王 繼

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

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生產(chǎn)工藝對鋁箔針孔度的影響

王 繼

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

文章通過對鋁箔生產(chǎn)工藝各方面進行分析，找出導致鋁箔軋制產(chǎn)生針孔的原因，并采取相應的控制方法，使鋁箔針孔得到有效控制，達到提高鋁箔質(zhì)量的目標。

生產(chǎn)工藝；鋁箔；針孔

鋁箔具有良好的遮光、防潮及耐蝕性能，這些性能的重要衡量指標就是鋁箔針孔。針孔密集、成行、無規(guī)則地分布在鋁箔成品中，為類似針尖、迎光可見的細小孔眼。通常，過多的針孔會對鋁箔的遮光性、防潮性和阻氣性產(chǎn)生不良影響，且鋁箔越薄，針孔產(chǎn)生的幾率會呈指數(shù)增加。鋁箔是鋁板帶箔材加工中工序最多的產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝的合理與否以及工藝參數(shù)的控制等對鋁箔針孔度都有直接影響。本文從生產(chǎn)工藝中張力和軋制速度的控制、軋輥凸度及表面粗糙度、軋制油過濾精度等影響鋁箔針孔度的幾個主要因素進行分析。

1 張力和軋制速度的控制

鋁箔軋制過程中對張力的控制精確度要求較高，因為張力不僅會影響鋁箔的出口厚度，也與軋制后表面的針孔度有直接關(guān)系；不同張力作用于相同表面質(zhì)量的鋁箔坯料上，產(chǎn)生的針孔度不同。首先，增大張力會相應增大主變形方向的拉應力，在輥縫不變的條件下，加工率增大；實際生產(chǎn)中，雙合時能夠噴入的潤滑油量為定值，增大加工率會降低麻面的潤滑能力，增大粗糙度。同時，增大張力，光面的粗糙度也會增大，意味著出現(xiàn)了更多的凹進部位，而鋁箔在雙張軋制過程中麻面和光面的凹進部位一旦連通就會形成針孔，所以張力過大會讓針孔度增多。但是張力又不易過小，張力過小會使料卷產(chǎn)生壓折、松卷，無法滿足軋制要求。張力分為前張力和后張力(開卷張力)，對鋁箔軋制而言，后滑區(qū)比前滑區(qū)大，增大后張力會使中性角向出口側(cè)移動，后滑區(qū)加大，前滑區(qū)減小，因此，后張力對表面粗糙度的影響比前張力顯著，后張力合適與否對針孔度影響最大。

生產(chǎn)過程中軋制速度要與張力控制同時進行才能有效控制針孔度。首先，如果軋制速度太快，油膜厚度增加，變形區(qū)的鋁箔溫度上升，金屬的變形抗力就會隨之減??；同時，如果后張力過大前滑值減小，就會出現(xiàn)軋輥咬不住鋁箔的情況，導致軋輥在鋁箔表面上打滑并對表面產(chǎn)生捻壓作用[1]。上述兩種因素共同作用，鋁箔的針孔度就會增加。此外，對于雙張軋制而言，適當降低軋制速度還可減少流入軋輥咬入?yún)^(qū)的軋制油量，控制光面油坑的生成，進而減少由于麻面的凹進部位與光面油坑相連而產(chǎn)生的針孔。隨著軋制的進行，在制料的厚度會不斷減小，成品道次軋制速度和開卷張力的控制是控制鋁箔針孔度的關(guān)鍵，軋制速度太快、后張力過大，鋁箔的針孔度增多，嚴重時還會造成斷帶；軋制速度太慢，后張力過小，生產(chǎn)率下降，同時會產(chǎn)生皺褶和開縫等缺陷。

實際生產(chǎn)中，成品道次的軋制速度不大于600m/min[2]。開卷張力通過調(diào)控開卷電流，控制傳動的輸出轉(zhuǎn)矩間接控制張力。由于控制精度的要求，開卷機多使用直流雙電機驅(qū)動，負荷較大時，采用雙電機驅(qū)動；負荷較小時，一臺電機驅(qū)動，另一臺電機斷開或空轉(zhuǎn)，這樣既可承受較大負荷，又可提高小張力控制的精確度[3]。

