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1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 轻金属年撇 轻合金及其加工 铝 箔生产技术 刘晓英 东北轻合金加工厂黑龙江省哈尔滨市 张利君 黑龙江铭 箔厂黑龙江省哈尔滨市 摘要介绍了国内外铝箔生产技术的现状 。 内容包括连续铸札进展状况 , 俄罗斯西伯 利亚的 萨彦加工厂 , 德国联合铭业公司的格雷丈布罗赫厂 , 中国的渤海铭业公司和夏顺铝箔有限公 司的铭 箔生产技术水平 , 棍 本机 , 棍札机 抵厚度侧蚤 , 板形检浏 , 冷却润泽 剂喷射系统 , 札制过程控制 , 合卷与分券 , 剪切和重卷 , 高架仓库 , 札棍磨床等 。 关键词 铭箔铸札冷却润清合卷分卷萝切札棍 由于铝箔具有无毒 、 防潮 、 遮光 , 反射率和 导热 、 导电率高 , 外表美观 , 适于再生 , 抗蚀性好 等一系列可贵的优点 , 因而 , 其市场不断扩大 。 不同国家对铝箔起始厚度的规定有所不同 。 我 国规定为 。 但通常认为铝 箔的厚度 范 围是 一 拜 , 薄板厚度 为 一 拜 。 目前 铝箔生产已广泛采用计算机控制 , 应用 了许多 先进技术 。 铝箔轧制速度已达而 , 最 大箔宽达 , 每毫米卷宽重量 达渤 海铝业公司每毫米卷宽重量可达 , 轧制 铝箔最小厚度通 常达 。 铝箔产品 的厚度已发生如下变化 容器包装铝箔厚度从降至 家用铝箔 厚 度 从降至 们几刀 深 加工箔 厚 度 从降至 , 并将进一步降至 。 由于市场需要更宽 、 更薄的铝箔 , 要求铝箔 轧机制造公司制造的最新轧机生产的铝箔宽度 可达以上 , 最大名义轧速 达 时 目前 , 铝箔轧机制造公司主要有 美国亨特工程 公司 , 欧州阿亨巴赫公司 、 法塔 一亨特公 司 一 、 戴维 一克莱西姆公司一 、 曼内斯曼 德马克公司 、 西门子公司 一 和劳纳 工程公司 , 日本日立公司 、 石川岛 一 播磨重工 业 公司 一 和神户制钢公司 。 年生产能力超 过的铝箔厂有 雷诺公 司的温泉 城阿肯色 厂 , 和德国联合铝业公司 的格雷文布罗赫厂 。 轧制压力 铝箔轧制时工作辊的弹性变形影 响很大 。 机架 或压下螺丝及轧制力液压缸 不仅要承受 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 年湘轻金属 轧制压力 , 还要承受由于箔宽以外两工作辊相 互接触而产生的附加压力 。 产生这种工作辊接 触现象时的铝箔厚度取决于轧制合金 , 轧辊直 径 , 轧辊长度 , 辊凸度 , 轧制箔宽 , 液压弯辊等 。 通常这一厚度在 一 内 。 在这一厚度 区间 , 轧制压力和张力对厚度的调节能力急剧 下降 , 速度对厚度的调节能力剧增 , 且随厚度进 一步减薄继续增加 。 铝箔厚度在左右 再往薄轧时将出现无辊缝轧制 。 铝 箔很薄时 例如铝箔的后两道次 , 预加压力很 大 , 与轧制时的轧辊分离力相差很小 , 机架承受 的轧辊分离力急剧增大 。 铝箔 粗 轧 轧 制压 力 较大 , 工作辊直径 时 , 单 位辊面宽 度 的 压 力 约岁 。 尽管有许多 轧制压力理论计算公式 , 但 它们都不太适用于铝箱轧制压力计算 , 倒是缺 乏理论根据的埃克伦德经验公式与 实际更为接近 。 铝箔轧制时道次压下率一般在左右 。 压下率大 , 轧速高会产生大量变形热 , 一方面使 辊型控制困难 , 另方面也易着火 。 冷却润滑 物油为基油 。 粗中轧可用干点高些的窄馏程矿 物油 。 轧制油的润滑效果 除 与粘度有关外 , 还 与少量的添加剂有很大关系 。 这些油性添加剂 由极性非常强 的物质组成 , 其极性端可定 向吸 附在金属表面 , 而非极性基端又可与矿物 油分 子很好结合 , 从而使这些分子也呈定 向排列 , 形 成耐压 , 耐高温能力强的润滑油膜 , 大大减小了 摩擦系数 。 多年来 , 棕桐油一直被用做这种 添 加剂 。 然 而几年前开始逐渐采用合成添加剂 主要是脂肪酸和醇 。 这些添加剂的优点是轧 后铝箔表面的残余轧制油在后序工序中易于控 制 。 轧制油粘度大 , 闪点高 , 馏程宽 , 添加剂极 性强 、分子链长 较大 , 则退火后的褐色斑痕多 。 此外 , 退火工艺规范 , 箔面粗糙度和平直度 , 箔 卷的松紧及箔卷尺寸等对退火后的褐色班痕的 形成也有影响 。 为消除油班或完全去除铝箔表 面的轧制油 , 铝箔退火常在带有保护性气体的 退火炉内或真空炉中进行 。 油 温对润滑和辊型的影响很大 。 通常粗轧 油温较低 , 为 一 , 或更高 , 中轧油温 为 一 , 精轧油温为 一 , 温差为 士 一 。 不同的铝箔轧机 , 油温也会不同 。 辊面粗 糙度也会影响润滑 。 轧制油必须具有充分的冷却润 滑效果 , 且 无毒 , 退火时易挥发掉 , 不留斑痕 , 利于后序工 序的处理 。 