鋁合金薄板帶軋制工藝潤滑技術及挑戰
專欄:行業資訊
發布日期:2017-05-02
閱讀量:750
作者:佚名
收藏:
隨著現代工業技術的發展,對鋁合金薄板帶的質量要求越來越高。在中國經濟發展進入“新常態”下,高附加值、高技術含量的鋁合金薄板帶市場潛力巨大,特別是汽車輕量化用鋁板,航空航天用鋁合金薄板,食品飲料罐用鋁板帶、消費電子和建筑領域用鋁板帶,PS版基鋁板帶等。鋁合金薄板帶通過熱、冷軋軋制達到相應尺寸規格、性能和表面質量的要求,可以概括為“尺寸精確板形好,表面光潔性能高”[2],要有效地達..........

隨著現代工業技術的發展,對鋁合金薄板帶的質量要求越來越高。在中國經濟發展進入“新常態”下,高附加值、高技術含量的鋁合金薄板帶市場潛力巨大,特別是汽車輕量化用鋁板,航空航天用鋁合金薄板,食品飲料罐用鋁板帶、消費電子和建筑領域用鋁板帶,PS版基鋁板帶等。鋁合金薄板帶通過熱、冷軋軋制達到相應尺寸規格、性能和表面質量的要求,可以概括為“尺寸精確板形好,表面光潔性能高”[2],要有效地達到這些要求,對軋制工藝潤滑技術提出了較高要求,需要選擇合適的軋制工藝潤滑劑,同時要對工藝潤滑劑進行合理的維護和管理,使潤滑劑的功能得到有效及穩定地發揮。

本文就部分鋁合金薄板帶軋制的特點,對相關工藝潤滑技術做簡要論述,同時對鋁薄板帶軋制工藝潤滑技術面臨的挑戰也做簡要說明。

一、鋁合金薄板帶軋制產品、特點和質量要求

鋁合金薄板鋁是鋁板帶中的主要產品,主要應用于易拉罐,汽車航空、PS版基,建筑幕墻等方面。其中,鋁罐體為3104,3004等合金,罐料為5083,5182等合金。鋁罐料要求非常嚴格,要求內在質量,深沖性能好,同時有很好的表面質量,熱軋終軋溫度高,基本在320℃以上,冷軋終軋厚度0.28——0.32mm,厚度公差和板型等要求高。PS版用電解磨板常用1050鋁合金,國內外刷磨板常采用3103鋁合金。PS版對鋁板基的質量要求很高,鋁板基的表觀質量,平整度,厚差等會影響PS版的砂目狀態等質量指標,印刷對PS版的質量要求很高,特別是高檔彩印要求印版不允許有一點弊病,要保證印刷版質量,PS板用鋁板表觀質量是最重要的。汽車用鋁合金板材,尤其是汽車外板是鋁合金板材生產中的頂級產品,目前鋁合金汽車板主要有兩個系列,5xxx和6xxx系,5xxx系鋁合金具有中等強度、加工性能好等,6xxx系鋁合金具有成形性好,強度較高等特性,在其研發中重點解決的是其成形性、表面光鮮均勻性、表面處理等7點性能要求。氧化鋁薄板用途廣,適用于天花板,電器面板,家具面板等多種,氧化鋁板具有裝飾性強,硬度適中,無需再進行復雜的表面處理等特點,氧化鋁薄板中1xxx,5xxx,6xxx系列合金較多,1xxx合金在光亮和保護性氧化具有好的特性,6xxx可陽極氧化著色,適用做建筑裝飾材料等。

鋁合金薄板帶除了對性能等方面有各自的高要求外,都對板帶表面質量提出很高要求,對表面缺陷如粘傷、劃傷、印痕、松枝花紋、金屬及非金屬壓入、油污、退火油斑、色差、亮條、桔皮等都有明確的要求和規定,這對工藝潤滑技術也就提出了較高要求。

二、鋁合金薄板帶軋制工藝潤滑技術

鋁合金薄板帶軋制工藝潤滑技術主要有三大類,水基潤滑技術、油基潤滑技術、油水分施兩相潤滑技術。

1、水基潤滑技術

水基潤滑技術分為乳化液技術、彌散液技術和合成液技術。

乳化液技術是通過引入乳化劑,乳化劑是表面活性物質,親油部分匯聚在油中,而親水端面在水中,形成油珠之間的保護屏障,大大地降低了油珠聚集長大的速率,降低了油珠表面的自由能,防止油珠之間聚集長大,維持了乳化液的動態平衡,如圖1所示

