韓 晨

(中色科技股份有限公司,河南 洛陽(yáng) 471039)

2021年我國(guó)銅及銅合金板帶產(chǎn)量為258萬(wàn)t,其中銅板材30萬(wàn)t,銅帶材228萬(wàn)t,增幅15.7%,約占全球總產(chǎn)量的60%,從2004年起連續(xù)13年位居世界第一位,是名副其實(shí)的銅板帶生產(chǎn)大國(guó)。但同時(shí),在銅加工材總進(jìn)口量中,銅板帶是最大的進(jìn)口產(chǎn)品類(lèi)型,這說(shuō)明國(guó)內(nèi)在高端銅板帶產(chǎn)品方面還有較大的市場(chǎng)發(fā)展空間和發(fā)展?jié)摿?也說(shuō)明中國(guó)在高端銅板帶材制造領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與核心競(jìng)爭(zhēng)力還不夠強(qiáng)[1]。

從中美貿(mào)易戰(zhàn)中可以清醒的認(rèn)識(shí)到,國(guó)家與國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)表面上是軍事、經(jīng)濟(jì)等方面,但實(shí)質(zhì)上,歸根結(jié)底還是技術(shù)和人才的競(jìng)爭(zhēng),尤其是核心技術(shù)、創(chuàng)新技術(shù)、殺手锏技術(shù)的比拼,銅板帶行業(yè)同樣如此。可喜的是,利用中美貿(mào)易摩擦,國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始重視和把握進(jìn)口銅板帶替代的機(jī)遇,發(fā)揮技術(shù)、品牌和裝備優(yōu)勢(shì),在附加值高、科技含量高、有市場(chǎng)容量的銅板帶高端產(chǎn)品方面擴(kuò)大生產(chǎn)和市場(chǎng)占有份額。

1 國(guó)內(nèi)銅板帶與國(guó)外的差距

近10年來(lái),國(guó)內(nèi)新建銅板帶項(xiàng)目充分借鑒和吸收國(guó)外先進(jìn)工藝技術(shù),引進(jìn)或合作制造國(guó)外先進(jìn)設(shè)備。這使得國(guó)內(nèi)部分新建銅板帶生產(chǎn)線(xiàn)的工藝流程、設(shè)備配置和世界一流銅板帶企業(yè)如美國(guó)奧林黃銅、德國(guó)威蘭德公司、韓國(guó)豐山、日礦金屬公司等相媲美甚至在部分設(shè)備配置方面更為先進(jìn)[2,3]。但同時(shí),國(guó)內(nèi)高精銅板帶產(chǎn)品在以下幾個(gè)方面與國(guó)外相比還存在一定的差距:

(1)合金品種少,新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力弱,中低檔銅加工產(chǎn)品產(chǎn)能過(guò)剩,同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。國(guó)外銅板帶先進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)一般在傳統(tǒng)合金基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整成份和比例尤其是微合金元素的配比,同時(shí)對(duì)應(yīng)調(diào)整和熔鑄、熱軋、冷軋、熱處理等工序的具體工藝參數(shù),進(jìn)而固化出新合金的生產(chǎn)工藝。而國(guó)內(nèi)企業(yè)雖然在新產(chǎn)品和合金開(kāi)發(fā)方面一直在努力,但大都采用追隨、模仿方式。同時(shí),國(guó)內(nèi)企業(yè)的工序流程或工段之間往往存在脫節(jié)現(xiàn)象,熔煉、鑄造、加熱、熱軋、冷軋、熱處理、清洗、精整和剪切等各工序過(guò)于獨(dú)立化,考核方式、崗位分離設(shè)置(研發(fā)、工藝、操作、管理)也不利于新合金品種高精帶的開(kāi)發(fā)和穩(wěn)定生產(chǎn)。

(2)高端產(chǎn)品質(zhì)量及其工藝穩(wěn)定性不高。高精銅板帶產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性主要包括:力學(xué)綜合性能的提高(如提高強(qiáng)度的同時(shí)不降低銅板帶的導(dǎo)電性和韌性),高的表面質(zhì)量(高光潔度且表面不起皮、無(wú)擦劃傷),尺寸高精確性和穩(wěn)定性(同一批產(chǎn)品橫向厚差、縱向厚差、板型精度的一致性和可控性),較低的殘余應(yīng)力等。生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性不僅與設(shè)備配置的先進(jìn)與否、電氣元器件控制精度的高低、工藝和技術(shù)參數(shù)的匹配度等方面相關(guān),也與生產(chǎn)企業(yè)的管理理念和方式方法、制度與執(zhí)行、員工對(duì)企業(yè)和崗位的熱愛(ài)程度與付出等方面密切相關(guān)。因而,生產(chǎn)和管理的智能化、自動(dòng)化、制度化直至無(wú)人為因素影響化必然是一種趨勢(shì)。例如,國(guó)外部分生產(chǎn)企業(yè)使用配置并不高檔的設(shè)備和常規(guī)生產(chǎn)工藝能夠生產(chǎn)出極具競(jìng)爭(zhēng)力的高精帶材產(chǎn)品就是這種因素使然。

(3)產(chǎn)品性?xún)r(jià)比的可控性能力不足。產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的高低實(shí)質(zhì)上是在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用時(shí)性?xún)r(jià)比的比較和選擇。即使對(duì)同一種產(chǎn)品,通過(guò)合金成份的微調(diào)、生產(chǎn)工藝的優(yōu)化就能滿(mǎn)足不同用戶(hù)、不同檔次制品的需求,這也是一個(gè)企業(yè)走向成熟的標(biāo)志。

(4)先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)滯后。對(duì)于銅合金板帶材來(lái)說(shuō),其發(fā)展方向?qū)嵸|(zhì)上是生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。高純化、微合金化、復(fù)合多元銅合金化、材料復(fù)合化以及短流程加工技術(shù)、復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)、快速凝固技術(shù)均已經(jīng)在國(guó)外銅板帶生產(chǎn)線(xiàn)上成熟得到應(yīng)用。

