生产工艺对铝箔针孔度的影响

王 继

(中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)



生产工艺对铝箔针孔度的影响

王 继

(中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)

文章通过对铝箔生产工艺各方面进行分析，找出导致铝箔轧制产生针孔的原因，并采取相应的控制方法，使铝箔针孔得到有效控制，达到提高铝箔质量的目标。

生产工艺；铝箔；针孔

铝箔具有良好的遮光、防潮及耐蚀性能，这些性能的重要衡量指标就是铝箔针孔。针孔密集、成行、无规则地分布在铝箔成品中，为类似针尖、迎光可见的细小孔眼。通常，过多的针孔会对铝箔的遮光性、防潮性和阻气性产生不良影响，且铝箔越薄，针孔产生的几率会呈指数增加。铝箔是铝板带箔材加工中工序最多的产品，其生产工艺的合理与否以及工艺参数的控制等对铝箔针孔度都有直接影响。本文从生产工艺中张力和轧制速度的控制、轧辊凸度及表面粗糙度、轧制油过滤精度等影响铝箔针孔度的几个主要因素进行分析。

1 张力和轧制速度的控制

铝箔轧制过程中对张力的控制精确度要求较高，因为张力不仅会影响铝箔的出口厚度，也与轧制后表面的针孔度有直接关系；不同张力作用于相同表面质量的铝箔坯料上，产生的针孔度不同。首先，增大张力会相应增大主变形方向的拉应力，在辊缝不变的条件下，加工率增大；实际生产中，双合时能够喷入的润滑油量为定值，增大加工率会降低麻面的润滑能力，增大粗糙度。同时，增大张力，光面的粗糙度也会增大，意味着出现了更多的凹进部位，而铝箔在双张轧制过程中麻面和光面的凹进部位一旦连通就会形成针孔，所以张力过大会让针孔度增多。但是张力又不易过小，张力过小会使料卷产生压折、松卷，无法满足轧制要求。张力分为前张力和后张力(开卷张力)，对铝箔轧制而言，后滑区比前滑区大，增大后张力会使中性角向出口侧移动，后滑区加大，前滑区减小，因此，后张力对表面粗糙度的影响比前张力显著，后张力合适与否对针孔度影响最大。

生产过程中轧制速度要与张力控制同时进行才能有效控制针孔度。首先，如果轧制速度太快，油膜厚度增加，变形区的铝箔温度上升，金属的变形抗力就会随之减小；同时，如果后张力过大前滑值减小，就会出现轧辊咬不住铝箔的情况，导致轧辊在铝箔表面上打滑并对表面产生捻压作用[1]。上述两种因素共同作用，铝箔的针孔度就会增加。此外，对于双张轧制而言，适当降低轧制速度还可减少流入轧辊咬入区的轧制油量，控制光面油坑的生成，进而减少由于麻面的凹进部位与光面油坑相连而产生的针孔。随着轧制的进行，在制料的厚度会不断减小，成品道次轧制速度和开卷张力的控制是控制铝箔针孔度的关键，轧制速度太快、后张力过大，铝箔的针孔度增多，严重时还会造成断带；轧制速度太慢，后张力过小，生产率下降，同时会产生皱褶和开缝等缺陷。

实际生产中，成品道次的轧制速度不大于600m/min[2]。开卷张力通过调控开卷电流，控制传动的输出转矩间接控制张力。由于控制精度的要求，开卷机多使用直流双电机驱动，负荷较大时，采用双电机驱动；负荷较小时，一台电机驱动，另一台电机断开或空转，这样既可承受较大负荷，又可提高小张力控制的精确度[3]。

2 轧辊的要求

2.1 轧辊的凸度要求

轧制厚度小于0.05mm的铝箔时，会采用无辊缝轧制，即轧辊两端在一定压力下闭合。这时轧件的变形抗力会使轧辊产生弹性压扁重新建立轧缝，压上力的作用点在轧辊两端，轧辊在轧件变形抗力的作用下产生一定挠度。轧辊无凸度或凸度较小时，轧制力中间小，两边大，施加的张力必然中间大、两边小，这样在出现边部波浪的同时会使箔材中间产生大量针孔。同样，轧辊凸度较大时，会出现中间波浪，使边部针孔多于中间，且不能稳定轧制。因此轧辊凸度必须合适，才能使板形平整、张力均匀，减少针孔度。

轧辊凸度可通过计算求得，计算时要考虑支承辊挠度、工作辊挠度、工作辊弹形压扁和带材宽度以外轧辊的挤压变形、热变形，其中热变形取决于轧制条件。因此，实际生产中多根据经验来判断凸度大小，在给定压下率、轧制力及速度等条件下，采用自动板形控制，只要统计出正、负弯辊的程度就可判断凸度大小，并依此调整原始凸度，达到最小的弯辊值就是合适的凸度；如果没有板形仪，则可通过判断在给定轧制力的板形或在给定板形下的轧制力与理想值的差别来确定凸度值的大小。一般判断的规律为，轧制力越大，凸度值要求越大；轧速越高，凸度值要求越小；轧制温度越高，凸度值要求越小。

2.2 轧辊表面粗糙度的要求

轧辊辊身表面粗糙度与针孔度有一定关系，轧辊表面粗糙度较大则轧制时箔材表面的许多细微凹陷会扩大成针孔增加针孔度；轧辊表面粗糙度较小则轧制速度减慢生产率降低。控制轧辊表面粗糙度还可以降低铝箔在双张轧制时麻面的粗糙度，减少因麻面粗糙度过大而与油坑相连产生的针孔，因此铝箔生产对轧辊表面粗糙度有特殊要求。对铝箔轧制来说，轧辊表面粗糙度Ra不仅是一个物理量，也是用特定加工工艺所加工出来的表面状态。为保证铝箔生产的稳定性和减少针孔度，通常，粗轧辊 Ra=0.28～0.35μm，中轧辊Ra= 0.08～0.12μm，精轧辊Ra=0.03～0.0 5μm，同时要使整个轧辊辊面的粗糙度均匀一致[4]。

为满足不同轧辊粗糙度的要求，砂轮磨料的选择和磨削工艺的合理是关键。磨削铝箔轧辊的砂轮磨料一般选择硬、易磨损、稳定性好的氧化铝磨料。多数情况下某一粒度砂轮的磨料采用同粒度的磨料。铝箔轧制粗轧辊采用80 ～ 120 #砂轮，中轧辊采用220～240 #砂轮，精轧辊采用320 #砂轮磨削、500 #砂轮进行抛光[4]。轧辊磨削包括粗磨、中磨和精磨。粗轧辊经过粗磨即可，中轧辊则要经过粗磨和中磨，而精轧辊必须要经过粗磨、中磨和精磨三道工序，且粗磨、中磨和精磨工艺要相互匹配才能磨出合格的精轧辊。另外，每道磨削工序中的砂轮转速、轧辊转速、工件横移速度和吃刀量要相互匹配才能磨削出合格的轧辊。

3 轧制油过滤精度

3.1 机械杂质的生成

现代铝箔轧机使用的轧制油由基础油和添加剂两部分组成，在铝箔生产中起到承载、洗涤、冷却和润滑作用。铝箔轧制时轧制油不断冲刷轧辊和铝箔表面，在变形区楔形入口处形成楔形油膜，由于具有一定粘度可吸附在铝箔表面形成牢固的油膜，与其它油品相比其更易受污染，其中一种污染就是机械杂质(以铝粉为主包括尘土、铁屑等粉末类物质)。在轧制力及变形热的共同作用下，铝会与轧辊表面的微凸体之间发生焊合，随着轧辊转动焊合点从带材基体上被撕下并黏附在轧辊表面，随后被冲入轧制油中，这是轧制油中铝粉产生的主要原因。轧制油中各种粉末在脂肪酸等物质的作用下变黑即轧制油的黑化，铝的化学性质非常活泼，部分铝粉会被氧化生成较硬的Al2O3。有研究对轧制油中黑化成分进行了分析，结果表明油中粒子的主要成分是Al2O3，占到75%(质量分数)以上，其次是SiO2占10%(质量分数)左右[5]，SiO2来源于过滤轧制油中用的硅藻土。由于Al2O3与SiO2都很坚硬，所以在铝箔轧制过程中可能在铝箔上形成压穿式针孔。

3.2 过滤介质的调配

轧制油过滤器要保证轧制油的过滤精度，且在使用过程中能控制轧制油的过滤效果，才能有效除去铝粉等氧化物。过滤介质由硅藻土和活性白土组成，其比例决定了轧制油的过滤精度和运转时间。硅藻土是一种硅酸盐材料，主要成分为SiO2，能过滤掉大的颗粒，其颗粒度取决于所需要的精度；活性白土是一种极性粘土物质，其极性颗粒能吸附小的颗粒、微量水分和氧化物。通常采用 75%硅藻土和25%的活性白土组成过滤介质，如需要更高的清洁度可增加活性白土的比例[6]。为提高轧制油的过滤效果，一般采取在预涂时先加硅藻土，预涂完成后再加入活性白土的做法，这样能使轧制油中的灰分含量不大于0.1%。同时，为了保持过滤精度还需对过滤器进行定期清扫和定期更换过滤布。

4 结语

铝箔轧制是铝板带轧制的极限厚度，生产工序多、加工技术难度大，且极易生成针孔。针孔的控制涉及了生产工艺的各个方面，影响因素从轧制过程到轧制油的维护等。只有严格控制每个生产细节，考虑到各种影响因素才能有效控制铝箔的针孔度，生产出高质量的产品。

[1] 刘俊霞. 铝箔针孔形成原因浅析[J]. 轻合金加工技术,1995，23(12)：29-30.

[2] 蔡海涛，任静. 减少铝箔针孔缺陷的探讨[J]. 轻合金加工技术，2013,31(1)：18-24.

[3] 孙杰，李旭，谷德昊，等. 高精确度铝箔张力控制策略的研究与应用[J].电机与控制学报，2011，15(12)：73-77.

[4] 王文高, 刘煜. 铝箔轧辊磨削工艺特点分析[J]. 铝加工，1997，20(1)：29-34.

[5] 徐贺年,王学书,刘秀兰，等. 铝箔轧制油中粒子尺寸对针孔形成的影响[J]. 轻合金加工技术,2007，35(12)：23-24.

[6] 宁建林 张久延 吴宏宇. 在铝箔轧制中对Schneider过滤器的管理[J]. 轻合金加工技术,2001，29(9)：24-25.

Effect of Production Processes on Pinhole Formation of Aluminum Foil

WANG Ji

(China Nonferrous Metals Processing Technology Co., Ltd., Luoyang 471039, China)

The paper analyzed production processes for aluminum foil in all respects; it identified the causes of pinhole formation in rolling, and it put forward prevention measures correspondingly, thereby reducing pinholes and improving the quality of aluminum foil.

production process; aluminum foil; pinhole

2014-11-28

王继(1981-)，男，硕士，工程师，主要从事有色金属加工工艺设计。

TG339

A

1671-6795(2015)03-0025-02