曾 虎

(洛阳万基铝钛合金新材料有限公司，河南 新安 471800)

随着市场竞争的进一步加剧，铝加工板带箔产品的加工费不断下降，对产品质量要求更加严格，特别是表面质量有特殊要求的产品，如PS板、镜面板、部分容器、装饰和包装用箔等对黑丝、黑条、黑斑及色差缺陷更是零容忍。铸轧料因其有比热轧料更大的成本优势，逐渐被很多厂家用来替代部分热轧料生产高端产品。在铝铸轧板被下游工序加工时，产品表面经常会出现位置无规则、长短不一的黑丝缺陷，随着轧制道次的增加，此种缺陷颜色变浅、长度有延展，但不会全部消失，到铝箔工序时就会出现针孔超标、断带增加等问题，对产品质量影响极大。因此，对铝铸轧板表面产生黑丝缺陷的原因进行探究，并针对性的防控，对铝带材产品质量提升有重要意义。

1 黑丝缺陷分析

对缺陷样品进行分析，黑丝缺陷沿轧制方向无规律分布，长短不一，肉眼可见，无手感；经酸碱腐蚀，晶粒组织正常；观察显微组织，缺陷处表面粗糙，有可见杂质。对冷轧工序观察发现，坯料头部最容易出现，其他位置出现无规律；对铸轧工序进行排查，发现铸轧板在卷取中表面偶尔会出现无规律的小黑点，特别是在带坯刚开始卷取的头部位置更容易出现，密度较大；经现场跟踪并仔细对比出现黑点位置的铸轧板在冷轧各道次加工后存在的位置和样貌，有一一对应关系。可以确定，铸轧板表面的黑点即碳黑污染，是引起下游工序黑丝缺陷的原因之一。

2 铸轧工序碳黑污染分析

在铝铸轧生产过程中需要使用喷涂装置，用于对铸轧辊工作区域进行润滑，避免粘辊。常用的喷涂介质有水基石墨和液化气两种，通过喷枪的往返运动将介质均匀喷到对应辊面。液化气燃烧产生的烟灰和石墨通称为碳黑。在喷涂时，如果喷涂量合适，部分碳黑不可避免地喷在辊面轧制区外，位于辊面轧制区内的适量碳黑在铸轧过程中被消耗掉，起到很好的防粘辊作用，而位于辊面轧制区外的碳黑则不断集聚形成碳黑层，是污染源之一。如果喷涂量过大，辊面轧制区上的过量碳黑经轧制后会直接显现在铸轧板面上，是引起污染的又一原因。在使用液化气介质时，产生的碳黑还会在喷枪管壁上、轧机牌坊内侧壁上以及喷涂上方轧机顶棚的内壁集聚，生产中因车间内环境改变或设备异常引起的机械振动，会导致碳黑集聚层的部分大颗粒脱落，一部分直接飘落到铸轧板面上，还有部分落在铸轧辊的工作面上。工作面的碳黑经轧制后压入板面，也是引起碳黑污染的原因，特别是在成品卸卷时，需切断带坯并剪切样板，剪切时振动较大，对上卷后的铸轧板头部位置的表面仔细观察，几乎都能找到黑点存在。

3 防治措施

根据以上分析可知，在铸轧工序中喷涂量过大，工作辊面的过量碳黑被直接压入板面和辊面轧制区外、喷枪管壁上、轧机牌坊内侧壁上以及轧机顶棚内壁集聚的碳黑容易落入或被压入板面，从而形成铸轧板面碳黑污染，被碳黑污染的铸轧板经下游工序轧制后就会出现黑丝问题。针对问题并结合生成实践，我们采用以下措施进行防控。

3.1 铸轧生产前的控制

(1)喷涂量的控制[1]。石墨或液化气喷涂的稳定工作离不开压缩空气，在石墨乳液或液化气供应稳定的前提下，压缩空气的气源压力和流量对铸轧生产所需的喷涂量起关键作用。对此，我们在铸轧各种牌号、规格产品立板后各项工艺参数调整至正常状态时，做好原始数据的存储，通过在压缩空气管路加装减压阀、压力表、气体流量计和在水基石墨或者液化气管路加装计量阀件，在生产相应牌号和规格产品时可以很好的对各种介质的供给进行控制，从而保证铸轧生产中喷涂量的稳定，避免喷涂量过大造成的碳黑污染。

