郭文俊

（廈門廈順鋁箔有限公司，福建 廈門 361000）

鋁箔軋制有別于一般鋼帶，其特點是負輥間隙軋制。一般說來，在軋制過程中會有一定的輥隙，但是鋁箔軋制過程中，2個工作輥會完全壓緊，輪子的外側部分也與車架上工作輥的彈性變形接觸。當軋制力大于金屬變形阻力時，大大減少了軋制力對箔片厚度的影響，從而降低了軋制速度。所以，張力的緩和成為厚度控制的主要手段。一般說來，當材料厚度達到0.1mm～0.2mm時，工作輥就開始打孔。因為鋁箔很薄，其力學性能急劇下降，對非均勻截面變形十分敏感，對材料的冶金性質十分敏感。

1 鋁箔軋機的基本構成

鋁箔軋機的基本結構是由分卷、卷取、臺面、輸送系統(tǒng)、輔助裝置等組成。工程機械基礎有齒條、輥柱、輥柱軸承、輥動軸承等。輔機包括供給、卸料線圈系統(tǒng)、進料出口、套筒輸送、過程潤滑、油霧潤滑、液壓和氣壓、排放系統(tǒng)、CO2滅火系統(tǒng)、直流電機冷卻系統(tǒng)以及換輥系統(tǒng)等。鋁箔軋機控制系統(tǒng)是鋁箔軋機生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。全鋁軋機必須配備完整的電氣驅動系統(tǒng)，包括厚度控制系統(tǒng)、形狀控制系統(tǒng)等，鋁箔軋機按軋制平面寬度劃分尺寸[1]。寬為1800mm以上的軋機稱為大軋機。文中給出了1800mm軋機的具體實例，如圖1所示。高轉速軋機是指超過1200m/min的軋機?，F(xiàn)在粗銑刀的最大軋制速度是2500m/min。選用輥速時，粗、中、精軋機不能超過1800 m/min，精軋不能超過1200 m/min，甚至1000 m/min。

圖1 軋機工作輥軸承主要結構

2 鋁箔軋機的工作原理

隨著市場需求的增加和設備設計與制造水平的不斷提高，鋁箔廠生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，生產(chǎn)難度不斷加大，箔材的形狀越來越難控制。由于負軋輥縫的側傾，因此輥筒的傾斜、液壓彎曲對輥形無明顯控制作用。根據(jù)工作輥與支撐輥的直徑和寬度關系，對輥面和輥中心采用彎曲控制，機械式的凸度控制基本上無效。控軋輥熱凸度可降低前2個控制柜的局部偏差，但響應速度慢、厚度薄、控制效果減弱。為解決這一問題，排除拋物線偏差，國內(nèi)外軋制機的設計和制造企業(yè)采用可變冠輥（VC輥）作為支撐輥，大大改善了外形。VC輥筒是由心軸、軸套、旋轉接頭組合而成的復合支承輥[2]。軸套與軸套之間的輥筒主體中心區(qū)域是一個流體腔，內(nèi)腔充滿了變壓和高壓油。鼓管頸端的套管收縮，該縮節(jié)作為內(nèi)壓油外密封用，實現(xiàn)了輥柱傳動的滑動力矩傳遞。高電壓液壓站中的液壓油是由液壓伺服控制，通過旋轉接頭進入膨脹液腔，使軸套膨脹，形成均勻的機械凸起。VC軋輥直徑在一定范圍內(nèi)，其擴孔率呈線性關系，可無級調節(jié)，可加入閉環(huán)控制系統(tǒng)。軋機軋制由于板厚的不同，其軋制通常是將正輥隙軋制改為負輥隙軋制。在控制方面，主要有位置控制、壓力控制和壓力、補償控制、AGC控制等。輥壓機的速度由主控臺的操作人員根據(jù)工藝要求設定，經(jīng)以太網(wǎng)發(fā)送到AGC后，送到PLC和各個傳輸系統(tǒng)。轉速設置是以主機為基準的直線速度基準，通過設置工作輥的直徑和減速箱的減速比來確定轉速。速度設定可用于正向和反向寸動設定故障處理。螺旋速度設置在軋制前用于螺紋切削，而軋制線速度需要根據(jù)軋制條件設定。按照等速的線性原理，將其分配到各個傳輸系統(tǒng)中。卷繞張力是通過拖動電機擰緊帶子來實現(xiàn)的。該系統(tǒng)是通過卷繞張力產(chǎn)生并轉化成電機軸的拉力轉矩，與電機電磁轉矩相當。直線測速是通過讀出卷取機前導輥的脈沖編碼器速度進行計算的，它是計算線圈直徑的重要變量。新型軋機實行全過程可變編程，將系統(tǒng)分為軋機校準指定系統(tǒng)、變速器串行端口系統(tǒng)、計量控制系統(tǒng)、厚度平控系統(tǒng)、實際控制系統(tǒng)包括機架校準步驟、校準指定系統(tǒng)、支架安全監(jiān)控等。該系統(tǒng)通過驅動串行系統(tǒng)，實時監(jiān)測軋機運行狀態(tài)。傳動裝置將 PLC 發(fā)送的數(shù)據(jù)保存到RDS系統(tǒng)中，使磨機處于最佳位置[3]。

