《冷軋知識(shí)培訓(xùn)》PPT課件

1、冷軋基礎(chǔ)理論知識(shí)1;.一、冷軋的特點(diǎn) 冷軋是指在再結(jié)晶溫度以下的軋制生產(chǎn)方式。由于冷軋溫度低，在軋制過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，產(chǎn)品溫度只可能上升到回復(fù)溫度，因此加工硬化率大。冷軋的優(yōu)點(diǎn)是：板帶材尺寸精度高，且表面質(zhì)量好；板帶材的組織與性能更均勻；配合熱處理可獲得不同狀態(tài)的產(chǎn)品；能軋制熱軋不可能軋出的薄板帶。冷軋的缺點(diǎn)是：變形能耗大，道次加工率小。 2;.二、冷軋機(jī)的分類(lèi) 冷軋機(jī)分為塊片軋機(jī)和卷材軋機(jī)卷材軋機(jī)根據(jù)機(jī)架數(shù)分為單機(jī)架冷軋機(jī)、雙機(jī)架或多機(jī)架冷連軋機(jī)。卷材軋機(jī)根據(jù)軋輥數(shù)分為二輥、三輥、四輥、六輥及多輥冷軋機(jī)。 3;. 1、 二輥軋機(jī) 二輥冷軋機(jī)主要用于軋制窄規(guī)格的板帶材。該軋機(jī)在一些小型

2、鋁加工企業(yè)和實(shí)驗(yàn)室使用。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)自動(dòng)控制技術(shù)。 4;.2、四輥軋機(jī) 四輥軋機(jī)軋制時(shí)，軋制壓力通過(guò)工作輥的輥身傳遞給支撐輥，再由支撐輥的輥頸傳遞給壓下螺絲。主要是支撐輥承擔(dān)載荷，產(chǎn)生撓度。一般支撐輥直徑比工作輥大24倍，因此撓度大為減少。為了進(jìn)一步減少軋制工作輥的撓曲變形，在四輥軋機(jī)上安裝了彎輥控制系統(tǒng)。四輥軋機(jī)是冷軋加工中應(yīng)用最廣泛的軋機(jī)，在國(guó)內(nèi)外都有大量應(yīng)用。普通四輥軋機(jī)的謾備組成如圖所示。包括開(kāi)卷機(jī)、入口偏導(dǎo)輥、五輥張緊輥、工作輥、支撐輥、出口導(dǎo)向輥或板形輥、卷取機(jī)及其相關(guān)配套設(shè)備。5;.四輥軋機(jī)設(shè)備組成簡(jiǎn)圖6;.3、六輥軋機(jī) 為了在四輥軋機(jī)的基礎(chǔ)上軋出更薄、精度要求更高的產(chǎn)品，有

3、必要進(jìn)一步增加軋機(jī)的剛度，并使工作輥更細(xì)，因而人們開(kāi)發(fā)了六輥冷軋機(jī)，六輥軋機(jī)是當(dāng)今的發(fā)展趨勢(shì)。福州馬尾瑞閩鋁板帶有限公司1996年投產(chǎn)了六輥CVC1850mm冷軋機(jī)，德國(guó)VAW公司的Greren-broich工廠安裝了一條六輥冷軋機(jī)。廈順?shù)X箔有限公司現(xiàn)有2300mm六輥冷軋機(jī)一臺(tái)； 7;.4、冷連軋機(jī) 連軋時(shí)，軋件同時(shí)在幾個(gè)機(jī)架中產(chǎn)生塑性變形，各個(gè)機(jī)架的工藝參數(shù)等同時(shí)通過(guò)軋件相互聯(lián)系又相互影響，一個(gè)機(jī)架的平衡狀態(tài)遭到破壞，必然影響和波及到前后機(jī)架，在達(dá)到新的平衡之前，整個(gè)機(jī)組都會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，因此要保證連軋過(guò)程處于平衡狀態(tài)。8;.俄羅斯薩馬拉冶金廠建有五機(jī)架冷連軋生產(chǎn)線(xiàn)、美國(guó)鋁業(yè)公司田納西軋制廠建

4、有全連續(xù)三機(jī)架冷軋生產(chǎn)線(xiàn)、加拿大鋁業(yè)公司肯塔基州洛根盧塞爾維爾軋制廠建有三機(jī)架CVC冷連 軋機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)、在阿爾諾夫鋁加工廠建有雙機(jī)架四輥CVC冷連軋機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)。 西南鋁業(yè)2006年開(kāi)始建設(shè)2000mm雙機(jī)架冷連軋機(jī)，預(yù)計(jì)2010年底最終建成；9;.三、冷軋的工藝制度與軋制張力冷軋壓下制度 冷軋的張力 冷軋質(zhì)量控制 10;.1、冷軋壓下制度冷軋壓下制度主要包括總加工率的確定和道次加工率的分配。一般把兩次退火之間的總加工率稱(chēng)為中間冷軋總加工率，而為控制產(chǎn)品的最終組織與性能所選取的總加工率稱(chēng)為成品冷軋總加工率。中間冷軋總加率在合金塑性和設(shè)備能力允許的條件下盡可能取大一些。成品冷軋總加工率主要由產(chǎn)品的組織

