28.7 铝箔轧制时的辊型及板形控制
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28.7 铝箔轧制时的辊型及板形控制
技术
28.7.1 轧制前的准备
28.7.1.1 轧辊磨削及预热
一般说来，铝箔轧制支撑辊的凸度为0~ 2%,工作辊凸度为4%～8%。轧辊的凸度及 辊型曲线是通过轧辊磨床的成形机构来实现 的，在凸度值确定以后，轧辊的辊型精度取决 于轧辊磨床的精度。因此，保证轧辊磨床运行 正常，对于铝箔板形的控制来讲是十分关键 的。
另外，轧辊表面粗糙度的均匀性对产品的 板形质量也会产生影响。如果轧辊表面的粗糙 度不均匀，就会导致材料的不均匀变形，从而 产生板形缺陷。因此，在轧辊磨削的过程中， 一定要保证轧辊表面粗糙度的均匀性。
在磨削轧辊时还应注意，刚刚从轧机上卸 下来的工作辊不能立即进行磨削，因为这时的 轧辊辊身温度很高，轧辊的辊型与常温下差别 很大，如果这时进行磨削，会影响辊型的控制 精度。正确的方法应该是将辊身温度冷却至室 温后，再进行磨削。
对于铝箔生产来讲，轧辊的预热也是很 重要的一环。当新工作辊送入轧机后，在未 使用之前，为了使轧辊温度升高，以利于轧 制生产过程， 一般都要用轧制油对轧辊进行 一定时间的预热。表28-2给出了常用的轧辊 预热时间表。
表 28-2 轧辊预热时间表
对于粗轧，轧辊预热的油温为30～40℃。 对于中、精轧，轧辊预热的油温为50～55℃。 预热时，需注意轧辊的运转速度不应超过穿带 速度。
在实际生产过程中，尤其是精轧过程中， 虽然轧辊经过了预热，但通常轧制油的温度为 30～60℃,而正常轧制时变形区内的温度在 100℃以上，这时，由于温度差，在轧制过程 中产生的变形热与轧辊之间会发生频繁的热量 交换，使轧辊的温度发生变化，从而导致辊型
第4篇 铝合金板、带、箔材生产技术
的变化十分复杂。因此，在换完新辊刚刚开始 轧制的时候，产品的板形往往难以控制。但 是，经过了一段时间的轧制后，轧辊的温度与 变形区内的温度趋于一致，轧辊的热凸度趋于 稳定，这时，产品的板形质量才会得到较好的 控制。
为了避免由于换辊之后，板形难于控制而 产生较多的废品，换辊之后刚刚开始轧制的阶 段 ，应该想办法让轧辊的辊身温度尽快升高， 缩短轧辊温升的时间。为了达到这个目的，常 用的办法是加大轧制力、提高轧制速度等。但 采取这些办法，要尽量保证轧制过程中不产生 断带。具体的操作还需要操作人员在生产过程 中，根据现场的具体情况及自身的操作经验灵 活掌握。
28.7.1.2 目标板形曲线的选择
现代化的铝箔轧机，大多配备了先进的板 形自动控制系统 ( AFC), 为了使产品的出口
a
板形良好，在使用板形仪时，要给出产品的目 标板形，以使轧制产品的出口板形在板形仪的 控制下，尽量接近目标板形。
理想的板形曲线应是一条与x 轴重合的 水平线，即一条直线。但用一条直线来作为 目标板形，往往不能得到好的控制效果，其 原因是：第一，在轧制过程中，轧制产品的 中部温度高于边部温度，如果按照理想的目 标板形生产出产品，其冷却后，因为中部与 边部的温度差，往往会产生内应力，为了对 这种差值进行补偿，目标板形应设为凹形， 即中间松、两边紧的形状，目标板形曲线如 图28-56a 所示；第二，对于厚度较薄的产品 来讲，尤其是对于铝箔产品，如果按理想的 目标板形进行生产，则很容易产生断带，为 了减少轧制过程中的断带，则应采用略凸的 目标板形，即中间紧、两边松的形状，目标 板形曲线如图28-56b 所示。
b
图28-56 目标板形曲线
a— 考虑热应力时的目标板形曲线；b—考虑断带效应时的目标板形曲线
在铝箔轧制过程中，由于产品的厚度很 薄，为了避免断带，造成浪费， 一般采用图 28-56b所示的目标板形曲线。具体的曲线形 状，应根据毛料的原始板形、产品的品种、轧 辊的辊型等多方面的因素进行综合考虑，不同 的道次、不同的合金品种、不同的宽度，应有 不同的目标板形曲线。一般来讲，随着压下道 次的增加，目标板形曲线的弯曲度应增大，这 样，才能有效地防止轧制过程中的断带。表 28-3给出了几种典型规格的目标板形曲线弯曲 度设定值范围，供参考。
