供稿|劉應(yīng)超，劉坤英 / LIU Ying-chao， LIU Kun-ying

PS版基拉伸彎曲矯直質(zhì)量的提高

供稿|劉應(yīng)超，劉坤英 / LIU Ying-chao， LIU Kun-ying

內(nèi)容導(dǎo)讀

為改善軋制后PS版基的板形質(zhì)量，需要在最后一道工序進(jìn)行拉伸彎曲矯直，如果控制不當(dāng)，很容易產(chǎn)生新的表面質(zhì)量缺陷。文章分析了1850拉伸彎曲矯直機(jī)組和PS版基拉伸彎曲矯直的原理以及生產(chǎn)實(shí)踐中存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)1850拉彎矯直機(jī)組進(jìn)行設(shè)備改造、完善工藝、操作規(guī)范、改善現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境，大大增強(qiáng)了清洗效果，減少表面質(zhì)量缺陷明顯，提高了PS版基的表面質(zhì)量。

板帶材在冷軋加工時(shí)，由于輥型和輥縫的形狀等原因引起板帶材的板形不良，會(huì)產(chǎn)生波浪（雙邊波浪、單邊波浪、中間波浪、兩肋波浪）、翹曲、側(cè)彎及瓢曲和潛在的板形不良等問(wèn)題［1-2］。這些缺陷產(chǎn)生的主要原因是由于軋件在寬度方向上的縱向延伸不均勻，出現(xiàn)了內(nèi)應(yīng)力的結(jié)果。為了消除板帶材的板形不良，使板帶材的內(nèi)應(yīng)力趨于均勻，必須要對(duì)其進(jìn)行矯正。

常用的改善帶材板形的方法有彎曲矯直、連續(xù)拉伸矯直和拉伸彎曲矯直。傳統(tǒng)的矯直機(jī)組方法，如輥式矯直機(jī)、拉力矯直機(jī)等，對(duì)矯正厚度大于2 mm的帶材，效果還可以，但對(duì)于薄帶材卻不能滿足要求。連續(xù)拉伸矯直對(duì)瓢曲缺陷也無(wú)法矯正。綜合比較而言拉伸彎曲矯直的效果最好，能消除帶材的浪形、瓢曲、側(cè)彎等三維形狀缺陷，尤其是對(duì)于高強(qiáng)度和薄料，矯直效果好，效率高。無(wú)疑連續(xù)拉彎矯直機(jī)組正是矯正薄材的理想設(shè)備。

拉伸彎曲矯直

1850拉彎矯直機(jī)列配有開(kāi)卷機(jī)、清洗系統(tǒng)、矯直系統(tǒng)、卷取機(jī)等設(shè)備，矯直系統(tǒng)又包括兩組張力S輥及矯直輥組，其設(shè)備簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1　1850拉伸彎曲矯直機(jī)組主要設(shè)備簡(jiǎn)圖

拉伸矯直也叫純張力矯直，不設(shè)小直徑的鋼棍矯直，利用兩組S輥直徑的拉力使帶材產(chǎn)生一定的塑性變形，達(dá)到消除或減小帶材殘余應(yīng)力的目的，使帶材平整。即矯直板形主要靠S輥之間建立的張力對(duì)帶材進(jìn)行矯平，拉伸矯直要求S輥電機(jī)負(fù)荷大，特別是最中間的入口4#張力棍和出口1#張力棍，相應(yīng)S輥的承受負(fù)荷也大，輥面容易損傷。

拉伸彎曲矯直是對(duì)帶材進(jìn)行拉伸和彎曲變形，通過(guò)彎曲應(yīng)力和拉伸應(yīng)力的疊加，使應(yīng)力達(dá)到帶材的屈服極限，將帶材平直部分的纖維長(zhǎng)度拉長(zhǎng)，同時(shí)將波浪部分的纖維也拉長(zhǎng)，彈性恢復(fù)后，鋁帶材的纖維長(zhǎng)度保持相同，因而可以改善帶材平直度［4］。

矯直單元的前后各有一套S輥，帶材通過(guò)S輥時(shí)，產(chǎn)生一定的張力，帶張力的帶材通過(guò)矯直單元時(shí)，在拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的聯(lián)合作用下，產(chǎn)生塑性變形。同時(shí)，經(jīng)過(guò)反復(fù)的正向、反向彎曲，使材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力和殘余彎曲逐漸減小，甚至趨近于零。

