双合料条纹缺陷分析与改善

0 前言

根据生产工艺的不同，铝箔分为：双面光产品和单面光产品。双面光生产流程为：铸轧（热轧）卷→冷轧→中间退火→冷轧→切边→箔轧→分切→（退火）→包装；单面光生产流程为：铸轧（热轧）卷→冷轧→中间退火→冷轧→切边→箔轧→合卷→箔制→分切→（退火）→包装。随着市场的竞争，客户对单面光（即双合料）产品需求越来越多。

这些单面光产品，根据需求不同，常见厚度＜0.05mm，涵盖装饰箔、热封箔、胶带箔、啤酒封、药箔等。随着市场对颜色需求的多元化，客户一般都要进行涂布加工，其中涂清漆的产品越来越多，这样铝箔双合料产品的表面质量也就受到人们广泛的重视。前阶段，客户反应，双合料产品经涂布清漆后，出现条纹现象，尤其是暗面，产品表面色差明显。本文以此为研究对象，开展了双合料条纹缺陷分析，并找出适用的解决方法。

1 条纹缺陷表现及影响

条纹表现为沿轧制方向长短不一、粗细不同、明暗相间细条状的纹路；双合料的亮面轻，暗面重。铝箔（双面光）厚料（＞0.07mm）表面条纹基本不明显，随着坯料厚度减薄，条纹逐渐加重，但没有双合料明显。

2 原因分析

2.1 坯料偏析

（1）出于成本考虑，市场上的铝箔坯料多选用铸轧坯料生产。在铸轧卷生产过程中，一般都添加铝-钛-硼丝来细化晶粒，提高铸轧卷晶粒度。铸轧卷晶粒度分五级，二级以上为合格，一般生产控制为一级晶粒度。钛丝机一般在静置炉的出口处，那里铝水温度高，喂入的钛丝容易熔化。但是那里的铝水流速较为平缓，常常会造成钛沉积，虽然经过除气室的搅拌，依然会造成铸轧卷表面偏析，出现白条现象。随着轧制的进行，箔轧的厚度越来越薄，坯料表面条纹现象越明显。

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1550mm铝箔轧机的设计速度Vmax=1200m/min，分低、高速档。其中，低速档0～600m/min，主要用来轧制厚料和开坯使用；高速档600～1200m/min，主要轧制薄料和张力需求小的产品。根据轧机性能，一般0.1mm以上的宽幅产品使用低速档，其它产品使用高速档。参考“轧制速度对摩擦系数的影响”所示[2]，当轧制速度在300～550m/min之间时，摩擦系数随着速度增加而降低得较快；在轧制速度500m/min左右时，摩擦系数最小；当轧制速度>500m/min时，摩擦系数变化趋于平缓。生产实践表明，双合料轧制速度<550m/min时，容易出现表面条纹；速度<350m/min，则不仅不能充分发挥设备的效能，而且板形及表面质量都不易保证。

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易用性的挑战突出体现在两个方面：首先大数据的体量巨大，价值密度低，这使得分析过程更加复杂，而且输出结果形式更加多样化；其次，大数据展现技术也是易用性的一个重要方面。

2.2 轧辊表面粗糙度

（1）在生产铸轧坯料时，把钛丝机放在除气室口喂入，经过除气室石墨转子的搅动，使钛分布均匀。为保证坯料的成分均匀，减轻条纹的产生，应采取严格的熔体净化手段，控制好前厢浇铸温度并适当降低铸轧速度。

（2）铸轧前立板时，依据铸嘴材料的不同（分软质、硬质），修磨好嘴辊间隙，尽可能使上嘴辊间隙大于下嘴辊间隙；立板成功后，实时跟踪板面质量情况，及时进行嘴辊间隙的再次调整，减轻或避免铸轧板的条纹缺陷。

2.3 道次加工率

通过完善的清洁度保障体系，将多级过滤系统加入不同精度和不同流量的过滤元件组合中，通过性能可靠的保护系统，可对设备状态预警和保护，保障进水高压乳化液的清洁度。

2.4 轧制速度

（2）在铸轧生产过程中，高温的铝水通过铸嘴供给到内部冷却、外表面润滑、旋转的铸轧辊缝，冷凝成板，经过连续生产变成卷坯。嘴辊间隙较小时，在铸轧过程中施加轧制力后，将使嘴片与轧辊相接触产生摩擦，易产生粘辊现象。由于粘在轧辊上的铝随着轧制时间的延长和轧辊温度的升高而越粘越多，使板面产生粘铝条纹。另外，嘴辊间隙较小时，粘在轧辊辊面上的灰尘及嘴子材料粉末等在嘴辊间隙处堆积，堆积处使板面产生条纹。

