铝箔生产技术
前言
中国的铝及铝加工行业正在发生了翻天覆地的变化。近10年来原铝产量，铝板产量增长了二十倍左右。铝箔产量由一万五千吨到今年的接近七十万吨，增长五十多倍，成为世界第一大原铝生产国和第一大铝箔生产国。原铝产量占世界总量的30%，铝箔产量占世界的25%。大亚铝业也由设计能力的3500吨/年，增加到现在15000吨/年，约增加五倍。现在，中国已是名副其实的铝箔强国，无论是设备配置，还是生产规模，生产效率，产品品种甚至生产技术都已处在世界前列。技术的成熟代表着行业的成熟，也培养了一批成熟的技术队伍。行业内的壁垒已不复存在，行业的竞争已进入创新的竞争，管理的竞争。铝箔专有的技术已在成为共识和成熟的理论。铝箔行业是铝行业的一个分支，要很好的了解铝箔就不能不了解铝的特性。
铝的基本知识
铝是地壳中最多的一种金属元素，约为8%，呈银白色。铝是有色金属中用量最大的一种，其产量和消费量均仅次于钢铁，是第二大金属。铝的化学符号为Al，英文名称Aluminium，在元素周期表中属ⅢA族，原子序数为13，原子量是26.981538。
纯度为99.99%的金属铝的主要物理性质：
密度（20℃） 2.7 g/cm³
熔点 660.1 ℃
沸点 2467 ℃
热容(20℃) 902 J/(kg·K)
熔化热 10.47 kJ/mol
汽化热 291.4 J/mol
热导率（0～100℃） 238 W/(m·K)
电阻率（20℃） 2.67 µΩ·cm
晶格常数 4.25 埃
原子半径 2.86 埃
膨胀系数 23.8×10⁻⁶/度
标准电极电位 -1.67 V
氧化膜 50-100 埃
弹性模量 70×10³ MN/㎡
剪变模量 26.1×10³ MN/㎡
泊桑比 0.345
铝的历史
铝尽管作为第二大金属，它的发现和提取成功却要晚得多。至今也不过一百多年的历史。自然界的金属态铝是不存在的，铝都是以它的氧化物形式存在。
- 1746年，德国人波特从明矾中制得氧化铝
- 1807年，英国人戴维试图电解熔融氧化铝制取金属铝，但没有成功
- 1825年，丹麦人奥斯忒用钾汞齐还原无水氯化铝，第一次得到金属铝
- 1827年，德国人沃勒用钾还原无水氯化铝得到金属粉末
- 1854年，用氯化铝气体通过熔融金属钾的表面，得到铝珠
- 1845年，法国人德维尔在巴黎附近建立小铝厂
- 1865年，俄国的别克托夫提议用镁来置换冰晶石中的铝
- 1884年，法国的德维尔和德国的本生分别电解NaCl-AlCl熔盐制得铝
- 1886年，美国的霍尔和法国的埃鲁发明冰晶石-氧化铝熔盐电解法
- 1889-1892年，奥地利科学家拜尔发明从铝土矿中提取氧化铝的方法（拜尔法）
中国的铝工业起步于20世纪50年代，1954年抚顺铝厂建设成功，开始了中国电解铝工业。2006年的产能达到了1180万吨，实际生产量930万吨，占世界铝产量的30%左右。铝是高能量消耗产品，生产一吨铝耗电量在13000-15000度/吨。
铝箔常识
铝加工业随着匹兹堡冶炼厂1888年的建成而兴起。大约在1891年美国和欧洲一些手工作坊采用多层锤击法生产小张箔。1903年法国A.Gautschi用二辊轧机平张叠轧法轧得厚0.05mm的铝箔。1910年，瑞士R.V.Neher与德国August Schmitz机械厂合作，采用装有前后卷取机的二辊轧机成功轧出了成卷窄幅铝箔。从此铝箔生产进入了工业化生产。
中国的铝箔工业起步较早（比电解铝早20年），始于瑞士铝Alussise、加铝Alcan和英国铝British Aluminium合资1932年在上海建的华铝钢精厂。当时中国是少数几个可以生产铝箔的国家。
- 1958年、1963年，成都715厂、东轻厂装备了国产二辊轧机
- 1959年，西北铝从德国进口一套铝箔轧机
- 1979年，东轻厂从Achenbach引进1台四辊不可逆万能轧机，铝箔生产开始进入现代化
- 1983年，华北铝引进4台日本神户铝箔轧机并同时引进了铝箔生产技术know-how，奠定了中国现代化铝箔生产技术的基础
- 1990年左右，厦顺、大亚、渤海、上海闵行、成都、西南铝等一大批现代化的铝箔厂建成，标志着中国开始进入世界铝箔强国
- 2000年到现在，一大批具有世界顶尖装备的两米级2000米/分的高速铝箔轧机集中投产，中国的铝箔装备、产能都进入了绝对的世界第一
铝箔可工业化生产的厚度为4.5微米。在所有包装材料中，铝箔的阻隔作用最好，隔光、隔热、隔气。对食品不污染、无味、美观、可折叠性好、成本低廉。铝箔作为功能材料，在散热器上作为散热片几乎成为唯一选择，电容器材料也成为唯一选择。
