冷轧

唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第1页共16页一、选题背景1.1冷轧板带钢发展历史1.1.1冷轧板带钢生产的发展史国外的冷轧发展很早，始于19世纪中叶的德国，到上世纪四，五十年代发展到了冷连轧阶段。我国发展较晚。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，MKWl400mm偏八辊轧机、1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机等，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五机架全连续冷轧机。近年来我国各地新建和筹建的百万吨级冷轧厂很多，生产设备技木水平已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、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。1.1.2我国冷轧板带钢生产的发展史1978年以前,我国冷轧板带生产技术比较薄弱,仅鞍钢和太钢有几台单机架可逆轧机可以生产宽带钢,轧机不仅效率低,装备水平也差,产量无法满足国民经济发展的需求,质量也无法与世界先进水平相抗衡。1978年初,从原西德等国成套引进的1700mm冷轧设备(同时引进了一些专利技术)在武钢成功投产。该机组可年产75万t冷轧薄板、15万t镀锌板卷、10万t镀锡板卷。这套适用于冷轧唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第2页共16页2工艺全过程的先进设备,无论从机械制造、电气传动、自动控制系统以及计算机、仪表、检测元件等都汇集了当时世界上的先进技术。从此,我国冷轧生产技术跨入了一个历史性飞跃发展的新时代。1.2冷连轧技术的发展现状钢材在热轧过程中的温降和温度分布不均给生产带来了难题，随着钢板宽厚比的增大，在无张力的条件下，要保证良好的板形也非常困难，而冷却上的差异引起的轧件首尾温差往往使产品尺寸超出公差范围，性能出现显著差异。当厚度小于一定限度时，轧件在轧制过程中温降剧烈，以致根本不可能在轧制周期之内保持热轧所需的温度。热轧板带材当厚度小到一定限度（例如小于1mm）由于保温和均温的困难，很难实现热轧，并且随着钢板宽厚比的增大，在无张力的条件下，要保证良好的板形也非常困难。热轧过程存在氧化，表面质量不良。冷轧的表面光洁度可以很高，不存在热轧温度变化和温度不均的弊病，还可根据要求赋予各种特殊表面。通过合理的变形和热处理生产某些板。现代热连轧机，目前设计可轧出最小厚度为0.8mm，但实际生产中很少生产1．8mm或1．5mm以下的热轧板卷。而冷轧则不存在热轧温降与温度不均匀的弊病，可以得到厚度更薄、精度更高的冷轧带钢和冷轧蹿板。唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第3页共16页3现代冷连轧宽带轧机和双机架二次冷轧可生产厚度为0.10—0.17mm的冷轧薄板，作为镀锡原板，即使不经二次冷轧也可生产0.2—3．5mm厚的冷轧薄板。现代可逆式冷轧机可生产0.15—3.5mm厚的冷轧扳。多辊冷轧机或窄带钢冷轧机则可生产最薄达0.001mm的产品。一般0.15—0.38mm厚的板带为一般薄板，0.07—0.35mm厚的为较薄薄板,0.025—0.05mm厚的板带为极薄薄板，这些产品甩热轧方法是不可能生产的。从厚度精度上看，现代热连轧厚度通常为士50μm，而现代冷连轧板厚精度高达土5μm，比热轧厚度精度高10倍。从板形方面看，热轧板带平直度为50I(1I单位＝10-5相对长度差)，而冷轧板特别是现代化的宽带钢冷轧机轧制的带钢，其平直度能控制在5—20I以内。而且冷轧的表面光洁度可以很高，不存在热轧温度变化和温度不均的弊病，还可根据要求赋予各种特殊表面。通过合理的变形和热处理生产某些特殊性能的重要产品。我们按冷轧带钢生产工序及联合的特点，将全连续轧机分成3类：1)单一全连续轧机:就是在常规的冷连轧机的前面，设置焊接机、活套等机电设备，使冷轧带钢不间断地轧制。