广西南南铝箔有限责任公司 广西南宁 530031
摘要：本文通过对铝箔轧制过程振纹产生的机理进行研究，以及对影响振纹的相关因素进行分析验证，得出引起铝板带及铝箔产品产生振纹关键影响因素，为解决振纹问题提供改进依据和改进方向。
关键词：轧制；振纹；润滑
振纹是铝板带箔产品常见的缺陷。产品表面有振纹，不仅影响美观，还会影响铝箔的连续生产（轧制是容易断带），影响后工序涂覆的正常使用（振纹明显时涂层无法掩盖该缺陷）。
目前轧制的所有铝板带箔产品都有可能出现振纹的现象。振纹的产生不分合金、厚度和材料的硬化状态，当轧制油品润滑条件不满足，道次设计不合理，轧辊粗糙度不合适，设备振动等，都有可能产生振纹缺陷。以下图1、2是常见的振纹缺陷。
图1 图2
1. 轧制振纹缺陷产品原因及影响因素
振纹是在板带材及铝箔表面周期性或连续地出现垂直于轧制方向的条纹。该条纹单条间平行分布，一般贯通带材整个宽度。产生于轧机、矫直机、压光机等设备在生产过程中高频振动。
振纹产生的因素主要有以下几点，如下表1：
2. 振纹影响因素分析
2.1. 轧机工作辊的影响
轧辊质量是影响振纹的主要因素之一，轧辊的影响主要包括轧辊磨削粗糙度的影响，轧辊使用周期的影响。
2.1.1轧辊粗糙度的影响
在相同的轧制工艺（道次加工率）和相同的油品指标下，磨削的轧辊粗糙度越低，越容易出现打滑形成振纹。
打滑形成振纹的机理：
由于打滑形成的振纹，产生于轧制过程中油膜不连续形成振动引起，周期为5~10mm，通常产生在一个速度区间。
以下是某铝箔生产厂在相同的轧制工艺（道次加工率）和相同的油品指标下，对轧辊粗糙度与振纹产生的验证情况。
以轧制1235合金1300mm宽度，0.065-0.032mm三道次为例，生产过程中在恒定的速度区间内，通过调整张力和轧制力，尽量保持稳定连续轧制，验证产生振纹的粗糙度临界参数。如下表2
表1
因此，在该生产工艺条件下，轧辊粗糙度应控制在0.1um以上，才可较好避免振纹缺陷。最佳轧辊粗糙度为0.11-0.12um，随着粗糙度加大，轧制需要的润滑要求提高，如果润滑条件得不到同步改善，容易衍生出其他质量问题。
2.1.2 轧辊使用周期的影响
带油一定粗糙度的轧辊，随着使用时间的推移，轧辊隔着轧制油膜不断的与轧辊和带材发生相对运动，粗糙度开始使用时快说是下降，随着时间推移最后稳定在一个相对固定的粗糙度下降速率。
如果原始粗糙度过低或轧辊磨削不良，轧辊粗糙度下降过快和下降过大，该轧辊使用一段时间后则容易产品润滑过度形成打滑振纹（在其他速度等参数未改变的情况下）。
因此，生产过程中，需控制轧辊的使用周期，避免因粗糙度下降引起的打滑振纹问题引起产品不良缺陷。经过长期实践验证，轧制成品的工作辊的使用周期最长不宜超过24小时。
2.1.3 轧辊影响振纹采取的临时改善措施
铝卷出现振纹后，一般考虑采取更换工作辊再进行轧制的处理方式：一是排除轧辊磨削质量不良，（或轧辊使用时间过长）粗糙度迅速降低；轧辊粗糙度小容易打滑产生振纹。二是铝卷出现振纹后，振纹缺陷容易印到轧辊上影响后续产品的质量；
2.2 生产设备振动的影响
设备振动也是产生振纹的原因之一，影响铝卷产生振纹的振动首先是通过轧辊轴承传导到轧辊上，最后在带材上体现出来。
属于设备针对引起的振纹，振纹表现形式和轧辊以及润滑不良引起的振纹形式稍有不同，部分产品产生振纹时，其铝卷一个表面振纹明显于另一个表面，或振纹的的周期较长，周期一般为工作辊或支承辊的周期。
出现设备振动引起的振纹缺陷是，一般通过更换工作辊或支撑辊进行验证，同时对轴承座进行检查维修。
2. 3 轧制油润滑不合适的影响
2.3.1轧制油润滑机理
轧制油的润滑性能是影响带材表面振纹缺陷的原因之一，轧制油在铝箔轧制过程中起到多重作用：1. 润滑带材、2.冷却带材、3.承载作用（即减薄作用）、4清洗作用，因此影响非常关键。
轧制过程中需要轧制油在变形区内形成一层连续、牢固、质薄的油膜，才能获得表面优质的铝箔产品。通常轧制基础油的油膜强度不足以形成牢固的油膜支撑高速轧制，需要加入添加剂提高油膜强度和油品的稳定性。
轧制油添加剂分为单体添加剂和复合添加剂，单体添加剂又分为酸、醇、酯；他们在轧制油中的作用分别如下：
酸——极性大，油膜薄而强，减薄效果好，轧制表面光亮，但抗油斑性差，退火产品容易出现油斑。一般与配醇和酯配合使用，添加量很少，若酸值偏高，容易导致轧制油性能变坏，老化。
醇——润湿性能强，能够提高产品表面质量的均匀性，但油膜厚度薄且强度低，适用于压下量大的铝板带轧机