5、性能和表面質(zhì)量要求所決定。 11;.冷軋的道次分配方法是先按等壓下率分配，按下式計(jì)算壓下率，即：軋制道次數(shù)的多少要結(jié)合材料塑性、設(shè)備條件、潤(rùn)滑條件、厚差控制、板形控制、表面控制的要求和平時(shí)工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行安排。12;. 例如坯料厚度為4. 5mm，最終成品厚度為0. 24 mm，需5道次軋到成品，按公式計(jì)算 出每道次平均壓下率為1 - (0.24/4.5)1/5100%=44%，每道次變形量分配是4.5mm2.52mm(4.556%)1.41mm (2.5256%)0.79mm(1.4156%)0.44mm(0.79 56%)0.24mm。 在做完等壓下分配后，結(jié)合上述條件的具體要求對(duì)道次變形量進(jìn)

6、行調(diào)整。壓下量分配如下表所示：13;.14;.2、冷軋的張力張力的作用 張力大小的確定 15;.張力的作用為： 降低單位壓力。降低單位壓力。張力的作用使變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了變化，減小了縱向的壓應(yīng)力，從而使軋制時(shí)降低單位壓力。 調(diào)節(jié)張力可控制帶材厚度。調(diào)節(jié)張力可控制帶材厚度。通過(guò)改變張力大小來(lái)使軋出厚度發(fā)生變化。在其他條件不變化的情況下，增大張力能使帶材軋得更薄。 防止帶材跑偏、保證軋制穩(wěn)定。防止帶材跑偏、保證軋制穩(wěn)定。軋制中帶材跑偏的原因在于帶材在寬度方向上出現(xiàn)了不均勻延伸。當(dāng)軋件出現(xiàn)不均勻延伸時(shí)，沿寬向張力分布將發(fā)生相應(yīng)的變化，延伸大的部分張力減小，而延伸小的部分則張力增大，結(jié)果張力起到自

7、動(dòng)糾偏作用。張力糾偏同步性好、無(wú)控制滯后。張力糾偏的缺點(diǎn)是張力分布的改變不能超過(guò)一定限度，否則會(huì)造成裂邊、壓折甚至斷帶。16;.張力大小的確定 張力大小的確定要視不同的金屬和軋制條件而定，但最大張應(yīng)力值不能大于或等于金屬的屈服強(qiáng)度，否則會(huì)造成帶材在變形區(qū)外產(chǎn)生塑性變形，甚至斷帶，破壞軋制過(guò)程或使產(chǎn)品質(zhì)量變壞。最小張力值必須保證帶材卷緊卷齊。實(shí)際生產(chǎn)中張力的范圍按下式選擇，即： 17;. 一般來(lái)說(shuō)，后張力大于前張力，帶材不易拉斷，保證帶材不跑偏，即較平穩(wěn)地進(jìn)入輥縫。降低軋制壓力，后張力比前張力更顯著，但過(guò)大的后張力會(huì)增加主電機(jī)負(fù)荷，如來(lái)料卷較松會(huì)造成擦傷等。相反后張力小于前張力時(shí)，可以降低主電機(jī)

8、負(fù)荷，在工作輥相對(duì)支撐輥的偏移很小的四輥可逆式帶材軋機(jī)上，后張力小于前張力有利于軋制時(shí)工作輥的穩(wěn)定性，能使變形均勻，對(duì)控制板形效果顯著，但是過(guò)大的前張力會(huì)使帶材卷得太緊，退火時(shí)易產(chǎn)生粘結(jié)，軋制時(shí)易斷帶。 18;.3、冷軋質(zhì)量控制（1）厚度控制（2）板形控制 （3）表面質(zhì)量控制 輥縫內(nèi)軋件表面質(zhì)量控制 輥縫外軋件表面質(zhì)量控制 19;.(1)厚度控制 高質(zhì)量的冷軋帶材不僅要求具有很小的“同板差”，而且要求在大批量生產(chǎn)中每卷的實(shí)際厚度都能保持高度一致。 軋制過(guò)程中對(duì)板帶縱向厚度精度控制的影響因素很多，總的來(lái)說(shuō)有兩種情況：即對(duì)軋件塑性特性曲線(xiàn)形狀與位置的影響，以及對(duì)軋機(jī)彈性特性曲線(xiàn)的影響。結(jié)果使兩線(xiàn)的

9、交點(diǎn)位置發(fā)生變化，產(chǎn)生了縱向厚度差。 板厚控制就是隨著帶材坯料厚度、性能、張力、軋制速度以及潤(rùn)滑條件等因素的變化，隨時(shí)調(diào)整輥縫、張力或軋制速度的方法。 不同的冷軋機(jī)由于裝機(jī)水平的差異，厚控系統(tǒng)的配置不一樣，下面著重介紹現(xiàn)代高速冷軋機(jī)的厚度控制系統(tǒng)及其在生產(chǎn)過(guò)程中的厚差控制技術(shù)。20;.21;.（a）厚度控制系統(tǒng)組成 現(xiàn)代高速冷軋機(jī)的板厚控制通過(guò)液壓壓下實(shí)現(xiàn)，而液壓壓下則由壓下位置閉環(huán)或軋制壓力閉環(huán)系統(tǒng)控制。厚控系統(tǒng)的組成如上圖所示，主要由壓下位置閉環(huán)、軋制壓力閉環(huán)、厚度前饋控制、速度前饋控制、厚度反饋控制（測(cè)厚儀監(jiān)控）等幾部分組成。其中壓下位置閉環(huán)和軋制壓力閉環(huán)是整個(gè)厚控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，厚控的最終

