添加剂对铝合金冷轧带材表面质量及轧制工艺的影响

刘毅陈祚启文建平张雨颖

(1.广西南南铝箔有限责任公司,广西南宁 530031;2.大力神铝业股份有限公司,江苏丹阳 212300;3.广西柳州银海铝业股份有限公司,广西柳州 545001;4.西南交通大学,四川成都 610500)

添加剂对铝合金冷轧带材表面质量及轧制工艺的影响

刘毅1陈祚启2文建平3张雨颖4

(1.广西南南铝箔有限责任公司,广西南宁 530031;2.大力神铝业股份有限公司,江苏丹阳 212300;3.广西柳州银海铝业股份有限公司,广西柳州 545001;4.西南交通大学,四川成都 610500)

试验研究了在工业化生产的条件下,添加剂的不同含量及种类对1100及5182铝合金带材冷轧后的表面质量、冷轧工艺,冷轧过程中轧制油品质、退火后的表面质量等的影响。及后笔者对对其中的每一个步骤进行了详细的探讨和深入的比较,上述最常见的实验方法做了评估,并且对其中的重点步骤进行了详尽地阐述。最终得出结论,添加剂对于铝合金冷轧带材表面质量及轧制工艺在不同条件下影响的具体现象和表现。

铝合金 添加剂 轧制工艺 水波纹 表面质量

铝合金带材冷轧工艺润滑油包含基础油和添加剂。添加剂一般由受热挥发性良好的高级脂肪酸、酯、醇按照一定的比例复合组成。添加剂的含量和种类对铝合金冷轧带材的产品质量、冷轧工艺具有很大的影响。已有的文献对添加剂的研究大多在实验室条件下进行，本文在大生产条件下，通过调整添加剂的含量和种类，研究其轧制1100及5182铝合金后对带材表面质量(表面铝粉情况、退火后黄油斑情况)、轧制力、轧制油冒泡情况等的影响。

1 试验材料和方法

试验工艺流程为冷轧→清洗→中间退火。试验方案见表1，A为一种不含酸的复合型添加剂。试验材料为厚度小于1.0mm、宽度1280mm的1100与5182合金。试验在运行效果良好的国产四辊不可逆冷轧机及不含氮气保护的40吨箱式退火炉中进行。其余按照公司内控工艺标准控制。试验后用肉眼观察带材表面质量，必要时拍照取证，并对生产过程进行详细记录。

2 试验结果

试验结果见表2及图1-6。

表1 试验方案

3 分析、比较和讨论

(1)方案1中，采用5%A的添加剂冷轧1100与5182合金，前者质量良好，而后者出现轧制后表面严重水波纹缺陷(如图3所示)及严重的表面铝粉缺陷。这是因为在5%A的工艺润滑条件下，完全满足1100铝合金的冷轧润滑质量要求，但远不能满足5182铝合金的冷轧润滑质量要求，5182铝合金变形抗拉大，轧制5182铝合金时，轧制力远大于1100铝合金，导致轧制时油膜破裂，遂产生严重的水波纹[1]及铝粉缺陷[2]。

(2)方案2与方案1相比，不管是轧制5182合金还是轧制1100合金，轧制力都下降；轧制5182时，水波纹缺陷得到了改善但并未完全消失(如图4所示)，但是轧制1100合金时，却出现了花纹缺陷(如图1所示)。这是因为，方案2中，添加剂A的含量提高了3%，还适当添加了0. 02mgKOH/g十二酸，轧制油的润滑介质增加，润滑能力得到了增强，润滑效果得到了改善，轧制力降低，使得油膜破裂的情形大幅度减少，但该状态下仍然不能满足轧制5182铝合金的润滑需求，使得轧制5182合金是仍然有轻微的水波纹及铝粉缺陷。另外，该状态下的轧制油润滑能力，超过了轧制1100铝合金润滑需求，工作辊与铝带之间的油膜变厚，处于流体润滑条件，遂产生了花纹缺陷。

