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有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年2 期 5 1 影响铸轧铝板板形的因素及控制方法 孔忆平，高瑾，马宁，何慧刚，曹波 云南新美铝铝箔有限公司，云南昆明6 5 0 2 1 6 摘要研究了铸轧辊型、磨削正弦角、铸辊冷却水对铸板板形的影响机理和相应的控制方法，通过控制达 到改善铸板横向板形、纵向板形的目的。 关键词铸轧铝板；板型；铸轧辊；磨削；冷却 中图分类号T G 3 3 5 ．5文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 6 0 2 0 0 5 1 一0 4 E f f e c t i n gF a c t o r sa n dC o n t r o l l i n gM e t h o d so fC a s t i n gA l u m i n u mS h e e tS h a p e K O N GY i - p i n g ，G A OJ i n ，M AN i n g ，H EH u i g a n g ，C A OB o Y u n n a nX i n m e i l uA l u m i n i u mF o i lC o ．，L t d ．K u n m i n g6 5 0 2 1 6 ，C h i n a A b s t r a c t T h ei n f l u e n c e sm e c h a n i s ma n dc o n t r o lm e t h o d so ff a c t o r ss u c ha sc a s t i n gr o l l e rs h a p e ，g r i n d i n gs i n ea n g l e ，c o o l i n gw a t e ro nc a s t i n ga l u m i n u ms h e e ts h a p ea r es t u d i e d ．T h ep u r p o s eo fi m p r o v i n gs i d e w i s es h a p ea n d l e n g t h w i s es h a p eo fc a s t i n ga l u m i n u ms h e e tc a nb ea c h i e v e db yc o n t r o l l i n gt e c h n o l o g y ． K e y w o r d s C a s t i n ga l u m i n u ms h e e t ；S h a p e ；C a s t i n gr o l l e r ；G r i n d i n g ；C o o l i n g 在铝板带箔的生产轧制过程中，板形的控制十 分重要。板形不良会造成轧制减薄过程中的频繁断 带，严重的导致产品判废。这些不仅直接影响成品 率的提高，还间接造成生产辅助时间过长、轧辊使用 周期过短等生产要素的低效率运行。 板形的控制是一个系统工程，但总的来说，铸轧 板形直接显著的影响着后续的生产控制，因此应从 源头抓起。我公司自2 0 0 4 年以来，通过对铸轧辊凸 度、辊型曲线和铸轧辊循环冷却水等工艺的摸索和 研究，铸轧板板形质量得到了大幅改善 如纵向厚差 从2 0 0 3 年的0 ．1 3 ～0 ．2 6m m 减少到2 0 0 5 年的 0 ．0 3 ～0 ．1 0m m ；凸度从2 0 0 3 年的0 ．5 ％～3 ．2 ％减 少到2 0 0 5 年的0 ．1 ％～1 ．0 ％ ，为后续生产轧制提 供了板形的保障和支持。 向板形特征曲线和纵向板形特征曲线等。 隐性板形是指位错密度、晶粒度、合金元素、组 织状态在铝板宽度、长度和厚度方向的不均匀分布。 这些不均匀分布在铝板内部主要表现为不均匀的内 应力分布，虽然短期内暂时不足以对铸轧板外形轮 廓施加形变影响，但在后序生产轧制过程中，随着不 均匀内应力的释放，就会显著的影响并改变着铝板 的外形轮廓，从而造成不良板形。 在实际生产过程中，显性板形因素同时也会造 成潜在的不良隐性板形，隐性板形因素同样也会造 成不良显性板形，孤立的单因对单果的对应理论在 生产过程中是不存在的。本文就影响板形的显性和 隐性因素人手，对铸板板形的形成机理和控制方法 进行论述。 1板形分类和概念 2 就板形来说，分为显性板形和隐性板形。 