铝板带热轧工艺润滑剂的使用探究

铝板带热轧工艺润滑剂的使用探究
摘要：中国铝加工业在20世纪80年代中期建成了一条(1+3)式或(1+4)式热轧生
产线,因此，从90年代起就可以不进口那么多罐料或少进口一些。

据粗略统计,自1986年长江电工厂的中国首条全铝易拉罐生产线投产以来到2004年为止的19年内共进口罐料约2000kt,按2004年的平均进口价2400美元t计算,进口金额达48
亿美元,可建西南铝业(集团)有限责任公司那样的(1+4)式热连轧线30条。

当然,中
国铝加工业的一批有识之士不是没有想到这一点,只是由于某些原因未建成。

例如80年代后期渤海铝业有限公司与澳大利亚合资建的热连轧线即将正式签字,由于1989年众所周知的事件而作罢;90年代中期东北轻合金有限责任公司与以色列的
合资项目都已在人民大会堂正式签约,后由于合资方掌门人埃森伯格先生的去世而
终止建设。

这两个项目未建成的后果是:使中国在热连轧方面的差距又拉长了约
20年;增加了约40亿美元的罐料进口量;引爆了目前的热连轧线建设浪潮,导致生
产能力形成过于集中。

关键词：铝板带热轧；润滑剂；使用
引言
随着铝、铝合金板材质量的提高和铝加工能力的不断提高，市场竞争加剧，
铝厂致力于不断提高产品质量，降低生产成本。

铝及铝合金的热轧温度350 - 520℃之间,通常在热轧过程中铝板与强粘结辊表面,在热轧过程中很容易形成在轧辊和
轧件粘铝层之间,和铝容易和磨料辊表面附着,导致产品的质量下降轧制后表面。

因此，通过润滑、冷却、洗涤和减少辊磨损来保证轧制产品的表面质量是非常重
要的。

1铝热轧工艺润滑的特征及机理
当前铝板带箔加工过程中，铝箔对除对内部织构要求高外，对箔面的要求也
非常高，由于表面的损伤（例如擦划伤、粘铝、起皮等），都会在后续的腐蚀工
序中暴露出来，对产品的稳定性、可靠性都带来一定的影响。

因此，在铝箔的生
产过程中，我们除了对道次压下、退火温度及退火时间的把控外，还要对轧制过
程中的表面情况进行控制，特别是在热轧工序，一方面是轧制的缺陷具有遗传性，热轧出现的很多缺陷都会在后续工序显现。

铝板材热轧时乳液润滑的机制如图1所示，根据摩擦与润滑理论，在变形区
入口处，轧辊与轧件表面形成楔形缝隙，当向轧辊与轧件喷入充足而均匀的乳化
液时，由流体动力学基本原理可知，旋转的轧辊和轧件表面将使润滑剂增压进入
楔形前区，越接近楔顶，润滑楔内产生的压力越大。

轧辊与轧件间的摩擦也逐渐
从干摩擦、边界摩擦、过渡到液体摩擦。

在工作辊的入口处喷射的乳化液在高温
高压作用下发生热分离现象，即轧辊的表面上乳化被破坏，逐渐热分离为油相和
水相，分离出来的油相吸附在金属表面，与添加剂一起和铝屑反应，形成一层细
密的辊面涂层。

涂层虽不太厚，但足以避免轧辊和轧件直接直接接触，并附着在
轧辊表面上，进入轧辊和轧板相接触的弧内，减小摩擦，形成润滑油层，起防粘
减磨作用，而水则起冷却作用，乳化液正是通过该种热分离来达到润滑、冷却的
目的。

表1是几种有代表的铝热轧乳化液。

图1 铝热轧机变形区润滑原理图
2铝热轧润滑的关键指标
2.1灰分。

灰分表示乳化液在规定条件下完全燃烧后，剩下的残留物，以质
量百分数表示。

随着乳液的使用，灰分值会逐渐升高，灰分值的升高，主要原因
是乳液中金属离子的含量增加，主要是制作过程中铝粉的混入，这会导致乳化液
油相颗粒变大，也会对所加入的添加剂活性产生影响，鉴于这个问题，热轧乳液
必须经过过滤装置，在停机时也要进行内循环操做，将乳液充分过滤，除去混入
的铝粉，保证乳化液的稳定性。

