孫永崗 戴志剛 趙森森

摘要：銅加工軋輥運行過程中因材料性質(zhì)、工藝條件、操作技術(shù)等因素的影響，都會給軋輥性能帶來影響。通過完善和優(yōu)化銅加工軋輥工藝條件，在保障產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提升軋輥性能，延長軋輥使用周期是十分重要的工作內(nèi)容。本文圍繞銅加工軋輥冷卻工藝以及質(zhì)量控制的議題進(jìn)行了探討，概述了銅板帶熱軋機(jī)現(xiàn)狀及工藝特點，分析了三輥行星軋機(jī)及水冷卻系統(tǒng)，并對軋輥冷卻工藝參數(shù)及質(zhì)量控制進(jìn)行了論述，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：銅加工軋輥;軋件;冷卻工藝;質(zhì)量控制

一、引言

銅加工軋輥具有很強的強度和表面硬度，在復(fù)雜生產(chǎn)條件下起到耐熱、耐磨的功能。在銅加工軋輥使用過程中，由于軋輥自身材質(zhì)的不同，生產(chǎn)工藝條件及參數(shù)的不同會對軋輥自身質(zhì)量和性能造成影響。為了更好地滿足銅加工工藝需求，延長銅加工軋輥使用壽命，對銅加工軋輥冷卻我能夠工藝進(jìn)行分析研究十分重要。

二、銅板帶熱軋機(jī)現(xiàn)狀及工藝特點

銅板帶熱壓機(jī)分為二輥熱軋機(jī)、三輥熱軋機(jī)、四輥熱軋機(jī)。二輥熱軋機(jī)包括700×900mm、850×1500mm、1050×1600mm、1000 × 3500mm等具體規(guī)格。部分部分三輥熱軋機(jī)和四輥熱軋機(jī)屬于不可逆軋機(jī)，在生產(chǎn)工藝方面存在功能不完備、控冷控軋能力不高、在線自動化程度弱的弊端，導(dǎo)致銅板帶熱軋生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品殘次率高，因此部分不可逆軋機(jī)逐漸被市場所淘汰。目前，銅板帶生產(chǎn)行業(yè)中的熱軋機(jī)主要以二輥熱軋機(jī)和三輥熱軋機(jī)為主。在實際的生產(chǎn)工藝中，熱軋機(jī)組經(jīng)常會因為熱軋帶控制不到位而造成側(cè)彎、裂邊、板型變形、厚度尺寸不準(zhǔn)確、表面出現(xiàn)氧化皮、料卷錯層、松卷等問題，因此，優(yōu)化熱壓輥工藝對延長設(shè)備壽命，保障產(chǎn)品質(zhì)量十分必要。

三、三輥熱軋機(jī)及水冷卻系統(tǒng)

三輥熱軋機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括固定機(jī)架、太陽輪、回轉(zhuǎn)盤、軋輥、齒輪傳動裝置、中心潤滑系統(tǒng)。軋機(jī)在電機(jī)的作用下實現(xiàn)驅(qū)動性運轉(zhuǎn)。其中主電機(jī)小齒輪帶動大盤上的大齒輪使大盤回轉(zhuǎn)，而大盤內(nèi)的三個行星輪齒與中心輪齒嚙合，使軋輥隨著大盤回轉(zhuǎn)讓銅管公轉(zhuǎn)。輔助電機(jī)提供驅(qū)動力，將驅(qū)動力傳給軋輥，使軋輥能夠自傳，保證軋件持續(xù)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。軋輥的表面包括兩大部分，一部分是圓錐形還原區(qū)，另一部分是球形修整區(qū)。三輥熱軋機(jī)生產(chǎn)工藝參數(shù)主要指的是熱軋機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如行星輪軸線到中心輪軸線閥之間的中心距，這一參數(shù)是衡量熱軋機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸大小、熱軋機(jī)規(guī)格以及熱軋機(jī)生產(chǎn)能力的重要指標(biāo)。當(dāng)三輥熱軋機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)保持一定時，技術(shù)人員可以通過調(diào)整主電機(jī)和副電機(jī)的轉(zhuǎn)速比來實現(xiàn)理想的運行狀態(tài)。當(dāng)軋輥與軋管接觸表面持續(xù)呈一條狹長條帶時會積累成較大的下壓力，這也是三輥熱軋機(jī)變形量大，軋制力矩小的重要原理。由于軋制力矩小，因此所需要的能耗很低。軋輥、太陽輪、管件、軋件構(gòu)成一個轉(zhuǎn)輪系，給轉(zhuǎn)輪系施加角速度使其與軋件角速度保持一致，軋制系統(tǒng)運行，當(dāng)角速度方向相反時，軋制系統(tǒng)停止轉(zhuǎn)動。三輥熱軋機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，而且能耗低，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品合格率高，因此在銅加工軋制生產(chǎn)工藝中應(yīng)用普遍。

在熱軋機(jī)軋制的過程中產(chǎn)生的熱量通過水冷卻系統(tǒng)進(jìn)行降溫，以更好地延長軋輥使用壽命，確保加工溫度能夠滿足銅加工生產(chǎn)工藝溫度要求。水冷卻系統(tǒng)包括一次冷卻和二次冷卻，共兩個冷卻水箱。其中，一次冷卻是冷水通過軸向縫隙進(jìn)入到軋制工作區(qū)，對銅加工制品進(jìn)行冷卻，同時也起到潤滑的作用;二次冷卻是迅速降低軋管溫度，防止空氣進(jìn)入到軋制密封區(qū)間，避免銅加工制品被氧化。水冷卻系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)配備觸摸顯示屏，通過變頻器來降低能耗。通過觸摸顯示屏可是觀察系統(tǒng)實時溫度情況，能夠?qū)囟冗M(jìn)行設(shè)置，實現(xiàn)對水冷卻系統(tǒng)溫度的自動調(diào)整。還可以通過觸摸顯示屏實現(xiàn)對電機(jī)頻率的監(jiān)控。當(dāng)水冷卻系統(tǒng)中的溫度等狀態(tài)參數(shù)或者元氣件出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)發(fā)出警報功能提示工作人員進(jìn)入檢修狀態(tài)。對于熱壓機(jī)這種閉環(huán)式水冷卻系統(tǒng)是最常見的，采用的變頻方式有益于節(jié)能目標(biāo)實現(xiàn)。