显性板形就是铝板的直观外形轮廓，是可以通 过千分尺等器具进行定量检测的指标，主要包括横 作者简介孔忆平 1 9 7 2 一 ，男，云南昆明人，副主任工艺师 理论横向板形和几种常见的横向板 形特征曲线 横向板形特征曲线是生产过程中辊型的真实反 万方数据 5 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年2 期 映，板凸度并不等于横向板形特征曲线。磨削工艺、 辊芯水道及铸嘴流场均会造成相同板凸度值下不同 的横向板形特征馥线。图1 是理想横向板形特征曲 线和几种常见的实际横向板形特征曲线。 兰6 { 5 乓63 f l 鐾6 ．2 5 6 ．2 n t 5 暑6 ．3 0 阱 鼙6 ．2 5 6 ．2 f l SJ 01 52 f J2 5 测量点 间距5 0 r a m 5l J1 52 02 5 测量点 间距5 0 r a m 5l J1 52 }2 5 测量点 间距5 0 r a m 图1 横向板形特征曲线 F i g ．1 T h ec h a r a c t e r i s t i cc u r v eo f l a n d s c a p eo r i e n t a t i o ns h e e ts h a p e 3 板形控制方法 3 ．1 轧辊磨削 3 ．1 ．1 辊凸度 铸轧辊受轧制力的作用，横截面沿垂直于轴线 方向相对位移的程度称为挠度，如图2 所示。 图2 轧辊挠度计算图 F i g ．2B e n d i n gd e f l e c t i o nc a l c u l a t i n go fr o l l e r 在铸轧生产过程中，由于轧制力引起的轧辊弹 性弯曲和压扁，从而改变轧辊外形，形成铸板凸度。 由图2 可以推导出弯矩和剪力在C 点 板面边缘 引起的挠度公式【“ 上 。 。 』1 8 ．8 L E D 4 1 2 n 2 7 b 纛≥ 1 式中D 一轧辊辊身直径 m m ；E 一轧辊材料的 弹性模量 1 0 3 M P a ；G 一轧辊材料的剪切模量 1 0 3 M P a 由 1 式可以看出，轧制力增大，弯矩挠度和剪 力挠度同时增大，轧辊挠度变大。 因此为保证铸板凸度的稳定，必须根据辊径的 变化、合金变化、铸板宽度变化制定与之相适宜的辊 凸度来满足铸板凸度的稳定。 通常，我们采用理论指导实际，实际联系理论的 方法，在固定某些铸轧参数的前提下，通过运用统计 的方法分别摸索出辊径变化、铸板宽度变化和不同 合金的铸轧辊凸度计算公式，铸板凸度计算定位值 能够精确在0 ．0 0 5 ～0 ．0 2m m 内，铸板凸度的波动 范围逐步缩小，改善情况详见表1 。 表1 板凸度改进对比 T a b l e1 C o m p a r i n go fs h e e tc o n v e x i t yi m p r o v i n g 3 ．1 ．2 磨削正弦角 在轧辊磨削过程中，影响横向板形特征曲线的 另外一个主要因素是正弦角。我们采用德国瓦德里 西济根公司的磨床磨削铸轧辊，此磨床采用正弦曲 线对轧辊进行型面磨削。在相同的辊凸度设定条件 下，选用不同的正弦角度，将会得到不同的辊型曲 线，详见图3 。 邛I ■H ■m D 龌■啊c l 砸 n ●1 1 1 I - 4 1 0 1 1h h | O - l l - * T i -“ 1 k 1 ． l i th 噼“ca 哪m ●- r．． 蛔“1 l l 吼, i l ．】“ 1 ，t l OJ l l 打a f 山- ’吐，∞Ch l 曲t1I t l 0 | lj - 1 ．I 岫f k t ■吐i 健e m i l l l i m e t l f ．． h r f 札l 埘吐* 1 7 1 7 一l t o f l l e 岫咄t r e [ ■i l t t l1 0 1 m - ，r I I I t 3 f hr H h ㈣ * _ m ．J ■Ⅱnl - 岫 1 7 4 7 ．1 1 0illP n f i l iO 咐lh 口fh - i 血1 ．∞H - l “ l l m l 竹1 ．f h1 4 l t i t．一r ．i 一 1 ．I H K H I “l 疆X X l l l “X H l f ．4 l X H J 【l2 M M l 1 1 ． H N HJ 一 ．2 憎X ’ - 1 1 ．4 1 H X l l “H l - 4 J ．} ；f 删} 一I H X X l ．一，、、 纩弋 驴 ≯ ’， 吣 ，、 3 4 94 1 l f ’9 8 ．8 I l l 燃2 1 { 9 7 “l 1 7 4 7 ． 1 7 4 ．7 1 5 2 4 ．1 艄7 3 ．5 { 1 1 2 2 2 ．9 1 I 1 5 7 2 ．3 0 图3 不同正弦角对应辊型曲线 F i g ．3 R o l l e rs h a p ec u r v e sc o r r e s p o n d e n c e w i t hs i n ea n g l e s 从图3 我们可以看出，1 8 0 。 、9 0 。 、1 。 正弦 角对应的辊凸度均为1 ．0m m ，但9 0 。 和1 。 正弦 角轧辊两肋部 1 7 4 ．7 ～5 2 4 ．1I T l m 、12 2 0 ．9 ～1 5 7 2 ．3m m 位置对应的辊型曲线明显比1 8 0 。 的凸 起量增加了0 ．0 3 ～0 ．0 6h i m ，这个增加量对铸板横 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年2 期 5 3 向板形影响十分大，详见图4 。 E E ＼ 盐 骚 ￡ ￡ 、 匦 蟮 图4 不同正弦角生产的铸板 F i g ．4 S h e e tc a s ta td i f f e r e n ts i n ea n g l e s 可以看出，采用1 。 正弦角磨削的铸轧辊生产 的铸轧板板形特征曲线比9 0 。 的要平缓、光滑许 多，铸轧板边部减薄现象大为减缓，从后工序 冷轧、 中轧以及箔轧 的生产情况来看，二肋松板形缺陷得 到了明显改善。 3 ．1 ．3 轧辊圆跳动 轧辊圆跳动主要影响铸板的纵向厚差。控制轧 辊圆跳动，一要保证辊颈的圆跳动，二要保证辊身圆 跳动。 在轧辊制造过程中，是以基准面来进行修整的， 基准面的精度直接影响轧辊圆跳动。轧辊制造厂家 在轧辊制作过程有意的保留了基准面，就是为了应 对使用过程中出现异常状况时，可以根据基准面将 轧辊恢复正常，因此基准面的保护就显得十分重要。 在日常管理控制中，我们定期对基准面进行测量和 校正，另外要求轧辊磨削后辊身跳动值必须低于 0 ．0 2I T I I T I 。 3 ．2 轧辊表面粗糙度 从微观来看，任何物体表面形貌都是粗糙不平 的。两个物体相互接触时，实际接触仅发生在粗糙 度峰尖处，真实接触面仅占名义面积的一部分L 2J 。 当热流通过两物体的接触界面时，由于接触不 完全而导致热流线收束，交界面会产生明显的温度 降，形成接触热阻【2J ，因而两接触表面会出现温度 不连续的现象。 一种固体与另一种液体相互接触时，真实接触 面积与不仅固体表面粗糙形貌有关，还与液体和固 体的表面张力有关。由于轧辊表面形貌不相一致以 及表面张力的原因，铝液与轧辊表面发生的浸润程 度也不一样，实际接触面积的不一样造成热量传递 效能的不一样，从而影响热量的传递和扩散。 在铸轧过程中，铝液由液体逐步变为固体，同时 存在液体与固体接触和固体与固体接触的情况。因 此铸轧辊表面粗糙度的均匀一致，粗糙形貌均匀一 致，是板形和内部组织质量的重要保障。 我们对铸轧辊表面粗糙度的控制标准是粗糙度 R a 控制在0 ．8 ～1 ．0 肚m ，粗糙度 R a 波动范围控 制在0 ．0 0 - 0 ．0 1 2 弘m 。 3 ．3 铸轧辊冷却 连续铸轧过程中液态金属和凝固后的固态金属 带坯在辊缝内冷却产生的热量绝大部分是通过铸轧 辊辊壁传递给辊套内流动的冷却水，由冷却水带走 的[ 3 | 。 辊套外表面的温度分布均匀，是生产带材板形 一致的重要保障。 冷却水选型不当、循环冷却方式不当，就容易在 铸轧辊水道中产成腐蚀、结垢 主要是碳酸钙、硫酸 钙、磷酸钙、氢氧化镁和硅垢等 和粘泥，严重的造成 水道阻塞。 由于水垢、铁锈的导热性能很差，从而阻碍热交 换，大大降低热效率。铸轧辊芯水道一旦生成铁锈 或水垢，热阻就会升高，导热性降低。另外，由于垢 下腐蚀的原因，轧辊辊芯与辊套之间容易形成较大 的间隙，从而造成辊套打滑。 冷却水循环方式主要有敞开式和密闭式二种， 敞开式循环水系统相对密闭式循环水系统来说具有 以下三方面的缺点 1 蒸发浓缩过程导致水垢加速 形成； 2 水在冷却塔内和空气充分接触，使水中的 溶解氧得到补充，水中溶解氧是造成金属电化学腐 蚀的主要原因； 3 水在冷却塔中蒸发，使循环水中 含盐量逐渐增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸 散，使水中碳酸钙在传热面上结垢析出的倾向增加。 