(5)缺少生產(chǎn)過(guò)程中的智能制造。雖然國(guó)內(nèi)銅板帶生產(chǎn)線(xiàn)具備了設(shè)備層級(jí)的智能制造基礎(chǔ),但生產(chǎn)管理水平還相對(duì)滯后,且不同企業(yè)的管理能效水平參差不齊,在生產(chǎn)物流管理方面,大多數(shù)企業(yè)管理仍處于人工經(jīng)驗(yàn)式管理狀態(tài)。通過(guò)實(shí)施智能制造,可以改變銅板帶生產(chǎn)企業(yè)以往僅重視現(xiàn)場(chǎng)“紙版工藝卡片”、“現(xiàn)場(chǎng)操作手經(jīng)驗(yàn)”等生產(chǎn)模式,進(jìn)而發(fā)展為自上而下的全面制造管理過(guò)程生產(chǎn)模式,統(tǒng)籌安排企業(yè)各類(lèi)資源,從而快速響應(yīng)客戶(hù)個(gè)性化需求,提升企業(yè)生產(chǎn)、管理、運(yùn)營(yíng)的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

(6)缺少高銅合金帶材生產(chǎn)關(guān)鍵工藝裝備,無(wú)法滿(mǎn)足關(guān)鍵領(lǐng)域用材的要求。例如國(guó)外在生產(chǎn)C18150、C19900等高附加值銅帶時(shí),采用了冷粗軋后的高溫連續(xù)熱處理爐進(jìn)行二次800 ℃以上的固溶處理。在成品熱處理前采用專(zhuān)門(mén)的鏡面軋機(jī)提高表面質(zhì)量和帶材表層性能。同時(shí),進(jìn)行高屈強(qiáng)比的銅帶生產(chǎn)時(shí),在面對(duì)拉彎矯直機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力完全釋放導(dǎo)致后期加工時(shí)因殘余應(yīng)力而帶來(lái)各種加工和應(yīng)用問(wèn)題的技術(shù)難題時(shí),采用成品高低輥配置的張力狀態(tài)下的連續(xù)熱處理爐來(lái)釋放內(nèi)應(yīng)力,提高板型質(zhì)量。

(7)產(chǎn)品應(yīng)用拓展步伐亟待提高。在國(guó)外,銅板帶材除了在電子電器、交通運(yùn)輸、能源等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域地位不斷鞏固外,在可再生能源、水產(chǎn)、抑菌、電力驅(qū)動(dòng)等新興產(chǎn)業(yè)方面也建樹(shù)頗豐。

2 國(guó)內(nèi)銅板帶的發(fā)展進(jìn)步

雖然在多個(gè)方面同國(guó)外先進(jìn)銅板帶生產(chǎn)企業(yè)還存在一定差距,但近10年來(lái),國(guó)內(nèi)新建、改擴(kuò)建以大中型企業(yè)為代表的銅板帶生產(chǎn)線(xiàn)將中國(guó)銅板帶材的產(chǎn)量、產(chǎn)品以及工藝、技術(shù)、裝備、工程建設(shè)水平提升到一個(gè)新的高度。國(guó)內(nèi)銅板帶材的生產(chǎn)不斷進(jìn)步、發(fā)展、創(chuàng)新求變和求強(qiáng),具體方面包括:

(1)大型的、綜合性的、實(shí)力較強(qiáng)的銅板帶生產(chǎn)企業(yè)不斷涌現(xiàn),產(chǎn)品、技術(shù)、人才、資源、裝備的集中度不斷加強(qiáng),生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)能和利用效率不斷提升;

(2)中、小型銅板帶生產(chǎn)企業(yè)在國(guó)家淘汰落后、環(huán)境保護(hù)等政策引導(dǎo)下,工藝設(shè)備不斷升級(jí)換代,生產(chǎn)條件及環(huán)境水平不斷提高,這進(jìn)一步促進(jìn)了國(guó)內(nèi)銅板帶行業(yè)整體形象和競(jìng)爭(zhēng)力的提升;

(3)企業(yè)和生產(chǎn)線(xiàn)的規(guī)劃和建設(shè)水平不斷提高,對(duì)銅板帶材產(chǎn)品規(guī)劃和生產(chǎn)的差異化程度進(jìn)一步提高,有利于企業(yè)和整個(gè)行業(yè)的健康、快速發(fā)展;

(4)對(duì)銅板帶材產(chǎn)品質(zhì)量影響較大、直接決定產(chǎn)品檔次和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵設(shè)備,如六輥軋機(jī)、多輥精軋機(jī)、拉彎矯直機(jī)、可控氣氛連續(xù)熱處理爐等在以往全機(jī)組整體引進(jìn)的基礎(chǔ)上,開(kāi)始向合作制造、消化吸收、改進(jìn)創(chuàng)新等方面轉(zhuǎn)變;

(5)銅板帶生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈不斷延伸,通過(guò)新建、合并、合作銅板帶上游資源企業(yè)、下游精深加工以及裝備制造企業(yè),降低了市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)性并提高了企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)行的穩(wěn)定性;

(6)人均實(shí)物勞動(dòng)生產(chǎn)率由過(guò)去的平均50 t左右提高到平均100～150 t的水平,逐漸向國(guó)外最先進(jìn)銅板帶生產(chǎn)企業(yè)的200～300 t水平靠近;

(7)逐漸重視銅板帶生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化、智能化,借鑒鋼鐵企業(yè)發(fā)展模式向智慧工廠(chǎng)方向發(fā)展;

(8)對(duì)部分生產(chǎn)難度較大的產(chǎn)品多采用國(guó)外工藝設(shè)備技術(shù)包的依賴(lài)程度進(jìn)一步降低。銅板帶生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上對(duì)新建、改擴(kuò)建的工程建設(shè)、生產(chǎn)線(xiàn)配置、加工裝備設(shè)計(jì)等方面加入了更多的“企業(yè)定制”元素。

3 熱軋生產(chǎn)線(xiàn)配置特點(diǎn)

在銅板帶生產(chǎn)的所有工序中,熱軋工序非常重要,起到承上(熔鑄)啟下(冷軋)的作用。借鑒鋼鐵和其它有色金屬板帶材熱軋發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)來(lái)看,銅板帶熱軋技術(shù)的發(fā)展將在未來(lái)高精銅板帶生產(chǎn)領(lǐng)域起到更加重要的作用,引領(lǐng)行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的方向。