2 軋輥的要求

2.1 軋輥的凸度要求

軋制厚度小于0.05mm的鋁箔時，會采用無輥縫軋制，即軋輥兩端在一定壓力下閉合。這時軋件的變形抗力會使軋輥產(chǎn)生彈性壓扁重新建立軋縫，壓上力的作用點在軋輥兩端，軋輥在軋件變形抗力的作用下產(chǎn)生一定撓度。軋輥無凸度或凸度較小時，軋制力中間小，兩邊大，施加的張力必然中間大、兩邊小，這樣在出現(xiàn)邊部波浪的同時會使箔材中間產(chǎn)生大量針孔。同樣，軋輥凸度較大時，會出現(xiàn)中間波浪，使邊部針孔多于中間，且不能穩(wěn)定軋制。因此軋輥凸度必須合適，才能使板形平整、張力均勻，減少針孔度。

軋輥凸度可通過計算求得，計算時要考慮支承輥撓度、工作輥撓度、工作輥彈形壓扁和帶材寬度以外軋輥的擠壓變形、熱變形，其中熱變形取決于軋制條件。因此，實際生產(chǎn)中多根據(jù)經(jīng)驗來判斷凸度大小，在給定壓下率、軋制力及速度等條件下，采用自動板形控制，只要統(tǒng)計出正、負彎輥的程度就可判斷凸度大小，并依此調(diào)整原始凸度，達到最小的彎輥值就是合適的凸度；如果沒有板形儀，則可通過判斷在給定軋制力的板形或在給定板形下的軋制力與理想值的差別來確定凸度值的大小。一般判斷的規(guī)律為，軋制力越大，凸度值要求越大；軋速越高，凸度值要求越?。卉堉茰囟仍礁?，凸度值要求越小。

2.2 軋輥表面粗糙度的要求

軋輥輥身表面粗糙度與針孔度有一定關(guān)系，軋輥表面粗糙度較大則軋制時箔材表面的許多細微凹陷會擴大成針孔增加針孔度；軋輥表面粗糙度較小則軋制速度減慢生產(chǎn)率降低。控制軋輥表面粗糙度還可以降低鋁箔在雙張軋制時麻面的粗糙度，減少因麻面粗糙度過大而與油坑相連產(chǎn)生的針孔，因此鋁箔生產(chǎn)對軋輥表面粗糙度有特殊要求。對鋁箔軋制來說，軋輥表面粗糙度Ra不僅是一個物理量，也是用特定加工工藝所加工出來的表面狀態(tài)。為保證鋁箔生產(chǎn)的穩(wěn)定性和減少針孔度，通常，粗軋輥 Ra=0.28～0.35μm，中軋輥Ra= 0.08～0.12μm，精軋輥Ra=0.03～0.0 5μm，同時要使整個軋輥輥面的粗糙度均勻一致[4]。

為滿足不同軋輥粗糙度的要求，砂輪磨料的選擇和磨削工藝的合理是關(guān)鍵。磨削鋁箔軋輥的砂輪磨料一般選擇硬、易磨損、穩(wěn)定性好的氧化鋁磨料。多數(shù)情況下某一粒度砂輪的磨料采用同粒度的磨料。鋁箔軋制粗軋輥采用80 ～ 120 #砂輪，中軋輥采用220～240 #砂輪，精軋輥采用320 #砂輪磨削、500 #砂輪進行拋光[4]。軋輥磨削包括粗磨、中磨和精磨。粗軋輥經(jīng)過粗磨即可，中軋輥則要經(jīng)過粗磨和中磨，而精軋輥必須要經(jīng)過粗磨、中磨和精磨三道工序，且粗磨、中磨和精磨工藝要相互匹配才能磨出合格的精軋輥。另外，每道磨削工序中的砂輪轉(zhuǎn)速、軋輥轉(zhuǎn)速、工件橫移速度和吃刀量要相互匹配才能磨削出合格的軋輥。

