第四篇 板带材生产-11

RAL轧制理论与工艺轧制理论与工艺主讲人：张晓明东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室RAL轧制理论与工艺11板带材生产概述12热轧板带材生产13冷轧板带材生产14板带材高精度轧制和板形控制15板带材轧制制度的确定第三篇板带材生产RAL轧制理论与工艺11板带材生产概述11.1板带产品特点、分类及技术要求11.2板带轧制技术的发展RAL轧制理论与工艺外形特点:板带产品外形扁平，宽厚比大，单位体积表面积大。使用特点：1）包覆能力强；2）可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢、槽钢等结构件，故称为“万能钢材”。11.1板带产品特点、分类及技术要求11.1.1板带产品的外形、使用与生产特点RAL轧制理论与工艺①平辊轧出，产品规格改变简单容易；②带钢形状简单，成卷生产，可实现高速连续化生产；③轧制压力大，轧机设备复杂庞大，产品尺寸精度、板形及表面质量控制困难。板带产品的生产特点RAL轧制理论与工艺按产品尺寸规格分厚板：4～20mm—中板（3～6mm日本）；20～60mm—厚板（6mm日本）；60mm以上—特厚板；最厚达500mm，最宽可达5000mm；薄板：0.2～4.0mm；极薄带钢或箔材：0.2mm～0.001mm。11.1.2板带材的分类及技术要求板带材的分类RAL轧制理论与工艺按用途分造船板、锅炉板、桥梁板、压力容器板、汽车板、镀层板（镀锡、镀锌板等）、电工钢板、屋面板、深冲板、焊管坯、复合板及不绣、耐酸耐热等特殊用途钢板。11.1.2板带材的分类及技术要求RAL轧制理论与工艺板带材技术要求尺寸精度高厚度精度，由于B/H很大，厚度微小变化引起使用性能和金属消耗的巨大波动。故采用高精度轧制以及按负公差轧制。如热轧板2.0mm±50mm，电视机阴罩板要求0.15mm±1mm。板形好板带愈薄，不均匀变形敏感性越大，保持良好板形的难度也就愈大。板形不良来源于变形不均，而变形不均会导致厚度不均，因此板形好坏往往与厚度精度有关。表面质量要好表面缺陷不仅损害产品的外观，而且败坏性能或成为产生破裂和锈蚀的策源地以及应力集中的薄弱环节。性能好包括力学性能、工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能。归纳起来就是：尺寸精确板形好，表面光洁性能高。RAL轧制理论与工艺单机架或双机架轧机上进行往复轧制适于轧制不太长及不很薄的钢板，有利于轧制温度的保持，使轧制时有较低的变形抗力。对于轧制4mm以下薄板，温降太快、轧机弹跳太大，单张热轧十分困难，为此采用叠轧方法。叠轧方法叠轧使总厚度增大，并采用热辊轧制，轧制温度易保持。这种方法统治着薄板生产达三百年之久，直到今日仍然采用。缺点：金属消耗大、产品质量低、劳动条件差、生产能力小，不宜轧制薄而长的产品，如不叠轧，必须快速轧制，才能争取有较高而均匀的温度，人们便想到成卷连续轧制的方法。11.2.1围绕降低内阻的演变与发展RAL轧制理论与工艺连轧方法1924年第一台宽带钢连轧机在美国以6.6m/s的速度生产出合格产品。优点：效率高、产量大。缺点：投资大、设备制造难、生产规模只适合于大型钢铁企业。为了在轧制过程中抢温保温，人们想到将板卷置于加热炉内边轧制边加热保温的办法，因而于1932年在美国建了第一台炉卷轧机。RAL轧制理论与工艺炉卷轧机1949年应用于工业生产。优点：设备投资少、生产灵活，可生产批量不大而品种较多的产品，尤其适合于生产塑性较差、加工温度范围较窄的合金钢板带。缺点：单机轧制，产品表面质量及尺寸精度较差，单位产量投资比连轧大一倍以上。RAL轧制理论与工艺RAL轧制理论与工艺行星轧机20世纪40年代进行各种行星轧机试验。特点：利用分散变形的原理实现金属大压缩量变形。由于大量变形热使轧件在轧制过程中不仅不降温，反而可升温50～100℃，从根本上底解决了成卷轧制时的温降问题。行星轧机每吨产品的投资和成本与连续式轧机相比大大降低，在经济上不仅要比炉卷轧机优越得多，而且有赶上和超过连续式轧机的希望。