10、操作通過(guò)這兩個(gè)閉環(huán)中的一個(gè)實(shí)現(xiàn)。后面三個(gè)控制環(huán)節(jié)為更高級(jí)的控制環(huán)，它們給前兩個(gè)閉環(huán)的給定值提供修正量。 當(dāng)輥縫中沒(méi)有軋件（輥縫設(shè)定）和穿帶時(shí)，壓下位置閉環(huán)工作。正常軋制時(shí)，軋制壓力閉環(huán)工作（位置閉環(huán)斷開(kāi)，不參與控制）。當(dāng)軋制壓力低于某一最小值時(shí)，由壓力閉環(huán)自動(dòng)地轉(zhuǎn)換到位置閉環(huán)控制。 22;.上圖中符號(hào)說(shuō)明如下： Wo軋制壓力對(duì)入口厚度的偏導(dǎo)數(shù)P/H；M-軋機(jī)縱向剛度模數(shù)；W-軋件塑性剛度系數(shù)；H-來(lái)料厚度偏差；h-出口厚度偏差；V-軋制速度；V-軋制速度增量；So給定空載輥縫；ASo空載輥縫修正量；P-給定軋制力；P-軋制壓力修正量；Soc實(shí)測(cè)空載輥縫；Pc實(shí)測(cè)軋制壓力。 其中M和形的計(jì)算公式

11、為： M=Mo+Kb W=P/b式中Mo-軋機(jī)基本縱向剛度； Kb寬度修正系數(shù)； b-板寬。23;.（b）厚控系統(tǒng)功能 壓下位置閉環(huán) 軋制壓力閉環(huán) 厚度前饋控制 速度前饋控制 厚度反饋控制 24;.壓下位置閉環(huán) 壓下位置閉環(huán)的作用是，通過(guò)控制液壓缸塞的位移，達(dá)到設(shè)定和控制空載輥縫的目的。它根據(jù)空載輥縫實(shí)測(cè)值與給定值（包括修正值）的差值，推動(dòng)伺服閥和油缸動(dòng)作，調(diào)整空載輥縫的大小，直到實(shí)測(cè)值與給定值相等為止。 在正常的軋制過(guò)程建立之前，由壓下位置閉環(huán)設(shè)定輥縫，保證帶頭部的厚度滿(mǎn)足要求。25;.軋制壓力閉環(huán) 軋制壓力閉環(huán)通過(guò)控制軋制壓力達(dá)到控制厚度的目的。它根據(jù)軋制壓力的實(shí)測(cè)值與給定值（包括修正值）

12、的差值，推動(dòng)伺服閥和油缸動(dòng)作，調(diào)整軋制壓力（同時(shí)也調(diào)整了輥縫），直到其差值為零為止。軋制壓力的給定值，根據(jù)目標(biāo)厚度確定。 位置閉環(huán)中，位移傳感器的分辨率一般為1m，因此位置閉環(huán)的定位精度及厚控精度不高。軋制壓力閉環(huán)的壓力控制精度和厚控精度比位置閉環(huán)的高，所以正常軋制時(shí)，由值置閉環(huán)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到壓力閉環(huán)控制板厚，即由控制位置轉(zhuǎn)換到控制壓力。26;. 厚度前饋控制 厚度前饋控制可以消除來(lái)料厚度偏差對(duì)出口板厚的影響。由人口測(cè)厚儀測(cè)出來(lái)料厚度偏差H，將其轉(zhuǎn)換為空載輥縫調(diào)整量So或軋制壓力調(diào)整量P，然后迭加到位置閉環(huán)的給定空載輥縫So上或壓力閉環(huán)的給定軋制力P上，去調(diào)整輥縫或軋制壓力，以消除H的影響。 27

13、;.速度前饋控制 速度前饋控制可以消除加、減速對(duì)出口厚度的影響。加速時(shí)，摩擦系數(shù)減小，出口厚度變薄；減速時(shí)，摩擦系數(shù)增大，出口厚度變厚。速度對(duì)厚度的影響通過(guò)調(diào)整壓下消除。由測(cè)速計(jì)測(cè)出軋制速度變化量V，將其轉(zhuǎn)換成空載輥縫調(diào)整量S。或軋制壓力調(diào)整量P，然后迭加到位置閉環(huán)的給定空載輥SO上或壓力閉環(huán)的給定軋制壓力P上，去調(diào)整輥縫或軋制壓力，以消除V的影響。 28;.厚度反饋控制 厚度反饋控制用以消除軋輥磨損、熱膨脹及位移與壓力測(cè)量誤差等原因?qū)Τ隹诤穸鹊挠绊?。由測(cè)厚儀測(cè)出出口厚度偏差h，將其轉(zhuǎn)換為空載輥縫調(diào)整量So或軋制壓力調(diào)整量P，然后迭加到位置閉環(huán)的給定空載輥縫So或壓力閉環(huán)的給定軋制壓力P上，去

