板带生产工艺6冷轧板带钢生产课件

4.冷轧板带钢生产4.1冷轧板带钢生产的发展4.2冷轧板带钢生产工艺4.3冷轧板带钢轧制工艺制度的制定4.4极薄带材轧制4.5冷轧板带钢的不对称轧制4.6涂镀层钢板生产冷轧带钢和薄板的产品规格和用途4.1冷轧板带钢生产的发展1.时间:20年代始，70年代迅猛发展.2.冷轧机:二辊式四辊式或多辊式3.轧制方式:单片无张力轧制成卷带张力可逆轧制辊系全连续轧制70年代作为第三代冷轧机的起始其特点为：采用全液压压下；实现操作自动化；采用板形控制系统；建立动态变规格的全连续轧机当前：过程联合全连续生产线(FIPL)：酸洗冷轧热处理冷轧板带钢原料：热轧带钢或钢板温度：常温成品厚：0.1-3mm成品宽：100-2000mm优点：产品规格繁多；尺寸精度高；表面质量好；机械性能及工艺性能均优于热轧板带钢

4.2冷轧板带钢生产工艺1.工艺特点:金属的加工硬化工艺润滑与冷却张力轧制2.工艺流程3.车间的组成与布置4.主要工序及其工艺:酸洗

冷轧

精整

工艺润滑与冷却

润滑作用：减小变形抗力,降低能耗,提高轧辊寿命,改善带钢及钢板厚度的均匀性和表面状态,便于生产厚度更小的产品效果：取决于润滑油量的多少和在变形区内润滑剂的动态选用牛脂为基的动物油最好,其次为植物油,矿物油最差

冷却

原因：轧速高而产生的变形热和摩擦热使温度升高,引起淬火层硬度下降,层内发生残余奥氏体分解，出现附加组织应力；使润滑剂失效,油膜破裂,使轧制不能正常进行。选用水为最佳冷却剂

工艺润滑与冷却兼顾润滑和冷却作用的油和水的混合剂乳化液：当以一定流量喷到轧件和辊面上时，即能有效地吸收热量；又能保证油剂以较快的速度均匀而且确有一定数量从乳化液中析离粘附在轧件和辊面上，以及时均匀地形成厚度适中的油膜

张力轧制概念:轧件在轧辊中的变形是在一定值的前张力和后张力的作用下实现的张力作用:自动调节带钢的横向延伸降低轧制压力(前张力作用大于后张力）及能耗平直厚板形，轧出更薄的产品调整主电机负荷传递能量，使各机间相互连接

车间的布置厂房跨间互相平行布置，产品工艺流程为“Z”字型：60年代以前，增加了运送工作量，且易损伤带卷厂房跨间互相垂直布置,产品工艺流程为“工”字型：70年代采用，工艺流畅，但车间过长，对总体不利厂房跨间互相垂直布置，产品工艺流程为“U”字型：70年代以后，工艺流程比较顺利，厂房占地要求合理；全连续轧制及连续退火生产线也采用这种型式布置氧化铁皮的结构：热轧带钢在800-900ºC表面形成大约0.1mm的氧化铁皮。结构如图所示酸洗及操作：几乎全部采用盐酸酸洗：溶解三种氧化铁皮，速度快，表面质量好，反应产物易洗净；省去破鳞机，减少机械划伤槽内也无氧化铁皮的积存；不易发生过酸洗和氢脆现象；易于回收再生，且资源丰富（相对于硫酸）酸洗槽中加入缓蚀剂：降低酸耗，防止酸雾，改善车间环境.如氯化钠冷轧冷轧机的生产分工可逆式冷轧机组的组成及工艺操作冷连轧机组的组成及工艺操作冷连轧机组的机座与可逆式冷轧机座基本相同，多为四辊式.机座数目2-6台，配置为连续式.全连续式冷轧机组的组成及工艺操作动态变规格调整：轧机不停车而作调整，使产品规格得以变化并符合设定的要求的操作

冷轧机按轧辊配置方式分为：四辊式和多辊式冷轧机按机架排列方式分为：单机架可逆式：适于产品规格繁多，数量少，合金钢比例大的情况；生产能力低，投资小，建厂快，灵活性大，适于中小型企业.多机架连续式：适于规格单一或变动不多的产品，生产效率高.生产的规格泛围：板带宽度450-2450mm,厚度为0.076-4mm.根据产品规格来确定机架的数目.

