文件综述改良版

1、文献综述 冷轧产品与冷轧机的发展与现状随着工业的发展对薄带钢需求增长的同时，对薄带钢的精度要求也更加的严格。这是因为冷轧的薄带钢表面非常光滑，宽厚精度是相当高，利用率比较高。除此之外冷轧薄带钢还有平直度高表面光洁度高，品种多、用途广的优点。冷轧是十九世纪中叶才开始的，最早的国家是德国，当时只能生产宽度为20-25mm的冷轧带钢，1800年以后冷轧带钢在美国、德国发展迅速，宽度在增加，并逐步建立了附属设备，如剪切、矫直、平整、热处理等工艺，产品质量提高了很大程度。冷轧带钢是在热轧成卷带钢的基础上逐渐发展而来的,美国在1920年成功的轧制出了冷轧宽带钢。 我国在板形控制技术方面的研究起步对于外国来

2、说较晚，国内首套板带冷连轧机组是1978年投产的武钢冷连轧机，其板形控制仅为手动控制的液压弯辊，板形控制水平较差，直到1988年作为国内第二套板带冷连轧机组的宝钢2030mm四辊CVC冷连轧投产才标志着冷轧板带新型板形控制轧机在我国的应用开始。随后，1996年攀钢的HC板带冷连轧机的相继投产应用，分别为不同板形控制机型的实践研究奠定了基础。冷轧钢板及带钢近年来得到较大的发展，为了提高产量，冷卷卷重已达到60t。1一套冷连轧机年产量可达250×104t。在冷轧薄板生产过程中，加工钢卷是系统最重要的对象，其各项属性的变化直接决定整个生产计划、调度及维护等各种问题，其中钢卷重量、钢卷的宽厚

3、度和交货期是关键属性。冷轧薄板生产线的中间仓库具有贮存各阶段加工钢卷的功能，是联系个机组生产的纽带，并且与生产计划与调度和物流平衡缓冲问题密切联系。生产机组是生产物流中的关键节点，其关键属性是单位时间的生产能力。21979年以来，出现了全连续式冷连轧机。这种轧机只要一次引料穿带后，就可实现连续轧制。此时，后续带卷的头部通过焊接机与前一带卷尾部焊接在一起。为了保证带钢能够连续轧制，在连轧机人口端设置了活套装置。在冷连轧机组出口端设置了分卷用的飞剪机，并设置了两台卷取机，以便交替地卷取带钢。全连续式冷连轧轧机即使在换辊时，带钢依然停留在轧机内。换辊一结束，轧机可立即进行轧制。采用全连续式冷连轧机，

4、可以提高生产率 30-50左右，产品质量和收得率双方面提高了很大。在带钢冷连轧机上，广泛的采用液压弯辊装置或抽动工作辊装置来改善板形。因为冷轧带钢厚度工差标准，为提高轧机压下装置的响应速度，在冷轧机上采用了全液压压下装置及厚度自动控制装置。根据传感器实时测量反馈的带钢厚度，经过AGC系统的计算，通过调节压下位置或轧制速度，把厚度控制在合理的偏差范围之内。来料厚度变化、材料特性变化、轧机刚度变化、张力变化、轧辊热膨胀和磨损、轧辊偏心、轧制速度、轧制力测量精度等都会对带钢厚度的控制产生影响。2对于高速、高产量的带钢冷连轧机实现了计算机控制。轧件的温度过高则会导致带钢产生浪形，造成导致板形不均。因此

5、，润滑对冷轧的意义重大，冷轧采用的润滑剂兼有润滑和冷却的作用。3 常用板带冷轧机机型HC/UC轧机，HC轧机通过轧机中间辊的横移和工作辊的弯辊之间的相互配合使用，是板形控制能力得到了大幅提高。CVC技术的辊型简介，CVC技术是德国西马克公司于1982年研制成功的一种新型板形控制技术。CVC轧辊的含义就是连续可变凸度轧辊，其辊身曲线呈S形。液压涨形辊DSR、VC技术，所谓液压涨形，即采用液压方式改变辊型的技术。具有代表性的有VC（variable crown）辊和DSR（dynamic shape roll）辊。VC辊由芯轴和辊套组成，在芯轴和辊套之间设有液压腔，通过调整液压腔内高压油的压力，改