14、調(diào)整輥縫或壓力，以消除h。 29;.(c)厚度測(cè)量 從上圖及上述功能可知，厚度測(cè)量在整個(gè)厚度控制系統(tǒng)中起著非常重要的監(jiān)控作用，測(cè)厚系統(tǒng)本身的測(cè)量精度對(duì)整個(gè)厚度控制的精度具有決定性的作用?，F(xiàn)代高速冷軋機(jī)的厚度在線(xiàn)檢測(cè)，一般采用同位素測(cè)厚儀和X射線(xiàn)測(cè)厚儀。在線(xiàn)測(cè)厚要求具有測(cè)量快速、連續(xù)、無(wú)接觸和非破壞性的特性。同位素測(cè)厚儀的放射源具有半衰期長(zhǎng)、放射劑量穩(wěn)定、不受溫度影響等優(yōu)點(diǎn)，因此同位素測(cè)厚儀在高速冷軋機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。 30;.（d）厚差不合格現(xiàn)象及原因分析 A 厚差不合格現(xiàn)象厚度中心點(diǎn)漂移：整體偏厚與偏薄。 厚度波動(dòng)：有規(guī)律的周期性波動(dòng)與無(wú)規(guī)律的上下波動(dòng)。 31;.B原因分析 產(chǎn)生厚度中心點(diǎn)漂

15、移的原因是厚度反饋控制中的出口測(cè)厚儀測(cè)量數(shù)據(jù)不真實(shí)和操作人員對(duì)厚度中心點(diǎn)設(shè)定不恰當(dāng)所致。 影響出口測(cè)厚儀測(cè)量準(zhǔn)確性的因素有：用于校核測(cè)厚儀的標(biāo)準(zhǔn)板厚度不準(zhǔn)確引起厚度中心點(diǎn)設(shè)定不正確，以及測(cè)厚儀厚度補(bǔ)償系數(shù)不準(zhǔn)確；放射源發(fā)出的射線(xiàn)被其他物件所擋；測(cè)厚儀厚度補(bǔ)償系數(shù)不準(zhǔn)確；測(cè)厚儀自動(dòng)清零功能不穩(wěn)定。 產(chǎn)生厚度波動(dòng)的原因。有規(guī)律的周期性波動(dòng)的產(chǎn)生原因主要是由于軋輥磨削精度不高所致。軋輥在徑向上的尺寸精度在厚控上表現(xiàn)出很強(qiáng)的遺傳性。 無(wú)規(guī)則上下波動(dòng)，一是由于來(lái)料厚度波動(dòng)大引起的遺傳以及材質(zhì)不均勻；二是由于生產(chǎn)過(guò)程中頻繁加減速和其他工藝參數(shù)的變化；三是厚控調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生振蕩；四是測(cè)厚儀相關(guān)部位產(chǎn)生了松動(dòng)

16、或電離室漏氣等。32;.C 厚差不合格的解決途徑與辦法 定期對(duì)軋機(jī)測(cè)厚儀進(jìn)行標(biāo)定、修正和維護(hù)，提高測(cè)厚儀的精度和準(zhǔn)確性。 提高磨削操作技能，規(guī)范工作輥和支撐輥的管理。因軋輥在徑向上的尺寸精度在厚 優(yōu)化冷軋生產(chǎn)工藝，減小卷材遺傳性厚差影響。由厚度控制原理可知工藝參數(shù)的合理設(shè)定與控制對(duì)厚差影響很大，如生產(chǎn)道次的安排，張力和速度的穩(wěn)定，潤(rùn)滑條件的控制等。由于熱軋毛料或鑄軋毛料的厚度偏差一般都比較大，為確保厚差可適當(dāng)增加道次，使成品軋制時(shí)，入口厚差波動(dòng)小。軋制過(guò)程中盡量采用一次升減速以減少厚差波動(dòng)。 定期對(duì)推上或壓下缸的伺服閥系統(tǒng)、對(duì)軋輥軸承間隙等進(jìn)行檢查，確保處于良好狀態(tài)。 33;.(2)板形控制板

17、形是指板帶材的外貌形狀，板形不良是指板面不平直，出現(xiàn)板形不良的直接原因是軋件寬向上延伸不均。 34;.出現(xiàn)板形不良的根本原因是軋件在軋制過(guò)程中，軋輥產(chǎn)生了有害變形，致使輥縫形狀不平直，導(dǎo)致軋件寬向上延伸不均，從而產(chǎn)生波浪。因此板形控制的實(shí)質(zhì)就是如何減少和克服這種有害變形。要減少和克服這種有害變形，需要從兩方面解決：一是從設(shè)備配置方面，包括板形控制手段和增加軋機(jī)剛度；二是從工藝措施方面。 從板形控制手段方面現(xiàn)在已普遍采用的有彎輥控制技術(shù)、傾輥控制技術(shù)和分段冷卻控制技術(shù)。其他已開(kāi)發(fā)成熟的板形控制手段還有抽輥技術(shù)（HC系列軋機(jī)）、脹輥技術(shù)（VC和IC系列軋機(jī)）、交叉輥技術(shù)（PC軋機(jī)、曲面輥技術(shù)（CV

18、C、UPC軋機(jī)）和NIPCO技術(shù)等。增加軋機(jī)剛度，如軋機(jī)由二輥向四輥和六輥方向發(fā)展等。從工藝措施方面包括軋輥原始凸度的給定、變形量與道次分配等。35;.(3)表面質(zhì)量控制表面質(zhì)量的控制根據(jù)缺陷產(chǎn)生的部位主要分為兩部分：一是輥縫內(nèi)軋件表面質(zhì)量的控制。構(gòu)成現(xiàn)代高速冷軋機(jī)輥縫軋件變形的三個(gè)基本組元是軋件、軋輥和潤(rùn)滑。在輥縫內(nèi)這三個(gè)基本組元相互作用相互影響，共同影響與制約產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)缺陷的產(chǎn)生原因，輥縫內(nèi)軋件表面缺陷分為三類(lèi)，與潤(rùn)滑有關(guān)的缺陷、軋輥?zhàn)陨砣毕菰诎迕嫔系姆从澈蜋C(jī)械裝配不當(dāng)產(chǎn)生的損傷。二是輥縫外軋件表面質(zhì)量的控制。影響輥縫外軋件表面質(zhì)量的主要因素有：與帶材接觸的導(dǎo)路輥與帶材間運(yùn)行的同步性，

