铸轧一机双卷产品的研发实践

曾 虎

(洛阳万基铝加工有限公司，河南 洛阳 471800)

近年来，宽幅轧机越来越多，但宽度在1000mm以下供小冷轧机使用的订单，市场上仍有很多，因窄幅订单生产效率低、经济效益差，大部分厂家不愿意生产。我公司的轧机辊面宽度2300mm，可生产2150mm宽度的产品，生产窄幅订单，生产效率和经济效益均不高。在现有市场情况下，为保证公司效益，开发一机双卷产品显得尤为必要。现将我们的工艺方法介绍如下，供同行参考。

1 重点攻关项目确定

(1)一机双卷产品就是同时出两卷产品，需要在铸嘴中部加装分割铝液的装置，该装置材料要求耐铝液的高温，不易变型，有一定的韧性，易于切割、修整、打磨和装配。所以选择合适的分割铝液装置，才能保证铝卷从中间均匀分割。

(2)正常生产单卷产品时，铸嘴两边部分别加装软耳子，可以起到配合铸嘴板装配，控制铸轧卷的结晶成型及尺寸的作用，并能有效保护铸轧生产中板坯内部组织层稳定。板型要求为中间厚、两边薄，呈抛物线型(图1)，产生凸度的原理如图2所示。

在生产过程中，铸轧辊由于受到液压系统施加的轧制力(N)以及铝板坯对铸轧辊的反作用力(T)，而产生了一定的弯曲变型，如果铸轧辊没有凸度，产出的板坯就会中部凸起。所以，在生产过程中铸轧辊需要磨削适当的凸度，才能保证铸轧板坯中凸度相对稳定[1]。

双卷产品需同时出两个卷，轧辊中部加装分流装置后，出现过冷区域，如果用单卷产品生产时的轧辊参数，板坯经过轧制容易出现楔型板。所以轧辊磨削参数确定是保证双卷产品板型合格的前提。

图1 卷材标准板型Fig.1 Coil standard shape

图2 轧卷产生凸度的原理图Fig.2 Schematic diagram of convexity produced by rolling

(3)轧机能否生产出双卷产品，启动生产时的立板工艺操作影响较大，其中温度、前箱液面高度、轧机速度控制、合金牌号、人机配合都与单卷产品立板时有所差异，参数控制不当、人机配合不好，容易造成立板失败。所以，立板操作是双卷产品能否生产成功的保证。

2 实验过程

2.1 铸嘴制作

轧机一次出两个宽度、厚度、板型相同的卷，铸嘴制作是关键。铸嘴的作用是为铸轧区提供板宽方向上均匀、稳定、连续的铝液，通过内部分流块，把进入铸嘴的铝液均匀分开，保证进入铸轧区的铝液温度和流量在宽度方向上一致，从而保证轧出的铝板性能均匀稳定，板型良好。为此，分别对双嘴组合型铸嘴(图3)和单嘴中分型铸嘴(图4)制作方法进行实验。

图3 双嘴组合型铸嘴示意图Fig.3 Diagram of double nozzles modular casting nozzle

图4 单嘴中分型铸嘴示意图Fig.4 Diagram of parting casting nozzle in single mouth

(1)轧辊磨削参数确定后，根据我公司实验结果，双嘴组合型铸嘴制作方法的优点为，板型呈抛物线，符合客户需求；铸嘴制作组装简单；立板容易。其缺点为，铸轧区不易调整一致，导致卷取时错层大，调整困难。

(2)根据实验结果，单嘴中分型铸嘴制作的优点为，铸轧区一致，上卷不错层；板型良好。其缺点为，铸嘴制作复杂，主要是中部软耳修整精度高。

根据两种铸嘴生产优缺点分析，为满足客户需要，保证卷的外观质量，采用单嘴中分型铸嘴效果较好。

2.2 铸轧板基本板型要求

对带坯横截面来说最好是中间厚，两边薄型成一定弧型。铸轧卷板型标准是，①同板差，铸轧板横向两边部(边部30mm处)厚度的差值要求小于板厚的0.6%；②中凸度，铸轧板横向中部厚度与两边部厚度平均值的差与中部厚度的百分比范围为0～1%。

2.2.1 轧制工艺过程[2]

液体金属靠静压力作用通过浇铸系统和供料嘴直接进入一对相反方向旋转的铸轧辊中间。液体铝与两辊表面接触，其热量通过辊套传送给辊内冷却水导出。这时，铸轧辊使液体金属快速结晶。随着铸轧辊的转动，铝熔体的热量不断通过凝固壳被铸轧辊带走，结晶前沿温度持续下降，结晶面不断向熔体内部推进，当上下两个结晶层增厚并相遇时，即完成了铸造过程而进入了轧制区，轧件受轧制变型成为有中凸度的铸轧板(图5)。

