走进酒钢东兴嘉宇新材料公司铸轧作业区，一卷卷银光闪烁的铝合金带材正从36号铸轧机“吐”出。与传统轧机不同的是，这台铸轧机的核心部件——辊套，不再是传统的钢制材料，而是导热性能更强的铜合金材质。
这一改变背后，是该公司开展“铜辊套铸轧工业化应用技术”探索的结果。历时5年，该公司不仅将铸轧速度提升至传统工艺的2倍以上，还实现了高附加值铝合金产品的规模化生产，填补了国内铜辊套铸轧工业化应用空白。
这项技术如何诞生？技术人员如何打破技术瓶颈？记者近日深入生产一线，探寻背后的创新密码。
锁定目标·弥补工艺短板
“过去，生产高合金铝板带必须依赖热轧工艺，工序多、能耗高，投资成本也高。”东兴嘉宇新材料公司生产技术质量室铝材产品研发协理工程师张开宝介绍说，随着汽车轻量化、新能源装备等领域对高强铝合金需求的激增，铝材工艺升级迫在眉睫。
在此背景下，铝材铸轧工艺无疑是较好的解决方案。铝材铸轧可将熔融铝液直接轧制成带坯，因效率高、能耗低被称为铝加工行业的“绿色捷径”。
然而，传统钢辊套铸轧机因材质导热性差，铸轧速度长期徘徊在800—1000毫米/分钟，且一般只能生产1、8系产品和少量3系合金产品。
如何突破效率与合金种类的双重限制，成为该公司亟须破解的技术难题。
在经过大量研究分析后，技术团队将目光投向铜合金材料。铜辊套的导热系数高达200—300W/（m·K），是钢辊套的8—10倍，能快速带走铝液热量，实现高速凝固。但铜合金强度低、易磨损，国外对铜辊套铸轧工业化应用技术实行长期封锁，国内无成熟经验可循。
困难面前，该公司技术人员决定迎难而上勇冲锋。
攻坚破题·从“钢”到“铜”的质变
转机出现在2020年。酒钢引进德国某企业开发的铜合金辊套。该公司技术团队敏锐意识到，这或许是破解铸轧速度难题的契机，进而让铜辊套适应工业化连续生产模式。
技术团队从零开始，系统攻克了铜辊套热装配、车磨削加工、工艺匹配三大难关。
“最难的环节是热应力控制。”张开宝回忆道。铜辊套在铸轧过程中表面温差超过400℃，反复冷热交替导致裂纹频发。技术团队通过建立辊面温度曲线模型，优化冷却水流量、辊套装配工艺和轧制力控制范围，最终将铜辊磨削周期从最初的3天延长至9天，实现了铜辊套铸轧的稳定化生产。
铜辊套技术应用并非简单的材料替换。团队在研发中发现，高合金铸轧时铝液流动性差、铸嘴易结渣，且板面横纹、粘辊缺陷等问题尤为突出。为此，项目组创新开发新工艺替代传统火焰喷涂，既减少了粘辊风险，又提升了辊面散热效率。同时，优化铸嘴结构设计，采用激光控流技术将前箱液位波动精度控制在0.5毫米以内，确保了生产稳定性。
更关键的是，团队发现铜辊套的高冷却强度需与高速铸轧匹配。“低速运行时板面出现缺陷，但提速至2000毫米/分钟以上时，缺陷反而消失。”张开宝比喻道，“就像骑自行车，太慢会失衡，达到临界速度才能稳定。”
经过多次工艺试验，团队最终建立起“速度—温度—组织”的精准控制模型，开发出与铜辊套高冷却强度相匹配的铸轧工艺，实现了强度、硬度、导热性、热强性和抗疲劳性的良好匹配。2023年，双铜辊铸轧速度达到钢辊的2倍以上，1系普板类合金铸轧速度可达到2250毫米/分钟；单铜辊铸轧3102空调箔实现1800毫米/分钟的稳定生产，生产效率提升86%。
效率跃升·实现高合金产品铸轧化生产
传统铸轧工艺仅能生产1、8系产品和少数3系合金，而酒钢铜辊套技术的另一大突破，是让5、6系等高强度铝合金实现铸轧化生产。
“高合金铸轧的难点在于结晶区间大、偏析严重。”张开宝指着电子显微镜下的微观组织电子图像介绍。以5052铝合金为例，其结晶区间温度达42℃，传统铸轧极易出现晶间偏析和开裂。技术团队通过优化熔体净化方式、铸嘴结构设计和匹配冷却强度，成功将5052、3004、6016等高合金铸轧坯料合格率提升至98%以上。
下游客户的反馈印证了这一突破的价值。6016铝合金汽车板经权威机构验证，力学性能与表面质量全面达到车门内板及防撞梁技术要求，意味着绿色短流程工艺成功满足高端汽车用铝要求。
在深入研究铸轧铜辊套过盈装配及车磨特性基础上，技术团队成功掌握了铜辊套过盈热装配、车削加工、磨削加工的核心技术，研发出一套完善的铜辊套车磨削及装配工艺，并制定《铜合金辊套装配、加工工艺操作标准》，实现了铸轧铜辊套的自主装配，轧辊同轴度误差不超过0.01毫米，达到了国内领先水平。
值得一提的是，通过深化铸轧理论研究和大量铜辊套铸轧试验的总结，技术团队建立了铜辊套高速铸轧、高合金铸轧的基础理论，有效填补了行业工业化生产理论的空白，为我国铜辊套高铸轧速度和生产高合金产品提供了坚实的理论支撑。该项目已累计申报专利6项，其中授权发明专利2项、实用新型专利3项，发表论文6篇，形成3项企业标准，构建了完善的技术体系。
目前，酒钢采用铜辊套铸轧技术成功开发出高速铸轧铝板带材、高合金铝带材、箔材产品共计34164吨，成功解决了传统铸轧速度慢、产品合金含量低的难题，打破了热轧与铸轧工艺产品界限，实现了铝合金高速铸轧和高合金产品稳定化生产。（殷艺）