鋁軋制乳化液常選用陰離子及非離子乳化技術。其中陰離子乳化技術在鋁軋制中應用較成熟和穩定,是應用較廣泛的技術,由于鋁板在軋制過程中表面常顯正電,采用陰離子技術有助于潤滑成分吸附,而且弱堿性條件,也有助于更好的清洗,防銹和防菌功能。

好富頓在水基工藝潤滑領域做了大量研發和應用工作,其中的Tandemol技術得到廣泛應用,Tandemol 62xx,63xx,68xx,67xx,69xx,5xxx系列產品分別在鋁熱軋和冷軋上有較好的使用。除了潤滑劑必須提供的潤滑,冷卻和清洗等特性外,在自凈化,可控性和穩定性等方面也有獨到的地方。

彌散液技術是乳化液技術的一種,該技術使用陽離子乳化劑。陽離子乳化劑除具有抑菌作用外,在一定的pH范圍內,油珠尺寸大且分布較均勻,如圖2所示。油粒的這一分布特點,不僅大幅地提高了彌散液的潤滑能力(因為油從乳液中析出是潤滑的前提),而且能夠提高潤滑均勻性和油珠在鋁板表面的潤濕能力,有助于改善軋后表面質量。

彌散液技術在鋁軋制方面應用較少,主要是陽離子技術的乳液穩定性差,潤滑和乳液較難控制,維護管理壓力大等原因。不過,好富頓的彌散液技術在鋼冷連軋方面已得到大量的運用。

合成液技術和乳化液技術不同,如圖3所示。合成液是單相產品,它非常穩定,清澈透明,清凈性較好,但合成液表面張力低,侵蝕性較強。水溶性聚合物常和水通過形成氫鍵而溶于水,氫鍵在溫度升高時消失,聚合物析出提升潤滑,這和乳化液在咬入區的潤滑機制有所不同,該技術在鋁軋制中基本沒有應用。

2、油基潤滑技術

油基鋁冷軋油通常以溶劑為基礎油,配以添加劑(醇、酯及酸),是鋁冷軋最主要的工藝潤滑應用產品。油基軋制油技術成熟,基礎油和添加劑選擇、冷卻系統設置、維護管理及相關的設備工藝參數如軋制速度,壓下量,張力設置上等都有豐富的經驗和成熟的案例可資借鑒。

當前大多鋁冷軋添加劑技術基本上還是維持著使用C12-C18的醇、酯或酸。醇,酯按照一定比例混合后使用,有時軋制過程會輔助添加少量酸以求表面光亮或者提高潤滑。添加劑的設計和選擇關鍵在于平衡確定醇酯酸的碳鏈長短。碳鏈短,清潔性能好,但潤滑性能差,碳鏈長,潤滑性能好,但殘留多,如圖4所示。現代鋁冷軋機的軋制速度越來越高,對軋制油的冷卻和潤滑能力要求較高,同時對表面殘留、退火油斑方面提出更高需求,如何保證潤滑和冷卻,同時保證表面清凈性是一個重要課題。

在解決潤滑和清凈性的矛盾方面,好富頓公司做了很多探索工作,并取得了很好的效果。例如引入Carrier技術、使用長鏈醇酯卻不會惡化表面清潔性、引入抗磨劑、使用短鏈醇酯在保證清潔性下,潤滑能力得到加強等。好富頓冷軋添加劑技術在全球得到廣泛使用,在中國Cindol 9xxx系列添加劑產品已在多個鋁冷軋機上得到好的應用,在鋁冷軋高速軋制、大壓下量、高表面要求、降低添加劑消耗等方面都有上佳表現。

3、油水分施兩相技術

綜合水基和油基技術的優點,盡量避免相應的不足,開發出了水油兩相分施技術,油相和水相分別施加在軋輥上,水冷卻,油相提供潤滑。圖5是兩相介質的供液示意圖[11],紅色代表供油,在入口供給,藍色代表水,入口和出口都有供給。該技術的突出優點是可根據需要通過改變油相數量和壓力調整潤滑,或者通過調整水相供給量改變冷卻。測試表明該種控制方法更能實現潤滑優化,提高軋制速度,更容易進行板形控制。