综上所述，我们采用在密闭式循环水系软中使 用加入了化学药品的软化水来防止循环冷却水系统 腐蚀、结垢和粘泥等问题的产生，具体做法是定期 对整个冷却管路 包括铸轧辊芯水道 进行清洗、预 膜；采用在软水中添加高效缓蚀剂、阻垢剂和杀生剂 的方法，防止水垢、铁锈和粘泥的生成；将冷却水p H 万方数据 5 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年2 期 7 ，5 ～9 ．0 、浊度、总硬度 以C a C 0 3 计，5 0 0 ～6 5 0 m g ／L 、总碱度 以C a C 0 3 计，5 0 0 ～6 5 0m g ／L 、总 铁离子、氯离子等指标纳入到日常监控范畴。 4结论 1 运用统计方法分别摸索出辊径变化、铸板宽 度变化和不同合金情况下的铸轧辊凸度计算公式， 从而满足铸板凸度的生产要求； 2 正确合理的选择铸轧辊磨削正弦角，可有效 缓解二肋松板形缺陷，同时可获得更为平滑的横向 板形特征曲线，还可改善铸板边部厚度突降现象； 3 在软水中添加高效缓蚀阻垢剂，防止轧辊水 道中产生铁锈和水垢，防止由此造成铸轧辊辊套表 面温度不一致从而形成的不良板形。 参考文献 [ 1 ] 肖亚庆．铝加工技术实用手册[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 5 4 6 4 5 0 2 ． [ 2 ] F l e t c h e rLS ．R e c e n td e v e l o p m e n t si nc o n t a c tc o n d u c t a n c e h e a tt r a n s f e r [ J ] ．J o u r n a lo fH e a tT r a n s f e r ，1 9 8 8 1 1 0 1 0 5 9 1 0 7 0 ． [ 3 ] 段瑞芬．铸轧铝坯料的板形控制[ J ] ．轻合金加工技术， 2 0 0 4 1 0 1 4 3 4 ． 上接第3 4 页 里篮趣虱匾圆 她j 蠹叠盟l 墨竺塑些型 图3高压酸浸法提取碲的工艺流程图 n g ．3 A c i dl e a c h i n gu n d e rp r e s s u r e p r o c e s so fr e c o v e r i n gt e l l u r i u m 在控制工艺条件和参数方面，我们完全突破传 统方法，形成一套自创的加压酸浸铜阳极泥预处理 技术，在较短的时间、较少量的试剂消耗及比较合理 的设备配置下达到9 9 ％以上的铜浸出率和较高的 碲浸出率。 3结论 在所有情况下，从阳极泥中回收碲时，建议采用 在氧气存在下的加压酸浸法。由于碱浸法和苏打造 渣法，均需专门设置工序来提取碲。若在提取碲之 前采用酸浸进行阳极泥的预处理，预处理后还需对 阳极泥进行热水洗涤，洗去大量的残酸后才能进 行碱浸，消耗的苛性钠试剂量较大，造成浸出成本较 高。苏打造渣法工艺流程较复杂，需要对苏打渣进 行破碎、磨细处理，因为浸出时对磨矿时间和粒度有 一定要求，磨矿时间一般在4 ～6h 才能达到符合碱 浸的粒度。而近年来发展起来的加压酸浸方法，在 浸出铜元素的同时可以浸出大量的碲元素，不需要 设置专门的工序除碲，流程较为简单。浸出后可用 铜粒还原碲，将碲转化成金属碲的状态而有效地回 收。这种方法可将所有副产品液流循环使用，大大 降低环境污染。从工艺流程的简化和对环保越来越 高的要求，加压酸浸将是一个很好的选择。 参考文献 [ 1 ] 蒋继穆，孙倬，王协邦，等．重有色金属冶炼设计手册 锡锑汞贵金属卷[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 9 5 ． [ 2 ] 朱祖泽，贺家齐．现代铜冶金学[ M ] ．北京科学出版 社，2 0 0 3 ． [ 3 ] 李洪桂．湿法冶金学[ M ] ．长沙中南大学出版社， 2 0 0 2 ． [ 4 ] 王玉林．从阳极泥中提取碲，甘肃有色金属，1 9 9 8 4 3 0 3 5 ． [ 5 ] 李明．回收碲的工业试验，江西有色金属，1 9 9 6 6 3 8 4 2 ． [ 6 ] H a f f m a n nJE ．R e c o v e r yo fs e l e n i u ma n dt e l l u r i u mf r o m c o p p e rs l i m ea n o d e [ J ] ．J O M ，1 9 8 9 ，6 3 3 3 8 ． [ 7 ] 小西纯二，林庄作．铜电解阳极泥浸出液的处理[ J ] ．国 外锡工业，1 9 8 9 ，1 7 3 3 8 4 1 ． 万方数据