王 森，楊 帆，王春江

（中鋁河南洛陽(yáng)鋁加工有限公司，河南洛陽(yáng)471800）

0 前言

鏡面鋁合金產(chǎn)品的表面亮度接近或達(dá)到鏡子的亮度，表面光澤度高，紋路細(xì)膩，多用于反光照明領(lǐng)域、室內(nèi)外建筑裝飾、汽車內(nèi)外裝飾、高檔開(kāi)關(guān)面板以及各種高檔標(biāo)牌銘牌（洋酒外標(biāo)簽）等。由于該產(chǎn)品屬于超高表面質(zhì)量要求的鋁合金板帶材，因此研究開(kāi)發(fā)該產(chǎn)品生產(chǎn)難度很大，國(guó)內(nèi)部分鋁壓延企業(yè)也對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但效果不盡人意，主要表現(xiàn)在表面紋路粗糙、光澤度偏低、表面質(zhì)量缺陷多等問(wèn)題。

我公司于2012年立足現(xiàn)有工裝條件，采用1400mm冷軋機(jī)對(duì)1070鋁合金鏡面用鋁合金板帶材進(jìn)行工藝研究。通過(guò)工藝研究，逐步解決了表面光亮度差、紋路粗糙、表面質(zhì)量缺陷多等疑難問(wèn)題，使我公司可穩(wěn)定生產(chǎn)鏡面鋁產(chǎn)品，且表面反射率高，縱向光澤度可穩(wěn)定達(dá)到780GS以上，最高可達(dá)820GS，滿足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分產(chǎn)品可替代進(jìn)口鏡面鋁，打破了國(guó)內(nèi)高檔鏡面鋁產(chǎn)品長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，具有重要的意義。

下面重點(diǎn)介紹該鏡面鋁材的生產(chǎn)工藝研發(fā)，以及在軋制過(guò)程中，工藝潤(rùn)滑、道次加工率等參數(shù)對(duì)鏡面鋁質(zhì)量的影響。

1 技術(shù)方案

目前，軋制鏡面用鋁合金板帶材以1070鋁合金為主，3系及8系等鋁合金為輔。本次技術(shù)方案采用1070鋁合金為試驗(yàn)材料。采用1450mm冷粗軋機(jī)生產(chǎn)開(kāi)坯道次和中間道次，1400mm冷精軋機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)品道次。在利用現(xiàn)有生產(chǎn)普通鋁板帶的設(shè)備不變的前提下，通過(guò)對(duì)1450mm冷粗軋機(jī)和1400mm冷精軋機(jī)工作輥磨削以及對(duì)1400mm冷精軋機(jī)軋制工藝進(jìn)行控制調(diào)整，達(dá)到生產(chǎn)高光亮、高質(zhì)量鏡面鋁的目的。

1070鏡面鋁冷軋生產(chǎn)流程為：熱軋供坯厚度6.0～6.5mm→1450軋機(jī)軋至（1.6±0.03）mm→精整清洗→中間退火→1450軋機(jī)軋至（0.63±0.01）mm→精整清洗切邊→1400軋機(jī)軋至成品厚度。

（1）開(kāi)坯軋制：1450軋機(jī)從供坯厚度6.0～6.5mm軋制三個(gè)道次至（1.6±0.03）mm。參考道次安排：6.3、4.0、2.8、1.6。

（2）二次軋制：采用1450軋機(jī)由（1.6±0.03）mm軋至（0.63±0.01）mm。參考道次安排：1.6、0.9、0.63。

（3）成品軋制：1400軋機(jī)由0.63mm拋光軋制至成品厚度。參考道次軋制：按照壓下量15%左右軋制。

2 工藝技術(shù)研究

2.1 工作輥磨削

2.1.1 1450mm冷軋機(jī)工作輥磨削

1450mm冷粗軋機(jī)工作輥磨削主要分為三個(gè)階段：粗磨、中磨和精磨。三個(gè)階段的磨削全部使用100#陶瓷砂輪。粗磨階段主要磨削舊輥面硬化層及輥面明顯缺陷；中磨階段是消除粗磨留下的刀痕并為精磨輥型做準(zhǔn)備；精磨階段最終得到精確輥型。工作輥輥型為上下-0.02mm，粗糙度Ra=0.20～0.25μm，保證輥面質(zhì)量無(wú)明顯螺旋線、“織布紋”、震紋等磨輥缺陷。1450mm軋機(jī)工作輥磨削工藝見(jiàn)表1。

