铝及铝合金热轧变形抗力低、 塑性高, 可采用大压下量轧制大尺寸的铸锭, 轧制过程便于控制, 可以充分发挥设备能力, 大大减少了金属变形的能耗, 实现在提高产品的质量和生产效率的同时, 降低产品的成本, 因此热轧成为世界广泛采用的铝薄板带及铝箔冷轧产品的供坯方法。

随着科学技术的高速发展, 精密机械加工、 计算机控制、 现代检测等现代化技术已广泛应用于铝及铝合金热轧设备制造和热轧过程控制中。随着现代化塑性加工技术的发展和应用, 铝合金板带产品的厚度愈来愈薄, 但厂商对产品的性价比及产品的质量标准要求却愈来愈高。以制罐料为例, 随着制罐技术发展和市场需求的变化, 3104罐料厚度由20世纪60年代的0.45 mm减薄至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, 预计不久将减至0.21 mm; 厚差由过去的±0.010 mm, 已减到±0.005 mm, 预计将来可能减到±0.0025 mm; 制耳率也从5%~6%降至现在的1.5%~2%, 将来可能降至1%~1.5%。这种对铝板带的质量和成本的双重高要求必然对铝及铝合金板带加工装备和技术提出严峻的挑战。正是这种需求和挑战有力地促进了铝热轧技术的发展。

1.单机架热轧

这是一种经典的热轧形式, 如图1-1所示, 采用一台可逆式热轧机将铸锭轧至目标厚度, 即热粗轧和热精轧都在同一台轧机上进行, 具有投资少、 成本低的优点, 年生产能力一般在15万吨左右。轧机的结构形式有二辊可逆式热轧机和四辊 可逆式热轧机两种。前者一般用于生产民用1×××、 3×××、 8×××和个别5×××系软合金板带材。后者根据产品的种类分为两类, 一类是专门轧制几种软合金, 产品专一; 另外一类为万能式的, 可以轧制多种变形铝合金产品。根据其卷取机的配置情况可分为单机架出口带卷取的可逆式热轧和单机架双卷取可逆式热轧。

单机架出口带卷取的可逆式热轧配置如图1-1所示, 在轧机出口不远处上方或下方安装一台卷取机, 最后一道次一边轧制一边卷取, 最小厚度一般控制在7 mm。这样配置的热轧生产线轧制板材的长度受辊道长度和终轧温度的制约, 铸锭质量不能过大, 一般在1~3吨。由于带材卷取前坯料比较薄(一般在10 mm左右), 轧制温度比较低, 板形控制比较难; 且由于带材在辊道上不断地往复运动, 容易造成表面损伤, 影响表面质量。该生产方式适合规模不大且对质量要求不高的产品。截至2000年底, 全世界有90多台二辊和四辊单机架可逆式热轧机(不包括热连轧生产线的粗轧机和“二人转”的块片式热轧机), 占全球热轧板带总生产能力的20%左右。这类轧机大多是20世纪80年代设计制造的, 总体水平属于20世纪70年代国际一般水平。

单机架双卷取可逆式热轧配置如图1-2所示, 在轧机的前后方都配有相应的卷取装置。当铸锭开坯到20 mm左右, 通过卷取装置卷取后, 带卷轧制3~5道次(即精轧)至所需要的厚度, 最小厚度一般在2.5 mm左右。该热轧生产方式是20世纪80年代发展起来的, 以四辊为主。与单卷取相比, 双卷取热轧生产线具有结构紧凑、 自动化控制水平较高的特点, 但仍难生产具有国际市场竞争能力的制罐料。

这种单机架热轧机, 特别是带双卷取的单机架热轧机要求在操作工艺和轧制工艺方面非常有经验, 因为: 

1)工作辊的选择不仅要考虑到热粗轧的压下量, 也要考虑到轧制最大厚度。

2)清辊工艺必须适用于工作辊在整体轧制过程中的轧辊表面质量控制要求。

3)冷却喷射、 乳液质量和集中润滑必须适用于热粗轧和热精轧, 满足头几道次的压下量和最终产品的表面质量控制。

4)卷取机结构设计必须适用于轧制过程的张力控制, 在可逆轧制期间, 不得损伤带材表面质量。

2.“1+1”双机架热轧

“1+1”双机架热轧是将相距一定距离的两台可逆热轧机(1台热粗轧机和1台热精轧机)串联起来构成双机架热轧, 形成热连轧的雏形(如图1-3所示)。它是将单机架热轧道次和时间合理分配到两台轧机, 有利于辊形控制, 产品精度比单机架更高, 其产能是单机架的1.5~1.7倍。与单机架相比, 双机架在轧制工艺上具有以下特点: