鋁板帶熱軋機軋制過程中鋁卷端面錯層控制方法探討

王修亮

（新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013）

1 鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層現象描述

鋁板帶熱軋機軋制過程中鋁卷端面錯層是電子鋁箔加工的關鍵技術難題，某鋁加工企業熱軋機鋁卷端面錯層量達到12mm，造成電子鋁箔表面擦傷、黑道、亮點線、裂邊斷帶等質量缺陷，影響鋁箔質量和成品率的進一步提升。前期在出現熱軋機鋁卷端面錯層時，主要是采用改變工作輥粗糙度和輥形、調整冷卻潤滑壓力流量和性能指標、優化軋制工藝速度張力和壓下率等控制方法，但鋁卷端面錯層不能得到有效改善控制。

2 鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層原因分析

2.1 設備機械精度對熱軋機鋁卷端面錯層的影響

（1）熱軋機輥縫水平精度誤差問題。熱軋機輥縫由液壓壓上機構和電動壓下機構組合控制，液壓壓上機構為短行程調整，主要包括壓上油缸、伺服閥、位置傳感器、壓力傳感器。電動壓下機構為長行程調整，主要包括壓下直流電機、壓下絲桿、減速箱、位置傳感器。如果液壓壓上機構和電動壓下機構兩側水平精度偏差，造成軋機輥縫兩側水平位置精度偏差，會導致熱軋機鋁板帶軋制過程中出現鋁卷端面錯層現象。

（2）熱軋機工作輥系精度誤差問題。熱軋機工作輥系包括上下工作輥和上下支撐輥，如果熱軋機工作輥系圓跳度、水平度和平行度存在精度誤差，會導致熱軋機鋁板帶軋制過程中出現鋁卷端面錯層現象。

（3）熱軋機卷取機水平精度誤差問題。熱軋機卷取機包括左卷取和右卷取，卷取機與軋輥之間有夾送偏導輥系，如果左右卷取機和夾送偏導輥的水平度平行度存在偏差，會導致熱軋機鋁板帶卷取過程中出現鋁卷端面錯層現象。

2.2 設備控制精度對熱軋機鋁卷端面錯層的影響

（1）推床對中控制精度誤差問題。熱軋機推床包括入口側推床和出口側推床，主要是對鋁板帶進行對中控制，確保鋁板帶軋制過程中處于軋機中心線，推床控制主要由兩側液壓缸推動，位置傳感器檢測推床位置，比例伺服閥控制推床位置。如果推床兩側位置控制偏差，造成推床對中控制精度偏差，導致鋁板帶軋制過程中不在軋機中心線而出現鋁卷端面錯層現象。如果推床夾持的設定寬度大于鋁板帶寬度，就不能穩定控制鋁板帶軋制過程跑偏造成的鋁卷端面錯層現象。

（2）軋機輥縫控制精度誤差問題。熱軋機液壓輥縫控制系統包括位置閉環控制模式和軋制力閉環控制模式，由傳動側和操作側兩個液壓油缸執行。熱軋機在輥縫校零和軋機剛度檢測過程中采用軋制力閉環控制模式，在鋁板帶軋制過程中采用位置閉環控制模式。如果液壓輥縫控制系統中兩側液壓油缸、壓力傳動器、位置傳感器、伺服閥、控制系統存在檢測控制精度偏差，就會出現軋機液壓輥縫兩側位置控制偏差，導致輥縫傾斜造成鋁板帶軋制過程中鋁卷端面錯層現象。

（3）鋁板帶凸度控制精度誤差問題。鋁板帶凸度控制主要包括工作輥彎輥控制、工作輥傾斜控制和冷卻潤滑噴淋控制，熱軋機鋁板帶軋制過程中彎輥控制、傾斜控制和噴淋控制精度偏差都會造成鋁板帶凸度控制精度誤差，導致鋁板帶軋制過程中出現鋁卷端面錯層現象。

（4）鋁板帶橫向溫度控制誤差問題。鋁板帶傳動側和操作側溫度偏差，軋件的變形力和軋輥熱膨脹會出現偏差，導致兩側軋制力和輥縫位置出現偏差，造成鋁板帶軋制過程中出現鋁卷端面錯層現象。