四、軋輥冷卻工藝參數(shù)及質(zhì)量控制

銅加工軋制過程中，鑄坯變形過程產(chǎn)生熱量，摩擦過程產(chǎn)生熱量，這些熱量很難迅速釋放會導(dǎo)致軋輥和軋件溫度上升。高溫條件下，軋件受到熱沖擊極容易產(chǎn)生裂紋。軋輥表面和軋件之間的溫差產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致軋件發(fā)生斷裂。軋輥溫度保持在工藝設(shè)計的合理范圍內(nèi)對于軋件產(chǎn)品質(zhì)量保障十分重要，軋輥溫度仍然居高不下是常見的現(xiàn)象，因此，優(yōu)化軋輥冷卻工藝條件對于延長軋輥壽命以及軋件質(zhì)量控制十分關(guān)鍵。

軋輥冷卻水壓及流量：銅加工軋件在軋制的過程中，主電機(jī)驅(qū)動速度通常在1300轉(zhuǎn)/分鐘以上，輔助電機(jī)驅(qū)動速度通常在700轉(zhuǎn)/分鐘以上。這樣的轉(zhuǎn)速條件下，控制軋輥冷卻水壓和水流量十分重要。首先要確保冷卻水量充足且連續(xù)，軋輥溫度過高時要及時更換冷卻水箱的水。實際生產(chǎn)中，軋輥冷卻水壓一般不低于0.8Mpa，冷卻水流量不低于3500L/h。

冷卻水溫度：冷卻水溫過高會影響軋輥冷卻速度，冷卻水過低會造成軋輥表面和內(nèi)部溫差過大引發(fā)軋輥出現(xiàn)裂紋，而且軋輥表面和軋件的溫差過大還會影響軋件材料結(jié)晶不均勻從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。冷卻水溫度變化對軋輥冷卻造成影響，極冷或極熱都會使軋輥加速疲勞，從而縮短使用壽命。實際生產(chǎn)中，軋輥冷卻水溫度一般在40℃～60℃之間。

冷卻水水質(zhì)：冷卻水中懸浮物、鹽類及其他雜質(zhì)含量情況會對軋輥冷卻帶來影響。雜質(zhì)含量超標(biāo)會影響軋輥冷卻效率，同時容易堵塞噴水裝置出水孔，此外，還會影響軋輥和軋件表明光滑度。為此，冷卻水進(jìn)入系統(tǒng)前先進(jìn)行過濾處理，去除原水中的雜質(zhì)，保障冷卻水水質(zhì)，提高冷卻效果。

冷卻水噴入位置：冷卻水直接噴在軋輥表面，隨著軋輥高速旋轉(zhuǎn)，冷水在旋轉(zhuǎn)力的作用下有很大一部分被甩到周邊，有效的冷卻水量很少，從而使冷卻效果降低。為了使冷卻效果更加集中，將冷卻水噴入位置設(shè)置在軋輥受力部位的工作區(qū)，這部分區(qū)域是溫度突變區(qū)域，冷卻水噴入效果更加集中，軋輥降溫速率更快。

冷卻水循環(huán)利用：為節(jié)約水資源消耗，冷卻用水采用閉環(huán)循環(huán)方式，減少新鮮水用量。

潤滑油：在冷卻水循環(huán)噴入的過程中，不僅起到了冷卻軋輥的作用，而且還具有潤滑作用。在銅制品軋制時，軋輥和管坯之間不可避免會出現(xiàn)摩擦阻力，適當(dāng)?shù)哪Σ磷枇κ擒埣堉乒に嚥豢苫蛉钡?，但是一旦摩擦阻力過大反而會導(dǎo)致軋輥接觸疲勞，縮短軋輥使用壽命，同時給軋件產(chǎn)品質(zhì)量控制增加難度。為此，應(yīng)使用適合的潤滑油對軋輥及部件接觸部位進(jìn)行潤滑。采用的潤滑油需要進(jìn)行配方試驗，在試驗基礎(chǔ)上優(yōu)化潤滑油性能，使軋輥和管坯之間接觸部位保持合理的潤滑性能。在潤滑油使用量上，如果使用量過多，會降低接觸面摩擦力，是軋輥打滑;如果使用量太少，會增加接觸面摩擦力，使生產(chǎn)功率增大，造成電能增加，且容易超負(fù)荷運行導(dǎo)致線路跳閘。因此，技術(shù)人員應(yīng)注意控制潤滑油使用量，滿足生產(chǎn)工藝中對摩擦力的實際需求。

五、結(jié)語

綜上所述，銅加工軋輥運行過程中經(jīng)常會因材質(zhì)、工藝條件參數(shù)等因素的影響而造成設(shè)備使用壽命縮減，軋件產(chǎn)品質(zhì)量降低的問題。通過對軋輥冷卻工藝參數(shù)進(jìn)行控制，使軋輥能夠正常穩(wěn)定運行，提升軋輥性能，保障軋件產(chǎn)品質(zhì)量。

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