3 对策分析及方案

轧辊的表面质量对板带材的表面质量有直接影响。由轧制理论可知，在铝卷塑性变形过程中，增加轧辊表面的粗糙度Ra，会使延伸系数增加，有利于变形，也有利于轧制油附在辊面，使进入变形区的油量增加，润滑作用增强。同时，变形区油膜具有“隔蔽”效应[1]，工作辊表面粗糙度大，铝箔表面粗糙度就大，相比而言产品表面发暗，色泽均匀性好，一般辊痕、条纹等缺陷就不明显；工作辊表面粗糙度小，铝箔表面粗糙度就小，相比而言产品表面发亮，光泽度高，坯料原始表面缺陷就会显露明显。这也是铝箔坯料比铝板坯料质量要求高、价格贵的原因之一。一般来讲，冷轧机的粗糙度为0.5μm，粗轧机为0.25μm，中轧机为0.1μm，精轧机为0.06μm。双合料在箔轧机生产中，一般厚度较薄，开坯道次选用的工作辊粗糙度0.16μm；双合后进行叠轧，工作辊粗糙度较小，一般Ra＜0.08μm，所以坯料缺陷较难掩盖。

在工艺路线、设备条件相同的情况下，多次进行双合料的铸轧坯料和热轧坯料生产试验，发现热轧坯料从始至终表面质量稳定，没有条纹现象，铸轧坯料则不稳定。

在教学实践上，百色学院紧密结合边疆少数民族地区基础教育和地方经济、文化的需要，结合应用型人才培养需要，以培养具有创新精神和实践能力人才为目标，卓有成效地开展了一系列的改革与实践，形成了“科研促进教学”和“立足边疆、服务边疆、走向东南亚”的鲜明特色。为了深化教学改革，突出实践性和服务地方社会经济发展的功能，学校和有关单位建立了密切的合作关系，分别与靖西县旧州村、田阳布罗陀文化研究会、那坡吞力黑衣壮村寨、田林壮剧团等达成了合作关系，摸索成立研究和教学实践基地的路子，为非物质文化遗产的深入研究和学生的实习实践提供了平台。

（3）在铸轧过程中，优化供流系统，使铸嘴的内部结构的铝水各向流速、温度均匀，避免、减少铸轧板偏析的产生。

（4）根据坯料情况，适当增加轧辊粗糙度，增加轧制变形区的供油量，有利于油附在辊面，增强润滑作用，弱化坯料条纹缺陷。同时，在双合料成品前一道次和成品道次时，选用的工作辊粗糙度值不同，注意控制差值，避免产生亮晶等其它缺陷。

合理的轧制工艺会根据产品质量技术要求，结合坯料情况，统筹编排工艺路线，在保证产品质量的情况下，提高生产效率。在道次加工率和轧制油油膜强度匹配的情况下，轧件各部分延伸均匀，磨擦系数小，减缩能力大，得到表面质量较好的铝箔产品。随道次加工率的增加，轧制变形热的增加，使得轧制变形区的油温上升，轧制油粘度降低，油膜变薄，其“隔蔽”作用减弱，表面粗糙度降低，表面缺陷随着显露。当道次加工率进一步增加，产生的轧制变形热更多，会导致变形区内的轧制油粘度增大，油膜变薄到无法承受更高的压力而发生破裂，致使辊面与轧件表面产生直接接触，进而产生打滑、振纹等严重缺陷，这就是油膜的“温升特性”。实践发现，抗拉强度大而延伸率小的双合料表面条纹最明显，抗拉强度稍小而延伸率大的双合料表面条纹较轻，而抗拉强度和延伸率都大的双合料表面质量最优。

（5）根据轧机冷却能力，合理调整道次加工率，通过控制轧制变形热来增强铝箔的加工硬化程度，进而细化产品坯料的晶粒结构。生产实践表明，单卷的连续循环轧制，可以明显增加坯料的加工硬化程度。

（6）控制好油温和速度，在双合料开坯道次，油温控制在28～35℃，速度>400m/min；成品道次，油温控制在36～42℃，速度<500m/min。

（7）根据生产工艺，合理配置添加剂含量，既要保证油品性能，又要适应产品质量要求，控制生产成本，提高生产效率。

（8）轧制过程中，适当增大后张力，有利于增大铝箔表面的油膜厚度，获得高质量的表面。增大张力有助于表面条纹缺陷的消除，但在轧制薄料或切边质量不好时，张力过大，则容易断带。

4 结束语

双合料在铝箔产品中，厚度较薄，缺陷一旦产生，已无进一步加工改善的余地，因此要提前预防、避免和减轻产品质量缺陷的产生。铝箔产品的表面质量与坯料表面质量、冷轧压下工艺、工作辊粗糙度、润滑油的性能和油温等各因素息息相关。在日常生产过程中，当具体原因未明确之前，应避免批量质量问题的出现。对相关影响因素进行调查，查找导致缺陷的主要原因，进行针对性的改进，以此预防、减轻或消除质量缺陷的产生。

参考文献

[1]宋冀生，王曼星，黄静，袁宁武.金属轧制时变形区润滑油膜的隔蔽效应[J].轻合金加工技术，1988，（1）：25-29

[2]李涛，赵小庄.高速铝薄带轧制中低粘度工艺润滑油的应用与改进[C].全国箔带轧制技术装备学术会议论文，1985