19、開(kāi)卷和卷取張力給定及操作方法等。 36;. (a)輥縫內(nèi)軋件表面質(zhì)量控制A 軋制過(guò)程的潤(rùn)滑 B 潤(rùn)滑油的控制 C 影響輥縫內(nèi)軋件表面質(zhì)量的因素 37;.A軋制過(guò)程的潤(rùn)滑 在鋁及鋁合金板帶的軋制過(guò)程中，實(shí)施有效的工藝潤(rùn)滑，不僅是改善產(chǎn)品表面質(zhì)量的需要，而且是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效和高速軋制生產(chǎn)的需要。 軋制是靠摩擦力將坯料咬入一對(duì)旋轉(zhuǎn)的軋輥而使軋件厚度變薄的塑性變形過(guò)程。軋件與軋輥之間的摩擦不僅對(duì)軋制壓力、能耗和軋件變形的均勻性有顯著影響，而且對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量的好壞至關(guān)重要。鋁材軋制時(shí)，為了控制或減少軋輥之間的摩擦與粘著，必須進(jìn)行工藝潤(rùn)滑。工藝潤(rùn)滑的好壞不僅對(duì)軋件表面質(zhì)量有重要的影響，而且制約著軋輥與軋件

20、的磨損。如在無(wú)潤(rùn)滑劑的軋制過(guò)程中，軋件與軋輥直接接觸，鋁軋件與鋼軋輥產(chǎn)生極強(qiáng)的粘著性，摩擦增大并產(chǎn)生嚴(yán)重的粘著磨損。若施加工藝潤(rùn)滑劑，在軋件與軋輥之間形成連續(xù)的潤(rùn)滑油膜隔開(kāi)兩者而實(shí)現(xiàn)工藝潤(rùn)滑，可以有效防止軋輥粘鋁，降低摩擦與磨損，進(jìn)而改善產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是表面質(zhì)量。38;.鋁材在潤(rùn)滑狀態(tài)下冷軋時(shí)存在的摩擦形式有流體摩擦、邊界摩擦、混合摩擦等。鋁材冷軋的潤(rùn)滑模型如圖所示。潤(rùn)滑油膜的厚度決定摩擦的形態(tài)。變形區(qū)內(nèi)存在著出現(xiàn)流體摩擦的潤(rùn)滑層厚度臨界值，在此時(shí)潤(rùn)滑油中表面活性添加劑的作用實(shí)際趨于零。冷軋時(shí)當(dāng)潤(rùn)滑油膜的厚度近似等于摩擦表面粗糙度的高度值時(shí)就能進(jìn)入到流體摩擦。39;.1)流體摩擦當(dāng)采用工藝潤(rùn)滑

21、時(shí)，在適當(dāng)條件下，軋輥與軋件表面間可由一定厚度（一艘在1.52m以上）的潤(rùn)滑油膜隔開(kāi)，依靠潤(rùn)滑油的壓力來(lái)平衡外載荷；在潤(rùn)滑油膜中的分子大部分不受金屬表面力場(chǎng)的作用，而可以自由地移動(dòng)，這種狀態(tài)稱(chēng)為流體潤(rùn)滑。在流體潤(rùn)滑時(shí)呈現(xiàn)的摩擦現(xiàn)象稱(chēng)為流體摩擦，一般也叫液體摩擦。此時(shí)，由于兩摩擦表面不直接接觸，所產(chǎn)生的摩擦是在液體分子之間發(fā)生的，所以它是液體的內(nèi)摩擦。在此種情況下，摩擦系數(shù)很小，通常為0. 0010.008。 40;.流體潤(rùn)滑可分為流體動(dòng)壓潤(rùn)滑和流體靜壓潤(rùn)滑兩大類(lèi)。流體動(dòng)壓潤(rùn)滑系由摩擦表面間形成收斂油楔和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而由黏性流體產(chǎn)生油膜壓力以平衡外載。流體靜壓潤(rùn)滑系由外部供油系統(tǒng)供給一定壓力的潤(rùn)滑

22、油，借助油的靜壓力平衡外載荷。 形成流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的基本條件在于油楔必須收斂，即沿運(yùn)動(dòng)方向上油膜厚度應(yīng)逐漸減小。此時(shí)，如運(yùn)動(dòng)副之間具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和潤(rùn)滑油具有一定的黏度，就會(huì)產(chǎn)生壓力油膜，從而具有平衡外載荷的能力。41;.軋制時(shí)動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜的形成：在變形區(qū)入口，軋輥和軋件表面形成楔形縫隙，潤(rùn)滑劑充填其間，結(jié)果建立具有一定承載能力的油楔。由流體動(dòng)力學(xué)基本原理知道，當(dāng)固體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于液體分子與固體表面之間的附著力作用，與其連接的液體層將被帶動(dòng)以相同速度運(yùn)動(dòng)，印固體和液體接觸層之間不產(chǎn)生滑動(dòng)。因此旋轉(zhuǎn)的軋輥表面和軋制帶材表面應(yīng)使?jié)櫥瑒┰鰤哼M(jìn)入楔形的前區(qū)（接近變形區(qū)的入口）縫隙。越接近楔頂（越