表1 1450mm軋機(jī)工作輥磨削工藝

2.1.2 1400mm冷精軋機(jī)工作輥磨削

傳統(tǒng)的軋輥表面加工工藝難以滿足鏡面鋁板的要求，必須研究新的軋輥表面加工工藝，以便使軋輥表面粗糙度可達(dá)0.008～0.010μm。目前，用以改善軋輥粗糙度的工藝技術(shù)主要有：軋輥磨床精磨拋光工藝、砂紙紙帶拋光工藝及電化學(xué)-精密機(jī)械振動(dòng)拋光加工工藝。根據(jù)實(shí)際情況，我們采用軋輥磨床精磨拋光工藝。

1400mm冷精軋機(jī)工作輥的磨削在公司1#磨床上采用專門的磨削工藝完成，軋輥輥型為上下+0.055mm。首先，使用與1450軋機(jī)工作輥磨削相同的工藝磨削；其次，再使用320#和500#樹(shù)脂砂輪進(jìn)行深度精磨；最后，使用1000#石墨砂輪進(jìn)行拋光磨削，最終獲得達(dá)到“雙零”粗糙度的鏡面輥。1400mm軋機(jī)鏡面輥深度磨削工藝和拋光工藝見(jiàn)表2。

表2 1400mm軋機(jī)鏡面輥深度磨削工藝和拋光工藝

2.2 冷軋工藝

鋁板帶的冷軋軋制是一個(gè)獨(dú)立的工序，其加工程度對(duì)鋁板帶表面光亮度起著至關(guān)重要的作用[1]。1450mm軋機(jī)軋制開(kāi)坯道次和中間道次按照生產(chǎn)普通帶材標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軋制，為1400mm冷軋機(jī)拋光軋制打下基礎(chǔ)。鏡面鋁軋制的難度和關(guān)鍵點(diǎn)，主要在于1400mm冷軋機(jī)的軋制。

想要獲得板面光亮且紋路細(xì)膩的鏡面鋁板，除需要低粗糙度的工作輥外，還要研究軋制過(guò)程中工藝潤(rùn)滑狀況、道次壓下量、軋制速度以及軋制道次的影響。

2.2.1 工藝潤(rùn)滑

工藝潤(rùn)滑對(duì)軋制表面光澤度的影響，是靠在變形區(qū)內(nèi)形成的油膜厚度實(shí)現(xiàn)的。而油膜厚度又取決于添加劑極性和鏈長(zhǎng)不同，導(dǎo)致摩擦效果上有差異，進(jìn)而影響軋后鋁板表面光亮度[2]。當(dāng)軋制油添加劑比例偏低時(shí)，缺乏形成基本油膜層所必需的油分子，不能形成流體潤(rùn)滑，粗糙度增大，光澤度降低；添加劑比例偏高時(shí)，油膜厚度過(guò)厚，變形區(qū)內(nèi)油膜的“隔蔽效應(yīng)”使得軋輥表面粗糙度無(wú)法傳達(dá)到鋁板表面，同樣達(dá)不到要求的光澤度。

1400軋機(jī)軋制所需工作輥粗糙度非常低，摩擦系數(shù)小，對(duì)1400mm軋制潤(rùn)滑條件要求較為苛刻，因此探索合理的添加劑比例尤為關(guān)鍵。我公司采用現(xiàn)有清江石化85#基礎(chǔ)油和中鋁潤(rùn)滑10#和12#添加劑按1∶3比例組合成潤(rùn)滑介質(zhì)。經(jīng)過(guò)分析研究并現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)，分別對(duì)添加劑比例3%、5%、8%和12%進(jìn)行軋制試驗(yàn)。結(jié)果表明：1400mm冷軋機(jī)添加劑比例保持在8%、10#和12#比例保持在1∶3時(shí)，鋁板帶材表面紋路細(xì)膩，光澤度高。添加劑比例為12%和5%時(shí)，軋板表面粗糙或色差大。

