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  • 铝箔高速轧制生产中遇到的铝卷起鼓现象分析

  • 评论:0  浏览:1993  发布时间:2017/4/20
  • 一般认为铝箔合埋的单张轧制速度应达到轧机轧制设计速度的80%,丹阳铝业公司从德国ACIIENACH公司引进一台1500mm四辊不可逆铝箔粗轧机的设计速度为2000m/min,目前单张铝箔轧制速度基本在600m/miT,的水平,国内单张扎制速度一般为设汁速度的60%~70%。

    铝箔在高速轧制时常遇到起皱、串层,起鼓、板形不良等问题。任何缺陷都可能造成下道次报废,成材率大幅下降等问题。笔者就高速轧制生产中遇到的铝卷起鼓现象作一些定性分析,

    在双张箔的生产中,铝箔的轧制分粗轧、中轧、精轧三个过程,从工艺的角度看,可以大体从轧制出口厚度上进行划分,一般的分法是出口厚度大于或等于0.05mm为粗轧,出口厚度在0.013~0.05之间为中轧,出口厚度小于0.013mm的单张成品和双合轧制的成品为精轧。粗轧与铝板带的轧制特点相似,厚度的控制主要依靠轧制力和后张力,粗轧加工率厚度很小,其轧制特点已完全不同于铝板带材的轧制,具有铝箔轧制的特殊性,其特点主要有以下几个方面:
    (1)铝板带轧制。要使铝板带变薄主要依靠轧制力,因此板厚自动控制方式是以恒辊缝为AGC主体的控制方式,即使轧制力变化,随时调整辊缝使辊缝保持一定值也能获得厚度一致的板带材。而铝箔轧制至中精轧,由于铝箔的厚度极薄,轧制时,增大轧制力,使轧辊产生弹性变形比被轧制材料产生塑性变形更容易些,轧辊的弹性压扁是不能忽视的,轧辊的弹轧压扁决定了铝箔轧制中,轧制力已起不到像轧板材那样的作用,铝箔轧制一般是在恒压力条件下的无辊缝轧制,调整铝箔厚度主要依靠调整后张力和轧速度。
    (2)叠轧。对于厚度小于0.012mm(厚度大小与工作辊的直径有关)的极薄铝箔,由于轧辊的弹性压扁,用单张轧制的方法是非常困难的,因此采用双合轧制的方法,即把两张铝箔中间加上润滑油,然后合起来进行轧制的方法(也称叠轧)。叠轧不仅可以轧制出单张轧制不能生产的极薄铝箔,还可以减少断带次数,提高劳动生产率,采用此种工艺能批量生产出0.006mm~0.03mm的单面光铝箔。
    (3)速度效应。铝箔轧制过程中,箔材厚度随轧制度的升度而变薄的现象称为速度效应。对于速度效应机理的解释尚有待于深入的研究,产生速度效应的原因一般认为有以下三个方面:
    1)、工作辊和轧制材料之间摩擦状态发生变化,随着轧制速度的提高,润滑油的带入量增加,从而使轧辊和轧制材料之间的润滑状态发生变化。摩擦系数减小,油膜变厚,铝箔的厚度随之减薄。
    2)、轧机本身的变化。采用圆柱形轴承的轧机,随着轧制速度的升高,辊颈会在轴承中浮起,因而使两根相互作用受载的轧辊将向相互靠紧的方向移动。
    3)、材料被轧制变形时的加工软化。高速铝箔轧机的轧制速度很高,随着轧制速度的提高,轧制变形区的温度开高,据计算变形区的金属温度可以上升到200℃,相当于进行一次中间恢复退火,因而引起轧制材料的加工软化现象。
    制定铝箔轧制工艺的原则
    ①总加工率的确定 总加工率是指箔材在经过再结晶退火后到轧制出成品,总的变形程度。一般来说,1系的总加工率可以达到99%以上,部分8系的产品也可以达到这个值,但是铝合金箔的总加工率一般在90%以下。
    ②道次加工率的确定 道次加工率的确定是轧制工艺过程的核心,纯铝系列产品,其道次加工率可以达到65%,坯料退火后的第一道次,不宜采用过大的加工率,一般取50%左右。
    轧制厚度
    铝箔轧制时的厚度测量方法主要有涡流测厚、同位素射线测厚和X射线测厚。X射线测厚是在目前的铝箔生产中,尤其是高速铝箔轧机中使用最为普遍的一种测厚方法。铝箔轧制时的厚度控制方法:轧制力控制、张力控制、轧制速度控制、张力/速度、速度/张力控制。

