9.冷轧板带材生产解析

,轧制理论与工艺,冷轧产品特点：,冷轧在再结晶温度以下且产生加工硬化的轧制。,优点尺寸准确、板形好、外表光滑、性能高。,9 冷轧板、带材生产,冷轧钢板生产技术的进展过程：,机架数：单机可逆，连轧3456机架,轧辊数：246HC，UC2036森吉米尔,轧制速度：1003000 m/min50 m/s,进展趋势：大型化、高速化、连续化、自动化,9 冷轧板、带材生产,冷轧带钢主要产品：,汽车用钢：IF，BH，CQ，DQ等深冲板,高强钢板：DP(双相钢，CP(复相钢，TRIP钢,电工用钢：取向、无取向，高牌号到中低牌号硅钢片,建筑用板：热镀锌板，电镀锌板，彩涂板,包装用板：镀锡板，有机涂层板,不锈钢板：装饰板，厨房用钢，耐腐蚀钢板,家电用钢：湿家电洗衣机，洗碗机,冷家电电冰箱，空调器，厨房用具,热家电微波炉，电烤箱,9.1 冷轧板带材生产工艺特点,加工温度低，产生不同程度的加工硬化,冷轧是在金属再结晶温度以下进展的轧制，金属在冷轧中晶粒被裂开且不能产生再结晶回复，导致金属产生加工硬化。,当加工硬化超过肯定程度后，就不能再连续轧制，需经软化热处理使之恢复塑性。每两次软化热处理之间所完成的冷轧工作，通常称之为一个“轧程”。,n-轧程数，取整；,h-成品厚度；,H-原料厚度；,-允许的最大变形程度。,承受工艺冷却和润滑,冷却的目的：,防止辊面温度过高引起淬火层硬度下降，使淬火层内发生剩余奥氏体分解，消失附加组织应力；,辊温及其分布规律的变化均可导致辊型条件的破坏，对板形与轧制精度不利；,辊温过高也会使润滑剂失效(油膜裂开)，使冷轧不能顺当进展。,润滑目的：,减小金属变形阻力，轧薄；延长轧辊寿命，改善带钢厚度均匀性和外表状态；防止金属粘辊。,润滑效果：,取决于带入变形区润滑油量的多少即油膜厚度以及变形区内润滑剂动态。实践说明：动物油最正确，植物油次之，矿物油较差。,常用工艺冷却和润滑剂：水、乳化液等,乳化液：,油和水的混合剂，既能冷却又能润滑。,承受张力轧制,张力的作用:,1)防止带材跑偏；,2)使所轧带材保持平直和良好的板形；,3)降低变形抗力，便于轧制更,薄,的产品；,4),可以起到适当调整冷轧机主电机负荷的作用。,张力的选择,主要指平均单位张力q，从理论上讲，不应超过带材的屈服极限。大小视延长不均匀状况、材质与加工硬化程度以及板边状况。,依据阅历，,一般在中间道次上，可取 。,为防止退火粘结，卷取张力可小一些，开卷张力则更小，几乎可无视。,z=q=Q/bh；Q 总张力,最小可轧厚度,Tong-Sacks,，,Ford,Alexander,最小可轧厚度理论,h,min,=1.544,f,C,0,KR,D/3000,斯通最小可轧厚度公式,式中,张力的平均值,f,摩擦系数；,E,轧辊的弹性模量,。,工程上一般取,9.2 冷轧板带材生产工艺流程,9.2.1 冷轧板、带的主要品种、工艺流程与车间布置,1.冷轧板、带的主要品种,有色金属：铝、铜及其合金的板、带材和箔材,黑色金属：金属镀层薄钢板镀锡、锌、深冲钢板、电工用硅钢板、不锈钢板。