薛 強

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

1 機組主要設(shè)備組成

銅帶精軋機主要由主機、左右入口裝置、左右卷取機、開卷機、直頭送料裝置、測厚儀、助卷器等組成(圖1)。

1-開卷機；2-收紙機器；3-糾偏檢測裝置；4-直頭送料裝置；5-左卷取機；6-左皮帶助卷器；7-襯紙機；8-排煙罩；9-左入口裝置； 10-主機；11-右入口裝置；12-右皮帶助卷器；13-卸料小車；14-橡膠刮油條；15-小輥除油裝置；16-測厚儀；17-5輥展平裝置；18-液壓剪圖1 機組的主要組成Fig.1 Main components of the unit

2 銅帶精軋機的潤滑特點

銅帶冷精軋具有變形熱量大、易氧化等工藝特點。為了獲得很好的帶材表面質(zhì)量，避免帶材表面氧化，需要兼顧冷卻和潤滑效果。銅帶精軋機一般采用軋制油潤滑，其軋制油的主要性能及參數(shù)如下：(1)粘度越大，潤滑性越好，但冷卻性能會降低，銅精軋機一般選運動粘度(40℃)為7mm2/s～8.5mm2/s的軋制油。(2)閃點，油品蒸汽在空氣中遇明火點燃的最低溫度，是關(guān)鍵的安全指標。(3)油品中水分的含量，會對帶材表面的光潔度、耐腐蝕性產(chǎn)生影響，縮短軋制油的使用壽命，越少越好。(4)灰分，油品精制程度，對帶材退火后的表面潔凈度有影響，甚至?xí)廴?、腐蝕帶材表面，越小越好。(5)油膜強度，越高代表潤滑性能越好，可有效減少軋制力、提高軋制速度。軋制油特性的選擇能夠直接影響到軋機的性能，例如，粘度增加導(dǎo)致除油困難以致軋機生產(chǎn)速度低；灰度值偏高導(dǎo)致后續(xù)退火工藝產(chǎn)生色斑、粘連等缺陷，產(chǎn)品廢品率上升。

軋制油為消耗品，優(yōu)秀的軋制油意味著較高的加工成本，如某進口軋制油可以在4.3左右的運動粘度下保證較好的潤滑效果和130℃以上的閃點，但成本過高。所以，一般國內(nèi)企業(yè)都會選擇國產(chǎn)軋制油，這就對機械設(shè)備提出了更為嚴格的要求，即在較高的運動粘度下，將帶材表面的軋制油清除干凈，以獲得較高的生產(chǎn)速度和提高帶材的表面質(zhì)量。

另外在軋機出口側(cè)，帶材剛脫離軋輥，表面覆蓋著很薄的一層軋制油油膜，由于加工熱的存在，這層油膜迅速蒸發(fā)，導(dǎo)致高溫的帶材暴露在空氣中，很容易氧化，所以生產(chǎn)時出口側(cè)的噴嘴梁也會噴射軋制油進行冷卻。有時，還在軋機出口側(cè)靠近軋輥處增設(shè)軋制油噴嘴，強制冷卻帶材。這些生產(chǎn)模式帶來的問題是帶材表面均勻的附著了一層軋制油油膜，需要后續(xù)設(shè)備將這層油膜清除。下面簡要介紹對比一下銅帶精軋機上常用的除油方法和使用效果。

3 帶材除油方式

3.1 壓縮空氣吹掃

如圖2所示，在強制冷卻后面增加一排噴嘴，吹掉帶材表面的軋制油。由于軋制油粘度大，壓縮空氣壓力較低時，無法將軋制油吹干凈；提高壓縮空氣壓力，軋制油容易被霧化，小部分回落到帶材表面，大部分被排煙罩吸走甚至飄散到軋機附近的空氣中，造成了大量的軋制油損失。同時，吹掃的扁嘴在較大氣壓下會發(fā)出高分貝噪聲，破壞生產(chǎn)環(huán)境。

1-強制冷卻軋制油噴嘴；2-壓縮空氣吹掃噴嘴；3-5輥展平裝置圖2 壓縮空氣吹掃和5輥展平裝置Fig.2 Compressed air purging and five-roll leveling device

3.2 5輥展平裝置除油

如圖2所示，精軋機需要在出口側(cè)配置展平輥，用以穩(wěn)定張力，形式有5輥、3輥等。在帶材、張力和輥子的共同作用下，可以將大部分軋制油擋住，起到一定的除油作用。帶材經(jīng)過該裝置后，在表面附著了一層有一定厚度和帶材結(jié)合致密的油膜，該油膜的厚度遠不能滿足高速生產(chǎn)的要求。另外，由于5輥展平裝置輥子靈活性、粗糙度、安裝精度等方面的原因，帶材很容易造成表面劃傷。企業(yè)在生產(chǎn)時，尤其是最后的成品道次，通常把該裝置打開，犧牲生產(chǎn)速度以保證帶材表面質(zhì)量。