这种单—轧制工序的连续化称为单一全连续轧制。2)联合式全连续轧机:将单一全连轧机再与其他生产工序的机组联合，称为联合式全连轧机。若单一全连轧机与后面的连续退火机组联合，即为退火联合式全连轧机；全连轧机与前面的酸洗机组联合，即为酸洗联合式全连轧机。唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第4页共16页43)全联合式全连续轧饥:是最新的冷轧生产工艺流程。单一全连轧机与前面酸洗机组和后面连续退火机组(包括清洗、退火、冷却、平整、检查工序)全部联合起来，即为全联合式全连轧机，全联合式全连轧机是冷轧带钢生产划时代的技术进步，它标志着冷轧板带设计、研究、生产、控制及计算机技术已进入一个新的时代.第一类轧机产量高，但是与其他环节衔接不连贯，总体工艺复杂。第三类轧机的产量最高，生产周期最短（从投料到产出成品只要20分钟）。但是它的自动控制水平非常高，技术不易掌握，且产品的范围受到一定限制，任意环节出错均影响整体生产，很难维护。第二类中的酸洗联合式全连轧机兼顾了第一，第三类的优点，又有一定的灵活性。因此这类轧机是全连轧的一个发展方向。1.3工艺设备的现状普通冷轧带钢生产工艺比较简单,由酸洗、冷轧、脱脂、退火、平整、精整(包括重卷分卷、横切等)等工序组成。涂镀层带钢是由冷轧后的冷硬卷经热镀或电镀或热镀、电镀后再涂层的带钢。这里重点分析酸洗工艺设备、冷轧工艺设备、退火工艺设备及热镀锌工艺设备的现状。1.3.1酸洗工艺设备目前常用的酸洗工艺有两种:连续式和推拉式。产量高时选择连续式,产量低时选择推拉式。由于盐酸酸洗比硫酸酸洗效率高,表面质量好,所以目前酸洗介质普遍采用盐酸,而不采用硫酸。酸洗技唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第5页共16页5术按酸槽深度的不同有深槽酸洗、浅槽酸洗和紊流酸洗。深槽酸洗是盐酸酸洗机组较早的酸洗技术,20世纪70年代以前世界上都采用这种酸洗技术。到20世纪80年代,发展了浅槽酸洗。进入20世纪90年代以后,又发展了具有双层槽盖的紊流式酸洗技术。该技术较浅槽酸洗技术在酸洗效率、酸液加热效率方面有了更进一步的提高,同时可以减少槽内抽出的酸雾,降低了酸耗。在我国目前大型冷轧厂如宝钢、武钢、鞍钢等酸洗工艺设备全都是采用连续式的浅槽紊流式盐酸酸洗方式。地方小型冷轧厂则采用推拉式酸洗方式。1.3.2冷轧工艺设备带钢的冷轧按辊系分为四辊轧机、六辊轧机以及多辊轧机。按轧制方式来分有可逆冷轧机和串列式冷连轧机两大类。可逆冷轧机又可分为单机架可逆冷轧机和双机架可逆冷轧机,串列式冷连轧机可分为常规冷连轧机、全连续冷连轧机、酸洗-冷轧联合机组和酸洗-冷轧-连续退火联合生产线。串列式冷连轧机机架数根据产品厚度的不同有三机架、四机架、五机架和六机架,现在使用最多的为四机架和五机架。二辊冷轧机是早期出现的结构形式最为简单的冷轧机,其具有轧辊辊径大,咬入性能好,轧制过程稳定的特点,但由于轧机刚度较小,轧制产品厚度精度差,难以保证高质量的轧制。因此目前这种轧机已很少使用,仅部分作为平整机使用。冷轧薄板轧机目前的主流机型是六辊轧机和四辊轧机。四辊轧机是以前使用最多、用途最广的轧机,一般多采用工作辊传动,配有唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第6页共16页6工作辊正负弯辊系统,机架具有较大的刚度,适合于生产低碳普通冷轧带钢,也可生产合金钢。六辊轧机和四辊轧机比较,增加了中间辊,因而可以通过减小工作辊直径,减小轧制负荷,增大道次压下量,减少连轧机的机架数量,据统计可比同类四辊轧机提高产量约20%左右。同时,增加一对中间辊可以使轧机刚度增加,对厚度控制和板形控制都有好处。因而目前六辊轧机得到了广泛的应用。由于全连续冷轧机组和酸洗-轧机联合机组具有生产节奏快、成材率高、成本低、产量大、占地少、投资省、产品质量好等明显优势,国内武钢、本钢、鞍钢、、益昌、攀钢等厂已将单卷连轧方式改造成连续方式。现在大型钢厂新建冷轧厂,无一例外地均选取的是联合机组。