生產(chǎn)實(shí)踐

拉伸彎曲矯直是PS版基生產(chǎn)的最后一道工序，對(duì)于成品質(zhì)量控制起著至關(guān)重要的作用。目前安裝使用的1850拉伸彎曲矯直機(jī)設(shè)計(jì)上存在一定缺陷，機(jī)械精度較低，生產(chǎn)的PS版基表面缺陷較多。

拉伸彎曲矯直工序常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題有表面劃傷、印痕、麻點(diǎn)、板形差（肋浪、荷葉邊）等。目前產(chǎn)生表面印痕、麻點(diǎn)大多情況下是因?yàn)楸砻媲逑床坏轿?，易造成表面油泥、鋁灰聚集在矯直輥表面導(dǎo)致表面缺陷。清洗設(shè)備為一個(gè)堿處理、一個(gè)水處理。設(shè)備采用四個(gè)水箱組：一個(gè)預(yù)除油、一個(gè)除油、一個(gè)預(yù)清刷洗、一個(gè)水清洗，且一組清洗長(zhǎng)度距離相當(dāng)于1850 mm拉伸彎曲矯直全部清洗長(zhǎng)度。該設(shè)備正常生產(chǎn)速度只能控制在80～110 m/min，若提高速度則極容易產(chǎn)生表面劃傷、矯直輥印痕、表面麻點(diǎn)等缺陷。

設(shè)備改造

為提高PS版基拉伸質(zhì)量，提升設(shè)備精度，對(duì)1850拉伸彎曲矯直機(jī)組進(jìn)行了改造。主要包括以下幾個(gè)方面：改造清洗水箱，采用蒸汽加熱，減少結(jié)垢且溫控精準(zhǔn)；增加過(guò)濾裝置，提升水質(zhì)；在矯直機(jī)組前加裝自動(dòng)噴油裝置，保證彎曲矯直過(guò)程中的潤(rùn)滑效果；風(fēng)干箱前增加風(fēng)嘴，吹掃表面附著的鋁灰等臟物；出口導(dǎo)輥下增加小S輥，減少出現(xiàn)矯直輥印、硬硌傷、震痕等缺陷；卷取前增加油霧潤(rùn)滑，以避免由于料卷串層錯(cuò)動(dòng)而產(chǎn)生的擦劃傷。

水箱系統(tǒng)改造

1850拉伸彎曲矯直機(jī)組目前使用兩個(gè)清洗水箱，1#水箱用作堿處理，對(duì)PS版基表面除油，3#水箱用作水處理，清洗表面臟物。水箱管路年久失修，部分銹蝕且內(nèi)部臟物集聚，因而對(duì)水箱所有水管進(jìn)行了更換。為改善水質(zhì)，改自來(lái)水為循環(huán)軟化水；為避免臟物進(jìn)入水箱，在回水管路上增加了過(guò)濾裝置。整體改造后的水質(zhì)清澈透明。

清洗水箱原采用加熱棒加熱，加熱棒易結(jié)垢且容易壞，用自來(lái)水清洗效果不佳，且水垢脫落容易附著在鋁板上。將加熱棒加熱改為蒸汽加熱。蒸汽加熱溫度控制精準(zhǔn)，加熱速度也大幅提高，見(jiàn)圖2。

通過(guò)與企業(yè)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行諸多方面比較之后，發(fā)現(xiàn)兩者雖然有一定的差異，但是也有相同之處。在之后的發(fā)展過(guò)程中，必須采取方法和措施不斷完善民間非營(yíng)利組織會(huì)計(jì)制度，促進(jìn)民間非營(yíng)利組織健康快速發(fā)展。

圖2　改造前的加熱棒加熱（a）和改造后的蒸汽加熱（b）

在清洗箱后風(fēng)干箱前增加了兩排風(fēng)嘴，對(duì)清洗后的鋁板進(jìn)行吹洗，沖掉表面附著的鋁灰等臟物，以求徹底清潔。

油霧噴射裝置

在矯直機(jī)組前有油霧噴射裝置，在PS版基矯直前進(jìn)行潤(rùn)滑。原來(lái)采用手動(dòng)噴壺噴灑，手動(dòng)裝置會(huì)造成油霧噴射不均勻，且勞動(dòng)強(qiáng)度大。將手動(dòng)噴壺噴油改造成氣閥控制自動(dòng)噴油，潤(rùn)滑效果改善，且勞動(dòng)強(qiáng)度降低，如圖3所示。

