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铝箔轧制中的板形控制

更新日期:08-07-13 点击:

 板形控制是铝箔轧制中的核心技术,是提高箔材成品率和产品质量的关键操作,也是实现高速轧制的基本条件。笔者根据从事箔轧多年的实践,谈谈板形控制的原理及方法,供同行参考。

  1 箔轧形状缺陷的产生和不平度的描述

  箔材平直度的好坏取决于轧件宽度方向上各点纵向延伸是否相等。当发生不均匀变形时,变形体内的应力分布也呈不均匀分布,导致附加应力产生,变形结束后留在变形体内形成残余应力。当变形体内残余应力间的相互作用不能抵消,且超过箔材维持箔面刚性平衡的应力水平时,轧制中的铝箔将发生形状失稳,出现诸如中间波浪、两边波浪、单边波浪、或二肋波浪等形状缺陷,以松弛不均匀变形产生的残余应力,则箔面的平直度遭到破坏。由于轧制变形区内变形情况的复杂性,易受外部其他因素的影响而具有很大的随机性,轧件均匀变形的可能性并不大,因此实际生产出的铝箔或多或少都带有一定程度的不平度。

  平直度是衡量铝箔质量的重要指标,需要定量描述以界定平直度合格与不合格范围。目前常用的有两种方法:不平度和相对长度差。其前提是把板材或箔材轧制中出现的波浪视为正弦波形。

  1.1 不平度

  该方法是取一条纵向试样置于平台上,测定波高、波长。算出波高与波长比值百分数。该方法简单易行,但易受被测试样自重影响,波高、波长测量准确性不高,箔材轧制中很少采用。

  λ=h/L×100%(1)

  式中:λ—不平度;h—波高;L—波长。

  (1)式中当λ=1%时,波浪就较为明显。

  1.2 相对长度差

  图1曲线部分和直线部分相对长度差由线积分求正弦曲线长度后得出:

  △L/L=(πh/2L)2(2)

  式中:△L/L—相对长度差;h—波高;L—波长。

  △L/L单位为I。相对长度差为10-5时为1个I单位,板形的不平度或板形偏差:Σ=105△L/L,Σ单位为I。该方法是纵向取1 m箔材,沿横向切取宽约20mm的窄条,展开后测量长度方向增量△L,纵向最短的窄条长度(其△L=0)视为L,把△L、L值代入(2)式求出△L/L。

  显然相对长度差与箔材宽向应力的分布相对应,由于前张力分布易于在线检测,这就使得板形的连续测量和控制成为可能。随着板形仪的使用,现在已基本使用相对长度差来描述箔材的形状缺陷。

  l.3 不平度与相对长度差的关系

  把(1)式代入(2)式:△L/L=π2λ2/4 (3)

  (3)式说明不平度与相对长度差存在着非线性关系,不平度的测量计算可以换算为相对长度差。例如:当λ=l%代入(3)式,则△L/L=0.00025,根据I单位定义:0.00025=25×10-5=25 I

  2 板形和板凸度

  板带轧制中可能出现的截面形状大致有4种:矩形断面,凹形断面,凸形断面和楔形断面。矩形断面属于理想中的平直断面,实际生产中很难获得。楔形断面为生产中竭力避免的,因为镰刀状的带材将危及生产。凹形断面和凸形断面较为常见,但用于箔材轧制的坯料带材几乎毫无例外地使用凸形断面的带材,这也与铝箔轧制的特点有关。

  凸形断面的带材,其中部与边部存在着横向厚度差,即板凸度。

  △H=Hc-Hg

  式中:△H—轧前带材横向厚度差;Hc—轧前带材宽向中部最大厚度;Hg—轧前带材宽向两个边部平均厚度。

  凸形断面带材轧制后的截面

  Δh=hc-hg

  式中:△h—轧后带材宽向厚度差;hc—轧后带材宽向中部最大厚度;hg —轧后带材横向两个边部平均厚度。

  根据体积不变条件忽略宽展,求得带材轧制前后横向厚度差与板形的关系:

  △l/l=△L/L+△H/H-△h/h (4)

  式中:△l/l—轧后板形;△H—轧前横向厚度差;H—轧前带材中部厚度;△h—轧后横向厚度差;h—轧后带材中部厚度。

  轧制过程中总是力争板形良好,在接近理想平直情况下,可以认为△l/l=0,则:△h/h=△L/L+△H/H,假设轧前带材板形良好,同样可以认为△L/L=0则:

  △h/h=△H/H或△凡/△h/△H=h/H (5)

  (5)式说明当来料板形平整,轧后在获得良好板形的同时,也保持了轧材轧前轧后横截面形状的相似性,此时轧材宽向上各点的纵向延伸应该相等,这与上述假设条件相一致,轧件作均匀变形,不产生附加应力,横向厚度差只是按加工率大小比例地减小。从(5)式可以看出,轧后板形良好并