3.3 真空抽吸裝置

如圖3所示，該裝置由3對輥子、抽吸裝置、封閉腔等組成。目的是用抽吸裝置在封閉腔中形成負壓，抽走帶材表面的軋制油。實際使用中，膠條很容易掛住銅屑等雜質(zhì)，劃傷帶材表面；抽吸口距離帶材較遠時，負壓在帶材表面處過小不足以吸凈軋制油，實際起到的除油效果主要依靠輥子的擠壓，作用和展平輥相似。抽吸裝置同時還起到了冷卻帶材的效果。

這套裝置在使用乳液潤滑的粗軋機和中軋機上時可以吸走蒸汽冷卻帶材，而用在軋制油潤滑的精軋機上時除油能力則無法滿足高速生產(chǎn)要求。同時該裝置會劃傷帶材,對于高表面質(zhì)量要求的精軋機也是不適合的。

1-刮油膠條；2-密封腔；3-輥子；4-抽吸裝置；5-進風(fēng)口圖3 真空抽吸裝置Fig.3 Vacuum suction device

3.4 小輥除油裝置

如圖4所示，該裝置用成對的小直徑鋼輥直接擠壓帶材，擠薄油膜厚度，達到除油目的。支承輥分成4組，每一組由兩段組成，由氣缸提供壓力，用以改善除油小直徑輥剛性不足的缺點，使除油輥與帶材間保證適當?shù)膲毫Α嶋H使用中，該裝置除油效果較好，同時問題也比較突出。使用一段時間以后，分段的支承輥在除油輥上留下壓痕，該壓痕會在帶材表面形成縱向明暗色差；當帶材速度達到300m/min時，除油輥轉(zhuǎn)速超過2000rpm，此時帶材表面已有較明顯的劃傷。

小輥除油裝置在使用初期、軋制速度低于300m/min時，除油效果較為理想，當使用時間較長，或生產(chǎn)速度超過300m/min時，無法滿足生產(chǎn)需求。另外，銅精軋機一般不配置板型輥，生產(chǎn)人員通過敲擊帶材兩側(cè)的方式來判斷帶材的張力情況，并依此調(diào)節(jié)彎輥改善板型。該裝置位于軋輥和卷取機中間，壓住帶材時會影響生產(chǎn)人員對板型的判斷。

1-除油輥；2-同步機構(gòu)；3-擋油板；4-壓縮空氣噴嘴；5-支承輥；6-壓緊氣缸；7-刮油條裝置圖4 小輥除油裝置Fig.4 Small-roller oil-removing device

3.5 刮油條裝置

如圖4所示，該裝置由2對橡膠刮油條組成，生產(chǎn)時刮油條直接和帶材表面接觸，刮掉帶材表面的軋制油。刮油條有橢圓形、星形等形狀，材質(zhì)有橡膠、聚氨酯等。除油效果很好，缺點是刮油條容易掛住銅屑等雜質(zhì)，造成帶材表面劃傷，降低成品率。為避免劃傷就需要每個軋制道次都更換刮油條，操作麻煩。即便如此，仍存在劃傷帶材的風(fēng)險。

3.6 3M輥除油裝置

如圖5所示，3M輥由片狀無紡布壓制而成，直徑120mm～160mm，硬度可達邵爾A95以上。該裝置由2對3M輥組成，直接和帶材接觸，基本原理如下：3M輥在油缸的作用下壓住帶材，與帶材接觸的部位發(fā)生變形；3M輥轉(zhuǎn)動過程中，疏松部位轉(zhuǎn)動至壓緊部位A位置，3M輥從疏松狀態(tài)逐漸變?yōu)閴壕o狀態(tài)，將軋制油擠出；繼續(xù)轉(zhuǎn)動至壓緊部位B區(qū)域，3M輥從壓緊狀態(tài)變?yōu)槭杷蔂顟B(tài)，吸取帶材表面的軋制油，達到除油的目的。實際使用中存在甩油情況，往往需要2對以上3M輥同時使用才能取得較好的除油效果。該方式的優(yōu)點是除油效果好，對帶材表面質(zhì)量影響小，可達到450m/min左右的生產(chǎn)速度；缺點是價格較貴，壽命短，增加了生產(chǎn)成本。