轧制油粘度增大 , 摩擦系数会减小 , 但铝箔 表面质量会下降 。 因而在表面质量变得很重要 的精轧道次采用低粘度轧制油 。 事实上 , 只有 压下率 , 轧制速度 , 轧制油性能和辊面粗糙度很 好配合才能轧出表面质量良好的铝箔 。 假如铝 箔与轧辊 间形成很厚的连续润滑油膜 , 而非边 界润滑 , 则铝箔表面质量下降 。 常压下低粘度轧制油高压 辊缝中压力很 大 时粘度明显增大 , 低粘度轧制油 的粘度受温 度影响要比高粘度轧制油小 , 这有利于 润滑均 匀 。 因此 , 铝箔轧制采用低粘度轧制油有一定 优点 。 铝箔精轧多采用干点 为 的窄馏程矿 连续铸札 铝箔生产用锭坯的铸造工艺有半连续水冷 铸造工艺法和连续铸轧工艺 。 我国还存 在着铁模铸造工艺 。 国内大型铝加工厂和 国外 一些铝加工厂大都采用兀铸锭 , 铸出 的铸锭 经热轧 , 冷轧成为铝箔生产用坯料 。 铁模铸造 工艺生产的铸锭 也需经热轧 , 冷轧才能成为铝 箔坯料 。 但连续铸轧则 省 去了热轧工序 , 因而 投资少 , 生产 成本 低 。 现在世界 铝工业 有 近 台铸轧机在运行 。 目前世界各国竞相研制高速铸轧机 。 高速 铸轧需要大轧制压力才能保证产品质量 , 而大 轧制压力要求增大铸轧辊直径 。 英国戴维公司 与牛津大学合作 , 对铸轧机进行了重大改革 , 研 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 轻金属年 制成 功 新一代辊高速薄带 铸 轧机 。 这台 中 铸轧机安装在格兰奇欧州 铝箔公司的卢森堡 工厂 。 其铸轧带宽 , 最薄铸轧厚度 , 最大 铸轧速度 , 最大卷重 , 生产 率达 , 比超级铸轧机 的高 , 可 生产 , 系及 , 合金 。 这台最新的 辊铸轧机配有带式助卷器及套筒循环 系统 , 它采用 了下列新技术 液压辊缝控制 铸轧力测量系统 。 铸嘴位置设定系统 铸轧辊外部冷却系统 。 这种新型铸轧机与传统二辊铸轧机相比有 如下优点 提高了生产率 铸轧的合金范 围广 换辊时间短 卷坯尺寸和板形控制更加稳定 降低了铸轧辊和轴承的费用 由于铸轧带最薄可达 , 可直接用做 铝箔坯料 , 这样就省去了冷轧工序 , 进一步缩短 了铝箔生产工艺流程 , 减少了设备投资和占地 面积 , 节能效果更显著 , 使铝箔生产成本大幅度 下降 , 效益大幅度提高以 。 世界上亨特铸轧机的最大用户 美国田 纳西州亨廷顿公司与法塔亨特工程 公司合作 , 开发高速铸轧机 。 试验开始于 年秋 , 年春轧出厚铸轧板 , 以后又开 发了与薄铸轧板适宜的轧制和退火工艺 。 中间 试验的铸轧板厚度多集中在 一 , 铸轧 速度为 一 时而 。 高速铸轧是可能的 , 但以后 的轧制试验表明 , 在最快的铸轧速度下 生产的板材不适合薄铝箔产品的生产 。 试验生 产的铸轧板性能如下 合金 铸轧速度 , 铸轧厚度 , 生产率 , 抗拉强度 , 屈服强度 , 延伸率 , 要求 不 太 严 格的产品的 生产 率可达到 。 这种高速铸轧机要求精确控制辊凸度和铸 嘴中的铝水流量以保持良好板凸度 , 使铸轧板 平直 。 辊凸度必须与不同合金 , 不 同铸轧速度 及不同铸轧宽度相匹配 。 铸轧条件的微小变化 也会造成铸轧板板形的变化 。 现在这项新技术已用于公司薄 板和铝箔的实际生产中 , 其生产能力为 系合金 一 系合金 一 铸轧 板 质 量优良 , 已成功地用 它轧出 的铝箔 。 年月 , 公司已宣布购买 一台可生产厚铸轧带的法塔亨特铸轧机 。 这 台高速铸 轧机宽为 , 可 生产 宽 为 的铸轧带 , 铸轧卷直径可达 , 重可达 。 采用的现代化控制系统包括液 压辊缝控制 , 横向厚度和断面形状控制 , 切边和 铸轧辊专利技术 。 卷取机与助卷器设计成联动 工作 , 与高速剪 , 带卷小车配合可快速卸卷 。 这条铸轧生产线几乎可生产各种工业铝合 金 , 年可为轧制厂提供铸轧卷 , 此外还 可 满足 国内外散热片铝箔 , 电缆铝箔 , 薄规格铝箔 的市场需求 。 当然 , 采用这种高速铸轧机生产的厚 铸轧带 , 也可省去冷轧工序而直接在铝箔轧机 上轧制成铝箔 。 比较前述两 种高速铸轧机 , 作 者认为戴维公司的辊高速铸轧机结构更为先 进 。 我 国新上铝箔生产线或引进铸轧机应优先 考虑这种高速铸轧机 。 彼施涅 铝工程公司开 发了薄 带铸轧机 , 可铸轧 一 厚的带坯 。 它的生 产效率比铸轧机高 , 生产成 本降低 比热轧带坯的成本低 。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 年轻金 属 表近些年投产的一些二辊铸轧机 铸铸轧机型式式铸轧板尺寸制造公司司用户户 后后倾式式 尺 法塔亨特特田钠西州亨廷登 , 美国国 超型工程公司司诺兰达尔公司 水水平式 式 彼施涅铝铝德国东 部纳 赫特 施 泰泰 切工程公司司德 , 轻金属加工厂议 比 鞭 水水平式式 一 劳纳工程公司 司娜威卡姆岛 海德罗铝铝 一 以 业公司川 而而而而而 后后倾式式克鲁普工业业迪德朗日 , 格兰奇斯卢卢 技技技技术公司司森 堡铝业 公司司 明 朋落 落 月月月月月也 川 后后倾式式加 犬 峨维 一麦基 基中国民航公司上 海 铝铝 公公公公司司加工厂厂 后后倾式式 日刃 希腊北基菲厦厦土耳其伊斯坦布尔泰泰 卡卡卡卡斯特尔公司 司克尼克铝业 公司司 一一一一一一 七肠心 山苗面 。 