(2)轧辊轧制区外碳黑的清理[2]。在立板生产前先对轧辊轧制区外的碳黑集聚层进行清理，具体方法如下：准备一块弹性橡胶板，弹性橡胶板的厚度比辊缝厚3mm～6mm，宽度比碳黑集聚带宽10mm～30mm，长度比铸轧辊周长长20mm～50mm；在铝铸轧机处于轧制状态时，启动双辊按常规速度运行，在轧辊轧制区外，即两边部碳黑集聚处往轧制方向插入弹性橡胶板，使橡胶板在碳黑集聚区域被轧制3次及以上，直至碳黑集聚层消失；每次轧制后对橡胶板上下面粘附的碳黑进行清理；最后使用洁净的抹布对轧辊上轧后区域擦拭干净。经实践检验，此种方法能在轧前省时省力高效去除辊面上的碳黑集聚层，且弹性橡胶板可反复使用，可节约成本。

3.2 设计制作并安装辊面吹扫装置[2]

3.2.1 吹扫装置的结构

为保证吹扫效果，辊面吹扫装置设计为由吹扫管、供气软管和气体压力调节阀组成。其中，吹扫管设置有用于遮挡气孔的伸缩遮孔罩，伸缩遮孔罩设置在吹扫管靠近封闭端的外部，包括支座、滑道、伸缩罩和密封体；其中，支座连接在吹扫管的封闭端，滑道设置在吹扫管的外管壁上，伸缩罩与滑道滑动连接，伸缩罩的一端与支座连接，另一端与密封体连接，吹扫管的长度可伸缩至与铸嘴宽度一致，便于在生产各种宽度的板坯时使用。吹扫气管根据不同的辊身长度相应设置有N个气孔，气孔从进气端至远端依次增大，可保证吹扫压力均匀，并且气孔排列成一字型；吹扫管一端封闭，另外一端通过供气软管通入吹扫气体，吹扫气体为压缩空气，通过压力调节阀来控制压力，可保证吹扫气体压力合适；气孔的开设能保证吹出的气流涵盖轧辊的工作区域，避免轧辊工作面上粘附的碳黑被吹扫时有遗漏。吹扫管结构如图1所示。

1-吹扫管；101-进气端；102-气孔；103-滑道；104-支座； 105-伸缩罩；106-密封体图1Fig.1

3.2.2 吹扫装置的安装

吹扫装置需在铸嘴组装完成后，吊装至轧机前安装，在铸嘴的上下夹具外表面设置夹紧装置，用于固定吹扫管；吹扫管设置两根，分别安装在铸嘴夹具的上下面、且靠近唇口的位置，要保证吹扫管吹出的气流与对应铸轧辊的辊面相切，以此来保证生产中飘落在辊面轧制区的碳黑被吹扫干净。吹扫装置安装示意图如图2所示。

1-铸嘴夹具；2-吹扫管；3-吹扫气流；4-铸轧辊图2Fig.2

在铸嘴夹具上安装吹扫管，并使吹扫气流与辊面相切，避免了生产中因吹扫气流方向设置不当而导致的碳黑吹不掉。吹扫管上设置的气孔不仅能保证吹扫压力的均匀，而且可以涵盖轧辊的工作区域，使吹扫无死角。生产中连续吹扫可以始终保证轧辊工作面清洁，并且吹扫气源压力可控，气源经过过滤，进一步提升了吹扫效率，避免环境及辊面受到污染。吹扫管可伸缩，能适配各种规格宽度的铸轧板。通过应用自主创新的吹扫装置，可有效解决辊面上飘落的碳黑对所轧制板坯造成污染，并且吹扫装置具有制作简单，操作方便，制作成本小，吹扫效果好的特点。