为了保证板形曲线的对称性，在正常情况 下，倾斜、边缘均设定为0,只有在设备不正 常或是坯料板形缺陷十分严重的时候，才考虑
更改这两个参数设定。
表28-3不同道次目标板形曲线的设定值
28.7.2 铝箔轧制的板形控制
28.7.2.1 弯辊控制
现代化的铝箔轧机，都配备有液压弯辊系 统。当轧制产品出现对称板形缺陷时，采用弯 辊系统来控制会收到良好的效果。当材料的出
口板形与目标板形相比，呈现中间紧、两边松 时，采用负弯辊控制来进行调整；当材料的出 口板形与目标板形相比，呈现中间松、两边紧 时，采用正弯辊控制来进行调整。当误差较大 时，可适当加大弯辊力。
由于铝箔轧制所希望的板形是中间紧、两
边松，因此，在实际生产过程中，经常采用负 弯辊控制， 一 般的控制范围为 – 50%~ -80%。装有板形仪的轧机，还可以实现弯辊 自动控制。
表28-4给出了0.36mm×975mm 、1235H14 铝箔坯料在铝箔工序前3道轧制的弯辊力。
表28-4不同轧制道次弯辊力对比
28.7.2.2 喷淋控制
喷淋控制是铝箔生产中最为常用的一种板 形控制方法。其控制原理，就是通过对局部冷 却液流量的调整，来改变轧辊局部的热凸度， 从而起到控制板形的作用。例如，如果轧机操 作人员在生产过程中发现产品局部偏松，这时 就可以相应加大偏松部位所对应轧制油喷嘴的 流量，由于轧制油的温度远低于变形区内轧辊 的温度，加大轧制油流量后，其相应部位轧辊 的热凸度就会减小，这样，就可以相应地减小 偏松部分的变形量，从而达到改善板形的目 的。
由于喷淋控制的调整比较灵活，适用的范 围广，调整的效果也较好，所以，在铝箔轧制 过程中，喷淋控制是控制板形最常用的一种手 段。从理论上讲，喷淋调节可以对任何板形缺 陷进行控制，但它受到两个条件的限制，一是 当采用AFC后，其响应速度较慢， 一般为8~ 12s, 而倾斜、弯辊控制的响应时间仅为1s 以 内；二是轧制油的流量及油温受工艺润滑及冷 却的限制，流量不能过大也不能过小，油温不 能过高也不能过低。
28.7.2.3 调整轧制工艺参数
A 压下量
改变道次压下量，可以改变轧制过程中由 于变形而产生的变形热量，从而使轧辊的热凸 度发生变化。道次压下量增加，变形热增加， 轧辊热凸度增大；反之，道次压下量减小，变 形热减少，轧辊热凸度变小。因此，当轧制成
品出现边部波浪时，可以考虑适当增加压下 量，加大轧辊热凸度，使边部波浪得到修正； 当轧制成品出现中间波浪时，可以适当降低压 下量，减小轧辊热凸度，使中部波浪得到修 正。但压下率的改变，必须在保证产品质量的 前提下才能进行。一般来讲，铝箔轧制的道次 压下率的范围是40%～60%。过高或过低，都 会影响产品质量。
B 张力
调整轧制过程中的张力，可以改变材料在 变形区内的受力情况，尤其是后张力的作用更 为明显。后张力增加，会促使轧制材料的变形 率增大，从而会使轧辊的热凸度增加。因此， 当出现边部波浪时，可以适当增加张力，通过 增加轧辊热凸度来调整边部波浪。当出现中部 波浪时，可以适当减小张力。
采用张力调整时还应注意，箔材在张力的 作用下，尤其是张力较大的情况下，我们看到 的板形也许是良好的，但是当将张力撤掉或减 小时，箔材就会出现板形缺陷，这就是我们常 说的“假板形”。因此，在实际生产过程中， 在保证产品质量的前提下，应该尽量采用小张 力轧制，因为只有这样，才能在轧制过程中最 大程度地反映产品的真实板形，从而可以采取 相应的调整措施，提高板形控制水平。
C 轧制速度
在铝箔轧制过程中，轧制速度的增加，会 使轧制变形区的温度变化加快，从而轧辊辊型 发生变化，轧制出的铝箔板形也会随着辊型的
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变化而发生改变。对于手动控制板形的铝箔轧 机，铝箔板形的变化完全依靠操作工的观察， 然后再手动分别控制弯辊力或轧制力及各油嘴 的喷射量，如果轧制速度太快，操作工的响应 能力跟不上，板形控制就很困难。操作工所能 控制的轧制速度 一 般不会超过700～800 m/min, 在线最好板形水平在±80I 以上。当轧 制速度在800mm/min 以下时，对于手工操作而 言，我们可以合理地利用速度来灵活地进行板 形调整，在保证板形质量的前提下，实现高速 轧制。根据热力学原理，轧制速度增加，轧制 过程中产生的变形热就增加，轧辊的热凸度变 大，这时生产中的产品会产生中间波浪。因 此，在产生中间波浪时不能提高轧制速度。在 实际生产过程中，我们可以尝试有意识地让产 品产生轻微的边部波浪，然后提高轧制速度， 通过提高速度来提高轧辊的热凸度，以此来实 现高速轧制条件下的板形控制，这种方法尤其 对于精轧来讲，是十分有效的。但在实际运用 中，一定要根据现场设备、工艺的具体情况， 灵活掌握。