銅熱軋是在再結(jié)晶溫度以上的軋制過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中,銅錠坯一方面在壓力作用下變形、加工硬化,另一方面又由于始終處于高溫下迅速再結(jié)晶而軟化。熱軋工藝能夠焊合鑄錠的疏松、縮孔和晶間裂紋等缺陷,對(duì)于需要進(jìn)行固溶熱處理的合金如Cu-Be、Cu-Fe-P系等,采用熱軋后淬火,滿(mǎn)足了將高溫相保留到常溫。但與冷軋相比,熱軋產(chǎn)品的尺寸較難控制,精度、強(qiáng)度等指標(biāo)相對(duì)不高。由于高溫下金屬容易氧化,產(chǎn)品表面質(zhì)量不高[4-8]。

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)主要3家銅板帶熱軋?jiān)O(shè)備廠(chǎng)家近20條現(xiàn)代化銅板帶熱軋生產(chǎn)線(xiàn)的分析,現(xiàn)代化的銅板帶熱軋機(jī)具有以下配置特點(diǎn)[9,10]:

(1)均為二輥輥系,軋輥直徑Φ600～Φ1 000 mm,軋輥單位軋制力一般控制在15 kN/mm左右,機(jī)組最高速度為200 m/min。

(2)工藝潤(rùn)滑采用濃度0.5%～1.5%～5%的乳化液,1年更換1～2次。同時(shí),采用盒式冷卻,能夠減少濺落到銅坯表面的乳液,減少溫降。

(3)主傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、萬(wàn)向聯(lián)軸器、接軸平衡等設(shè)備部件組成。減速機(jī)為復(fù)合式減速機(jī),可實(shí)現(xiàn)對(duì)上、下工作輥的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。

(4)軋機(jī)主傳動(dòng)以直流傳動(dòng)為主,直流傳動(dòng)具有道次間隙時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)(可以減少間隙時(shí)間1/5～1/3)。但發(fā)展趨勢(shì)也有采用交流傳動(dòng)的方式,交流傳動(dòng)具有的優(yōu)點(diǎn)包括結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)備重量輕,價(jià)格不高,道次間隙時(shí)間可與直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)相媲美,且電控系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單,維護(hù)方便。

(5)為降低板帶材的跑偏、側(cè)彎、寬向厚差等軋制缺陷,主機(jī)架前后均采用對(duì)中導(dǎo)尺裝置和軋邊輥裝置,在軋制過(guò)程的若干道次進(jìn)行使用。

(6)采用一些有針對(duì)性的工藝措施和設(shè)備部件對(duì)坯料表面的氧化皮進(jìn)行去除,例如簡(jiǎn)易的小壓力噴水或噴乳液裝置、刷輥裝置、簡(jiǎn)易除鱗箱等。

(7)軋邊輥對(duì)板坯側(cè)邊進(jìn)行軋制,調(diào)節(jié)帶材的寬度規(guī)格,獲得寬度均勻、邊緣整齊的帶材,降低金屬的消耗,使板坯對(duì)準(zhǔn)軋制線(xiàn)。同時(shí),可以在軋制時(shí)對(duì)帶材形成一定的后張力,在使用效果上優(yōu)于傳統(tǒng)的大型立輥軋機(jī)。

(8)選用AGC厚控閉環(huán)控制系統(tǒng),并以溫度、輥縫及壓力監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行參數(shù)計(jì)算處理,以獲得精確的厚度公差,使帶坯縱向厚度控制在終軋厚度的±0.5%～±1%以?xún)?nèi)。另外,壓下道次的分配都是通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)完成,無(wú)需通過(guò)人工進(jìn)行每道次的給定操作,減少人為的誤操作,有利于穩(wěn)定熱軋工藝。

(9)在熱軋機(jī)前后配置溫度檢測(cè)裝置,將所測(cè)得的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)計(jì)算值進(jìn)行比較,然后調(diào)整相關(guān)的工藝參數(shù),以保證終軋溫度,并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

(10)機(jī)后在線(xiàn)配置開(kāi)式或閉式的層流冷卻水噴淋裝置(高位水箱噴淋模式),近距離設(shè)置在熱軋機(jī)出口形成最后一道次的連續(xù)軋制和冷卻模式,對(duì)部分銅合金帶材進(jìn)行高溫固溶等熱處理。

(11)為實(shí)現(xiàn)常溫冷卷取,減少熱狀態(tài)下的氧化和擦劃傷,在卷取機(jī)前設(shè)置二次層流冷卻裝置(高位水箱噴淋或循環(huán)水直噴)對(duì)部分合金帶材進(jìn)行降溫(不適用易發(fā)生淬硬現(xiàn)象而影響后續(xù)加工的H60、H62等合金板帶材)。

(12)采用三輥無(wú)芯卷取機(jī)進(jìn)行熱溫狀態(tài)下帶坯的高速卷取(可達(dá)90～100 m/min)和冷狀態(tài)下帶材的低速卷取(20～30 m/min)。

4 國(guó)內(nèi)熱軋機(jī)發(fā)展應(yīng)用的不足

相比于企業(yè)對(duì)銅板帶生產(chǎn)時(shí)后續(xù)的、終端的、薄型化生產(chǎn)的加工工藝和設(shè)備重視程度來(lái)說(shuō),國(guó)內(nèi)對(duì)銅板帶熱軋的關(guān)注度還不夠。目前,國(guó)內(nèi)銅板帶熱軋生產(chǎn)線(xiàn)的發(fā)展還存在以下幾方面的不足:

(1)國(guó)內(nèi)銅加工行業(yè)過(guò)去使用的熱軋機(jī)曾經(jīng)從英國(guó)戴維公司、法國(guó)格立賽公司、意大利米洛等公司引進(jìn),目前已經(jīng)全部國(guó)產(chǎn)化,但國(guó)產(chǎn)現(xiàn)代化的銅板帶熱軋機(jī)組至今還未實(shí)現(xiàn)出口,相比鋼鐵行業(yè)存在差距。

(2)機(jī)組的配置基本照搬了國(guó)外個(gè)別設(shè)備廠(chǎng)家的布置形式。國(guó)內(nèi)主要3家銅板帶熱軋?jiān)O(shè)備廠(chǎng)家的機(jī)組力能參數(shù)、設(shè)備組成、生產(chǎn)線(xiàn)主要部件大同小異。相比幾十年前國(guó)產(chǎn)熱軋機(jī)的配置情況,除了電氣控制水平的提高外,主要是增加了線(xiàn)內(nèi)軋邊輥、在線(xiàn)固溶裝置等。所以,熱軋機(jī)的工藝配置也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn),創(chuàng)新求變、求強(qiáng)。