3.3 增加上卷前对板面的检测工序

在每次切卷后上卷前对铸轧板面进行检测，如铸轧板面有碳黑，查找辊面对应位置并处理，同时对有碳黑的板头进行连续切除直至板面干净，然后再上成品卷，从而保证成品质量。对板面的检测可以配置板面在线检测仪器，也可使用人工检测，通过增加此工序，做到了事前把关，避免了被碳黑污染的板坯流入下游工序，引起质量问题。

3.4 对轧辊工作区外及喷枪、轧机牌坊、顶棚的集聚碳黑清理

3.4.1 轧辊工作区外集聚碳黑的清理[3]

为清理轧辊工作区外集聚的碳黑，我们设计了专用的吸尘器头，配合普通的工业吸尘器使用，吸尘器头为斗形结构，顶部为出风口，能与吸尘器的软管相连，吸尘器头的吸口朝向辊面，吸口弧度与辊面弧度匹配，吸尘器头的一个侧面上设置有磁吸盘，可以吸附在轧机牌坊上，另一侧面设置有伸缩体，能适配生产各种规格铸轧产品时对辊面碳黑集聚层的吸除。吸尘器头结构如图3所示。

1-吸尘器头；2-强磁吸盘；3-排气口；4-伸缩体；5-拉手图3Fig.3

在吸除辊面碳黑时，把吸尘器头的磁吸盘吸附在轧机牌坊上，把排气口和吸尘器软管连接，调整吸尘器头位置，使吸尘口对准铸轧辊边部的碳黑集聚带，并且保持距离合适，启动吸尘器对碳黑层进行收集。铸轧辊每旋转一周，就完成了一次吸除，铸轧辊多次旋转后，边部的碳黑集聚层就吸除干净，在上下轧辊的轧制区外设置4个此种吸尘器头，可以在线连续对辊面碳黑集聚带进行清除。为了节约成本，也可视辊面碳黑集聚情况每隔3～10卷，在卸卷间隙分别对上下辊面的碳黑集聚层依次吸除。使用此种方法无需人工操作，吸除碳黑的效果好，不但降低了操作者的劳动强度，而且消除了碳黑污染源，避免碳黑集聚层脱落后被压入铸轧板中，进一步消除了质量隐患。

3.4.2 喷枪、牌坊和顶棚集聚碳黑清理

喷枪管壁上集聚的碳黑可以在每次使用吸尘器吸除辊面碳黑时，人工进行清理。轧机牌坊内壁和喷涂上方的顶棚内壁在使用液化气喷涂时，会有碳黑集聚，但均距离喷涂较远，碳黑集聚较慢，生产清理不仅危险，且费时费力；可在每次停机后，人工对其彻底清理，来消除碳黑脱落引起板面污染的隐患。

3.5 规范车间门窗管理

为避免车间门窗开启引起内部环境变化，特别是大风天气，造成辊面边部、牌坊及顶棚集聚的碳黑被吹落而污染板面，需制定门窗开关制度，明确责任人和奖惩标准，避免此类问题发生。

3.6 机械振动的管理

(1)卸卷时剪切板坯的振动能通过带材传输至辊面和牌坊的碳黑集聚层，造成碳黑脱落引起污染；需定期对平动剪的剪刃及行走机构进行检查，如有问题需维修，保证剪刃的锋利性和行走的平滑性，避免振动的加剧。提高操作工的技术水平，避免带张力剪切，消减振动；减少样板的剪切数量，避免多次剪切。

(2)轧辊轴承及主传动减速箱润滑不良，在生产中会引起振动，造成辊面和牌坊的碳黑集聚层脱落，需做好定期润滑保养工作。

(3)轴承损坏会引起周期性振动，造成辊面和牌坊的碳黑集聚层脱落，需排查问题轴承并更换维修以消除振动。

4 结束语

铝加工生产中引起黑丝缺陷的原因很多，但碳黑污染问题重视不够，本文从铸轧生产实践出发，针对问题进行分析，并通过对生产工艺的优化和工序的改进，增加辅助装置和管理的提升等方面，对铸轧带坯表面碳黑污染问题给出了综合防治措施，为广大铝铸轧厂在产品质量提升方面提供了新思路。