這套裝備實現了中國人的“易拉罐自由”——2300mm六輥鋁帶冷軋機組研發記

科技日報記者 孫越

可樂、啤酒、涼茶……生活中，易拉罐幾乎隨處可見。然而，鮮為人知的是，易拉罐料加工曾是鋁加工行業的“老大難”——我國製造易拉罐的關鍵材料加工設備，多年來幾乎完全依賴進口。

近期，入選“洛陽市裝備製造業十大標誌性高端裝備”的好消息傳到了中色科技股份有限公司（以下簡稱“中色科技”）。他們研發的2300mm（毫米）單機架六輥鋁帶冷軋機組，結束了國外公司在超薄罐料板帶箔關鍵裝備及軋製工藝技術上的長期壟斷，成為打破易拉罐料設備依賴進口局面的“爭氣機”。

縮小代級差距

小小易拉罐，其材料究竟藏着什麼玄機？首先，它超薄，厚度僅相當於兩張白紙；其次，它強韌，能夠承受飲料內壓、運輸堆疊及高速灌裝衝擊等多種壓力；再者，它平整，每生產1000米長的產品，起伏度要小於1毫米。

六輥軋機是生產易拉罐料的關鍵設備，還可以生產多種高附加值的鋁合金。然而長期以來，六輥軋機完全依賴進口，成為鋁軋機設計行業的“心頭之痛”。20年前，有幾家鋁加工龍頭企業花重金從國外引進最先進的六輥冷軋機，試圖尋求突破。當時，我國在鋁加工領域雖已取得很大進展，但還只限於四輥軋機範疇，在代表更高水平的六輥軋機領域，與國際頂尖行列存在“代級差距”。“板形不好，厚差控制不穩，根本生產不出合格的易拉罐料。”中色科技裝備公司副總經理郭坤龍道出了當時的困境。

作為有色金屬加工裝備研發的“國家隊”，中色科技挑起了這一裝備國產化的擔子。2004年，首台國產UCM（萬能凸度控制）六輥軋機誕生。“如果説國際先進的六輥軋機是精裝屋，它簡直是‘毛坯房’。”回憶起10餘年前的攻關歷程，中色科技裝備公司主任工程師王懷玉記憶猶新。

穿帶是軋機試車工作中的一個重要節點，推輥則是穿帶前的最後一項重要任務。只有六根輥子全部推入軋機本體，才能進行整個機組的聯調聯試。然而，最後兩根工作輥的推入，成了當時技術團隊面臨的大難題。

團隊費了九牛二虎之力，最後兩根輥子要麼配合間隙不合理，要麼接觸面有卡阻，要麼推進動力不足。“當時我們立了軍令狀，兩天之內必須完成。”王懷玉説。

在距離期限只剩1天時，團隊採取了非常規辦法：用天車帶動鋼絲繩拉。可阻力太大，鋼絲繩竟被拉斷。那是凌晨3點的車間，王懷玉眼看着半段鋼絲繩從面前劃過，“嗖”地抽打到身旁的設備上，發出巨大的迴響。

那一夜，被鋼絲繩抽痛的不只是廠房設備，更是技術團隊所有人的心。

也是從那時起，中色科技開啓了“對標國際先進+深挖客户痛點+自主核心攻堅”之路。他們緊盯全球技術前沿，積極與國際一流同行開展交流合作，並將研發的根扎進生產一線。

2013年，第二代六輥軋機應運而生。這個2.0版本運用了很多先進技術，但依然“不成體系，核心技術沒有完全攻克。”王懷玉説。

突破寬度極限

在板型綜合調控能力、厚差穩定性、材料加工工藝等諸多方面，團隊從一次次試錯中汲取經驗，又在一次次摸索中找到突破路徑。十年磨一劍，團隊研發的六輥軋機又從2.0版本迭代到了4.0。

