冷轧板带材生产

冷轧产品特点：冷轧——在再结晶温度以下且产生加工硬化的轧制。优点——尺寸精确、板形好、表面光滑、性能高。9冷轧板、带材生产冷轧钢板生产技术的发展过程：机架数：单机可逆，连轧（3）－4－5－6机架轧辊数：2－4－6（HC，UC）－20－36（森吉米尔）轧制速度：100－3000m/min（~50m/s）发展趋势：大型化、高速化、连续化、自动化

9冷轧板、带材生产冷轧带钢主要产品：汽车用钢：IF，BH，CQ，DQ…等深冲板高强钢板：DP(双相钢），CP(复相钢），TRIP钢电工用钢：取向、无取向，高牌号到中低牌号硅钢片建筑用板：热镀锌板，电镀锌板，彩涂板包装用板：镀锡板，有机涂层板不锈钢板：装饰板，厨房用钢，耐腐蚀钢板家电用钢：湿家电－洗衣机，洗碗机冷家电－电冰箱，空调器，厨房用具热家电－微波炉，电烤箱9.1冷轧板带材生产工艺特点加工温度低，产生不同程度的加工硬化冷轧是在金属再结晶温度以下进行的轧制，金属在冷轧中晶粒被破碎且不能产生再结晶回复，导致金属产生加工硬化。当加工硬化超过一定程度后，就不能再继续轧制，需经软化热处理使之恢复塑性。每两次软化热处理之间所完成的冷轧工作，通常称之为一个“轧程”。n-轧程数，取整；h-成品厚度；H-原料厚度；ε-允许的最大变形程度。采用工艺冷却和润滑冷却的目的：防止辊面温度过高引起淬火层硬度下降，使淬火层内发生残余奥氏体分解，出现附加组织应力；辊温及其分布规律的变化均可导致辊型条件的破坏，对板形与轧制精度不利；辊温过高也会使润滑剂失效(油膜破裂)，使冷轧不能顺利进行。润滑目的：减小金属变形阻力，轧薄；延长轧辊寿命，改善带钢厚度均匀性和表面状态；防止金属粘辊。润滑效果：

取决于带入变形区润滑油量的多少（即油膜厚度）以及变形区内润滑剂动态。实践表明：动物油最佳，植物油次之，矿物油较差。常用工艺冷却和润滑剂：水、乳化液等乳化液：

油和水的混合剂，既能冷却又能润滑。采用张力轧制张力的作用:1)防止带材跑偏；2)使所轧带材保持平直和良好的板形；3)降低变形抗力，便于轧制更薄的产品；4)可以起到适当调整冷轧机主电机负荷的作用。张力的选择主要指平均单位张力q

，从理论上讲，不应超过带材的屈服极限。大小视延伸不均匀情况、材质与加工硬化程度以及板边情况。根据经验，一般在中间道次上，可取。为防止退火粘结，卷取张力可小一些，开卷张力则更小，几乎可忽略。

σz

=

q=Q/bh

；Q——总张力最小可轧厚度

Tong-Sacks，Ford－Alexander最小可轧厚度理论

hmin=1.544fC0KR≈D/3000

斯通最小可轧厚度公式式中－张力的平均值

f－摩擦系数；

E－轧辊的弹性模量。工程上一般取9.2冷轧板带材生产工艺流程9.2.1冷轧板、带的主要品种、工艺流程与车间布置1.冷轧板、带的主要品种有色金属：铝、铜及其合金的板、带材和箔材黑色金属：金属镀层薄钢板（镀锡、锌）、深冲钢板、电工用硅钢板、不锈钢板。四大典型产品：涂镀层板、汽车板、不锈钢板与电工硅钢板9.2冷轧板带材生产工艺流程

酸-轧联合宝钢2030冷轧车间平面布置图

Ⅰ—连续酸洗机组；Ⅱ—五机架冷连轧机；Ⅲ—电解清洗机组；Ⅳ—退火工段；Ⅴ—单机式平整机；Ⅵ—双机平整机；Ⅶ—连续电镀锡机组；Ⅷ—连续镀锌机组；Ⅸ—剪切跨；Ⅹ—油毡；Ⅺ—计算机房；Ⅻ—轧钢主电室；XⅡI—轧辊工段；XIV—机修、电修、液修冷轧板带材生产工艺流程主导工艺环节：

