板帶箔軋機(jī)板形控制影響因素分析

陳甲學(xué)　劉順?shù)h　胡東方

【摘要】板帶箔在軋制過(guò)程中常出現(xiàn)邊浪、中浪、雙邊浪的板形缺陷，經(jīng)過(guò)對(duì)“人、機(jī)、料、環(huán)、法”各個(gè)因素的分析，總結(jié)出控制缺陷的方法：良好的設(shè)備精度和控制優(yōu)化系統(tǒng)及來(lái)料板形的產(chǎn)品質(zhì)量是重要保證；合理的軋制工藝、完善的工作環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)、熟練的操作工。在生產(chǎn)實(shí)際中，根據(jù)缺陷原因，迅速采取針對(duì)性措施，來(lái)獲得最好的板形質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】板形缺陷；板形控制；軋輥；變形量

前言

板形的好壞是板帶箔產(chǎn)品重要的外觀質(zhì)量指標(biāo)之一，特別是在板帶箔產(chǎn)品用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高的今天，板形控制更是一個(gè)收到高度重視的課題。所謂板形缺陷，是刨除帶箔材加工過(guò)程中常見(jiàn)的孔洞、輥印、褶皺、邊裂、凝膠體雜質(zhì)、擦傷、刮傷、凸點(diǎn)、凹坑等表面缺陷，即通常所說(shuō)的的帶箔材由于軋制過(guò)程中沿寬度方向延伸不均勻，單位時(shí)間內(nèi)延伸量大的受到壓應(yīng)力的作用，單位時(shí)間內(nèi)延伸量小的受到拉應(yīng)力的作用，從而產(chǎn)生邊浪、中浪、雙邊浪等板型缺陷。

1、影響板形的主要因素

一般來(lái)說(shuō)，軋制時(shí)出現(xiàn)邊浪、中浪和兩肋浪是由于軋制時(shí)帶材橫斷面各部分的延伸率不一致引起的。因此，板形的控制就是沿寬幅方向分布的延伸率的控制，其主要因素有：軋輥因素、軋制工藝因素、坯料因素、環(huán)境控制水平及人工因素等。

1.1軋輥因素主要包括：

軋輥原始凸度；軋輥熱凸度；支承輥、（中間輥）、工作輥的彈性撓曲；支承輥、（中間輥）與工作輥的彈性變量，工作輥與軋制坯料之間的彈性變量。

軋輥的表面質(zhì)量

1.2軋制工藝因素主要包括：軋制道次及負(fù)荷分配；沿寬幅方向溫度分布；冷卻油溫度、流量；帶材張力；軋制速度。

1.3坯料因素包括：材質(zhì)；厚度、寬度；坯料板形。

結(jié)合箔帶材軋制過(guò)程中邊浪類(lèi)不合格材料較多、箔帶材卷取成型后由于橫斷面方向厚度不均勻（即一邊偏厚、一邊偏薄）的現(xiàn)象，分析出此類(lèi)問(wèn)題的產(chǎn)生原因，進(jìn)而研究糾正缺陷的方法。

2、軋輥結(jié)構(gòu)差異對(duì)板形的影響

傳統(tǒng)軋輥以實(shí)心軋輥為主，這種軋輥的缺點(diǎn)是在軋制力作用下，軋制過(guò)程中產(chǎn)生一個(gè)整體撓度無(wú)法消除。20世紀(jì)70年代引進(jìn)的新型軋機(jī)—VC（Variable Crown Roll）輥形軋機(jī)，對(duì)普通實(shí)心軋輥進(jìn)行了優(yōu)化更新。VC輥形軋機(jī)的關(guān)鍵特點(diǎn)是由輥芯和套筒兩部分組成，在輥身內(nèi)部增加了一個(gè)可以進(jìn)出壓力油的腔體，軋制過(guò)程中可以通過(guò)控制軋輥腔體內(nèi)壓力油的壓力連續(xù)變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)輥面上獲得的連續(xù)凸度變化，從而達(dá)到板型控制的目的。VC軋輥在壓力油的作用下，基本可以消除軋制力作用下出現(xiàn)的類(lèi)似于實(shí)心軋輥的整體撓度，但由于軋輥內(nèi)部空腔的存在，同時(shí)在軋制受力區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)塌陷變形量，這就導(dǎo)致在軋制薄規(guī)格的帶、箔料時(shí)，產(chǎn)生雙邊浪的板形。

3、軋輥直徑及軋輥凸度對(duì)板形的影響

在軋輥材料不變的前提下，軋輥直徑大小直接決定著軋輥剛度，當(dāng)軋輥直徑增大時(shí)，在軋制變形過(guò)程中抵抗軋輥撓曲變形的能力增強(qiáng)，有利于保持原始輥縫形狀，實(shí)現(xiàn)帶材板型的精確控制。同時(shí)，支承輥直徑通常是工作輥直徑的1～3倍，支承輥對(duì)減小軋輥撓曲變形起著關(guān)鍵的作用。

