冷轧板带材表面粗糙度的研究

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热粗轧辊
５ １０ １５ ２５ ３５ ５０ ６５ ８０ １００ 生产量（ 卷数）
热粗轧辊 热粗轧辊 热粗轧辊
图 １ 不同轧辊粗糙度衰竭图
由图 １ 可以看 出， ６５ 卷生产周 期 后 ， 原 始 粗 糙 度 分 别 为 １．２μｍ、 １．０μｍ、 ０．６５μｍ、 ０．５２μｍ 的 热粗轧辊、热精轧辊、乳液润滑冷轧辊、全油润
关键词： 冷轧； 粗糙度； 生产条件； 乳液润滑剂
中图分类号： ＴＧ３３５．１２
文献标识码： Ａ
文章编码： １００５－ ４８９８（２００８）０３－ ００４２－ ０３
前言
２ 轧辊粗糙度对冷轧表面的影响
随着铝板带加工技术水平的不断提高， 用户 对产品表面质量的要求也在不断提高。粗糙度是 衡量铝板带产品表面质量的重要参数， 较小的粗 糙度有利于提高产品表面光洁度， 且能有效减少 退 火 时 层 间 摩 擦 造 成 的 表 面 粘 伤 ［１］。 为 此 我 对 ２８００ｍｍ 乳液润滑冷轧机轧制的产品表面粗糙度进 行研究， 查找生产过程中生产条件对轧制表面产 生的影响， 合理控制各项参数， 从而获得最佳的 产品质量。
４０％压 下 量 时 粗 糙 度 ／μｍ ０．３５９ ０．３６７ ０．３７１ ０．３６７
６０％压 下 量 时 粗 糙 度 ／μｍ ０．３７ ０．３６７ ０．３７１ ０．３７
冷 轧 表 面 粗 糙 度 ／μｍ
研究表明， 毛料粗糙度无论大小， 当经过２０％ 变形时， 通过轧辊碾压开始急剧趋于一致； 在 ４０％时完全达到稳定。２８００ｍｍ 冷轧机产品变形率 绝 大 多 数 在 ６０％左 右 ， 因 此 得 出 ， 冷 轧 产 品 压 下 率大 于 ４０％时 ， 板 带 材 表 面 粗 糙 度 最 终 由 轧 辊 粗 糙度决定而与原始毛料粗糙度关系不大。
１ 试验条件及方法
１．１ 试验设备 ＲＴ－ ２００ 粗 糙 度 测 量 仪 、 ＳＵＲＴＲＯＮＩＣ２５ 粗 糙
度测量仪、２８００ｍｍ 乳液润滑冷轧机。 １．２ 试验用料
“１＋１” 热 轧 供 毛 料 、 “１＋４” 热 连 轧 供 毛 料 、 １４００ｍｍ 全油润滑冷轧供毛料、铸轧供毛料。 １．３ 试验过程
（ ２） 式带钢表面粗糙度数学模型得出的结论是一
致的， 即辊面越光滑， 板材表面越光洁， 且通过
一定的压平率表现出来。
Ｒｎ＝Ｒ０（ ０．２１３＋０．０５８δ－ ２７．９３δ２＋ ０．０２３ｌｎ（Ｌ＋１）
＋２．４７δΔδ＋０．０６１ｑ２）
………… （ ２）
式中： Ｒｎ 为 带 钢 表 面 粗 糙 度 ； Ｒ０ 为 轧 辊 粗 糙
由图 ２ 可以看出， 获得最小粗糙度的轧制压 力在 ６３０～９５０ｔ 区间。这是因为， 当轧制力较小时， 过厚的油膜保护了轧板原始表面的粗糙度， 削弱 了轧辊对轧板的滚光和碾压作用； 变形区油膜具 有 “隔蔽效应”［４］ 。随轧制压力的增加， 变形区油 膜厚度减小， 轧板表面粗糙度也随之减小。当轧 制 压 力 增 加 到 一 定 值 时 （ 本 方 案 为 ６３０ｔ） ， 油 膜 厚 度达到最低流体润滑临界条件时不再减薄， 表面 粗糙度也趋于稳定。当轧制力继续增加大于分子 油膜承载极限时（ 本方案为 １１００ｔ） ， 油膜破裂， 轧 辊直接接触轧板表面形成干摩擦， 最终导致粗糙 度随轧制压力升高而变大。
（ ３） 轧辊粗糙度、轧制压力、轧制速度、乳 液浓度在不同机列都存在一个最佳生产范围， 在 该范围可获得较好的表面粗糙度， 其值可通过本 试验方法测得。
参考文献 ［１］ 孙 建 林 、傅 祖 铸 等．压 下 率 对 冷 轧 铝 板 表 面 质 量 的 影 响［Ｊ］．
轻合金加工技术， １９９１（６）：１９ ［２］ 黄建新．表面粗糙峰对流体润滑油膜的影响［Ｊ］．台湾大学学
５ 轧制速度对冷轧表面的影响
冷轧速度快会帮助轧辊抓取润滑油以建立油 膜厚度， 速度越快， 进入变形区的乳液越多， 油 膜厚度越大， 表面粗糙度隨之增加。且过快的轧 制速度对粘度相对较大（ 参照煤油） 的乳液来说，
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《铝加工》
２００８ 年第 ３ 期总第 １８２ 期
技术工程
将造成在辊面的分布不均匀， 变形区内的油膜厚 度不一致。反映在铝板表面会出现不同的粗糙度 区域， 即形成大为带状或小为条 状的 “色差” 现 象， 该缺陷经清洗后不能消除。
７ 结论
（ １） 轧 辊 表 面 磨 削 原 始 粗 糙 度 随 生 产 过 程 “衰 竭 ”， 但 不 会 无 限 减 少 ， 将 趋 于 一 个 定 值 ， 该
值由原始值和润滑介质决定。 （ ２） 产品表面粗糙度达到一定压下率时与原
始来料表面粗糙度无关， 但受轧辊粗糙度、轧制 压力、轧制速度、乳液浓度影响。
“废旧铝再生高强耐腐６０６３圆铸锭”技术取得新突破
由长葛市天润有色金属研究所自主研发的一项可以提 供废铝再加工塑性性能和力学性能的＂ 废旧铝再生高强耐 腐 ６０６３ 圆铸锭＂ 技术研究， 在 河 南 长 葛 市 取 得 突 破 。 它 运 用创新的溶体纯净化和均质细晶化综合处理技术， 使处理 后的铝细晶铸坯的塑性性能和力学性能大幅提高， 解决了