原料准备、酸洗除鳞、冷轧、退火、平整、剪切、检查、包装1.原料准备：原料为热轧钢卷（一般≤6mm）。

厚度：由轧机的总压下量决定；宽度：成品需裁边交货，原料宽度比产品宽度大20mm，若无需裁边，原料宽度即为产品宽度。9.2.1原料准备酸洗目的：清除氧化铁皮，保证带钢表面质量。除鳞方法：酸洗（盐酸、硫酸）；喷砂清理或酸碱混合处理（如生产不锈钢时，因表面氧化铁皮含有不溶于酸的氧化铬和尖晶石等）；无酸除鳞的新工艺（高压水喷铁矿砂－NID法）。9.2.2酸洗与除鳞Fe2O3+2HCl→4FeCl2+2H2O+1/2O2↑Fe3O4+4HCl→3FeCl2+3H2O+1/2O2↑FeO+2HCl→FeCl2+H2OFe+2HCl→FeCl2+H2↑(较弱）FeO+H2SO4→FeSO4+H2OFe+H2SO4→FeSO4+H2↑硫酸酸洗需“破鳞作业”破鳞作业：破碎氧化铁皮的操作过程破鳞设备：俗称“剥壳机”——宝、武钢为S型张力除鳞破鳞作用：破碎的氧化铁皮不进入酸液、减少酸损（1）连续式：立式（塔式）卧式：深槽（酸液深H=1000mm)

浅槽（H=150mm)紊流浅槽紊流酸洗的优点：酸洗快、耗酸少、热交换系数大、操作简单、无垂度控制。酸洗机组型式上料切头开卷矫直酸洗冲洗烘干剪边卷取推拉式酸洗工艺流程简图

推拉式酸洗的优点：设备简单、占地小、投资少、生产灵活——适于80万吨/年以下的中小企业。（2）推拉式（卷间不焊接）——又称为半连续酸洗机组，带钢通过酸洗机组时是不连续的。由夹送辊推送入酸槽、带头由酸槽间夹送辊咬入推送经圆盘剪剪边入张力卷取机的单卷酸洗方式。酸槽长度的确定：

L=vt

v：带材运行速度

t：酸洗时间；对普碳钢t=1~2min

无酸除鳞的新工艺:与酸洗相比、机械除鳞法设备简单、占地小、投资少、成本低且污染小，劳动条件好。盐酸酸洗与硫酸酸洗区别：盐酸无残渣，溶蚀各类型的氧化铁皮；硫酸不与Fe2O3反应。盐酸对基体侵蚀弱，表面光滑，而硫酸与基体反应。盐酸形成氯化亚铁易于溶解除去，不会引起表面出现酸斑，硫酸形成硫酸亚铁易形成不溶解的水化物，易形成酸斑。盐酸酸洗速率是硫酸的两倍，带钢表面银亮洁净。盐酸可实现无废液酸洗，可再生，硫酸不能再生。9.2.3冷轧轧制冷轧轧制：在再结晶温度以下且产生加工硬化的轧制。获得尺寸精确、板形好、表面光滑、性能高的产品。规格范围：宽450～2450mm；厚0.065～4mm轧制速度：五机架为25～27m/s，六机架为36～38m/s，个别速度达40～41m/s。板卷重量30～45t，最大达60t。1）轧机型式——二辊、四辊、多辊——大多为四辊和多辊轧机

－单机可逆轧制

－（常规）连续式轧制（单个卷连轧、通常3－6个机架）全连续冷轧－全连续轧制酸-轧联合机组(CDCM)

（无头轧制）酸-轧-退连续生产线(FIPL)2）轧制方式：

单机可逆轧制缺点

料头损失大

生产效率低

产量低，成本高特点

前后带卷筒，正反转轧制

控制系统简单

操作维护容易适用于多品种、小批量或合金钢比例大的中小型企业。多辊轧机（森吉米尔轧机）常用于

不锈钢(占世界96%）

硅钢（武钢）

全世界有100多套原理

最小可轧厚度理论

hmin=3.58DfK/E轧薄规格要减小辊径采用支撑辊增加刚度（常规）连续式冷连轧机组特征：单卷连续轧制，每架轧机只轧1道，生产效率较高，批量大。缺点：每一卷要穿带头尾出现尺寸偏差，影响生产，品种单一投资大，灵活性差，适于大企业。开卷机冷连轧机组卷取机全连续轧制（无头轧制）

