靜電涂油機在鋁板帶加工生產中的應用

劉 楠，位艷艷

(1.龍口南山鋁壓延新材料有限公司, 山東龍口265706；2.山東南山鋁業股份有限公司, 山東龍口265706)

隨著罐體料市場的競爭日益激烈，客戶對產品的質量要求也在不斷提高，鋁帶材表面優質的潤滑對后續加工成型性起到了決定性作用，致使靜電涂油成為了鋁制易拉罐帶材防氧化及加工潤滑不可缺少的工序，并已在鋁板帶生產中得到了廣泛應用。

1 靜電涂油機的工作原理

涂油機的霧化效果是通過高壓靜電系統提供的高壓靜電場對電荷的作用來實現的，涂油機上刀梁接通高壓電源正極，下刀梁接通高壓電源負極，上下刀梁間形成了高壓靜電場。 由于涂油機刀梁的刃口比較尖銳，曲率半徑較小，位于刃口的同性電荷之間的排斥力延水平方向的分力較小，使得接高壓電源得到的正負電荷極易匯集在刃口上[1]。 上、下刀梁異性電荷相互吸引，當到達帶材表面后互相中和。預涂油從刀梁的刀口縫隙中噴出時， 通過高壓靜電使液體粒子充電到同一極性， 在高壓電場中同極電荷受互相排斥力的作用，開始分成小的流束，然后從大粒子變成小粒子，直到形成非常均勻的油霧，被吸附在鋁材表面，從而形成一層均勻的防氧化油膜。涂油機工作原理，如圖1 所示。

圖1 涂油機工作原理

2 涂油控制

現使用的涂油機是通過自動控制運行的，上、下涂油刀梁的涂油量可單獨進行設定。 當設備開始運行時，根據客戶要求的涂油范圍設定帶材上下表面涂油量。由于下刀梁噴油受到重力影響，通常下表面設定值略高于上表面。隨著設備速度的提升，供油泵的供油量也隨速度的變化而變化，可確保設備在高速運行狀況下，帶材表面涂油量仍可達到均勻的效果。 上、下刀梁均有高壓沖洗功能，通過瞬間高壓使供油量達到最大，將吸附在刀梁縫隙的灰塵或細小顆粒等雜質沖出刀梁，防止雜質堵塞導致刀梁霧化效果不佳，而使帶材表面出現漏涂的情況。當此操作效果不佳時，還需要人工進行清理。

3 涂油質量影響因素及措施

鋁帶材在生產加工過程中，穩定并符合要求的表面預涂油(包括表面涂油量及涂油均勻性)才可以滿足各種沖杯成型工藝的要求， 而且有利于消除易拉罐內外壁黑紋、延長模具的壽命，提高客戶的生產效率等[2]。 但涂油質量好壞受到多方面因素影響，除涂油機電壓波動、刀梁高度及縫隙的影響外，還受到設備生產運行速度、帶材平整度、預涂油質量、設備衛生及周圍環境等影響， 下面簡單從幾個方面分析介紹。

3.1 設備生產運行速度

模擬鋁帶材正常生產運行過程中升速、恒速及降速的方法，具體步驟如下：1)取400 m 左右長度帶材進行打底涂油測試；2)根據某客戶涂油量要求，如單邊涂油范圍250±50 mg/m2，輸入涂油數據后通過自動控制系統調節；3)人工進行剝離卷材，每隔10~20 m 左右取1 次涂油樣板進行涂油量檢測，上、下板面各取5 點（兩邊部、肋部及中間位置），取10 點平均值作為檢測數據，試驗相關記錄如表1，涂油量數據分析見圖2。

表1 試驗數據記錄

圖2 帶材長度位置對應帶材表面涂油量

測試結果表明：1)打底階段涂油量整體偏高，相對波動較大;2)恒速運行段涂油穩定，且接近涂油中線；3)降速階段涂油再次出現波動，較穩定段涂油略低，但相對穩定。

3.2 帶材平整度

平整度即鋁帶材的板形狀況。 取一定長度(2 m左右)的鋁帶材平鋪在檢料臺上，通過目測可觀察到帶材的波浪情況。波浪可以有多種形式，如波浪位置邊緊中松即中間波浪，還有兩邊浪、單邊浪及復合型波浪，波浪的大小即大波浪或小碎浪(在肋部或中間嚴重時呈現窩狀)。 當帶材為理想的板形時，通過靜電涂油機時與刀梁保持平行，則預涂油通過高壓靜電場的作用可均勻地噴灑在帶材表面，形成一層均勻的保護油膜；但實際狀況下帶材是存在一定波浪的，由于帶材表面凹凸不平，刀梁與帶材間的垂直距離不一致，導致霧化后的預涂油噴灑在帶材表面時會存在一定差異，如油圈或涂油不均等。因帶材的不平整，過輥時接觸程度不同也會導致帶材表面涂油色差。

3.3 預涂油品質

預涂油的品質對涂油質量的好壞也起到決定性的作用。 以漢高8100A 預涂油為例，不同溫度下預涂油的表現狀態不同。 根據季節變化，冬季0 ℃或以下，油品靜止放置后呈分層絮狀，常溫下（20 ℃左右）靜止放置后呈半透明狀，加熱到45 ℃左右靜止放置后呈透明狀且顏色均勻。為滿足客戶生產使用要求，保證帶材表面涂油均勻性，通常將預涂油加熱到44~46 ℃范圍內，這樣油品成分均勻，霧化效果較好。

3.4 設備衛生及周圍環境

預涂油加入油箱的過程，以及刀梁噴下的油通過涂油機回油泵重新回到油箱中的過程，都會受到周圍環境的影響，致使油品中混入雜質。雜質的存在會導致預涂油霧化過程中堵塞刀梁，導致帶材表面涂油不足，嚴重時使帶材呈現通長色差。這就需要需通過涂油機的過濾系統來保證油品的純凈度，但濾芯過濾精度不夠或濾芯使用時間過長而堵塞，都會使過濾效果不達標準，從而出現涂油質量問題。

設備自身供熱系統異常也會導致涂油質量變差。 當預涂油溫度低時，油的粘度變大，高壓電離效果變差，極易產生涂油不均、油圈等質量缺陷；當預涂油溫度過高時，將導致預涂油變質。 因此，合理的加熱溫度是保證涂油效果的前提。 常規設定預涂油油箱加熱溫度為45 ℃左右。熱油循環加熱即刀梁加熱，考慮到卷材生產換卷間歇時間，刀梁需要進行持續保溫，所以將傳熱油溫度設定在65 ℃，以此來保證預涂油霧化效果。

4 結束語

為降低加工成本，提高效益，罐體料客戶對產品質量要求也逐漸提高。 特別是鋁帶材的表面潤滑在罐廠加工過程中起到了決定性的作用，如斷罐、黑紋等質量缺陷均與帶材表面的涂油質量息息相關。 為滿足客戶生產使用，鋁板帶生產技術人員應深入了解設備的構造及工作原理，逐步分析產品涂油過程控制對涂油質量的具體影響程度，從而找到合適的改善空間來達到預涂油的穩定控制，以及滿足客戶的最終需求。