23、接近變形區(qū)的入口平面），潤(rùn)滑楔內(nèi)產(chǎn)生的壓力也越大，此壓力平衡外載荷。假如在潤(rùn)滑楔頂?shù)膲毫_(dá)到塑性變形壓力（金屬屈服極限），則一定厚度的潤(rùn)滑層將進(jìn)入變形區(qū)。此外，在咬入時(shí)帶材和軋輥表面的粗糙度也有利于潤(rùn)滑劑進(jìn)入變形區(qū)。摩擦力數(shù)值在很大程度上決定于潤(rùn)滑油膜的厚度。隨著潤(rùn)滑層厚度的增大，摩擦系數(shù)減小。42;.2)邊界摩擦邊界摩擦又稱(chēng)邊界潤(rùn)滑，它是相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩表面被極薄的潤(rùn)滑劑吸附層隔開(kāi)，而此吸附層不服從流體動(dòng)力學(xué)定律，而且兩表面之間的摩擦不是取決于潤(rùn)滑劑的黏度，而是主要取決于兩表面的性質(zhì)和潤(rùn)滑劑的化學(xué)特性。在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下，摩擦面間存在著一種厚度在0.1 pt,m以下的吸附膜，能夠起到降低摩擦和減少磨

24、損的作用。 各種邊界潤(rùn)滑膜都只能在一定的溫度范圍內(nèi)使用，超過(guò)此范圍邊界膜將發(fā)生失向、散亂、解吸附或熔化，使其潤(rùn)滑作用失效，這一溫度通常稱(chēng)為邊界膜的臨界溫度。43;.3)混合摩擦由于軋輥和金屬表面具有一定的顯微起伏，因此接觸表面潤(rùn)滑層的厚度很不均勻，既有大量潤(rùn)滑劑富集區(qū)，也有表面最接近的區(qū)域。如果潤(rùn)滑劑中有能形成牢固邊界膜的活性物質(zhì)，則在表面最近各點(diǎn)仍能保持極薄的隔離潤(rùn)滑層。在此種情況下，整個(gè)接觸區(qū)將由交替的邊界摩擦區(qū)和液體摩擦區(qū)組成。如果壓力很大，當(dāng)表面滑動(dòng)時(shí)邊界層可能局部破裂，結(jié)果產(chǎn)生金屬表面直接接觸。在此種情況下，混合摩擦包括流體摩擦、邊界摩擦和干摩擦三部分。在混合摩擦條件下，潤(rùn)滑劑的化學(xué)

25、成分對(duì)決定極薄層的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度具有重要意義。44;. B潤(rùn)滑油的控制 1)對(duì)工藝潤(rùn)沿劑的要求 2)潤(rùn)滑劑的種類(lèi) 3)軋制油的評(píng)價(jià) 4)軋制油的控制45;.1)對(duì)工藝潤(rùn)沿劑的要求： 對(duì)工具與變形金屬表面有較強(qiáng)的粘附能力和耐壓性能，在高壓下，潤(rùn)滑膜仍能吸附于接觸表面上，保持潤(rùn)滑效果。 要有適當(dāng)?shù)酿ざ?，既能保證潤(rùn)滑層有一定的厚度，有較小的流動(dòng)剪切應(yīng)力，又能獲得較光滑的制品表面。 對(duì)工具及變形金屬要有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，燃燒后的殘物少，以免腐蝕工具和產(chǎn)品的表面，并保證產(chǎn)品不出現(xiàn)各種斑痕、臟化表面。 有適當(dāng)?shù)拈W點(diǎn)及著火點(diǎn)，避免在塑性加工中過(guò)快地?fù)]發(fā)或燒掉，喪失潤(rùn)滑效果，同時(shí)也是為了保證安全生產(chǎn)。要有良好的冷

26、卻性能，以利于對(duì)工具起冷卻、調(diào)節(jié)與控制（如輥型）作用。 潤(rùn)滑劑本身及其產(chǎn)物（如氣體），不應(yīng)對(duì)人體有害（無(wú)毒性、沒(méi)有難聞氣味），環(huán)境污染最小和廢水凈化處理簡(jiǎn)單。 應(yīng)保證使用與清理方便，如對(duì)于軋制過(guò)程，潤(rùn)滑劑應(yīng)便于連續(xù)噴涂到軋輥或金屬表面上。 成本低廉，資源豐富。 以上是對(duì)潤(rùn)滑劑的一些基本要求，不存在能完全滿(mǎn)足上述要求，并適合于各種塑性加工過(guò)程或條件的潤(rùn)滑劑。對(duì)于不同類(lèi)型和不同用途的塑性加工過(guò)程，應(yīng)采用不同的潤(rùn)滑劑，它們的化學(xué)成分與物理狀態(tài)可能很不相同。46;.2)潤(rùn)滑劑的種類(lèi): 鋁材冷軋用潤(rùn)滑劑包括兩大類(lèi)，即潤(rùn)滑油和乳化液。潤(rùn)滑油主要包括礦物潤(rùn)滑油、動(dòng)植物潤(rùn)滑油和合成潤(rùn)滑油三大類(lèi)，但在實(shí)際應(yīng)用中