(3)由于熱軋機(jī)的產(chǎn)能較高,普通大、中型銅板帶生產(chǎn)企業(yè)的開(kāi)機(jī)率一般在50%以下即可滿(mǎn)足生產(chǎn)產(chǎn)能的要求。以錠重每塊6～8 t為例(寬度620 mm),生產(chǎn)節(jié)奏最快可達(dá)到8～10 min/塊,常規(guī)可控制在12～15 min/塊,熱軋機(jī)產(chǎn)能至少在15 萬(wàn)t/a以上,最高可至30 萬(wàn)t/a以上,如果鑄錠寬度達(dá)到1 000 mm以上的寬幅熱軋機(jī),其產(chǎn)能進(jìn)一步提高,很多企業(yè)利用供電波谷的夜晚時(shí)段進(jìn)行集中生產(chǎn)即可滿(mǎn)足產(chǎn)能需求[11]。再加上一般是提供冷軋坯料,因而,企業(yè)對(duì)熱軋的精細(xì)化需求和追求遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有冷精軋、精整等工序那樣具體、細(xì)致。

5 銅熱軋技術(shù)的創(chuàng)新

我國(guó)鋼鐵板帶材的生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)和加工設(shè)備的發(fā)展經(jīng)過(guò)了4個(gè)階段:國(guó)外鋼企在國(guó)內(nèi)的建廠(chǎng)→工藝裝備的引進(jìn)→部分設(shè)備的消化吸收→改進(jìn)和創(chuàng)新。國(guó)內(nèi)銅、鋁、鈦等有色金屬板帶材的工藝設(shè)備發(fā)展同樣也經(jīng)歷了4個(gè)階段:借用鋼鐵板帶設(shè)備進(jìn)行小規(guī)模和輔助性生產(chǎn)→加工技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)→部分工藝設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化→借鑒鋼鐵生產(chǎn)模式改進(jìn)有色金屬加工。

以上發(fā)展模式也就決定了在鋼鐵和銅、鋁、鈦等有色金屬板帶材軋制生產(chǎn)領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)至今無(wú)法研制開(kāi)發(fā)出具有世界引領(lǐng)作用或壟斷性質(zhì)的先進(jìn)技術(shù)和加工設(shè)備。一些工藝性較強(qiáng)的高精尖設(shè)備如多輥精軋機(jī),氣墊式連續(xù)退火爐,表面涂鍍層和表面處理生產(chǎn)線(xiàn),連鑄連軋等短流程生產(chǎn)線(xiàn)目前仍受制于國(guó)外技術(shù)和冶金商。

節(jié)能、環(huán)保、提高產(chǎn)品質(zhì)量和成品率、增加品種、降低生產(chǎn)成本、降低建設(shè)投資、提高經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)化、自動(dòng)化、智能化、精細(xì)化等是銅板帶技術(shù)創(chuàng)新的重要方向和目標(biāo)[12]。生產(chǎn)方法的變革和生產(chǎn)設(shè)備的更新在銅板帶生產(chǎn)中占有突出地位。在熱軋技術(shù)方面,應(yīng)向滿(mǎn)足優(yōu)質(zhì)、高效、低能耗、環(huán)保等目標(biāo)方向發(fā)展。為提高熱軋帶坯的生產(chǎn)效率,一般確定軋制工藝時(shí),選用少的軋制道次及大的道次壓下量,但必須在銅合金高溫塑性及熱軋?jiān)O(shè)備能力允許的前提下,同時(shí)根據(jù)合金品種、鑄錠質(zhì)量、加熱溫度及熱軋輥與錠坯的表面狀況,以錠坯能順利咬入和熱軋帶坯符合后續(xù)工序的質(zhì)量、性能、尺寸要求,作為優(yōu)化熱軋軋制工藝的原則。

5.1 理論和技術(shù)創(chuàng)新

工藝的需求決定了熱軋機(jī)組配置和生產(chǎn)線(xiàn)的布置。熱軋薄型化、組織和力學(xué)性能的在線(xiàn)控制與反饋閉環(huán)控制、控制軋制和控制冷卻技術(shù)理論與實(shí)踐相結(jié)合,推動(dòng)工藝參數(shù)的合理性和精準(zhǔn)化、熱軋產(chǎn)品的多樣化和低成本化均是銅熱軋理論的創(chuàng)新和發(fā)展方向。

與鋼鐵行業(yè)相比,銅板帶材行業(yè)還存在合金品種少、應(yīng)用領(lǐng)域基本固定的特點(diǎn)。根據(jù)統(tǒng)計(jì),應(yīng)用銅及其合金材主要性能的占比[13]:導(dǎo)電性64%,耐蝕性23%,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度12%,裝飾性1%。

因此,從本質(zhì)上看,鋼鐵多用作結(jié)構(gòu)材料,一般其強(qiáng)度指標(biāo)為第一需求,而銅多用于功能材料,一般其導(dǎo)電性指標(biāo)為第一指標(biāo),其次才為耐腐蝕、導(dǎo)熱等性能。這也是銅合金微合金化種類(lèi)較少的重要原因之一,添加微合金提高強(qiáng)度的同時(shí)一般會(huì)降低其導(dǎo)電、耐腐蝕性能等。而鋼鐵微合金化后通過(guò)固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化等手段可以有效提高鋼材的強(qiáng)度及其它性能?？剀埧乩浼夹g(shù)除了在第二相的控制方面成效顯著外,最主要是能夠得到不同的熱軋態(tài)組織,而組織決定了產(chǎn)品的最終性能。

另外,調(diào)整傳統(tǒng)合金配比,以廉價(jià)微合金元素代替昂貴微合金元素也是目前銅加工企業(yè)降本增效的重要途徑,很多國(guó)家級(jí)的課題均將關(guān)注點(diǎn)集中于此。例如,常規(guī)使用的鐵-磷類(lèi)引線(xiàn)框架銅合金,當(dāng)加入Fe、P元素后,可形成Fe和P的化合物Fe2P、Fe3P,因此C19210在合金元素Fe、P的比例一般控制在3∶1,以保證合金元素的充分合金化,減少合金元素的殘留(P對(duì)于電導(dǎo)率的影響較大)。但是,在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),相同配比的合金元素生產(chǎn)出的產(chǎn)品性能卻出現(xiàn)差異較大甚至是部分性能指標(biāo)不穩(wěn)定的情況,微觀(guān)金相組織檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),存在合金元素的分布不均勻,粒子尺寸和形貌不規(guī)則,以及第二相未完全固溶形成了殘留即類(lèi)似于夾雜物的不利影響等原因。

