鋁箔軋制工藝影響因素探究

薛雄毅

摘? 要：鋁箔軋制工藝具有一定的復(fù)雜性，隨著技術(shù)的進(jìn)步，它也逐漸朝寬幅度、高速度、高精度控制方向發(fā)展，筆者在研究中發(fā)現(xiàn)，有效提高鋁箔表層質(zhì)量的關(guān)鍵在于優(yōu)化鋁箔軋制工藝。基于此，該文中首先簡(jiǎn)單探討了鋁箔軋制工藝的的特征與參數(shù)工藝要求，然后重點(diǎn)對(duì)鋁箔軋制工藝的諸多影響因素與應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：鋁箔軋制工藝;影響因素;坯料;軋制油;軋輥;板形控制

中圖分類號(hào)： TG339? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

鋁箔材料在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中都有所應(yīng)用，例如在航空、電力、儀表、醫(yī)療、食品加工以及其他生活領(lǐng)域中都能看到它的身影。隨著用戶對(duì)鋁箔產(chǎn)品需求的逐漸提高，追求制作生產(chǎn)超薄、高性能、高表面質(zhì)量的鋁箔制品及其軋制工藝成為關(guān)鍵目標(biāo)。為了確保鋁箔軋制工藝實(shí)施到位，還需要對(duì)其工藝特征與參數(shù)工藝內(nèi)容進(jìn)行分析。

1 鋁箔軋制的工藝特征與參數(shù)工藝要求

1.1 軋制工藝特征

鋁箔軋制屬于一種特殊且典型的壓延技術(shù)，它是鋁箔從材料原型軋制到中精軋的過(guò)程?？紤]到所軋制產(chǎn)品厚度相對(duì)較小，所以需要相應(yīng)加大軋制壓力，確保軋制過(guò)程中軋輥能夠產(chǎn)生足夠彈性變形應(yīng)力令軋制材料產(chǎn)生塑形變形。在該軋制過(guò)程中，軋輥的彈性壓扁功能在一定程度上影響到了鋁箔軋制工作。如果在生產(chǎn)過(guò)程中軋制力難以有效發(fā)揮，其鋁箔軋制就無(wú)法實(shí)現(xiàn)在恒壓力的前提下實(shí)現(xiàn)完美的無(wú)輥縫軋制。此時(shí)必須調(diào)整鋁箔厚度藝體生軋制開卷張力，同時(shí)為軋制工藝實(shí)施提速。

1.2 軋制參數(shù)工藝要求

軋制工藝的實(shí)施過(guò)程中對(duì)軋制參數(shù)工藝要求較高，這是因?yàn)樵谶M(jìn)行鋁箔坯料處理過(guò)程中，必須對(duì)其熱軋坯料與鑄軋坯料加以區(qū)分，因?yàn)?種坯料的加工過(guò)程是完全不同的。不過(guò)在軋制過(guò)程中需要同時(shí)滿足鋁箔生產(chǎn)要求，盡量避免在軋制過(guò)程中產(chǎn)生針孔、斷帶以及板形不良等表面質(zhì)量缺陷問(wèn)題。

以板形表面軋制工藝為例，軋制表面質(zhì)量的具體工藝要求是，避免出現(xiàn)不良板形影響成品品質(zhì)。例如在熱軋卷帶材過(guò)程中要測(cè)量卷帶材兩邊厚度差，確保邊部測(cè)量厚度差被控制在50 mm范圍內(nèi)，實(shí)際平均厚度偏差要小于1%左右，板凸度要求控制在0%～1%，避免出現(xiàn)負(fù)值。在熱軋材料軋制過(guò)程中要保持其軋制厚差指標(biāo)基本滿足縱向厚差且≤0.05 mm/100 mm，而橫向斜度則要≤0.03 mm/100 mm。要確保卷帶材兩邊不會(huì)出現(xiàn)毛刺、裂邊等問(wèn)題，做到表面平整光潔無(wú)任何擦傷劃傷，無(wú)任何腐蝕裂紋及孔洞[1]。

在這里需要注意一點(diǎn)是，對(duì)鋁箔壓制的厚度控制是有要求的，鋁箔的厚差是指鋁箔軋制方向上的厚度差和沿寬度方向上的厚度差，即通常所說(shuō)的縱向厚差與橫向厚差，它是鋁箔的重要指標(biāo)之一，最大限度降低鋁箔厚差是鋁箔軋機(jī)高速軋制的要求，鋁箔厚差的大小，直接反映鋁箔生產(chǎn)廠的軋制技術(shù)水平、裝備水平和控制水平，為了控制軋制過(guò)程中的鋁箔厚度，必須對(duì)軋制中的鋁箔實(shí)際厚度進(jìn)行精確快速的測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量的結(jié)果及時(shí)地控制、修正厚度偏差，從而獲得最小厚度的鋁箔。鋁箔在軋制過(guò)程中需要對(duì)來(lái)料提出具體的限制條件，考慮其屬于無(wú)輥縫軋制，通常會(huì)采用恒壓軋制方法，恒壓軋制可以獲得平直度最佳的鋁箔，但縱向厚差需要盡量控制到最小為宜，如圖1所示。

