鋁及鋁合金板帶材壓延過(guò)程中的板型控制研究

    文章來(lái)源于LW2016論文集——作者胡冠奇(河南永登鋁業(yè)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(qiáng)度及正負(fù)彎輥等工藝因素對(duì)板形的影響,合理搭配各工藝參數(shù)以獲得良好的板形控制.

    板形是板帶材產(chǎn)品的重要質(zhì)量指標(biāo)之一,因此,生產(chǎn)過(guò)程中的板形控制是至關(guān)重要的問(wèn)題.隨著HC六輥軋機(jī)、VC變凸度軋機(jī)的誕生和板形控制技術(shù)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了板形的高度自動(dòng)化控制,提高了板形精度.但是這些軋機(jī)投資較大,對(duì)于普通軋機(jī)必須通過(guò)各工藝參數(shù)的合理調(diào)整以達(dá)到有效控制的目的.我公司技術(shù)人員通過(guò)多年的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)逐漸總結(jié)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(jī)上板形控制的幾個(gè)因素.

    一  影響鑄軋板坯板形的幾個(gè)因素

    1.鑄軋輥型的影響.鑄軋輥內(nèi)通有連續(xù)的冷卻水,帶走鋁液凝固時(shí)散出的熱量.目前國(guó)內(nèi)大部分連鑄連軋機(jī)采用的是開(kāi)放式冷卻循環(huán)系統(tǒng),水質(zhì)沒(méi)有達(dá)到軟化要求或水中的機(jī)械雜質(zhì)有可能堵塞輥芯的冷卻水道,造成鑄軋輥橫斷面上冷卻強(qiáng)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(chǎn)中,在保證鑄軋輥裝配精度和車(chē)磨精度的同時(shí),要盡可能采用密閉的軟化冷卻水系統(tǒng),以避免輥芯堵塞而影響板形.

    鋁及鋁合金板帶材壓延過(guò)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(jī)械加工精度低或在使用過(guò)程中的輥芯腐蝕都會(huì)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(guò)小,影響軸承使用壽命,若間隙過(guò)大則會(huì)影響到鑄軋坯的縱向板差.

    4.鑄咀口腔開(kāi)口度和咀唇厚度要盡可能均勻.對(duì)于水平式連鑄連軋機(jī),在安裝鑄咀時(shí)壓板受力要均

    5.立板前保持一定的預(yù)應(yīng)力,以消除牌坊的彈性變形.預(yù)應(yīng)力的設(shè)定一般為額定軋制壓力的三分之二.

    6.驅(qū)動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的軋制壓力.通過(guò)一定范圍內(nèi)的壓力調(diào)整可使鑄軋板坯橫向厚差控制在規(guī)定的范圍,從而保證板形的有利控制,對(duì)不同軋機(jī)和不同規(guī)格牌號(hào)的產(chǎn)品,軋制壓力的大小對(duì)鑄軋板坯的厚度影響不同.

    7.張力.適當(dāng)?shù)膹埩梢栽谝欢ǔ潭壬蠈?duì)板形進(jìn)行張力矯平,減輕粘輥現(xiàn)象并改善板形.

    二  影響冷軋板形的幾個(gè)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(jù)輥身長(zhǎng)度、剛度、合金狀態(tài)、坯料寬度、壓下量及軋制時(shí)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(tǒng)而能達(dá)到良好的板形,因此,選定工作輥原始凸度時(shí)要綜合考慮.

    3.正負(fù)彎輥.彎輥的作用是改變輥縫的形狀,采用正彎時(shí)工作輥的撓度將減小,相當(dāng)于增加了工作輥的原始凸度;采用負(fù)彎時(shí),工作輥的撓度將增加,相當(dāng)于減小了工作輥的原始凸度(如圖2所示).一般情況下,開(kāi)坯道次由于絕對(duì)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(shí)應(yīng)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(shí)應(yīng)逐漸減小正彎,直至采用適當(dāng)?shù)呢?fù)彎.

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    4.張力對(duì)板形的影響.根據(jù)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(jī)的負(fù)荷.同時(shí)張力的大小還影響到板形,因?yàn)閺埩Ω淖兞塑堉茐毫?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(chǎn)過(guò)程中適當(dāng)調(diào)整張力,可以獲得良好的板形.

    5.壓下量對(duì)板形的影響.為了最大限度地提高生產(chǎn)率,在合金塑性和設(shè)備能力允許的條件下應(yīng)盡可能使用大壓下量,一般第一道次絕對(duì)壓下量較大,以充分利用合金的塑性,以后道次絕對(duì)壓下量適當(dāng)減小,分配時(shí)要根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)、裝機(jī)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(huì)發(fā)生變化,同時(shí)要注意正負(fù)彎輥的恰當(dāng)調(diào)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(chǎn)生的熱量會(huì)使軋輥的溫度不斷升高,而且加工率大,軋制速度高時(shí)更為突出.為了保持連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn),必須及時(shí)把這部分熱量帶走,冷軋生產(chǎn)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(zhǎng)度方向是不均勻的,如果不及時(shí)調(diào)整軋制油在輥身不同部位的強(qiáng)度和流量就會(huì)產(chǎn)生不同的波浪.生產(chǎn)過(guò)程中當(dāng)出現(xiàn)中間波浪時(shí)可適當(dāng)加大中間部分或減小兩端的冷卻量;當(dāng)出現(xiàn)兩邊浪時(shí),可適當(dāng)增大兩端部或減小中間部位的冷卻量;當(dāng)出現(xiàn)二肋浪時(shí),可適當(dāng)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(guò)調(diào)整軋輥不同部位軋制油的分布達(dá)到控制板形的目的.

    7.中間道次消除軋件內(nèi)部應(yīng)力以控制板形.如果坯料橫斷面厚度不均勻,在軋制過(guò)程中軋件沿寬度方向上的縱向延伸會(huì)不均勻,出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)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(dāng)延伸較大部分所受附加壓力超過(guò)臨界時(shí),就會(huì)形成不同的波浪現(xiàn)象,如果通過(guò)中間退火消除內(nèi)壓力,將會(huì)使板形到一定程度的控制,但是這樣勢(shì)必會(huì)增加能耗,因此,這種方法在生產(chǎn)過(guò)程中一般不可取.

    三  結(jié)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?qū)嶋H輥縫開(kāi)口形狀所決定的.在生產(chǎn)過(guò)程中,首先要控制鑄軋坯料的板形,同時(shí)在冷軋過(guò)程中要根據(jù)設(shè)備狀況合理搭配工作輥原始凸度、壓下量、正負(fù)彎輥、軋制速度、張力和冷卻強(qiáng)度等工藝參數(shù).

    參考文獻(xiàn)

    [1]  傅祖鑄主編.《有色金屬板帶材生產(chǎn)》.長(zhǎng)沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社.

    [2]  馬錫良著.《鋁帶坯連鑄連軋生產(chǎn)》.長(zhǎng)沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社.

    [3]  王祝堂,田榮璋主編.《鋁合金及其加工手冊(cè)》.長(zhǎng)沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社.