蘇忠偉

(中鋁洛陽(yáng)銅業(yè)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039)

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)紫銅帶材的需求逐年增加，尤其是厚度0.1～0.3mm、長(zhǎng)度大于4000m的高精紫銅電纜帶及光伏太陽(yáng)能焊帶需求更大。采用氣墊式退火爐是生產(chǎn)這類紫銅帶的首選方式，但因設(shè)備造價(jià)高等原因，許多生產(chǎn)廠家選擇鐘罩式退火生產(chǎn)工藝，控制紫銅退火粘連問題成為這一生產(chǎn)工藝的技術(shù)難點(diǎn)。筆者從事生產(chǎn)紫銅高精帶材以來，一直致力于研究控制紫銅退火粘連這一技術(shù)難題，經(jīng)過多次技術(shù)改進(jìn)和總結(jié)，控制紫銅退火粘連效果比較明顯。本文根據(jù)近幾年生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從影響紫銅退火粘連的各種因素進(jìn)行逐個(gè)分析，以供同仁交流探討。

1 產(chǎn)生粘連的影響因素

1.1 退火制度

1.1.1 退火溫度

選用鐘罩爐生產(chǎn)紫銅，高溫退火過程中料卷層間容易形成粘連。在保證紫銅產(chǎn)品性能的前提下，選擇較低的退火溫度和較短的保溫時(shí)間對(duì)控制紫銅粘連有明顯效果。根據(jù)多次的工藝摸索和改進(jìn)，紫銅軟態(tài)產(chǎn)品退火溫度選定在350～400℃，保溫時(shí)間控制在5～7h。

1.1.2 冷卻方式

鐘罩式退火爐由加熱罩、冷卻罩、內(nèi)罩、爐臺(tái)、爐座風(fēng)機(jī)、真空系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)組成，鐘罩爐退火的原理見圖1。退火過程主要是由加熱罩熱輻射、爐座風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)形成的強(qiáng)對(duì)流循環(huán)和料卷間的熱傳導(dǎo)這三個(gè)熱傳遞方式實(shí)現(xiàn)。紫銅在加熱過程中，由于外圈先受熱膨脹對(duì)中間料卷形成的是拉應(yīng)力，料卷層間不會(huì)形成粘連。但在冷卻過程中，外圈先受冷收縮對(duì)中間料卷形成壓應(yīng)力，冷卻強(qiáng)度越大壓應(yīng)力越大，越易造成料卷的層間粘連。

1-加熱罩；2-內(nèi)罩；3-爐臺(tái)

冷卻過程由風(fēng)冷和水冷兩個(gè)過程完成。風(fēng)冷比水冷的強(qiáng)度要小，控制水冷的時(shí)機(jī)是控制冷卻強(qiáng)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)總結(jié)，上水時(shí)機(jī)選定在260℃。在高溫時(shí)段進(jìn)行水冷，料卷層間容易出現(xiàn)粘連，主要出現(xiàn)在距料卷內(nèi)圈1/5～2/3部位。

1.2 帶材的卷取張力

1.2.1 張力大小的選擇

紫銅帶材退火粘連和帶材的卷取張力關(guān)系很大，成軋后帶材平均橫截面積的張力≥12kg/mm2時(shí)，如果直接退火，帶材粘連嚴(yán)重(圖2)。為控制紫銅退火粘連，退火前降低帶卷張力，選用成軋后再倒帶重卷，效果非常明顯，張力倒帶機(jī)如圖3。重卷的張力要選用適宜的數(shù)值，張力過大退火后帶面中間也會(huì)形成橫向粘連皺紋；張力過小，料卷在倒帶重卷的過程中易跑偏卷不齊，無(wú)法裝爐退火，或是退火翻料時(shí)，容易形成層錯(cuò)造成表面挫劃傷，退火后挫傷的地方形成堆狀粘連。根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際狀況，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)確定厚度0.1～0.3mm的帶材平均橫截面積張力為0.75～1.5kg/mm2。

圖2 料卷層間粘連

圖3 張力倒帶機(jī)

1.2.2 張力穩(wěn)定

帶材在倒帶重卷過程保持張力穩(wěn)定對(duì)控制退火粘連有重要意義。張力突然波動(dòng)和抖動(dòng)容易使帶材局部受力不均，造成帶材卷曲過程跑偏，從而造成退火過程的局部粘連。

要保證帶材在倒帶重卷過程中張力穩(wěn)定， 首先張力參數(shù)選用恒定值，不要輕易調(diào)整參數(shù)；其次設(shè)備方面，倒帶機(jī)組的開卷機(jī)、收卷機(jī)的滑塊、回轉(zhuǎn)油缸和中間傳動(dòng)輥的軸承等保證完好，確保設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