3 鋁箔軋機日常維護

由于VC輥輪在生產(chǎn)過程中經(jīng)常使用，所以VC液壓系統(tǒng)的控制直接影響到鋁箔的質量，帶鋼產(chǎn)生邊緣波，液壓系統(tǒng)過高產(chǎn)生中間波。在適當?shù)乃l件下，才能獲得直條材料。因為在生產(chǎn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)復雜的非對稱形狀缺陷，形狀自動控制系統(tǒng)允許一種或多種VC軋輥系統(tǒng)以及其他控制方式（例如液壓軋輥彎曲和軋輥傾斜）一起進行調整。若同時使用VC輥和液壓彎輥，則可獲得各種輥縫形狀。采用這2種系統(tǒng)結合的方法，導出了動態(tài)輥隙設定系統(tǒng)的影響范圍[4]。在VC輥輪參與動作時，增大VC壓力將使彎曲輥輪的整個動作范圍向右下方移動，使整個控制窗口適應較大的范圍。采用VC輥壓系統(tǒng)，可顯著提高帶材的平整度，滿足用戶對最小平整度公差的要求。針對現(xiàn)有冷軋機和鋁箔軋機軋輥彎曲輥的拋物線形偏差的有限調整能力，研制了四級冷軋機和多種凸度支撐輥的鋁箔軋機。原形控制就是針對鏟的變凸控制?，F(xiàn)在主要采用的是可變冠支托輥。一類為全長可變冠托輥，二類為托輥，可調節(jié)扁平中心部分邊緣的直徑和寬度。調節(jié)邊緣凸起，如TP輥或SCR輥等整體凸起。經(jīng)過試驗，可生產(chǎn)出不同規(guī)格的鋁材，其中0.06 mm鋁可產(chǎn)生10μm厚度偏差，10 m/s左右的正常軋制速度。而在電液伺服閥的實際使用中，一定要保證油品純凈防止伺服系統(tǒng)污染，過濾芯要盡量使用條件允許下的最小直徑，并盡量減少油管通道的分枝。按時檢查液壓油液的狀態(tài)，檢查內(nèi)容包括含水量、清潔度、酸值等指標，注意清潔，避免因操作帶來的污染和誤差，給機器帶來不能修復的傷害[3]。定期對管路的清理也尤為重要，需要將附著在管壁上的污垢清理干凈，避免加入新油造成新的污染。

4 常見問題及對策

4.1 鋁箔軋機故障原因

鋁箔軋機在生產(chǎn)工序中易在電氣控制、液壓系統(tǒng)、機械機構等方面產(chǎn)生等問題。這種情況可以通過定期維修，設備維護和檢修來解決。在采用鋁箔軋機時，鋁箔也容易出現(xiàn)特殊的板條損傷問題。卷繞現(xiàn)象在精軋過程中頻繁發(fā)生，嚴重影響了生產(chǎn)效率和成品率。造成皮帶損壞的原因通常是線圈張力不穩(wěn)定。卷取力通常需要根據(jù)進口邊箔帶的厚度和卷筒類型來設定。如果拉力太小，重疊就會損壞膠帶，張力會過大。軋機加減速時，卷繞機的線速度和軋輥的線速度不同步，影響出口側輪帶的強度極限。若卷取機線速度超過干式軋輥速度，拉力的增加將導致鋼帶的損壞，輪條有裂邊，軋機進料側或出料邊條邊緣有裂紋，在張力作用下會造成應力集中和條狀斷裂。操作不熟練、張力設定不當、形狀控制不足、軋機失穩(wěn)加速減速等[5]。

