多輥軋機在銅板帶行業應用現狀及分析

趙京松

(中色科技股份有限公司，河南洛陽471039)

改革開放以來，國民經濟持續穩定的高速發展，推動了科學技術的全面進步，一批IT等新興朝陽產業應運而生。隨著新興IT產業的不斷提升，對電子器件微型化、高度集成化提出了更高的要求。以往的銅合金帶材遠不能滿足其使用條件，于是催生了新型銅合金精密帶材的出現，引線框架材料即是新型銅合金精密帶材的一種。電子器件的高集成化及微型化，要求框架材料蝕刻加工的引線寬度與引線間距越來越小。顯然，精密帶材越薄對蝕刻加工越有利，進而對框架材料的厚度要求越來越薄。

1 多輥軋機是生產精密銅帶的必然選擇

1.1 軋輥輥徑

眾所周知，最小軋件厚度是軋輥輥徑、軋輥彈性模量、軋制時的摩擦系數、軋制流動應力等因素的函數。軋機最小可軋厚度可由斯通公式計算求得。不考慮前后張力應力時的斯通公式如式(1)所示。

考慮前后張力應力時斯通公式如式(2)所示。

式中:D—工作輥直徑 毫米

E—軋輥彈性模量 公斤/毫米

μ—軋制時的摩擦系數

K—軋制流動應力 公斤/毫米2(取決于軋制合金的屈服極限和張力)

hmin—最小軋件厚度 毫米

由式(1)和(2)可見，最小軋件厚度hmin與軋輥輥徑、摩擦系數、軋制流動應力成正比，與軋輥彈性模量、前后張力成反比。在軋輥彈性模量、軋制時的摩擦系數、軋制流動應力已知的條件下，則軋輥輥徑是決定的因素。若生產更薄的高精度銅帶，必欲盡可能減小軋輥輥徑。

1.2 軋機結構

由于軋輥輥徑的減小，必須有效地提高軋機剛度，減小軋機的彈跳量，減小軋輥的彈性壓扁。從而不僅需要增加支承輥的數量，尚須根據受力的具體條件，優化、完善支承輥的配置。因此，相應地產生了結構各異的6輥、8輥、12輥、20輥多輥軋機。

2 多輥軋機的特點

多輥軋機與一般冷軋機相比具有以下幾個特點。

(1)工作輥輥徑小(最小輥徑可達1.5mm)，從而可獲得很薄的帶材，并在同樣的軋制條件下總的軋制壓力及扭矩也小，當軋制力相同時與一般冷軋機相比道次壓下量大，從而可節能和提高生產效率;

(2)由于多輥軋機采用塔形支撐輥結構，軋機的剛性較好且工作輥撓度小，從而可獲得高精度的產品;

(3)軋機體積小、重量輕，從而提高了車間面積利用率。

3 多輥軋機在國內銅帶生產中的應用現狀

為適應銅帶需求越來越薄的發展趨勢，國內先后引進多條多輥軋機生產線(如中鋁洛銅、中鋁上銅、銅陵金威、福建紫金等)，并且在國產多輥軋機的研制上也取得了一定的發展及應用(如寧夏東方鈹銅項目、安徽鑫科銅帶項目等)。但目前國內銅帶廠中投入生產的多輥軋機大多存在軋制速度偏低的問題(正常軋制速度只能達到設計最高速度的50%左右)，并未起到提高生產效率的作用。

4 多輥軋機現存問題的主要原因分析

根據筆者了解，產生速度偏低的原因主要有兩點:

(1)帶材表面除油效果不佳

由于多輥軋機輥系較為復雜，為減少軋輥磨損并對軋件進行有效的冷卻，其軋制油單位流量要大于同等條件下普通軋機軋制油的流量(特別對于支撐輥背襯軸承與工藝潤滑采用統一潤滑系統的多輥軋機)，這就對成品帶材表面除油效果提出了很高的要求，如果帶材表面殘油量太大除導致成本升高、增加后道工序(如退火、脫脂)難度、影響帶材表面質量外，在高速軋制時還會造成卷取張力不穩定，影響成品帶材的板形，為生產合格的成品，只好降低軋制速度。

(2)維護能力較差

國內銅板帶行業普遍存在操作人員與維護人員聯系不夠緊密、操作人員對設備維護積極性不高(如有的操作人員明明知道設備出現了一些問題，但為保證其生產任務的完成，仍不愿意停機對設備進行維護)的現象，生產維護主要以事后維護為主，這樣就不利于人員、材料、器材的分配和安排。特別對于設備復雜程度較高的多輥軋機而言，生產維護不佳，設備必然經常處于帶傷工作狀態，從而在長期運行過程中會產生成品質量不穩定、生產效率低下等一系列問題。

5 解決多輥軋機現存問題的措施

(1)改進軋機結構，提高軋機除油效果

①將支承輥背襯軸承采用帶有整體密封裝置的獨立潤滑系統，以減少帶材表面含油量;

②目前軋機除油方式主要有壓縮空氣吹掃、擠干輥、真空抽吸、3M輥等多種除油方式。每一種方式都有一定的局限性。僅依靠一種除油措施難于達到較好的除油效果。而疊加過多的除油方式除增加軋機長度(降低了成品率)外，還增加了生產維護的麻煩(降低了生產效率)。所以宜在實際生產當中針對各種除油方式的特點適當采用其中兩種或三種相結合的除油方式以達到良好的除油效果;

③在保證潤滑及冷卻效果的前提下開發低粘度低軋制油以降低軋制油在帶材表面的附著力，降低除油難度;

④生產過程可以在前幾個道次采用高表面粗糙度的工作輥，最后一或兩道采用低表面粗糙度的工作輥，以求在保證成品帶材表面質量的情況下提高軋制速度。

(2)對設備維護的措施

①制定嚴謹的考核制度以提高全體員工參與生產及維護的積極性，從制度上加強維護和生產的聯系;

②根據設備狀況及實際生產產品情況進行定量管理，并制定經濟的時間間隔對設備進行預防維護;

③在準確地把握好設備的劣化狀況下，綜合生產目標完成的情況后開展保養、維護及維修活動，并在實際生產維護過程中針對易發生故障點進行改進和改善，以減少故障發生。

6 結論

①生產新型銅合金精密帶材宜選用現代多輥軋機;

②目前諸多廠家的多輥軋機，未能得到充分的利用，造成資源的浪費;

③除油效果差、維護能力弱是國內多輥軋機未能得到充分的利用的主要原因;

④應采取措施改進軋機結構，提高軋機除油效果;加強設備維護，保證設備的正常運行。

誠然，對于不同的軋機使用廠，影響軋制速度的原因會各有不同，各廠家宜根據自身的實際情況，采取不同措施提高生產效率，使多輥軋機能夠真正發揮其作用，以避免資源的浪費。

(1)潘純久.20輥軋機及高精度冷軋鋼帶生產.北京.冶金工業出版社.2003

(2)沃海波.3種不銹鋼多輥冷軋機的使用比較.上海金屬.2007.5.126～131

(3)傅祖鑄.有色金屬板帶材生產.中南大學出版社.2005

(4)重有色金屬加工手冊.北京.冶金工業出版社

(5)銅加工技術實用手冊.北京.冶金工業出版社2007

(6)銅及銅合金精密帶材生產技術.北京.冶金工業出版社2009.