軋輥原始凸度對8011 鋁合金藥箔板形質量影響研究

馬震華

（宏創控股股份有限公司，山東 博興 256500）

板形質量控制是生產鋁箔的關鍵環節，也是提高鋁箔成品率和產品質量的主要手段。在鋁箔生產過程中，最常見的板形質量問題就是波浪缺陷。波浪是軋制過程中鋁箔在附加應力作用下發生形狀失穩，箔面平直度被破壞的現象，根據波浪出現的位置，可將其分為中間波浪、二肋部波浪、邊部波浪和單邊波浪等。影響鋁箔板形質量的因素較多，包括坯料板形、軋輥凸度、軋輥表面粗糙度、工藝冷卻與潤滑、軋制壓下量、軋制速度及張力等。其中，軋輥凸度一般指工作輥的原始輥型，主要對軋制時由于軋制力引起的軋輥壓扁以及工作輥和支承輥之間的彈性壓扁起到補償作用，進而獲得橫斷面平直的鋁箔。軋輥凸度值的大小是以輥面中心處的直徑與輥面邊部直徑的差值來表示的，即軋輥凸度Cr=D-D0或者Cr=2 △t，公式中D、D0分別為軋面中心處、軋面邊部的直徑，如圖1 所示。選擇合適的軋輥凸度，對控制鋁箔板形具有重要意義。本文現就工作輥原始凸度對8011 合金藥箔軋制板形的影響進行研究，從而最大限度地減少因軋輥原始凸度造成的鋁箔板形質量問題，最終實現滿足8011 合金藥箔板形要求，達到提高鋁箔產品質量、生產效率、成品率的目的，并供同行參考資料。

1 實驗材料與方法

實驗材料為作者所在單位自行生產的8011 鋁合金，因藥箔產品質量要求高，采取熱軋法制備板坯，熱軋坯規格為3.0mm×1190mm，其化學成分如表1 所示。將3.0mm 厚度熱軋坯料冷軋到1.4mm 的厚度，轉重卷機單邊切10mm，隨后進行450℃×18h 中間退火，使組織成分均勻化，再將坯料進行兩道次的冷軋，厚度變化為1.4mm →0.5mm →0.28mm，之后轉至箔軋車間。在箔軋車間，料卷在厚度0.28 ～0.07mm 區間時采用表2 的軋制工藝參數進行軋制，軋至0.07mm 后更換成品輥進行軋輥原始凸度實驗，其他工藝保持不變，0.07mm →0.036mm 道次軋制完成后進行雙合軋制0.036mm →0.0206mm×2，最終軋制出成品。8011 合金熱軋藥箔的箔軋工藝參數如表2 所示。軋輥原始凸度對板型影響的實驗在箔軋的第3、4 道次軋制過程進行，表3 為軋輥凸度實驗時鋁箔軋機的主要參數。

為研究原始軋輥凸度對板型的影響，軋輥原始凸度實驗設置9 組不同的軋輥凸度，分別為-60μm、-40μm、-20μm、0μm、20μm、40μm、60μm、80μm、100μm，軋制到成品后分別從9 卷料上取試樣，試樣編號為1#～9#，并對其板型進行測試對比。板型測試時，每卷料取1 ～2m 長的鋁箔，平整地放置于檢驗平臺上檢驗板型：波高（Rv）小于1mm，波數每米小于5 個，波寬（Lv）小于50mm 的鋁箔板型屬于合格板型，若各參數大于以上指標時，則為不合格板型。檢測工具采用鋼直尺即可，具體測量方法如圖2 所示。從9 種軋輥凸度中篩選出能生產合格板型的軋輥凸度區間后，繼續進行細化軋輥凸度實驗，最后固定最優軋輥凸度。