,四大典型产品：涂镀层板、汽车板、不锈钢板与电工硅钢板,9.2 冷轧板带材生产工艺流程,酸-轧联合,宝钢2030冷轧车间平面布置图,连续酸洗机组；五机架冷连轧机；电解清洗机组；退火工段；单机式平坦机；双机平坦机；连续电镀锡机组；连续镀锌机组；剪切跨；油毡；计算机房；轧钢主电室；XI轧辊工段；XIV机修、电修、液修,冷轧板带材生产工艺流程,主导工艺环节：,原料预备、酸洗除鳞、冷轧、退火、平坦、剪切、检查、包装,1.原料预备：原料为热轧钢卷一般6mm。,厚度：由轧机的总压下量打算；,宽度：成品需裁边交货，原料宽度比产品宽度大20mm，假设无需裁边，原料宽度即为产品宽度。,9.2.1 原料预备,酸洗目的：去除氧化铁皮，保证带钢外表质量。,除鳞方法：,酸洗盐酸、硫酸；,喷砂清理或酸碱混合处理如生产不锈钢时，因外表氧化铁皮含有不溶于酸的氧化铬和尖晶石等；,无酸除鳞的新工艺高压水喷铁矿砂NID法。,9.2.2,酸洗与除鳞,Fe2O3+2HCl 4FeCl2+2H2O+1/2O2,Fe3O4+4HCl 3FeCl2+3H2O+1/2O2,FeO+2HCl FeCl2+H2O,Fe+2HCl FeCl2+H2(较弱,FeO+H2SO4FeSO4+H2O,Fe+H2SO4FeSO4+H2,硫酸酸洗需“破,鳞作业”,破鳞作业：裂开氧化铁皮的操作过程,破鳞设备：俗称“剥壳机”宝、武钢为S型张力除鳞,破鳞作用：裂开的氧化铁皮不进入酸液、削减酸损,1连续式：立式塔式,卧式：深槽酸液深 H=1000mm),浅槽 H=150mm)紊流,浅槽紊流酸洗的优点：酸洗快、耗酸少、热交换系数大、操作简洁、无垂度掌握。,酸洗机组型式,上料,切头,开卷,矫直,酸洗,冲洗,烘干,剪边,卷取,推拉式,酸洗,工艺流程简图,推拉式酸洗的优点：设备简洁、占地小、投资少、生,产敏捷适于80万吨/年以下的中小企业。,2推拉式卷间不焊接又称为半连续酸洗机组，带钢通过酸洗机组时是不连续的。由夹送辊推送入酸槽、带头由酸槽间夹送辊咬入推送经圆盘剪剪边入张力卷取机的单卷酸洗方式。,酸槽长度确实定：,L=vt,v：带材运行速度,t：酸洗时间 ；对普碳钢t=12min,无酸除鳞的新工艺:与酸洗相比、机械除鳞法设备简洁、占地小、投资少、本钱低且污染小，劳动条件好。,盐酸酸洗与硫酸酸洗区分：,盐酸无残渣，溶蚀各类型的氧化铁皮；硫酸不与Fe2O3反响。,盐酸对基体侵蚀弱，外表光滑，而硫酸与基体反响。,盐酸形成氯化亚铁易于溶解除去，不会引起外表消失酸斑，硫酸形成硫酸亚铁易形成不溶解的水化物，易形成酸斑。,盐酸酸洗速率是硫酸的两倍，带钢外表银亮洁净。,盐酸可实现无废液酸洗，可再生，硫酸不能再生。,9.2.3 冷轧轧制,冷轧轧制：在再结晶温度以下且产生加工硬化的轧制。获得尺寸准确、板形好、外表光滑、性能高的产品。,规格范围：宽4502450mm；厚0.0654mm,轧制速度：五机架为2527m/s，六机架为3638m/s，个别速度达4041m/s。板卷重量3045t，最大达60t。,1轧机型式二辊、四辊、多辊大多为四辊和多辊轧机,单机可逆轧制,常规连续式轧制单个卷连轧、通常36个机架,全连续冷轧,全连续轧制 酸-轧联合机组(CDCM),无头轧制 酸-轧-退连续生产线(FIPL),2轧制方式：,单机可逆轧制,缺 点,料头损失大,生产效率低,产量低，本钱高,特 点,前后带卷筒，正反转轧制,掌握系统简洁,操作维护简洁,适用于多品种、小批量或合金钢比例大的中小型企业。