谈铝箔冷轧工作辊设计和制造

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1、谈铝箔冷轧工作辊设计和制造　　摘要：铝箔冷轧工作辊是铝箔轧机的核心零件，对其要求不同于轧材为钢的冷轧工作辊，要求更高。文章介绍了在铝箔冷轧工作辊设计、制造方面的技术分析，提出了冷轧铝箔工作辊在选材、加工制造、热处理方法等工艺流程方面的设计要点。关键词：冷轧工作辊；铝箔；高精度；高硬度中图分类号：TG156文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）25-0016-02随着人民生活水平的提高和旅游事业的发展，近十多年来我国的铝箔消费量呈逐年增长趋势，已从2001年的30万吨增长到2012年的180万吨，年复合增长率达到18%。铝箔因其优良的特性，广泛

2、用于食品、饮料、香烟、药品、家庭日用品等方面，通常用作其包装材料；电解电容器材料；建筑、车辆、船舶、房屋等的绝热材料；还可以作为装饰的金银线、壁纸以及各类文具印刷品和轻工产品的装潢商标等。铝箔产品是技术含量很高的高附加值产品，它在烟草业、食品包装业、电力电容器工业、药品包装业等诸多领域中都显示出了广阔的应用前景。7与此同时，国内铝箔生产企业投资也在不断加大，技术水平不断提高，铝箔产能及产量不断扩大，近几年来铝箔产量年增长率达到25%以上，从2005年近60万吨增长到2012年约300万吨。为了提高轧制效率和铝箔产品的质量，现代化铝箔轧机向大卷、宽幅、高速、自

3、动化四个方向发展。当代铝箔轧机的辊身宽度已达到2200mm以上，轧制速度达到2000m/min以上，卷重达到20吨以上，相应的轧机自动化水平也大大提高。铝箔工业正面临一个高速发展的时期。铝箔冷轧工作辊是铝箔轧机的核心零件，对其要求不同于轧材为钢的冷轧工作辊，对铝箔冷轧工作辊制造的精度要求高，对辊身表面硬度要求高，对硬度均匀性要求高。1铝箔冷轧工作辊的特性1.1设计要求铝箔是指厚度小于0.2mm的金属铝薄板，铝箔按厚度差异可分为厚箔、单零箔和双零箔。厚箔是指厚度为0.1～0.2mm的箔，单零箔是厚度为0.01～0.1mm的箔，所谓双零箔就是在其厚度以mm为计量

4、单位时小数点后有两个零的箔，一般为0.005～0.009mm的铝箔。对轧制铝箔所需的冷轧工作辊的制造要求与轧制薄板钢的要求不同，主要具体要求是：7（1）辊身、辊颈的圆跳动1～3级精度，0.001～0.003mm；（2）工作辊辊身表面粗糙度Ra0.2～0.05；（3）工作辊磨削基准中心孔粗糙度不大于Ra0.8～0.4；（4）铝箔工作辊辊身硬度为不小于100HSD，硬度均匀度为±1.0HSD；（5）材料为电渣精炼的2%Cr、3%Cr。1.2铝箔冷轧工作辊的制造工艺流程针对设计要求制定出相应满足的制造工艺流程如下：设计→电弧炉冶炼→制作电极棒→电极退火→ESR钢锭

5、→高温扩散→锻造→球化扩氢退火→粗车（割试块）→检验（UT、低倍、高倍、尺寸、外观）→粗加工→超声波探伤→调质处理→检验→机加工（磨辊身）→超声波探伤→辊身淬火（冷处理+低温回火）→检验→机加工（粗磨辊身）→除应力→精加工→检验→防锈+包装→交付→使用→现场服务→改进设计。2设计制造要点2.1材料及冶炼2.1.1材料有2%Cr、3%Cr两种，大直径（淬硬层大于15mm）取3%Cr，小直径（淬硬层小于10mm）取2%Cr，一般不用5%Cr材料。2.1.2采用电渣精炼钢。电渣精炼钢结晶致密，成份均匀、偏析小、一致性好，材料纯净、夹杂物细小，主要应用在轧制铝箔、汽

6、车、家电面板。要求轧辊毛坯总锻造比为3～5，锻后进行球化退火，严格控制热处理加热温度和炉膛温度均匀性不大于5℃，整个加工过程轧辊不允许矫直。2.1.3确定的三种材料的化学成分如表1所示。72.1.4材料中主要合金元素的作用：碳（C）含量越高，钢的硬度就越高，硅（Si）也可以提高钢的硬度，锰（Mn）能提高钢的强度，能减少和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性。铬（Cr）能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用。镍（Ni）能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性，提高淬透性。锰（Mo）能提高钢的强度，能减少和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性

7、。在炼钢时，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。钒（V）能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度、韧性和耐磨性。材料中合金元素的有机组合充分满足了工作辊在使用中的要求。2.2热处理（调质、淬火）2.2.1调质处理：淬火加高温回火，保证力学性能，消除网状碳化物，消除片状珠光体，为表面淬火做组织准备。经以上锻造、热处理后，淬火前的显微组织为：网状碳化物完全消除，球状颗粒碳化物尺寸为1～2μm以下，非金属夹杂物尺寸在10～20μm以下，基体组织为回火索氏体（极细的珠光体）。所能达到的机械性能为（平均值）：屈服强度860MPa；抗拉强度1030MPa；延伸率14%；断面收缩率34%；

8、冲击功10J。2.2.2淬火处理：保证淬火硬度及深度