6、变辊套向外膨胀的凸度，达到控制板形的目的。VC辊的辊套和芯轴两端在一定长度内采用过盈配合，一方面对高压油起密封作用，另一方面在承受轧制力时，传递所需的扭矩，同时保证轧辊整体的刚度。还有森吉米尔轧机、六辊3C轧机、偏八辊轧机和双偏八辊轧机等。冷轧发展如此迅速的原因是:它比热轧可以得到更薄、精度更高的冷轧带钢和钢板，现在最薄可以轧制出0.001mm的钢板。冷轧板带产品的宽度有1700mm、2030mm、1420mm、1550mm、1800mm等多种规格。 宝山钢铁股份有限公司2030mm冷轧厂（以下简称宝钢2030mm冷轧厂）年生产规模为210万t，其中冷轧板卷150万t，热镀锌板卷25万t，电镀

7、锌板卷9万t，彩涂板卷16万t，压型板10万t，捆带1.41.8万t。另外，在2001年新建一条连续酸洗机组，增加热轧酸洗板75万t/a。 表14板带宽度1700mm常规五机架冷连轧2030mm常规五机架冷连轧1420mm常规五机架冷连轧1800mm常规五机架冷连轧工艺参数原料（厚×宽）/mm×mm1.8-6×550-15801.8-6×900-18502.0-6.0×700-12302.0-6.0×830-1750成品（厚×宽）/mm×mm0.15-3×550-15800.21-3.6×900

8、-18500.18-0.55×700-12300.3-2.0×800-1750热轧完毕的钢卷，经酸洗、冷轧、热处理和涂镀等一系列工序的加工处理，最终成为冷轧产品。如按照加工深度进行分类，冷轧带钢产品分为热轧酸洗板带、全硬板带、普冷板带、涂镀板带等四大类。 厚度在150-300mm的连铸坯在炉子内被加热后，送到全连续或半连续式带钢热轧机列，进行粗轧、精轧、冷却和卷取，或者在往返式的炉卷轧机上进行轧制并成为热轧带钢产品时。热轧带钢的成品厚度一般在1.2-6.0mm范围。热轧酸洗板带的钢种包括：结构钢、低碳钢、汽车结构用钢、冷变形用热轧细晶粒钢、锅炉和压力容器用钢、IF钢（无间隙

9、原子钢）。全硬板带：如果经轧制后的钢卷到下游工序不再继续加工处理而直接作为产品使用，这种产品称为全硬板带。因为经冷轧后的带钢的硬度和屈服强度都得到大大地提高，视变形率的大小而定，一般硬度在85HRB以上，带钢的屈服极限Re将提高到2-3倍。全硬板带的厚度一般在0.3-0.8mm的范围，目前一小部分用户有继续减薄的要求。普冷板带是指热轧带钢经过酸洗冷轧后，进行电解清洗，去掉带钢的表面油污，再进行退火热处理和平整，有时还需涂油处理，经此工艺处理的产品通称为普通冷轧板带，简称普冷板带。普冷板带按强度等级可以分为软质钢、高强钢、和超高强钢。软质钢中包括商业用钢、冲压用钢和深冲用钢CQ、DQ、DDQ、E

10、DDQ 、SEDDQ等，软质钢等级与常用牌号对应关系见 表2名称级别牌号商用钢CQST12 SPCC BLC冲压用钢DQST13 SPCD BLD深冲用钢DDQST14 SPCE BUSD特深冲用钢EDDQST15 ST16 BUFD超深冲用钢SEDDQST17 BSUFD高强钢包括低合金钢、BH烘烤硬化钢、超低碳含磷钢等。近年来新开发的超高强钢有：DP（dual phase）双相钢、TRIP（transformation induced plastic）相变诱导塑性钢、TWIP（twin induced plastic）孪晶诱导塑性钢、含B钢等。 冷轧深冲钢板是薄钢板中的一个主要品种，也是技