3 軋制油過濾精度

3.1 機械雜質(zhì)的生成

現(xiàn)代鋁箔軋機使用的軋制油由基礎(chǔ)油和添加劑兩部分組成，在鋁箔生產(chǎn)中起到承載、洗滌、冷卻和潤滑作用。鋁箔軋制時軋制油不斷沖刷軋輥和鋁箔表面，在變形區(qū)楔形入口處形成楔形油膜，由于具有一定粘度可吸附在鋁箔表面形成牢固的油膜，與其它油品相比其更易受污染，其中一種污染就是機械雜質(zhì)(以鋁粉為主包括塵土、鐵屑等粉末類物質(zhì))。在軋制力及變形熱的共同作用下，鋁會與軋輥表面的微凸體之間發(fā)生焊合，隨著軋輥轉(zhuǎn)動焊合點從帶材基體上被撕下并黏附在軋輥表面，隨后被沖入軋制油中，這是軋制油中鋁粉產(chǎn)生的主要原因。軋制油中各種粉末在脂肪酸等物質(zhì)的作用下變黑即軋制油的黑化，鋁的化學性質(zhì)非?；顫?，部分鋁粉會被氧化生成較硬的Al2O3。有研究對軋制油中黑化成分進行了分析，結(jié)果表明油中粒子的主要成分是Al2O3，占到75%(質(zhì)量分數(shù))以上，其次是SiO2占10%(質(zhì)量分數(shù))左右[5]，SiO2來源于過濾軋制油中用的硅藻土。由于Al2O3與SiO2都很堅硬，所以在鋁箔軋制過程中可能在鋁箔上形成壓穿式針孔。

3.2 過濾介質(zhì)的調(diào)配

軋制油過濾器要保證軋制油的過濾精度，且在使用過程中能控制軋制油的過濾效果，才能有效除去鋁粉等氧化物。過濾介質(zhì)由硅藻土和活性白土組成，其比例決定了軋制油的過濾精度和運轉(zhuǎn)時間。硅藻土是一種硅酸鹽材料，主要成分為SiO2，能過濾掉大的顆粒，其顆粒度取決于所需要的精度；活性白土是一種極性粘土物質(zhì)，其極性顆粒能吸附小的顆粒、微量水分和氧化物。通常采用 75%硅藻土和25%的活性白土組成過濾介質(zhì)，如需要更高的清潔度可增加活性白土的比例[6]。為提高軋制油的過濾效果，一般采取在預涂時先加硅藻土，預涂完成后再加入活性白土的做法，這樣能使軋制油中的灰分含量不大于0.1%。同時，為了保持過濾精度還需對過濾器進行定期清掃和定期更換過濾布。

4 結(jié)語

鋁箔軋制是鋁板帶軋制的極限厚度，生產(chǎn)工序多、加工技術(shù)難度大，且極易生成針孔。針孔的控制涉及了生產(chǎn)工藝的各個方面，影響因素從軋制過程到軋制油的維護等。只有嚴格控制每個生產(chǎn)細節(jié)，考慮到各種影響因素才能有效控制鋁箔的針孔度，生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

[1] 劉俊霞. 鋁箔針孔形成原因淺析[J]. 輕合金加工技術(shù),1995，23(12)：29-30.

[2] 蔡海濤，任靜. 減少鋁箔針孔缺陷的探討[J]. 輕合金加工技術(shù)，2013,31(1)：18-24.

[3] 孫杰，李旭，谷德昊，等. 高精確度鋁箔張力控制策略的研究與應用[J].電機與控制學報，2011，15(12)：73-77.

[4] 王文高, 劉煜. 鋁箔軋輥磨削工藝特點分析[J]. 鋁加工，1997，20(1)：29-34.

[5] 徐賀年,王學書,劉秀蘭，等. 鋁箔軋制油中粒子尺寸對針孔形成的影響[J]. 輕合金加工技術(shù),2007，35(12)：23-24.

[6] 寧建林 張久延 吳宏宇. 在鋁箔軋制中對Schneider過濾器的管理[J]. 輕合金加工技術(shù),2001，29(9)：24-25.

Effect of Production Processes on Pinhole Formation of Aluminum Foil

WANG Ji

(China Nonferrous Metals Processing Technology Co., Ltd., Luoyang 471039, China)

The paper analyzed production processes for aluminum foil in all respects; it identified the causes of pinhole formation in rolling, and it put forward prevention measures correspondingly, thereby reducing pinholes and improving the quality of aluminum foil.

production process; aluminum foil; pinhole

2014-11-28

王繼(1981-)，男，碩士，工程師，主要從事有色金屬加工工藝設(shè)計。

TG339

A

1671-6795(2015)03-0025-02