高精度銅板帶板形控制研究

王延輝

（中銅華中銅業(yè)有限公司，湖北 黃石 435005）

1 當前國內板形控制現狀

對于板形控制的相關研究，具體體現在下面幾個方面：

第一，所生產的銅板帶厚度偏差可以極大程度地滿足客戶需求；第二，銅板帶生產期間廣泛應用多種測厚儀，以實現自動化測量銅板帶厚度；第三，同時安裝配置自動厚度控制系統(tǒng)，保證銅板帶生產的厚度及精度，并且部分裝備已完成國產化。

然而，和國外銅板帶生產相比，我國的銅板帶生產在板形控制方面依然問題突出，具體有：

第一，針對銅板帶板形生產所指定的質量標準一直都沒有定論；第二，大部分的銅板帶板形生產控制都是憑借經驗或者是以目測位置，很少使用板形儀等專業(yè)的測量儀器；第三，基本很少使用自動板形控制系統(tǒng)。

相比較厚度控制，銅板帶板形控制難度更大，具體表現有：

第一，從目前的銅板帶厚度控制來看，橫面看只有一個點，縱面看是一根線；然而，針對銅板帶的板形控制，往往需要先解決帶材面方面的問題；第二，從目前國內的銅板帶生產技術條件來看，針對銅板帶的厚度控制已經能夠達到微米級，但是在板形控制上需要保證偏差小于0.1μm，這顯然不是一個量級的難度。

2 銅板帶板形控制存在的問題

2.1 板形控制和中厚凸度控制

針對板帶材軋制生產中應用到的板形控制具體是指通過有效的技術方式軋出平直板材，針對板材的凸度控制通常是指有效地對板材寬度以及厚度做好控制。在開展板帶材軋期間假如出現了板形問題的情況下，也就是我們常說的出現了板材波浪的情況，有時候也會存在邊部波浪甚至是中間波浪的情況，也可能存在復合波浪。存在這些板形問題的主要原因都是軋制過程中板帶材的每一個部分存在延伸不統(tǒng)一的問題。所以，針對這個問題，在進行板形控制的時候，必要情況下一定要做好板材厚度的控制，這也屬于凸度控制相關問題，控制波浪度在0.5%以下的時候說明板形良好。

2.2 板形和內在應力控制

如果想保證軋制板帶擁有更加平整的板形，其最為關鍵的因素在于要確保軋制壓下橫向力度要一致。發(fā)生不一致的問題主要在于存在微小的內應力。常見的存在板形不平整的情況具體可以用以下幾點描述展開闡述：如果說某一段帶材是通過多條細長條共同并排連接起來的，出現這種情況充分說明帶材已經發(fā)生了軋制變薄的問題，而且也說明了細長條因為受到了來自不同方向和不同程度的作用力影響，因為作用力的影響不同導致帶材出現了薄度不一的問題。由于所有的細長條之間存在彼此綁定和連接的關系，這充分說明如果細長條延伸長度越長則意味著相應細條受到的拉應力是更大的，如此在板材寬度上將會分布很多的內應力，當這些應力達到某個程度的情況下必然會發(fā)生彎曲變形的現象，導致板形產生波浪缺陷。

2.3 板形問題的凹現

板形問題的凹現主要表現在2 個方面：一個是用戶對材料方面的要求在持續(xù)提高，而在電子元件的微小化進程中，存在細微的厚度差都可能導致生產的電子零件存在性能和形狀上的差異。而且?guī)Р纳鲜Ｏ碌臍堄鄳σ廊粫Р某善吩斐蓸O大的影響，以至于當工人在對成品做出分檢的時候會發(fā)現很多帶材存在側彎現象，這種情況必然會發(fā)生零件制作面臨極大的沖制困境的現象發(fā)生，而且?guī)Р纳a也會增加不合格率的發(fā)生。此外，隨著生產廠商對帶材的生產效率提出愈來愈高的要求，希望生產寬度不斷增大，卷重以及軋制速度希望不斷提升，這必然導致很難對帶材的生產質量做出控制，特別是對板形控制，難度也會越來越大。在實際生產階段，對于板材寬度的控制將會極大程度的對生產效率造成影響，也將間接影響板形控制的難度，因此這一方面的問題我們也應當引起重視。