2023年6月，機組負荷試車，第一卷合格鋁材成功產出；2024年9月，項目通過最終驗收。這台“爭氣機”可以嶄露頭角了。

4.0版本六輥軋機的首個“戰場”，選在全球罐料的主要供應商之一、易拉罐料年產量約50萬噸的河南中孚高精鋁材有限公司。在這裏，它成功實現了0.258mm以下超薄罐體鋁帶材的批量化、穩定化生產，一舉打破國外公司在超薄罐料板帶箔關鍵裝備及軋製工藝技術上的長期壟斷。

“使用進口六輥冷軋機，一套設備成本要3億多元，建設週期也長。”中孚高精鋁材公司副總經理曹永國感慨道，“國產設備不僅將成本削減了2/3，設計製造週期也大大縮短。我們與技術團隊的溝通也更順暢。”

“這套設備的技術難點，在一個‘寬’字！”郭坤龍告訴記者。

軋機能夠軋製的帶材寬度範圍，是衡量軋機能力的關鍵指標。王懷玉比喻道：“就像攤煎餅，碗口那麼大的煎餅很容易攤得均勻漂亮；而要攤一張餐桌那麼大的煎餅，還要它保持品質，甚至更薄更勻更有韌性，就難得多。”

設備搭載了中色科技自主研發的UCM大竄動量（±550mm）中間輥橫移彎輥抽動系統。“它像是一組‘萬能軋麪條機’，可以通過輥軸的精密竄動，突破常規軋機軋件寬度範圍的極限。”郭坤龍介紹，它能夠靈活、精準地調控軋輥輥縫形狀，確保從窄到寬的各類帶材都能達到“鏡面般”的平直度。

4.0版本六輥軋機成功實現了國產替代，但對團隊而言，它並不是研發的終點，而是自主創新的起點。王懷玉表示：“用户的要求非常高，倒逼我們不斷創新，向着‘更寬、更精、更智能’的方向邁進。”

安裝“智能熨斗”

當前，團隊正直面行業痛點，向着六輥軋機領域的國際技術難題發起挑戰，致力於打造“4.0+1”版本，為六輥軋機制造業提供中國方案。

軋輥温度控制是影響帶材質量的關鍵技術。郭坤龍告訴記者，軋製帶材的過程中，軋輥不同部位的熱量流失速度不同，會導致帶材邊緣部位收緊，影響板型和成材率，嚴重時甚至會造成斷帶事故。因此，帶材邊緣的軋輥部分需要精準加熱。

過去，國際通用的加熱方式是向相應軋輥區域噴射熱油——把煤油循環加熱到98℃，再噴到帶材邊緣的軋輥部位。這種方式成本高、效率低、能耗大，並且很容易着火。

2016年，中色科技智能公司主任工程師楊雙成在參加中國國際鋁工業展會期間，獲得靈感：“一家國外的造紙企業用電磁感應技術加熱造紙機械的軋輥，還可以很好地控制軋輥的輥形。同樣的辦法能不能用來加熱鋁帶材？”

楊雙成當即聯繫供應商，合作開發電磁感應裝置。與造紙不同，用在鋁帶材加工上的電磁感應裝置需要更精密的控制。“它的加熱距離控制精度是毫米級。”楊雙成説。

經過不斷實驗和設備調試，電磁感應加熱技術終於成功應用於鋁帶冷軋機。這項國內首創的技術，以毫米級（3—5mm）精準非接觸加熱，取代了傳統效率很低的熱油噴淋技術，如同在關鍵位置安裝了一個“智能熨斗”，不僅節能30%，還降低了故障率，提升了安全性和帶材成品率。

“當前，我們在技術層面與國外先進企業仍存在差距。”王懷玉坦言，“未來，我們將在全三維圖紙、機器與5G、人工智能相結合等方面不斷攻堅。”

“‘十五五’即將到來，我們將集中優勢資源，推進首台套重大技術裝備的研發攻關，重點加強以‘連軋’‘寬幅’‘高速高精度’和‘智能化’為代表的行業高端裝備研發與產業化應用，為國產鋁銅基材料產業延鏈補鏈強鏈及高質量發展作出應有貢獻！”中色科技黨委書記、董事長婁建亭表示。