鑄軋一機雙卷產品的研發實踐

曾 虎

(洛陽萬基鋁加工有限公司，河南 洛陽 471800)

近年來，寬幅軋機越來越多，但寬度在1000mm以下供小冷軋機使用的訂單，市場上仍有很多，因窄幅訂單生產效率低、經濟效益差，大部分廠家不愿意生產。我公司的軋機輥面寬度2300mm，可生產2150mm寬度的產品，生產窄幅訂單，生產效率和經濟效益均不高。在現有市場情況下，為保證公司效益，開發一機雙卷產品顯得尤為必要。現將我們的工藝方法介紹如下，供同行參考。

1 重點攻關項目確定

(1)一機雙卷產品就是同時出兩卷產品，需要在鑄嘴中部加裝分割鋁液的裝置，該裝置材料要求耐鋁液的高溫，不易變型，有一定的韌性，易于切割、修整、打磨和裝配。所以選擇合適的分割鋁液裝置，才能保證鋁卷從中間均勻分割。

(2)正常生產單卷產品時，鑄嘴兩邊部分別加裝軟耳子，可以起到配合鑄嘴板裝配，控制鑄軋卷的結晶成型及尺寸的作用，并能有效保護鑄軋生產中板坯內部組織層穩定。板型要求為中間厚、兩邊薄，呈拋物線型(圖1)，產生凸度的原理如圖2所示。

在生產過程中，鑄軋輥由于受到液壓系統施加的軋制力(N)以及鋁板坯對鑄軋輥的反作用力(T)，而產生了一定的彎曲變型，如果鑄軋輥沒有凸度，產出的板坯就會中部凸起。所以，在生產過程中鑄軋輥需要磨削適當的凸度，才能保證鑄軋板坯中凸度相對穩定[1]。

雙卷產品需同時出兩個卷，軋輥中部加裝分流裝置后，出現過冷區域，如果用單卷產品生產時的軋輥參數，板坯經過軋制容易出現楔型板。所以軋輥磨削參數確定是保證雙卷產品板型合格的前提。

圖1 卷材標準板型Fig.1 Coil standard shape

圖2 軋卷產生凸度的原理圖Fig.2 Schematic diagram of convexity produced by rolling

(3)軋機能否生產出雙卷產品，啟動生產時的立板工藝操作影響較大，其中溫度、前箱液面高度、軋機速度控制、合金牌號、人機配合都與單卷產品立板時有所差異，參數控制不當、人機配合不好，容易造成立板失敗。所以，立板操作是雙卷產品能否生產成功的保證。

2 實驗過程

2.1 鑄嘴制作

軋機一次出兩個寬度、厚度、板型相同的卷，鑄嘴制作是關鍵。鑄嘴的作用是為鑄軋區提供板寬方向上均勻、穩定、連續的鋁液，通過內部分流塊，把進入鑄嘴的鋁液均勻分開，保證進入鑄軋區的鋁液溫度和流量在寬度方向上一致，從而保證軋出的鋁板性能均勻穩定，板型良好。為此，分別對雙嘴組合型鑄嘴(圖3)和單嘴中分型鑄嘴(圖4)制作方法進行實驗。

圖3 雙嘴組合型鑄嘴示意圖Fig.3 Diagram of double nozzles modular casting nozzle

圖4 單嘴中分型鑄嘴示意圖Fig.4 Diagram of parting casting nozzle in single mouth

(1)軋輥磨削參數確定后，根據我公司實驗結果，雙嘴組合型鑄嘴制作方法的優點為，板型呈拋物線，符合客戶需求；鑄嘴制作組裝簡單；立板容易。其缺點為，鑄軋區不易調整一致，導致卷取時錯層大，調整困難。

(2)根據實驗結果，單嘴中分型鑄嘴制作的優點為，鑄軋區一致，上卷不錯層；板型良好。其缺點為，鑄嘴制作復雜，主要是中部軟耳修整精度高。

根據兩種鑄嘴生產優缺點分析，為滿足客戶需要，保證卷的外觀質量，采用單嘴中分型鑄嘴效果較好。

2.2 鑄軋板基本板型要求

對帶坯橫截面來說最好是中間厚，兩邊薄型成一定弧型。鑄軋卷板型標準是，①同板差，鑄軋板橫向兩邊部(邊部30mm處)厚度的差值要求小于板厚的0.6%；②中凸度，鑄軋板橫向中部厚度與兩邊部厚度平均值的差與中部厚度的百分比范圍為0～1%。

2.2.1 軋制工藝過程[2]