圖5 3M輥除油裝置示意圖Fig.5 Schematic diagram of 3M roller deoiling device

上述方式都是銅帶精軋機常見的幾種除油方式，其中3M輥能夠取得較好的效果，其他除油方式效果略差，但具有成本低、使用維護簡單的特點，需要通過改進來改善使用效果。

4 除油方式的改進思路

除油裝置可分為非接觸式和接觸式兩種，非接觸式的包括吹掃、抽吸等方式；接觸式的包括刮油和輥式除油等方式，根據(jù)除油效果及對帶材表面質(zhì)量的影響，下面主要介紹壓縮空氣吹掃、鋼輥除油、3M輥除油3種方式的改進思路。

4.1 壓縮空氣吹掃

如圖6所示，位于強制冷卻和展平輥中間，用以封住大部分的軋制油。采用小壓力(0.1MPa～0.2MPa)、小氣量、扇形、密集分布，噴嘴范圍覆蓋最大帶材寬度；帶材雙面均設(shè)置噴嘴，盡量消除帶材下表面、邊部帶油情況；上排噴嘴可升降，使噴嘴盡量貼近帶材，增大吹掃力；設(shè)置防濺板，避免吹起的軋制油回落至帶材表面；設(shè)置人字集油區(qū)，滴落到防濺板上的軋制油通過集油區(qū)從軋機兩側(cè)流走。

圖6 壓縮空氣吹掃改造示意圖Fig.6 Transformation schematic diagram of compressed air purging

4.2 鋼輥除油

鋼輥除油的原理是將帶材表面的油膜壓薄，出口側(cè)油膜厚度與鋼輥直徑、正壓力、鋼輥彈性模量、油品運動粘度、帶材線速度、張力有關(guān)，與包角無直接關(guān)系，所以應(yīng)采用對輥形式；相同壓力下，直徑越小油膜越薄，但輥子轉(zhuǎn)速越高，有劃傷帶材的風(fēng)險，所以應(yīng)選用合適直徑的鋼輥，同時降低輥子的轉(zhuǎn)動慣量(如使用空心輥、芯輥等形式輥子)，提高輥子的加工精度、安裝精度、輥子表面光潔度；出口側(cè)貼近輥子和帶材邊緣的部位配置撓性壓縮空氣吹掃噴嘴，封住帶材邊部帶過來的軋制油。

可以將5輥展平裝置進行改造，貼近軋機的3個輥子為錯輥，起到展平作用，另外兩個輥子改為對輥，起到除油作用(圖7)。帶材較薄時，除油輥會將帶材壓皺，應(yīng)將展平輥和除油輥的驅(qū)動分開，展平輥使用固定壓力油缸驅(qū)動；除油輥用壓力可調(diào)氣缸驅(qū)動。生產(chǎn)時根據(jù)帶材的厚度調(diào)節(jié)壓力。

4.3 3M輥除油

3M輥除油原理如前所述。需要在生產(chǎn)中進一步摸索3M輥的硬度、壓力和除油效果之間的關(guān)系。同時，在3M輥除油裝置中布置壓縮空氣噴嘴，封住帶材邊部和輥子縫隙(圖5和圖7)帶油情況，同時在輥子入口側(cè)布置垂直帶材前進方向的壓縮空氣噴嘴，將3M輥擋住的軋制油吹掉，防止輥子將軋制油甩回至帶材表面。

圖7 5輥展平裝置改造示意圖Fig.7 Transformation schematic diagram of 5 roll leveling device

4.4 其他方式

可以嘗試在偏導(dǎo)輥處除油。很多企業(yè)生產(chǎn)時將軋機出口側(cè)的在線輥子全部脫開，唯一的在線輥子就是偏導(dǎo)輥。實際上，經(jīng)吹掃后，帶材表面的油膜已經(jīng)很薄，絕大部分軋制油集中在帶材邊部，經(jīng)過偏導(dǎo)輥時，軋制油附著在偏導(dǎo)輥上?？梢栽谄珜?dǎo)輥下部設(shè)置噴嘴和刮片，將輥子上的油除去，當輥子重新和帶材接觸后再將軋制油帶走一部分，轉(zhuǎn)到下部時將軋制油除去。

5 結(jié)論

銅帶精軋機帶材表面除油是一個長期困擾企業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)難題，已經(jīng)成為了限制銅帶精軋機提速的主要瓶頸。除油方式需要根據(jù)實際生產(chǎn)情況進行多重配置，例如對表面質(zhì)量要求非常高的帶材，就需要側(cè)

重吹掃等非接觸式的除油方式以及3M輥式；另外，除油還需要與防油相接合，如采用低粘度、冷卻性能好的高品質(zhì)軋制油，實現(xiàn)高速軋制出口側(cè)不噴軋制油；以及在支承輥及各在線導(dǎo)輥上配置清輥器以消除輥面帶油；或設(shè)置防濺板防滴油等方式。總之合理選擇，多重配置，不斷完善各類除油方式才能更好取得帶材表面除油效果，推動軋機設(shè)計及生產(chǎn)應(yīng)用水平的不斷提高。