2024年，我国铜加工材产量达2 350 万t，位居世界第一。其中铜板带总产能达417.9 万t，产量突破300 万t；紫铜带占比提升至45.2%，高端产品比重达35%。凭借其优异的导电导热性、加工性能和耐腐蚀特性等，高精度铜板带广泛应用于电器、电子工业、新能源汽车产业、光伏、5G（fifth-generation mobile communication technology, 5G）、人工智能（artificial intelligence, AI）等新兴产业领域^[1-2]。铜板带作为现代工业关键基础材料，主要采用大规模轧制工艺生产，具有产量大、自动化程度高、产品质量好等特点。

随着中国经济的持续发展和技术的升级换代，市场对高精度铜板带产品质量的要求日益提高。为了提升铜带的质量，国内企业先后从德国Frohlinq公司、奥地利Andritz公司、意大利MINO公司、英国Joncs公司、美国Bliss公司引进了粗轧机、中轧机、精轧机设备^[3]，并随之引进了轧机配套使用的ESSO公司N60、Mobil公司GertfeX 26、Genrex 26A和PROSOL 67等铜板带轧制油液^[4]。通过“进口设备＋国产设备”匹配生产，不仅改善了轧制质量、降低了润滑对铜板带加工过程的不利影响，还显著提升了铜板带的表面质量。本文对高精度铜板带的轧制工艺进行了系统介绍，并重点针对轧制润滑油在轧制过程中的作用、轧制润滑油的特点、维护管理及未来发展方向展开了深入分析。

1 轧制工艺

高精度铜带的加工主要采用轧制法。根据带材的材质特性差异，铸锭的制备工艺也有所不同，主要分为立式半连续铸造和水平连铸两种铸锭生产方式，具体工艺流程如图1所示。其中，均匀化退火工序需根据材料类型确定是否启用；图中的往复箭头表示，可根据产品性能指标及轧制工艺要求，进行多道次的重复轧制。退火处理一般选用气垫炉和钟罩炉两种设备，具体可根据实际生产需求灵活选择。

热轧一般是将铸锭加热到再结晶温度以上区间进行的轧制，是板带生产的重要工序，更是大铸锭开坯的关键工序。热轧机一般为可逆轧机，需进行多道次往复轧制，总压下率一般超过90%^[4]。冷却介质一般采用由机油、三乙醇胺、油酸、水混合而成的低浓度乳化液，该介质兼具冷却和润滑双重功效。在冷却轧件与轧辊的同时，既能减小轧辊与铜板带之间的摩擦力，降低粘辊风险，又能减少铜板带表面氧化皮的黏附，提升表面质量。热轧前的加热一般采用步进式退火炉（也可选用燃气台车炉、连续式辊底加热炉），紫铜的加热温度通常控制在800～900 ℃，温度一旦超过950 ℃便会出现过烧现象。

冷轧指在再结晶温度以下进行的轧制，工业生产中一般认定为室温轧制。铜板带的冷轧根据生产流程，可分为粗轧、中轧、精轧3个阶段，是铜板带制备的核心工序。其中粗轧和中轧属于中间过程环节，对最终产品质量的影响相对较小^[5-6]，因此，在满足基本产品要求的前提下，对润滑油的性能要求也相对较低，多选用具备必要使用黏度的机械油或乳化油即可。粗轧阶段的板带道次压下量大、变形热效应突出，一般采用低浓度乳化液润滑，该乳化液可同时实现润滑减摩、冷却降温与清洁轧件表面的作用。中轧阶段的工艺选择需结合轧制工况：常规铜带的低速中轧，可采用浓度为2%～5%的乳化液；而针对高质量要求的高速中轧，则可选用专用轧制油，此举既能提高轧制速度与板带表面质量，又能满足更高轧制力的工况需求。

2 高精度铜带轧制润滑的作用

轧制过程中的润滑油或乳化液主要作用是：

（1）降低轧制变形区接触表面的摩擦因数，降低轧制力和轧制功率损耗^[7]，便于材料的延展；

（2）适当的降低轧制铜带的温度；

（3）防止铜带与轧辊的黏结，保证轧辊的使用寿命和铜带的表面质量，降低铜带的表面粗糙度，改善表面的清洁度，同时进一步的降低板带在卷取时的摩擦，免受摩擦损伤。

2.1 降低轧制力与轧制温度的作用

高精度铜带在冷轧过程中，尤其是精轧工序，优异的润滑条件可有效降低轧制压力，延长轧辊使用寿命，提升轧制板带的表面质量^[8]。润滑油能够在轧辊与铜带的接触界面形成连续油膜，大幅减小接触面的摩擦因数，进而降低轧制过程中的摩擦力与轧制力。苏道昕等^[9]的研究表明，不同类型的润滑油会使冷轧过程的轧制力与板厚产生一定差异，其中采用环烷基油KN4006时的轧制力，显著低于采用石蜡基油220SN时的轧制力。表1为不同类型润滑油对铜带轧制力和轧制温度的影响对比。表中数据为行业常规工况下的实测均值、润滑油生产厂家提供的技术数据及相关文献研究数据等，具体数值会因轧制速度、道次压下量、铜合金牌号等因素产生波动。