液體金屬靠靜壓力作用通過澆鑄系統和供料嘴直接進入一對相反方向旋轉的鑄軋輥中間。液體鋁與兩輥表面接觸，其熱量通過輥套傳送給輥內冷卻水導出。這時，鑄軋輥使液體金屬快速結晶。隨著鑄軋輥的轉動，鋁熔體的熱量不斷通過凝固殼被鑄軋輥帶走，結晶前沿溫度持續下降，結晶面不斷向熔體內部推進，當上下兩個結晶層增厚并相遇時，即完成了鑄造過程而進入了軋制區，軋件受軋制變型成為有中凸度的鑄軋板(圖5)。

圖5 軋制過程Fig.5 Rolling process

2.2.2 板型控制

一機雙卷產品要求同時生產的兩個卷板型均符合要求，在同等條件下，經過多次立板實驗，其他指標變化不大，中凸度和同板差變化較大，容易出現楔型板(圖6)。

圖6 楔型板型Fig.6 Wedge shape

出現圖6情況，是因為軋輥中部出現了過冷區域，導致兩卷對應邊部冷卻強度過大，在受到軋輥作用力的情況下，產生較大的反作用力。兩卷產品均出現楔型板型，中凸度和同板差指標均不合格，產品到下游將會產生嚴重邊浪，無法進行軋制。因此，設置合理的軋輥磨削參數，才能保證產品同板差和中凸度兩個關鍵指標合格。

根據我廠實驗數據，生產一機雙卷產品，軋輥磨削凸度值需比同等寬度的單卷產品大5%～10%，方能滿足板型要求。

2.3 立板

2.3.1 立板準備

(1)按工藝要求準備好生產所需各種工具、用品；(2)控制好保溫爐、精煉箱、過濾箱溫度，流槽烘烤溫度合適；(3)檢查各設備是否正常，輥縫調整是否合格，鑄嘴制作和組裝是否符合標準；(4)參加立板人員分工明確，勞保穿戴齊全。

2.3.2 立板操作

(1) 動態立板[3]

操作人員按分工進入崗位，啟動鑄軋機，使軋輥高速轉動，速度給定1600mm/min～2000mm/min。打開流眼，預熱流槽及前箱，并檢查前箱內熔體溫度，當溫度高于正常生產溫度30℃左右，開始向嘴子供流跑渣，跑渣時要調整好前箱液面高度，不宜過高，以防漏鋁。跑渣時，出口側人員要及時清理輥面凝鋁，同時注意觀察兩個嘴腔是否堵塞，當粘附下輥的凝鋁均勻，且嘴腔無堵塞時，開始降速出板，并隨時調整前箱液面高度，兩個板頭都出后給軋輥通入冷卻水，并啟動噴涂。剪切板頭，將兩個板頭引向卷取機進行卷取，卷取時注意張力的調整。出板后要及時檢測板型、板厚、晶粒度，調整速度，直至正常。

(2) 靜態立板

放流前，軋機出口側人員分別放上兩塊引出板，在3個耳尖角前端各放一小塊纖維氈密封好，并準備好3～5塊干燥的纖維氈，以防立板過程中輕微漏鋁時作堵塞用。打開流眼，入口側人員注意液流控制，并檢測前箱、流槽的熔體溫度，當溫度達到要求時，開始向前箱供流。當鋁水漫過前箱出口上沿開始進入嘴腔，主操手啟動軋機，使軋輥以低速度轉動，并注意電流變化，此時入口側人員要控制好前箱的金屬水平。從軋機啟動到鑄軋見板30s～40s，由于鑄軋板將兩個引出板頂出，出口側人員要及時拿走引出板。主操手操作主機緩慢提速，當鑄軋出板大于1m時，啟動噴涂，出板一周后開始通入冷卻水。調整板厚，剪切板頭，將兩個板頭引向卷取機進行卷取。檢查板型、板厚、晶粒度，并調整鑄軋速度，直至正常。

3 卸卷時注意事項

(1)雙卷中間要墊鋁板，防止推卷時兩個卷端面碰傷；

(2)卸卷鞍座上導輥需要加長，卸單卷時重心在中間，兩個卷時重心在鞍座兩邊，容易造成鞍座拖不住卷，出現卷掉落情況。鞍座加裝附件如圖7所示，加裝Φ50mm鋼管a和b，低于鞍座導輥50mm～150mm，能拖住兩個卷不掉落即可。

圖7 卸卷小車鞍座加裝附件圖Fig.7 Attached figure of saddle mounted on unwinding trolley

4 生產結果

以我公司1060鋁合金并結合以上生產方案為例，一機雙卷生產的關鍵參數見表1,各種規格產品板型數據見表2，從表2中數據可以看出，實驗結果成功。

表1

表2

5 結束語

鑄軋生產中，如果訂單產品寬度過窄，根據軋機的最大生產寬度，可以實現一機雙卷生產，并能提高生產效率，降低生產成本。在生產一機雙卷時，要根據生產實際，摸索出最佳的生產工藝，特別是生產前軋輥的磨削參數、鑄嘴的制作方法、立板操作及生產中的各項參數控制，是保證穩定生產的關鍵。