伺服系統(tǒng)主要通過線路進行連接，具有測量簡便、傳輸高速、遙控簡單等優(yōu)點。電液伺服閥在鋁箔軋機上的應用十分廣泛，電液伺服閥經(jīng)常出現(xiàn)故障，從而在生產(chǎn)活動中產(chǎn)生很多問題，影響巨大，該文對鋁箔軋機伺服閥的使用與維護進行了探討。電液伺服閥在實際使用過程中，有時會出現(xiàn)腐蝕失效的問題。舉例來說，影響伺服系統(tǒng)在實際生產(chǎn)過程中正常工作的原因如下。伺服閥的閥套或閥芯表面黏附硬顆粒，電氣和液壓伺服閥存在腐蝕故障。再如液壓油中含有含氯溶劑，水液和水易造成腐蝕失效。電力、液壓、伺服閥的閥柱或閥套因各種原因損壞。在損傷過程中，增益失調，無漏損增大。泥沙故障也是伺服系統(tǒng)運行中常見的問題之一。當液壓伺服閥的靜態(tài)配比有壓力時，閥套與閥柱之間存在泥沙，易導致下沉失敗。如在實際使用中，環(huán)間隔空間能過濾掉比間質空間大的微粒，微粒形成泥沙。隨著污染物顆粒的積累，靜摩擦和動摩阻力顯著增加，降低了伺服閥的穩(wěn)定性，這時可以延長響應時間，不要直接堵住伺服閥，使伺服系統(tǒng)正常工作。造成伺服閥故障的常見原因：首先，在使用伺服系統(tǒng)時，可能會被液壓油溶解。溶解水或自由水導致伺服閥內(nèi)腐蝕。長期使用后，電液伺服閥將不能正常工作。在實際生產(chǎn)過程中，電液伺服閥的使用頻率很高。液力部件磨損，部件磨損后還會產(chǎn)生金屬顆粒。電源、液壓、伺服閥損壞嚴重，無法正常工作。其次，用電、液壓伺服閥加油前，需要加油，如新油不能得到有效過濾，則會造成污染，阻礙電液伺服閥正常工作。有伺服閥加油時所用的油過濾器和其他液壓油一樣，會導致油液混合，產(chǎn)生油污，影響電液伺服。在大修和更換輥壓機時，通常需要拉出彎曲機，假如在系統(tǒng)中沒有快速接頭，插頭拔出后沒有采取保護措施，彎曲輥系統(tǒng)將很快發(fā)生變化，迅速連接可能受到污染，并在重新安裝后導致污染對象進入系統(tǒng)，造成電氣液壓伺服閥故障。

4.2 鋁箔軋機故障解決對策

伺服系統(tǒng)要求濾波器精度要達到 3μm，但實際上一些過濾器只能達到總精度。請勿使用該類過濾器，污染伺服系統(tǒng)，防止電氣、液壓、伺服閥損壞。通過上述討論，不難看出電氣液壓伺服閥的故障問題最大。必須解決鋁箔軋機伺服系統(tǒng)使用的污染問題。首先，檢查機油是否清潔，筆者認為，在實際使用電液壓伺服閥時，必須注意細節(jié)。為防止伺服閥污染，可采用除濕法，在燃料箱上安裝無線通訊器，以保證介質含水量，泵站的循環(huán)泵必須24h連續(xù)運轉。工作人員必須在附近，隨時監(jiān)控液壓油的狀況，定期檢查水的成分、清潔度、酸值等。檢查液壓油是否干凈，是否合適。加新液壓油前，必須收集液壓油，用油濾器過濾，確保油過濾器的精確度，確保過濾效果。當液壓系統(tǒng)需要更換部件時，必須對其進行清洗。在鋁箔軋機上使用伺服閥，系統(tǒng)須定期過濾，每半年進行一次清洗。在處理過程中，需要確保過濾精度達到3μm，以便有效地避免電蝕、泥沙等故障，歸納出電氣液壓伺服閥失效的一般原因。

