鋁及鋁合金熱軋變形抗力低、 塑性高, 可采用大壓下量軋制大尺寸的鑄錠, 軋制過程便于控制, 可以充分發(fā)揮設(shè)備能力, 大大減少了金屬變形的能耗, 實現(xiàn)在提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的同時, 降低產(chǎn)品的成本, 因此熱軋成為世界廣泛采用的鋁薄板帶及鋁箔冷軋產(chǎn)品的供坯方法。

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展, 精密機械加工、 計算機控制、 現(xiàn)代檢測等現(xiàn)代化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鋁及鋁合金熱軋設(shè)備制造和熱軋過程控制中。隨著現(xiàn)代化塑性加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用, 鋁合金板帶產(chǎn)品的厚度愈來愈薄, 但廠商對產(chǎn)品的性價比及產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求卻愈來愈高。以制罐料為例, 隨著制罐技術(shù)發(fā)展和市場需求的變化, 3104罐料厚度由20世紀(jì)60年代的0.45 mm減薄至80年代的0.31~0.34 mm, 90年代的0.28 mm, 2000年的0.275 mm, 2010年的0.265 mm, 預(yù)計不久將減至0.21 mm; 厚差由過去的±0.010 mm, 已減到±0.005 mm, 預(yù)計將來可能減到±0.0025 mm; 制耳率也從5%~6%降至現(xiàn)在的1.5%~2%, 將來可能降至1%~1.5%。這種對鋁板帶的質(zhì)量和成本的雙重高要求必然對鋁及鋁合金板帶加工裝備和技術(shù)提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。正是這種需求和挑戰(zhàn)有力地促進了鋁熱軋技術(shù)的發(fā)展。

1.單機架熱軋

這是一種經(jīng)典的熱軋形式, 如圖1-1所示, 采用一臺可逆式熱軋機將鑄錠軋至目標(biāo)厚度, 即熱粗軋和熱精軋都在同一臺軋機上進行, 具有投資少、 成本低的優(yōu)點, 年生產(chǎn)能力一般在15萬噸左右。軋機的結(jié)構(gòu)形式有二輥可逆式熱軋機和四輥 可逆式熱軋機兩種。前者一般用于生產(chǎn)民用1×××、 3×××、 8×××和個別5×××系軟合金板帶材。后者根據(jù)產(chǎn)品的種類分為兩類, 一類是專門軋制幾種軟合金, 產(chǎn)品專一; 另外一類為萬能式的, 可以軋制多種變形鋁合金產(chǎn)品。根據(jù)其卷取機的配置情況可分為單機架出口帶卷取的可逆式熱軋和單機架雙卷取可逆式熱軋。

單機架出口帶卷取的可逆式熱軋配置如圖1-1所示, 在軋機出口不遠處上方或下方安裝一臺卷取機, 最后一道次一邊軋制一邊卷取, 最小厚度一般控制在7 mm。這樣配置的熱軋生產(chǎn)線軋制板材的長度受輥道長度和終軋溫度的制約, 鑄錠質(zhì)量不能過大, 一般在1~3噸。由于帶材卷取前坯料比較薄(一般在10 mm左右), 軋制溫度比較低, 板形控制比較難; 且由于帶材在輥道上不斷地往復(fù)運動, 容易造成表面損傷, 影響表面質(zhì)量。該生產(chǎn)方式適合規(guī)模不大且對質(zhì)量要求不高的產(chǎn)品。截至2000年底, 全世界有90多臺二輥和四輥單機架可逆式熱軋機(不包括熱連軋生產(chǎn)線的粗軋機和“二人轉(zhuǎn)”的塊片式熱軋機), 占全球熱軋板帶總生產(chǎn)能力的20%左右。這類軋機大多是20世紀(jì)80年代設(shè)計制造的, 總體水平屬于20世紀(jì)70年代國際一般水平。

單機架雙卷取可逆式熱軋配置如圖1-2所示, 在軋機的前后方都配有相應(yīng)的卷取裝置。當(dāng)鑄錠開坯到20 mm左右, 通過卷取裝置卷取后, 帶卷軋制3~5道次(即精軋)至所需要的厚度, 最小厚度一般在2.5 mm左右。該熱軋生產(chǎn)方式是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的, 以四輥為主。與單卷取相比, 雙卷取熱軋生產(chǎn)線具有結(jié)構(gòu)緊湊、 自動化控制水平較高的特點, 但仍難生產(chǎn)具有國際市場競爭能力的制罐料。

這種單機架熱軋機, 特別是帶雙卷取的單機架熱軋機要求在操作工藝和軋制工藝方面非常有經(jīng)驗, 因為: 

1)工作輥的選擇不僅要考慮到熱粗軋的壓下量, 也要考慮到軋制最大厚度。

2)清輥工藝必須適用于工作輥在整體軋制過程中的軋輥表面質(zhì)量控制要求。

3)冷卻噴射、 乳液質(zhì)量和集中潤滑必須適用于熱粗軋和熱精軋, 滿足頭幾道次的壓下量和最終產(chǎn)品的表面質(zhì)量控制。

4)卷取機結(jié)構(gòu)設(shè)計必須適用于軋制過程的張力控制, 在可逆軋制期間, 不得損傷帶材表面質(zhì)量。

2.“1+1”雙機架熱軋

“1+1”雙機架熱軋是將相距一定距離的兩臺可逆熱軋機(1臺熱粗軋機和1臺熱精軋機)串聯(lián)起來構(gòu)成雙機架熱軋, 形成熱連軋的雛形(如圖1-3所示)。它是將單機架熱軋道次和時間合理分配到兩臺軋機, 有利于輥形控制, 產(chǎn)品精度比單機架更高, 其產(chǎn)能是單機架的1.5~1.7倍。與單機架相比, 雙機架在軋制工藝上具有以下特點: