1、淺析二十輥精軋機軋制產品精度及板形控制摘要：簡要介紹銅板帶產品的市場趨勢和二十輥精軋機結構及技術參數，對生產過程中影響產品精度及板形的各種因素進行分析，并制定了詳細的優化方案。關鍵詞：板形控制；內應力；軋輥；精度控制；張力1 市場對銅板帶產品精度和板形的要求隨著科學技術的快速發展，電子元器件類產品向著更高效節能、更微型化的方向發展，用戶對銅及銅合金板帶產品的質量要求也在不斷提高，期望產品的厚度更薄、精度更高、性能更好、板形更平整等1。因為高精度，平整度良好，內部殘余應力小的產品更利于高速沖壓加工，這些指標直接影響客戶的生產效率、生產成本、產品質量等，所以客戶對產品的精度、板形要求越來越高，行業

2、內的市場競爭越來越殘酷。雖然我公司高精帶的生產，在規模、質量及工藝技術方面有較大優勢，但在產品精度、板形等方面還有很大的改善空間。2 設備概況2.1二十輥精軋機主要技術參數支撐輥軸承：125mm； 二級中間輥：75mm；一級中間輥：45mm； 工作輥：25mm；輥面寬：390mm； 軋制力：350KN（max）；軋速：V0120300 mmin； 壓下速度：0180mm/min；帶材張力：檔 180001800N（當Vmax=150m/min時）；檔 9000900N（當Vmax=300m/min時）；檔 1500150N（當Vmax=250m/min時）；帶材張力調節：檔和檔通過電樞電流調節

3、，檔通過電樞電流調節和直接張力測量。2.2軋制材料的規格范圍軋制帶寬：250330mm； 入口厚度：0.40.8 mm；成品厚度：0.0250.25mm； 帶卷內徑：500mm；帶卷外徑：1300mm（max）； 軋輥冷卻潤滑系統：全油潤滑；軋機牌坊：內外分離式； 軋輥結構：見圖一。3 二十輥軋機軋制銅板帶產品的精度控制我公司二十輥精軋機采用液壓AGC厚控系統、張力閉環控制、前后饋系統2。機架為整體鑄造等強度梁，剛度高，可較少帶材的橫向厚度差。該軋機工作輥輥徑小，軋輥彈性變形小，可保證工作輥在軋制方向上的穩定性。對比四輥、六輥冷軋機通過輥徑傳遞軋制力，二十輥精軋機的優點是軋制力可通過鞍座均勻傳

4、遞給機架，這一獨特優勢可使其軋制帶材的最薄厚度達到0.025mm，精度可達±0.001mm。銅板帶產品精度主要表現為尺寸精度，它是衡量厚度偏差的程度。精度即厚度偏差的絕對值（）與產品厚度（h）的百分比（S），公式表示為 S=/h×100%。產品精度的主要影響因素包括以下四個方面。3.1軋機的剛性和彈性軋機剛性和彈性可反映軋機的精度情況。軋制過程在軋制壓力的作用下，壓下部分及機架部件都要產生彈性變形。由于彈性變形的存在，軋制時的實際輥縫要比壓下調整的零線輥縫大，這個增大的量叫“彈跳量”。彈跳量的大小與軋輥直徑材質、軋制力、各受力部件的彈性變形、設備的結構及制造精度有關，它決定

5、著軋機可軋制銅板帶材的最薄厚度及精度。3.2帶材的縱向厚度帶材原始厚度、前后張力、材料變形抗力、軋制速度、摩擦系數、軋輥的偏心度等均影響軋制帶材的縱向厚度。當其它條件一定時，帶材原始厚度越不均勻，軋出的成品厚度越不均勻。所以須嚴格控制進入二十輥精軋機的帶材尺寸差，使其處在精軋機能夠消差的合理公差范圍內。3.3關鍵工裝關鍵工裝的影響因素主要表現在軋機的二十輥磨削精度上，這取決于磨床的精度。磨削要求25mm、45mm、75mm輥的圓柱度小于0.001mm，125mm輥的偏心度不超過 0.002mm。因磨床精度和磨削質量限制，二十根軋輥的公差疊加，可使帶材的縱向厚度產生波動。在維持磨床精度一定的前提

6、下，需定期檢修磨床使其保持在良好的狀態下運轉，同時提高磨床工的操作技能，優化磨削工藝，嚴格控制磨削質量。3.4軋制工藝3.4.1軋制道次壓下量的影響：理論上h=S（h為厚度偏差，S為輥縫調整量），該公式表明控制輥縫調整量可有效控制厚度偏差。對于退火后軟態厚帶，軋制第一、二道次時輥縫調整比較容易，在此時控制厚度偏差很關鍵，否則厚度超差在后道次中難以消除。在后續軋制道次中雖厚度偏差h很小，但相應的輥縫調整量S相對較大，因此在軋制薄而硬的帶材時壓下調整量需增大，才能有效減小或消除厚度偏差。3.4.2軋制張力：通過影響變形區的應力狀態、改變塑性變形抗力而起作用。張力增大，出口厚度減小，反之張力減小，出