表2 :试验结果

(3)方案3与2相比，不管是轧制5182合金还是轧制1100合金，轧制力继续下降；轧制5182时，水波纹缺陷完全消失(如图5所示)；轧制1100合金时，带材表面仍然存在花纹缺陷(如图1所示)；这是因为方案3与方案2相比，大幅度增加了0.14mgKOH/g十二酸，轧制油的润滑继续增加，润滑能力进一步增强，润滑效果得到进一步改善，已经达到轧制5182铝合金所需的润滑要求，所以轧制5182铝合金后，其表面的水波纹及铝粉缺陷得到彻底消除；而对于轧制1100铝合金而言，此时更加处于过润滑阶段，所以其表面仍然存在花纹缺陷。

(4)方案3与2相比，不管是轧制5182合金还是轧制1100合金，轧制时都出现了严重的轧制油冒泡缺陷(如图6所示)，退火后均出现了边部黄油斑缺陷(如图2所示)。这是因为方案3中，大幅度增加了0.14mgKOH/g十二酸作用的缘故。同等碳链长度条件下，和醇、酯比较，酸中极性分子的极性及自由能最高，吸附在铝带表面的能力最强，与铝带表面行程的吸附膜最牢固。方案3比方案2大幅度增加了0.14mgKOH/g十二酸，使轧制油中的活性极性分子数量大幅度增加，在轧制时，这些活性极性分子与铝粉、微量水、轧制油等发生复杂的反应，生成皂化物质。皂化物质的成分会降低轧制油中分子的表面张力，使轧制油在复杂的流动、运转及冲击过程中，加上空气分子的进入，产生气泡，由于轧制油中分子表面张力因为皂化物质的存在，降低了表面张力，气泡生成的速度远大于气泡消亡的速度，使得泡沫难以破灭且越积越多，这就导致了轧制油的严重冒泡现象[3]。另外，轧制油中的十二酸类活性极性分子在轧制时，不容易被吹扫装置吹扫去除铝合金带材表面；在清洗时，也不容易被清洗装置清洗去除铝合金带材表面，这导致大量的极性非常强的十二酸类分子残留在铝合金带材表面，被送入退火炉中进行中间退火。而在中间退火的升温过程中，碳链较短，分子极性弱的组分优先蒸发和燃烧，最后剩下碳链较长、极性非常强的十二酸类分子在不完全燃烧的情况下，发生碳链的分解、氧化，造成铝合金带材表面被污染，形成黄色油斑[4]。

4 结语

(1)增加添加剂含量A及往添加剂中加入十二酸，均有助于提高轧制油的润滑能力，改善或者消除轧制时产生的水波纹及铝粉缺陷。(2)轧制1100铝合金与轧制5182铝合金，对冷轧轧制油的润滑能力要求是不同的，前者要求低于后者。(3)当轧制油的润滑能力大大超过所需的要求时，铝合金带材表面会产生花纹缺陷。(4)大幅度的在添加剂中加入十二酸，会导致冷轧是轧制油产生严重的冒泡现象，并且会导致冷轧后铝合金带材退火时表面产生黄油斑缺陷。

[1]陈国生.铝薄带“水波纹”缺陷的成因及其预防[J].轻合金加工技术,2005,(7):23-24.

[2]夏瑞昌.铝及铝合金带材表面的铝粉缺陷分析[J].轻合金加工技术,2004,(1):21-23.

[3]潘秋红,王雷刚,董则防,黄瑶,万宝伟,等.冷轧铝板带材轧制油起泡的原因及对策[J].润滑与封装,2008(12):98-91.

[4]白玉波.0.007mm铝箔表面氧化和油斑缺陷的讨论与分析[J].铝加工,1998(2):17-21.

trials studied under conditions of industrial production, different amounts and types of additives on the surface quality of 1100 and 5182 aluminum alloy strip after cold rolling, cold rolling, cold rolling process oil quality after annealing surface quality of. And the author of them after each step in detail and in-depth discussion comparing the most common way to do an assessment of the experiment, and one of the key steps for a detailed exposition. Ultimately concluded that the performance of specific phenomena and additives for the aluminum alloy cold rolled strip surface quality and rolling processes under different conditions influence.

aluminum rolling process additives corrugated surface water quality

本论文的研究受到国家科技支撑计划(编号:2012BAF09B04)和国际科技合作专项(编号:2011DFR50950)资助。