未完全固溶、未形成彌散分布的小顆粒的Fe相,不僅不能起到固溶強(qiáng)化的作用,而且類(lèi)似于夾雜物,惡化了銅產(chǎn)品的力學(xué)性能。究其原因,其一是合金元素配比與加工工藝不搭配;其二是在熔煉鑄造時(shí),液態(tài)合金金屬在直冷過(guò)程中工藝參數(shù)尤其是冷卻速度控制不當(dāng);其三是在制定熱軋工藝尤其是加熱、熱軋溫度時(shí),未考慮Fe、P金屬在Fe2P、Fe3P比例不同時(shí)在銅基體中的固溶溫度,僅僅將溫度控制在再結(jié)晶溫度以上或者是軋制熱塑性范圍區(qū)內(nèi),以終軋溫度的保證值和軋制溫降來(lái)簡(jiǎn)單倒推出加熱和開(kāi)軋溫度。

薄型化熱軋是金屬加工領(lǐng)域的另外一個(gè)重要方向,鋼鐵領(lǐng)域已應(yīng)用成熟。國(guó)內(nèi)銅熱軋生產(chǎn)工藝源自和借鑒國(guó)外,但因國(guó)外企業(yè)在產(chǎn)能、市場(chǎng)應(yīng)用等方面的原因,熱軋薄型化的研發(fā)動(dòng)力不足,需要國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行自主研發(fā)。

熱軋薄型化能夠充分利用熱軋機(jī)的加工能力及產(chǎn)能富裕,將更多壓縮比設(shè)置在熱軋工段,有效降低能耗和冷軋負(fù)荷,減少冷軋時(shí)的退火次數(shù)。

對(duì)于銅板帶來(lái)說(shuō),目前熱軋成品厚度一般控制在13～16 mm(國(guó)內(nèi)熱軋機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)一般最薄按7 mm,而國(guó)外按4 mm),而鋼鐵熱軋坯料一般在2～4 mm,鋁板帶的連鑄連軋坯及熱軋坯料一般為3～8 mm。究其原因,銅熱軋相比鋁熱軋溫度較高(開(kāi)軋溫度一般650～950 ℃),氧化速度快,而且其氧化膜是無(wú)法像鋁氧化膜那樣可以阻止氧化程度的進(jìn)一步加深。鋼鐵熱軋多為高速連軋和卷軋,軋制時(shí)間較短,氧化皮在一次高壓除鱗和二次除鱗的情況下,溫降不大,而且最重要的是其氧化層對(duì)結(jié)構(gòu)材料(強(qiáng)度為主)的使用影響甚微,而無(wú)張力狀態(tài)下的銅熱軋最終產(chǎn)品大多作為導(dǎo)電等功能材料使用,因而兩者是無(wú)法相提并論的。因而,對(duì)于銅熱軋薄型化來(lái)說(shuō),創(chuàng)新面臨的挑戰(zhàn)主要有以下幾個(gè)方面,其對(duì)策、建議參考如下:

(1)高微合金化銅合金熱軋最低減薄至3～4 mm,必須在終軋溫度的保證方面做出創(chuàng)新設(shè)計(jì),其一是不降低卷重的情況下需進(jìn)行高速軋制,由目前軋制最高速度約150～180 m/min的情況下進(jìn)一步提高(鋼鐵熱軋最高速度已實(shí)現(xiàn)500 m/mim以上);其二是在熱軋機(jī)上增設(shè)保溫罩(國(guó)外已有先例)、卷曲爐等方式。

(2)無(wú)論是減薄熱軋還是對(duì)應(yīng)的高速軋制,這在無(wú)張力情況下是難以實(shí)現(xiàn)的,要面臨諸如跑偏、拋料距離大、頭尾溫差大等難題。無(wú)論是鋼鐵行業(yè)還是國(guó)外銅板帶加工行業(yè),已有將熱軋和冷粗軋布置在同一臺(tái)軋機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)的先例,這不失為一種可選的模式(機(jī)組可具備卷取和張力軋制)。

(3)厚規(guī)格坯料的咬入和成品最小厚度的矛盾關(guān)系。國(guó)內(nèi)銅熱軋基本都為二輥輥系(對(duì)坯料咬入有利而對(duì)軋薄不利),而法國(guó)、日本均有采用四輥輥系的銅板帶熱軋機(jī),能夠有效滿(mǎn)足銅板帶的熱軋減薄。

另外,在鋼鐵熱軋工程領(lǐng)域,對(duì)產(chǎn)品組織性能的在線(xiàn)控制已經(jīng)非常成熟、可靠,這對(duì)于生產(chǎn)的智能化控制、動(dòng)態(tài)控制、新產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成本的控制均大有益處。而目前有色金屬行業(yè)熱軋均未實(shí)現(xiàn)熱軋組織性能的閉環(huán)和在線(xiàn)控制。

控軋控冷技術(shù)的在線(xiàn)動(dòng)態(tài)控制核心是金相組織類(lèi)別的分辨和控制調(diào)整,第二相粒子的類(lèi)型和尺寸以及分布方式,產(chǎn)品性能參數(shù)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及反饋等。而目前銅板帶的熱軋僅僅是實(shí)現(xiàn)了初始模型軋制,距離動(dòng)態(tài)控制軋制模式還很遠(yuǎn),缺少在線(xiàn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、應(yīng)變誘導(dǎo)再結(jié)晶及軋制間隙的溫度動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶理論基礎(chǔ)和軋制模型。

5.2 生產(chǎn)和工藝創(chuàng)新

首先,在節(jié)能降耗客觀(guān)要求和降低生產(chǎn)成本的需求下,減少熱軋道次已經(jīng)受到各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的重視,對(duì)于厚度在200 mm左右的半連續(xù)鑄造鑄錠來(lái)說(shuō),以往的老式熱軋機(jī)一般通過(guò)軋制13～15個(gè)道次減薄至15 mm左右,目前現(xiàn)代化的熱軋機(jī)對(duì)于紫、黃銅可實(shí)現(xiàn)7～9個(gè)道次完成軋制,而高銅合金如C70250常規(guī)在9個(gè)道次左右。