RAL轧制理论与工艺冷轧机当板带厚度在0.8～1.0mm以下时，若仍然成卷热轧，则温度很难保证，并且轧制薄板还需前后施加较大张力，才能使板形平直，因此只好放弃热轧而采用冷轧方法。对于冷轧而言，不是降低内阻，而是降低外阻为主要措施。RAL轧制理论与工艺温轧冷轧金属变形抗力大、耗能多、工序复杂，因此，人们想能否继续采用热轧或温轧的方法生产1mm以下的薄带钢，其方案之一是在热轧后追加水冷装置和温轧机架，于铁素体单相区进行低温轧制，由近距离卷取机进行卷取。图试验轧机布置举例1—热轧精轧机列；2—附加机列；3—近距卷取机；4—远距卷取机；5、6—喷水RAL轧制理论与工艺连铸连轧及连续铸轧图各种连续铸轧机示意图（举例）（a）双辊铸轧机；（b）薄板坯连铸连轧；（c）双带式铸轧机；（d）铝板铸轧机近年采用无头轧制技术的热连轧和薄板坯连铸连轧机都能生产1.0mm，甚至0.8mm厚的带卷，并可以取代大部分冷轧带钢。RAL轧制理论与工艺11.2.2围绕降低外阻的演变与发展板带热轧时重点在降低内阻，而冷轧是重点在降低外阻，而从可知R↓→D↓→L↓→P↓(外阻)，可见降低外阻（应力状态影响系数）的主要技术措施就是减小工作辊直径、采用优质轧制润滑液和采取张力轧制，以减小应力状态影响系数。其中最主要、最活跃的是减小轧辊直径，由此而出现了从二辊到多辊的各种型式的板带钢轧机。LRhRAL轧制理论与工艺小辊径化趋势2辊轧机：冷轧很少采用4辊轧机：大量采用6辊轧机：近年来应用较多，有HC，UC，CVC多种类型－－其基本特点：中间辊横移（工作辊横移）RAL轧制理论与工艺6辊轧机工作辊直径太小容易出现横向弯曲，需要侧向支撑偏8辊轧机，不适合可逆轧制Z－high轧机，双向侧支撑，可以可逆轧制偏8辊轧机Z－high轧机RAL轧制理论与工艺•12辊轧机和20辊轧机，辊径进一步减小•20辊轧机广泛用于轧制难变形材RAL轧制理论与工艺•异步轧制：上下辊采用不同的线速度，接触表面上的摩擦力大小相等、方向相反，快速辊接触弧上全为后滑区，而慢速辊则全为前滑区。优点：降低轧制力，有恒延伸效果，板形控制容易突破最小可轧厚度：90mm辊径轧制出0.005mm(钢)，0.0035mm(铜)缺点：1）轧机震动；2）负荷分配不均，快辊负荷大不对称轧制快速辊慢速辊RAL轧制理论与工艺•异径轧制：上下辊采用不同的辊径优点：减小接触弧长度，降低轧制力RAL轧制理论与工艺异径单辊传动日本新日铁室兰厂将1420热连轧机组最后三架改成单辊传动的异径辊轧机，工作辊直径由665mm改成408mm，为游动辊。轧制力减少了20％～40％，薄边大为减少，轧薄能力增强，且小辊磨耗并无明显增加。图某厂热连轧机不对称异径轧制时轧辊的配置—游动的小工作棍（480）RAL轧制理论与工艺图各种结构轧机的发展（a）二辊式；（b）三辊式；（c）四辊式；（d）六辊式；（e）十二辊式；（f）二十辊式；（g）不对称八辊；（h）偏八辊；（i）HC轧机；（j）异径五辊及泰勒轧机；（k）不对称异径四辊；（l）异步二辊RAL轧制理论与工艺图轧制润滑油对压力的影响图轧制润滑油对轧辊磨耗的影响（A）矿物油＋菜籽油0.2％；（B）矿物油+菜籽油0.3％；1—无润滑油；2—牛油润滑（C）牛油0.1％在降低外摩擦影响方面，采用热轧润滑后，轧制力减小约10％～20％，轧辊磨损消耗减少约30％，带钢的断面形状和表面质量也得到改善。RAL轧制理论与工艺11.2.3围绕减少和控制轧机变形的演变与发展增大轧机刚度机架牌坊刚度：增大牌坊立柱断面－1万cm2辊系刚度：加大支撑辊直径，最大2400mm；多辊及多支点的支撑辊；提高轧辊的弹性模量及辊面硬度等。预应力轧机：为提高厚度精度，在连轧机上采用“刚度倾斜分配”的轧机，即在来料厚度不均影响较强烈的前几架轧机采用大的刚度，而在以板形和精度要求为主的后几机架，采用较小的刚度。机架号12345刚度kN·mm-13500035000700070002000图刚度倾斜分配的冷连轧机RAL轧制理论与工艺轧辊变形控制技术及板形控制新技术和新轧机轧机变形只能减小而不能消除。因此，必须采取措施来控制和利用这种变形，以减小其对板厚的影响。纵向厚度控制：液压AGC横向厚度控制：（1）辊型设计、调辊温和调压下；（2）液压弯辊技术；新技术和新轧机：HC轧机、CVC轧机等。(以后章节讲述)