11、术水平要求最高的产品，它的种类多，性能指标多，对质量要求严格，根据各种用途不同各有侧重。冷轧深冲钢板的分类充分体现了这一特点，它有各种各样的分类方法，但每一种方法往往只反映了冷轧深冲个板的某一特点，并不十分全面。冷轧深冲钢板按脱氧方式分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢；按涂镀方式分为热镀锌、电镀锌和有机涂层等；按钢种与合金成分分为低碳钢、低合金高强钢、加磷钢、超低碳钢（）、无间隙原子钢（）等；按强度等级别分为普通强度级和高强度级；按冲压等级别分为一般商品级（）、普通冲压级（）、深冲压级（）和超深冲压级（）、特超深冲压级（）；按冲压件的复杂程度分为级（普通拉延）、级（深拉延）、级（最深拉延）、级（很复

12、杂冲压）和级（最复杂冲压）。还有一些分类方法，如按照某一性能或组织分类等。然而，冷轧深冲钢板都离不开一个核心指标即成型性能，所以一般情况下按照冲压级别分。 冷轧深冲系列钢板的牌号及相应标准见表序号类别牌号产品标准备注1一般商品级（CQ）Q195-Q235、08AlGB/T7161991GB132371991水箱外壳、制桶、钢制家具等一般成型加工用DC01（St12）DIN EN101301991SPCCJIS G314119962普通冲压级（DQ）08AlGB132371997汽车门、窗、挡泥板、马达、外壳等冲压成型加工用DC03（St13）DIN EN101301991SPCDJIS G31

13、4119963深冲压级（DDQ）03AlGB52132001汽车前车灯、邮箱、汽车门、窗等深冲成型加工用DC04（St14）DIN EN101301991SPCEJIS G314119964超深冲压级（EDDQ）DC05（St15）SPCENDIN EN101301991邮箱、汽车前灯、复杂的车底板等成型加工用5特超深冲压级（SEDDQ）DC06（St16）SPCENDIN EN101301991具有代表性的冷轧板、带钢产品是：金属镀层薄板（包括镀锡板和镀锌板）、深冲钢板（以汽车板为典型，对表面质量与深冲性能要求较高，是需求量庞大且生产难度也较高的优质板品种）,随着控轧控冷技术、连续退火技术及

14、镀锌退火技术的开发应用和汽车工业的高速发展，冷轧双相钢在汽车结构用钢中的比重越来越大，日本已使980MPa、1170MPa级DP钢商品化。5电工用硅钢与不锈钢板等。电工用硅钢主要用于电机和变压器钢板。纯铁电工薄板，耐热、不锈钢板等。6其中电工钢的自给率是非常低的，无取向性电工钢自给率不足70%，取向性电工钢的自给率不到50%，我国的电工钢市场还有很大的市场，但是由于技术要求比较高，目前国内只有武钢和宝钢能够独自生产。Si含量的质量分数为6.5%且厚度小于0.1mm的电工钢可以有冷轧锻造出。7DP钢也是随着新技术产生的，DP钢的经过冷轧之后的纤维组织的抗拉强度可以达到1000MPa。8冷轧技术经

15、过大约150年的快速发展，进入了精细控制时代，现代宽带钢冷连轧机生产的板带，其板厚精度高达±5m，平直度在20I范围内，汽车板在10I内，轧制速度已达到41.6,m/s。而且伴随材料科学及自动控制技术的不断进步，钢带的强度及深冲性不断提高，目前微合金化技术、超快冷技术及控制轧制、控制退火温度等方法。日本已生产出r值高达3.0的超高r值钢板及抗拉强度为1180MPa的多相高强度钢板。9随着冷轧技术的发展和产品质量的要求的提高，对产品的使用性能的不断改善，越来越多的新技术开发出来。11板形控制领域，最近20年来，国际上先后开发出了一系列先进的板形控制技术，通过使用一定的轧辊辊形配以弯辊、

