鑄軋一機(jī)雙卷產(chǎn)品的研發(fā)實(shí)踐

曾 虎

(洛陽萬基鋁加工有限公司，河南 洛陽 471800)

近年來，寬幅軋機(jī)越來越多，但寬度在1000mm以下供小冷軋機(jī)使用的訂單，市場上仍有很多，因窄幅訂單生產(chǎn)效率低、經(jīng)濟(jì)效益差，大部分廠家不愿意生產(chǎn)。我公司的軋機(jī)輥面寬度2300mm，可生產(chǎn)2150mm寬度的產(chǎn)品，生產(chǎn)窄幅訂單，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益均不高。在現(xiàn)有市場情況下，為保證公司效益，開發(fā)一機(jī)雙卷產(chǎn)品顯得尤為必要?，F(xiàn)將我們的工藝方法介紹如下，供同行參考。

1 重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目確定

(1)一機(jī)雙卷產(chǎn)品就是同時(shí)出兩卷產(chǎn)品，需要在鑄嘴中部加裝分割鋁液的裝置，該裝置材料要求耐鋁液的高溫，不易變型，有一定的韌性，易于切割、修整、打磨和裝配。所以選擇合適的分割鋁液裝置，才能保證鋁卷從中間均勻分割。

(2)正常生產(chǎn)單卷產(chǎn)品時(shí)，鑄嘴兩邊部分別加裝軟耳子，可以起到配合鑄嘴板裝配，控制鑄軋卷的結(jié)晶成型及尺寸的作用，并能有效保護(hù)鑄軋生產(chǎn)中板坯內(nèi)部組織層穩(wěn)定。板型要求為中間厚、兩邊薄，呈拋物線型(圖1)，產(chǎn)生凸度的原理如圖2所示。

在生產(chǎn)過程中，鑄軋輥由于受到液壓系統(tǒng)施加的軋制力(N)以及鋁板坯對鑄軋輥的反作用力(T)，而產(chǎn)生了一定的彎曲變型，如果鑄軋輥沒有凸度，產(chǎn)出的板坯就會(huì)中部凸起。所以，在生產(chǎn)過程中鑄軋輥需要磨削適當(dāng)?shù)耐苟?，才能保證鑄軋板坯中凸度相對穩(wěn)定[1]。

雙卷產(chǎn)品需同時(shí)出兩個(gè)卷，軋輥中部加裝分流裝置后，出現(xiàn)過冷區(qū)域，如果用單卷產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)的軋輥參數(shù)，板坯經(jīng)過軋制容易出現(xiàn)楔型板。所以軋輥磨削參數(shù)確定是保證雙卷產(chǎn)品板型合格的前提。

圖1 卷材標(biāo)準(zhǔn)板型Fig.1 Coil standard shape

圖2 軋卷產(chǎn)生凸度的原理圖Fig.2 Schematic diagram of convexity produced by rolling

(3)軋機(jī)能否生產(chǎn)出雙卷產(chǎn)品，啟動(dòng)生產(chǎn)時(shí)的立板工藝操作影響較大，其中溫度、前箱液面高度、軋機(jī)速度控制、合金牌號(hào)、人機(jī)配合都與單卷產(chǎn)品立板時(shí)有所差異，參數(shù)控制不當(dāng)、人機(jī)配合不好，容易造成立板失敗。所以，立板操作是雙卷產(chǎn)品能否生產(chǎn)成功的保證。

2 實(shí)驗(yàn)過程

2.1 鑄嘴制作

軋機(jī)一次出兩個(gè)寬度、厚度、板型相同的卷，鑄嘴制作是關(guān)鍵。鑄嘴的作用是為鑄軋區(qū)提供板寬方向上均勻、穩(wěn)定、連續(xù)的鋁液，通過內(nèi)部分流塊，把進(jìn)入鑄嘴的鋁液均勻分開，保證進(jìn)入鑄軋區(qū)的鋁液溫度和流量在寬度方向上一致，從而保證軋出的鋁板性能均勻穩(wěn)定，板型良好。為此，分別對雙嘴組合型鑄嘴(圖3)和單嘴中分型鑄嘴(圖4)制作方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖3 雙嘴組合型鑄嘴示意圖Fig.3 Diagram of double nozzles modular casting nozzle