薄的铸轧带内部 组织大大细化 , 中心线偏 析减轻 , 适于生产散热片 、 铝箔 、 计算机存储盘 、 印刷板板基等 , 但不适合用做罐体材料 , 因为组 织微细 的合金深拉时易磨损 。 铸轧生产 中铝液液面高度控制十分重要 。 密执安州绍斯菲尔德市公司研制出 “”激光传感 器 , 可分别用来控制 流槽 和前箱中的液面高度 , 以保证金属液的平稳供 给和使前箱液面高度恒定 。 这两处使用的传感 器技术参数相 同 , 可以互换 。 亚利桑那州坦佩市取公司对金属液 面控制系统的研究取得了很大进展 。 该公司正 在开发使产品质量均一 , 产量可以预测的铸锭 和铸轧的自动化技术 。 近来由于 自动化 , 仪表 , 控制技术的进展 , 以及工艺过程定量化 , 采用新 的策略 , 结果评价和铸轧技术改进等能力 的提 高 , 使铸锭和铸轧的 自动化技术进展很大 。 【待续 ,眨 二月眨二,眨月眨 ,【二, 二月眨门二,【匕 上接页 缺点 , 并 消除了铝酸钙渣和 弱酸性溶液返回氧 化铝生产流程对氧化铝生产所造 成的 恶劣 影 响 。 新工艺流程简短 , 建设速度快 , 可在短期 内取得可观的经济效益 。 新工艺所需树脂可立足 国内解决 , 而且 价格可以承受 , 更有利的是树脂能反 复循环使 用 , 这些都将降低产品嫁的成本 , 从而增强产品 稼在国际市场上 的竞争能力 。 属 , 一 尹守义关于联合法氧化铝厂采用 “ 溶解法 ”新 工艺回收稼的讨论第二届全国轻金属冶金 学术会议论文集 一 车丽秀树脂离子交换法从氧化铝生产中回收 稼铝镁通讯 一 叼尹守义 我国从氧化铝生产 中回收稼的技术进 步第三 届 全 国轻金属冶 金 学术会议论文 集 一 收稿日期 一一 参考文献 尹守义国外 稼工业现 状 述评 世界有 色金 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 铝箔生产技术 刘晓英 (东北轻合金加工厂技校 黑龙江省哈尔滨市 150060) 张利君 (黑龙江铝箔厂 黑龙江省哈尔滨市 150060) 11 厚度检测 目前板材测厚多采用 射线测厚仪,箔 材采用X射线测厚仪。现代测厚仪要求测 量精度高,无零点漂移。 美国俄亥俄州哥伦比亚的Accray Cor2 poration一直从事测厚仪的制造,该公司已 与ABB Industrial Systems公司合并,总部设 在瑞典韦斯特罗斯。目前该公司的AccuRay TLXR2X射线测厚仪在铝箔轧机上得到 广泛应用。其C型测量架采用钢板制造,外 表面有保护层,可在恶劣的生产环境下长期 工作。高效空气吹洗装置可吹走幅射源及探 测器 “窗口” 的油滴和脏物,保证恶劣环境下 测量的准确性。 ABB AccuRay公司的这种锥束X射线 测厚仪分辨率高,对成分不敏感,只需一次标 定,无零点漂移。由于其专利结构,测厚仪无 需水或空气冷却X射线管。它采用低能X 射线原理测厚,X射线管发出的低能光子使 测厚精度达到前所未有的水平。测厚仪采用 独特的气流抽样设计测量带材上下方温度。 MOD300系统根据气隙中的温度变化自动对 测量运算进行补偿。 如果必要,在现场很容易对每种合金的 厚度测量进行一次性标定。测厚仪的离子室 探测器采用传统结构,由ABB公司制造。独 特的信号处理和标准化技术消除了检测窗口 所聚集的脏物对测厚的影响。由于对其他各 种变化不敏感,稳定性高,可只进行一次标 定。每个测厚仪都是根据唯一的一条线性标 定曲线工作。 采用单点标定校对,静态参比试样进行 再现性检查使校对十分简便。由于测厚仪具 有多种在线自诊断功能,使操作简便,精确度 高。TLXR2测厚仪的测量范围是0101 0115mm ,测量精度为 0138m。 美国加利福尼亚州库佩蒂诺市(Cuperti2 no) 的Measurex公司开发了一系列Preci2 sion ,plusTM非接触式测厚仪,可用于铝板带 箔厚度测量。高速高流量X射线测厚技术 在排除带箔位置,通过角度,冷却润滑剂的氧 化物聚集和轧机环境温度的变化后,测厚精 度可在011 %以上。测量范围宽,多数场合 只用一台测厚仪测量入口侧或出口侧带箔厚 度。安装在C形架上的紧凑探测头的结构 满足轧机的耐久性、 可靠性要求,易于安装, 与轧机配置紧凑,能确保测厚仪精密调整。 Measurex公司开发的Precision PlusTM 非接触式测厚仪有如下特点: a.