铝板带热轧机轧制过程中铝卷端面错层控制方法探讨

王修亮

（新疆众和股份有限公司 乌鲁木齐 830013）

1 铝板带热轧机铝卷端面错层现象描述

铝板带热轧机轧制过程中铝卷端面错层是电子铝箔加工的关键技术难题，某铝加工企业热轧机铝卷端面错层量达到12mm，造成电子铝箔表面擦伤、黑道、亮点线、裂边断带等质量缺陷，影响铝箔质量和成品率的进一步提升。前期在出现热轧机铝卷端面错层时，主要是采用改变工作辊粗糙度和辊形、调整冷却润滑压力流量和性能指标、优化轧制工艺速度张力和压下率等控制方法，但铝卷端面错层不能得到有效改善控制。

2 铝板带热轧机铝卷端面错层原因分析

2.1 设备机械精度对热轧机铝卷端面错层的影响

（1）热轧机辊缝水平精度误差问题。热轧机辊缝由液压压上机构和电动压下机构组合控制，液压压上机构为短行程调整，主要包括压上油缸、伺服阀、位置传感器、压力传感器。电动压下机构为长行程调整，主要包括压下直流电机、压下丝杆、减速箱、位置传感器。如果液压压上机构和电动压下机构两侧水平精度偏差，造成轧机辊缝两侧水平位置精度偏差，会导致热轧机铝板带轧制过程中出现铝卷端面错层现象。

（2）热轧机工作辊系精度误差问题。热轧机工作辊系包括上下工作辊和上下支撑辊，如果热轧机工作辊系圆跳度、水平度和平行度存在精度误差，会导致热轧机铝板带轧制过程中出现铝卷端面错层现象。

（3）热轧机卷取机水平精度误差问题。热轧机卷取机包括左卷取和右卷取，卷取机与轧辊之间有夹送偏导辊系，如果左右卷取机和夹送偏导辊的水平度平行度存在偏差，会导致热轧机铝板带卷取过程中出现铝卷端面错层现象。

2.2 设备控制精度对热轧机铝卷端面错层的影响

（1）推床对中控制精度误差问题。热轧机推床包括入口侧推床和出口侧推床，主要是对铝板带进行对中控制，确保铝板带轧制过程中处于轧机中心线，推床控制主要由两侧液压缸推动，位置传感器检测推床位置，比例伺服阀控制推床位置。如果推床两侧位置控制偏差，造成推床对中控制精度偏差，导致铝板带轧制过程中不在轧机中心线而出现铝卷端面错层现象。如果推床夹持的设定宽度大于铝板带宽度，就不能稳定控制铝板带轧制过程跑偏造成的铝卷端面错层现象。

（2）轧机辊缝控制精度误差问题。热轧机液压辊缝控制系统包括位置闭环控制模式和轧制力闭环控制模式，由传动侧和操作侧两个液压油缸执行。热轧机在辊缝校零和轧机刚度检测过程中采用轧制力闭环控制模式，在铝板带轧制过程中采用位置闭环控制模式。如果液压辊缝控制系统中两侧液压油缸、压力传动器、位置传感器、伺服阀、控制系统存在检测控制精度偏差，就会出现轧机液压辊缝两侧位置控制偏差，导致辊缝倾斜造成铝板带轧制过程中铝卷端面错层现象。

（3）铝板带凸度控制精度误差问题。铝板带凸度控制主要包括工作辊弯辊控制、工作辊倾斜控制和冷却润滑喷淋控制，热轧机铝板带轧制过程中弯辊控制、倾斜控制和喷淋控制精度偏差都会造成铝板带凸度控制精度误差，导致铝板带轧制过程中出现铝卷端面错层现象。

（4）铝板带横向温度控制误差问题。铝板带传动侧和操作侧温度偏差，轧件的变形力和轧辊热膨胀会出现偏差，导致两侧轧制力和辊缝位置出现偏差，造成铝板带轧制过程中出现铝卷端面错层现象。