鋁箔軋制中的厚度測(cè)量自動(dòng)系統(tǒng)存在響應(yīng)之后問(wèn)題，它采用的是后饋形式，必須對(duì)鋁箔坯料縱向后插波浪長(zhǎng)度L提出具體要求，保證L≥ml，其中m表示一般系數(shù)，l表示鋁箔軋制厚度，根據(jù)軋制速度與電控調(diào)節(jié)時(shí)間而確定，一般取值m=15。如此可保證鋁箔縱向厚差得到及時(shí)、平滑的調(diào)節(jié)，相應(yīng)降低厚差調(diào)節(jié)參量頻率，確保軋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)平穩(wěn)，這對(duì)高速軋制有利。

2 鋁箔軋制工藝的影響因素及應(yīng)對(duì)措施

在鋁箔軋制工藝實(shí)施過(guò)程中會(huì)受到諸多影響因素影響，例如坯料、軋制油、軋輥參數(shù)、板形等因素都不容忽視，下文一一展開分析并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。

2.1 鋁箔軋制坯料的影響因素及應(yīng)對(duì)措施

如上文所述，鋁箔軋制坯料的供料包括熱軋坯料與鑄軋坯料2種，2種坯料的加工過(guò)程不同，但必須滿足同一質(zhì)量要求，如此才能確保鋁箔生產(chǎn)到位，否則會(huì)在軋制生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生斷帶、針孔、板形不佳等缺陷問(wèn)題。

在鋁箔軋制生產(chǎn)前應(yīng)盡量選擇高質(zhì)量的鋁箔材料，首先保證其具有合理的化學(xué)成分，例如針對(duì)1100合金牌號(hào)的鋁箔材料就要求它的Si、Fe化學(xué)成分在0.95%左右，而Mn、Zn、Al的化學(xué)成分要分別達(dá)到0.2%、0.1%、99.0%。

舉例來(lái)說(shuō)，在8079合金抽取鋁箔工藝生產(chǎn)過(guò)程中，需要調(diào)整道次安排，改善軋制條件，穩(wěn)定退火工藝。在軋制過(guò)程中要求8079合金抽取鋁箔中Fe含量控制在1.0 %～1.3 %，實(shí)際Fe含量控制在1.054%左右。結(jié)合試驗(yàn)可實(shí)時(shí)正產(chǎn)軋制工藝，首先采用舊輥軋制2卷1道次后，再采用新輥進(jìn)行軋制，避免試驗(yàn)料出現(xiàn)脅松問(wèn)題。在成品退火試驗(yàn)過(guò)程中要時(shí)刻保持退火溫度、時(shí)間與爐膛安排不變，取消端面包覆鋁箔[2]。

2.2 鋁箔軋制油管理的影響因素及應(yīng)對(duì)措施

鋁箔軋制油在軋制工藝實(shí)施過(guò)程中可起到潤(rùn)滑、承載、冷卻與洗滌等重要作用，明顯改善輥縫區(qū)域過(guò)分摩擦界面的情況，降低軋制力，減少軋輥磨損，對(duì)改善卷帶材表面質(zhì)量非常有好處。而對(duì)于軋制油的使用則必須在基礎(chǔ)油內(nèi)加入一定量添加劑組合使用，確保在鋁箔軋制過(guò)程中軋制油起到正向影響作用。為了建立相對(duì)穩(wěn)定的鋁箔軋制生產(chǎn)工藝流程，需要避免軋制油管理不善所導(dǎo)致的震動(dòng)與打滑問(wèn)題。在具體的軋制油管理過(guò)程中可選擇使用添加劑，首先了解添加劑的理化特性，分析其黏度、皂化值、羥值、酸值以及碘值。以黏度為例，其要求添加劑在40℃以下環(huán)境中使用，可采用酯型、醇型以及醇酯型添加劑，它們的最佳理化數(shù)值應(yīng)該保持為6.50 mm2·s-1、7.90 mm2·s-1以及8.65 mm2·s-1。增加添加劑可有效增大基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)黏度和油膜強(qiáng)度，同時(shí)有效降低基礎(chǔ)油的退火性能。同時(shí)考慮到減少卷帶材表面所產(chǎn)生的污漬與油斑量，應(yīng)當(dāng)將添加劑的用量大致控制在3%～8%。