具有独特的合金不敏感型测厚能力, 65轻 金 属1996年 12 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 能保证关键的精轧道次的箔材厚度精度。单 探测器二种测厚方式的设计,在多数箔厚测 量场合对合金不敏感。较厚的铝带(如易拉 罐带材)高速终轧时,采用可选双探测器结构 能提高合金不敏感型测厚的响应速度。 b.可选连续响应信号处理(CRSP)提供 连续无数字延迟、 全部标定和校对的模拟厚 度信号,能充分发挥轧机的液压辊缝控制 (HGC) ,轧辊椭圆度补偿(REC) ,自动厚度 控制(AGC) ,和快速傅里叶变换(FFT)分析 器的效用。 c.测厚缝隙可达200mm ,穿带容易,能 适应各种轧机装配的改变,减轻了断带的影 响。 22491型10kV二种工作方式的测厚 仪主要用于薄箔精轧道次的测厚。在4 330m的厚度范围内即使合金的组成和化 学性质有变化,这种测厚仪的精度仍然很高。 其最大测量厚度为625m。 美国马里兰州盖瑟斯堡市的数据检测公 司(DMC)开发了专门的X射线箔厚仪。用 于轧机上的DMC450TXM测厚仪有两种测 厚方式: 低压测厚,在10100m的厚度范 围内对成分变化不敏感。 高压测厚,测量厚度大于100m , 此时以普通X射线测厚方式工作,对合金 改变敏感。 测厚仪有一个十分稳定的离子室探测 器,可靠的高功率直流X射线源及自动能 量补偿(ACE)校准,以保证长效精度。测厚 仪缝隙为100mm ,可对带材两侧气隙温度进 行补偿。X射线源采用屏蔽盖。为保证可 靠性采用了氟橡胶密封垫和O型环及聚四 氟乙烯电缆。 12 板形控制系统 目前,较先进的板形仪都是通过测定张 力沿宽向分布来测定板形。阿亨巴赫的最佳 轧制(Optiroll)带材厚度与平直度控制系统 是实现高速(可达2987m/ min)自动轧制的 重要措施之一。它利用安装在检测辊上的 64个压电力传感器测出每2514mm宽窄条 带材的张力变化,板形测量精度可达13I , 能自动消除辊温对检测的影响,这种检测辊 能同时用做承载能力较大的偏转辊,可在恒 定或变动包角的条件下工作,容易在轧辊磨 床上重磨。 戴维(Davy)公司的气压传感器维迪蒙 (VIDIMON)板形检测辊结构见图4 ,从空心 轴的空气通道喷出的洁净压缩空气形成气垫 使旋转环漂浮起来,形成 “空气轴承” 。旋转 环受到带材压力后,气隙发生变化,两对面的 气压发生差异,沿直径分布的每段旋转环下 的两个测压孔测出气压差异,测压孔与转换 器箱相连,把每对测压孔的压力差变成电信 号,再综合各区段的数据,转换成以I为单位 的板形信号。 图4 维迪蒙板形辊示意图 8 各旋转环间有迷宫使其既连接又隔开。 每一个旋转环为一测量区。 为防止超载、 冲击和气体供应不足等损 伤空气轴承,设置了板形辊退出机构,能使板 形辊快速退入保护区。 为避免带 来 载 荷 波 动 的 包 角 变 化, VIDIMON板形辊前后有导向辊,使包角不 变,这种检测辊优点是惯性小,轴环和空心轴 间无摩擦,非常适合箔材板形检测,但对工作 环境要求较严。在试生产阶段,测出液压螺 旋压下和弯辊特性,采用最小二乘方线性回 归法使这种特性与测得的板形修正量相协 调,以使板形调节机构有最佳的调控效果。 BFI是德国杜塞尔多夫市的一所私营研 751996年 12轻 金 属 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 究院,它开发出一套板形测量和控制系统。 该系统现已卖给Sundwig公司。Sundwig/ BFI系统使操作者可以测量、 修正和控制冷 轧过程中波动的带材张力分布。这种测量辊 可用作整体式偏导辊,其电子系统得到最大 的简化,因而维修工作量大为减少。它的非 接触式光信号传送器和压电传感器具有很高 的灵敏度。平直度测量辊的辊径规格多,轴 承轴颈中心距有多种尺寸,用户对现有设备 基本不做改动即可安装。它可用于铝箔轧机 和20辊不锈钢轧机 英国布鲁内尔集团可为用户提供全套 带、 箔板形控制系统,旋转环宽度为25或 3715mm沿带宽方向可提供较多的测试数 据,使板形测量精度提高。布鲁内尔空气轴 承的新型轻旋转环和空气膜板形仪消除了板 形辊与带材相对滑动的危险。新的旋转环内 部是空的处于真空条件下。安装在德国铝箔 轧机的布鲁内尔空气膜板形仪采用了这种轻 旋转环,工作情况良好,转动环的转动惯量减 小为传统实心旋转环的三分之一。这一改进 在轧速增加时十分重要。轧机控制的改进使 带卷中有更大部分的精度符合要求。 空气轴承技术使用的低摩擦内衬,消除 了旋转环卡住的危险,增加了板形仪的可靠 性,提高了承载能力。 ABB平直度系统部提供的磁 弹性传感 器板形仪(Stressometer)是一个坚固的一体 式的检测辊,通常安装在正常偏转辊的位置, 代替偏转辊,板形辊(图 5) 内有一实心芯轴, 芯辊周向有4个槽,槽内放置测压头。一系 列宽为25145018mm、 壁厚为10mm的环, 轴向叠合起来组成辊套组装在芯轴上。