16、窜辊等技术，并以各自的技术特点为标志，推出了如、等新一代高性能轧机。研制了一种适用于工业应用的高精度形状检测系统，主要由形状检测辊、采集环、数字信号处理板和形状控制模型组成，基于形状检测原理，设计了一种新的整体结构，用于改善形状检测和避免划伤表面的精度。12在目前的冷轧生产当中，采用轧机、或轧机已成为最普遍的选择，随着技术（动态板形辊及其板形控制的发展），多种专有技术共存于一条生产线的情况已经出现且反响良好，宝钢的2030机组采用技术在板形控制上已取得了良好效果。薄带生产工艺的新动向：超薄带的生产，由于传统带钢热连轧以及连铸连轧工艺目前所能生产的最薄规格为1.2，生产超薄带成为进一步的课题。1

17、3现代冷轧带板建设待解决问题冷轧板带是技术密集、资金密集型的产品，也是附加值较高的产品，在建设冷轧板带项目时应注意以下几方面的问题:新建冷轧项目要高起点，产品具有国际竞争力，采用当时国际上成熟先进的生产工艺技术建设规模适当的冷轧生产线，提高市场占有率和竞争力。新建冷轧项目要集中在可能取得热轧薄板原料和资金保证条件的企业。改造和新建冷轧生产线一定要事先做好产品市场分析及预测，找准产品的市场定位，在国际国内都要具有市场竞争能力。14例如宝钢在湛江新建的工厂，武钢在防城港建的工厂，在一定程度上反映了钢材的消费有明显的区域特性，冷轧薄板生产线的改造和新建项目要相对集中在市场容量较大企业中进行，产品靠近

18、市场，更有利于以低成本优势占领和扩大市场。要充分利用所在区域的资源、环境、条件，按产品和工序的合理衔接形成特色、优势。他们面对东南沿海一带及东南亚国家进行战略性产业转移最终成功占领市场，巩固自己的地位。未来的竞争中，专业化的生产厂才是赢家。新建冷轧项目时建设顺序可以灵活多样。既可以先建设冷轧生产线再建涂镀层生产线。 进入21世纪以来，我国钢铁工业的钢材年总产量始终处于世界第一的地位，钢材生产已呈现出供大于求的趋向，但是在未来相当一段时间内仍然且必然存在结构性矛盾：先进产能与落后产能同时共存;产业集中度非常小，原材料和能源供给矛盾突出等多方面问题。这就必然导致加大钢铁工业在结构调整上淘汰落后工艺

19、装备产能的力度，转换增长模式，投资技术升级和开发新品种的投入增加，产业的并购、重组步伐加快，在转换增长模式方面更需要重视钢铁附加产品的延伸，开发钢材的二次加工或者多次加工，提升钢材生产品种和智联的发展速度。市场需求的增加给冷轧带钢的生产能力的发展和新冷轧机的建设与研发注入了新的活力。冷轧机作为生产质量要求非常高的最后成品设备，投资需求大，工艺技术复杂，控制精度精密。对冷轧机组的选型、定位应本着高起点高质量、产品具有高竞争力的原则。但也需要综合考虑市场容量、品种质量、投资规模等因素才能充分发挥低耗、高产、高质的优势，以最低的投入获得最好的效益。例如宝钢在湛江的投资比预期减少了200亿左右，是由于

20、国际和国内市场需求疲软，市场竞争激烈，高精度高要求的一些产品技术仍然没有完全掌握，仍需要引进国外的技术。我国冷轧连续退火机组的建设发展趋势世界上的连续退火机组的发展过程可以分为3个阶段：20世纪七八十年代为起步阶段，20世纪末阶段为为发展阶段，机组向着高速高产、专业化生产方向发展；21世纪为第3阶段，专业性更强，冷轧产品更加丰富，产品更宽、高强钢的性能越来越良好，机组可以生产出高等级的汽车板和IF钢。IF钢作为第三代冲压用钢已经广泛应用于汽车工业。奥氏体结构在热轧的IF钢中的变化在冷轧过程中已经被广泛的研究和得到普遍相同的结论。15IF钢的成分和生产工艺特点是超低C和N和大的冷轧压下率等。高强