铝箔生产技术及装备的最新进展
铝箔生产技术的进步，主要得益于两个方面：
- 自动控制技术的进步：计算机的应用，特别是数字技术的应用，是铝箔生产设备进步的主要内容。板形仪、测厚仪随着数字控制技术的进步而进步。
- 冶炼技术的进步：除氢除杂、电磁搅拌等新技术被广泛应用，铝板的晶粒度、含氢量均可控制在稳定的水平。原材料的进步使6微米、5微米、甚至4微米铝箔的生产成为可能。
铝箔可轧厚度完全取决于原材料的质量：上世纪80年代7微米，90年代6微米，到现在的5微米。铝箔生产从7微米到5微米，宽度从1米到2.3米，轧速从500米到2000米也没有本质的区别。近百年铝箔生产技术是一个渐进的过程。
轧制油是随轧制速度的提高而逐渐降低粘度，随社会发展逐步降低毒性。轧制油还是精制煤油，添加剂无非酸、酯、醇。砂轮80-800号，白刚玉、碳化硅。
铝箔生产流程
铝箔生产从铝板进厂开始—粗轧—中轧—双合—精轧—分切—退火—包装—出厂。
铝板是生产铝箔的原材料，铝箔的可轧最小厚度主要取决于铝板的质量。铝板的生产工艺有两种：热轧开坯和铸轧板。只要质量控制得好，都可以生产出优质的铝箔。铝板的厚度从0.8-0.3mm，根据不同厂家的设备、成品状况、工艺而不同。通常铝板在0.8-0.6mm退火。
名词定义
粗轧：从坯料开始轧制，结束厚度在0.03mm以上。通常以轧辊的粗糙度或轧机的配置为依据。
中轧：换辊号之后轧制就叫中轧。双合前一道次叫中轧。
双合：将相同厚度相同宽度的铝箔叠合在一起的过程，为便于轧制并获得均匀的表面，两张铝箔之间要加双合油。双合必须切边。
精轧：双合后轧制叫精轧。
分卷：将精轧后的双张铝箔分成单张铝箔的过程。分卷必须切切边。
剪切：将轧制后的铝箔按要求的宽度、卷径、内径切成成品卷的过程。
分切：分卷和剪切同时进行的过程叫分切。
退火：通过加热、保温改变铝箔的机械性能、或除油或二者同时进行的过程。
包装：为将铝箔安全、保质运送到用户而作防护和标识的过程。
设备名词
轧辊：轧制铝箔使用的直接接触铝箔辊，又叫工作辊。
支撑辊：为增加轧辊刚度对轧辊形成支撑作用的辊，不直接接触铝箔。
导辊：轧机或其他铝箔生产设备上，直接接触铝箔起到导向、平衡张力等作用的辊。
展平辊：作用在铝卷上起到压紧、展平作用的辊，又称熨平辊、接触辊。
板形辊：铝箔轧机上装有传感器用于测量铝箔板形的导辊。
板形仪：由板形辊测量通过信号传输计算机分析并输出可视或可视和可控信号的整套装置。
工艺名词
张力：铝箔横截面上垂直于横截面的应力称为张应力，张应力的总和称为张力。
载荷：又称轧制力、压上，指加在轧辊上的总压力。
辊缝：采用衡辊缝进行控制厚度的轧制。
主液压：主液压系统指的是压上液压系统，压力在275-300bar。
辅助液压：主液压之外的液压系统，压力通常为80-100bar。
轧制油：铝箔轧制时用来润滑铝箔、冷却轧辊所使用的油，主要使用的是低黏度窄流程烃类油。
添加剂：铝箔轧制时在铝箔轧制油中添加改善润滑和油膜强度的成分，常用的是脂肪酸、油脂、脂肪醇等。
板式过滤器：指用于轧制油过滤的多层板式过滤器，又称施耐德过滤器。
过滤土：指用于轧制油过滤的硅藻土、白土。
过滤纸：指用于轧制油过滤的无纺布，孔隙度在10-40微米之间。
套筒：轧制卷取所用的芯管。
管芯：卷取成品所用的芯管。
测厚仪：轧机在线非接触式射线测厚装置，通常为X射线测厚。
测厚仪测量原理
利用射线通过铝板（箔）时受到衰减，且衰减规律可以用近似数学公式描述这一特点进行铝箔厚度在线测量。
射线通量 I = I₀e^(-µρt)
其中：
I₀ = 直接照射时射线最大通量
I = 有板带时射线通量
R = I/I₀ = 有板带和无板带两种情况下电离室接受的射线通量之比
ρ = 铝板带（箔）密度
t = 铝板带（箔）厚度
µ = 吸收系数（常数）
测厚仪典型精度参数：
重复性（2δ）：均值时间1秒以上时，不差于测量厚度的±0.15%或±0.08µm，取大者
总精度（2δ）：不差于测量厚度的±0.35%或±0.05µm，取大者
长期漂移：8小时未做标准化或修正时不差于测量厚度的±0.4%或±0.4µm，取大者
响应时间（63.2%）：从10ms到250ms（±20%）用户自己选择
噪声（2δ）：置信度为95.4%，采样周期20ms时，不大于±0.3%
来源：Z总提供的《铝箔生产技术》PDF文档（21页）