每一 钢环为一个测量区段,各自与4个测压头相 接触,用来感应该区段的径向压力。整个组 装好的辊子磨平外圆喷镀硬质合金。辊直径 与所承受载荷有关。测压头是一种压磁压头 (Magnetoelestic Force Transducer pressduc2 tor) ,主绕组输入150V、2000Hz的交变电流, 次极绕组输出的是调幅信号。在板形辊的一 端有一多通道滑环将信号引出。这种板形辊 测量范围较宽,每区段可测11211500N的 径向压力,既可用于铝箔轧机,也可用于带钢 轧机。 图5 磁 弹性传感器板形辊 5、8 工作时板形辊由轧件拖动同步旋转,但 为避免加减速时板形辊与带材间打滑擦伤辊 面,在其另一端装有驱动电机。 虽然包角变化会影响带材对板形辊的压 力,但由于板形只与板宽方向上的应力差值 有关,故包角的逐渐变化并不影响测量结果。 这种板形辊十分牢固,轧件头尾通过时不必 移开,辊面耐磨,需维护保养的只是信号引出 用的滑环。测得的信号连续送入微处理机, 然后转换为控制信号送给在线板形调节机 构。控制室有高分辨力的图示监视器,用专 门的图象控制器显示板形,每秒钟显示结果 变化5次。轧机参数和生产数据可连续醒目 地显示出来,必要时可配备警报显示,可以用 数字方式或图形方式显示弯辊、 倾斜压下、 轧 辊横移。特定记录区显示冷却、 轧辊偏心、 在 线温度测量和辊或带卷偏斜的情况。板形辊 每转一周,各区的压磁压头同时测量4次测 出板形。边部应力检测减少了断带,使轧制 速度和加速度可以增大。轧制过程中可调整 对轧件位置、 温度分布和不对称度的补偿。 先进的32字节微机可进行一系列不同 调节机构的控制。功能程序语言和大范围接 口选择增大了灵活性,增强了功能。 Measurex Shape MasterTM统一板形控制 程序。通过控制轧辊倾斜、 弯辊、 冷却液喷射 方式,改善了铝带、 箔的平直度。板形控制算 85轻 金 属1996年 12 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 法与其他的轧机优化程序综合在一起,提高 了板形质量和轧机产量。图6是米苏雷克斯 3281型统一板形控制系统。 6 Measurex 3281型统一板形控制系统 5 统一板形控制利用空气轴承板形仪测得 的板形数据实现目标板形分布,使轧制生产 率达到极限。通过可对话的彩色显示器送给 操作者的这些检测数据被自动检查是否超出 允许范围,超出时将发出信号,通知操作者进 行调整。采用专门的运算规则处理边部的板 形。各种合金的目标板形分布和轧制范围都 储存在计算机中,换卷时,通过操作站给出相 应的目标板形,轧制过程中操纵手即可按需 要调整目标板形分布,也可一次性将新的给 定合金及轧制规范的目标板形储存起来。 统一板形控制系统将目标板形与板形仪 的检测数据进行对比,板形误差由计算机通 过调整轧制力、 弯辊力和冷却来消除。通过 两侧轧制力的不同调节对轧机进行倾斜校 正,消除不对称板形(例如镰刀弯)。改变弯 辊力使板形平直。与合金、 带宽及道次有关 的弯辊力极限能使弯辊控制方式自动回复以 使它的大小维持在有效的范围内。 控制运算系统调节冷却喷射,消除轧辊 倾斜和弯辊控制能力以外的板形缺陷。 统一板形控制系统能在任何输出信号送 出前消除软件控制输出信号间的干扰,避免 由于控制的相互影响导致的板形误差。在传 统的控制系统中,由于轧辊倾斜、 弯辊和冷却 之间的交互影响,常会发生这种板形误差。 作为一种附加的预防措施,控制去偶也用于 相邻的冷却液之间。为了保证辊温恒定,不 管冷却喷射方式如何调整,总的冷却剂流量 保持在设定水平不变。专门的微处理器将各 冷却喷嘴流量控制在过程控制微机设定的水 平。为提高控制的灵活性,微处理器接口可 与各种类型的工业喷嘴的调节机构兼容,例 如开关量控制用脉冲电信号阀和调节流量阀 (模拟量控制系统用阀)。 13 喷射冷却系统 轧制时轧辊的热凸度主要靠冷却润滑控 制。有人认为常规轧机板形控制的70 %靠 冷却润滑,30 %靠弯辊。辊温的波动会带来 板形的变化,为了精密控制辊温,冷却喷射控 制系统必须工作可靠、 精度高,能与自动平直 度控制系统相结合进行频繁的开关。 在过去的十年中,瑞士劳纳工程公司为 世界各地的23台铝箔轧机提供了 “Grip” 冷 却剂液束控制系统,其标准阀性能参数可参 见 轻金属1995年 1。Grip阀的工作过程 见图7。 图7 Grip阀工作过程 5 a 电磁线圈断电,冷却液压力和弹簧压力 使阀关闭; b 电磁线圈通电,仅有冷却液压力作用在阀 柱周围; c 电磁线圈通电,液体压力使阀柱位于开启 位置。 莱 奇勒公司(Lechlen ,Inc. )生产的可选 冷却喷射系统 9,其核心是新近开发的 Mod2 ulax (Modular和axial的缩写)阀,它是根据 部件结构和轴向液流特性命名的。除了运动 951996年 12轻 金 属 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 部件 阀柱外,全部用不锈钢制作。