鄭賢坤，周 勇，黃麗萍，李翠紅，宋志國(guó)，袁 榮，賈瑞嬌

（云南浩鑫鋁箔有限公司，云南 昆明 650502）

隨著近年來(lái)包裝材料的需求快速增長(zhǎng)，軟包裝鋁箔已是全球食品包裝的主流。由于各種檔次的雙零鋁箔技術(shù)要求不同，以及中國(guó)企業(yè)實(shí)際技術(shù)水平的限制，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)雙零鋁箔生產(chǎn)能力不足，供不應(yīng)求，主要表現(xiàn)在中、低檔產(chǎn)品供大于求，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。而對(duì)于一些高性能、高附加值雙零鋁箔和質(zhì)量有特殊要求的鋁箔，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)還不夠穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量上存在一些問(wèn)題，部分產(chǎn)品還要依靠進(jìn)口[1-2]。我國(guó)目前生產(chǎn)雙零鋁箔普遍采用的合金成分是1235，該合金的各方面性能不是十分理想，在一些高端軟包市場(chǎng)應(yīng)用不足，還有待進(jìn)一步研究關(guān)鍵生產(chǎn)工藝，攻克技術(shù)難關(guān)，生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的高端軟包箔。

采用1235鋁合金生產(chǎn)高端軟包鋁箔時(shí)，要生產(chǎn)出厚度更薄、針孔更少、力學(xué)性能和表面質(zhì)量更好的雙零鋁箔，不僅對(duì)鑄軋工藝提出了更高的要求，而且冷軋坯料熱處理和箔軋對(duì)最終成品箔的針孔數(shù)量都有較大的影響[3-4]，本文研究了鑄軋熔煉精煉工序、冷軋熱處理、箔軋工藝參數(shù)等對(duì)高端軟包箔針孔的影響。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為4卷1235鋁合金鑄軋坯料，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 1235合金鋁箔坯料化學(xué)成分Tab.1 Chemical component of 1235 alloy aluminum foil blank %

1.2 生產(chǎn)工藝流程

高端軟包用鋁箔生產(chǎn)工藝流程圖如圖1所示。

圖1 高端軟包鋁箔生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Production process flow chart of advanced flexible packaging aluminum foil

2 針孔控制技術(shù)研究

2.1 新型熔煉精煉技術(shù)

熔體凈化是提高鋁熔體質(zhì)量的主要途徑，同時(shí)熔體凈化效果又直接影響后道工序的生產(chǎn)效率和性能，因此保證熔體凈化質(zhì)量，研究開發(fā)高效、節(jié)能熔煉及凈化技術(shù)，是制備高端軟包箔的關(guān)鍵技術(shù)。1235合金軟包箔針孔較難控制，尤其是生產(chǎn)0.006 mm厚度時(shí)，針孔不穩(wěn)定，需要研究針對(duì)1235合金的新型針孔控制技術(shù)[5]。

新型熔煉爐精煉技術(shù)采用新型的顆粒精煉劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)粉末精煉劑，顆粒精煉劑是一種無(wú)水粒狀MgCl2和KCl的合成物，與粉末精煉劑不同的是，粉末精煉劑是由各類化合物機(jī)械混合的產(chǎn)物，而顆粒精煉劑是其組成成分經(jīng)過(guò)熔融合成的產(chǎn)物，其熔點(diǎn)低，一般≤488℃，有利于在鋁液中迅速均勻分散，可有效去除來(lái)自鋁液以及熔爐耐火材料內(nèi)襯的氫、鈉、鈣、鋰和各種非金屬夾雜物[6-7]。通過(guò)爐內(nèi)自動(dòng)精煉噴射裝置噴至爐底，配合電磁攪拌進(jìn)行復(fù)合精煉，精煉效果大大提升。

