板带生产工艺6冷轧板带钢生产pdfWord文档下载推荐.docx
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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
原因：
冷轧常温下，金属晶粒破碎不能再结晶
回复而产生加工硬化
影响因素：
随变形程度变大而加深
结果：
金属变形抗力增大；
塑性降低；
轧制压
力升高；
导致脆断
措施：
热处理
轧程：
每次软化热处理之前完成的冷轧工作，
称之为一个轧程
结论：
钢的变形抗力愈高，成品的尺寸愈宽愈
薄，所需的轧程就愈多
•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
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
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
2工艺流程
据产品的要求不同而不同，一般用途冷轧板带
钢的生产工序如下：
热轧原料带卷酸洗除鳞冷轧脱脂退火
检查（分类）成品包装（带卷）
平整
剪切检查（分类）成品包装（窄
带卷及薄板）
成张交货横剪；
成卷交货必要时纵剪
要求：
能够说明各工序的原因
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”
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800-900º
C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
氧化铁皮结构
冷轧的坯料是热轧带钢，由于热轧
带钢是在800~900℃以上温度条件下进
行轧制的，其表面形成大约厚度为
0.1mm的氧化铁皮。
氧化铁皮的结构如
图4-8所示。
最外层的FeO占氧化铁皮
23
厚度的10%;
中间层是FeO占总厚度的
34
40%;
内层FeO，占总厚度的50%。
外层
的FeO和中间的FeO结合很牢固，且
中层致密。
中层的Fe3O4和内层的FeO结
合不牢固。
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
精整主要包括脱脂、退火、平整及剪切
脱脂概念:
板带冷轧后进行清洗以去除板带表
面上的油污.
作用:
避免油脂在退火炉中挥发所生成的挥发物
残留在板带表面形成油斑,影响表面质量.
方法:
电解清洗:
以碱液为清洗剂,电解放出氢气与氧
气,起到机械冲击作用,加速脱脂过程.
机上清洗:
以矿物油为主的乳化液作为工艺润滑
剂的冷轧,在轧制的最后道次喷以除油清洗剂的
方法.燃烧脱脂:
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
工艺特点
A.冷轧变形程度的确定主要取决于：
所轧钢种
的特性，原料及成品的厚度，所采用的冷轧工
艺及轧机能力等.应充分考虑到各种提高冷轧效
率的手段与可能性.
各道次压下量的分配，如前述原则.
B.制定压下规程必须确定与之相应的张力制度.
方法：
先按经验并按规程设计的一般原则和要
求，对各道次压下进行分配；
进而按工艺要求
并参考经验资料，选定各道次间的单位张力；
最后校核设备的负荷及各限制条件，并作适当
修正.
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.
1.轧制压力模型：
采用压力模型的一般形式，
即单位宽度的总轧制压力P.
2.比轧制功模型：
轧机主电机轧制单位体积的
带钢所做的功为比轧制或单位能耗.
3.摩擦系数f：
由轧制压力或前滑模型（实测）
逆算f.
4.金属变形抗力K：
冷轧板带，忽略寛展，似
平面变形.故：
K=1.15*σѕ（单向拉伸之屈服极
限）
K与σs模型一致，由于化学成分及含
量，组织状态，变形程度，变形速度都
对二者有影响，故目前靠试验统计的方
法建立K模型.
5.张力模型：
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.
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
穿带”
带宽的自动测量。
之后便开始“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。
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；
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。
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
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
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
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：
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.
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。
„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：
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）.
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
„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
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
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.
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）
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
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
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