可逆式冷轧机组由四部分组成板卷运输及开卷设备、轧机、前后卷取机、卸卷装置及钢卷收集设备过程如下：带钢送至轧机后，机前卷取机咬入带钢头部，然后开始第一道轧制.轧完第一道后,带钢尾部咬入轧机后的卷取机中,轧机转换轧制方向开始下一道轧制.如此按照轧制规程往复进行，至到轧至要求的厚度.可逆式轧机一般都是奇次道次轧出成品.卸卷小车来卸卷；一斜坡道或卸料步进梁来收集带卷

退火初退火:为冷轧做准备,使带钢具有良好的塑性和一定的组织;降低热轧板卷的硬度,消除粗晶组织,提高塑性,利于冷轧.用于含碳量较高的碳素结构钢,合金结构钢等.其工艺制度因钢种而定,一般在640-750°C,保温十多小时.在酸洗前进行，不采用保护气体.中间退火：消除加工硬化，以利下一步轧制.在保护气氛中进行光亮退火.成品退火：使板带进行恢复，再结晶及晶粒适当长大以改善其加工性能，也要满足最终性能要求平整概念：采用小压下率（0.3%-3%）的冷轧.作用：消除屈服平台，表面不出现冲压“滑移线”；使板带的屈服极限达到最低，提高板带的成型性能；改善板形，提高板带的平直度.平整分为干平整和湿平整（采用较强清洗作用又能防锈的润滑剂，较干平整可降低轧制压力30%-40%，应用于双机架平整机）

4.3冷轧板带钢轧制工艺制度的制定1.变形制度(压下规程)的制定制定的工艺特点和方法现代冷连轧机的设定计算2.速度制度的制定3.张力制度的制定

设定计算的目的，方法，原则主要模型冷连轧机的最佳设定穿带辊缝设定值的计算自适应计算

目的：在已知的原始条件下，合理地或最佳地分配道次压下量.确定各机架轧件的出口厚度，各机架的辊缝，速度，张力等，以实现高产，优质，低耗.设定计算依据的原则和方法如前所述.现代冷连轧机组采用表格法和变形组的方法.变形组法:将规格品种相近的产品合成一组，用同一组数据，每个变形组都有一组完整模型数据存于相应文件中，可根据变形组号调出.

最佳设定规范:0号规范,为普通轧制常用规范.包括:可轧区计算:带厚沿道次分配的可能范围的计算.即每道次带厚或压下的许可范围不应超出限制条件.在可能的轧制速度条件下得出最大的秒流量.限制条件有电机功率,电机转速,变形量.最优化计算:在可轧区范围内,最优地分配各架出口厚度.方法有:以功率消耗最低,产量最高,等负荷等为目标函数的分配法.计算方法有动态规划法和基准压下量叠代调整法.

概念:用于冷连轧机计算机控制系统的数学模型,其本身存在着误差,包括理论误差,测量误差和过程变动程度所造成的误差.为减小误差,可以依模型的预报值和实测值的差值,适时地在线修正数学模型的常数项,以使模型的预报值追踪实际过程,从而提高预报精度.

速度制度的制定

转向和转速不变的定速轧制:小型冷轧窄带钢的二辊，四辊轧机.可调速的可逆式轧制:钢卷通过开卷,直头送入轧机后,在前后卷取机上咬住带钢头尾,进行往复轧制.固定转向可调速的速度制度(冷连轧机组的速度制度):穿带阶段低速,后加速到稳定轧制阶段,占总长的90%以上；其中过焊缝降速一段时间,之后还原轧速.最后减速至甩尾阶段轧速受润滑和冷却条件而定，六机架冷连轧已达42m/s.穿带一般冷连轧机的操作过程也较复杂。板卷经酸洗工段处理后送至冷连轧机组的入口段，在此处于前一板卷轧完之前要完成剥带、切头、直头及对正轧制中心线等工作，并进行卷径及带宽的自动测量。之后便开始“穿带”过程，这就是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。穿带后开始加速轧制。此阶段任务是使连轧机组以技术上允许的最大加速度迅速地从穿带时的低速加速至轧机的稳定轧制速度，即进入稳定轧制阶段。由于供冷轧用的板卷是由两个或两个以上的热轧板卷经酸洗后焊接而成的大卷，焊缝处一般硬度较高，厚度亦多少有异于板卷的其他部分，且其边缘状况也不理想，故在冷连轧的稳定轧制阶段，当焊缝通过机组时,一般都要实行减速轧制(在焊缝质量较好时可以实现过焊缝不减速)。在稳定轧制阶段中，轧制操作及过程的控制已完全实现了自动化，轧钢工人只起到监视的作用，很少有必要进行人工干预。板卷的尾端在逐架抛钢时有着与穿带过程相似的特点，故为防止事故和发生操作故障，亦必须采用低速轧制。这一轧制阶段称为“抛尾”或“甩尾”。甩尾速度一般相同于穿带速度，这样一来，当快要到达卷尾时，轧机必须及时从稳轧速度降至甩尾速度。为此必须经过一个与加速阶段相反的减速轧制阶段，冷连轧的这几个轧制阶段可由图中所示的轧制图表及速度图清楚地看出。穿带在穿带过程中，操纵工必须严密监视由每架轧机出来的轧件的走向有无跑偏和板形情况。一旦发现跑偏或板形不良则必须立即调整轧机予以纠正。在人工监视穿带过程的条件下，穿带轧制速度必须很低，否则发现问题就来不及纠正，以致造成断带、勒辊等故障；穿带操作自动化至今尚未获得完满解决，经常还离不开人工的干预。张力制度的制定合理的选择轧制中各道次张力的数值单位截面上的最大张应力应小于带钢的屈服极限，单位张力q选取原则：q=(0.1~0.6)σѕ在可逆式单机架冷轧机上，张力是在轧机与卷取机间产生的。第一道次因酸洗张力较小(为免各层错动而擦伤表面)；之后选取大张力；成品道次小张力(防止或减少退火中的粘结)；过焊缝适当减小张力。启动轧机必须建立后张力。带钢中部出现波浪减小张力；边部出现波浪增加张力。

4.4极薄带材轧制1.极薄带材(0.001~0.005mm)轧制的特点2.多辊轧机的基本类型3.多辊轧机冷轧极薄带材的工艺特点4.精密合金极薄带材的轧制：原料为经冷轧的厚度为0.3~0.5mm的带材.大多数精密合金，冷状态下变形时有足够的塑性；为得到完整的晶体结构，总变形量达98%，而无中间热处理.弹性合金，冷变形时塑性较低。精密合金经冷轧和轧后的热处理，不仅达到所要求和厚度和表面质量，且得到必需的组织结构

1.极薄带材轧制的特点因变形抗力很大，为减小轧制力而采用小直径工作辊，大刚性支撑辊系的多辊轧机优点如下:a.工作辊径小，故变形区长度小，降低轧制压力，二十辊轧制力为四辊的四分之一。b.可保证很大的道次压下量(60%)和总压下量(90%)；且工作辊的弹性压扁小，故轧制难变形金属及合金可减少道次，无需中间退火具有小直径工作辊的轧机中轧辊和轧件参数的关系特点一c.轧机的刚性高，利于减小带材厚差，获得良好板型d.轧机的体积小，设备轻，减少车间面积，降低车间高度，减小吊车跨度与吨位，投资少缺点:精度要求高，轧辊系统冷却困难，限制轧速提高

特点二极薄带材轧制采用高的单位张力和总张力，且金属的变形是靠轧辊压下和张力共同进行，因而要求大功率传动的卷取机

2.多辊轧机的基本类型主要研究各种结构的工作机座：四辊式、联合式和多辊式机座多辊轧机轧制方向稳定性好且补偿此时轧辊不断增大的挠度，有较高的刚度，在很大的轧制力下把所需的扭矩传递给工作辊，应用更广泛其他类型：四立柱式多辊轧机、吉森米尔轧机等罗恩式1930年，W.罗恩（Rohn）获得了第一台多辊轧机的专利权。这种轧机的结构可以消除工作辊沿轧制方向的挠度，而且在保持工作辊有较大的横向刚度的条件下，可使工作辊采用最小的许用直径。如图机架受力图1932年，T.森吉米尔（Sendzimir）制造了一台多辊轧机，称之为森吉米尔轧机。其特点式工作机座式整体铸件，经镗床加工成梅花形。轧辊辊系配置在梅花形中

多辊轧机自身的工艺特点1.多辊轧制压下量大，对断带敏感且穿带困难；故选用坯料各向厚差最小，高边缘质量，较高的组织的各向同性及物理-机械性能的均匀性；还要及时进行表面清理2.多辊轧机用硬质合金工作轧辊，可大大减小工作辊的弹性压扁（与工作辊径大小有关），增加道次压下量3.使用高的单位张力和总张力，及良好的工艺润滑和冷却。采用低粘度的矿物油（要求高表面质量）和乳化液（冷却高轧速生热）.