图5 轧制过程Fig.5 Rolling process

2.2.2 板型控制

一机双卷产品要求同时生产的两个卷板型均符合要求，在同等条件下，经过多次立板实验，其他指标变化不大，中凸度和同板差变化较大，容易出现楔型板(图6)。

图6 楔型板型Fig.6 Wedge shape

出现图6情况，是因为轧辊中部出现了过冷区域，导致两卷对应边部冷却强度过大，在受到轧辊作用力的情况下，产生较大的反作用力。两卷产品均出现楔型板型，中凸度和同板差指标均不合格，产品到下游将会产生严重边浪，无法进行轧制。因此，设置合理的轧辊磨削参数，才能保证产品同板差和中凸度两个关键指标合格。

根据我厂实验数据，生产一机双卷产品，轧辊磨削凸度值需比同等宽度的单卷产品大5%～10%，方能满足板型要求。

2.3 立板

2.3.1 立板准备

(1)按工艺要求准备好生产所需各种工具、用品；(2)控制好保温炉、精炼箱、过滤箱温度，流槽烘烤温度合适；(3)检查各设备是否正常，辊缝调整是否合格，铸嘴制作和组装是否符合标准；(4)参加立板人员分工明确，劳保穿戴齐全。

2.3.2 立板操作

(1) 动态立板[3]

操作人员按分工进入岗位，启动铸轧机，使轧辊高速转动，速度给定1600mm/min～2000mm/min。打开流眼，预热流槽及前箱，并检查前箱内熔体温度，当温度高于正常生产温度30℃左右，开始向嘴子供流跑渣，跑渣时要调整好前箱液面高度，不宜过高，以防漏铝。跑渣时，出口侧人员要及时清理辊面凝铝，同时注意观察两个嘴腔是否堵塞，当粘附下辊的凝铝均匀，且嘴腔无堵塞时，开始降速出板，并随时调整前箱液面高度，两个板头都出后给轧辊通入冷却水，并启动喷涂。剪切板头，将两个板头引向卷取机进行卷取，卷取时注意张力的调整。出板后要及时检测板型、板厚、晶粒度，调整速度，直至正常。

(2) 静态立板

放流前，轧机出口侧人员分别放上两块引出板，在3个耳尖角前端各放一小块纤维毡密封好，并准备好3～5块干燥的纤维毡，以防立板过程中轻微漏铝时作堵塞用。打开流眼，入口侧人员注意液流控制，并检测前箱、流槽的熔体温度，当温度达到要求时，开始向前箱供流。当铝水漫过前箱出口上沿开始进入嘴腔，主操手启动轧机，使轧辊以低速度转动，并注意电流变化，此时入口侧人员要控制好前箱的金属水平。从轧机启动到铸轧见板30s～40s，由于铸轧板将两个引出板顶出，出口侧人员要及时拿走引出板。主操手操作主机缓慢提速，当铸轧出板大于1m时，启动喷涂，出板一周后开始通入冷却水。调整板厚，剪切板头，将两个板头引向卷取机进行卷取。检查板型、板厚、晶粒度，并调整铸轧速度，直至正常。

3 卸卷时注意事项

(1)双卷中间要垫铝板，防止推卷时两个卷端面碰伤；

(2)卸卷鞍座上导辊需要加长，卸单卷时重心在中间，两个卷时重心在鞍座两边，容易造成鞍座拖不住卷，出现卷掉落情况。鞍座加装附件如图7所示，加装Φ50mm钢管a和b，低于鞍座导辊50mm～150mm，能拖住两个卷不掉落即可。

图7 卸卷小车鞍座加装附件图Fig.7 Attached figure of saddle mounted on unwinding trolley

4 生产结果

以我公司1060铝合金并结合以上生产方案为例，一机双卷生产的关键参数见表1,各种规格产品板型数据见表2，从表2中数据可以看出，实验结果成功。

表1

表2

5 结束语

铸轧生产中，如果订单产品宽度过窄，根据轧机的最大生产宽度，可以实现一机双卷生产，并能提高生产效率，降低生产成本。在生产一机双卷时，要根据生产实际，摸索出最佳的生产工艺，特别是生产前轧辊的磨削参数、铸嘴的制作方法、立板操作及生产中的各项参数控制，是保证稳定生产的关键。