2004年12月31日请日本专家松村英夫先生讲课Y改

北京圣实冶金设备有限公司-1-板带箔铝加工装备技术讲座主讲：松村英夫（原IHI压延设计部副部长，现北京圣实总工程师）翻译：李志文（高级译审）整理：叶佳（高级工程师）时间：2004年12月31日至2005年1月4日地点：北京圣实冶金设备有限公司（会议室）日本专家松村英夫先生应北京圣实冶金设备有限公司的邀请，于2004年12月31日至2005年1月4日，从铝加工历史、板带热轧机、冷轧机、铝箔轧机至当今日、中两国现有轧制技术水平等方面进行了全面而生动的论述，并与圣实公司的工程技术人员进行了广泛的讨论，现将讲座笔记整理如下：一、铝加工知识简介1、铝加工历史简述铝加工设备的历史可追溯到1825年，1826年在圣地亚哥开始生产铝产品，1907年开始将铝应用于飞机、汽车等行业，发展至今，遍及各行各业。2、变形铝合金的分类、特点及应用1000系（工业纯铝）导电性、导热性、抗蚀性好；用途广泛；2000系（以铜为主要合金元素的铝合金）强度高；主要应用于航空业和航天领域；3000系（以锰为主要合金元素的铝合金）塑性高、焊接性好、耐蚀北京圣实冶金设备有限公司-2-性好，属中等强度铝合金；应用于容器业（饭盒、铝罐），其中3004大量应用于易拉罐罐身；4000系（以硅为主要合金元素的铝合金）熔点低、流动性、耐磨性好；主要用于制造铝合金焊接的添加材料，也用于铸造业、活塞；5000系（以镁为主要合金元素的铝合金）耐疲劳性能、焊接性、耐蚀性好；主要应用于焊接结构件和船舶领域，也常用于易拉罐罐盖；6000系（以镁、硅为主要合金元素的铝合金）耐蚀性、成型性较好，属中等强度铝合金；多应用于建筑型材业；7000系（以锌为主要合金元素的铝合金）属热处理可强化、高强度可焊合金；多应用于航空和航天业。3、铝加工业的发展趋势及市场预测近几年，铝箔产量猛增，广泛应用于食品、药品、包装、印刷等行业。连铸连轧机多生产1000系产品；多机架热轧生产3000系产品，如铝罐，过去采用0.4mm厚两次深冲成型，现在采用0.3mm厚一次冲成，质量较好；5000系较贵，多用于罐盖，可节省成本。近几年随着汽车工业的迅猛发展，对铝材需求量日益增多，热轧设备产量远远不能满足现状。钢与铝的强度比为3：1，重量比也约为3：1，如果想达到钢的强度，势必要加厚铝板，因此材料技术一定程度上限制了铝材对钢材的替代性。现在世界各国都在争分夺秒研制新铝材，一旦有较大突破，则铝加工工业将会迎来新的发展时期。IHI对中国压延设备市场预测：今后10年，中国的箔材轧机可能会过剩，而冷轧机仍有一定的需求空间。北京圣实冶金设备有限公司-3-二、轧机知识1、热轧机1.1按热轧机产品最终厚度可分为：粗轧机和精轧机。1.2按热轧机的结构型式可分为：1.2.1单机架单卷取产量：8000～12000T/M板厚：min6mm优点：投资少，占地小，适合于多品种，小批量。缺点：最终厚度不能小于6mm，对表面质量要求高的5000系列合金不能小于15mm，1000系合金不能小于17mm，否则板面会下挠、板坯与辊面磨擦，产生难以修复的表面划伤。高压下率板面凸度难以达到较高的精度要求。用户：日本轻金属、三菱铝。1.2.2单机架双卷取产量：8000～10000T/M北京圣实冶金设备有限公司-4-板厚：min2mm优点：投资少，适合于多品种，能轧制到2mm厚板。缺点：与1.2.1比产量下降6000T/M（同为6mm厚度时），带头带尾厚度精度差，成品率低，轧制时间长，板材温度难以控制。用户：巴林GARMCO（IHI）—反映较好；韩国ALCAN（VAI）—反映一般；台湾中钢铝（德国SMS）—反映不好；中国目前没有四辊轧机，有二辊轧机。1.2.3粗轧机加单机架双卷取（1+1）产量：16000～20000T/M板厚：min2mm；通常粗轧机轧到17～25mm，再轧3道次优点：投资少，适合于多品种，能轧制到2mm厚板。缺点：带头带尾厚度精度差，成品率低，轧制时间长，板材温度难以控制。