21、度IF钢是在IF钢的基体上添加Mn、P和Si的含量。其r值可以增加至2.0.抗拉强度可达400MPa。对于高强钢的研究开发，应着重提高IF钢的组织稳定性、降低屈强比、提高冷轧板材的r值及n值。改善高强度IF钢合金化热镀锌的抗粉化性能和表面质量等级，由于汽车行业的快速发展，现在的汽车几乎是每个家庭都必须具备的，IF钢在未来的开发应用前景更加广阔，加大投资，提前占领市场对企业的发展具有重大意义。16IF钢中加入Ni和Ti，会提高钢板的强度、更好的低温韧性，使得国内外的专家对IF钢的生产更加关注。17生产符合标准的IF钢对于连续退火机组有很高的要求，我国的冷轧连续退火机组具有6个特点分别为：产能大；

22、品种全；应用区域扩大化；生产进一步专业化；自助创新意识逐渐提高；国产化趋势。如连退技术的采用从宝钢一枝独秀，到全国大中型企业，如首钢、鞍钢、武钢，再到地方中型企业，如本钢、广州JFE、邯钢、马钢、天铁，成全国遍地开花为局面，积极促进了连退技术的推广和提高。在早期的深冲板(DQ)及超深冲板(DDQ)逐步发展到特级深冲板(EDDQ和SEDDQ级）进一步扩展到高强钢及超高强钢的生产可满足快速发展的汽车、家电等行业的需求。生产的专业化，使得连续退火机组的生产分工更加清晰，高强钢连续退火炉和低强钢连续退火炉在其中是占主导地位。宝钢在2009年投产的试验机组就是典型的例子，此机组为热镀锌前退火和连续退火混

23、合机组，配备水淬冷却及酸洗等设备。国内企业已经从引进、消化、吸收过程阶段进入了自主研发和创新阶段。在当前全球遭遇金融危机的条件钢铁冷轧产品特别是高端汽车板产品的市场竞争已经进入白热化阶段。产品结构调整、自主研发和创新已经成为钢铁企业摆脱危机的主要途径。对节能、环保、建设周期短、性能可靠、生产调度灵活、适应小批量多品种生产的大型连续退火炉的需求必将成为钢铁企业新建机组的技术要求这也成为国内钢铁企业科研院所、专业化工程公司研发具有自主知识产权的高性能大型连续退火炉迫在眉睫的课题。18冷轧带钢退火技术的发展与探讨近些年随着社会发展，冷轧产品的消费比重在逐渐增大。生产企业和用户也对钢板尺寸精度、机械性

24、能和钢板表面品质的要求更加严格。；冷轧新技术也在新建的冷轧机组中得到了具体应用。退火作为冷轧薄板生产的重要环节，是消除加工硬化、恢复材质塑性以获得预期的物理及物理化学性能的热处理工艺，在钢板的控制调整方面有着举足轻重的作用。退火分为罩式退火和连续退火两种方式。他们具有相同的目的：在长时间的 退火过程中，使钢的组织发生再结晶，消除冷轧带钢的加工硬化现象，并且生成具备良好塑性的显微组织，得到优良的机械性能。I罩式退火是冷轧低碳钢再结晶退火的主要方式，罩式退火炉的特点是炉内钢卷内外圈、中心与边部温度不均匀，且加热冷却时间久，是通过控制冷点、热点温差所反应的时间来保证整个退火钢卷满足力学性能要求。II

25、连续退火分为立式和卧式连续退火，炉内是充有保护气体。立式退火炉的生产能力比较大，月生产能力达到1万吨以上生产时是比较经济的，冷连轧自动控制系统由于不断的改进，其目前的产量越来越高19；当产量低时，采用卧式退火炉更加符合企业的利益。卧式退火炉具有投资低、热量消耗少的优点，连续退火炉经过几十年的发展，退火设备和工艺不断改善，一方面向着专业化方向发展，以提升机组的生产能力，降低生产成本、便于生产管理和操作；另一方面则向多功能方向发展，提升机组适应能力，扩大品种种类，满足大部分客户的需求。我国的第一条完全国产化的现代大型连续退火机组武钢硅钢片场CA-5机组与1998年建成投产。它的建成标志着我国现代化

