拉弯矫对带材板形的控制影响分析

山岩岩

山东南山铝压延新材料有限公司 山东烟台 265700

近年来，随着铝及铝合金板带材料在易拉罐用品、装饰、印刷等方面的广泛应用，客户加工要求的不同，加工工艺开始多样化。在基础的铝加工行业中，提高板带材的质量成为了加工流程中最主要的控制点，通过拉弯矫直工序的前处理清洗作用提高带材表面洁净度和矫直作用改善带材板形，进而更有利于提高产品的市场竞争力。

1 拉弯矫工作原理

拉弯矫工序的核心部分为矫直机组，带材经过前处理去除带材表面油污、铝粉、灰尘等污染物，满足后工序加工和客户使用要求。然后带材进入矫直机组，通过矫直机上下工作辊的交替作用于带材，使带材产生塑性变形，来起到矫平带材的作用，以满足带材后续生产使用要求。

顾名思义，拉伸弯曲矫直机对于板形的控制原理即是通过对带材进行拉伸和弯曲变形即通过张力辊及弯曲辊的共同动作，运用材料弹塑性变形的理论从而实现改善板型。需矫平的带材在2组张力辊组施加的拉应力作用下，使带材发生弹性变形，长度方向减少了内应力不均[1]。

2 板形的表现及检验

通常，板形的表现形式有两种，一种是波浪，一种是端头翘曲。波浪是指板、带材因为轧制过程中金属不均匀地发生变形所造成的各种不同的非平整性现象的一个总称。端头翘曲一般是在带材相对厚度偏厚或是经退火处理后带材较软，在延伸率设定较大的情况下产生。通常，我司拉矫延伸率控制在0.15-0.3%范围。一般而言，在铝合金板带的加工中，所谓的板形即取其横向上的最长与较短纵向之间的相应纵向差值，成为I的单位。波浪：要求波高≤3mm，长度方向任意1000mm内波浪个数≤3个。端头翘曲：任意切取1500mm长度时，端头翘曲高度不大于10mm。

3 板形的关键点控制

根据拉弯矫的工作原理进行分析，影响板形最主要的是带材的塑性变形和弹性变形[2]。而对两者产生影响的主要关键点则是：压下量、延伸率、张力。

（1）压下量的影响。矫直机主要由支撑辊、中间辊、工作辊三部分组成，上下工作辊之间的缝隙即压下量也是任意都能调节。按照被矫带材的厚度、合金状态、原始板型等不同，可以选择不同的压下量。被矫带材料通常会在矫直机的入口中产生较大的弯曲，扭矩和弯曲的增加也会随着压下量的降低而逐渐削弱，经过许多辊子的反复矫正，带材的弯曲会随着压下量的增加而逐渐缩小，进而使带材并且变得更加平直。对矫直段工作辊组进行整体位置垂直调节，使辊缝的高度发生改变，使带材横向变形程度发生整体改变。压下或上顶调节可综合矫直带材上翘、下扣、边部波浪、中间波浪等多种板形缺陷。但压下或上顶调节不能太大或太小，否则容易产生新的下扣、上翘及波浪所谓垂直调节其实质就是一种斜度调节，其通过某一根或几根或一组辊子的垂直方向不同高度的调节，最终改变了整个辊系的倾斜度，即实现了斜度调节。

生产过程中，应该根据带材厚度进行矫直机压下量的设定，尽量采用小压下量控制，防止产生辊印和损坏矫直机[3]。

（2）延伸率的影响。延伸即通过利用两组S辊之间的拉应力关系使带材内部产生一定的程度弹性化变形，达到完全消除或大大减少带材内部残余应力的主要目标，使带材更加平整。延伸率不当，过小，未能完全消除其残余应力，板形产生回复；延伸率过大，产生了新的残余应力，甚至产生滑移线缺陷。一般而言，纯铝、薄料或来料板形较好的料其延伸率可适当给小一些，而合金铝、厚料或板形较差的料其延伸率可适当给大一些。

（3）张力影响。通过利用进出口张力辊之间的拉力而导致带材发生弹塑性变形，达到消除或降低带材残余应力的主要目的。这类辊子的直径相对于矫直辊大，这样使得其辊子和带材之间具有较大的接触包角，可以在带材中对其产生一个越来越大的拉应力，此类辊子的拉应力与后面弯曲式矫直机的弯曲压应力相互重叠，这样双应力就可以同时达到一种比较理想的矫直效果。在实际生产应用中，辊系对带材板形的影响主要有：辊子磨削及磨损造成尺寸匹配情况、辊子表面质量状态。辊系不匹配易造成张力的稳定性控制，进而造成带材擦划伤、松层等缺陷。辊子的表面质量控制主要是对辊子的磨削使用及后续生产中的清理清洁工作。

4 样本数据分析

为了进一步加强板型的过程控制，充分保证成品卷材板型满足客户的使用要求，增加拉矫在线调整板型及成品板型过程评估。拉矫后取样模拟成品分条板型检验。具体操作方法如下：①使用料头剪取拉矫后全宽*1米长样品，样品标记主动侧、传动侧位置；②根据成品规格进行模拟中剖剪切，每侧切边量按实际规格进行计算剪切；③裁剪完成后样品放置检料平台，检测端头翘曲情况并将结果进行详细记录。需注意信息的准确性，另上下表面、两侧均需检测。

通过拉矫中剖模拟中剖板形，选取样本厚度0.21-0.23mm，数据26个。经分析延伸率设定约0.2%，张力设定28-30N/mm2板形控制在10I以下，大部分板形值能够控制精确到≤3I。根据实际卷材板型进行工艺参数范围内调整，找出最佳板型可适用的最优参数。但是对于对于合金状态H24、H14、H18等硬度稍小的带材板形控制需根据实际情况进行减少延伸率、降低张力的等措施现场调节控制。

5 结语

经过拉弯矫工序后的铝带材在板型和表面品质都能得到很好地控制和改善。然而在实际的生产中轧制后的带材板形变化并不是完全均一的，这就要求我们根据轧制后的实际带材板形情况采用不同的生产工艺参数，或者经过反复的参数调整测试，才能以使轧制后的带材板形达到最好。目前，拉矫工序的产品已经在设备中得到了越来越多的应用，对于设备结构的优化和设计也不断地更新，板形矫直技术的效果正在不断地提高。