鋁板帶冷軋機緊邊板形控制的技術及策略

孫連勇

（中鋁瑞閩股份有限公司,福州 364000）

隨著鋁板帶加工業高速發展，鋁板帶質量要求也日趨嚴格，板形是鋁板帶最重要的判定標準之一。目前對鋁板帶邊部板形控制有熱油噴射加熱及電磁感應加熱兩種常見措施。現對兩種措施從工作原理、板形控制效果及經濟方面進行比較，從而實現提高控制板形精度、改善帶材板形的目的。

1 鋁板帶緊邊板形原因分析

鋁板帶軋制速度快，最高軋制速度達到1200m/min；軋件變形程度大，特別是3104合金產品壓下率達到50%，加工硬化明顯。因此鋁板帶軋制過程中，帶材與軋輥接觸區域產生大量摩擦變形熱，使得與帶材直接接觸軋輥區域熱膨脹明顯；未與帶材接觸軋輥區域摩擦熱量低，且熱量易傳遞至空氣中，導致熱膨脹不明顯。軋輥橫向上受熱不均勻，輥形也不均勻，中部凸度明顯，兩邊凸度變化小。軋輥軸向上的溫度梯度導致了輥形凸度，導致帶載輥縫中間小，兩邊大，邊部帶材厚度高于中部，繼而產生緊邊板形[1]。為改善緊邊板形，需對帶材邊部軋輥區域進行加熱，降低局部溫度梯度，當前鋁板帶加工廠常用軋輥局部加熱有熱油噴射加熱及電磁感應加熱兩種方式。

2 熱油噴射加熱方式

熱油噴射加熱方式是冷軋邊部板形控制中較為成熟的一種板形控制手段，其技術在鋁板帶加工業得到廣泛使用。熱油噴射加熱原理就是將加熱至高溫的軋制油以一定的壓力和流量通過噴嘴噴射至帶材邊部軋輥區域，利用熱油與輥面溫差，提高軋輥局部溫度，降低帶材邊部溫度梯度，達到改善輥型進而改善緊邊板形目的[2]。具體工作方式是通過增加一個熱噴油箱，將凈油箱的油抽取到熱噴油箱后，經熱噴油箱加熱器加熱至110℃[3]。根據板帶寬度計算帶材邊部位置，開啟帶材邊部區域2～3個噴嘴，將加熱泵加熱后的油以4bar～6bar的壓力，一個噴嘴50L/min的流量噴射在輥面上。熱噴嘴安裝在軋機本體入口，上下輥各一排噴嘴，每側各安裝27個噴嘴，每側噴嘴覆蓋軋輥邊部700mm范圍，可加熱1000mm～2100mm寬度帶材。

圖1 熱油噴射位置

3 電磁感應加熱方式

電磁感應加熱方式，是近幾年開始投入使用的一種板形控制手段，目前在使用的有中鋁瑞閩冷軋機及南山鋁業冷軋機。電磁感應加熱工作原理就是在工作輥與帶材接觸的邊部區域增加一套加熱裝置，對該區域進行局部加熱，減小帶材邊部溫度梯度，使得工作輥溫度在帶材寬度范圍內盡量保持一致，從而改善緊邊板形[4]。邊部加熱系統由加熱器、滑動導軌、液壓缸、加熱器控制柜、加熱控制人機界面組成。加熱器包括內部加熱元件、外部防護裝置兩部分，加熱器通過特制電纜與加熱電源連接，電源輸出功率0KW～12KW，單個加熱器可加熱覆蓋寬度120mm。加熱器安裝在軋機本體，下工作輥兩側，通過加熱器移動裝置可實現軋輥軸向及徑向移動。加熱器移動裝置主要用于加熱器的位置調整，主要部件有液壓缸、導軌及支架等部件，其中加熱器軸向位置的調整采用兩個液壓缸，通過位移傳感器來保證工作輥局部加熱區域的準確定位，加熱器在軋輥軸向上覆蓋寬度900mm～1800mm；沿帶材長度方向位置的調整采用一個液壓缸，采用位移傳感器閉環控制，距離工作輥輥面約5mm，可根據軋輥的實際直徑大小變化并進行自動控制。

圖2 電磁感應加熱器位置

4 兩種加熱方式對比

緊邊改善效果方面，熱油噴射將加熱后的軋制油噴射在軋輥表面上，利用熱油與輥面溫度差，達到提高帶材邊部局部輥溫，改善緊邊目的。實際上加熱至110℃的油在管道及噴射過程中存在大量熱量損失，噴射至輥面油溫與軋輥表面溫度差較小。熱油噴射加熱方式加熱時間長，對輥面溫度提高作用小，整體改善效果不足。電磁感應加熱利用12KW功率的加熱器，根據帶材寬度及軋輥輥徑調整加熱器位置，對軋輥帶材邊部局部加熱；通過調整加熱電源功率控制加熱溫度，最高溫度可達150℃。電磁感應加熱方式，升溫速度快，對輥面溫度提高作用明顯，緊邊板形改善效果好。

兩臺冷軋機分別采用熱油噴射及電磁感應加熱兩種方式，對比兩種方式在電費上的支出：熱油噴射平均每月耗電99587度，電耗按均值每度0.5822元，每月加熱器電耗5.798萬元，全年電耗69.576萬元；電磁感應加熱每月耗電8760度，每月電耗0.51萬元，全年電耗6.12萬元。電磁感應加熱電費支出遠低于熱油噴射方式。

5 結論

熱油噴射、電磁感應加熱兩種方式均能通過對軋輥局部加熱，降低帶材邊部溫度，進而改善緊邊板形。對兩種方式從工作原理、作用效果、經濟三個方面對比，電磁感應加熱方式對緊邊板形控制效果較明顯，且經濟支出更低。