新型在線精煉技術(shù)將原來(lái)的單石墨轉(zhuǎn)子除氣箱升級(jí)為雙氮化硅轉(zhuǎn)子除氣箱，等于增加一個(gè)除氣箱，在線除氫效率加倍。氮化硅轉(zhuǎn)子的使用壽命可達(dá)到石墨轉(zhuǎn)子的6倍以上，有效降低使用故障，且轉(zhuǎn)子運(yùn)行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速?gòu)脑瓉?lái)的300 r/min提升到500 r/min，使得氣泡更加細(xì)小彌散。通過(guò)除氣箱升級(jí)改造，鋁液氫含量可降到0.09 mL/100 gAl以下。

新型鑄軋內(nèi)部組織控制技術(shù)通過(guò)鑄軋板厚、鑄軋區(qū)長(zhǎng)度、鑄軋速度、軋制力和鈦絲添加量等參數(shù)的優(yōu)化匹配，形成一套針對(duì)1235的新型內(nèi)部組織控制技術(shù)。

表2 1235雙零箔鑄軋工藝Tab.2 Casting and rolling process of 1235 double zero foil

2.2 工作輥粗糙度對(duì)1235合金軟包箔針孔度的影響

鋁箔軋制軋輥參數(shù)的控制也很重要，由于鋁箔在軋制過(guò)程中其工作輥的粗糙度與凸度會(huì)影響鋁箔的軋制生產(chǎn)流程及成品質(zhì)量，所以要提出嚴(yán)格的工藝要求[8]。

為對(duì)比粗糙度對(duì)針孔度的影響，選取同一規(guī)格的3卷1235合金坯料，相同工藝粗軋，單張選用表中所示的不同粗糙度的工作輥，單獨(dú)雙合后采用不同的工作輥粗糙度軋制成品各半卷，方案及結(jié)果如表3。

表3 不同的工作輥粗糙度對(duì)應(yīng)的針孔數(shù)統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Statistics of corresponding pinhole with different roughness of work roller

從表中可以看出，降低鋁箔壓延工序單張道次和成品道次的工作輥粗糙度，有利于成品針孔度的控制，單張輥用（0.12～0.13） μm，成品輥用（0.05～0.06） μm軋出的軟包箔針孔最少。其原因?yàn)椋簡(jiǎn)螐堒堉坪蟮匿X箔表面存在許多與軋制方向平行的“溝槽”，他們是工作輥表面粗糙度的波峰壓入鋁箔表面形成的，其上有許多小的凹坑，合卷后的亮面凹坑在后續(xù)軋制時(shí)填充軋制油形成油坑；雙合后的暗面在軋制時(shí)相互擠壓受力，暗面類似于非約束狀態(tài)的變形，壓力大的地方形成凹坑，其形貌類似于“橘皮”；光面油坑與暗面凹坑聯(lián)結(jié)處較為薄弱，軋制時(shí)壓力大的地方易穿孔形成針孔。降低軋輥粗糙度可以減少亮面油坑和暗面凹坑產(chǎn)生的數(shù)量和深度，從而減少鋁箔產(chǎn)生針孔的概率。

2.3 精軋時(shí)開卷張力和軋制速度對(duì)雙零軟包箔針孔度的影響

張力在鋁箔軋制過(guò)程中起到調(diào)整厚度、展平板型的作用，而軋制速度可調(diào)整油膜厚度和油膜壓力進(jìn)而改變鋁箔的出口厚度。開卷張力和軋制速度共同來(lái)調(diào)整軋制變形區(qū)的受力狀態(tài)，協(xié)同控制鋁箔厚度。開卷張力越大，軋制速度越快，鋁箔厚度越小。隨機(jī)選取2卷合卷機(jī)雙合好的1235合金料卷 （2×0.016×1 200） mm 軋制 （2×0.006）mm的軟包箔進(jìn)行試驗(yàn)，軋制過(guò)程中在線調(diào)整速度與開卷張力，分別以不同的軋制狀態(tài)軋制200 kg，每個(gè)狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)于料卷端面畫線標(biāo)記，軋制完成后測(cè)量各畫線處的針孔情況，其結(jié)果如表4。