4.5冷轧板带钢的不对称轧制异步轧制基本原理及分类运动学与力学特征工艺特点异步恒延伸轧制异步轧制合理工艺条件的确定异径轧制轧机型式原理与工艺特点异步轧制异步轧制：两工作辊的线速度不相同的轧制.通常板带轧制：上下轧速相等，中性角相等.中性面将变形区分为前滑区和后滑区.接触摩擦力分别由出入口指向中性面.若无张力，变形区为三向压应力状态.不完全异步轧制（半异步轧制）：变形区由前后滑区及搓轧区所组成的轧制.上辊力距变大，下辊反之.异步轧制从50年代起，各国开始关注并研究异步轧制理论和技术。1968年前苏联学者B.H.魏德林研究成功了“πB”轧机。日本石川岛播磨重工业株式会社，引进πB轧制技术专利，经研究改进提出不完全异步轧制技术（IPV）。德国的F.W霍尔曼等于1979年发表了有关异步轧制的设备、工艺参数、板型等方面的研究论文。异步轧制全异步轧制：变形区全部为搓轧区（轧件与轧辊上下接触面的摩擦力方向相反）所组成的轧制状态.从实现操作上又分为拉直式异步轧制和“s”异步轧制.原理推理：分别从辊速、前后滑区、中性角、摩擦力方向、应力状态来分析。主要力学特征普通轧制时，摩擦力的水平分量的迭加作用从出入口截面至中性面渐增，中性面处为最大的附加压应力.形成单位轧制压力分布的摩擦峰.异步轧制时，由于摩擦力方向在搓轧区内相反，致使摩擦峰减小.同时加大前张力全异步轧制时，变形区接触面上摩擦力的影响基本消除，张力涉及整个变形区，单位摩轧制压力甚至比变形抗力要小.同样轧制条件下，异步轧制比普通轧制的轧制力明显减小异步恒延伸轧制异步恒延伸轧制：适当的辊速差可以使延伸系数保持恒定.（可在普通的异步轧机前后附加控制带材速度的装置即可实现）.优点：提高带材精度（通过s辊装置的张力自然调节来控制带钢的延伸，协调了带钢的变形，使延伸系数不变，进而消除各种原因造成原始辊缝变化对带钢厚度精度的影响）；易于进行轧机调整；简化控制过程和系统；通过控制轧制压力可控制板带的力学性能高精度带材轧制的一种新工艺异步恒延伸轧制原理：只要延伸系数恒定，轧制前后带材的相对厚差不变.而使带材的绝对厚差随延伸系数按比例下降，结果使带材厚度精度显著提高文献在φ90/200×200mm小型四辊可逆式轧机上，采用异步恒延伸轧制。轧机模型如图所示。轧出厚0.l~0.2mm，宽80~100mm的08、T10A钢带。全部长度上厚差均在±0.0025mm以下，且板形良好，操作稳定，消除了通常异步轧制中易出现的轧机颤动和断带在常规轧制中由于各种因素的影响，会使带钢变形量发生变化，从而导致了带钢进、出口速度的变化异步恒延伸轧制可通过轧机前后的S辊的张力自然调节，以补偿轧件变形时各种因素导致原始辊缝的变化。在协调轧制压力、变形抗力的过程中，协调了带钢的变形，保持了带钢的延伸不变异步轧制合理工艺条件的确定最大限度降低轧制力且易实现为出发点，在普通四辊冷轧机上采用拉直式异步轧制低碳钢带前滑值s与n-1之间的关系，反映了轧件与轧辊的相对速度关系张力与轧件速度的关系前张力成为限制异步轧制的速比（n）和延伸系数的主因.当速比过大，前张力又不足时，就会出现打滑现象.故异步轧制时速比不可过大，宜采用大延伸轧制；使延伸λ>n、s=n-1，作为异步轧制的基本条件。此时变形区有搓轧区和后滑区组成。辊速比n的选择：不能过大，否则会前滑.由经验公式得知全搓轧的极限辊速比为：n=1.42异径轧制