由于負輥縫軋制的原因，軋輥傾斜和液壓彎輥對板形的控制作用已不明顯，同時由于工作輥與支承輥輥徑比的關系及軋機輥面較寬，彎輥控制對于軋輥中部的機械凸度控制基本無效。軋制帶鋼聲卡齒條軸承，聲卡齒條受到的沖擊很大。輥動機架的一側和聲卡底部，腐蝕和磨損程度不同，輥道間隙變大，輥壓主傳動標準在工作中要改變。對于長期維修項目，對話框的表面非常容易被腐蝕、磨損和標準變化所影響。通常采用在線加工和制造方式。即通過機械加工，去除原材料，除去料具表面的損傷層，使表面平整，根據(jù)提升襯里的厚度對擴展規(guī)格進行修正。該修復方法實際操作簡單，但性質無變化。在使用一段時間后，表面會被腐蝕磨損失效，造成機械處理的壓縮強度和剛度受到影響。若充分考慮軋機剛度敏感性，則幾乎沒有加工空間，該修復方法僅為主要方案。人工氬弧焊可解決機械加工原材料的膨脹問題，但在這種剛性結構下的大尺寸氬弧焊可能導致三重結構的變形。組織變形和平滑變形是致命的，在生產(chǎn)過程中，不能進行任何修改。所以，這種修復方法具有很大的風險，而且通常不會被使用。

聚合物材料可被用于磨機排放的磨損，但在其中，用硅烷金屬材料修復原材料實際效果非常好。聚合物修補材料具有高質量的黏結劑，可以在金屬材料表面牢固地黏接。即便是1900t冷軋，長時間運行中脫落的產(chǎn)品也不會具有很高的拉伸強度。高分子特有的原料類型，對原材料產(chǎn)生良好的抗沖擊能力，防止磨損。此外，產(chǎn)品還具有優(yōu)異的耐蝕性。研磨精度是否符合廢品標準，更換設備的適應性選擇等問題如不能及時解決，久而久之造成的損失難以估量。根據(jù)輥筒相對于刀具設置的程度，如果常規(guī)檢測器不能檢測到，可采用高黏度的潤滑脂涂敷層，將表面潤滑脂擦去。如無法修復，可更換與之配套的輥子，從流水線上輥出，以達到理想的生產(chǎn)效果。變速箱每季度至少進行一次清潔。輥子送到極限位置時，必須特別注意輥子的安全運行。在運行軋機時，防止手被鋼板擠壓，通過給料插入。當用吊車吊起檢查時，注意不能撞到機器。按照生產(chǎn)線負責人的指示進行操作。針對水壓和灌裝處理液的不同工藝要求，無信號，輥軸的接觸不產(chǎn)生彈性材料(多層布、廢絲、厚板等)。軋制時，輥輪與鋼軌均為直線接觸或離線接觸。軋制過程中發(fā)現(xiàn)軋輥等不規(guī)則噪聲時，不能進行軋制。當接觸沖擊如突然斷電或出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時需要立即停止檢查，所以鋼軋機停機后可進行維修。磨機自動厚度控制系統(tǒng)嚴格遵循軋機操作規(guī)程和操作方法。齒輪箱內(nèi)的維修齒輪箱至少一年清洗一次。根據(jù)上述原因，必須采取以下主要對策。加強工序管理，改善工藝參數(shù)設置的科學性。

最新的鋁箔軋機在加速和減速之后，通過程序控制器將加速和減速指令送到開卷機和卷取機，加快卷取速度。不然就會損壞鋼帶。導致本軋機帶材損壞的主要原因是不合理的精盤管動態(tài)補償。采用改變驅動常數(shù)和修正不適當?shù)膭討B(tài)補償，可有效降低汽提現(xiàn)象。強化工藝過程管理，通過預檢及時發(fā)現(xiàn)裂紋邊緣，采取修整等措施。強化人員培訓和生產(chǎn)過程管理，提高操作人員的操作水平，使生產(chǎn)過程標準化[6]。

5 結語

我國鋁箔軋機的普及和使用，推動了我國鋁箔行業(yè)的發(fā)展。為提高國內(nèi)和國際市場上的競爭能力，無論是生產(chǎn)鋁箔還是生產(chǎn)鋁箔軋機的生產(chǎn)廠家，都要注意其加工精度、安裝精度及日常維護。鋁箔軋機制造企業(yè)和鋁箔加工業(yè)應盡快提高國際先進水平，以促進我國鋁箔軋機制造業(yè)和鋁箔加工業(yè)的發(fā)展。