2.2浓度。

乳液浓度即乳液中除水外其他成分的含量，如前文所述，铝材热
轧乳液中有80％至90％以上都是水分。

因此水对乳化液的稳定性及使用效果有
着较大的影响，尤其是水的硬度，故我公司使用的是软水。

当乳液浓度偏低时，
即乳化液中油的比例不足，这样就会导致润滑不足，表现出轧制力偏大，前滑量
偏小，料面与轧辊之间易产生擦划伤，而当浓度偏高时，最明显的表现是容易出
现打滑，多次咬入，这样的过程会加重物料头尾的损伤程度，引起产品表面缺陷
问题的发生。

2.3粘度。

乳液的疏水粘度是指将乳液油水分离后，油相本身的粘度，乳液
润滑的功能主要是通过油相和添加剂来完成润滑功能的，对于铝箔轧制而言，对
粘度要求是基本稳定的，但因为在生产过程中重油（齿轮油、润滑油等）的污染，润滑剂的粘度可能会有比较大的变化，对轧制过程中的稳定性产生一定的干扰，
在此过程中，我们采用扎完一个炉次进行撇浮油的操作，将无法与水结合的重油
除去，并及时补充原液，保证乳液的稳定。

2.4pH值、生物活性及温度。

pH值偏高时，会导致润滑性能下降，偏低时可
能引起润滑过度；生物活性表示乳液中细菌的含量，细菌含量过高易引起乳化液
的变质，导致乳液大量报废；当乳液温度过高时，也易引起乳液变质。

3铝热轧常见问题与乳化液的对应关系
3.1粘铝。

原因为乳化液润滑能力不足，应提高乳液浓度及粘度，根据比例
计算添加原液。

3.2铝板表面铝粉含量高。

该现象主要原因也是乳液润滑能力不够，可根据比例添加原液及对应添加剂，使得润滑脂含量增高。

3.3打滑。

原因为乳液浓度过高、粘度过大以及杂油的影响，可采用加水稀
释的方法降低，并且将浮油撇除。

3.4轧制力偏高。

原因为乳液润滑能力不足，解决方法为添加原液及添加剂，提高乳液浓度及润滑脂的含量。

3.5咬入困难。

主要为乳液浓度过高，可采用加水稀释浓度，或者提高咬入
速度等。

4铝板带热轧工艺润滑剂中乳化液的使用
铝板带热连轧工程中，乳化液工艺润滑占重要的位置，乳化液系统运行的好
坏直接影响到热轧产品的质量。

综合分析比较各铝板带热连轧工程的乳化液冷却
系统。

(1)系统功能:该乳化液系统分别向轧机区各冷却润滑用户点提供经过滤、加热(或冷却)的乳化液，轧机上乳化液喷射系统提供支撑辊冷却、工作辊冷却及轧制
辊缝润滑冲洗等，乳化液温度和压力均可调节，实现轧制工艺润滑、轧辊温度和
辊型控制、轧件清洗等功能。

(2)系统组成:乳化液系统包括乳化液配置系统、供净乳化液系统、乳化液循环加热冷却系统、乳化液循环过滤系统、乳化液排污系统、乳化液控制阀组及内联
管路等。

(3)系统工艺流程:参与工艺润滑及铝板带冷却后的乳化液流人轧机底部乳化液
收集坑，溢流到布置在地下的乳化液系统污油箱。

污油经过撇油装置将表面的污染物或混人系统的杂油撇到油箱外废油收集装置，污油箱中的乳化液经过过滤器过滤后进人净油箱。

根据轧制工艺及净油箱中乳化液情况可对乳化液系统加热、冷却或添加补充去离子水及乳化油。

净油箱中的乳化液经泵组及阀组分配给轧机各用户点。

乳化液系统中的乳化液经过长期使用，各项指标达到其使用极限后，可通过油箱的排污系统排至工厂废水处理装置，处理达到排放标准后方可外排。

结语
铝热轧摩擦润滑机理的特点决定了其乳液组成的特殊性，即在工作中分离两个相，油相的润滑效果应该足够好。

鉴于高纯铝乳剂浓度的实际情况，应控制在4.0 - 7.0%的范围内，确保良好的润滑，基本不会再发生滑移现象，也可使轧制力控制在合理范围内。

铝热轧制乳化液除降低轧制力外，还对产品表面情况影响巨大，合理的乳液配置，对生产出表面完好的产品至关重要。

参考文献
[1]周强.铝箔生产.中国有色工业总公司，1991年.
[2]傅祖铸.有色金属板带材生产.中南大学出版社.2012.
[3]辛达夫.当代铝箔生产工艺及装备.北京.冶金工业出版社.2013.。