通过对不同供坯方式的毛料在 ２８００ｍｍ 冷轧机 轧制的冷轧铝板取样， 经丙酮溶液清洗后用两种 粗糙度仪同时测量粗糙度， 将采集的数据进行分 类整理， 滤出受干扰的异常数据并通过相应分析， 找出规律。
２．１ 轧辊粗糙度的变化机理 生产过程中随着辊面与板带材表面接触， 其工
作区域产生两种变化： 一种是表面粘铝层形成； 另 一种就是工作表面与板材表面的互相磨擦。这两种 现象 都 造 成 对 辊 表 面 的 “变 相 抛 光 ”， 也 就 是 说 ， 轧辊表面粗糙度会不断降低即衰竭， 但其衰竭不是 无限的。随着粘铝层达到一定饱和厚度， 研磨掉的 铝粉与新粘的达到平衡， 其粗糙度也趋于稳定［２］。
１９７９
Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｏｎ Ｓｕｒ ｆａｃｅ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｏｆ Ｃｏｌｄ￣ｒ ｏｌｌｅｄ Ｐｌａｔｅ ａｎｄ Ｓｔｒ ｉｐ
ＳＵＮ Ｗｅｉ￣ｊｕｎ （Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ （Ｇｒｏｕｐ） Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１３２６， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｏｆ ｃｏｌｄ－ ｒｏｌｌｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ； ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｌａｗ ｏｆ ｍａｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ｏｕｔ． Ｇｏｏｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｌａｔｅ ａｎｄ ｓｔｒｉｐ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｐｅｅｄ， ｒｏｌｌｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ； ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ； ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ； ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ
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优质铝合金的熔炼技术难题。参加鉴定的专家一致认为， 该技术达到了国内领先水平。
据悉， 用该技术生产的再生铝产品将打入以航天器材 为主的高端科技市场领域， 由此生产的废旧铝再生增值效 益每年可达 １０ 亿多元。
４ 轧制压力对冷轧表面的影响
采用 ５９Ц乳液润滑时， 测得 ‘１＋１’热轧机列 所供 ５Ａ０６ 合金毛料在 不同轧 制 压 力 时 的 粗 糙 度 ， 结果如图 ２。
０．８ ０．６ ０．４ ０．２
０ ３００ ４００ ５００ ６００ ７００ ８００ ９００ １２００ １４００ 轧 制 压 力 ／ｔ
轧制压力与冷轧产品粗糙度 图 ２ 轧制压力与冷轧产品粗糙度
０．４３μｍ、０．３３８μｍ。
２．２ ２８００ｍｍ 乳液润滑冷轧轧辊粗糙度与产品表面
的关系
轧辊表面与产品表面粗糙度可通过线形回归
分析， 建立辊面与产品表面粗糙度数学模型， 所
研究的两组冷轧轧辊最能满足指数关系 ：
ν＝ηｅδｘ
………… （ １）
式中： ν为板材表面粗糙度； ｘ 为轧辊粗糙度；
δ为油膜厚度指数， 由生产时进入轧制区的即时油膜
厚度决定； η为压平率， 即在一定油膜厚度前提下，
轧辊表面粗糙度通过油膜对板材表面的 “转印率”。
压 平 率 与 润 滑 剂 本 身 性 质 有 关 ， 煤 油 和 ５９Ц
乳化液的压平率经测试分别为 ０．９４、０．８。
由公式（ １） 可知，轧辊表面粗糙度与得到的板材
表面粗糙度在可能范围内是线形递增的， 这与
６ 乳液浓度对冷轧表面的影响
乳液浓度对轧制表面的影响，是靠在变形区内 形成油膜的厚度来实现的， 浓度过低， 在变形区 析出油当量低， 缺乏形成基本油膜层所必需的油 分子， 不能形成流体润滑， 粗糙度增大。形成最 小流体润滑的油膜厚度必须达到 ３ 倍综合表面粗 糙 度 ［５］。 浓 度 过 高 ， 析 出 油 当 量 大 ， 油 膜 厚 度 过 厚， 轧 辊 表 面 粗 糙 度 “传 导 ” 受 阻 ， 铝 板 表 面 粗 糙度同样保证不了。经现场测试和研究， 结果表 明 ： ２８００ｍｍ 冷 轧 机 ５９Ц 乳 液 浓 度 保 持 在 １８％ ～ ２２％时， 铝板带材表面粗糙度值最小。
《铝加工》
２００８ 年第 ３ 期总第 １８２ 期
技术工程
冷轧板带材表面粗糙度的研究
孙伟君 （ 西南铝业（ 集团） 有限责任公司压延厂， 重庆 九龙坡 ４０１３２６）
摘要： 结合生产实际对影响 ２８００ｍｍ 冷轧机轧制的产品表面粗糙度的因素进行了研究； 找出了主要生产条件对产 品表面粗糙度的影响规律； 通过对轧制速度、轧制压力、乳液润滑剂等参数的合理控制， 最终获得良好铝板带 表面质量。