当轧制速度超过800m/min 时，为了获得 良好的板形质量，就必须采用板形自动控制系 统。板形自动控制系统采用了自动喷淋、自动 弯辊、自动倾斜，更为先进的轧机还采用了 VC 、DRS 等板形控制技术，使铝箔的轧制速度
和板形控制水平大幅度提高，铝箔的在线板形 可以控制在±9～20I以下的水平。表28-5列出 了轧制过程中板形缺陷的一般调整方法。
表 28-5 轧制过程中板形缺陷的一般调整方法
28.7.3 铝箔轧制板形调节过程举例
在实际生产过程中，由于影响板形的各种 因素，如轧辊、轧制油、设备、工艺参数等都 处于动态的变化之中，所以，产品出口板形的 变化过程是十分复杂的，要精确地描述产品的 板形状况十分困难。在调节板形的过程中，经 常是综合运用各种调节手段，这时，对于操作 人员来讲， 一方面要掌握板形控制的基本原 理，同时还必须具有丰富的实际操作经验。以 下我们以铝箔粗轧机板形控制过程为例，说明 板形的调整过程。
假设在轧制过程中，材料的出口板形曲线 如图28-57a 中虚线所示，实线为目标板形曲 线。此时，板形仪的设定值为： BOW:-26;
Tilt:0;Edge:0。
a b C d
图28-57 板形调整过程示意图
由图28-57a 可以看到，实际板形曲线与目 标板形曲线相差较大，并且无明显的对称关 系，也无规律可循。这时，如果单单只用一种 手段是很难进行调整的。针对板形两边倾斜较 严重的特点，首先改变 Tilt 值，将板形曲线调 成图28-57b 所示的形状，这时，板形仪的设定 值为：BOW:-26;Tilt:-2;Edge:0。
这时，实际板形曲线已经有了一定的对称 性。第二步，采用改变目标曲线的弯曲度 (BOW 值)并加大负弯辊力的方法，将板形曲 线进一步调整成图28-57c 所示的形状。此时， 板形仪的设定值为： BOW:-36;Tilt:-3;
Edge:0。
负弯辊力由27kN 增加至33kN。
需要说明的是，在进行调整的过程中， 轧制油冷却调整也要同时采用，以消除在调 整过程中出现的局部板形缺陷。这时，板形 曲线已接近于目标曲线，但仍存在着一部分 不理想的地方，为此，我们可以通过采用调 整轧制油流量的办法，调整局部的板形缺陷， 使板形曲线趋近于目标板形曲线。最后的调 整结果如图28-57d 所示。这样，就完成了一 个板形调整过程。
在实际生产过程中，操作人员还可以根据 自身的经验，通过对工艺参数，如张力、轧制 速度等的合理控制，来对板形进行控制。
现代化的铝箔生产，对板形质量要求越来 越高。而对于高速轧制而言，由于变形区内轧 辊热凸度的变化十分迅速，用手动的方法是很 难有效控制板形的。为了实现在高速轧制条件 下良好的板形控制精度，提高产品板形质量， 都安装了板形自动控制系统 ( AFC) 。 这套系 统的特点是，通过板形检测辊将轧制过程中轧 制材料施加在板形检测辊上的压力分布检测出 来，并将检测信号传送到控制中心。控制中心 通过计算后，得出相应的调整及补偿信号，并 将信号及时反馈给控制系统。信号通过反馈系 统后，便自动进行相应的调整及补偿，通过倾 斜、弯辊、喷淋等方式来实现对板形的控制。 国际上的一些铝箔轧机还采用了多种板形控制 手段，如 VC(Variable Crown Roll) 、CVC (Continously Variable Crown) 、DSR(Dynamic Shape Roll)。DSR 辊控制技术相对于 VC 和 CVC 技术上的优势，使之呈现出较强的发展势 头。而HES(Hot Edge Sparays) 的特点是补偿 带材边部的温度降低，提供了新的板形控制 方式。