7、口厚度增加，且后張力對厚度的影響較前張力大。為使帶材厚度均勻一致，在軋制時需保持張力穩定。3.4.3軋制速度：通過影響摩擦系數和變形抗力及軋輥油膜厚度來改變軋制張力和輥縫大小，從而影響帶材出口厚度。軋制速度升高摩擦系數減小，變形抗力降低，軋制壓力降低，帶材厚度變薄。軋制速度降低則相反。3.4.4工藝潤滑：軋制時工藝潤滑情況不同可表現為摩擦系數的變化，從而對帶材厚度產生影響。生產時應綜合考慮軋機的剛性和彈性，帶材的縱向厚度，關鍵工裝及軋制工藝四種主要影響因素，才能獲得更好的精度控制效果。4 二十輥軋機軋制銅板帶產品的板形控制板形控制是軋制生產中最復雜、最困難、也是研究最多的課題之一。4.1板形問

8、題的凸現在電子元件的微型化過程中，細微的厚度偏差就會導致所制成的元器件形狀、性能差異。因此用戶對銅板帶材要求更高的平整度，更小的橫縱向厚度差，更小的殘余應力等。例如0.15mm硬態帶材，當厚度偏差為1m時，制成的零件會產生1°的回彈。帶材殘余應力不僅影響分裁成品側彎的產生，還會引起沖壓生產困難和不合格品產生等。如某規格引線框架材料0.5mm 硬態產品，因殘余應力的存在造成沖壓后零件扭曲變形，最終導致沖制品報廢。4.2常見板形缺陷分類常見板形缺陷分類，見圖二。影響軋制板形的主要因素有輥系、帶材本身、軋制條件等，不同因素可產生不同類型的板形缺陷。（1）兩邊浪：軋前帶材兩邊厚，中間薄；一級

9、中間輥凸度太小；背襯輥，彎輥及彎輥力給定不合理；道次壓下量太大或張力太小；潤滑不均或潤滑油品質差3。（2）中間浪：軋前帶材中間厚兩邊簿；背彎或彎輥力給定不合理；道次壓下量太小；前后張力太大；潤滑不勻；一級中間輥的凸度太大。（3）肋浪：軋前帶材性能不均；工作輥磨損嚴重；一級中間輥凸度選擇不合理；張力波動太大；冷卻或潤滑不均；前后道次加工率分配不合理。（4）單邊波浪：軋前帶材已存在一邊厚一邊薄或鐮刀彎；退火不均勻；輥系任何一個輥子幾何尺寸偏差大；兩邊壓下不均；沿輥身長度方向溫度不均；輥系的磨損不均；軋輥與卷取機的卷筒中心線不平行。4.3板形控制和凸度控制的關系銅及銅合金板帶材軋制的板形控制技術，即

10、為軋制出平直板帶材技術。凸度控制為控制板帶材寬度方向上厚度分布的技術。出現板形缺陷的原因是板帶材在軋制時各部分延伸不一致，因此板形控制即延伸沿寬度方向分布的控制，也是軋制時壓下量沿寬度方向的控制，效果等同于凸度控制。板形控制和凸度控制是以同一問題為對象的兩種控制技術，但兩者的控制精度不同。運用板形控制的板帶厚度偏差較小，約0.1m；而凸度控制的板帶厚度偏差范圍較大，約10m。所謂板形良好，一般是指波浪度在0.5%以下的板形，以厚度為1mm的帶材為例，要達到板形良好其寬度方向的壓下量差異不能大于0.06m，而凸度控制一般不大于10m即可，二者相差超過100倍。4.4板形和內應力的關系板形平整的必

11、要條件：軋制壓下（延伸）橫向一致。壓下橫向不一致時會產生微觀微小的內應力，導致宏觀表現為板形不平整。作用機理為：假設一段帶材由許多細長條并排連接而成，帶材的軋制變薄意味著細長條被拉長；帶材寬度方向上各部分的延伸不一致，即為細長條的拉長程度不一致；因細長條彼此之間是相互連接的，所以延伸較長的細長條會受到壓應力，而延伸較短的細長條會受到拉應力，這些應力構成了整個帶材寬度上的內應力分布；當細長條所受的應力達到一定的程度時會產生彎曲變形，這些變形就形成了帶材板形“波浪”缺陷4。4.5二十輥精軋機板形綜合控制4.5.1上支撐輥輥形控制二十輥精軋機采用1234的輥系配置，如圖三：A、D、E、H軸上分別裝五

12、套軸承；B、C、F、G軸上分別裝四套軸承；采用D工：D一級：D二級：D支1：2：3：4合理配置的塔形輥組，使軋制力通過支撐輥鞍座傳遞給牌坊，減少輥系的磨損，保證扭矩的均勻傳遞。在A、D支撐輥上分別裝有四塊調整背彎的液壓裝置來達到調整背彎的目的，作為調整輥系輥形的主要手段它們可單獨調整也可同時調整。4.5.2軋輥精度控制與其它冷軋機不同，二十輥軋機的軋制力是以力流的形式沿輥系各接觸點傳遞到所軋帶材，因而對軋輥和支撐輥的精度（裝配精度和磨削精度）和可靠性有著特殊的要求。工作輥、中間輥及支撐輥在磨床上磨出的輥型，是為了消除附加軸向力和顫動，因此要求各類輥按技術要求磨削5。生產框架材料適用的工作輥表面