2.3 工藝過程控制對熱軋機鋁卷端面錯層的影響

（1）工作輥粗糙度和輥形問題。熱軋機工作輥粗糙度和輥形為關鍵工藝控制點，如果工作輥粗糙度低和輥形不對稱，易造成鋁板帶在輥縫中橫向竄動，導致熱軋機鋁板帶軋制過程中出現鋁卷端面錯層現象。

（2）乳液冷卻潤滑流量和性能問題。熱軋機乳液冷卻潤滑流量和性能是控制鋁板帶表面質量和性能的關鍵因素。如果乳液冷卻潤滑流量和潤滑性能偏高，不僅會造成鋁板帶軋制過程中打滑影響鋁箔質量，也會造成鋁板帶在輥縫中橫向竄動，導致熱軋機鋁板帶軋制過程中出現鋁卷端面錯層現象。

（3）軋機軋制線高度控制問題。熱軋機如果軋制基準線過高或過低，會使軋件相對于軋輥存在一個較大的傾斜角，導致熱軋機鋁板帶軋制過程中出現鋁卷端面錯層現象。

（4）鋁板錠坯料不均勻問題。熱軋機鋁板錠受鑄造工藝和設備的影響，如出現鋁板錠坯料晶體不均勻，易導致熱軋機鋁板帶軋制過程中出現鋁卷端面錯層現象。

（5）軋制工藝控制參數問題。熱軋機鋁板帶軋制速度、張力、壓下率、彎輥力都是關鍵工藝控制參數，鋁板帶軋制過程中軋制速度快、左右卷取張力小、壓下率太大或太小、彎輥力不匹配等相關因素，都會導致熱軋機出現鋁卷端面錯層現象。

3 鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制方法

3.1 設備機械精度問題造成鋁卷端面錯層的控制方法

（1）熱軋機輥縫水平精度控制。對軋機兩側壓上油缸位置、壓下絲桿位置一致性進行調整，前期軋制過程中操作側油缸位置比傳動側油缸位置高0.2mm,因此將壓下電機連軸器脫開，將操作側壓下位置調整0.2mm。并對熱軋機輥縫上下基準面水平精度進行檢測調整，將熱軋機輥縫基準水平精度控制在標準范圍之內，有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

（2）熱軋機工作輥系精度控制。熱軋機工作輥和支撐輥經過軋輥磨床磨削后，對工作輥和支撐輥的圓跳度進行在線檢測，將軋輥圓跳度控制在5道以內。并對軋機牌坊兩側銅滑板進行檢查確認，再將軋輥裝入軋機牌坊中，再對工作輥與支撐輥的平行度和水平度進行檢測調整，將熱軋機工作輥系水平與平行精度控制在標準范圍之內，有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

（3）熱軋機卷取機水平精度控制。熱軋機卷取機包括左卷取和右卷取，卷取機與軋輥之間有左右夾送偏導輥系，以熱軋機工作輥系為設備精度檢測基準，對左右卷取機和左右夾送輥的水平度、平行度進行檢測調整，將熱軋機左右卷取機和左右夾送偏導輥的水平與平行精度控制在標準范圍之內，并將左右卷軸圓跳度檢測調整控制在標準范圍以內，有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

3.2 設備控制精度問題造成熱軋機鋁卷端面錯層的控制方法

（1）推床對中精度控制。設計應用熱軋鋁板帶軋制過程寬展工藝模型，通過寬展模型準確計算出熱軋鋁板帶各道次的寬度，并將鋁板帶寬度設定為推床夾持開口寬度，確保熱軋推床夾持寬度與鋁板帶實際寬度一致。再將鋁板錠放置于推床之中，通過調整推床兩側液壓位置控制系統，將推床兩側位置偏差控制在標準范圍以內，使鋁板錠推送夾持在軋機中心線位置，有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

（2）熱軋機輥縫精度控制。對熱軋機液壓輥縫控制系統中位置閉環控制和軋制力閉環控制進行階躍響應測試，檢測調整兩側液壓油缸、壓力傳動器、位置傳感器、伺服閥、控制系統的檢測控制精度偏差，對存在問題的檢測控制元件進行更換，對控制響應PI 增益進行調整優化，確保軋機兩側液壓輥縫控制的同步性和一致性。將熱軋機液壓輥縫兩側位置偏差控制在標準范圍之內，有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

