鋁及鋁合金板帶材壓延過程中的板型控制研究

    文章來源于LW2016論文集——作者胡冠奇(河南永登鋁業有限公司,河南 登封 452477)

    摘要:本文討論了鑄軋輥型、軋制壓力、張力、冷軋壓下量、冷卻強度及正負彎輥等工藝因素對板形的影響,合理搭配各工藝參數以獲得良好的板形控制.

    板形是板帶材產品的重要質量指標之一,因此,生產過程中的板形控制是至關重要的問題.隨著HC六輥軋機、VC變凸度軋機的誕生和板形控制技術的發展,實現了板形的高度自動化控制,提高了板形精度.但是這些軋機投資較大,對于普通軋機必須通過各工藝參數的合理調整以達到有效控制的目的.我公司技術人員通過多年的實際生產經驗逐漸總結出了一系列行之有效的方法.下面主要探討用鑄軋坯料在Ф380/Ф1050×1800四輥不可逆軋機上板形控制的幾個因素.

    一  影響鑄軋板坯板形的幾個因素

    1.鑄軋輥型的影響.鑄軋輥內通有連續的冷卻水,帶走鋁液凝固時散出的熱量.目前國內大部分連鑄連軋機采用的是開放式冷卻循環系統,水質沒有達到軟化要求或水中的機械雜質有可能堵塞輥芯的冷卻水道,造成鑄軋輥橫斷面上冷卻強度不均勻,從而影響鑄軋坯料橫向板差(如圖1所示).因此,在鑄軋生產中,在保證鑄軋輥裝配精度和車磨精度的同時,要盡可能采用密閉的軟化冷卻水系統,以避免輥芯堵塞而影響板形.

    鋁及鋁合金板帶材壓延過程中的板型控制研究

    2.鑄軋輥套和輥芯的配合間隙不均勻.機械加工精度低或在使用過程中的輥芯腐蝕都會造成其間隙不均勻,從而使冷卻不均勻,這種情況下要脫套堆焊輥芯.

    3.鑄軋輥軸承間隙要適中,一般控制在0.3mm——0.35mm,若間隙過小,影響軸承使用壽命,若間隙過大則會影響到鑄軋坯的縱向板差.

    4.鑄咀口腔開口度和咀唇厚度要盡可能均勻.對于水平式連鑄連軋機,在安裝鑄咀時壓板受力要均

    5.立板前保持一定的預應力,以消除牌坊的彈性變形.預應力的設定一般為額定軋制壓力的三分之二.

    6.驅動側和操作側的軋制壓力.通過一定范圍內的壓力調整可使鑄軋板坯橫向厚差控制在規定的范圍,從而保證板形的有利控制,對不同軋機和不同規格牌號的產品,軋制壓力的大小對鑄軋板坯的厚度影響不同.

    7.張力.適當的張力可以在一定程度上對板形進行張力矯平,減輕粘輥現象并改善板形.

    二  影響冷軋板形的幾個因素

    1.坯料板形要合乎使用要求.坯料的斷面形狀是獲得良好板形的主要條件,具體控制前面已闡述.

    2.工作輥原始凸度的影響.工作輥原始凸度的選定要依據輥身長度、剛度、合金狀態、坯料寬度、壓下量及軋制時的熱凸度等綜合因素而定,原則是盡可能不用或少用液壓彎輥系統而能達到良好的板形,因此,選定工作輥原始凸度時要綜合考慮.

    3.正負彎輥.彎輥的作用是改變輥縫的形狀,采用正彎時工作輥的撓度將減小,相當于增加了工作輥的原始凸度;采用負彎時,工作輥的撓度將增加,相當于減小了工作輥的原始凸度(如圖2所示).一般情況下,開坯道次由于絕對壓下量較大,工作輥的彎曲變形大,而且軋制速度較低,工作輥熱膨脹小,這時應使用較大的正彎,之后道次隨著速度的增加,工作輥的熱凸度增加,這時應逐漸減小正彎,直至采用適當的負彎.

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    4.張力對板形的影響.根據軋制理論我們知道張力能使軋制力減少,這樣可以減輕主電機的負荷.同時張力的大小還影響到板形,因為張力改變了軋制壓力,影響了軋輥的彈性彎曲,從而改變了輥縫形狀.此外,張力促使金屬沿橫向延伸均勻,因此,在生產過程中適當調整張力,可以獲得良好的板形.

    5.壓下量對板形的影響.為了最大限度地提高生產率,在合金塑性和設備能力允許的條件下應盡可能使用大壓下量,一般第一道次絕對壓下量較大,以充分利用合金的塑性,以后道次絕對壓下量適當減小,分配時要根據設備結構、裝機水平和坯料情況綜合考慮,壓下量越大,軋輥的彎曲變形就越大,輥縫的形狀會發生變化,同時要注意正負彎輥的恰當調整,以利于板形的控制.

    6.軋制油冷卻的影響.由于軋件和軋輥之間的磨擦和軋件自身變形產生的熱量會使軋輥的溫度不斷升高,而且加工率大,軋制速度高時更為突出.為了保持連續穩定生產,必須及時把這部分熱量帶走,冷軋生產中常用軋制油冷卻.但是由于軋輥受熱和冷卻條件沿輥身長度方向是不均勻的,如果不及時調整軋制油在輥身不同部位的強度和流量就會產生不同的波浪.生產過程中當出現中間波浪時可適當加大中間部分或減小兩端的冷卻量;當出現兩邊浪時,可適當增大兩端部或減小中間部位的冷卻量;當出現二肋浪時,可適當減小軋輥中間部位的冷卻量或加大二肋部位的冷卻量.這樣,通過調整軋輥不同部位軋制油的分布達到控制板形的目的.

    7.中間道次消除軋件內部應力以控制板形.如果坯料橫斷面厚度不均勻,在軋制過程中軋件沿寬度方向上的縱向延伸會不均勻,出現內應力.延伸較大部分的金屬被迫受壓,延伸較小部分的金屬被迫受拉,當延伸較大部分所受附加壓力超過臨界時,就會形成不同的波浪現象,如果通過中間退火消除內壓力,將會使板形到一定程度的控制,但是這樣勢必會增加能耗,因此,這種方法在生產過程中一般不可取.

    三  結論

    板形的好壞取決于板帶沿寬度方向的延伸是否相等,這一條件是由軋前坯料橫斷面厚度的均勻性及輥型或實際輥縫開口形狀所決定的.在生產過程中,首先要控制鑄軋坯料的板形,同時在冷軋過程中要根據設備狀況合理搭配工作輥原始凸度、壓下量、正負彎輥、軋制速度、張力和冷卻強度等工藝參數.

    參考文獻

    [1]  傅祖鑄主編.《有色金屬板帶材生產》.長沙:中南工業大學出版社.

    [2]  馬錫良著.《鋁帶坯連鑄連軋生產》.長沙:中南工業大學出版社.

    [3]  王祝堂,田榮璋主編.《鋁合金及其加工手冊》.長沙:中南工業大學出版社.