圖4 單嘴中分型鑄嘴示意圖Fig.4 Diagram of parting casting nozzle in single mouth

(1)軋輥磨削參數(shù)確定后，根據(jù)我公司實(shí)驗(yàn)結(jié)果，雙嘴組合型鑄嘴制作方法的優(yōu)點(diǎn)為，板型呈拋物線，符合客戶需求；鑄嘴制作組裝簡單；立板容易。其缺點(diǎn)為，鑄軋區(qū)不易調(diào)整一致，導(dǎo)致卷取時(shí)錯(cuò)層大，調(diào)整困難。

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，單嘴中分型鑄嘴制作的優(yōu)點(diǎn)為，鑄軋區(qū)一致，上卷不錯(cuò)層；板型良好。其缺點(diǎn)為，鑄嘴制作復(fù)雜，主要是中部軟耳修整精度高。

根據(jù)兩種鑄嘴生產(chǎn)優(yōu)缺點(diǎn)分析，為滿足客戶需要，保證卷的外觀質(zhì)量，采用單嘴中分型鑄嘴效果較好。

2.2 鑄軋板基本板型要求

對帶坯橫截面來說最好是中間厚，兩邊薄型成一定弧型。鑄軋卷板型標(biāo)準(zhǔn)是，①同板差，鑄軋板橫向兩邊部(邊部30mm處)厚度的差值要求小于板厚的0.6%；②中凸度，鑄軋板橫向中部厚度與兩邊部厚度平均值的差與中部厚度的百分比范圍為0～1%。

2.2.1 軋制工藝過程[2]

液體金屬靠靜壓力作用通過澆鑄系統(tǒng)和供料嘴直接進(jìn)入一對相反方向旋轉(zhuǎn)的鑄軋輥中間。液體鋁與兩輥表面接觸，其熱量通過輥套傳送給輥內(nèi)冷卻水導(dǎo)出。這時(shí)，鑄軋輥使液體金屬快速結(jié)晶。隨著鑄軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁熔體的熱量不斷通過凝固殼被鑄軋輥帶走，結(jié)晶前沿溫度持續(xù)下降，結(jié)晶面不斷向熔體內(nèi)部推進(jìn)，當(dāng)上下兩個(gè)結(jié)晶層增厚并相遇時(shí)，即完成了鑄造過程而進(jìn)入了軋制區(qū)，軋件受軋制變型成為有中凸度的鑄軋板(圖5)。

圖5 軋制過程Fig.5 Rolling process

2.2.2 板型控制

一機(jī)雙卷產(chǎn)品要求同時(shí)生產(chǎn)的兩個(gè)卷板型均符合要求，在同等條件下，經(jīng)過多次立板實(shí)驗(yàn)，其他指標(biāo)變化不大，中凸度和同板差變化較大，容易出現(xiàn)楔型板(圖6)。

圖6 楔型板型Fig.6 Wedge shape

出現(xiàn)圖6情況，是因?yàn)檐堓佒胁砍霈F(xiàn)了過冷區(qū)域，導(dǎo)致兩卷對應(yīng)邊部冷卻強(qiáng)度過大，在受到軋輥?zhàn)饔昧Φ那闆r下，產(chǎn)生較大的反作用力。兩卷產(chǎn)品均出現(xiàn)楔型板型，中凸度和同板差指標(biāo)均不合格，產(chǎn)品到下游將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重邊浪，無法進(jìn)行軋制。因此，設(shè)置合理的軋輥磨削參數(shù)，才能保證產(chǎn)品同板差和中凸度兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)合格。

根據(jù)我廠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)一機(jī)雙卷產(chǎn)品，軋輥磨削凸度值需比同等寬度的單卷產(chǎn)品大5%～10%，方能滿足板型要求。

2.3 立板

2.3.1 立板準(zhǔn)備

(1)按工藝要求準(zhǔn)備好生產(chǎn)所需各種工具、用品；(2)控制好保溫爐、精煉箱、過濾箱溫度，流槽烘烤溫度合適；(3)檢查各設(shè)備是否正常，輥縫調(diào)整是否合格，鑄嘴制作和組裝是否符合標(biāo)準(zhǔn)；(4)參加立板人員分工明確，勞保穿戴齊全。