（3）熱軋機鋁板帶凸度精度控制：在鋁板帶熱軋機出口側增加高精度厚度檢測設備，實時檢測出鋁板帶軋制過程中兩側和中間的三點厚度，自動檢測計算出鋁板帶凸度和傾斜數據。并在熱軋機中增加凸度控制系統，根據鋁板帶軋制過程中的凸度和傾斜的檢測數據，實時反饋控制熱軋機工作輥彎輥控制、工作輥傾斜控制和冷卻潤滑噴淋控制，使熱軋機鋁板帶凸度和傾斜自動控制在工藝目標范圍內。有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

（4）熱軋機鋁板帶橫向溫度誤差控制。在鋁板帶熱軋機出口側增加高精度溫度檢測設備，實時檢測出鋁板帶軋制過程中兩側和中間的橫向三點溫度。并在軋機出口側增加獨立的冷卻噴射控制系統，根據鋁板帶橫向溫度的檢測數據，實時反饋控制調整冷卻噴射控制系統的流量和區段。將鋁板帶傳動側和操作側溫度偏差控制在標準范圍以內。有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

3.3 工藝過程控制問題造成熱軋機鋁卷端面錯層的控制方法

（1）工作輥粗糙度和輥形控制。經過工藝實驗論證，工作輥粗糙度低易造成鋁板帶軋制過程打滑，工作輥輥形不對稱易造成鋁板帶軋制過程中橫向竄動。根據熱軋機軋制理論模型和軋制實驗數據，制定了工作輥粗糙度和輥形控制標準，有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

（2）乳液冷卻潤滑流量和性能控制。在熱軋機乳液冷卻潤滑系統中加裝了流量檢測控制系統和壓力檢測控制系統，實時檢測反饋控制乳液冷卻潤滑流量和壓力，確保乳液冷卻潤滑流量和壓力的設定值和實際值偏差控制在標準范圍以內。同時根據工藝實驗數據，制定了熱軋機乳液冷卻潤滑的性能參數控制標準，實時監測乳液潤滑技術指標,并加入軋機前后滑計算功能控制程序,實時驗證乳液潤滑指標的穩定性,有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

（3）熱軋機軋制線高度控制。熱軋機軋制基準線高度是鋁板帶軋制的關鍵控制點，為有效彌補軋輥直徑變化對軋制線高度的影響，在熱軋機中加入了軋制線自動調整控制程序，將軋輥直徑數據輸入控制系統中，軋機在壓靠時自動將軋制線高度進行精確調整。有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

（4）鋁板錠坯料均勻性控制。將鋁板錠坯料進行切樣檢測，根據檢測數據調整控制鋁板錠鑄造工藝，確保鋁板錠坯料晶體均勻性，有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

（5）軋制工藝控制參數問題。針對熱軋機鋁板帶軋制速度、張力、壓下率、彎輥力等關鍵工藝控制參數，設計開發應用了鋁箔熱軋機工藝過程控制系統和數據采集系統，根據數學模型和原始數據進行自動軋制程序表和軋制參數設定值的計算，實現了熱軋機軋制工藝控制參數的自計算、自適應、自學習，不斷優化工藝控制參數的設定精度來提升產品控制精度。有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度。

4 鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制總結

針對鋁板帶熱軋機軋制過程中鋁卷端面錯層技術問題，進行了系統性的研究分析和實驗論證，總結了影響熱軋機鋁卷端面錯層的12 個主要因素，并制定了12 項鋁卷端面錯層的控制方法，有效提升了鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層控制精度，將鋁板帶熱軋機鋁卷端面錯層量從12mm 控制在3mm 以內，并在解決鋁卷端面錯層的過程中，開發設計應用了大數據分析和自動控制系統技術，有效提升了熱軋機自動控制能力和過程控制精度，進一步提升了熱軋機鋁板帶質量和性能，為電子鋁箔高質量高效益發展提供了設備技術基礎。