高精度铜板带板形控制研究

王延辉

（中铜华中铜业有限公司，湖北 黄石 435005）

1 当前国内板形控制现状

对于板形控制的相关研究，具体体现在下面几个方面：

第一，所生产的铜板带厚度偏差可以极大程度地满足客户需求；第二，铜板带生产期间广泛应用多种测厚仪，以实现自动化测量铜板带厚度；第三，同时安装配置自动厚度控制系统，保证铜板带生产的厚度及精度，并且部分装备已完成国产化。

然而，和国外铜板带生产相比，我国的铜板带生产在板形控制方面依然问题突出，具体有：

第一，针对铜板带板形生产所指定的质量标准一直都没有定论；第二，大部分的铜板带板形生产控制都是凭借经验或者是以目测位置，很少使用板形仪等专业的测量仪器；第三，基本很少使用自动板形控制系统。

相比较厚度控制，铜板带板形控制难度更大，具体表现有：

第一，从目前的铜板带厚度控制来看，横面看只有一个点，纵面看是一根线；然而，针对铜板带的板形控制，往往需要先解决带材面方面的问题；第二，从目前国内的铜板带生产技术条件来看，针对铜板带的厚度控制已经能够达到微米级，但是在板形控制上需要保证偏差小于0.1μm，这显然不是一个量级的难度。

2 铜板带板形控制存在的问题

2.1 板形控制和中厚凸度控制

针对板带材轧制生产中应用到的板形控制具体是指通过有效的技术方式轧出平直板材，针对板材的凸度控制通常是指有效地对板材宽度以及厚度做好控制。在开展板带材轧期间假如出现了板形问题的情况下，也就是我们常说的出现了板材波浪的情况，有时候也会存在边部波浪甚至是中间波浪的情况，也可能存在复合波浪。存在这些板形问题的主要原因都是轧制过程中板带材的每一个部分存在延伸不统一的问题。所以，针对这个问题，在进行板形控制的时候，必要情况下一定要做好板材厚度的控制，这也属于凸度控制相关问题，控制波浪度在0.5%以下的时候说明板形良好。

2.2 板形和内在应力控制

如果想保证轧制板带拥有更加平整的板形，其最为关键的因素在于要确保轧制压下横向力度要一致。发生不一致的问题主要在于存在微小的内应力。常见的存在板形不平整的情况具体可以用以下几点描述展开阐述：如果说某一段带材是通过多条细长条共同并排连接起来的，出现这种情况充分说明带材已经发生了轧制变薄的问题，而且也说明了细长条因为受到了来自不同方向和不同程度的作用力影响，因为作用力的影响不同导致带材出现了薄度不一的问题。由于所有的细长条之间存在彼此绑定和连接的关系，这充分说明如果细长条延伸长度越长则意味着相应细条受到的拉应力是更大的，如此在板材宽度上将会分布很多的内应力，当这些应力达到某个程度的情况下必然会发生弯曲变形的现象，导致板形产生波浪缺陷。

2.3 板形问题的凹现

板形问题的凹现主要表现在2 个方面：一个是用户对材料方面的要求在持续提高，而在电子元件的微小化进程中，存在细微的厚度差都可能导致生产的电子零件存在性能和形状上的差异。而且带材上剩下的残余应力依然会对带材成品造成极大的影响，以至于当工人在对成品做出分检的时候会发现很多带材存在侧弯现象，这种情况必然会发生零件制作面临极大的冲制困境的现象发生，而且带材生产也会增加不合格率的发生。此外，随着生产厂商对带材的生产效率提出愈来愈高的要求，希望生产宽度不断增大，卷重以及轧制速度希望不断提升，这必然导致很难对带材的生产质量做出控制，特别是对板形控制，难度也会越来越大。在实际生产阶段，对于板材宽度的控制将会极大程度的对生产效率造成影响，也将间接影响板形控制的难度，因此这一方面的问题我们也应当引起重视。

2.4 板形缺陷的具体表现

板形缺陷的界定具体是从轧制的成型结果来区分的，我们一般所说的板形缺陷包含3 种，也就是我们以上所述的其一属于中间波浪，其二属于边部波浪，其三属复合波浪，而针对具体的缺陷表现同样可以细分成很多种，在此不做过多赘述。

3 高精度铜板带板形的调节及控制

3.1 轧制板形的控制

3.1.1 改进轧机辊系结构

我们从轧机的具体发展历史能够看出，从以前的二辊轧机以及四辊轧机，再到现在的多辊轧机，尤其是后面发展的八辊轧机以及六辊轧机，国内轧机的具体型式还有辊系结构的具体演变其目的都是为了进一步提升轧制技术及其轧制效率，从而使得能够轧制出更薄甚至是更宽的板材带材。从当前的发展现状来看，这也是对轧制板形进行有效改善和质量控制十分核心的要素。对此，我们可以认识到，假如要对轧制技术及其效率做出有效提升，最为重要的就是对轧机型式辊系结构的原动力做出优化设计，尤其是保证所生产出来的轧制板形能够得到很好的控制，这同样是我们对轧机辊系进行有效检验并对其改进最为核心的目标以及标准。

对轧机型式及辊系结构做出提升和优化也是进一步提高板形轧制技术及其效率最为核心的内容，从而保证可以轧制出更薄和更宽的质量过关的带材。所以，全面提升板形轧制技术的水平效率也是持续对轧机辊系结构进行原动力提升不可或缺的手段之一。带材所能达到的最小可轧厚度必定和工作辊本身的直径大小存在紧密关联，而且轧辊的长度同样会对带材所能产生的轧制宽度造成最为直接的影响，而且还和带材本身的刚度有着紧密的关系。当我们对四辊轧机的生产方式进行升级之后，将可以有效地解决以前经常出现的二辊轧机方面的问题，尤其是多辊轧机的弯曲凸度还有轴承座都能够得到很好的改善，这种方式将可以更好地改善过去所使用的四辊轧机固有存在的技术难度和技术限制。当我们对轧机的结构形式做出有效改进之后，采取有效的办法能够对辊系结构的生产方式进行优化，从而对辊系横向弯曲的有效控制和调节进行改善，最终达成对实际辊缝做出有效调节以及控制的目的，也能够直接地对轧制板形生产进行优化。

3.1.2 轧制板形综合控制

轧制板形实施综合控制最为核心的方式是通过对轧机的板形做出机构调节的方式做出控制，具体的控制措施包含以下几种：第一，对轧辊进行倾斜调节。此种方式是进行轧制操作十分普遍的一类调节方式，采用这种方式可以很好防止发生板形生产存在单边波浪的问题，更可以保证所生产的带材在实际轧制的同时可以始终放到中心位置。假如我们在进行轧制的过程中发生了明显的单边波浪的问题，此种现象表明带材存在不同边角延伸的问题，特别是有的边角会存在过度延伸的问题，对于这方面的问题我们一定要进行调节处理，从而防止发生单边波浪进一步恶化的现象，甚至发生不同程度的断带问题。第二，对轧辊进行弯辊调节。通过此类方式进行调节最主要的是向工作辊以及支撑辊辊颈添加有效的液压弯辊力，从而起到很好的调节对辊缝形状进行改善的目的。采取对弯辊进行调节的办法可以更好地对带材板形发生的对称性缺陷进行改善，主要的办法就是进行弯辊力设计，需要将极限轧制力控制在10%左右。第三，对轧制工艺进行润滑处理或对冷却喷淋进行调节。在具体轧制期间主要通过应用矿物油或者是乳化液的方式对轧制工艺进行润滑处理，能够发挥出更好的润滑以及冷却的作用。不仅如此，现代板带轧机通常都会配置匹配的冷却喷淋，同时也会对制造工艺进行有效地润滑处理，对其做出分段调节。通过对分段调节装置做出有效的流量调节，同样可以对发生了不同缺陷问题的板材做好有效的轧制板形方面的改善，相比较以前使用的液压弯辊，采取冷却喷淋还有工艺润滑都能够发挥出很好的调节作用，而且调节效率更好。第四，对六辊还有多辊轧机轧辊进行弯曲凸度上的调节。其中，六辊轧机凭借的是控制可轴向移动的中间辊的方式实现对工作辊背部支撑力的具体分布，从而达到良好调节和控制辊缝的目的。

3.2 影响板形的其他因素及对应调整措施

除了以上我们所阐述了通过优化轧制工序能够对制造以及带材板形的最终质量造成直接性影响，我们还应当认识到，不单单是铜，或者是注入铜合金板之类元素等实际生产阶段的多种工序对于带材的板形生产造成非常大的影响，其影响的主要工序不仅仅包括了退火工序，同时还会对成品实施平整处理带来一定的影响。针对这种情况，我们应当采取如下措施进行应对：第一，应用连续性张力退火必然会对带材的生产板形造成极大的影响。从当前国内对铜板带的实际加工形势来看，比较常用的是应用气垫式连续退火的方式实施对成品薄带进行退火处理。也就是说，当带材全部进入到退火炉之后，通常需要在炉口的进口位置以及出口位置形成一定的张力，通过这种方式保障带材始终在炉内保持腾空的运行状态，通过此类张力作用能够更加高效地对存在缺陷的带材板形做出很好的改善。第二，拉弯矫工序可以对板形起到良好的调整作用。对于铜和铜合金的高精薄带的处理主要可以通过拉伸弯曲矫直机的方式对其进行平整矫直处理。在这里，拉伸弯曲矫直其核心工作原理在于通过应用带材的短限位组织可以在获得张力以及弯曲力的作用下让板材实现更大的延伸。当带材的短纤维组织发生弹性收缩的时候，已经发生延伸变长的纤维就可以一直保留。由此说明，因为张力加大必然会发生一定的塑性变形，而且这种变形也会作用在板材延伸上，从而保障带材能够在最后的出口位置始终延续带材的纵向应力值，切实保证力度的方向是一致的，从而达到很好的矫平这一目的。此外，经过良好的拉完矫处理之后，能够有效消除轧制或者是因为退火之后带材发生三元形状缺陷的情况，比较常见的边浪缺陷以及中间瓢曲缺陷等，从而有效提升带材的板形质量，也能更好地满足客户对于板材的质量要求，这也是传统使用的辊式矫直机存在的因为工艺以及结构方面的局限性导致缺陷难以消除的问题，通过这种方式则可以很好的解决。此外，对于板形制造造成影响的因素是多种多样的，以上所述的是比较常见的几种类型，鉴于不同影响因素，我们还需要做到具体问题具体分析，并一直保持与时俱进，以契合当今社会和时代发展，契合应用领域的技术要求。

4 结语

铜以及铜合金板带是一种较为重要且不可或缺的基础性原材料，由于其拥有良好的弹性、导电以及传热等性能，因此被广泛应用到众多领域。如今，随着我国现代工业技术和科技的持续性发展，对于铜以及铜合金板带的应用范围也在不断扩大，越来越多的产品类别都已经对电子和电气产品产生了越来越高效、微型化以及低成本等要求。对此，对铜和铜合金板带材所拥有的厚度、精度及性能等方面也有更高的要求，通过有效的控制措施及技术调整是可以有效解决此类问题的。本文也重点阐述了高精度铜板带板形的具体控制措施，不仅有技术调整，更有机器结构类调整，都是十分有效的应用措施，值得在全国范围内推广。