由于工作輥凸度能夠直接改變輥縫原始凸度，在其他外部條件相同的前提下，工作輥原始凸度越大，軋制變形前后帶材凸度變化就越大，對(duì)板形的影響程度就越大。由于支承輥凸度不直接改變軋輥輥縫的原始凸度，一般認(rèn)為支承輥凸度恒定，軋輥凸度的影響主要是通過(guò)橫向移動(dòng)工作的輥相對(duì)位置，進(jìn)而改變輥縫的原始凸度來(lái)實(shí)現(xiàn)帶材的板形控制。

4、軋制力及橫斷面載荷分布對(duì)板形的影響

軋制力受許多因素影響，例如變形抗力、來(lái)料厚度、摩擦系數(shù)、帶材張力等。實(shí)際生產(chǎn)中，軋制力波動(dòng)對(duì)板形的影響主要表現(xiàn)在實(shí)際軋制力與設(shè)定軋制力之間的偏差導(dǎo)致的板形問(wèn)題。當(dāng)設(shè)定軋制力小于實(shí)際軋制力時(shí)，由于軋輥實(shí)際撓度增加導(dǎo)致帶材出現(xiàn)邊浪；反之，撓度減小出現(xiàn)中浪（如圖1），只有在軋制力P點(diǎn)帶材板形能實(shí)現(xiàn)較好控制。

5、噴淋冷卻因素

薄板、帶、箔軋制一個(gè)重要的特點(diǎn)就是隨著帶材厚度的變薄，在軋制過(guò)程中上下工作輥之間相互接觸發(fā)生彈性變形，這樣就對(duì)細(xì)長(zhǎng)的工作輥來(lái)說(shuō)，高速軋制過(guò)程中產(chǎn)生的變形熱會(huì)導(dǎo)致工作輥輥身的溫度產(chǎn)生變化。為了解決工作輥排除熱量的問(wèn)題，沿工作輥輥體均勻地噴射冷卻液，優(yōu)質(zhì)的冷卻液不僅起到軋制潤(rùn)滑作用，通過(guò)實(shí)行軋制油分段冷卻可實(shí)現(xiàn)工作輥輥縫的優(yōu)化調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)板形的有效控制。

軋制油分段冷卻控制的目的是為了調(diào)節(jié)液壓彎輥系統(tǒng)控制不能消除的橫向張應(yīng)力分布曲線(xiàn)中的高次分量及輥身因溫升產(chǎn)生的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)板形誤差的糾正控制。但分段冷卻裝置反饋控制程序相對(duì)較復(fù)雜，往往會(huì)因?yàn)橛布蜍浖?wèn)題，出現(xiàn)個(gè)別區(qū)域的板形值不隨該區(qū)域的紊亂噴淋量變化而變化，即個(gè)邊區(qū)域噴淋控制失效造成厚度消差失效。這就要求對(duì)工作輥噴淋冷卻系統(tǒng)進(jìn)行定期的維護(hù)清理，以保證消差功能的正常實(shí)現(xiàn)。

6、軋制力與載荷因素

軋制工程中由于某種原因引起軋制力波動(dòng)，也會(huì)使帶材板形發(fā)生變化，特別是在裝有板形測(cè)量控制系統(tǒng)的軋制機(jī)組中，因其控制的原理就是根據(jù)板形反饋信息，不斷調(diào)整軋制力大小來(lái)彌補(bǔ)板形缺陷的，所以這種軋制壓力波動(dòng)幾乎是一直存在的。也就是說(shuō)，從另一個(gè)角度看，板形儀反饋回來(lái)的軋制力波動(dòng)也可以被看做是外界對(duì)理論軋制力的干擾，也是要在生產(chǎn)實(shí)際中加以消除的。另外，對(duì)帶材板形影響較大的因素還包括軋制料受力變形過(guò)程中沿帶材橫斷面截面載荷的分布情況。截面載荷分布不均主要是由于帶材橫斷面變形量不同造成的，所以提高來(lái)料板形質(zhì)量對(duì)成品板形控制也非常重要。

結(jié)論

板帶箔板形控制技術(shù)的革新是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，他涉及到軋制機(jī)械裝備、電氣系統(tǒng)、檢測(cè)反饋和控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)軟件硬件支持、高清潔標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境保持、軋制生產(chǎn)工藝、人工操作等等各個(gè)方面，筆者結(jié)合工作實(shí)際，分析闡述了板形缺陷產(chǎn)生的現(xiàn)象、原因，并探討了部分缺陷解決的辦法，以期對(duì)后續(xù)的研究突破有所幫助。