1.3 防粘介質(zhì)

帶材表面越清潔退火時(shí)越容易粘連，為防止退火粘連在帶材表面涂一層防粘介質(zhì)。

選擇防粘介質(zhì)首先要考慮退火后對(duì)帶材表面的腐蝕和污染，其次要考慮供應(yīng)方便成本低廉。經(jīng)過摸索，利用現(xiàn)有軋制油經(jīng)過過濾，根據(jù)季節(jié)溫度的不同通過配比調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)黏度以達(dá)到使用要求。經(jīng)過近兩年的實(shí)踐證明使用效果良好，后改用航空煤油，經(jīng)驗(yàn)證效果更好。

油品要求清潔，不能有金屬質(zhì)點(diǎn)，因其會(huì)在退火過程中造成應(yīng)力集中，形成點(diǎn)狀粘坑(圖4)。在涂抹過程中要保證油膜厚度涂抹均勻，涂抹方式先是采用油杯進(jìn)行滴注再經(jīng)過吹掃，優(yōu)點(diǎn)是油量可控制，缺點(diǎn)是帶面的油膜不均勻，帶面時(shí)常出現(xiàn)點(diǎn)狀粘連?，F(xiàn)改進(jìn)為利用旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)訑D壓式涂抹，優(yōu)點(diǎn)是油膜涂抹比較均勻，缺點(diǎn)是油量不好控制，但效果比前一種方式有很大改善。油品的涂抹方式仍需進(jìn)一步探討。

1.4 產(chǎn)品板型

產(chǎn)品板型的好壞對(duì)退火粘連有一定影響，尤其是中間浪或中間槽型的板型最易形成退火粘連。宏觀看是產(chǎn)品的板型不好，微觀上解釋是材料的內(nèi)應(yīng)力分布不均造成。帶材的退火過程也是消除內(nèi)應(yīng)力的過程，材料本身存在的內(nèi)應(yīng)力不均在退火過程中也會(huì)造成帶材層間的應(yīng)力不均而形成退火粘連。大輥徑軋機(jī)比小輥徑軋機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品板型要好。四輥軋機(jī)和多輥軋機(jī)相比，四輥軋機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品粘連的機(jī)率較小。

圖4 帶面粘連

1.5 產(chǎn)品表面缺陷

產(chǎn)品表面存在有手感的輥紋、輥包、挫傷等缺陷都容易造成退火后的粘連。

多輥軋機(jī)生產(chǎn)的成品表面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)輥紋、輥包，退火后表面有缺陷的地方會(huì)出現(xiàn)規(guī)律性的線狀粘坑。多輥輥系較為復(fù)雜，如果輥系中進(jìn)入銅屑或金屬硬物很難被軋制油沖洗出來，軋制過程這些異物在輥系中會(huì)損傷軋輥表面，容易在帶材表面形成規(guī)律性缺陷造成退火粘連。定期檢查輥系、更換軋輥，保證各級(jí)輥?zhàn)拥淖罴雅浜鲜窍@些缺陷的有效辦法。

2 常見粘連現(xiàn)象分析

紫銅退火粘連的現(xiàn)象可分為橫向粘皺、堆狀粘坑、線狀粘坑、點(diǎn)狀粘坑等。

(1)粘皺。整卷粘皺產(chǎn)生的原因可能是帶材的張力過大造成；料卷中間部分粘皺可能是冷卻強(qiáng)度大造成；

(2)堆狀粘坑。多出現(xiàn)在料卷的不齊處，張力過小或張力不均造成；

(3)線狀粘坑。料面有規(guī)律性輥包或輥線造成；

(4)點(diǎn)狀粘坑。表面涂油不均、帶材表面有異物、板型不良等易造成。

3 數(shù)據(jù)總結(jié)

某廠近三年來紫銅0.1～0.3mm生產(chǎn)采用鐘罩爐退火的數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。

表1

4 結(jié)論

紫銅薄帶退火粘連所受影響因素較多，它們之間相互聯(lián)系，比如張力大小的選擇與來料板型好壞、帶面油膜厚度都有關(guān)系。每個(gè)因素的變化都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品退火后粘連，要對(duì)其進(jìn)行細(xì)化總結(jié)，在動(dòng)態(tài)中找出最佳控制點(diǎn)。采用鐘罩爐生產(chǎn)工藝，控制退火粘連是一項(xiàng)長(zhǎng)期不懈的工作，希望通過與同仁的交流，使這項(xiàng)技術(shù)更加成熟。