Mod2 ulax阀是由细尼龙管提供的压缩空气驱动, 尼龙管与电控电磁阀相连,后者安装在控制 箱中,离轧机很远。冷却剂进入阀门后,呈轴 向流动不产生紊流,保证了出口处有最稳定 的流动条件,使喷射的液束有最佳的形状、 角 度和分布。这种喷射系统各区的喷嘴即可手 动控制,也可计算机自动控制。 俄亥俄州博德曼市合众控制公司制造的 冷却喷射及控制系统在铝箔轧机中获得了广 泛使用,这种系统不论轧机是否装有板形仪 都可应用。这些控制系统由配有彩色CRT 监视器的操纵站、 喷射阀输入/输出盒和 USC软件构成。USC的控制系统和软件是 独一无二的,因为它可向操纵者提供在没有 板形仪的条件下控制喷射阀的方法和安装了 板形仪后的USC控制系统的充分利用方式。 轧制线上下两侧的专利USC喷射阀同 时接受控制,并采用开关量控制改变各控制 区的流量。USC软件定时发出脉冲打开喷 射阀,产生欲控制区要求的准确液束。操作 者通过系统喷射分布方式屏幕可改变喷射阀 脉冲喷射分布方式,这使操作者可以设定各 冷却液集管的脉冲以适应轧机的不同要求。 USC的软件有几种操纵USC喷射阀的 方式供操作者选用,如手动控制、“A” 式自动 控制、“B” 式自动控制。 13. 1 手动控制 选用手动控制,操作者可以手动调节。 工作辊和支承辊的冷却液分布也可指定、 储 存或调出某些冷却液分布。USC控制系统 使用这些冷却液分布图脉冲控制喷射阀,但 采用这种方式时不用板形仪。 13. 2 “A” 式自动控制 选用这一自动控制,每区的冷却剂流量 控制系统通过可靠的通讯链路如GE Genius LAN与板形仪和USC电器控制系统连接。 有几种不同类型的通讯方案可供选用。USC 电气控制可图示目标喷射量,自动定时发出 脉冲控制喷射阀,使各区形成指定的液束。 在这一控制方式中,USC软件用来定时产生 控制喷射阀的脉冲信号。 13. 3 “B” 式自动控制 选用 “B” 式自动控制时,板形仪仍然通 过通讯链路如GE Genius LaN传送各区要求 的流量信号。USC电控系统图示目标喷射 量分布,但不发出脉冲信号控制喷射阀。选 用这一方式时,喷射阀直接受板形系统、 板形 仪软件的控制。脉冲信号由板形仪软件发 出。 USC公司不制造和销售板形仪,然而 USC的喷射嘴部件、 电气控制和软件可与目 前各种类型的板形仪接口,也可在无板形仪 的条件下使用。 14 轧制油过滤系统 为了提高铝箔质量,降低生产成本,人们 越来越重视轧制油过滤系统,铝箔轧制油必 须具备小于1m的公称过滤精度。目前的 过滤器大都采用硅藻土和漂白土做助滤剂, 可进行精细的过滤,使轧制油几乎可以长期 使用。循环轧制油一般100 %过滤。过滤能 力为轧机轧制油最大喷射量的110 %。 施耐德平板式过滤器是由同一尺寸的标 准滤板箱在高向堆列而成,滤板箱中有水平 放置的过滤板。这种过滤器占地面积小,过 滤面积大。这种布置方式更换滤布前的最大 油压不得超过414KPa ,助滤剂均匀预涂在滤 纸上。更换滤纸前,用干燥空气吹除滤层中 的绝大部分(约35 %)残油。沉积滤层的滤 纸很重要。最近的试验表明采用部分污滤饼 (Counters)可增加助滤剂使用同期,减少适 移,快速建立致密预涂层。 最近过滤方面的主要进展是出现了新的 过滤介质 Acti - celrTM。这种新助滤剂 是酸性活化纤维素,可使废物排放量减少 80 % ,使铝箔质量和轧机生产率有很大提高, 能保证轧制油灰分含量很低,可去除降低表 面质量的脂肪酸盐和油脂。润滑条件的改善 扩大了轧速和压下率的范围。 (待续) 06轻 金 属1996年 12 铝箔生产技术 刘晓英 (东北轻合金加工厂技校 黑龙江哈尔滨 150060) 杨 兰 (濉溪铝厂铝箔分厂 安徽淮北 235100) 15 轧机过程控制系统 几年前戴维麦基公司开发了一种适用于铝 加工业的过程控制系统。它可用于热轧机、 冷 轧机和箔材轧机。其优点如下: a.高轧速。 b.高产量。 c.厚差小。 d.板形好。 e.温度控制准确。 f.带材断面形状控制得到改进。 截维麦基公司最新式的过程控制系统统长 江为系统21。它将最新的多处理器硬件与戴 维麦基的工艺技术结合在一起。该系统可提供 更快的控制回路,改进的操作接口。它易于维 修,有新的要求时还可扩充。由于其灵活性很 高,功能增强,以前需要单独的计算机系统才能 完成的功能(如轧辊椭圆度补偿)可由中央处理 机站的附加处理机完成。 戴维麦基公司开发限专门的轧制工艺控制 系统。为了保证系统在恶劣的轧制环境下有最 佳的性能和高可靠性,对硬件和软件都做了详 细的规定该系统采用了积木式设计方法,可用 于热连轧、 冷轧和箔材轧制等多种场合。它采 用了先进的Intel Multibue 硬件和Intel RMS 即时操作系统软件。 滑,运动灵活。但是有些零件如相机快门的厚 度仅5060m ,在冷成型与钻孔时,其边缘可 产生微细的毛刺或卷沿,若用机械方法除毛刺 或平整卷沿,不但效率低,而且成品率低。