冷加工

冷加工材料0901冷加工发展历史•钢的冷轧于十九世纪中叶始于德国，当时只能生产宽20-25mm的冷轧钢板。美国于1859年制作建成了25mm的冷轧机，1887年生产出宽150mm的低碳钢带。1880年之后，冷轧在美国、德国发展迅速，并逐步建立了附属设备，如剪切、矫直、平整和热处理设备等，产品质量也有了提高。•宽的冷轧薄板（钢带）是在热轧成卷带钢基础上发展起来的。美国在1920年第一次成功轧制出宽带钢，并很快由单机不可逆轧制跨入单机可逆式轧制。1926年建成四机架冷连轧机。•苏联于20世纪30年代中期开始冷轧生产，第一个冷轧车间建在伊里奇冶金工厂，四辊式，用单张热轧板作原料。1938年从国外引进三机架1680mm冷连轧机及1680mm可逆式冷轧机，生产厚度0.5-2.5mm，宽度1500mm，后又建立2180mm可逆式冷轧机。1951年苏联建设了一套2030mm全连续式五机架冷连轧机，年产250万t。亚洲地区•日本1938年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机，开始冷轧薄板的生产。1940年建立了一套四机架1420mm冷轧机。•我国的冷轧生产开始于1960年，首先建立了1700mm单机可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200mm单机可逆式冷轧机、MKW1400mm偏八辊轧机、1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机等。20世纪70年代投产了我国第一套1700mm连续式五机架冷轧机，1988年建成了2030mm的五机架全连续冷轧机。到2000年，我国薄钢板的产量已达1900多万吨；生产水平也由只能生产低碳薄板而发展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板、图层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。近年冷轧发展迅猛的原因•冷轧薄板发展迅速的主要原因：•钢材在热轧过程中温降和温度分布不均致使在生产薄板时产品的尺寸超过公差范围，性能出现明显的差异。从规格方面考虑，热轧存在厚度下限，约1.2mm，一般的热轧很少生产1.8mm或者1.5mm以下的热轧钢带。•目前的热轧工艺无法保证钢板表面在热轧过程中不被氧化，也不能保证完全避免由于氧化铁皮造成的表面质量不良。因此热轧不适于生产表面光洁程度要求较高的板带钢产品。•冷轧产品的性能好、品种多、用途广。冷轧后的钢板经过合适的热处理，可以在比较广泛的范围得到应用，并满足我们的生产需求。如汽车生产中使用的深冲钢和机电类产品使用的硅钢均可通过冷轧技术得到。工艺流程主要流程简介•酸洗：当轧完的钢卷放置时，如果不经处理，很容易与空气形成氧化铁，因为空气是带有湿度的，时间一长就会产生锈。所以须用连续酸洗机组去除热轧带卷的表面氧化铁鳞。酸液过去用硫酸，现在多用盐酸。酸洗前先行焊接并卷，有的还经连续“黑退火”。酸洗后进行清洗、烘干和剪边、分卷。••冷轧：酸洗后的带坯在冷轧机上轧制到成品厚度，一般不经中间退火。五机架连轧机冷轧总压缩率一般为60～80%，主要轧制厚度0.3～3mm的汽车板、搪瓷板和镀锌板。六机架连轧机主要轧制厚度0.15～0.5mm的镀锡薄板，冷轧总压缩率一般为70～90%。轧制中各机架（或道次）压下量分配根据轧机答应的压力、功率和速度，考虑到产量、质量等因素综合制定。••润滑：起润滑和冷却作用。一般用冷却性能好的乳化液，轧制薄或硬的金属时用润滑性能好的纯油润滑剂，例如轧制镀锡薄板或不锈钢用棕榈油等。流程•退火：目的在于消除冷轧加工硬化，使钢板再结晶软化，具有良好的塑性。退火方式有用罩式炉成卷退火和用连续炉退火。成卷退火分为紧卷退火和松卷退火；连续炉退火分为立式连续炉退火和卧式连续炉退火。炉内一般均通入保护气体。目前大多采用罩式炉退火，虽然处理周期长，但因炉子数量多，使用灵活，投资节省。连续炉退火产量大，其中卧式连续炉退火仅用于处理产量少的非凡钢，如硅钢的脱碳退火等。•平整：为避免退火后的钢板在冲压时产生塑性失稳和提高钢板的质量（平整度和表面状况）。平整轧机有单机架可逆式和双机架两种,平整压缩率为0.5～4%。