    1起鼓的定义
    起鼓是指卷取的铝箔表面沿轧制方向局部或连续凸起。其实质是该处铝箔较松,卷取后凸起的空隙率比平整处的大。随着起鼓的加重,起鼓部分会起杠、起皱甚至压碎

    2起鼓原因
    铝箔轧制过程中,将会产生大量的变形热和摩擦热.使轧制变形区始终处于受热状态。如果变形区的轧辊局部温度过高。超出了轧制冷却油的最大冲冷却能力,使该处的热膨胀变大,则与之对应该处出口铝箔变松,如在铝箔卷取过程中无法将其展平。则该处卷取后的孔隙率比平整处的大,累积后就形成起鼓,在有些资料上将其称为热鼓。在实际生产中,造成铝卷起鼓的原因主要有以下几方面:
    (1)轧棍凸度大;
    (2)板形参数不合理。坯料中凸较大;
    (3)冷却液喷射压力不足或喷嘴阻塞;
    (4)工艺润滑油配制不合理
    (5)支承辊有擦剐伤;
    (6)展平机压力大;
    (7)道次压下量大

    3原因分析及预防措施
    (1)高速铝箔轧机轧辊的凸度在升速阶段阶段与正:常运行时其差别较大,升速时轧辊温度相对较低.凸度也小,特别是新辊,凸度相对更小。从升速到刮口标厚度的过程中,料面板形灯坏直植矽㈨到汁卷的打底质址。凸度小时,升速过程是料两侧偏松,待建立起一定的热凸度使料向平整所需打底就过长,料两侧因过松而形成起鼓;在展平辊压力的作用下,接下上的铝箔受底部起鼓料的影响,也将产生大量起鼓,不仅使底部升速困难,以因底部料大量起鼓无法使用而影响剔成材率。凸度大时,对升速打底质将有明显改善,但由于高速轧制叫的热凸度较大,常因中部板形过松而形成中鼓。
    因此,根据出口侧打底时的板形情况及时调整轧辊凸度,保证打底的质量和正常轧制时的板形控制,是防止该类起鼓的措施之一,

    (2)所谓板形参数是指设定的目标板形曲线:典型目标板为一个抛物线,即中紧,边松的二次线,必要时可以根据需要进行修正。板形参数值要是依据在线出口板形情况和下道下序的生产情来定,如果道次板形参数的设定致使料的中凸,并与下道次的板形参数过渡又不当.中凸人的区变形区相对较长,轧辊中部的变形热较大,轧辊热度相对也大,料的中部板形偏松,就可能出现中部鼓现象。
    因此板形参数的设计必须保证出门板形平整同时保证中部比边部略紧,即保持一定中高,还要考虑道次间板形参数的合理过渡。

    (3)高速铝箔轧机在粗中轧时,变形区将产生大变形热.轧制油的冷却作用对保持辊型、稳定轧制关重要,如果冷却油的喷射压力、流量不足,冷却效果就受影响,但在实际生产过程中,冷却油的压、流量都受监控。一般不会出问题。很多耐候是轧油的喷嘴填塞或是连接喷嘴的油管脱落、破裂等机械故障,导致实际喷射在工作区间内的冷却液流量和压力不足,冷却效果却大打折扣。使对应区域轧棍度偏高,板形偏松而起鼓、
    因此,应定期检查喷嘴的喷射效果,一旦出现起鼓现象。及时停机检查喷液工作情况:这是防止该起鼓的措施之一。