张安 富等阳电解抛光法除AlMg合金快门毛剌取 得了很好的效果 30,其溶液成分与工艺参数如 下: 无机酸A ,mL/ L20 无机酸B ,ml/ L140 含氧化合物,g/ L5 添加剂(1 %) ,ml/ L200 温度,室温 时间,min23 电流密度,A/ dm21520 阴极铅或不锈钢板 抛光处理时,将约100片形状相同的快门 片叠在一起,其厚度在515mm左右,经215min 电解抛光处理后,既可去掉全部毛剌,又改善了 表面光洁度,提高了产品质量。(待续) 收稿日期:1995 - 12 - 05. 551997年 2 轻 金 属 轧机功能失常会增加生产成本。为最大限度减 少非生产时间,系统的各部分都要求具有很高 的可靠性。轧机的操纵控制都是根据人机工程 学设计的。操作简便。技术人员具有进行维 修、 故障诊断和修改软件的能力。 该系统采用了先进的可选以太网,其用途 如下: a.轧机多种数据传输。 b.轧机设定。 c.与PLC接口。 d.与测厚仪接口。 e.系统21与系统21的连接。 该系统有可选调制解调传输线与英国普尔 的戴维麦基公司的办公室相通,用来迅速诊断 系统的故障。轧制工艺控制系统可用于以下场 合: a.热轧机 包括热连轧机或单机架可逆或 不可逆热轧机。具有轧制规程自适应控制,质 量流前馈控制,轧辊偏心补偿等功能。 b.冷轧机 包括冷连轧机或单机架可逆或 不可逆式冷轧机,粗轧机或薄板轧机。具有质 量流前馈控制,轧辊偏心补偿,动态板形辊接 口。 c.铝箔轧机 包括粗轧机、 精轧机和双开 卷精轧机。具有动态板形辊接口。 d.双辊铸轧机 适用于戴维麦基公司的薄 带铸轧机(Davy和Granges共同开发)。 按着详细的结构和控制设计,1991年该系 统在瑞典格兰奇斯铝公司( Granges Alumini2 um) 斯卡尔图纳厂(Skultuna plant)投入使用。 胡戈文斯铝业公司都费尔(Duffel)轧制厂热轧 生产线的改造也采用了系统21。 图8是采用戴维系统21的铝箔轧机过程 控制系统概略图。它采用了DSR辊和质量流 和前馈控制。其主要特点是中心处理机站 (CPS)。CPS有控制硬件和软件,接口及终端 设备,是系统21的核心。此外还有通过传感器 数据集中处理器接口的维迪蒙板形辊,调制解 调器,以太网通讯,配电站,操纵手控制装置和 技术人员工作站。 图8 用于铝箔轧制控制系统的系统21 5 1 反馈测厚仪;2 维迪蒙板形辊;3 传感器数据集中器;4 转换器箱;5 厚度电子仪;6 DSR辊;7 操纵手控制装置;8 彩色视频显示器(VDU) ;9 按键盘;10 条线图和旋转盘模块;11 65 轻 金 属 1997年 2 按键盘和跟踪球盘;12 用户馈送;13 调制解调器;14 轧机计算机;15 个人计算机;16 以太网; 17 喷射阀电磁线圈驱动器;18 轧机电器设备;19 中央处理站;20 配电盘;21 绝缘线调节器; 22 110V交流主电源;23 彩色视频显示器;24 技术人员工作站;25 打印机 16 退火炉 戈尔登铝公司的圣安东尼诺厂采用了几台 冷台式退火炉。这种炉子的送料台构成了退火 炉的炉底,其上表面用203mm厚的软耐火材料 绝热。由于下方没有高温循环气体,送料台寿 命长,变形小,送料台的轮子寿命也大大延长。 Ebner Industrieofenbau为田纳西州杰克逊 市合众铝业公司提供的铝箔退火炉,净容量为 30t ,加热室最高温度650,装有快速冷却系 统,可在空气或保护性气氛中退火。 英国西米德兰平原蒂普顿市亨格尔莫伦工 程公司(Hengelnolen Engineering)最近为英国 布里奇诺思的斯塔铝公司(Star Aluminium)提 供了9台铝箔退火炉。每台炉子的内部尺寸为 412211210m ,电加热能力为240kW ,有4 个60kW的 电 热 体,可 装3卷 1370 1450mm、 重5t的铝卷。退火温度通常可达到 400,对 一 些 特 殊 的 产 品 退 火 温 度 可 达 480。风扇强制对流,使空气经过电加热体上 方空腔的两侧向下通过导流板进入炉膛底部, 然后上升加热炉料。 17 张力矫直 张力矫直已成为铝带箔精整的重要工序之 一。通常与其他带箔加工线组合在一起。1992 年在格雷文布罗赫厂投产的脱脂、 拉伸和涂层 生产线采用了最新的 “levelflex”(直弯 ) PS 板板 基技术,对带箔进行专利的连续辊式多区纯拉 伸矫直(无弯曲)。 美国联合铝业公司达文波特厂(Alcoa Dav2 enport Works)也采用了这种最新式的 “lev2 elflex”PS版板基纯拉伸矫直技术。 与传统的拉弯矫相比,“Levelflex” 技术可 使矫直后带材的不平直度更小,表面质量更高, 残余应力减至最低,并对带材性能影响很小。 该技术设备操作简单,备件及维护费用降低。 目前主要用于生产高质量PS版板基。