低溫大壓下技術(shù)是銅板帶熱軋的重要發(fā)展方向,其優(yōu)點(diǎn)包括[14]:減少軋制道次;溫度控制較低能夠減少能耗和降低生產(chǎn)成本;低溫大壓下實(shí)現(xiàn)的細(xì)晶強(qiáng)化在提高產(chǎn)品強(qiáng)度的同時(shí)能夠改善其韌性和抗軟化溫度,降低殘余應(yīng)力;充分破碎金屬晶粒進(jìn)而使高溫再結(jié)晶和應(yīng)變誘導(dǎo)再結(jié)晶結(jié)合緊密;能夠減少銅帶坯表面的氧化皮厚度和廢渣量,提高產(chǎn)品的成品率;低溫?zé)彳埬軌蛱岣甙鍘Р牡某叽缇群捅砻尜|(zhì)量。

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,往往采取前兩個(gè)道次減少壓下量和軋制速度以順利咬入并減少拋料距離、中間道次逐漸增加道次壓下量并提高軋制速度、最后道次采取減少壓下量以保證板型。但是結(jié)合部分企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況,在開(kāi)軋溫度適當(dāng)降低的前提下,提高前兩個(gè)道次的壓下率(由傳統(tǒng)的10%左右提高到20%以上),將變形熱增加量提高至坯料道次溫降熱量以上,這有利于開(kāi)軋盡快破碎再結(jié)晶晶粒,同時(shí)焊合鑄態(tài)組織的缺陷,提高板坯的變形能力和性能均勻性。而最后一個(gè)道次由于和高溫固溶處理等控制冷卻工藝同步進(jìn)行,因而軋制速度由冷卻工藝所需來(lái)進(jìn)行。中間道次速度應(yīng)盡可能提高,而壓下率應(yīng)以保證大壓下、破碎晶粒、補(bǔ)償溫降、控制組織為前提。對(duì)于高銅合金,在完成冷卻后,適當(dāng)增加1個(gè)道次冷態(tài)微小變形量,能夠改善帶坯表面氧化層的破碎和面層金屬的活性,有利于后續(xù)中間退火之間冷軋總壓下率的提高,這在鋼鐵行業(yè)和國(guó)外銅板帶生產(chǎn)企業(yè)中已得到驗(yàn)證。

層流冷卻具有在線(xiàn)固溶處理、強(qiáng)制冷卻的功能,對(duì)熱軋銅板帶的金相組織和各種機(jī)械性能起著決定性的作用。應(yīng)根據(jù)組織性能要求,選擇所需的冷卻曲線(xiàn),對(duì)銅板帶的溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。高溫固溶處理功能的層流冷卻裝置一般分為6～10段,粗調(diào)4～6段,精調(diào)2～4段,但由于一些企業(yè)層流冷卻不具備精調(diào)功能,大都采用按“要開(kāi)全開(kāi)、要閉全閉”的模式,這實(shí)際上就是一種粗放式的生產(chǎn)方式。

二輥輥系的熱軋機(jī),其上、下輥一般為分別控制(可存在速度差)[15]。以往國(guó)外同步熱軋機(jī)多采用上軋輥的輥直徑比下軋輥大1～2 mm,其目的就是為了使得板帶坯軋制時(shí)不出現(xiàn)“翹頭”現(xiàn)象。

而上、下軋輥分別控制的優(yōu)點(diǎn)是控制更靈活,不僅不會(huì)出現(xiàn)“翹頭”,而且避免帶頭下勾所帶來(lái)的沖擊輥道和軋輥平衡。因而,必須在生產(chǎn)過(guò)程中,靈活使用這些小訣竅,才能在精細(xì)化生產(chǎn)方面做得更好。

同時(shí),由于上、下輥的異步軋制,可以形成“搓軋”模式,這非常有利于銅板帶坯表面氧化皮的破碎,同時(shí)改善金屬表面的活性,有利于后續(xù)冷軋總加工率的提高和沖壓制品“凸耳”率即各向異性程度的降低。

國(guó)外也有生產(chǎn)企業(yè)采用熱軋第一道次微壓后完全破碎表面一次氧化皮,去除干凈后再進(jìn)行常規(guī)軋制(生產(chǎn)過(guò)程多耗時(shí)不足30 s),可有效避免氧化皮的壓入基體,提高熱軋帶坯的表面質(zhì)量。

5.3 設(shè)備設(shè)計(jì)和配置創(chuàng)新

熱軋生產(chǎn)線(xiàn)配置創(chuàng)新的首要任務(wù)是貼近生產(chǎn)實(shí)際所需、滿(mǎn)足工藝技術(shù)要求、降低生產(chǎn)成本、節(jié)能環(huán)保和減少環(huán)境污染。熱軋?jiān)O(shè)備設(shè)計(jì)和生產(chǎn)線(xiàn)配置的創(chuàng)新需求主要有以下幾點(diǎn):

(1)降低生產(chǎn)成本,提高成品率。對(duì)于銅板帶熱軋生產(chǎn)來(lái)說(shuō),提高產(chǎn)品成品率、降低加工成本、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力是目前最直接、最有效的有3個(gè)關(guān)鍵課題。

其一,“舌型”料頭和料尾長(zhǎng)度的減小、可控。以寬度620 mm,厚度230 mm,長(zhǎng)度為8 000 mm的銅鑄錠舉例,其成品按軋制到厚度為15 mm,寬展后的帶坯寬度為655 mm左右,熱軋成品帶坯長(zhǎng)度約116 m。按“舌型”料頭和料尾的長(zhǎng)度各為300～500 mm考慮,如果能夠控制其寬度等形狀和帶坯本體一致,可提高熱軋成品率0.8%左右,以熱軋銅板帶年產(chǎn)量10萬(wàn)t計(jì),可實(shí)現(xiàn)800 t以上額外成品的獲得,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

從設(shè)備設(shè)計(jì)考慮,除了機(jī)組的裝機(jī)水平和控制能力以及具體生產(chǎn)工藝可一定程度降低“舌型”外,可借鑒和采用鋼鐵領(lǐng)域的“狗骨”狀立輥,通過(guò)對(duì)銅錠坯邊部形狀進(jìn)行大壓下量軋制(減薄和改型)進(jìn)而使金屬流動(dòng)方向發(fā)生變化,可彌補(bǔ)頭、尾部形狀的不規(guī)則,將“舌型”一定程度消除。

