的產(chǎn)品寬度大部分為1260mm左右，因此將ABB上下噴杠梁對應(yīng)的第24區(qū)流量從4L/min、7L/min分別調(diào)整為7L/min、15L/min，局部增大流量，在高速生產(chǎn)時明顯改善了該處板形。

4 結(jié)束語

(1)通過調(diào)整工藝潤滑劑中添加劑的種類，即降低醇、提高酯的含量，略提高總含量約1%，在薄道次適當(dāng)提高工藝潤滑劑的溫度約7℃，能夠確保高速軋制時板形較好，僅出現(xiàn)輕微波浪，不影響成品質(zhì)量；

(2)增大工藝潤滑劑系統(tǒng)壓力1MPa并調(diào)整工作輥局部相應(yīng)區(qū)域的噴射量，能有效減輕高速軋制時(速度900m/min)板面出現(xiàn)的波浪。

通過上述對工藝潤滑劑的調(diào)整，某公司鋁箔粗軋機在軋制厚度>0.1mm的薄板帶材、厚度<0.03mm的單零箔材時均實現(xiàn)了提速后的穩(wěn)定生產(chǎn)。軋制速度從調(diào)整前的600m/min提高到調(diào)整后的900m/min，效率提高了50%；月成品通過量增加，顯著提升產(chǎn)能約30%；產(chǎn)品的板形帶張力下平整，無明顯波浪，完全滿足下游客戶的使用要求。

[1] 王宗寬，周亞軍.鋁板帶軋制過程中的工藝潤滑及影響因素[J].輕合金加工技術(shù)，2007(11)：29.

[2] 曹永國.鋁箔軋制過程中的麻皮缺陷[J].輕合金加工技術(shù)，2006(6)：19.

[3] 張志平，周立，毛大恒.鋁箔軋制潤滑機理和速度效應(yīng)的研究[J].輕合金加工技術(shù)，2004(12)：16-19.