实现方法：前一卷的尾部与后一卷的头部焊接在一起。优点：避免穿带、减少头尾偏差、提高板面质量及成材率，生产高效率。全连续冷轧1＃开卷机焊接机活套（料仓）冷连轧机组卷取机2＃开卷机飞剪全连续冷轧机组CDCM-酸轧联合机组ContinuousDiscalingContinuousMill1＃开卷机焊接机活套1冷连轧机组卷取机2＃开卷机飞剪活套2酸洗机组该工艺优点见p273酸-轧-退联合机组(FIPL)示意图1＃开卷机焊接机活套1冷连轧机组2＃开卷机飞剪活套2酸洗机组活套4活套3卷取机退火机组典型机组：新日铁广畑厂（1987），美国Inlandsteel操作数据：设备利用率95％，成材率96.9%，年产量：108万吨

能耗降低40%，断带事故：0.1卷/月

3）冷轧过程（以全连轧为例）酸洗坯料——上料——开卷——矫直——切头尾——焊接——勒导——焊缝检测——活套——焊缝检测——勒导——穿带——轧制——卷取——分剪——下料nnzncngnst过焊缝穿带稳定轧制甩尾a.穿带阶段：nc—穿带速度b.加速轧制阶段。c.稳定轧制阶段：nz—稳定轧制速度d.减速轧制阶段。e.甩尾阶段：ns——甩尾速度ns=nc

对于全连轧（无头轧制）或并卷轧制，只有一次穿戴或甩尾的操作，为防带断带和保护轧辊，过焊缝时要减速ng——过焊缝速度。在稳定轧制阶段，轧制操作和过程控制完全由计算机完成。abcde冷轧带钢穿带：将板卷前端依次喂入机组的各架轧辊之中，直至前端进入卷取机芯轴并建立起出口张力为止的整个操作过程。9.2.4精整包括：表面清洗、退火、平整及剪切等工序；A.清洗清洗目的：除去表面上的油污(故又称“脱脂”)，以保证板带退火后的成品表面质量。清洗方法：电解清洗、机上洗净与燃烧脱脂。电解清洗：采用碱液为清洗剂，通常为2～4％的硅酸钠水溶液，外加界面活性剂以降低碱液表面张力，改善清洗效果。机上洗净法：通过使碱液发生电解，放出氢气与氧气，起到机械冲击作用，可加速脱脂过程。使用以矿物油作冷润剂时，则可在末道喷除油清洗剂，这种方法称为“机上洗净法”。B.退火退火目的：消除加工硬化，改善组织结构，调整机械性能退火种类：因钢种不同退火分初退火（预先热处理）、中间退火（中间热处理，两个轧程之间）和成品退火（最终热处理）等三种。初退火：主要用于含碳量高的碳结钢及合金钢，使带钢具有良好的塑性和组织；中间退火：通过再结晶消除加工硬化以提高塑性，降低变形抗力；成品退火：通过再结晶以改善加工性能，还可根据产品的技术要求以获得所需要的组织(如织构等)和性能(如深冲、电磁性能等)。冷轧产生加工硬化，需要由退火来消除，产品的微观组织，与退火工艺制度相关。

罩式炉退火连续退火新型感应加热连续退火退火方法：1）罩式退火A.按钢卷卷紧程度：紧卷——退火周期长（几昼夜）其中冷却时间比例最大。松卷——退火前后需重卷、操作烦琐——未推广。B.按是否加保护气体：普通罩式炉强循环罩式炉全氢罩式炉2）连续退火：塔式（立式）——占地少、厂房高——宝钢卧式——占地大、厂房低——武钢3）新型感应加热连续退火类型普通罩式炉强循环罩式炉全氢罩式炉气氛2％H22％H2100％H2退火时间，h786143加热能力，t/h1.84(100%)2.47(134%)3.29（179％）冷却能力，t/h2.26(100%)2.72(130%)4.16(184%)炉台能力，t/h1.01(100%)1.30(129%)1.84(182%)原因：H2的导热能力是N2的7倍！（0.172:0.024)罩式退火炉几种形式比较连续退火机组的发展1936年世界上第一条立式连退炉在克朗柯西公司巴尔的摩钢厂投产，主要用来处理硬质的镀锡原板。1972年世界上第一条完备的立式连退生产线在新日铁君津钢厂投产，可用来处理软质的镀锡原板。1980年世界上第一条多功能连退线在川崎千叶厂投产此后，连退技术得到了快速发展，目前已可以生产各种高强钢、深冲高强钢以及超深冲板。连退机组连续退火机组主要组成脱脂清洗连续退火炉平整连退机组连续退火机组连续退火的优点：加热快、冷却快，生产效率高（退火时间有几天缩短为几分钟）炉内带张力，可改善板形性能均匀、表面光洁能生产DP钢、TRIP钢等要求严格控制冷却速度的新钢种容易与镀锌结合，形成连续化生产线与罩式炉相比，投资少、成本低。连续