在轧制过程中，润滑类型不同，摩擦因数也不同，随着摩擦因数的降低，轧制力也逐渐降低，轧制温度也有所降低。这是因为摩擦因数越大，边界润滑摩擦所占的比重就越大，轧辊与轧件直接接触的面积就越大，从能量角度分析，轧件与轧辊直接接触会额外消耗一部分能量，这就需要外界有额外的能量补充，因此所需的轧制力就越大^[10]。因此，可以通过控制摩擦因数的大小改善轧制力的大小，进而降低设备负荷。

2.2 降低摩擦的作用

高精度铜带在润滑条件下轧制时，存在以下4种不同的摩擦状态：流体摩擦、边界摩擦、干摩擦和混合摩擦^[7]。处于流体摩擦状态时，润滑油可在轧辊与铜带接触界面形成一层厚度为1.5～2.0 μm的油膜。该油膜能使轧辊与轧件无直接接触，同时平衡外界载荷；此外，油膜可沿水平方向发生切变，此时摩擦因数主要来源于油膜内部分子间的相对运动，因此摩擦因数极低。当润滑油膜厚度较薄时，会形成边界摩擦状态。该状态下的油膜无法产生水平方向切变，摩擦因数主要由铜带基材、轧辊表面特性及润滑油自身性质共同决定，摩擦因数相对较高。当油膜过薄时，轧制过程中油膜极易破裂，进而导致轧辊与铜带基材直接接触，此时摩擦因数会急剧增大，不仅造成轧制摩擦力上升与温度升高，甚至会引发铜带和轧辊的表面损伤，大幅降低带材表面质量与轧辊使用寿命，因此该润滑状态在轧制过程中必须严格避免。在实际生产中，由于轧辊与铜带表面本身存在粗糙度，油膜厚度分布并不均匀，往往会同时存在多种摩擦状态。在此情况下，润滑油的成分及特性，直接决定了油膜极薄区域的润滑作用效果。

影响轧制界面摩擦因数的因素不仅包括润滑液自身的性能，还与其浓度及其他轧制工艺参数密切相关。当轧制速度较低时，带入轧制界面的润滑液量较少，油膜厚度较薄，摩擦因数相对较大；而在高速轧制时，大量润滑液被带入轧制界面，板带与轧辊的接触间隙被润滑液充分填充，二者无法直接接触，因此摩擦因数相对较小。在铜带常规轧制过程中，通常同时存在边界摩擦和流体摩擦两种摩擦形式。

此外，轧辊与轧件的表面粗糙度、轧制力、轧制速度，以及润滑液中固体微粒含量等物理化学性质，也会对摩擦因数产生显著影响^[11]。文献[9,12-13]研究表明，基础油类型、油性剂吸附能力、极压抗磨剂、黏度及黏度指数等，均对轧制过程的摩擦因数有明显影响。白振华等^[14]通过分子动力学模拟，计算了多种极压剂分子在金属表面的吸附作用，并通过约束剪切模拟分析了极压剂分子在基础油环境下的摩擦行为及摩擦因数。上述研究均证实，摩擦因数的影响机制较为复杂，其大小与润滑液特性、轧制工艺参数及轧件自身特性均存在直接关联。

3 润滑油的种类及应用 3.1 润滑油的特点

高精度铜带冷轧的粗轧与中轧工序一般选用乳化液，精轧工序则以润滑油为主，主要包括矿物油、动植物油及合成润滑油3大类。目前铜板带精轧普遍采用矿物油，这类油品以基础油为基质，复配各类功能添加剂而成，添加剂通常包含抗氧化剂、金属腐蚀抑制剂、油性增强剂、极压抗磨添加剂、增稠剂、降凝剂及消泡剂等^[11]。润滑油的品质优劣，通常可通过运动黏度、闪点、倾点、水分含量、灰分、酸值、铜片腐蚀等级、馏程、最大无卡咬负荷、氧化安定性等核心指标进行综合判定。高精度铜带轧制专用润滑油需适配粗轧、中轧、精轧等不同工序的工艺特点，以及铜及铜合金的材料特性，其性能设计需围绕润滑性、冷却性、清洁性、稳定性四大核心维度，同时兼顾绿色环保与工艺适配性要求，具体特点如下：