2.2.2 道次壓下量

鏡面軋制屬于拋光軋制。壓下量過(guò)大時(shí)，變形區(qū)內(nèi)油膜厚度減薄，軋板表面粗糙度也隨之減?。划?dāng)軋制壓力增加到一定值時(shí)，油膜厚度達(dá)到最低流體潤(rùn)滑臨界條件后，不再減薄，表面粗糙度也趨于穩(wěn)定；當(dāng)軋制力繼續(xù)增加，大于分子油膜承載極限時(shí)，油膜破裂，軋輥直接接觸軋板表面形成干摩擦，造成鋁板表面粗糙度極度不均勻，即出現(xiàn)松樹(shù)枝狀花紋缺陷[3]。相反，壓下量過(guò)小時(shí)，變形區(qū)內(nèi)油膜變厚，使得軋板表面變粗。壓下率與冷軋后鋁板表面光亮度的關(guān)系見(jiàn)圖1[4]。

圖1 壓下率與冷軋鋁板表面粗糙度的關(guān)系

參考圖1中煤油40℃運(yùn)動(dòng)粘度，結(jié)合公司1400mm軋機(jī)設(shè)備屬性、油品運(yùn)動(dòng)粘度以及試驗(yàn)材料的合金狀態(tài)，對(duì)厚度為0.3mm的材料分別設(shè)定了5%、10%、15%、20%、25%道次加工率進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同壓下量對(duì)應(yīng)鋁板表面光亮度

從表3結(jié)果看出，軋制成品厚度為0.3mm鋁帶時(shí)，10%壓下量下的鋁板表面光澤度最優(yōu)，與5%壓下量光澤度差異不大。工業(yè)生產(chǎn)建議采用10%壓下量進(jìn)行軋制。

2.2.3 軋制速度

軋制速度對(duì)軋板表面質(zhì)量的影響，主要通過(guò)潤(rùn)滑狀況來(lái)轉(zhuǎn)化體現(xiàn)。隨著軋制速度的增加，進(jìn)入輥縫內(nèi)的軋制油越多，變形區(qū)內(nèi)油膜變厚，易形成過(guò)潤(rùn)滑。由于軋制鏡面鋁所用軋輥粗糙度極低，軋制0.3mm厚材料，軋制速度達(dá)到150m/min時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的打滑現(xiàn)象，導(dǎo)致軋板表面顫紋明顯，且板形較差無(wú)法控制。軋制速度分別降至120m/min、100m/min、80m/min、60m/min、30m/min、10m/min均可以進(jìn)行正常軋制。經(jīng)實(shí)際檢測(cè)表面光澤度，速度30m/min時(shí)軋板表面光澤度最優(yōu)，見(jiàn)表4。

表4 不同軋制速度對(duì)應(yīng)鋁板表面光亮度

從表4看出，軋制0.3mm厚鋁帶時(shí)，30m/min軋制速度時(shí)軋板表面光澤度最好，10m/min和60m/min速度其次。從工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)角度考慮的話，可以采用60m/min軋制速度。

2.2.4 軋制道次

軋制普通產(chǎn)品，軋輥表面粗糙度會(huì)隨著軋制道次的增多而降低，當(dāng)降低到一定程度后，粗糙度不再降低。而鏡面鋁板的軋制，自身軋輥的粗糙度已非常低，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際驗(yàn)證，軋制道次增多對(duì)軋輥粗糙度的影響微乎其微。相反，試驗(yàn)料卷的軋制道次增多，鋁板表面光澤度不斷的提升。當(dāng)鋁板表面光澤度達(dá)到一定值時(shí)，再增加軋制道次，對(duì)鋁板表面光澤度提升不大。因此，經(jīng)多輪次試驗(yàn)驗(yàn)證，根據(jù)產(chǎn)品厚度，軋制3～5個(gè)道次即可使鋁板達(dá)到理想的光澤度，再增加道次對(duì)光澤度提升意義不大。

3 結(jié)論

本工藝經(jīng)過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)多批次軋制生產(chǎn)實(shí)踐，工藝穩(wěn)定成熟，可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造了很好的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益。