銅熱軋生產(chǎn)線(xiàn)的邊部軋制厚度一般為2～4 mm,軋制力為250～500 kN,一般采用帶有花紋狀小直徑平輥或一定的錐度(約15°)的小立輥。如果要改變目前立輥設(shè)計(jì),可采用的布置方法有兩種:在線(xiàn)外單獨(dú)設(shè)計(jì)立輥軋機(jī),立輥采用“狗骨”造型,同時(shí)將軋制力提高到2 000 kN以上;不改變機(jī)后軋邊輥目前的設(shè)計(jì),只將機(jī)前軋邊輥設(shè)計(jì)為“狗骨”造型。

其二,側(cè)彎和邊部質(zhì)量的控制。目前,熱軋銅帶坯的側(cè)彎及邊部質(zhì)量對(duì)于成品率的影響較大,以帶坯寬度658 mm舉例,如果側(cè)銑從單邊4 mm降低到1 mm,其成品率約可提高1%左右,經(jīng)濟(jì)收益甚至高于不剪切“舌型”料頭和料尾。

邊部質(zhì)量的提高主要是要控制熱軋銅板帶的側(cè)彎程度,不像鋼鐵和鋁板帶可以在軋薄后進(jìn)行成卷、張力軋制可有效控制側(cè)彎。側(cè)彎原因包括軋機(jī)兩端的剛度差、鑄錠寬度方向上的溫度不均等[16]。如果是軋輥輥型所導(dǎo)致,可以將上工作輥磨成一定的負(fù)凸度。另外,軋機(jī)前后的對(duì)中導(dǎo)尺不對(duì)中對(duì)側(cè)彎的影響非常大,如果前后導(dǎo)尺對(duì)中偏差方向相反,側(cè)彎更難確定,此時(shí)使用軋輥傾斜反而會(huì)增加側(cè)彎程度。

在以往國(guó)外進(jìn)口銅熱軋機(jī)的配置上,部分鋼鐵熱軋、鋁板帶熱軋機(jī)均采用錐形輥道,即“中間細(xì)、兩端粗”的運(yùn)輸輥道,由于坯料自重的原因,這能夠有效降低銅板帶跑偏所帶來(lái)的側(cè)彎。

其三,表面質(zhì)量的提高。銅熱軋時(shí)的氧化皮如果壓合到銅基體中且后續(xù)去除不徹底,對(duì)導(dǎo)電用途的銅制品影響非常嚴(yán)重[17]。由于爐生一次氧化皮和熱軋過(guò)程中的二次氧化皮只可能一定程度的降低而無(wú)法從根源上避免,因而,熱軋時(shí)將氧化皮完全去除,進(jìn)而減少后續(xù)雙面銑削的深度就能夠有效提高銅板帶的成品率。對(duì)于目前銅熱軋生產(chǎn)線(xiàn)配置來(lái)說(shuō),均未實(shí)現(xiàn)如鋼鐵熱軋線(xiàn)氧化皮完全去除的效果,這也是冶金設(shè)備廠(chǎng)家和生產(chǎn)企業(yè)所頭疼的難題之一,如銅精軋過(guò)程中由于帶材除油效果不理想而導(dǎo)致軋制速度無(wú)法有效提高進(jìn)而降低了設(shè)備產(chǎn)能的世界性難題。

對(duì)于一次爐生氧化皮,采用的方式只能是小流量、高打擊力的高壓液體噴射,而難題是破碎后的銅錠坯上表面氧化皮無(wú)法像鋼鐵熱軋那樣利用大流量的高壓水進(jìn)行沖走,而目前采用空氣吹掃、鋼刷去除、機(jī)械去除等方式均不夠理想,開(kāi)發(fā)出適用的專(zhuān)用除鱗箱勢(shì)在必行,除鱗箱內(nèi)吹掃并結(jié)合拖鏈的拖拉作用。

目前,設(shè)備設(shè)計(jì)和生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于爐生一次氧化皮的去除較重視,而沒(méi)有任何一家對(duì)二次氧化皮采取有效去除的措施,這也是筆者在3家生產(chǎn)企業(yè)看到由于氧化皮的去除效果不理想以及氧化皮分布的不均勻,導(dǎo)致一次大深度銑削后還無(wú)法完全消除進(jìn)而采用二次銑削(僅僅是局部氧化皮會(huì)帶來(lái)更多的金屬損失率),以及在雙面銑削機(jī)、冷粗軋機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)上設(shè)置刷磨、人工打磨等工段進(jìn)行局部去除雙面銑未清除干凈的、不均勻分布的氧化缺陷點(diǎn),不僅降低設(shè)備運(yùn)行速度,而且產(chǎn)生的打磨粉塵產(chǎn)生職業(yè)病危害。

二次氧化皮在特鋼行業(yè)采用的是機(jī)架內(nèi)壓力在18～22 MPa的小流量、大打擊力乳液或水的噴射去除,同時(shí)單獨(dú)設(shè)計(jì)小壓力的抑塵水或者二者的作用合二為一,這值得銅熱軋?jiān)O(shè)備設(shè)計(jì)和生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行借鑒。

(2)功能更完善,更有工藝所需的針對(duì)性,控制精度更高。其一,作為結(jié)構(gòu)材料的板材更多的出現(xiàn)在銅熱軋生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)品方案中,目前常規(guī)布置的熱軋機(jī)配置并不能滿(mǎn)足其生產(chǎn)工藝。要解決板材和帶材的共線(xiàn)生產(chǎn)問(wèn)題,可采用地下卷取機(jī)布置模式(將卷取機(jī)布置在層流冷卻和后部板材精整剪切處理線(xiàn)之間的地面以下),再利用可擺動(dòng)輥道將熱軋板材從其上通過(guò)。同時(shí),熱軋機(jī)應(yīng)配置在線(xiàn)七輥～十三輥熱矯直機(jī),以保證成品板材的板型。而對(duì)熱軋后長(zhǎng)規(guī)格板材的中斷和剪切,目前在銅熱軋線(xiàn)上還沒(méi)有很好的解決。第一,如果采用鋸切機(jī),生產(chǎn)效率較低,熱鋸切的精度也較低;第二,在剪切設(shè)備的布置方面現(xiàn)有生產(chǎn)線(xiàn)改造難度較大。筆者根據(jù)以往鋼鐵熱軋和稀有金屬熱軋生產(chǎn)線(xiàn)布置的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于現(xiàn)有生產(chǎn)線(xiàn)的改造,可以將板材剪切設(shè)備布置在軋機(jī)入口輥道的尾端,適當(dāng)延長(zhǎng)輥道后再增設(shè)板材下料裝置;而對(duì)于新建生產(chǎn)線(xiàn),可將板材剪切線(xiàn)布置在熱軋機(jī)機(jī)后的卷取機(jī)后方(也可以是前方),中間采用過(guò)渡輥道運(yùn)輸。同時(shí),應(yīng)配置簡(jiǎn)易的冷床裝置進(jìn)行緩冷,例如一些含鋅的銅合金熱軋板坯不適合進(jìn)行水噴淋直冷,也可實(shí)現(xiàn)不同的空冷速度進(jìn)而控制熱軋板的組織與性能。借鑒采用鋼鐵行業(yè)的大型定尺剪是未來(lái)銅板帶熱軋機(jī)配置的方向,其剪切厚度、剪切精度、剪切效率均很高。

