板带箔轧机板形控制影响因素分析

陈甲学　刘顺锋　胡东方

【摘要】板带箔在轧制过程中常出现边浪、中浪、双边浪的板形缺陷，经过对“人、机、料、环、法”各个因素的分析，总结出控制缺陷的方法：良好的设备精度和控制优化系统及来料板形的产品质量是重要保证；合理的轧制工艺、完善的工作环境保护系统、熟练的操作工。在生产实际中，根据缺陷原因，迅速采取针对性措施，来获得最好的板形质量。

【关键词】板形缺陷；板形控制；轧辊；变形量

前言

板形的好坏是板带箔产品重要的外观質量指标之一，特别是在板带箔产品用户对产品质量要求越来越高的今天，板形控制更是一个收到高度重视的课题。所谓板形缺陷，是刨除带箔材加工过程中常见的孔洞、辊印、褶皱、边裂、凝胶体杂质、擦伤、刮伤、凸点、凹坑等表面缺陷，即通常所说的的带箔材由于轧制过程中沿宽度方向延伸不均匀，单位时间内延伸量大的受到压应力的作用，单位时间内延伸量小的受到拉应力的作用，从而产生边浪、中浪、双边浪等板型缺陷。

1、影响板形的主要因素

一般来说，轧制时出现边浪、中浪和两肋浪是由于轧制时带材横断面各部分的延伸率不一致引起的。因此，板形的控制就是沿宽幅方向分布的延伸率的控制，其主要因素有：轧辊因素、轧制工艺因素、坯料因素、环境控制水平及人工因素等。

1.1轧辊因素主要包括：

轧辊原始凸度；轧辊热凸度；支承辊、（中间辊）、工作辊的弹性挠曲；支承辊、（中间辊）与工作辊的弹性变量，工作辊与轧制坯料之间的弹性变量。

轧辊的表面质量

1.2轧制工艺因素主要包括：轧制道次及负荷分配；沿宽幅方向温度分布；冷却油温度、流量；带材张力；轧制速度。

1.3坯料因素包括：材质；厚度、宽度；坯料板形。

结合箔带材轧制过程中边浪类不合格材料较多、箔带材卷取成型后由于横断面方向厚度不均匀（即一边偏厚、一边偏薄）的现象，分析出此类问题的产生原因，进而研究纠正缺陷的方法。

2、轧辊结构差异对板形的影响

传统轧辊以实心轧辊为主，这种轧辊的缺点是在轧制力作用下，轧制过程中产生一个整体挠度无法消除。20世纪70年代引进的新型轧机—VC（Variable Crown Roll）辊形轧机，对普通实心轧辊进行了优化更新。VC辊形轧机的关键特点是由辊芯和套筒两部分组成，在辊身内部增加了一个可以进出压力油的腔体，轧制过程中可以通过控制轧辊腔体内压力油的压力连续变化，来实现辊面上获得的连续凸度变化，从而达到板型控制的目的。VC轧辊在压力油的作用下，基本可以消除轧制力作用下出现的类似于实心轧辊的整体挠度，但由于轧辊内部空腔的存在，同时在轧制受力区域产生一个塌陷变形量，这就导致在轧制薄规格的带、箔料时，产生双边浪的板形。

3、轧辊直径及轧辊凸度对板形的影响

在轧辊材料不变的前提下，轧辊直径大小直接决定着轧辊刚度，当轧辊直径增大时，在轧制变形过程中抵抗轧辊挠曲变形的能力增强，有利于保持原始辊缝形状，实现带材板型的精确控制。同时，支承辊直径通常是工作辊直径的1～3倍，支承辊对减小轧辊挠曲变形起着关键的作用。

由于工作辊凸度能够直接改变辊缝原始凸度，在其他外部条件相同的前提下，工作辊原始凸度越大，轧制变形前后带材凸度变化就越大，对板形的影响程度就越大。由于支承辊凸度不直接改变轧辊辊缝的原始凸度，一般认为支承辊凸度恒定，轧辊凸度的影响主要是通过横向移动工作的辊相对位置，进而改变辊缝的原始凸度来实现带材的板形控制。

4、轧制力及横断面载荷分布对板形的影响

轧制力受许多因素影响，例如变形抗力、来料厚度、摩擦系数、带材张力等。实际生产中，轧制力波动对板形的影响主要表现在实际轧制力与设定轧制力之间的偏差导致的板形问题。当设定轧制力小于实际轧制力时，由于轧辊实际挠度增加导致带材出现边浪；反之，挠度减小出现中浪（如图1），只有在轧制力P点带材板形能实现较好控制。

5、喷淋冷却因素

薄板、带、箔轧制一个重要的特点就是随着带材厚度的变薄，在轧制过程中上下工作辊之间相互接触发生弹性变形，这样就对细长的工作辊来说，高速轧制过程中产生的变形热会导致工作辊辊身的温度产生变化。为了解决工作辊排除热量的问题，沿工作辊辊体均匀地喷射冷却液，优质的冷却液不仅起到轧制润滑作用，通过实行轧制油分段冷却可实现工作辊辊缝的优化调整，从而实现板形的有效控制。

轧制油分段冷却控制的目的是为了调节液压弯辊系统控制不能消除的横向张应力分布曲线中的高次分量及辊身因温升产生的变化，从而实现对板形误差的纠正控制。但分段冷却装置反馈控制程序相对较复杂，往往会因为硬件或软件问题，出现个别区域的板形值不随该区域的紊乱喷淋量变化而变化，即个边区域喷淋控制失效造成厚度消差失效。这就要求对工作辊喷淋冷却系统进行定期的维护清理，以保证消差功能的正常实现。

6、轧制力与载荷因素

轧制工程中由于某种原因引起轧制力波动，也会使带材板形发生变化，特别是在装有板形测量控制系统的轧制机组中，因其控制的原理就是根据板形反馈信息，不断调整轧制力大小来弥补板形缺陷的，所以这种轧制压力波动几乎是一直存在的。也就是说，从另一个角度看，板形仪反馈回来的轧制力波动也可以被看做是外界对理论轧制力的干扰，也是要在生产实际中加以消除的。另外，对带材板形影响较大的因素还包括轧制料受力变形过程中沿带材横断面截面载荷的分布情况。截面载荷分布不均主要是由于带材横断面变形量不同造成的，所以提高来料板形质量对成品板形控制也非常重要。

结论

板带箔板形控制技术的革新是一项复杂的系统工程，他涉及到轧制机械装备、电气系统、检测反馈和控制系统，计算机软件硬件支持、高清洁标准的环境保持、轧制生产工艺、人工操作等等各个方面，笔者结合工作实际，分析阐述了板形缺陷产生的现象、原因，并探讨了部分缺陷解决的办法，以期对后续的研究突破有所帮助。