27、后兩種已很少采用，主要采用礦物潤(rùn)滑油。 冷軋乳化液一般為水包油型，只在個(gè)別老式冷軋機(jī)上使用，在現(xiàn)代裝配的軋機(jī)上已不使用乳化液潤(rùn)滑。在鋁材冷軋上使用的乳化液成分一般相同，即機(jī)油或變壓器油80%85%、油酸10%一15%、三水乙醇胺5%左右。把它們配成乳劑之后，再與90%97%的水?dāng)嚢璩扇榛汗┥a(chǎn)使用。顯然，其中水主要起冷卻作用，機(jī)油或變壓器油為潤(rùn)滑油，油酸既為油性劑，增強(qiáng)礦物油的潤(rùn)滑性能，又能與三水乙醇胺通過(guò)反應(yīng)形成胺皂，起著乳化劑作用，以獲得穩(wěn)定的乳化液。 礦物潤(rùn)滑油由基礎(chǔ)油和添加劑組成，基礎(chǔ)油是經(jīng)過(guò)煉制的天然礦物油。 作為鋁材冷軋潤(rùn)滑劑很少用純的礦物油，一般是由純的礦物油（基礎(chǔ)油）+添加劑

28、構(gòu)成。添加劑根據(jù)其作用可分為：抗氧化劑、腐蝕抑制劑、金屬鈍化劑、導(dǎo)電改進(jìn)劑、摩擦改進(jìn)劑、抗磨極壓添加劑等。常用的添加劑有油性添加劑、極壓添加劑、防腐劑、抗氧化添加劑、增黏劑、降凝劑、抗泡劑等。47;.3)潤(rùn)滑油的評(píng)價(jià)： 潤(rùn)滑油的評(píng)價(jià)主要包括兩方面，一是潤(rùn)滑油的品質(zhì)評(píng)價(jià)，二是工藝潤(rùn)滑效果評(píng)價(jià)。潤(rùn)滑油的品質(zhì)主要是指反映潤(rùn)滑油性能的理化指標(biāo)及其組成與結(jié)構(gòu)，它對(duì)軋制工藝潤(rùn)滑效果具有決定性作用。工藝潤(rùn)滑效果主要是評(píng)價(jià)在工藝潤(rùn)滑投入后軋制時(shí)的力能參數(shù)、變形參數(shù)以及產(chǎn)品表面質(zhì)量的實(shí)際情況。 在鋁材冷軋潤(rùn)滑條件下，對(duì)加工條件一變形區(qū)油膜一潤(rùn)滑效果三維關(guān)系的研究，可以幫助確定取得最佳潤(rùn)滑效果時(shí)的最佳加工條件（包

29、括潤(rùn)滑劑選擇）。 潤(rùn)滑油性質(zhì)主要包括理化性能、組成與結(jié)構(gòu)，如黏度、閃點(diǎn)、餾程、油膜強(qiáng)度、凝固點(diǎn)、表面張力、酸值、密度、硫含量、芳烴含量及機(jī)械雜質(zhì)等。 潤(rùn)滑效果反映了潤(rùn)滑軋制條件下的力能參數(shù)（摩擦系數(shù)、軋制壓力）、變形參數(shù)（最小可軋厚度）和表面質(zhì)量（表面粗糙度、表面光亮度、表面顯微形貌）等特征。 48;. 4)軋制油的控制 軋制油經(jīng)過(guò)使用后其性能和組成要發(fā)生一些變化，如要繼續(xù)重夏使用，就必須對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和處理。 軋制油使用中的污染不可避免，主要包括磨損掉下的金屬顆粒、過(guò)濾助劑的進(jìn)入、雜油泄漏、金屬皂、氧化產(chǎn)物等。軋制油使用后添加劑濃度也會(huì)發(fā)生變化。 經(jīng)常要監(jiān)測(cè)的指標(biāo)和項(xiàng)目：外觀、灰分、抗氧化劑含

30、量、醇含量、酯含量、閃點(diǎn)、膠質(zhì)、中和值、黏度、餾程、電導(dǎo)率等。 常規(guī)的處理方法：過(guò)濾、添加與更換。過(guò)濾方法常有桶式過(guò)濾和板式過(guò)濾兩種，其中板式過(guò)濾在鋁材冷軋機(jī)上使用最多最廣泛。 過(guò)濾過(guò)程分為三個(gè)階段：硅藻土助濾劑預(yù)涂階段、正常過(guò)濾階段和吹掃更換濾紙階段，這三個(gè)階段為一個(gè)過(guò)濾周期。 濾紙為無(wú)紡織布，其上的助濾劑是由硅藻土及活性白土的混合物，細(xì)小的硅藻土顆粒有極微小的孔隙，活性白土為一種極性物質(zhì)，本身無(wú)空隙，粒度為515 m，能夠吸附微小的其他極性物質(zhì)。因此硅藻土起著機(jī)械過(guò)濾作用，把1m以上的固體粒子過(guò)濾掉，而軋制油中小于1m的極性粒子（如鋁粉）被活性白土吸附，并由硅藻土濾掉。49;.C 影響輥縫