1.2.4粗轧机加4连轧（1+4）产量：30000～33000T/M板厚：min1mm北京圣实冶金设备有限公司-5-优点：产量大，温控好，保证板形、板材质量均好，适合生产罐料。缺点：不适合改品种，投资大。用户：IHI给西南铝改造；日本古河铝SKY1.2.5多机架连轧机轧制单一品种有较大优势,如果改变轧制材料,设备设定值调整周期长,温度等参数变化大。用户：中国南山、西南铝；日本神户、住友轻金属、古河铝SKY；法国、德国也有，日本较多。1.3材料来源大体可分为热轧坯料（DC材）和铸轧坯料（CC材）。DC材厚度由450～600mm轧到2～1.8mm；CC材一般成品厚度为6～7mm。CC材硬度比DC材高约20%，深冲性不好，针孔多，边部裂纹多，轧制时易断带。在日本，铝箔毛料均用DC材，用于制造高级电器元件；但在世界其它国家，还是应用CC材较多。DC材适用材料范围较宽，CC材较窄。随着汽车制造材料由钢板改为铝板，DC材会有更大的需求。2、热轧设备2.1圆盘剪北京圣实冶金设备有限公司-6-剪切厚度设计为10mm，一般多为6mm;按剪切方式的不同分为:2.1.1星型剪切（startape）特点：集切边与破碎功能于一体，剪切的同时进行破碎。缺点：薄板易出小凸边，上、下剪刃的间隙、侧隙调整复杂，不好设定，不易剪切。切断面破断面G=0～0.15L=t×10%t-板厚L适用于温度高、坯料厚的热轧材料。2.1.2分离式剪切（separatetape）特点：切边、碎边功能分别在两个单体设备上缺点：易出现问题适用于冷轧材料。北京圣实冶金设备有限公司-7-2.2粘刀原因3000系列Mn含量高，粘性大，易粘刀。当切不断或剪切质量不好时，可喷些轧制油；厚度为100mm或以上的板坯需切头、切尾时，轧制油应设计回路并通到剪子本体处。2.3热轧材料的裂边及张嘴裂边张嘴解决方法：1、铣面2、两边都是圆的热轧料由450mm轧到75mm，或由600mm轧到100mm时，带头易出现张嘴、裂边缺陷（见上图）。轧5000系列合金，此现象尤其严重，轧1000系列合金则不易出现。解决办法：铣面；两边都是圆的。2.4切头剪剪切力较大，剪切缸直径可达Φ500mm，开口度为600mm，通常剪切厚度为100mm。2.5牵引机通常，工作时小缸提升，不工作时大缸提升。见下图北京圣实冶金设备有限公司-8-大缸小缸2.6热轧温度不能低于200℃，此时冷却液喷到板面上呈珠状，当成为片状时则不可进行轧制。轧制温度最好不低于250℃，有的研究机构称最佳轧制温度为330℃，温度太高，材料则软，易粘辊，轧制速度低，辊需通水冷却。2.7轧制力矩为使工作辊工作稳定，工作辊中心线与支撑辊中心线要有偏心。原可逆轧机没有此偏移量，现在轧机都有此偏移量，且偏向出侧。入侧出侧Off-set北京圣实冶金设备有限公司-9-6mmPfmaxW.R中心B.R中心r'Δh2.8助卷厚度助卷厚度取决于助卷器设备的能力。17mm10mm轧1000/3000系投助卷器15mm8mm轧5000系投助卷器2.9卷筒分两级胀开始卷取时，卷材大多卷不实，需先卷1.5圈,卷筒再第二次胀紧，以防止带材打滑,利于卷紧;有的设备,为便于卷取，防止带材打滑，在卷筒表面开槽（见下页图）。2.10带材跑偏热轧轧制前期易出现板材蛇形跑偏，可采用单边压下来调节、改善，也用侧导板夹紧来进行纠正。侧导板一般用液压驱动、齿轮齿条同步动作，轧机处侧导板应尽量接近轧机。皮带助卷器采用钢丝带，投入前，需认真检查钢丝带两边部的张紧状况，以防跑偏。北京圣实冶金设备有限公司-10-2.11刷辊刷辊对热轧机来说，就像人的生命一样重要（日本轧机界有句话叫无刷辊不叫铝轧机，其在铝轧机中的重要性由此可见一斑），用于消除铝屑。刷辊材质①不锈钢：优点：使用方便，结构简单；可控制压力及转速。缺点：钢丝折断后易划伤或扎入卷材；需喷冷却液。②尼龙（聚四氟乙烯）：优点：位置控制适当，则不易产生振动现象，相对安全，越来越多地被采用。两种型式刷辊都需要喷冷却液。