多辊轧机在铜板带行业应用现状及分析

赵京松

(中色科技股份有限公司，河南洛阳471039)

改革开放以来，国民经济持续稳定的高速发展，推动了科学技术的全面进步，一批IT等新兴朝阳产业应运而生。随着新兴IT产业的不断提升，对电子器件微型化、高度集成化提出了更高的要求。以往的铜合金带材远不能满足其使用条件，于是催生了新型铜合金精密带材的出现，引线框架材料即是新型铜合金精密带材的一种。电子器件的高集成化及微型化，要求框架材料蚀刻加工的引线宽度与引线间距越来越小。显然，精密带材越薄对蚀刻加工越有利，进而对框架材料的厚度要求越来越薄。

1 多辊轧机是生产精密铜带的必然选择

1.1 轧辊辊径

众所周知，最小轧件厚度是轧辊辊径、轧辊弹性模量、轧制时的摩擦系数、轧制流动应力等因素的函数。轧机最小可轧厚度可由斯通公式计算求得。不考虑前后张力应力时的斯通公式如式(1)所示。

考虑前后张力应力时斯通公式如式(2)所示。

式中:D—工作辊直径 毫米

E—轧辊弹性模量 公斤/毫米

μ—轧制时的摩擦系数

K—轧制流动应力 公斤/毫米2(取决于轧制合金的屈服极限和张力)

hmin—最小轧件厚度 毫米

由式(1)和(2)可见，最小轧件厚度hmin与轧辊辊径、摩擦系数、轧制流动应力成正比，与轧辊弹性模量、前后张力成反比。在轧辊弹性模量、轧制时的摩擦系数、轧制流动应力已知的条件下，则轧辊辊径是决定的因素。若生产更薄的高精度铜带，必欲尽可能减小轧辊辊径。

1.2 轧机结构

由于轧辊辊径的减小，必须有效地提高轧机刚度，减小轧机的弹跳量，减小轧辊的弹性压扁。从而不仅需要增加支承辊的数量，尚须根据受力的具体条件，优化、完善支承辊的配置。因此，相应地产生了结构各异的6辊、8辊、12辊、20辊多辊轧机。

2 多辊轧机的特点

多辊轧机与一般冷轧机相比具有以下几个特点。

(1)工作辊辊径小(最小辊径可达1.5mm)，从而可获得很薄的带材，并在同样的轧制条件下总的轧制压力及扭矩也小，当轧制力相同时与一般冷轧机相比道次压下量大，从而可节能和提高生产效率;

(2)由于多辊轧机采用塔形支撑辊结构，轧机的刚性较好且工作辊挠度小，从而可获得高精度的产品;

(3)轧机体积小、重量轻，从而提高了车间面积利用率。

3 多辊轧机在国内铜带生产中的应用现状

为适应铜带需求越来越薄的发展趋势，国内先后引进多条多辊轧机生产线(如中铝洛铜、中铝上铜、铜陵金威、福建紫金等)，并且在国产多辊轧机的研制上也取得了一定的发展及应用(如宁夏东方铍铜项目、安徽鑫科铜带项目等)。但目前国内铜带厂中投入生产的多辊轧机大多存在轧制速度偏低的问题(正常轧制速度只能达到设计最高速度的50%左右)，并未起到提高生产效率的作用。

4 多辊轧机现存问题的主要原因分析

根据笔者了解，产生速度偏低的原因主要有两点:

(1)带材表面除油效果不佳

由于多辊轧机辊系较为复杂，为减少轧辊磨损并对轧件进行有效的冷却，其轧制油单位流量要大于同等条件下普通轧机轧制油的流量(特别对于支撑辊背衬轴承与工艺润滑采用统一润滑系统的多辊轧机)，这就对成品带材表面除油效果提出了很高的要求，如果带材表面残油量太大除导致成本升高、增加后道工序(如退火、脱脂)难度、影响带材表面质量外，在高速轧制时还会造成卷取张力不稳定，影响成品带材的板形，为生产合格的成品，只好降低轧制速度。

(2)维护能力较差

国内铜板带行业普遍存在操作人员与维护人员联系不够紧密、操作人员对设备维护积极性不高(如有的操作人员明明知道设备出现了一些问题，但为保证其生产任务的完成，仍不愿意停机对设备进行维护)的现象，生产维护主要以事后维护为主，这样就不利于人员、材料、器材的分配和安排。特别对于设备复杂程度较高的多辊轧机而言，生产维护不佳，设备必然经常处于带伤工作状态，从而在长期运行过程中会产生成品质量不稳定、生产效率低下等一系列问题。

5 解决多辊轧机现存问题的措施

(1)改进轧机结构，提高轧机除油效果

①将支承辊背衬轴承采用带有整体密封装置的独立润滑系统，以减少带材表面含油量;

②目前轧机除油方式主要有压缩空气吹扫、挤干辊、真空抽吸、3M辊等多种除油方式。每一种方式都有一定的局限性。仅依靠一种除油措施难于达到较好的除油效果。而叠加过多的除油方式除增加轧机长度(降低了成品率)外，还增加了生产维护的麻烦(降低了生产效率)。所以宜在实际生产当中针对各种除油方式的特点适当采用其中两种或三种相结合的除油方式以达到良好的除油效果;

③在保证润滑及冷却效果的前提下开发低粘度低轧制油以降低轧制油在带材表面的附着力，降低除油难度;

④生产过程可以在前几个道次采用高表面粗糙度的工作辊，最后一或两道采用低表面粗糙度的工作辊，以求在保证成品带材表面质量的情况下提高轧制速度。

(2)对设备维护的措施

①制定严谨的考核制度以提高全体员工参与生产及维护的积极性，从制度上加强维护和生产的联系;

②根据设备状况及实际生产产品情况进行定量管理，并制定经济的时间间隔对设备进行预防维护;

③在准确地把握好设备的劣化状况下，综合生产目标完成的情况后开展保养、维护及维修活动，并在实际生产维护过程中针对易发生故障点进行改进和改善，以减少故障发生。

6 结论

①生产新型铜合金精密带材宜选用现代多辊轧机;

②目前诸多厂家的多辊轧机，未能得到充分的利用，造成资源的浪费;

③除油效果差、维护能力弱是国内多辊轧机未能得到充分的利用的主要原因;

④应采取措施改进轧机结构，提高轧机除油效果;加强设备维护，保证设备的正常运行。

诚然，对于不同的轧机使用厂，影响轧制速度的原因会各有不同，各厂家宜根据自身的实际情况，采取不同措施提高生产效率，使多辊轧机能够真正发挥其作用，以避免资源的浪费。

(1)潘纯久.20辊轧机及高精度冷轧钢带生产.北京.冶金工业出版社.2003

(2)沃海波.3种不锈钢多辊冷轧机的使用比较.上海金属.2007.5.126～131

(3)傅祖铸.有色金属板带材生产.中南大学出版社.2005

(4)重有色金属加工手册.北京.冶金工业出版社

(5)铜加工技术实用手册.北京.冶金工业出版社2007

(6)铜及铜合金精密带材生产技术.北京.冶金工业出版社2009.