26、连续退火机组的设计水平达到了一个新的高度，结束了我国在现代大型连续退火机组设计中完全依靠或部分依靠国外技术的历史。20下图是罩式退火炉和连续退火炉的对比分析：名称厂房面积投资表面质量板型性能均匀型金属收得率劳动定员交货周期罩式退火炉较大小一般一般一般较高多至少6-7t连续退火炉较小大好好均匀高少一般1-2t由表可以看出，罩式退火加热时间久，适用于深冲钢。但是罩式退火炉中由于钢卷各部位的加热和冷却过程不均匀，带卷的组织性能会产生一定的差异。连续退火机组产量高、效率快、生产稳定，且工艺改善良好，克服了罩式退火炉分批退火生产周期长、占地大、人力要求高的缺陷，得到了快速发展，连续退火机组将带钢表面清洗

27、、退火、平整、分卷剪切等工序于一体，产品沿纵向长度的力学性能更加均匀、板形平直度好、金属收得率高、生产周期短等优点；但是由于其灵活性较差，年产量变化不方便，罩式退火炉增减开停十分灵活，所以在未来很长一段时间内全氢罩式退火和连续退火将同时并存，两种工艺优势互补。带钢退火之前要进行表面处理，其中酸洗是一个非常重要的过程。常见的酸洗设备有三种类型：1为半连续的酸洗机组设备；2为连续性的卧式酸洗机组设备；3为连续性的塔式酸洗机组设备。在整个酸洗工艺生产线当中，主要设备包括破鳞机、开卷机、平整机、卷取机、清刷机、钝化池、烘干机等。大多将酸洗的方式确定为：基于盐酸干燥紊流的连续性高效酸洗。技术特点是酸洗效

28、率高，消耗时间短。21破鳞机有两个功能。一个是拉伸纠正带钢的板形；另一个是延伸工艺使带钢两面的氧化铁皮产生均匀的裂解、松动，从而使后面的酸洗更高效。酸洗段是3个长34mm的酸洗槽组成，酸洗方式采用高效紊流浅槽酸洗。盐酸通过酸洗槽与酸洗罐之间的石墨热交换器加热后注入酸洗槽。酸洗之后需要进行漂洗去除带钢表面的盐酸，漂洗段是五段级联式漂洗，且有预漂洗室，用来减少带钢进入漂洗区域时酸的含量并保持带钢湿润，其中第四段漂洗室的漂洗压力高于其他压力方便漂洗时带钢彻底漂洗干净。22漂洗之后需要对带钢进行烘干。烘干机是指通过热风对带钢表面进行烘干处理的设备。23再利用收卷机进行收卷。板带钢是否良好不仅取决于它的

29、机械性能，还取决于板带钢的平直度及边部是否具有缺陷。因此，平整这一过程则显得尤为重要！退火后的平整工艺是生产优质薄板、确保冷轧带钢成品质量的最后一道工序，经过平整后的带钢可以防止吕德斯带的形成，它对于提高产品质量、控制板形及表面状态起着重要作用。1972年，世界上第一条在线平整的连退机组在日本新日铁产生，随后开发了中间辊可移动的六辊平整机、带油压可控凸度支撑辊四辊平整机、双机架平整机。24大多数冷轧场都配备了平直度自动控制系统且把重点放在最后一站的反馈控制方面。25轧制过程中，影响板形的因素可以分为与轧机、板坯尺寸有关的几何因素和轧制条件等引起的工艺因素。其中几何因素有：工作辊、支撑辊直径；辊

30、身长度、轧辊的原始凸度、板坯的厚度分布及板宽。工艺因素有：轧制压力、作用在板上的张力、轧辊与轧件间的摩擦系数、轧辊的温度分布等。概括起来为：1原料的断面形状；2承载辊缝的断面形状；3压下规程的变化。26在实际生产过程中，酸洗机组卷取张力的波动直接影响带卷的卷取效率、卷取的质量和卷取的稳定性。酸洗机组卷取机的卷取张力主要由卷取机卷筒和三辊张力机产生。该综述主要叙述了冷轧机的发展历史、发展现状和未来发展的趋势；产品的种类，列出了一些典型钢种的类型和关于其简单的介绍，使之有一定的了解；以及一些冷轧工艺过程的描写，对于各个工艺过程的简单介绍，工艺所用到的设备和对冷轧产品产生影响的一些因素简单的分析。

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