2.3 鋁箔軋制軋輥參數(shù)的影響因素及應(yīng)對(duì)措施

鋁箔軋制軋輥參數(shù)的控制也很重要，由于鋁箔在冷軋過(guò)程中其工作輥的粗糙度與凸度會(huì)影響鋁箔的軋制生產(chǎn)流程及成品質(zhì)量，所以要提出嚴(yán)格的工藝要求。例如要控制輥形凸度，避免過(guò)大或過(guò)小導(dǎo)致鋁箔材料橫向兩端產(chǎn)生板形缺陷。另外在鋁箔軋制生產(chǎn)過(guò)程中需要采用精軋軋制工藝，軋制過(guò)程中要嚴(yán)格觀察卷帶材打折現(xiàn)象，這是因?yàn)榇蛘鄄牧线^(guò)多導(dǎo)致寬度料出現(xiàn)-16I打折現(xiàn)象。所以不能輕易斷定SQY1762打折與-12I小凸度試驗(yàn)料有必然聯(lián)系。期間試驗(yàn)噴油量55%時(shí)對(duì)改善板形波動(dòng)有一定作用，但易出現(xiàn)中間松，進(jìn)而易打折。在鋁箔軋制過(guò)程中要合理控制軋制軋輥參數(shù)。例如精軋工藝中要將工作輥的凸度控制在80 μm～90 μm，粗糙度控制在0.03 μm～0.05 μm。支撐輥的凸度控制在0 μm～100 μm，粗糙度控制在0.4 μm～0.6 μm[3]。

2.4 板形控制的影響因素及應(yīng)對(duì)措施

最后對(duì)板形控制影響因素進(jìn)行分析，操作人員對(duì)液壓ACG控制、液壓彎輥控制與軋制油分段冷卻控制都要理解到位，其中前2種對(duì)鋁箔軋制板形控制效果并不明顯，而第3種則可根據(jù)板形檢測(cè)反饋信號(hào)進(jìn)行閉合控制，對(duì)控制輥身凸度變化很有效果。例如對(duì)鋁箔軋制過(guò)程中的板形控制主要結(jié)合平直度、不平度等重要指標(biāo)展開。以不平度為例，它專門取一條縱向鋁箔試樣放置于平臺(tái)上，全面測(cè)定它的波高、波長(zhǎng)、并計(jì)算出波高與波長(zhǎng)之間的比值百分?jǐn)?shù)。該板形計(jì)算控制方法相當(dāng)簡(jiǎn)單方便，不過(guò)容易受到被測(cè)試樣自重影響，導(dǎo)致波長(zhǎng)、波高測(cè)量準(zhǔn)確度不高。再一種是相對(duì)長(zhǎng)度差控制計(jì)算，主要是計(jì)算鋁箔軋制的曲線部分與直線部分相對(duì)長(zhǎng)度差，通過(guò)線積分求解正弦曲線長(zhǎng)度如下：

在軋制實(shí)際板形過(guò)程中要做好相關(guān)對(duì)比工作，深度理解鋁箔軋制過(guò)程中對(duì)軋制、分切的影響。以對(duì)軋制的影響為例，卷帶材Z4軋制的4道會(huì)出現(xiàn)中間松的現(xiàn)象，導(dǎo)致合卷起皺、雙合困難及松卷，進(jìn)而造成5道次軋制中頻繁斷帶及板形差，也會(huì)影響成品率和分切效率。這種現(xiàn)象會(huì)多次出現(xiàn)，對(duì)鋁箔軋制板形控制十分不利。

為此，在鋁箔軋制生產(chǎn)過(guò)程中要做到對(duì)板形的嚴(yán)格控制，加強(qiáng)對(duì)各個(gè)道次板形質(zhì)量的考核力度，提高操作技術(shù)人員的質(zhì)量意識(shí)，并指定由專人監(jiān)控軋制板形質(zhì)量，盡可能地選擇自動(dòng)軋制工藝，特別是要對(duì)Z4、Z5的VC輥、彎輥?zhàn)詣?dòng)控制目標(biāo)值進(jìn)行有效調(diào)整[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

鋁箔軋制工藝相當(dāng)復(fù)雜，隨著技術(shù)的進(jìn)步，它也逐漸朝寬幅度、高速度、高精度控制方向發(fā)展。該文提出了鋁箔軋制工藝生產(chǎn)過(guò)程中的諸多技術(shù)參數(shù)指標(biāo)與影響因素，希望通過(guò)這些影響因素多元分析鋁箔軋制的軋制坯料、軋制油以及軋輥參數(shù)有效控制，提高鋁箔軋制生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]黎志勇，楊斌，黃永程.鋁箔軋制工藝影響因素研究[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2019（3）：163-164.

[2]黎志勇，楊斌，黃永程.淺談鋁箔軋制中的板形控制[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（5）：28，30.

[3]周樹德.鋁箔軋制添加劑選擇與使用方法指導(dǎo)[J].云南化工，2018，45（4）：36-37.

[4]劉延軍.鋁箔成品軋制表面白道缺陷的原因及預(yù)防措施[J].新疆有色金屬，2017，40（5）：52-53.