2.3 工艺过程控制对热轧机铝卷端面错层的影响

（1）工作辊粗糙度和辊形问题。热轧机工作辊粗糙度和辊形为关键工艺控制点，如果工作辊粗糙度低和辊形不对称，易造成铝板带在辊缝中横向窜动，导致热轧机铝板带轧制过程中出现铝卷端面错层现象。

（2）乳液冷却润滑流量和性能问题。热轧机乳液冷却润滑流量和性能是控制铝板带表面质量和性能的关键因素。如果乳液冷却润滑流量和润滑性能偏高，不仅会造成铝板带轧制过程中打滑影响铝箔质量，也会造成铝板带在辊缝中横向窜动，导致热轧机铝板带轧制过程中出现铝卷端面错层现象。

（3）轧机轧制线高度控制问题。热轧机如果轧制基准线过高或过低，会使轧件相对于轧辊存在一个较大的倾斜角，导致热轧机铝板带轧制过程中出现铝卷端面错层现象。

（4）铝板锭坯料不均匀问题。热轧机铝板锭受铸造工艺和设备的影响，如出现铝板锭坯料晶体不均匀，易导致热轧机铝板带轧制过程中出现铝卷端面错层现象。

（5）轧制工艺控制参数问题。热轧机铝板带轧制速度、张力、压下率、弯辊力都是关键工艺控制参数，铝板带轧制过程中轧制速度快、左右卷取张力小、压下率太大或太小、弯辊力不匹配等相关因素，都会导致热轧机出现铝卷端面错层现象。

3 铝板带热轧机铝卷端面错层控制方法

3.1 设备机械精度问题造成铝卷端面错层的控制方法

（1）热轧机辊缝水平精度控制。对轧机两侧压上油缸位置、压下丝杆位置一致性进行调整，前期轧制过程中操作侧油缸位置比传动侧油缸位置高0.2mm,因此将压下电机连轴器脱开，将操作侧压下位置调整0.2mm。并对热轧机辊缝上下基准面水平精度进行检测调整，将热轧机辊缝基准水平精度控制在标准范围之内，有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

（2）热轧机工作辊系精度控制。热轧机工作辊和支撑辊经过轧辊磨床磨削后，对工作辊和支撑辊的圆跳度进行在线检测，将轧辊圆跳度控制在5道以内。并对轧机牌坊两侧铜滑板进行检查确认，再将轧辊装入轧机牌坊中，再对工作辊与支撑辊的平行度和水平度进行检测调整，将热轧机工作辊系水平与平行精度控制在标准范围之内，有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

（3）热轧机卷取机水平精度控制。热轧机卷取机包括左卷取和右卷取，卷取机与轧辊之间有左右夹送偏导辊系，以热轧机工作辊系为设备精度检测基准，对左右卷取机和左右夹送辊的水平度、平行度进行检测调整，将热轧机左右卷取机和左右夹送偏导辊的水平与平行精度控制在标准范围之内，并将左右卷轴圆跳度检测调整控制在标准范围以内，有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

3.2 设备控制精度问题造成热轧机铝卷端面错层的控制方法

（1）推床对中精度控制。设计应用热轧铝板带轧制过程宽展工艺模型，通过宽展模型准确计算出热轧铝板带各道次的宽度，并将铝板带宽度设定为推床夹持开口宽度，确保热轧推床夹持宽度与铝板带实际宽度一致。再将铝板锭放置于推床之中，通过调整推床两侧液压位置控制系统，将推床两侧位置偏差控制在标准范围以内，使铝板锭推送夹持在轧机中心线位置，有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