酯——油膜厚而强，但轧制产品表面光泽度差，凝固点高，冬季添加困难，顾适用于预压应力大，绝对压下量小的铝箔轧机。
2. 3.2 轧制油酸、醇、酯的含量与振纹缺陷的数据分析
2. 3.2.1轧制油添加剂组分含量数据统计分析
以下是工厂1~6月份箔轧机轧制油的数据统计分析，如下图3：
正常情况下，按工艺要求出现振纹后进行换辊生产避免辊面上的振纹印子印到下一卷产品上，从1~6月份统计振纹缺陷数据发现，5开始振纹缺陷出现的频率有所增加，到6月份频发，通过换辊也未能得到有效解决振纹问题，对润滑系统的油品进行数据收集分析分析，发现6月份皂化值含量有升高趋势，产生原因在5月底对添加剂的厂家进行更换，不同厂家之间的皂化值基础含量不同，新厂家的皂化值基础含量高，在添加重量比例不变的情况下，随着加入时间的推移，皂化值含量逐步升高。
2.3.3小结：
1）轧制油添加剂含量的变化，导致润滑条件发生变化，打破原有润滑平衡系统，引起轧制打滑振纹。
2）在现行轧制工艺下需降低皂化值含量，缩小皂化值控制标准范围，皂化值指标应控制在4±1 mg/KOH以内。
2. 4.轧制工艺不合合适的影响
轧制工艺的影响主要体现在轧制道次的安排和当前的轧制油润滑条件的匹配上进行设计和安排。轧制油添加剂含量高，油膜强度大时，道次加工率可以适当加大，否则过润滑容易形成打滑振纹，但道次加工率调整过大时，又容易出现润滑不足，导致带材在轧制过程中振动形成振纹。
以下以工厂近期出现的振纹问题卷是数据调查分析为例，近段时间出现振纹缺陷的产品中，主要集中在1235合金箔轧第三道次，厚度0.07-0.036mm和0.065-0.032mm这两个轧制工艺道次工艺中，其他0.06-0.028mm，0.054-0.023mm两种道次安排的三道次及其成品道次的产品并未出现。
首先，三道次使用轧辊的粗糙度为0.11~0.12um，分别计算1235合金箔轧三道次的上述工艺的绝对压下量，分别是：34、33、32、31um，在目前油品添加剂中皂化值（即轧制油中的酯）含量偏高时，可能引起在0.07-0.036mm和0.065-0.032mm这两个轧制道次轧制中超出边界润滑条件，引起带材润滑不良，造成带材表面质量不均匀，光泽度差，局部形成明显振纹缺陷。
因此，轧制道次加工率的安排需与轧制油的润滑性能匹配。在轧制工艺及道次安排稳定的情况下，油品指标需保持问题。如果油品有变化时，需适当调整道次加工率与之匹配。生产过程中需尽可能的保持各项参数的平衡和稳定，避免随意调整，进行每日监控。
3. 振纹影响因素总结
3.1 为了避免振纹问题，正常生产条件下，轧辊粗糙度应控制在0.1um以上，但随着粗糙度加大，轧制需要的润滑要求提高，当润滑条件得不到同步改善，又容易衍生出其他质量问题。因此，生产1235电池箔成品的过程，其最佳轧辊粗糙度应为0.11-0.12um。
3.2 轧辊的使用时长对振纹也有影响，为了避免因粗糙度下降引起的打滑振纹问题，轧制成品的工作辊的使用周期最长不宜超过24小时。
3.3轧制油各项指标和添加剂含量需保持稳定，油品指标的变化容易引起润滑不足或过润滑的问题从而产生振纹，在现行轧制工艺条件下，一般采用的羟值含量范围是8±1 mg/KOH和皂化值含量范围是4±1 mg/KOH。
3.4轧制道次工艺是与轧制油指标有密切关系的，生产过程应保持参数的稳定。进行过程监控和检查，及时发现并处理异常变化的问题。
4. 常见振纹问题临时处理措施
4.1生产过程中偶然出现的振纹问题，一旦出现，马上进行换辊处理，首先排产轧辊质量的影响，其次避免因轧辊辊面振纹生产批量振纹缺陷的成品。
4.2 通过振纹缺陷分析，判定为设备振动引起的振纹，需停机处理，诊断支承辊、工作辊及对应的轴承和设备诊断问题。
4.3 当出现批量振纹问题（即通过换辊无法解决的非设备引起的振纹问题）时，则需考虑系统的问题，从轧制油，轧辊参数和工艺道次等方面综合查找原因，找出问题点后再进行调整或重新进行工艺匹配。
参考文献
[1]彭志辉 中小型铝加工厂铝板、带、箔材生产 中南大学出版社 2005，10。
论文作者:苏家林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/14
标签：轧辊论文; 粗糙度论文; 油膜论文; 缺陷论文; 含量论文; 添加剂论文; 工艺论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;