其生产 车间主要由清洗矫直机列、 带卷检查站和分切 及切边机列构成。 整个生产线是全密封的。为保证其洁净, 冷轧带卷要经过密封室才能进入清洗矫直机 列。接头连接器将带材接头半自动连接起来。 入口切边机切去带材裂边。切边机的调定自动 进行,宽度、 刀隙、 重叠量等参数都储存在一套 点存贮系统(a set point memory system)中。切 下的碎边进入自动打包机打包。带材随后在浸 没式清洗室去污、 漂洗、 干燥。 在矫直机上,带材张力首先增加至接近屈 服应力,然后在一对分离的张力牵引辊间发生 塑性拉伸变形。带材在进入塑性矫直阶段前发 生的弹性变形提高了带材平直度。并使塑性延 伸变形控制得更为精确。 有一个张力牵引辊的凸度是液压可调的, 这可提高带材的平直度。 矫直后,采用的带有张力计反馈的直接张 力控制和专利技术提高了卷取质量。带卷在检 查站检查后送入纵剪机列。该机列可自动穿 带,减少空闲时间,刀具自动调定。成品卷放到 货盘上,包装后经密封室运出车间。 达文波特厂生产的统计数字表明 “Lev2 elfles” 机列生产稳定,产品一致性好。 德国BWG公司的 “Levelflex”PS版板基纯 拉伸矫直机列典型参数如下: 卷重,kg18160 带厚,mm01100164 带宽,mm6001650 屈服强度,MPa131255 清洗矫直机列速度,m/ min350 分切切边机列速度,m/ min457 751997年 2 轻 金 属 18 双合及分卷 除生产很薄的铝箔 (0 102mm以下)需要合 卷外,有时为了获得无光泽面的铝箔,0105mm 以下的铝箔也可双合轧制。双合前两张坯料间 必须有一些轧制油或其他液体阻止轧制时两张 铝箔焊合。双合的两张坯料的厚度、 张力、 状态 必须相同,且双合时应切边,否则双合轧制时易 断带。双合可在专门的合卷机上进行,有的则 直接在双开卷精轧机上边双合切边边轧制。双 合轧制后在专门的分卷机上分卷。 带有 入 口 侧 箔 卷 运 送 装 置 的 西 姆 兹 (Schmutz)分切机,穿带容易,可高速生产无塔 形的箔卷。 所有分卷机都有一个超声波发生器和焊接 头,能自动将断开的铝箔接合起来。焊接头位 于分卷机架的左侧,可不受限制地接近机器。 液压控制的卷取轴可以伸缩,以卸下箔卷。 液控单向阀直接安装在液压缸上,防止压力下 降时卷取轴缩回而发生事故。开卷张力维持在 设定值不变,卷取张力可以逐渐减小。由于开 卷电机可正、 反转,所以开卷机既可上开卷,也 可下开卷。 分切机可使用矩形刀片和圆刀片剪切。剪 切厚箔时为延长刀片寿命,可方便地将矩形刀 片换成圆刀片。剪切装置可剪切各种宽度和条 数的箔材。 合卷机的开卷,卷取装置都是由直流电机 单独驱动。在两开卷装置间喷油集管将双合油 均匀涂喷涂在即将双合的两张铝箔之间。压平 及切边装置安装在滚珠衬套滑板上,可精确调 整卷密度。在切边盒中有一对牵引辊,由气动 聚氨脂压力辊和硬镀铬的动态平衡压力辊组 成。直流电机、 控制装置及液压动力部件都是 标准件。 坎普夫( Kampf)提供的安装在格雷文布罗 赫厂的合卷机卷取轴直径15114mm ,卷卷直径 最大可达1000mm ,正常合卷速度达1220m/ min。超声波焊接装置位于操作者工作区域之 外。开卷侧和卷取侧的带卷装卸采用半自动工 作方式。在不到2min的时间内即可卸下合卷 后的箔卷并换上新的卷取轴。 铝箔 “2000” 生产线的4轴分切机也是由坎 普夫公司提供,可采用多种支撑套管。它由分 卷机背靠背组成,中间有一个开卷装置。由于 4辊卷取轴同时工作,具有相同的分切特点。 19 分条和重卷 坎普夫的传统分切卷取机采用中心表面卷 取方式将箔材卷到一个公用卷轴上。 卷取设备由2个独立的卷取装置组成,。 每个卷取装置上有一根卷取轴和转动臂。卷取 装置可气动摆动进行卷取压紧力调整以补偿卷 重增加和可能的卷卷不圆引起的压紧力波动。 坎普夫的RKW1003剪切机,剪切后的成 品卷直径可达1854mm ,剖切速度可达793m/ min ,最窄剪切宽度为1217mm。由于箔材从顶 部穿过,剪切机易于操作。在穿带和切边清理 时,可以很方便接近剪切部位。剪切后卸卷时, 卷取轴仍在机器上,箔卷运送车将箔卷从悬臂 卷取轴上取走。 坎普夫Sepamat高速分切机,分切速度可 达1400m/ min。卷径为1400mm ,最大可达 2000mm。 分切机装有超声波焊接设备。分切轴和卷 取轴轴承装有快速气动张紧装置。卷取轴,下 刀轴及上刀轴更换快捷。 坎普夫的Unial剪切机专门剪切薄箔,剪 切宽度可达1600mm ,成品卷直径达600mm。 该剪切机可采用各种开卷系统:有轴的或无轴 的,盘式制动器或广调磁直流电机。成品卷卸 卷时,根据卷重情况,可以将卷轴留在机器上。 每个卷取轴由一台力矩可调直流电机驱动,根 据需要,也可选用速度可调的直流电机,采用这

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