热轧产品质量的控制

1热轧产品质量的控制1．前言近年来随着科学技术的发展，用户对铝材的质量要求越来越高，易拉罐板带、PS板基、深冲用防盗盖等高精度科技产品，需要铝加工企业提供厚度均匀、板形良好、表面光洁、深冲性能良好的产品，以适应对深加工速度和成品质量不断提高的要求。我厂属传统型工艺铸轧法生产铝合金板带箔产品，产品质量档次低，很难适应市场对产品质量的要求。为了提高我厂产品质量，我厂根据市场需求，结合自己的特点建造了一台1300单机架，双卷取四辊可逆热轧机组，该设备采用灵敏快速的AGC液压系统，精密的测厚、厚调和计算机控制技术。通过我厂近一年的试车和试生产，逐步完善了热轧工艺。本文综述了热轧工艺对产品质量的影响，仅供同行业参考。2．1300热轧机主要特点2．1主要性能a.轧辊：支承辊辊径ø1100mm,工作辊辊径ø630mm.b.最小可轧厚度：4.0mm.c.最大轧制力：1200KN.d.最大轧制速度：4m/s.e.最大开口度：450mm.f.最大锭重：5000kg.g.工作辊负弯力：700KN.h.带材最大宽度：1150mm.2．2轧制材料：1╳╳╳、3╳╳╳、5╳╳╳、8╳╳╳铝合金等。2．3来料规格：a铸锭厚度：220-400mm.b.铸锭宽度：550-1100mm.c.铸锭长度：3500-5000.3．熔铸对热轧产品质量的影响3．1铝液对产品质量的影响：我厂采用电解铝液直接铸造铝合金锭，由于电解铝液常受环境的影响，它具有以下特点：a.熔体温度高。一般在950-970℃，比铝的溶点高200℃左右，为过热金属。b.杂质含量复杂。2（1）金属杂质：Fe、Cu、Mn等；（2）非金属杂质：Si、Al2O3、氟化盐等；c.气体含量高。主要是H2，其它还有CO2、CO、CH4和N2等，氢含量在900℃，约2.4cm3/100gAl.针对电解铝液的特点，如果不对其净化直接铸造易产生粗大晶粒、疏松、气孔、夹渣等废品严重影响热轧板基的表面质量和内部组织。3.2为了解决铝液直接铸造产生的质量缺陷，我们采取以下工艺措施。a.铝液与固体料配比7:3，增加形核能力和降温。b.炉内+炉外精炼技术。炉内采用CCl4精炼技术，炉外采用氩气在线精炼技术，除气除渣使之氢含度≤0.13ml/100gAl.c.采用玻璃丝布+陶瓷过滤板在线过滤技术过滤熔体中金属与非金属杂质。d.采用Al-Ti-B丝细化晶粒技术使之晶粒度达到1-2级。e.采用快速铸造和快速冷却先进的铸造工艺。保证铸锭的内部质量和表面质量。f.采用双面铣床，使之铣面后铸锭尺寸公差精确，表面优良。采用以上的工艺方法，逐步消除了熔铸铸坯质量的遗传性。使之热轧产品的质量稳步上升。当然铸锭是热轧产品的首道工艺，不解决熔体的净化和铸造工艺难以保证热轧产品的质量。这方面铝加工企业一定要注意。4．热轧带坯的质量指标4．1几何尺寸a.厚度：横向差、纵向差、全长纵向差、头尾厚度偏差、单边厚度差。b.宽度：不均匀宽展、裂边、端面塔形、错层、工艺裂边、边部折叠。4．2板型：中凸、中凹，楔形、双凸度、双凹度等横向板型。平直度、中部波浪、两胁波、两边波、单边波、中波+两边波等纵向板型。实际上板型就是铝带各部位产生局部波浪和瓢曲的程度。它的数学表达式是I=-ax2.现代化的热轧机有板型仪。一般控制指标30-40I。4．3冶金组织主要有晶粒度、晶粒织构、显微组织、杂质、含氢量。4．4表面质量主要有表面粗糙度、轧制痕、擦划伤、金属及非金属压入、粘伤、腐蚀、乳液痕、条纹裂纹。4．5力学性能主要为抗拉强度、屈服强度、延伸率、带坯冷加工的的深冲性能（杯突值、制耳率）。5．热轧产品质量控制为了保证冷轧产品的质量，生产出优质的铝板带产品，热轧过程中必须控制如下内3容：5．1厚度我厂热轧机为热粗精轧机，可实现厚度自动控制。试生产中我们采用大的压下量。大的热轧速度，尽量减少道次，保证终轧温度。我们采用360mm的铸锭，轧成4-8mm的带坯。总加工率可达99%以上。热轧开坯时，精密控制每道次的加工率是不必要的，也是非常困难的，最好的控制热粗轧（轧到21mm左右）最后三个道次和热精轧各个道次的压下量，以达到控制厚度的目的，当然厚度的控制是复杂的过程，它受轧制工艺，辊系的辊型、乳液、机械能力速度等影响，轧机生产时首先要选择好辊型，预热轧辊，加热乳液，精心严格的选择弯辊、操作方法及冷却与润滑才能控制好厚度。控制厚度的方法是轧机上自动厚调技术。精轧时实现厚度闭环控制。自动厚度闭环控制调试时必须考虑轧辊本身的辊型、轧辊的不圆度、粗糙度等，才能使自动厚度得以控制。应该指出的是在热粗轧过程中，由于轧件温度高，延塑性好，当金属通过辊缝时，不仅可以纵向延伸，而且可以横向流动，加上轧辊的温度上升产生的热膨胀，因而改变轧辊的辊型，引起轧件的凸度。当轧件轧到一定厚度时，金属的横向流动困难，热精轧时轧件主要纵向流动而延伸。在这样情况下，由于热精轧与热粗轧时金属轧辊之间的摩擦力大小变化，温度的变化，润滑的变化，应力的变化，引起热粗精轧过程中辊系参数的变化。想校正带材的凸度，会引起轧件平直度的变化，使轧件板型发生变化，引起波浪，消除这种缺陷的方法，主要是增加轧制力和速度，及时采用负弯辊力，使之辊型变化，使之有一定的凸度，使之板型逐步稳定良好。5．2宽度热粗轧时，由于轧件温度高，轧辊热膨胀大，轧件厚度大，轧件通过辊缝时，不仅可纵向延伸而且也横向延伸，一般横向延伸大小随轧机本身的条件而定，一般横向延伸量约3-4%，控制横向延伸的办法，除轧制速度及压下量外，还要控制润滑和冷却，尽可能保证横向流动均匀。一般轧件通过工艺控制其宽展量。当轧件宽展量大时，要考虑切边，以保证下道工序的产品质量。5．3板型控制热轧带坯的板型偏差是最终产品的厚度偏差的主要原因，虽然先进的冷轧机可以通过控制系统和板型和板型仪消除部分厚度的偏差。但纵向厚度的精度大了横向厚度的精度，使之坯料横向偏差遗传到最终产品上去。这是因为冷轧时由于轧件厚度较小，金属的横向流动受到限制，所以无法改变其原始凸度，而不产生平直度的偏差，当热轧道次卷取时，必须对热轧带坯的质量进行检修，并监控产品的平直度。并如实记录。一般热轧产品轧出的产品应为中凸度不应为中凹度。热轧坯料要想获得理想的中凸度，必须做到如下：a．合适的热轧温度。b．热轧锭坯的尺寸精度，满足工艺要求。4c．合理的热轧工艺（轧制道次、加工率、轧制力）。d．合理的辊型。e．合理的弯辊控制技术。f．合理的润滑工艺。5.4润滑控制热轧润滑的基本功能是减少磨擦.防止轧辊与轧件粘结.同时控制工作辊的温度和辊型。由于热轧是在高温、高压下进行的。热轧时高温高压及乳化液化学活性使油从乳化液中分离出来，并在热轧的工作辊面上形成一层均匀的油膜，它防止工作辊与轧件之间的金属直接接触。使之通过轧辊向轧件施加压力。使金属发生塑性变形。同时由于轧辊与轧件的作用。使之轧件表面表面形成一层细小的铝微粒和金属铝屑。由于化学及物理作用，往往使轧辊形成粘铝层，粘铝层随轧制的反复进行增厚或脱落，使之轧件产生粘铝缺陷。润滑的控制，主要控制乳化液的浓度、乳化液的压力、乳化液分离程度、PH值及电导率、乳化液的稳定性。实质上就是乳化液的分离程度。我厂选择奎克公司的乳液，其热分离性好，有良好的润滑性。通过不同产品质量来调整乳液的浓度、乳液的压力及流量，而达到不同产品的表面质量。对于乳化液，一定要控制轧机本身的漏雨问题，同时要过滤乳化液中金属铝屑非金属杂物。选择合理PH值的水进行破乳。清洁乳液不但对产品质量提高有好处，而且提高乳化液的使用寿命，提高生产效益，保证产品质量。5.5温度的控制终轧温度是决定轧件变形组织的主要参数，它受热轧温度和热轧机自身及润滑的影响。在整个热轧过程中，轧件温度不断变化。影响影响轧件温度变化的因素有：通过辐射和对流与空气中的热交换、辊系、轧辊接触过程中的热传导乳化液的冷却。轧件变形和摩擦热等。轧件的温度控制是通过乳化液冷却喷淋和改变轧制速度来实现的。通过生产我们发现，轧制速度上升或下降50m/min时，轧件的终轧温度上升或下降10℃，热粗精轧机一般温度控制较难，正常情况下可控制±10℃以内。我厂采用245-350mm铸锭，铸锭加热温度500-560℃，可逆轧到15-21mm时；切头尾后温度降到380-450℃，精轧后终轧温度可控制为280-350℃，要想控制终轧温度，一定要控制轧制时间和速度，控制乳化液的喷淋程度。特别是深冲制品一定要控制终轧温度，而保证其显微组织。我们根据不同合金，制定不同的加热工艺、热轧工艺，使之终轧温度达到320±5℃，保证了产品质量。5．6表面质量的控制热轧产品表面质量的缺陷主要有粘铝、油斑、擦划伤、裂纹、乳液痕、夹渣等，一旦有了上述缺陷，冷加工只能扩大，不能消除。因此冷轧最终产品的表面质量，大部分取绝于热轧产品的表面质量。5控制热轧产品表面质量，首先应控制铸锭的冶金质量，其次应控制铸锭的铣面质量，控制轧制轧辊的光洁度及轧制工艺与润滑。铸锭的质量靠冶金质量来完成。铸造后的铸锭要均匀化和铣面，铣面量的大小根据铸锭的治金质量和表面质量定夺。一般铣±5-10mm（单面）。粗糙度达0.01mm以上。在加热和运输过程中一定要保持铸锭坯的表面质量，防止灰尘、氧化等。热轧过程中首先要清洗轧机辊道的各种粘铝和脏物应磨削好轧辊。过滤好乳化液，使之清洁生产，对乳化液一定要严管理，定期调配分析，只有这样做到清洁生产，才能控制好产品的表面质量，生产出优质的产品。6．结束语我厂通过近一年的热轧试生产，逐渐总结出了不同合金，不同产品的铸造和热轧工艺，使之生产的产品中凸值达到0.01-0.05mm.横向差+0.00-0.05mm纵向差≤0.1mm。表面质量达到PS板要求的表面质量。要控制热轧产品质量，必须有一配完整的系统的工艺控制过程。靠严格的制度，优质的操作，清洁的生产才能实现。