2.12冷却液热轧用乳化液，呈酸性，因此要求所有的胶辊包括密封件都要耐北京圣实冶金设备有限公司-11-油、耐酸、耐热。2.13卷取润滑张力卷取机内部衬板，千万不要用黄干油润滑，应采用固体润滑块。否则热烧后结壳，除不掉，要定期检查。2.14咬入角RHαhΔh/2R-Δh2热轧咬入角α=16°～18°，一般α=18°，工作辊直径可取为930mm～950mm。进行粗轧时，刷辊刷粗些，利于咬住；轧薄板坯时，刷辊刷细些，以保证板面质量。2.15工作辊a、2辊轧机，强度要求高，辊径计算要考虑扭矩+弯矩；压下量大，扭矩大，辊面易变形，轧制道次多，温度降低，轧制力变大，板坯厚，问题多。b、4辊轧机，工作辊传递扭矩，支承辊传递荷重，压下力和扭矩相互匹配，相对较好。北京圣实冶金设备有限公司-12-2.16V型辊道辊的锥度原为1/50，现为1/44，尽量使板面不接触辊道，以减少接触，减少擦伤。2.17喷嘴及轧制油给定a、喷嘴有多种样式，过去多采用椭圆喷嘴，面积大但单位压力小；现在多采用扁平喷嘴，面积小但单位压力大（见下图）。由于安装空间有限，安装大喷嘴尺寸不够。喷射压力一般为0.3～0.6MPa,调节喷出的流量，环形面积为调节量，安装角度在10°～15°之间，喷射面积必须重叠并覆盖住辊面。否则没喷到，将影响板材表面质量。故现在多采用长椭圆扁喷嘴，北京圣实冶金设备有限公司-13-上下工作辊和上支承辊都喷冷却液，下支承辊不喷。b、轧制油量给定热轧：Q流量（L/MIN）=1.0×主电机功率（KW）冷轧：Q流量（L/MIN）=2.0×主电机功率（KW）c、流量比1322311322312.18板形控制综合板形因素，可用四种方式来进行调整、控制：轧辊倾斜、弯辊、轧辊分段冷却、喷射热油。①由于轧制力的作用，轧辊弯曲，称一次曲线；由于热膨胀因素的影响，轧辊产生热凸度，也称一次曲线；可用倾斜手段来控制；北京圣实冶金设备有限公司-14-②二次曲线如：抛物线、SIN曲线、COS曲线，可用倾斜手段和弯辊共同来控制；③高次曲线可用轧辊分段冷却来控制；④轧辊倾斜、弯辊、轧辊分段冷却都不起作用时，可采用热油控制；用热油喷射在板材外部即轧辊边部来控制板形。热油比轧制油高20℃（从轧制油箱引出后加热，见下图）。板形仪有傅立叶解析功能，将来料板形进行分析，得出各次曲线所占的比例，然后加以控制。2.19解决板带卷取翘头板带在最后一道次卷取后头翘起。解决措施为：夹送辊边上加二个辊起弯头作用，此二辊边上各加1缸推进（第3道次）夹住带头直一下，起到防止翘头作用。北京圣实冶金设备有限公司-15-1道次2道次3道次2.20注意以下几点：①冷却液：乳液含酸性，采用的胶辊和密封件要耐热、耐酸；②刷辊：一定要有，不可缺少以防止粘辊；③辊道尽量不接触板面，夹送处要喷轧制油，避免划伤，要经常清扫辊道表面；④常喷冷却液；⑤导向辊最好为水冷却，防止粘铝。2.21设计注意问题①热轧与冷轧力能参数计算不一样，热轧用史密斯公式，冷轧用斯通公式，IHI一般用布兰特-福特公式；正确选择主电机；②冷却液不同，热轧为耐油性；③热轧必须刷辊，冷轧可不用；④热轧需考虑温度高的特点，采取相应的对策，辊要冷却；⑤热轧变化大，根据材料状况设定设备参数。3、冷轧机3.1冷轧机可分为可逆式与不可逆式；单机架与多机架。北京圣实冶金设备有限公司-16-非可逆式特点：小批量生产，速度提高，可自然冷却，防火性能好。可逆式：卷材来回轧制到成品为止，各道次设定值不同，生产效率不高，温度逐渐上升，易起火（轧制油因素）。因此，一般轧机多数采用非可逆式。多机架：用于大批量生产，自动化程度高，生产率高，不易维护。单机架非可逆：多品种，板材质量好。3.2冷却液多机架：与热轧相同，采用乳化液单机架：乙醇类。3.3看法目前，多机架热轧机轧制速度在加快，以提高生产效率；冷轧如何提高生产效率，我认为不是提高速度，而是需提高铝材的表面质量。另外，衬纸铝箔，由于纸生产得越来越宽，也要求铝箔越来越宽，但生产工艺难以把握，针孔控制较