2.4 板形缺陷的具體表現

板形缺陷的界定具體是從軋制的成型結果來區(qū)分的，我們一般所說的板形缺陷包含3 種，也就是我們以上所述的其一屬于中間波浪，其二屬于邊部波浪，其三屬復合波浪，而針對具體的缺陷表現同樣可以細分成很多種，在此不做過多贅述。

3 高精度銅板帶板形的調節(jié)及控制

3.1 軋制板形的控制

3.1.1 改進軋機輥系結構

我們從軋機的具體發(fā)展歷史能夠看出，從以前的二輥軋機以及四輥軋機，再到現在的多輥軋機，尤其是后面發(fā)展的八輥軋機以及六輥軋機，國內軋機的具體型式還有輥系結構的具體演變其目的都是為了進一步提升軋制技術及其軋制效率，從而使得能夠軋制出更薄甚至是更寬的板材帶材。從當前的發(fā)展現狀來看，這也是對軋制板形進行有效改善和質量控制十分核心的要素。對此，我們可以認識到，假如要對軋制技術及其效率做出有效提升，最為重要的就是對軋機型式輥系結構的原動力做出優(yōu)化設計，尤其是保證所生產出來的軋制板形能夠得到很好的控制，這同樣是我們對軋機輥系進行有效檢驗并對其改進最為核心的目標以及標準。

對軋機型式及輥系結構做出提升和優(yōu)化也是進一步提高板形軋制技術及其效率最為核心的內容，從而保證可以軋制出更薄和更寬的質量過關的帶材。所以，全面提升板形軋制技術的水平效率也是持續(xù)對軋機輥系結構進行原動力提升不可或缺的手段之一。帶材所能達到的最小可軋厚度必定和工作輥本身的直徑大小存在緊密關聯，而且軋輥的長度同樣會對帶材所能產生的軋制寬度造成最為直接的影響，而且還和帶材本身的剛度有著緊密的關系。當我們對四輥軋機的生產方式進行升級之后，將可以有效地解決以前經常出現的二輥軋機方面的問題，尤其是多輥軋機的彎曲凸度還有軸承座都能夠得到很好的改善，這種方式將可以更好地改善過去所使用的四輥軋機固有存在的技術難度和技術限制。當我們對軋機的結構形式做出有效改進之后，采取有效的辦法能夠對輥系結構的生產方式進行優(yōu)化，從而對輥系橫向彎曲的有效控制和調節(jié)進行改善，最終達成對實際輥縫做出有效調節(jié)以及控制的目的，也能夠直接地對軋制板形生產進行優(yōu)化。

3.1.2 軋制板形綜合控制

軋制板形實施綜合控制最為核心的方式是通過對軋機的板形做出機構調節(jié)的方式做出控制，具體的控制措施包含以下幾種：第一，對軋輥進行傾斜調節(jié)。此種方式是進行軋制操作十分普遍的一類調節(jié)方式，采用這種方式可以很好防止發(fā)生板形生產存在單邊波浪的問題，更可以保證所生產的帶材在實際軋制的同時可以始終放到中心位置。假如我們在進行軋制的過程中發(fā)生了明顯的單邊波浪的問題，此種現象表明帶材存在不同邊角延伸的問題，特別是有的邊角會存在過度延伸的問題，對于這方面的問題我們一定要進行調節(jié)處理，從而防止發(fā)生單邊波浪進一步惡化的現象，甚至發(fā)生不同程度的斷帶問題。第二，對軋輥進行彎輥調節(jié)。通過此類方式進行調節(jié)最主要的是向工作輥以及支撐輥輥頸添加有效的液壓彎輥力，從而起到很好的調節(jié)對輥縫形狀進行改善的目的。采取對彎輥進行調節(jié)的辦法可以更好地對帶材板形發(fā)生的對稱性缺陷進行改善，主要的辦法就是進行彎輥力設計，需要將極限軋制力控制在10%左右。第三，對軋制工藝進行潤滑處理或對冷卻噴淋進行調節(jié)。在具體軋制期間主要通過應用礦物油或者是乳化液的方式對軋制工藝進行潤滑處理，能夠發(fā)揮出更好的潤滑以及冷卻的作用。不僅如此，現代板帶軋機通常都會配置匹配的冷卻噴淋，同時也會對制造工藝進行有效地潤滑處理，對其做出分段調節(jié)。通過對分段調節(jié)裝置做出有效的流量調節(jié)，同樣可以對發(fā)生了不同缺陷問題的板材做好有效的軋制板形方面的改善，相比較以前使用的液壓彎輥，采取冷卻噴淋還有工藝潤滑都能夠發(fā)揮出很好的調節(jié)作用，而且調節(jié)效率更好。第四，對六輥還有多輥軋機軋輥進行彎曲凸度上的調節(jié)。其中，六輥軋機憑借的是控制可軸向移動的中間輥的方式實現對工作輥背部支撐力的具體分布，從而達到良好調節(jié)和控制輥縫的目的。

