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铝合金薄板带轧制工艺润滑技术及挑战

时间:2019-01-26 09:33:03    来源:润滑油情报网    浏览:162    

       随着现代工业技术的发展,对铝合金薄板带的质量要求越来越高。铝合金薄板带通过热、冷轧轧制达到相应尺寸规格、性能和表面质量的要求,要有效地达到这些要求,对轧制工艺润滑技术提出了较高要求,需要选择合适的轧制工艺润滑剂,同时要对工艺润滑剂进行合理的维护和管理,使润滑剂的功能得到有效及稳定地发挥。

       铝合金薄板带轧制产品

       铝合金薄板铝是铝板带中的主要产品,主要应用于易拉罐,汽车航空、PS版基,建筑幕墙等方面。

       铝合金薄板带除了对性能等方面有各自的高要求外,都对板带表面质量提出很高要求,对表面缺陷如粘伤、划伤、印痕、松枝花纹、金属及非金属压入、油污、退火油斑、色差、亮条、桔皮等都有明确的要求和规定,这对工艺润滑技术也就提出了较高要求。

       铝合金薄板带轧制工艺润滑技术

       水基润滑技术

       水基润滑技术分为乳化液技术、弥散液技术和合成液技术。

       乳化液技术是通过引入乳化剂,乳化剂是表面活性物质,亲油部分汇聚在油中,而亲水端面在水中,形成油珠之间的保护屏障,大大地降低了油珠聚集长大的速率,降低了油珠表面的自由能,防止油珠之间聚集长大,维持了乳化液的动态平衡。

       铝轧制乳化液常选用阴离子及非离子乳化技术。其中阴离子乳化技术在铝轧制中应用较成熟和稳定,是应用较广泛的技术,由于铝板在轧制过程中表面常显正电,采用阴离子技术有助于润滑成分吸附,而且弱碱性条件,也有助于更好的清洗,防锈和防菌功能。

       弥散液技术是乳化液技术的一种,该技术使用阳离子乳化剂。阳离子乳化剂除具有抑菌作用外,在一定的pH范围内,油珠尺寸大且分布较均匀。油粒的这一分布特点,不仅大幅地提高了弥散液的润滑能力(因为油从乳液中析出是润滑的前提),而且能够提高润滑均匀性和油珠在铝板表面的润湿能力,有助于改善轧后表面质量。

       弥散液技术在铝轧制方面应用较少,主要是阳离子技术的乳液稳定性差,润滑和乳液较难控制,维护管理压力大等原因。不过,好富顿的弥散液技术在钢冷连轧方面已得到大量的运用。

       合成液技术和乳化液技术不同。合成液是单相产品,它非常稳定,清澈透明,清净性较好,但合成液表面张力低,侵蚀性较强。水溶性聚合物常和水通过形成氢键而溶于水,氢键在温度升高时消失,聚合物析出提升润滑,这和乳化液在咬入区的润滑机制有所不同,该技术在铝轧制中基本没有应用。

       油基润滑技术

       油基铝冷轧油通常以溶剂为基础油,配以添加剂(醇、酯及酸),是铝冷轧最主要的工艺润滑应用产品。油基轧制油技术成熟,基础油和添加剂选择、冷却系统设置、维护管理及相关的设备工艺参数如轧制速度,压下量,张力设置上等都有丰富的经验和成熟的案例可资借鉴。

       当前大多铝冷轧添加剂技术基本上还是维持着使用C12-C18的醇、酯或酸。醇,酯按照一定比例混合后使用,有时轧制过程会辅助添加少量酸以求表面光亮或者提高润滑。添加剂的设计和选择关键在于平衡确定醇酯酸的碳链长短。碳链短,清洁性能好,但润滑性能差,碳链长,润滑性能好,但残留多。现代铝冷轧机的轧制速度越来越高,对轧制油的冷却和润滑能力要求较高,同时对表面残留、退火油斑方面提出更高需求,如何保证润滑和冷却,同时保证表面清净性是一个重要课题。

       油水分施两相技术

       综合水基和油基技术的优点,尽量避免相应的不足,开发出了水油两相分施技术,油相和水相分别施加在轧辊上,水冷却,油相提供润滑。该技术的突出优点是可根据需要通过改变油相数量和压力调整润滑,或者通过调整水相供给量改变冷却。测试表明该种控制方法更能实现润滑优化,提高轧制速度,更容易进行板形控制。

       铝合金薄板带轧制工艺润滑技术的挑战

       如何选择合适的工艺润滑技术和产品

       铝合金薄板带生产需要经过热轧和冷轧轧制过程,热轧和冷轧一般都采用工艺润滑,对轧件和轧辊表面进行润滑。轧机,工艺和工艺润滑是保证生产和质量最重要的三个因素。轧机和工艺参数受限因素较多,而工艺润滑剂作为一个动态的变量,需要设法与轧机和工艺参数相匹配。如何选择合适的工艺润滑技术和产品非常重要,如下几个方面需重点考虑。

       考虑工艺润滑的作用,润滑、冷却、清洗、改善表面质量、承担载荷等。

       考虑轧制重点,热轧,冷轧重点不同,分别是降低内阻和降低外阻。其中热轧轧辊和轧件表面状态,轧制温度,工艺润滑剂等,冷轧辊径,张力,润滑液等需重点考虑。

       考虑轧制难点,热轧包括表面缺陷,高温轧制,终轧温度,铝粉去除等,冷轧包括表面清洁,速度和温度,压下率,板型,安全等需重点考虑。

       考虑不同合金和工艺,对退火性能要求高等也需充分考虑。

       考虑轧机、工艺及润滑的匹配,每个轧机、轧制工艺和工艺润滑系统都有所不同,合金品种,生产质量,工艺润滑液的运行状况,管理和维护条件,需求都有所不同。

       如何解决应用中面临的一些问题与挑战

       如何提高表面清净性:使用水基和油基产品都有可能出现残留和退火油斑的问题。例如使用水基产品,水基介质和板面间有一层蒸汽障膜,当温度较低,蒸汽膜无法继续维持,水基介质会直接润湿板面,与板带表面结合力大增,容易带来残留,也给吹扫带来很大困难,这是挑战之一。

       如何提高自净化和抗污染能力:轧制过程中存在着设备油泄露,氧化变质,铝粉产生,铝粉等固体污染,金属皂基其它污染,水基还有乳化状态,菌类滋生等情况,也是面临的挑战之一。

       冷轧水基润滑液:铝冷轧油闪点低,有着火危险,安全性不好,若使用水基产品能弥补油基的不足,消除着火危险并提高冷却能力,但水基冷轧液使用还不广泛,有一些缺点或风险,表面残留多;微生物滋生风险;铝板变色危险;润滑和冷却均匀性不如油;维护管理难度大,以上风险是水基产品的共同不足之处及面临的挑战。

       小结

       1、铝合金薄板带对性能等方面有各自的特点,但对表面质量都提出高要求,这也为工艺润滑技术提出更高要求。

       2、目前铝合金薄板带轧制工艺润滑技术主要有水基润滑技术(乳化液,弥散液,合成液)、油基润滑技术、油水两相分施技术等,它们各有特点,据需选择。

       3、水基Tandemol技术和油基Cindol技术及其它配套产品在铝热轧和冷轧上都得到广泛和较好的应用。除了提供好的润滑,冷却和清洗性能外,在自净化、可控性和稳定性、大压下量、高表面质量、降低消耗等方面都有上佳和独特的表现。

       4、铝合金薄板带轧制工艺润滑技术面临很多挑战,如何选择合适的工艺润滑技术和产品,如何解决应用中的问题等都非常重要。