（1）优异的润滑适配性，可匹配不同轧制压力工况。能在轧辊与高精度铜带的接触界面形成稳定油膜，并根据各工序压力差异自适应调整油膜强度：粗轧、中轧工序需具备强极压抗磨性，确保油膜在高负荷下不破裂；精轧工序则需形成低摩擦因数的油膜，保障铜带表面光洁度。同时，油膜需具备优良的吸附性能，即便在高速轧制或高温工况下，仍能紧密附着于金属表面，避免油膜脱落；需具备适宜的黏度及良好的黏度温度稳定性（黏度随温度变化小），保证油膜厚度均匀；针对油气润滑方式，还需具备良好的雾化性，便于实现精准供油。

（2）优良的冷却散热能力。粗轧、中轧所用乳化液需兼顾润滑与冷却双重需求，其水相成分需具备高导热性，可快速带走轧制过程中产生的变形热与摩擦热；精轧所用全油型润滑油则需搭配润滑油管理系统，严格控制油品温度，确保润滑与加工稳定性。

（3）卓越的退火清净性，保障最终表面质量。在高精度铜带的退火工序中，润滑油需能完全挥发或分解，且无任何残留物质，避免铜带表面出现油斑、积碳或变色等缺陷。

（4）良好的化学稳定性与抗老化性能。具备优异的氧化安定性，在循环使用过程中不易氧化变质，可有效避免油泥、酸性物质生成，防止腐蚀铜板带表面或堵塞过滤系统；全油型润滑油需具备良好的抗乳化性，避免混入水分后发生乳化而破坏油膜稳定性；乳化液则需具备优良的破乳性，便于后续油水分离处理与资源回收。

（5）优良的环保与安全特性。低挥发性，可减少挥发性有机化合物（volatile organic compounds, VOC）排放，避免生产环境中油气浓度超标；优选无芳烃、无重金属的环保配方，符合现行环保法规要求；具备适宜的闪点（通常≥180 ℃），降低高速轧制过程中的火灾风险，保障生产安全；对人体无害，可避免轧制过程中挥发的气体危害操作人员健康。

（6）成本可控与资源广泛性。这是新型润滑油实现工业化推广的核心指标之一。

3.2 常用润滑油

基于上述润滑油在润滑性、冷却性、清洁性、稳定性等方面的性能要求，经数十年的工业化应用验证，目前高精度铜带轧制领域应用最为广泛的润滑油，多为进口与国产两大系列。进口轧制油主要包括埃索（Esso）公司的Somenlor N60、美孚（Mobil）公司的Genrex 26系列、嘉实多（Castrol）公司的RN 90、森诺（SYN-ROLL）CR 80 ELC等；国产轧制油则有长城M0737、长城M0738、长城M0739、郑州宏润SD-608、靖江恒丰CRO-10等^{[3, 15]}。常用的国产轧制乳化液则包括杭州百木LU210、苏州691乳剂、DL-178铜轧制液等。

3.3 润滑油的维护管理

润滑油的品质评价指标主要包括：黏度、闪点、馏程、油膜强度、凝固点（或倾点）、表面张力、酸值、密度、硫含量、芳烃含量、水分及机械杂质等。日常维护保养过程中，需根据上述评价指标的变化情况，及时对润滑油进行更换或补新处理。要确保高精度铜带轧制过程中润滑油膜的稳定性，需从润滑油选型、工艺参数调控、供油系统优化、油液维护管理四个维度协同发力，具体措施如下：

（1）精准选型适配的润滑油，主要是根据轧制工艺和材料确定最佳的润滑油，匹配黏度等级、优化润滑油的添加剂配方、区分工况介质类型。

（2）工艺参数适配，根据润滑油特性，选定稳定的轧制速度、控制轧制压力和压下量、管控轧制区温度。如单道次压下量需匹配油膜承载极限，粗轧压下量≤25%、中轧≤15%、精轧≤8%，避免过大压力挤压油膜至临界厚度以下（＜0.1 μm）。若需大压下量，可采用多道次轧制，每道次间预留足够的油膜恢复时间。

（3）优化供油与润滑系统，精准控制供油参数、优化喷嘴布局与结构、配套油膜辅助支撑装置。

（4）强化润滑油液的维护管理

定期过滤净化油液：更换或加入新油前必须彻底清理污油箱和净油箱；润滑油中混入的铜粉、铁屑等杂质会刮破油膜，需配备高精度过滤器（过滤精度≥5 μm），并定期更换过滤介质；乳化液需定期检测浓度，及时补加基础油或水，维持浓度稳定在工艺要求范围。