3.2 影響板形的其他因素及對應調整措施

除了以上我們所闡述了通過優(yōu)化軋制工序能夠對制造以及帶材板形的最終質量造成直接性影響，我們還應當認識到，不單單是銅，或者是注入銅合金板之類元素等實際生產階段的多種工序對于帶材的板形生產造成非常大的影響，其影響的主要工序不僅僅包括了退火工序，同時還會對成品實施平整處理帶來一定的影響。針對這種情況，我們應當采取如下措施進行應對：第一，應用連續(xù)性張力退火必然會對帶材的生產板形造成極大的影響。從當前國內對銅板帶的實際加工形勢來看，比較常用的是應用氣墊式連續(xù)退火的方式實施對成品薄帶進行退火處理。也就是說，當帶材全部進入到退火爐之后，通常需要在爐口的進口位置以及出口位置形成一定的張力，通過這種方式保障帶材始終在爐內保持騰空的運行狀態(tài)，通過此類張力作用能夠更加高效地對存在缺陷的帶材板形做出很好的改善。第二，拉彎矯工序可以對板形起到良好的調整作用。對于銅和銅合金的高精薄帶的處理主要可以通過拉伸彎曲矯直機的方式對其進行平整矯直處理。在這里，拉伸彎曲矯直其核心工作原理在于通過應用帶材的短限位組織可以在獲得張力以及彎曲力的作用下讓板材實現更大的延伸。當帶材的短纖維組織發(fā)生彈性收縮的時候，已經發(fā)生延伸變長的纖維就可以一直保留。由此說明，因為張力加大必然會發(fā)生一定的塑性變形，而且這種變形也會作用在板材延伸上，從而保障帶材能夠在最后的出口位置始終延續(xù)帶材的縱向應力值，切實保證力度的方向是一致的，從而達到很好的矯平這一目的。此外，經過良好的拉完矯處理之后，能夠有效消除軋制或者是因為退火之后帶材發(fā)生三元形狀缺陷的情況，比較常見的邊浪缺陷以及中間瓢曲缺陷等，從而有效提升帶材的板形質量，也能更好地滿足客戶對于板材的質量要求，這也是傳統(tǒng)使用的輥式矯直機存在的因為工藝以及結構方面的局限性導致缺陷難以消除的問題，通過這種方式則可以很好的解決。此外，對于板形制造造成影響的因素是多種多樣的，以上所述的是比較常見的幾種類型，鑒于不同影響因素，我們還需要做到具體問題具體分析，并一直保持與時俱進，以契合當今社會和時代發(fā)展，契合應用領域的技術要求。

4 結語

銅以及銅合金板帶是一種較為重要且不可或缺的基礎性原材料，由于其擁有良好的彈性、導電以及傳熱等性能，因此被廣泛應用到眾多領域。如今，隨著我國現代工業(yè)技術和科技的持續(xù)性發(fā)展，對于銅以及銅合金板帶的應用范圍也在不斷擴大，越來越多的產品類別都已經對電子和電氣產品產生了越來越高效、微型化以及低成本等要求。對此，對銅和銅合金板帶材所擁有的厚度、精度及性能等方面也有更高的要求，通過有效的控制措施及技術調整是可以有效解決此類問題的。本文也重點闡述了高精度銅板帶板形的具體控制措施，不僅有技術調整，更有機器結構類調整，都是十分有效的應用措施，值得在全國范圍內推廣。