出口導(dǎo)輥下增加小S輥

在張力輥后出口偏導(dǎo)輥下方增加小S輥，S輥為φ145 mm膠輥。在不使用上矯直輥的情況下，帶材通過(guò)小S輥時(shí)，產(chǎn)生一定的張力及彎曲變形，對(duì)板形起到一定矯正作用，可以避免PS版基出現(xiàn)翹頭。通過(guò)使用加裝的小S膠輥，可以取消使用上矯直輥，減少PS版基與小直徑鋼質(zhì)矯直輥接觸，從而減少出現(xiàn)矯直輥印、硬硌傷、震痕等缺陷，同時(shí)可以減少矯直輥更換及維護(hù)費(fèi)用。

卷取前增加油霧潤(rùn)滑

在PS版基卷取時(shí)由于上下層之間的錯(cuò)動(dòng)容易造成表面擦劃傷，后在卷取機(jī)前增加了一套自動(dòng)油霧噴灑裝置，增加了潤(rùn)滑，避免了鋁板上下層之間錯(cuò)動(dòng)而產(chǎn)生的擦劃傷，見(jiàn)圖4。

圖3　改造后的自動(dòng)油霧噴灑裝置

圖4　卷取機(jī)前的自動(dòng)油霧噴灑裝置

操作規(guī)范

為提高PS版基表面質(zhì)量，需要改善清洗效果，而合適的pH值清洗液有助于清除冷軋后表面殘油。通過(guò)實(shí)驗(yàn)摸索后，對(duì)清洗液的pH值及使用的脫脂劑進(jìn)行了調(diào)整，對(duì)洗、烘干參數(shù)制定了規(guī)范。在彎曲矯直過(guò)程中，料卷會(huì)接觸多根輥，很容易產(chǎn)生印痕等缺陷。為便于查找異物源同時(shí)減少輥印產(chǎn)生，確定了依據(jù)常見(jiàn)輥周期排查輥印源的方法規(guī)定清潔生產(chǎn)制度。

清洗工藝參數(shù)規(guī)范

為提高除油清洗效果，對(duì)清洗液的pH值及使用的脫脂劑進(jìn)行了調(diào)整。原清洗液pH值控制在8.5～9，后調(diào)整為pH值控制在11以上。以往使用的脫脂劑為中溫強(qiáng)堿性脫脂液，含有較高的氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、多聚磷酸鈉等物質(zhì)，容易造成環(huán)境污染?，F(xiàn)在，改用中溫弱堿性脫脂液。這類脫脂液一般不含氫氧化鈉和磷酸鹽等對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的物質(zhì)，而是含有較多的表面活性劑，不僅清洗效果良好，而且也有利于環(huán)境保護(hù)。

經(jīng)過(guò)比較不同清洗參數(shù)下的拉伸效果，并結(jié)合客戶對(duì)產(chǎn)品的要求，對(duì)清洗、烘干參數(shù)進(jìn)行規(guī)范：低壓清洗溫度不低于70℃；儲(chǔ)水箱水溫不低于75℃；當(dāng)除油脂處理水箱清洗液pH值低于11時(shí)，加脫脂劑25 kg左右；熱風(fēng)烘干箱溫度大于70℃。

印痕的檢查及輥系清理

為提高PS版基表面質(zhì)量，也需要對(duì)印痕進(jìn)行檢查，對(duì)可能出現(xiàn)問(wèn)題的輥系及時(shí)清理。1850拉伸彎曲矯直工序可能產(chǎn)生印痕的輥系主要有：出入口夾送輥（φ300 mm）、1—3號(hào)擠干輥（φ250 mm）、展平輥（φ200 mm）、8輥張力輥（φ800 mm）和矯直輥（φ35 mm）。嚴(yán)格執(zhí)行清理各輥系的制度，每班開(kāi)始工作前都必須用紗布蘸丙酮清理各輥系。同時(shí)，質(zhì)檢人員加強(qiáng)檢點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)PS版基印痕缺陷時(shí)，必須根據(jù)印痕的周期性和上下表面特點(diǎn)判斷出造成印痕產(chǎn)生位置并及時(shí)清理。