97年投入使用的双机架可逆轧机引起中、小钢厂的普遍关注,它利用了单卷轧制所具有的灵活性、多变性,但减少了可逆道次,提高了产量,更适合生产薄带和特殊钢、高强钢等。当产量在50万~80万t/a时,值得考虑使用。济钢和江阴泓联、浙江龙盛、武钢鄂钢正在进行有益的尝试。单机架可逆轧机在地方的小型冷轧厂还在广泛使用。1.3.3退火工艺设备冷轧带钢退火的目的主要是消除带钢在冷轧过程中所产生的加工硬化。有罩式炉退火和连续炉退火两种方式。罩式退火炉适用于产品批量小的生产,生产较灵活,可以适应中小规模,投资也较省。连续退火将脱脂、退火及平整等工序集中在一条生产线上进行连续化生产,可以减少占地面积、中间环节、操作人员和生产周期,唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第7页共16页7产品表面质量较好,能够生产高强钢,适用于批量大、品种规格较单一的生产。在我国目前大型钢铁企业的冷轧厂产品定位很高,退火设备基本采用连续退火方式,如宝钢、武钢、鞍钢、本钢、首钢顺义、马钢。其他中小型钢铁企业的冷轧厂产品定位稍低,退火设备基本采用罩式炉退火方式。地方民营钢铁厂则更是采用罩式炉退火方式。1.3.4热镀锌工艺设备国内应用广泛,发展也快,80年代初,仅武钢一条机组15万t,现在全国有几十条机组。热镀锌的生产工艺主要有森吉米尔、改良森吉米尔和美钢联工艺等。90年代后,在NOF炉前加化学清洗段的改良森吉米尔工艺以及在全辐射管前设化学清洗,电解清洗的美钢联工艺已占统治地位。国内建成和新建热镀锌机组都注意了专业化、大型化、高速化的生产因热镀锌产品定位的不同,热镀锌工艺设备的选择差异很大。国内目前热镀锌工艺设备大致可以分为三个层次。第一层次,可以生产高档汽车面板和家电面板的热镀锌机组,其工艺设备装备有高性能的窄搭接焊机、高效清洗设备、全辐射管立式退火炉、感应锌锅、能均匀控制锌层厚度的气刀、光整机、拉矫机。这一类机组装备在宝钢、武钢、鞍钢、本钢、马钢等。第二层次,可以生产汽车内板和家电板的热镀锌机组,其工艺设备装备1.4国外冷轧板带的新工艺、新技术唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第8页共16页81.4.1板带轧制全球2/3以上的冷轧板带产品是用连轧机生产的。(1)全连续冷连轧机组使用无头轧制技术,生产节奏快,成材率高,用人少,消耗小,成本低,产量大,尤其适合批量生产。与常规连轧相比,产量可增加约50%,超差长度减少,厚度公差减少,板形优良。(2)酸洗-冷轧联合机组它将酸洗机组与连轧机联合成一条生产线,具有全连续冷连轧机的多种优点,而且还具有占地少,总体设备质量轻、生产工序简化、设备省,投资低等优点。目前国内新建、改造和拟建的机组都是这种新型生产线。(3)酸洗-轧机-退火联合机组日本广田厂和美国内陆钢铁公司各有一条将酸洗、轧制、退火三工序联合在一起的生产线,最高轧制速度600m/min,将原来需要10天以上才能完成的生产过程缩短到了15~20min。(4)双机架可逆轧机可逆轧机适合多品种小批量生产,双机架利用了单卷轧制所具有的灵活性,多变性,又减少了可逆道次,比单机架产量高,尤其适合生产极薄带、特殊钢、高强钢等。1.4.2板带退火轧制后的带钢主要由罩式炉分批退火和连续退火方式消除加工硬化,使其具有良好的可塑性。罩式退火加热时间长,适用于深冲钢。但各部位的加热和冷却过程不同,带卷内部的组织性能有可能产唐山科技职业技术学院（成）毕业设计（论文）第9页共16页9生差异。采用全氢成分,改进循环系统和水冷措施以及换热方式后,极大地提高了导热系数,缩短了加热时间,减少了带卷内外温差,节约了能源,也提高了产品的质量。但生产高强度钢,表面质量高的品种受到限制。连续退火工艺克服了分批退火生产周期长、占地大、人力多的不足,以其产量大、效率高、生产稳定得到了飞速发展。连续退火机组可以将表面清洗、退火、平整、分卷剪切等工序集于一身。产品沿纵向长度的力学性能更加一致、更加均匀。质量好,板形平直,金属收得率高;使生产周期从一周缩短至1~2天。尤其是与炼钢技术的结合,可以经济地生产出不同强度级别和深冲等级、表面质量要求的带钢,几乎能满足各行业的要求。缺点是较分批退火的投资高。1.4.3涂镀层技术(1)热镀锌热镀锌