（2）热轧机辊缝精度控制。对热轧机液压辊缝控制系统中位置闭环控制和轧制力闭环控制进行阶跃响应测试，检测调整两侧液压油缸、压力传动器、位置传感器、伺服阀、控制系统的检测控制精度偏差，对存在问题的检测控制元件进行更换，对控制响应PI 增益进行调整优化，确保轧机两侧液压辊缝控制的同步性和一致性。将热轧机液压辊缝两侧位置偏差控制在标准范围之内，有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

（3）热轧机铝板带凸度精度控制：在铝板带热轧机出口侧增加高精度厚度检测设备，实时检测出铝板带轧制过程中两侧和中间的三点厚度，自动检测计算出铝板带凸度和倾斜数据。并在热轧机中增加凸度控制系统，根据铝板带轧制过程中的凸度和倾斜的检测数据，实时反馈控制热轧机工作辊弯辊控制、工作辊倾斜控制和冷却润滑喷淋控制，使热轧机铝板带凸度和倾斜自动控制在工艺目标范围内。有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

（4）热轧机铝板带横向温度误差控制。在铝板带热轧机出口侧增加高精度温度检测设备，实时检测出铝板带轧制过程中两侧和中间的横向三点温度。并在轧机出口侧增加独立的冷却喷射控制系统，根据铝板带横向温度的检测数据，实时反馈控制调整冷却喷射控制系统的流量和区段。将铝板带传动侧和操作侧温度偏差控制在标准范围以内。有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

3.3 工艺过程控制问题造成热轧机铝卷端面错层的控制方法

（1）工作辊粗糙度和辊形控制。经过工艺实验论证，工作辊粗糙度低易造成铝板带轧制过程打滑，工作辊辊形不对称易造成铝板带轧制过程中横向窜动。根据热轧机轧制理论模型和轧制实验数据，制定了工作辊粗糙度和辊形控制标准，有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

（2）乳液冷却润滑流量和性能控制。在热轧机乳液冷却润滑系统中加装了流量检测控制系统和压力检测控制系统，实时检测反馈控制乳液冷却润滑流量和压力，确保乳液冷却润滑流量和压力的设定值和实际值偏差控制在标准范围以内。同时根据工艺实验数据，制定了热轧机乳液冷却润滑的性能参数控制标准，实时监测乳液润滑技术指标,并加入轧机前后滑计算功能控制程序,实时验证乳液润滑指标的稳定性,有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

（3）热轧机轧制线高度控制。热轧机轧制基准线高度是铝板带轧制的关键控制点，为有效弥补轧辊直径变化对轧制线高度的影响，在热轧机中加入了轧制线自动调整控制程序，将轧辊直径数据输入控制系统中，轧机在压靠时自动将轧制线高度进行精确调整。有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

（4）铝板锭坯料均匀性控制。将铝板锭坯料进行切样检测，根据检测数据调整控制铝板锭铸造工艺，确保铝板锭坯料晶体均匀性，有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

（5）轧制工艺控制参数问题。针对热轧机铝板带轧制速度、张力、压下率、弯辊力等关键工艺控制参数，设计开发应用了铝箔热轧机工艺过程控制系统和数据采集系统，根据数学模型和原始数据进行自动轧制程序表和轧制参数设定值的计算，实现了热轧机轧制工艺控制参数的自计算、自适应、自学习，不断优化工艺控制参数的设定精度来提升产品控制精度。有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度。

4 铝板带热轧机铝卷端面错层控制总结

针对铝板带热轧机轧制过程中铝卷端面错层技术问题，进行了系统性的研究分析和实验论证，总结了影响热轧机铝卷端面错层的12 个主要因素，并制定了12 项铝卷端面错层的控制方法，有效提升了铝板带热轧机铝卷端面错层控制精度，将铝板带热轧机铝卷端面错层量从12mm 控制在3mm 以内，并在解决铝卷端面错层的过程中，开发设计应用了大数据分析和自动控制系统技术，有效提升了热轧机自动控制能力和过程控制精度，进一步提升了热轧机铝板带质量和性能，为电子铝箔高质量高效益发展提供了设备技术基础。