概念：两工作辊的线速度基本相同而直径与转速相差很大的轧制状态.工作原理：利用一个靠摩擦传动直径很小的工作辊，通过减小接触面积和单位压力来大幅度降低轧制压力和能耗；采用另一个很大的工作辊来传递轧制力距和提高咬入能力；还可采用侧弯辊以控制板型.优点：增大压下量、减少道次、提高轧制效率、轧薄能力、厚度精度和板型质量.因异径消除工作辊轴线的弯曲，简化轧机调整异径多辊轧机（复合式多辊轧机）异径轧制早在五十年代初期，前苏联的机器制造部中央设计局就设计制造了所谓复合式多辊轧机。其辊系配置如图所示，辊系配置的上半部分，由工作辊1及支持辊8所组成，和通常的四辊冷轧机相同。而下半部分却如同十二辊冷轧机，二十辊轧机或特殊形式的多辊轧机异径多辊轧机异径轧制如图为1985年日本新日铁和三菱重工业公司开发研制的一种异径多辊轧机，实质也是一种四辊式与十二辊式复合的异径轧机(NMR轧机)。这类轧机由于采用异径，可使小工作辊直径大幅度减小，不仅大幅度降低轧制压力、提高轧制效率，而且减轻了一般多辊轧机两个工作辊直径都很小时，工作辊轴线不平行所产生的有害影响，从而简化了轧机调整和板形控制。但此类轧机结构较复杂，并未从根本上改善一般多辊轧机的缺点1990年日本出现的ME(mininumedgedrop)轧机是一种异径单辊传动的多辊轧机。同径单辊传动轧制时由于自然的异步作用，虽然也能使轧制压力有所降低，但降低幅度一般只有5%~15%。单辊传动必须与异径轧制相结合才能收到大幅度降低轧制压力、提高厚度精度、减小薄边(edgedrop)的显著效果。但ME轧机结构仍嫌复杂。我国东北大学1984年研制单辊传动的异径4辊和5辊轧机，设备简单，便于现有轧机改造，也收到同样显著的效果。这种轧机尤其适合于极薄带材的轧制。异径轧制工艺特点：通过一个游动工作辊直径的大幅度减小，收到稳定的大幅度降低轧制压力和力矩的效果及由此带来的提高厚度精度、降低能耗等效果.压力下降的幅度随异径比值的增加而稳定的增大.（异径比为3时，压力可下降约50%；该比值一定，即可得到稳定的压下效果，与压下量的变化关系不大）原理：由于变形区长度亦即接触面积的大幅度减小和单位轧制压力的显著降低所致4.6涂镀层钢板生产涂层钢板：在具有良好深冲性能的低碳钢板表面涂镀锡、锌、铝、铬、铅-锡合金、有机涂料和塑料等制品称之为涂层钢板.下面介绍镀锡薄板和有机涂层钢板这两种典型产品的生产：镀锡薄板生产：厚度为0.1~0.32mm，表面镀有纯锡，光亮，耐腐蚀，有深冲成型的润滑，锡焊性良好，能进行精美的印刷和涂饰，广泛用于食品罐头工业和制作轻便耐蚀器皿镀锡薄板的分类和镀锡原板

镀锡薄板的分类1.含p和S较高，用于一般容器和啤酒瓶盖2.含极少有害元素铜、铬、镍、砷，用于高要求耐腐蚀性容器3.铜、铬、镍、砷含量稍高，用于要求耐腐蚀性而强度要求不太高的容器4.含p较高，在大的平整时，成为高强度和高硬度的镀锡板为生产更薄的镀锡板，要求适当提高镀锡板的机械性能.一般把硬度提高一级能使镀锡薄板减薄0.015mm.

镀锡原板原料选择和工艺特点：二次冷轧：镀锡薄板的生产工艺：A.热镀锡薄板生产B.电镀锡薄板生产

原料选择和工艺特点原料选择：08F：S、P小于或等于0.03%，成本较高，做抗蚀性能高的罐体及作高深冲性能的容器B2F：成本较低，用于一般性能要求处

工艺特点：1、对于板坯为提高镀锡板的加工成形的稳定性时，应尽可能选用连铸坯作为板坯2、热轧时为使晶粒度均匀，碳化物细微弥散，机械性能稳定，终轧温度要高，卷取温度要低。冷轧时为使原板退火后的晶粒度细化，提高机械强度，通常原板的冷轧压下率为80%以上

工艺特点：退火对原板的调质程度有很大影响。一般镀锡原板都在A1点以下，进行再结晶退火（低温退火）。平整可根据用途将原板调整至合适的硬度，此外可防止产生折痕和滑移，提高表面光洁度，平整压下量通常是1%~2%。二次冷轧二次冷轧是为了生产比一般的镀锡薄板更薄，机械性能高的镀锡薄板。其厚度为一般镀锡薄板的2/3~1/2左右。一般的镀锡薄板的原板，在冷轧工序中即被轧制到镀锡薄板的要求厚度，在平整时压下量甚小。而二次冷轧的镀锡薄板的原板在平整轧制时，再进行20%~50%的压下率轧制，达到成品厚度。经二次冷轧的镀锡薄板，主要用于啤酒罐和流质饮料罐头等耐高压罐头的外壳及罐顶、罐底

镀锡薄板的生产工艺镀锡薄板按镀锡方法可分为热镀锡和电镀锡14世纪，欧洲出现手