表4 不同的開卷張力和軋制速度對(duì)應(yīng)針孔數(shù)目統(tǒng)計(jì)表Tab.4 Statistics of corresponding pinhole with different open-winding tension and rolling speed

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，開卷張力和軋制速度對(duì)針孔有一定的影響，軋制速度偏高和開卷張力偏大均不利于針孔的控制，軋制速度在（600～650） m/min，開卷張力在（50～55） MPa時(shí)，軋出的0.006 mm軟包箔針孔較少。

采用軋制速度在（600～650） m/min，開卷張力在（50～55） MPa的箔軋工藝參數(shù)，進(jìn)行0.006 mm、0.0065 mm、0.007 mm、0.009 mm幾個(gè)厚度的成品軋制，得出如表5所示的針孔數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從統(tǒng)計(jì)表可以看出，采用上述箔軋工藝參數(shù)，軋制出0.006 mm高端軟包箔針孔可以有效控制在≤200個(gè)/m2，0.009 mm高端軟包箔針孔≤30個(gè)/m2。

表5 不同厚度的1235合金軟包箔針孔統(tǒng)計(jì)表Tab.5 Statistics of pinhole with different thickness of 1235 alloy flexible packaging foil

2.4 坯料熱處理對(duì)高端軟包鋁箔針孔的影響

鋁箔坯料在軋制過(guò)程中，由于各個(gè)晶粒位向不同且存在許多晶界，變形較為復(fù)雜。通過(guò)軋制后，晶粒組織發(fā)生較大變化。鋁箔軋制后，發(fā)生塑性變形，隨冷變形程度的增大，其強(qiáng)度和硬度顯著提高，塑性和韌性明顯下降，產(chǎn)生了變形織構(gòu)，金屬性能出現(xiàn)各項(xiàng)異性。結(jié)合1235鋁箔軋制變形特點(diǎn)，共設(shè)計(jì)了4種工業(yè)試驗(yàn)方案，見(jiàn)表6。

表6 1235合金試驗(yàn)方案Tab.6 Test scheme for 1235 alloy

采用上述不同再結(jié)晶退火工藝生產(chǎn)的4卷鋁箔坯料，經(jīng)鋁箔軋制到0.006 mm后的針孔數(shù)見(jiàn)表7。其數(shù)據(jù)表明，按再結(jié)晶退火溫度380℃，保溫時(shí)間為4 h時(shí)，生產(chǎn)的鋁箔成品，軋制時(shí)斷帶次數(shù)相對(duì)較少，而且針孔數(shù)量也較少。

表7 退火溫度380℃下鋁箔成品針孔數(shù)Tab.7 Pinhole number of aluminum foil finished product under 380℃annealing temperature

3 結(jié)語(yǔ)

1）通過(guò)鑄軋板厚、鑄軋區(qū)長(zhǎng)度、鑄軋速度、軋制力和鈦絲添加量等參數(shù)的優(yōu)化匹配，形成一套針對(duì)1235的新型內(nèi)部組織控制技術(shù)；

2）降低軋輥粗糙度可以減少亮面油坑和暗面凹坑產(chǎn)生的數(shù)量和深度，從而減少鋁箔產(chǎn)生針孔的概率；

3） 開卷張力和軋制速度對(duì)針孔有一定的影響，軋制速度偏高和開卷張力偏大均不利于針孔的控制，軋制速度在（600～650） m/min，開卷張力（50～55）MPa時(shí)，0.006 mm高端軟包箔針孔可以有效控制在≤200個(gè)/m2，0.009 mm高端軟包箔針孔≤30個(gè)/m2；

4） 再結(jié)晶退火溫度為380℃，保溫時(shí)間為4 h時(shí)，斷帶次數(shù)相對(duì)較少，針孔數(shù)較少，較好滿足后續(xù)復(fù)合使用要求。