双机架平整轧机效率高,压缩率大，可同时兼作二次冷轧用，进一步轧薄钢板;如与五机架连轧机配合,可生产0.10～0.15mm的带卷。••镀层、剪切和包装：需镀层的钢板送镀锌、镀锡或有机涂层机组加工。•一般冷轧板于平整后剪切。有纵剪和横剪，纵剪是剪边或按需要的宽度分条，横剪是将带卷按需要长度切成单张板。剪切好的成品板带，经检查分类后，涂防锈油包装出厂。冷轧于热轧的产品特点区别•1、冷轧成型钢允许截面出现局部屈曲，从而可以充分利用杆件屈曲后的承载力；而热轧型钢不允许截面发生局部屈曲。••2、热轧型钢和冷轧型钢残余应力产生的原因不同，所以截面上的分布也有很大差异。冷弯薄壁型钢截面上的残余应力分布是弯曲型的，而热扎型钢或焊接型钢截面上残余应力分布是薄膜型。••3、热轧型钢的自由扭转刚度比冷轧型钢高，所以热轧型钢的抗扭性能要优于冷轧型钢。•冷轧产品特点•4、外观及表面质量：由于冷板是热板在冷轧工序后得到的，而且冷轧同时还会进行一些表面精整所以冷板在表面质量（如表面粗糙度之类）上比热板来得好，所以如果对产品后序上漆等涂覆质量存在较高要求的，一般选择冷板，另热板又分酸洗板和未酸洗板，酸洗板表面由于酸洗过所以成正常的金属色，但是未冷轧所以表面还是没冷板高，未酸洗板通常表面会有氧化层带着，发乌，或者存在四氧化三铁乌层，通俗讲就是火烤过似的，而且如果存放环境不好的话通常会带点绣。2、性能：一般情况下，热板和冷板在工程中其机械性能是认为无区别的，虽然冷板在冷轧过程中存在一定的加工硬化，（不过不排除对机械性能要求严格的情况，那就需要区别对待了），冷板通常比热板的屈服强度稍高，表面硬度也高一些，具体怎么样需要看冷板退火的程度。。但是不管怎么退火冷板强度是比热板高的。3、成形性能，由于冷热板得性能基本差不太多，所以成形性能的影响因素就要看其表面质量的区别的，由于表面质量是冷板来的要好，所以通常来讲同材质的钢板，冷板比热板的成形外观效果要好一些。保证冷轧钢板质量的两个基础问题•钢的化学成分对于成品性能的影响：•钢的化学性能对于冷轧产品性能影响显著，尤其是C、Mn、Si对于力学性能的影响存在关系：。而抗拉强度、屈服强度、伸长率决定着冷轧产品的使用性能，特别是薄板的成形性能。•S有提高屈服强度的趋势，硫化物夹杂促使钢中带状组织形成，恶化深冲性能。•适量的Al可以消除钢的时效硬化性，提高深冲性能。•为保证必须的工艺性能和力学性能，钢的正常夹杂物含量要尽量低。热轧带钢对冷轧钢板性能和组织的影响•冷轧的原料是热轧钢，因而两者的关系必然很密切。影响热轧带钢组织和性能的因素除钢坯加热温度和保温时间之外，主要因素有终轧温度、卷取温度、末道次压下率。热轧带钢的显微组织特征会保持到冷轧薄板上，冷轧不能消除热轧变形时得到的粗大晶粒、过细晶粒及晶粒不均。•低的终轧温度和低温卷取，带钢可形成变形晶粒，在这种情况下，冷轧退火后将会得到过小的晶粒，产生拉长了的铁素体晶粒组织，冷变形困难。例如，热轧终轧温度低于规定的860℃越多，晶粒过细越多。当带钢有高的终轧温度和卷取温度，并缓慢冷却时，将得到粗大的晶粒并析出大的渗碳体。渗碳体尺寸决定于卷取温度，而渗碳体在钢组织中的分布是由终轧温度决定的。生产设备机械设备：•钢卷接受及运送装置•开卷机•卷取机•轧机：有牌坊和压下装置，工作辊及其轴承，支承辊及其轴承，工作辊换辊装置，弯辊装置。电气传动：冷轧的主要设备都是由直流电机驱动，便于进行各种控制和调节，辅助设备为交流传动。轧机的驱动功率最大，驱动方式有单驱动和双驱动两种。单驱动是由一组电机通过人字齿轮把电机功率分配给上下工作辊的连接轴。双驱动则由两组电机通过双齿轮减速驱动上下工作辊。后者由于转动惯量小，过度响应速度快，允许较大的辊径差，目前被广泛采用。联轴节连接工资辊颈和齿轮传动轴，有滑块式、齿式个滚针式几种。辅助设备测量仪表：冷轧生产的测量仪表很多，用于工艺调节和质量控制的检测仪表有测厚仪、测长仪、测压仪和测板形仪等。厚度连续测量是保证钢厚度精度的重要手段；轧制压力计有应变片式、压磁式和静电容式。计算机润滑系统：包括工艺润滑和设备润滑，工艺润滑主要是用于润滑轧辊和带钢，一般使用乳化液，兼有润滑和冷却两种功能，通过冷却和过滤还可以循环使用；设备润滑是为了保证轧辊轴承、齿轮等设备的正常高速运转。森吉米尔二十辊轧机