13、硬度為HRC：6567；一級中間輥硬度HRC：6163；二級中間輥硬度HRC：6062；且淬透深度不小于軋輥半徑的3%。工作輥表面精度為1112級甚至更高，中間輥表面精度比工作輥低一級。4.5.3一級中間輥的輥形控制我公司二十輥精軋機無一級中間輥的橫向抽動技術，在軋制變形抗力大的銅合金時，板形控制不太理想。依據六輥HCM軋機中間輥抽動理論，并在實踐中不斷摸索，我們對45mm一級中間的輥型進行改進（磨床無法磨削拋物線輥型），分三段磨削得到兩個尺寸，見圖四：平直段控制在100130mm內，一級中間輥有效平直段及錐度的選定與帶材加工硬化程度、道次壓下量、帶材寬度等因素有關。當道次壓下量、合金種類及狀

14、態等一定時，主要與帶材寬度及厚度有關。生產中一級中間輥的輥型選擇不當時，易引起斷帶或增加板形缺陷。平直段長度大，錐度小時帶材邊部松、中間緊，易跑偏、斷帶；平直段長度小，錐度大時帶材中間起波浪，邊部受拉伸力大，易斷帶；在軋制過程中針對帶材厚度及板形實際情況，合理地調整板形控制機構，配合正確軋制工藝參數，可獲得良好板形。4.5.4軋件原始厚度和板形控制軋前帶材板形的好壞直接影響軋后板形。由于帶材板形欠佳造成新的不均勻變形并與本道次軋制的不均勻變形產生疊加或抵消效應，嚴重時還會出現壓折現象，會對二十輥軋機輥系造成十分嚴重的的損傷。軋前帶材的縱向厚度波動直接影響成品板形。當調整道次壓下量時必然會改變軋

15、制力沿輥縫的分布，即輥縫形狀發生變化，從而引起板形變化。若要控制好板形，就必須嚴格控制來料的縱向厚度差。4.5.5冷卻潤滑控制我公司二十輥精軋機的冷卻潤滑液選用杭煉廠T25軋制油。不同的冷卻潤滑液對薄帶軋制影響較大，除對帶材表面顏色的影響外，對板形的影響尤為顯著，嚴重時可使帶材表面產生陰陽面、皺褶、造成局部波浪或斷帶。究其原因有：當金屬軋制時變形熱的產生使輥溫上升；軋制時的不均勻磨擦使軋輥出現局部磨損；帶材與軋輥磨擦產生熱量，從而影響板形，造成皺褶或斷帶。薄帶軋制時斷帶頻繁，每次斷帶后需將輥系內的銅屑取出，而細小碎屑需用冷卻液徹底沖洗。若碎屑夾在輥系中特別是支撐輥背襯軸承中，會使軸承轉動不靈，

16、輕者研輥，重者損壞整個輥系。該二十輥精軋機的冷卻系統中無分段冷卻技術，只能靠改變冷卻液噴射流量來改變輥型，使得輥縫形狀和板形發生變化。因此，冷卻控制的好壞直接影響產品的板形。4.5.6張力和工藝控制二十輥精軋機使用小直徑軋輥軋制簿帶產品的特點之一是采用較高的單位張力。帶材的出口厚度、表面質量、軋制力、前滑、板形等在很大程度上都決定于軋制張力，隨著張力的增大軋制力降低。當減小壓下量時前后張力對軋制的影響減小。張力大小取決于該類金屬的機械性能和加工硬化程度，其范圍應控制在0.1s0.7s。與普通軋機相比，二十輥軋機的小直徑工作輥與帶材接觸弧長較短，能大大降低軋制力、磨擦力和扭矩，可使道次壓下量增大

17、。在某些情況下道次壓下量可達60%，總加工率可達99%。對于薄帶軋制，根據其機械性能、熱處理條件、來料狀況，確定道次壓下量。特別是對于通過軋制控制成品性能的產品，更要嚴格控制加工率。制定合理的軋制工藝對獲得良好板形有直接作用。在生產中合理分配道次加工率并配合適當的軋制張力至關重要。可遵循以下原則：前幾道次采用較大的道次加工率，后張力大于前張力，充分利用金屬塑性和二十輥軋機的特點對帶材降厚消差；在后兩道次采用較小的道次加工率，前張力大于或等于后張力，保持帶材板形平直，降低帶材內部殘余應力。5 結語我公司二十輥精軋機自投入運行以來雖然對45mm一級中間輥輥型進行了改進，但生產0.2mm以下的薄帶產品板形控制還需進一步優化。工藝與設備各參數之間的匹配還有很大的探索