改善生產(chǎn)環(huán)境

由于生產(chǎn)環(huán)境對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量的影響非常大，因此必須進(jìn)行改善。1850拉伸彎曲矯直機(jī)組機(jī)列長(zhǎng)、設(shè)備多，目前已經(jīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)多年，進(jìn)行過(guò)多次改造，部分設(shè)備已廢棄不用，如在線切邊機(jī)、2#水箱、紅外加熱烘干箱等。設(shè)備老化嚴(yán)重，多處存在漏水漏油現(xiàn)象，衛(wèi)生死角多，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差。

根據(jù)精益生產(chǎn)及生產(chǎn)質(zhì)量6S體系的要求，將1850拉伸彎曲矯直機(jī)組作為生產(chǎn)質(zhì)量6S體系及可視化管理示范區(qū)，進(jìn)行綜合管理改善。主要包括三大類內(nèi)容。設(shè)備：主要設(shè)備編號(hào)標(biāo)示、儀表的標(biāo)示、各種控制箱的名稱標(biāo)示、管路及流向標(biāo)示；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)：通道及工作區(qū)域標(biāo)示、物料區(qū)域劃分及標(biāo)示、區(qū)域線、定位線標(biāo)示、清掃工具放置區(qū)域標(biāo)示；消防與安全：消防器材位置標(biāo)示、消防器材使用方法標(biāo)示、消防通道規(guī)劃及標(biāo)示、逃生線路圖標(biāo)示、安全標(biāo)示、安全護(hù)欄標(biāo)示、墻角、坑道、墩柱標(biāo)示。參照制定的可視化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，徹底改變了原來(lái)臟亂差的局面，整個(gè)1850拉伸彎曲矯直生產(chǎn)線面貌煥然一新。

結(jié)束語(yǔ)

PS版基的拉伸質(zhì)量主要取決于端面質(zhì)量、板形質(zhì)量、表面質(zhì)量三方面。端面質(zhì)量要求端面整齊，無(wú)錯(cuò)層、塔形等缺陷。板形質(zhì)量要求拉伸后的帶材板形平整。表面質(zhì)量要求表面粗糙度≤0.3 μm，表面清潔無(wú)殘留軋制油污，無(wú)新增表面缺陷，如印痕、擦劃傷等。

1850拉伸彎曲矯直具有開(kāi)卷自動(dòng)對(duì)中、卷取自動(dòng)糾偏功能，所拉伸的鋁卷基本能滿足端面質(zhì)量要求。根據(jù)來(lái)料狀況合理控制拉伸參數(shù)如速度、開(kāi)卷/卷取張力、延伸率等可以控制板形。

目前改進(jìn)工作主要針對(duì)表面質(zhì)量開(kāi)展，集中在改善清洗效果、避免擦劃傷、印痕等缺陷。通過(guò)1850拉伸彎曲矯直設(shè)備改造、完善工藝及操作規(guī)范、改善生產(chǎn)環(huán)境等措施，PS版基表面質(zhì)量得到很大提高，表面擦劃傷、表面麻點(diǎn)麻坑等缺陷大幅度減少。

攝影 黃秋敏

［1］ 肖亞慶，謝水生，劉靜安. 鋁加工技術(shù)使用手冊(cè). 北京：冶金工業(yè)出版社，2005

［2］ 潘金生，田民波，仝健民. 材料科學(xué)基礎(chǔ). 北京：清華大學(xué)出版社，2011

［3］ 孟憲躍，張洪銳，霍洪波. 拉伸彎曲矯直機(jī)在鋁帶精整中的應(yīng)用研究. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2014（5）：173

［4］ 唐波. 矯直機(jī)在冷軋精整中的應(yīng)用. 四川冶金，2014，36（6）：78

Improvement of Tension Leveling Quality of Presensitized Plate

10.3969/j.issn.1000-6826.2016.05.14

劉應(yīng)超（1982—），男，碩士研究生，工程師，主要從事鋁及鋁合金板帶箔產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝研究及產(chǎn)品質(zhì)量控制，E-mail：liuyingchao99@126.com。

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