31、內(nèi)軋件表面質(zhì)量的因素 從潤(rùn)滑軋制的角度，鋁材表面質(zhì)量可以從軋件表面粗糙度、表面光亮度和表面顯微形貌三個(gè)方面來(lái)反映。影響輥縫內(nèi)軋件表面質(zhì)量的因素很多，如軋輥表面粗糙度、軋件原始表面粗糙度、潤(rùn)滑劑黏度、添加劑及含量、潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑劑的油含量、軋制壓下率、軋制速度、開(kāi)卷張力、喂料高度等。 50;. 1)輥面粗糙度軋輥表面通常通過(guò)磨削加工而獲得很小的表面粗糙度。一般認(rèn)為，低粗糙度的軋輥表面將會(huì)軋出低表面粗糙度、高表面光亮度的軋件。然而，在潤(rùn)滑軋制條件下，輥面粗糙度對(duì)鋁材表面質(zhì)量的影響程度，會(huì)受到軋件與軋輥之間油膜厚度與狀態(tài)的制約。當(dāng)軋制平均表面粗糙度與軋輥平均表面粗糙度的比值大小不同時(shí)，軋后軋件表面粗

32、糙度會(huì)呈現(xiàn)幾種情況。一般情況下，該比值大于1，即能有效阻止輥面與軋件表面的直接接觸，又能發(fā)揮光亮輥面對(duì)軋件表面的壓平與拋光作用，因而軋件表面粗糙度和表面光亮度得到有效改善，即獲得光滑、光亮的軋件表面。而當(dāng)油膜厚時(shí)（尤其在高速軋制條件），即使輥面粗糙度很小，亦難以讓軋件”傳遞”高光潔表面。51;. 2)軋件原始表面粗糙度潤(rùn)滑軋制時(shí)，軋件表面粗糙度使變形區(qū)內(nèi)潤(rùn)滑油具有滯留作用。橫向粗糙度（顯微不平度方向與軋制方向垂直）較縱向粗糙度有利于潤(rùn)滑油進(jìn)入變形區(qū)內(nèi)，形成較厚的油膜，軋件表面微凸度之間的“溝穴”被潤(rùn)滑油充填，使得微凸變形受到抑制，故軋后軋件表面粗糙度值較大。研究表明，隨著軋件原始表面粗糙度增大

33、，軋后軋件表面粗糙度呈線(xiàn)性增加。 52;.3)潤(rùn)滑劑 在鋁材軋制摩擦學(xué)系統(tǒng)中，潤(rùn)滑劑在軋件與軋輥之間起中介作用，軋輥表面和其他加工條件對(duì)軋件表面的影響都是通過(guò)變形區(qū)內(nèi)的潤(rùn)滑油膜來(lái)實(shí)現(xiàn)的。潤(rùn)滑劑必須有利于變形區(qū)內(nèi)形成一層連續(xù)、牢固、質(zhì)薄的油膜，才能獲得所謂表面質(zhì)量?jī)?yōu)良的軋件。潤(rùn)滑劑黏度、添加劑種類(lèi)及含量、潤(rùn)滑劑用量、潤(rùn)滑方式均應(yīng)根據(jù)這一目標(biāo)來(lái)選擇。 為了避免軋制時(shí)形成較厚的油膜，通常選擇低黏度的基礎(chǔ)油，用量適當(dāng)，這同樣可避免軋后形成嚴(yán)重的退火油斑。 在基礎(chǔ)油中加入油性添加劑（酸、醇、酯）可以改善軋件表面光亮度，且在某一個(gè)添加劑含量范圍獲得最佳效果。53;. 4)軋制壓下率與軋制速度 軋制壓下率是

34、控制軋件厚度的重要參數(shù)，它對(duì)軋件表面質(zhì)量的影響是通過(guò)油膜來(lái)起作用的。研究表明，軋件軋后表面粗糙庋與軋制壓下率之間呈凹拋物曲線(xiàn)規(guī)律，即存在一個(gè)最佳壓下率。在達(dá)到最佳壓下率之前，隨著壓下率增加，油膜厚度逐漸變薄，有利于輥面對(duì)軋件表面微凸體的壓燙作用，軋件表面粗糙度降低；而當(dāng)壓下率增大至超過(guò)最佳值后，減薄的油膜難以承受高壓或表面微凸體的作用力而產(chǎn)生局部破壞，軋輥與軋件間產(chǎn)生粘著，導(dǎo)致軋件表面粗糙度又增大。在一般情況下，隨著壓下率增大，軋件表面光亮度呈上升趨勢(shì)。 隨著軋制速度增加，變形區(qū)內(nèi)油膜變厚，尤其在低速范圍內(nèi)更加明顯。當(dāng)油膜厚度增加到超過(guò)某一極限值時(shí)，形成塑性流體潤(rùn)滑狀態(tài)，軋件表面不但不能受軋輥表面的壓燙作用，反而因表面塑性粗糙化變得粗糙。另一方面，在高速軋制中，產(chǎn)生變形熱使?jié)櫥宛ざ冉档?，油膜厚度減小。因此，鋁材軋制時(shí)潤(rùn)滑油黏度和噴射量應(yīng)與所要求達(dá)到的軋制速度相適應(yīng)，一方面要防止油膜過(guò)厚而影響軋件表面粗糙度，另一方面又要防止?jié)櫥宛ざ入S軋輥溫度上升而下降過(guò)多，影響油膜的承壓能力，使軋件表面出現(xiàn)熱壓條紋。 54;.5)軋輥溫度和輥面粘鋁 軋輥溫度對(duì)軋件表面質(zhì)量的影響，主要是通過(guò)改