其二,在層流冷卻裝置的前后均設(shè)置空氣吹掃裝置非常重要,在熱軋后以及固溶熱處理后將帶坯表面的殘留水層和水分完全吹掃干凈,這有利于熱軋過(guò)程中控溫精度的提高及反饋閉環(huán)控制,對(duì)于精準(zhǔn)化熱軋來(lái)說(shuō),以上起到了關(guān)鍵作用。在設(shè)置空氣吹掃裝置時(shí),必須設(shè)計(jì)為可移動(dòng)式或者可傾翻式,這主要是考慮到帶材翹頭、中間凸起嚴(yán)重等發(fā)生生產(chǎn)事故時(shí)避免對(duì)設(shè)備部件的沖擊和損壞。

其三,在高溫固溶層流冷卻段除了上、下面的噴淋水外,設(shè)置壓力0.5～1.0 MPa的側(cè)噴水對(duì)于工藝條件的滿(mǎn)足更有針對(duì)性,能夠加速帶材上表面水流的速度,完全去除水氣泡,固溶和冷卻效果更加均勻。目前很多生產(chǎn)線(xiàn)均未進(jìn)行該項(xiàng)設(shè)置,原因之一是需要單獨(dú)加壓泵或者是缺少單獨(dú)的側(cè)噴水系統(tǒng),依靠高位水箱達(dá)不到工藝要求的壓力控制,高位水箱的噴淋水壓力一般為0.03～0.05 MPa。

其四,隨著目前銅合金品種的增多和熱軋產(chǎn)品的多規(guī)格化、多狀態(tài)化、多性能化,在熱軋生產(chǎn)線(xiàn)上適當(dāng)增設(shè)在線(xiàn)輥道爐或保溫罩是很有必要的[18],國(guó)外有2～3家銅熱軋生產(chǎn)線(xiàn)采用了該模式開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)熱軋溫度范圍較窄的新型銅合金尤其是大卷重的高銅合金品種,而在鋼鐵(不銹鋼、微合金鋼、高強(qiáng)度低合金鋼)、鈦、鎢、鉬及鎂合金板帶生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域該布置結(jié)構(gòu)也非常普遍。

5.4 熱軋工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新

除了工藝設(shè)計(jì)外(產(chǎn)品方案、工序流程、設(shè)備選型、機(jī)組配置),熱軋生產(chǎn)線(xiàn)的工程設(shè)計(jì)主要是為熱軋機(jī)提供生產(chǎn)場(chǎng)所(車(chē)間)和設(shè)備基礎(chǔ),滿(mǎn)足供水排水、供電、供氣的需要以及廢氣、廢渣、廢水的處理或達(dá)標(biāo)排放。

(1)車(chē)間的通風(fēng)、空調(diào)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)熱軋車(chē)間熱物料的散熱量來(lái)進(jìn)行計(jì)算,以保證目前車(chē)間環(huán)境、職業(yè)健康、工人操作條件等越來(lái)越高的要求。

(2)隨著向高質(zhì)量發(fā)展方向的創(chuàng)新不斷深入,借鑒其他金屬生產(chǎn)的模式及國(guó)外銅加工企業(yè)建設(shè)模式,緊湊式布置越來(lái)越受到重視,車(chē)間內(nèi)每一寸土地均規(guī)劃好,規(guī)劃清楚后再開(kāi)工建設(shè)已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)。由于熱軋生產(chǎn)線(xiàn)本體輔助設(shè)施和公輔輔助設(shè)施均較多,緊湊式布置不僅能夠節(jié)省車(chē)間面積而且減少電、氣、液的壓力損失,同時(shí)節(jié)省中間配管長(zhǎng)度。

(3)氧化皮的收集。在機(jī)架地坑和機(jī)前一次除氧化皮裝置地坑的適當(dāng)高度設(shè)置單層、多層的過(guò)濾網(wǎng),將大尺寸和大顆粒的氧化皮先行過(guò)濾,然后相對(duì)干凈的熱軋乳液再進(jìn)行回流、循環(huán)、過(guò)濾、再利用是一種較好的工程設(shè)計(jì)模式。

(4)泵站、廢液站、稀油站的地坑、地下室等基礎(chǔ)的布置和設(shè)計(jì)時(shí),必須根據(jù)最新的、相應(yīng)的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格執(zhí)行。

(5)利用過(guò)渡輥道將熱軋機(jī)尾部和雙面銑串聯(lián)起來(lái)是目前的一種“復(fù)古”式布置方式,生產(chǎn)更加靈活,一定程度上可提高生產(chǎn)效率并短流程和節(jié)能化。

6 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)銅板帶行業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速,取得了令人矚目的成績(jī),但與國(guó)外先進(jìn)銅板帶生產(chǎn)企業(yè)還存在一定的差距,主要體現(xiàn)在合金品種少,高端產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性不高,以及原創(chuàng)性生產(chǎn)工藝技術(shù)和關(guān)鍵專(zhuān)用設(shè)備的缺失等方面,這也是國(guó)內(nèi)銅板帶發(fā)展的方向。

對(duì)于銅板帶生產(chǎn)的關(guān)鍵熱軋技術(shù),應(yīng)從理論和技術(shù),生產(chǎn)和工藝,設(shè)備設(shè)計(jì)制造,生產(chǎn)線(xiàn)配置和工程設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行不斷創(chuàng)新,進(jìn)而提高生產(chǎn)效率和成品率,減少能源消耗,降低生產(chǎn)成本,同時(shí)也有利于促進(jìn)新產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)。