2.3.2 立板操作

(1) 動(dòng)態(tài)立板[3]

操作人員按分工進(jìn)入崗位，啟動(dòng)鑄軋機(jī)，使軋輥高速轉(zhuǎn)動(dòng)，速度給定1600mm/min～2000mm/min。打開流眼，預(yù)熱流槽及前箱，并檢查前箱內(nèi)熔體溫度，當(dāng)溫度高于正常生產(chǎn)溫度30℃左右，開始向嘴子供流跑渣，跑渣時(shí)要調(diào)整好前箱液面高度，不宜過高，以防漏鋁。跑渣時(shí)，出口側(cè)人員要及時(shí)清理輥面凝鋁，同時(shí)注意觀察兩個(gè)嘴腔是否堵塞，當(dāng)粘附下輥的凝鋁均勻，且嘴腔無堵塞時(shí)，開始降速出板，并隨時(shí)調(diào)整前箱液面高度，兩個(gè)板頭都出后給軋輥通入冷卻水，并啟動(dòng)噴涂。剪切板頭，將兩個(gè)板頭引向卷取機(jī)進(jìn)行卷取，卷取時(shí)注意張力的調(diào)整。出板后要及時(shí)檢測板型、板厚、晶粒度，調(diào)整速度，直至正常。

(2) 靜態(tài)立板

放流前，軋機(jī)出口側(cè)人員分別放上兩塊引出板，在3個(gè)耳尖角前端各放一小塊纖維氈密封好，并準(zhǔn)備好3～5塊干燥的纖維氈，以防立板過程中輕微漏鋁時(shí)作堵塞用。打開流眼，入口側(cè)人員注意液流控制，并檢測前箱、流槽的熔體溫度，當(dāng)溫度達(dá)到要求時(shí)，開始向前箱供流。當(dāng)鋁水漫過前箱出口上沿開始進(jìn)入嘴腔，主操手啟動(dòng)軋機(jī)，使軋輥以低速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并注意電流變化，此時(shí)入口側(cè)人員要控制好前箱的金屬水平。從軋機(jī)啟動(dòng)到鑄軋見板30s～40s，由于鑄軋板將兩個(gè)引出板頂出，出口側(cè)人員要及時(shí)拿走引出板。主操手操作主機(jī)緩慢提速，當(dāng)鑄軋出板大于1m時(shí)，啟動(dòng)噴涂，出板一周后開始通入冷卻水。調(diào)整板厚，剪切板頭，將兩個(gè)板頭引向卷取機(jī)進(jìn)行卷取。檢查板型、板厚、晶粒度，并調(diào)整鑄軋速度，直至正常。

3 卸卷時(shí)注意事項(xiàng)

(1)雙卷中間要墊鋁板，防止推卷時(shí)兩個(gè)卷端面碰傷；

(2)卸卷鞍座上導(dǎo)輥需要加長，卸單卷時(shí)重心在中間，兩個(gè)卷時(shí)重心在鞍座兩邊，容易造成鞍座拖不住卷，出現(xiàn)卷掉落情況。鞍座加裝附件如圖7所示，加裝Φ50mm鋼管a和b，低于鞍座導(dǎo)輥50mm～150mm，能拖住兩個(gè)卷不掉落即可。

圖7 卸卷小車鞍座加裝附件圖Fig.7 Attached figure of saddle mounted on unwinding trolley

4 生產(chǎn)結(jié)果

以我公司1060鋁合金并結(jié)合以上生產(chǎn)方案為例，一機(jī)雙卷生產(chǎn)的關(guān)鍵參數(shù)見表1,各種規(guī)格產(chǎn)品板型數(shù)據(jù)見表2，從表2中數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果成功。

表1

表2

5 結(jié)束語

鑄軋生產(chǎn)中，如果訂單產(chǎn)品寬度過窄，根據(jù)軋機(jī)的最大生產(chǎn)寬度，可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)雙卷生產(chǎn)，并能提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。在生產(chǎn)一機(jī)雙卷時(shí)，要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，摸索出最佳的生產(chǎn)工藝，特別是生產(chǎn)前軋輥的磨削參數(shù)、鑄嘴的制作方法、立板操作及生產(chǎn)中的各項(xiàng)參數(shù)控制，是保證穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵。