铝板带冷轧机紧边板形控制的技术及策略

2020-06-09孙连勇

世界有色金属 2020年5期

孙连勇

（中铝瑞闽股份有限公司,福州 364000）

随着铝板带加工业高速发展，铝板带质量要求也日趋严格，板形是铝板带最重要的判定标准之一。目前对铝板带边部板形控制有热油喷射加热及电磁感应加热两种常见措施。现对两种措施从工作原理、板形控制效果及经济方面进行比较，从而实现提高控制板形精度、改善带材板形的目的。

1 铝板带紧边板形原因分析

铝板带轧制速度快，最高轧制速度达到1200m/min；轧件变形程度大，特别是3104合金产品压下率达到50%，加工硬化明显。因此铝板带轧制过程中，带材与轧辊接触区域产生大量摩擦变形热，使得与带材直接接触轧辊区域热膨胀明显；未与带材接触轧辊区域摩擦热量低，且热量易传递至空气中，导致热膨胀不明显。轧辊横向上受热不均匀，辊形也不均匀，中部凸度明显，两边凸度变化小。轧辊轴向上的温度梯度导致了辊形凸度，导致带载辊缝中间小，两边大，边部带材厚度高于中部，继而产生紧边板形[1]。为改善紧边板形，需对带材边部轧辊区域进行加热，降低局部温度梯度，当前铝板带加工厂常用轧辊局部加热有热油喷射加热及电磁感应加热两种方式。

2 热油喷射加热方式

热油喷射加热方式是冷轧边部板形控制中较为成熟的一种板形控制手段，其技术在铝板带加工业得到广泛使用。热油喷射加热原理就是将加热至高温的轧制油以一定的压力和流量通过喷嘴喷射至带材边部轧辊区域，利用热油与辊面温差，提高轧辊局部温度，降低带材边部温度梯度，达到改善辊型进而改善紧边板形目的[2]。具体工作方式是通过增加一个热喷油箱，将净油箱的油抽取到热喷油箱后，经热喷油箱加热器加热至110℃[3]。根据板带宽度计算带材边部位置，开启带材边部区域2～3个喷嘴，将加热泵加热后的油以4bar～6bar的压力，一个喷嘴50L/min的流量喷射在辊面上。热喷嘴安装在轧机本体入口，上下辊各一排喷嘴，每侧各安装27个喷嘴，每侧喷嘴覆盖轧辊边部700mm范围，可加热1000mm～2100mm宽度带材。

图1 热油喷射位置

3 电磁感应加热方式

电磁感应加热方式，是近几年开始投入使用的一种板形控制手段，目前在使用的有中铝瑞闽冷轧机及南山铝业冷轧机。电磁感应加热工作原理就是在工作辊与带材接触的边部区域增加一套加热装置，对该区域进行局部加热，减小带材边部温度梯度，使得工作辊温度在带材宽度范围内尽量保持一致，从而改善紧边板形[4]。边部加热系统由加热器、滑动导轨、液压缸、加热器控制柜、加热控制人机界面组成。加热器包括内部加热元件、外部防护装置两部分，加热器通过特制电缆与加热电源连接，电源输出功率0KW～12KW，单个加热器可加热覆盖宽度120mm。加热器安装在轧机本体，下工作辊两侧，通过加热器移动装置可实现轧辊轴向及径向移动。加热器移动装置主要用于加热器的位置调整，主要部件有液压缸、导轨及支架等部件，其中加热器轴向位置的调整采用两个液压缸，通过位移传感器来保证工作辊局部加热区域的准确定位，加热器在轧辊轴向上覆盖宽度900mm～1800mm；沿带材长度方向位置的调整采用一个液压缸，采用位移传感器闭环控制，距离工作辊辊面约5mm，可根据轧辊的实际直径大小变化并进行自动控制。

图2 电磁感应加热器位置

4 两种加热方式对比

紧边改善效果方面，热油喷射将加热后的轧制油喷射在轧辊表面上，利用热油与辊面温度差，达到提高带材边部局部辊温，改善紧边目的。实际上加热至110℃的油在管道及喷射过程中存在大量热量损失，喷射至辊面油温与轧辊表面温度差较小。热油喷射加热方式加热时间长，对辊面温度提高作用小，整体改善效果不足。电磁感应加热利用12KW功率的加热器，根据带材宽度及轧辊辊径调整加热器位置，对轧辊带材边部局部加热；通过调整加热电源功率控制加热温度，最高温度可达150℃。电磁感应加热方式，升温速度快，对辊面温度提高作用明显，紧边板形改善效果好。

两台冷轧机分别采用热油喷射及电磁感应加热两种方式，对比两种方式在电费上的支出：热油喷射平均每月耗电99587度，电耗按均值每度0.5822元，每月加热器电耗5.798万元，全年电耗69.576万元；电磁感应加热每月耗电8760度，每月电耗0.51万元，全年电耗6.12万元。电磁感应加热电费支出远低于热油喷射方式。