监控润滑油关键性能指标：加油后循环过滤一段时间，取样检查油中的固体杂质含量，轧制油的循环工作温度保持在30～40 ℃。定期做酸值、皂化值、羟值、色变、黏度、灰分和机杂、水、杂油含量、铜腐蚀、污染颗粒度等的全分析，根据分析测定的结果补加适量的添加剂，以确保油品的润滑性能。

防止油液污染：避免液压油、轴承油混入轧制油，防止水分、灰尘进入，破坏油膜形成条件。轧制油循环供油系统中绝对避免水分进入，否则会破坏油品的工艺润滑性能。

生产中因油品不断挥发，黏度随之增加：为确保轧制工艺正常进行，轧件表面质量合格，需经常添加新的轧制油。

4 润滑油发展趋势

未来，高精度铜带生产将朝着高精度、高性能、合金化及高表面质量方向发展，轧制设备也将向高精度、多轧辊（如6辊、14辊、20辊）轧制方向升级，且轧制速度持续提升。为保障轧制过程的高效稳定开展，同时确保轧制产品具备高精度尺寸与优良表面质量，高精度铜带轧制用润滑油需兼具优异的冷却性能、工况适配性、绿色环保性，并适配智能化生产需求。

（1）性能向长寿命与高精度适配升级

企业对生产效率和加工精度的追求，推动润滑油在使用寿命和适配性上不断突破。一是延长油品使用寿命，通过优化添加剂配方提升氧化安定性和抗衰减能力，减少杂质生成，延长换油周期，降低废油排放量与企业使用成本。二是精准适配高端工艺，针对超薄铜箔、特殊铜合金等不同加工对象，以及极薄箔材轧制、高张力轧制等工艺，定制专用配方。如适配高端印制电路板（printed circuit board, PCB）用超薄铜带的润滑油，会重点强化退火清净性，避免热处理后出现色斑；针对新能源汽车高压组件用铜板带，会优化低杂质特性以保障导电性能。

（2）绿色环保化成为核心方向

随着“双碳”目标推进和环保法规不断收紧，低污染、可降解的润滑油成行业刚需。一方面，配方上正大力淘汰含芳香族化合物、磷等有害物质的成分，转向生物基的基础油搭配无磷添加剂的体系，另一方面，水性环保配方逐渐替代高挥发性有机溶剂，这类配方既能减少VOC排放，还能降低火灾风险，契合清洁生产要求。

（3）定制化市场服务

不同应用领域的高精度铜带加工工艺差异较大，通用型润滑油已难以满足多样化需求，定制化解决方案逐渐成为企业核心竞争力。比如航空航天领域的高强度铜合金板带加工，需要能兼顾模具保护和表面精度的高极压性能润滑油；电子领域的精密铜件加工，则需要低残留、高光洁度的专用油品。企业不再只单纯销售产品，还会深入对接下游企业的生产线参数、产品标准，联合研发专属润滑油，并提供后续的参数调整、工艺适配等配套服务，以此提升客户黏性。

（4）智能化管理全面渗透应用环节

在工业4.0和智能制造的推动下，润滑油的使用管理正从传统人工监测向在线智能化管控转型。一方面，智能监测系统逐步普及，通过物联网设备实时在线采集润滑油的黏度、酸值、污染物含量等关键指标，避免因油品性能衰减影响加工质量；另一方面，预测性维护技术得到应用，借助大数据分析油品的损耗规律，提前预警更换周期和维护节点。

（5）国产化主导且加速走向国际市场

此前高端市场依赖进口的格局正被打破，国产润滑油不仅在国内市场逐步主导，还在积极拓展海外市场。国内企业通过技术研发，让产品性能达到甚至超越进口水平，如长城、中铝润滑等企业的产品已在主流铜加工企业广泛应用。同时，随着 “一带一路” 倡议推进，中国作为全球最大的铜加工基地，国产润滑油凭借性价比优势，出口量将稳步增长。

5 结　论

（1）高精度薄带的质量既与轧制工艺、设备密切相关，也与润滑条件息息相关，轧制润滑油的选型、维护是保障轧制产品质量的重要前提。

（2）轧制润滑需与轧制工艺、工况条件相匹配，需结合生产实际需求合理选择润滑油品类，定期开展油品性能评价，及时更换或补加新油，并设计科学的润滑油维护保养体系，从而实现轧制过程的最优润滑效果，保障高精度铜带轧制的稳定性及优异的表面质量。

（3）轧制润滑油未来将朝着绿色环保化、配方个性化定制及管理智能化的方向发展。