吴永喜

(中铝瑞闽股份有限公司，福建 福州350015)

某公司铝箔粗轧机已投产运行多年，设备结构为四重不可逆式，机械部分由河北涿神公司制造，电气控制方面配有ABB公司板形控制系统及Honey厚度控制系统，轧辊规格为直径700mm/260mm×1600mm，设备最高速度为1200m/min。初期主要生产产品厚度为0.08～0.2mm的铝塑复合装饰箔材及出口电路板材等，稳定运行速度一般在600m/min左右，设备运行平稳且产品质量较稳定。

随着市场需求的不断变化和铝加工行业发展，为了适应市场，公司产品结构也在不断地进行调整，厚度<0.05mm的单零箔材产品越来越多，如0.026mm装饰箔、0.01～0.02mm单面光的家用箔材等等。这些产品都是道次多、长度长、同时在线轧制时间长，按目前的速度效率生产，无法完成定单量，设备不能被充分利用。因此，挖掘设备潜能，满足市场需求为当务之急。

1 提速轧制出现板形波浪问题

铝箔粗轧机生产0.026mm单零装饰箔材时，采用冷轧0.3mm厚的铸轧坯料，工艺安排为，开坯道次轧辊粗糙度相同，道次安排为0.3mm→0.145mm→0.075mm→0.047mm；成品道次需要换用粗糙度较低的轧辊，道次安排为0.047mm→0.026mm。成品道次穿带卷取成功后，一边调整板形一边将速度升到450m/min，即进入目标厚差，再通过适当调整后张力和轧制力，能够升速到600m/min且稳定轧制。但这样生产效率只达到设备上限的一半，为了提升产能势必进行提速生产。

若在现有轧制条件下，再通过进一步减少后张力和轧制力，强行将速度从600m/min提高到900m/min，轧制约几分钟后板面会出现严重的波浪，位置在边部、二肋和中部，呈无规律性，同时会出现边部很紧即翘边，严重时割伤出口展平辊。一般情况下，驱动侧比工作侧更严重，如果没有采取其它措施来干预，这种波浪越来越多直至起皱，最终造成断带。板面波浪情况大致如图1所示。

图1 简易板面波浪情况Fig.1 Simple sheet wave situation

2 原因分析

当以速度900m/min轧制时，板面间段性出现波浪，从微观上可知，出现波浪的区域厚度比较薄，相应的长度增加，与旁边区域的延伸不一致，即在轧制变形区内沿宽度方向上的润滑状态出现了较大差异，高速轧制时工艺润滑剂的润滑不良所致。目前，铝箔粗轧机的工艺润滑状况只适合于低速状态下的小压量生产。当通过增加速度来提效轧制时，因高速轧制时在变形区内产生大量的变形热，此时辊缝区域内形成的润滑保护油膜受到影响，局部会因强度变弱断裂导致不能连续承载轧制压力。同时，聚集的热量如果不能及时被传导，轧辊表面的热凸度不一致，较热地方的工作辊局部微观膨胀，使与之对应区域的带材局部产生内应力，当超过其临界状态时就表现为波浪。因此，提高工艺润滑剂的性能，以确保高速轧制时的稳定运行。

3 改善措施及效果

工艺润滑剂在铝箔轧制过程中起着润滑、冷却和清洗的作用，铝箔的板形、针孔和表面状态等均取决于润滑剂的性能及使用情况。如果润滑效果很好，在轧制变形区内形成一层致密的油膜，油膜厚且强度高，利于铝箔厚度减薄，不轻易断裂。由于铝箔轧制变形区通常处于混合或边界润滑状态，润滑剂中极性分子的成膜能力及形成的吸附膜强度对轧制润滑起着决定性的作用[1]。因此，通过改善工艺润滑剂的性能来解决波浪问题，主要有以下方面。

3.1 工艺润滑剂中添加剂选择

工艺润滑剂主要由基础油和添加剂组成，基础油一般占润滑剂总质量的90%以上。添加剂的作用是在金属表面形成定向吸附，起到提高承载、减磨抗磨[1]，添加剂的含量与油膜强度有相对应的关系，工艺润滑剂在轧制变形区内形成的油膜强度在一定范围内需要加添加剂来加以调节[2]。某公司最初铝箔粗轧机的产品厚度>0.1mm的居多，部份承担着冷轧机的功能，工艺润滑剂中添加剂的含量由醇和酯组成，其中醇的含量较高，添加剂采用美孚公司的Esso系列，其中12#(醇)为4%～5%，10#(酯)为2%～3%，总含量为6%～8%。为了适应高速和单零箔材的轧制要求，需将醇的比例降低，增加酯的含量，酯类添加剂有利于提高轧制速度。同时，添加剂总含量高，则在变形区内形成的油膜强度高、润滑效果好，有利于生产时的厚度减薄，因此调整12#为2%～3%，10#为5%～6%，总含量为7%～9%。轧制厚度0.026mm的装饰箔，速度在900m/min时板形较稳定，未出现明显的波浪缺陷。

3.2 工艺润滑剂的温度

某公司生产的产品种类较多，铝箔粗轧机还要生产0.2mm左右的带材，如要再进一步降低添加剂中醇含量来提高进入厚差的速度，则厚的带材因压下量大，轧制变形困难。因此，在生产装饰箔道次方面可适当的对工艺润滑剂温度进行调整。在较低速的情况下就进入目标厚差，其形成的油膜强度还是偏高，温度与油膜强度成反比关系[3]，所以适度提高轧制油温度可以相应降低油膜强度。油膜强度的降低就可以进一步发挥速度效应，靠增加速度来减薄厚度。油温从原来的32℃～35℃提高到39℃～42℃，但不宜太高因为油容易挥发，增加生产成本。

3.3 工艺润滑剂的压力

工艺润滑剂在铝箔轧制过程中起着冷却、清洗和润滑作用。当高速(>800m/min)轧制时，变形区内产生大量的变形热，热量没有及时被传导，会破坏变形区内的热平衡，导致轧辊与轧件之间形成的吸附膜在局部位置瞬间破裂，破裂区域的轧辊与轧件直接接触，板面相对变形大、偏薄，表现为形成间断性的波浪。因此，提高润滑油的冷却效果至关重要，在流量一定的情况下，通过适当提高油压是不错的选择。某公司铝箔粗轧机从投产开始，工艺润滑剂的系统压力在7MPa左右，ABB系统喷射梁压力为4.5MPa左右，而ABB的设备能力可以达到5.0～6.0MPa，经查为原来管路中的一个溢流阀未起作用。调整改造后，系统压力增大到8MPa，ABB系统喷射压力增大到5.5MPa左右。目前，在900m/min以上轧制时，板面的波浪程度大大减轻，再微调板形后，能够稳定较长时间的轧制。

3.4 调整工作辊局部的工艺润滑剂流量

单零箔轧制时，往往驱动侧比工作侧板形更差。以900m/min速度轧制时，经常在传动侧距边部100mm处出现波浪，如果不及时进行干预则产生折皱，严重时断带，手动加大该区域的喷射量时，波浪能够减轻，应该是此区域的喷射量不够所致。某公司生产的产品宽度大部分为1260mm左右，因此将ABB上下喷杠梁对应的第24区流量从4L/min、7L/min分别调整为7L/min、15L/min，局部增大流量，在高速生产时明显改善了该处板形。

4 结束语

(1)通过调整工艺润滑剂中添加剂的种类，即降低醇、提高酯的含量，略提高总含量约1%，在薄道次适当提高工艺润滑剂的温度约7℃，能够确保高速轧制时板形较好，仅出现轻微波浪，不影响成品质量；

(2)增大工艺润滑剂系统压力1MPa并调整工作辊局部相应区域的喷射量，能有效减轻高速轧制时(速度900m/min)板面出现的波浪。

通过上述对工艺润滑剂的调整，某公司铝箔粗轧机在轧制厚度>0.1mm的薄板带材、厚度<0.03mm的单零箔材时均实现了提速后的稳定生产。轧制速度从调整前的600m/min提高到调整后的900m/min，效率提高了50%；月成品通过量增加，显著提升产能约30%；产品的板形带张力下平整，无明显波浪，完全满足下游客户的使用要求。

[1] 王宗宽，周亚军.铝板带轧制过程中的工艺润滑及影响因素[J].轻合金加工技术，2007(11)：29.

[2] 曹永国.铝箔轧制过程中的麻皮缺陷[J].轻合金加工技术，2006(6)：19.

[3] 张志平，周立，毛大恒.铝箔轧制润滑机理和速度效应的研究[J].轻合金加工技术，2004(12)：16-19.