表1 熱軋藥箔用8011 鋁合金的化學成分（wt.%）

圖2 鋁箔板型檢測方法

表2 8011 鋁合金藥箔的箔軋工藝參數

表3 8011 鋁合金藥箔的箔軋機主要參數

2 實驗結果與分析

圖3 為采用不同軋輥原始凸度對8011 合金鋁箔進行箔軋后9 卷成品鋁箔的板型。由圖3（a）～（e）可知，工作輥原始凸度在-60 ～+20μm 范圍內時，成品鋁箔出現不同程度的邊部波浪缺陷。這主要是因為箔軋過程中在軋制力的作用下，工作輥發生彈性壓扁，工作輥與支持輥之間也會發生彈性變形，軋輥原始凸度過小難以補償軋輥的彈性壓扁，軋輥仍處于中間凹兩端凸的狀態，進而導致鋁箔發生不均勻變形，中間部分變形量小，承受附加拉應力，邊部變形量大，承受附加壓應力，并在壓應力作用下形成波浪。工作輥原始凸度為-60μm 時，鋁箔的邊部波浪最嚴重，甚至出現壓靠現象，隨著工作輥原始凸度的增大，工作輥在軋制過程中的彈性壓扁得到的補償量不斷增加，彎曲程度減輕，鋁箔的不均勻變形得到改善，因此，鋁箔的邊部波浪缺陷也逐漸減輕。當工作輥原始凸度為40μm、60μm 時，成品鋁箔的邊部波浪缺陷基本消失，能夠達到藥箔板型合格標準，質量良好，如圖3（f）～（g）所示。當工作輥原始凸度大于60μm 時，鋁箔出現明顯的中間波浪缺陷，并且隨著軋輥原始凸度的增大，中間波浪缺陷愈嚴重，如圖3（h）～（i）所示。這是因為軋輥凸度過大，其自身補償超過了軋輥的彈性壓扁量，實際軋制時，軋輥輥面中心部分的直徑仍大于輥面邊部的直徑，使得鋁箔中間部分的變形量大于邊部的變形量，承受附加壓應力，進而形成中間波浪缺陷，無法滿足藥箔板型合格要求。

圖3 不同軋輥原始凸度對鋁箔板型質量的影響

為了進一步探究生產藥箔最合適的原始軋輥凸度，在上述的40 ～60μm 軋輥原始凸度范圍內選擇45μm、50μm、55μm 的軋輥原始凸度繼續進行軋輥凸度實驗，生產出3 卷同規格8011 鋁合金藥箔，3 卷鋁箔的板型如圖4 及表4 所示。由表4 可知，工作輥輥原始凸度為50μm 時，生產出的藥箔成品的波高、波寬及波數均為最小值，板型最優。在實際生產8011 合金藥箔過程中，將箔軋的成品軋輥原始凸度定為50μm 進行驗證，經過長時間的驗證表明，生產的規格為0.0206×2×1170 的8011 鋁合金藥箔板型最優，能夠完全滿足國內外客戶需求。

圖4 優選軋輥原始凸度后鋁箔板型質量

表4 優選軋輥原始凸度對鋁箔板型質量的影響

此外，在進行上述工作輥原始凸度試驗過程中，新工作輥送入軋機后，在未使用之前一般都要用軋制油對軋輥進行一定時間的預熱，升高軋輥溫度以利于軋制生產過程。在試驗時發現由于換輥頻繁，換輥后熱輥不充分，軋輥未能達到熱平衡，造成換輥后軋制的第一卷料板型難以控制，但是，經過一段時間的軋制后，軋輥的溫度與變形區內的溫度趨于一致，軋輥的熱凸度趨于穩定，產品的板型質量又得到了較好的控制。為解決該問題，避免換輥后的第一卷鋁箔成為廢品，對更換軋輥后的熱輥工序進行生產觀察，并根據換輥情況的不同對軋輥預熱時間進行了總結，以供鋁箔生產時進行參考，如表5 所示。

3 結語

（1）軋輥原始凸度可對軋制時軋輥的彈性壓扁進行補償，進而影響鋁箔板型質量。軋輥原始凸度為負值或過小時，軋制的鋁箔產生邊部波浪缺陷，隨凸度增大，邊部波浪逐漸減輕；軋輥原始凸度過大時，鋁箔易產生中間波浪缺陷，且隨著凸度的增大而愈加嚴重。

表5 軋輥預熱時間表

（2）生產成品規格0.0206×2×1170 的8011 合金藥箔，軋輥原始凸度選擇40 ～60μm 有利于控制板型，并且軋輥原始凸度為50μm 時板型最優，能夠滿足客戶要求。

（3）長時間停機或更換工作輥、支撐輥后進行充分的熱輥，有利于板型的控制。