    (4)实际铝箔轧制变形区大都处于混合润滑状。变形区内的微凸体因接触压力过高而发生边界膜破裂,导致金属直接接触,此时变形区内压力一部由流体承担.另一部分则由相接触的微凸体承担形区内的油膜厚度也随压下率的增加而减少。同时.在高速轧制状态下,大量的变形热将会导致变形温度上升,润滑油分子热运动加剧,定向吸附减少。油膜强度下降,甚至出现油膜破裂.金属表面开始出现擦伤、此时的绝对温度称为轧制油临界失效温度Τ。如果变形区局部温度超过了Τ,则边界会发生破裂,导致金属表面发生直接接触,从而使摩擦因数增加,磨损加剧,变形区温度也随之上升,这又进一步促进了油膜的破裂,此时金属表面发生直接接触的面积百分数M。将会迅速增加,热量在该处迅速积聚,导致该处出口料面变板而起鼓。
    工艺润滑油不同其临界失效温度T,也不同,其温度与润滑基础油性能及添加剂配比有关。由添加剂分子所形成的听附膜的强度较大,可以在较高温度下不破裂,但不同配比的添加剂所形成的油膜强度和临界失效温度T,又不同。轧制油的合理配制对增强油膜强度、提高轧制速度非常重要。
    一般轧制油的配制按照高油膜强度、低粘度、低油斑倾向的原则。首先选用合适的基础油(碳链在C10~C14之间0)及合适的添加剂比例(以复合型添加剂为主,酯2%~3%、醇1%~2%)同时应根据各厂生产的实际情况进行调整。配制过程中严格控制好轧制油的各项性能参数。

    (5)现代铝箔轧制都非常注重轧机机内环境的清洁卫生,清辊器就是针对轧制环境的清洁需要设备的。最早的清辊器一般用毛毡,它柔软、吸汕、对支承辊的磨损小;缺点是一旦卡有异物,不易清除,反而易擦伤支承辊,同时寿命短、不耐用。现在都采用聚胺酯胶片,它具有坚固耐用、易清理、更换方便等优点;但是如果胶片与支撑辊吻合不好,形成局部点接触或小面积接触,在高速轧制过程中,支承辊合因局部摩擦过热而受损伤,影响到工作辊,从而在料面留下伤痕。在下道轧制时,对应位置常出现起鼓。
    因此,更换清辊器胶片或更换支承辊后必须检查清辊器胶片与支撑辊的压靠辊是否正常,同时调整好清辊器压力。生产时,注意观察料面的质量情况,是预防该类起鼓的措施之一。

    (6)展平辊对高速铝箔轧制的稳定进行非常重要,国外甚至有将伺服阀引入展平辊两侧参与压力控制的做法。一般平时讲的速度,都是指轧辊的线速度,而压靠在出口铝卷上的展平辊的速度要比轧辊的速度快20%~30,如果轧机速度为1500m/min,则展平辊线速度可达1800m/min~2000m/min,则展平辊线速度可达1800m/min~2000m/min。在如此高速状态下,展平辊的压靠状态对卷取质量有很大影响,如果压靠的铝卷上的压力大了,对料的的摩擦力增大。局部产生的热量也会使料发松起鼓。在实际生产中,常采用减小展平辊的压力、降低展平辊的磨削凸度的方法来减轻的消除起鼓。

    (7)提高道次压下率,有利于速度的提高,但是,增加道次压下率,意味着变形区长度增大,摩擦热和变形热增加,轧制变形区油膜的热稳定性下降。如果冷却油无法及时将变形区的热量带走,就有可能造成局部热量的积聚而形成起鼓。
    因此,应根据来料性质和设备的冷却能力合理分配好道次压下率。一般可控制在52%左右。
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