好富頓擁有該技術,特別是在鋼板帶軋制方面得到非常廣泛的應用。

三、鋁合金薄板帶軋制工藝潤滑技術的挑戰

1、如何選擇合適的工藝潤滑技術和產品

鋁合金薄板帶生產需要經過熱軋和冷軋軋制過程,熱軋和冷軋一般都采用工藝潤滑,對軋件和軋輥表面進行潤滑。軋機,工藝和工藝潤滑是保證生產和質量最重要的三個因素。軋機和工藝參數受限因素較多,而工藝潤滑劑作為一個動態的變量,需要設法與軋機和工藝參數相匹配。如何選擇合適的工藝潤滑技術和產品非常重要。面臨挑戰,如下幾個方面需重點考慮

考慮工藝潤滑的作用,潤滑、冷卻、清洗、改善表面質量、承擔載荷等。

考慮軋制重點,熱軋,冷軋重點不同,分別是降低內阻(板帶本身變形抗力)和降低外阻(減少外摩擦對金屬變形的阻力)[12]。其中熱軋軋輥和軋件表面狀態,軋制溫度,工藝潤滑劑等,冷軋輥徑,張力,潤滑液等需重點考慮。

考慮軋制難點,熱軋包括表面缺陷,高溫軋制,終軋溫度,鋁粉去除等,冷軋包括表面清潔,速度和溫度,壓下率,板型,安全等需重點考慮。

考慮不同合金和工藝,如1xxx合金強度低,壓下率大,易粘鋁,3xxx合金強度不高,溫度高,易產生粗大晶粒,5xxx合金中鎂含量高的板強度高,軋制較困難,鎂含量低的板強度較低[5],終軋溫度范圍較寬等,6xxx合金中等強度,對退火性能要求高等也需充分考慮。

考慮軋機、工藝及潤滑的匹配,每個軋機、軋制工藝和工藝潤滑系統都有所不同,合金品種,生產質量,工藝潤滑液的運行狀況,管理和維護條件,需求都有所不同。

2、如何解決應用中面臨的一些問題與挑戰(如下列舉幾個)

如何提高表面清凈性:使用水基和油基產品都有可能出現殘留和退火油斑的問題。例如使用水基產品,水基介質和板面間有一層蒸汽障膜如圖6,,當溫度較低,蒸汽膜無法繼續維持,水基介質會直接潤濕板面,與板帶表面結合力大增,容易帶來殘留,也給吹掃帶來很大困難,這是挑戰之一。

如何提高自凈化和抗污染能力:軋制過程中存在著設備油泄露,氧化變質,鋁粉產生,鋁粉等固體污染,金屬皂基其它污染,水基還有乳化狀態,菌類滋生等情況,也是面臨的挑戰之一。

冷軋水基潤滑液:鋁冷軋油閃點低,有著火危險,安全性不好,若使用水基產品能彌補油基的不足,消除著火危險并提高冷卻能力,但水基冷軋液使用還不廣泛,有一些缺點或風險,如1)表面殘留多,2)微生物滋生風險,3)鋁板變色危險,4)潤滑和冷卻均勻性不如油,5)維護管理難度大,以上風險是水基產品的共同不足之處[13]及面臨的挑戰。

面對挑戰,好富頓公司充分考慮并了解各方面因素,選擇最適合的工藝潤滑產品(做到量體裁衣),加之良好的服務和解決問題的能力,豐富的產品和應用經驗等,讓用戶達到滿意的生產和質量需要,好富頓眾多用戶是一個很好的說明。

四、小結

1、鋁合金薄板帶對性能等方面有各自的特點,但對表面質量都提出高要求,這也為工藝潤滑技術提出更高要求。

2、目前鋁合金薄板帶軋制工藝潤滑技術主要有水基潤滑技術(乳化液,彌散液,合成液)、油基潤滑技術、油水兩相分施技術等,它們各有特點,據需選擇。

3、好富頓在工藝潤滑領域做了大量的研發和應用工作,其中水基Tandemol技術(Tandemol 6xxx,5xxx系列產品)和油基Cindol技術(Cindol 9xxx系列添加劑產品)及其它配套產品在鋁熱軋和冷軋上都得到廣泛和較好的應用。除了提供好的潤滑,冷卻和清洗性能外,在自凈化、可控性和穩定性、大壓下量、高表面質量、降低消耗等方面都有上佳和獨特的表現。

4、鋁合金薄板帶軋制工藝潤滑技術面臨很多挑戰,如何選擇合適的工藝潤滑技術和產品,如何解決應用中的問題等都非常重要,好富頓通過工藝潤滑技術和產品選擇,應用,過程控制,問題解決,服務等方面做成努力,配合用戶在生產和質量上獲得滿意的結果。

上一頁:氧化鋁、原鋁、鋁錠區別
下一頁:航空鋁合金熱處理技術
湖北11选5-首页