,多辊轧机森吉米尔轧机,常用于,不锈钢(占世界96%,硅钢武钢,全世界有100多套,原理,最小可轧厚度理论,hmin=3.58DfK/E,轧薄规格要减小辊径,承受支撑辊增加刚度,常规连续式冷连轧机组,特征：单卷连续轧制，每架轧机只轧1道，生产效率较高，批量大。,缺点：每一卷要穿带头尾消失尺寸偏差，影响生产，品种单一投资大，敏捷性差，适于大企业。,开卷机,冷连轧机组,卷取机,全连续轧制无头轧制,实现方法：前一卷的尾部与后一卷的头部焊接在一起。,优 点：避开穿带、削减头尾偏差、提高板面质量及成材率，生产高效率。,全连续冷轧,1,开卷机,焊接机,活套（料仓）,冷连轧机组,卷取机,2,开卷机,飞剪,全连续,冷轧机组,CDCM-酸轧联合机组,Continuous Discaling Continuous Mill,1,开卷机,焊接机,活套1,冷连轧机组,卷取机,2,开卷机,飞剪,活套2,酸洗机组,该工艺优点见p273,酸-轧-退联合机组(FIPL)示意图,1,开卷机,焊接机,活套1,冷连轧机组,2,开卷机,飞剪,活套2,酸洗机组,活套4,活套3,卷取机,退火机组,典型机组：新日铁广畑厂1987，美国 Inland steel,操作数据：设备利用率95，成材率96.9%，年产量：108万吨,能耗降低40%，断带事故：0.1卷/月,3冷轧过程以全连轧为例,酸洗坯料上料开卷矫直切头尾焊接勒导焊缝检测活套焊缝检测勒导穿带轧制卷取分剪下料,n,n,z,n,c,n,g,n,s,t,过焊缝,穿带,稳定轧制,甩尾,a.穿带阶段：nc穿带速度,b.加速轧制阶段。,c.稳定轧制阶段：nz稳定轧制速度,d.减速轧制阶段。,e.甩尾阶段：ns甩尾速度ns=nc,对于全连轧无头轧制或并卷轧制，只有一次穿戴或甩尾的操作，为防带断带和爱护轧辊，过焊缝时要减速 ng过焊缝速度。,在稳定轧制阶段，轧制操作和过程掌握完全由计算机完成。,a,b,c,d,e,冷轧带钢穿带：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。,9.2.4 精整,包括：外表清洗、退火、平坦及剪切等工序；,A.清洗,清洗目的：除去外表上的油污(故又称“脱脂”)，以保证板带退火后的成品外表质量。,清洗方法：电解清洗、机上洗净与燃烧脱脂。,电解清洗：承受碱液为清洗剂，通常为24的硅酸钠水溶液，外加界面活性剂以降低碱液外表张力，改善清洗效果。,机上洗净法：通过使碱液发生电解，放出氢气与氧气，起到机械冲击作用，可加速脱脂过程。使用以矿物油作冷润剂时，则可在末道喷除油清洗剂，这种方法称为“机上洗净法”。,B.退火,退火目的：消退加工硬化，改善组织构造，调整机械性能,退火种类：因钢种不同退火分初退火预先热处理、中间退火中间热处理，两个轧程之间和成品退火最终热处理等三种。,初退火：主要用于含碳量高的碳结钢及合金钢，使带钢具有良好的塑性和组织；,中间退火：通过再结晶消退加工硬化以提高塑性，降低变形抗力；,成品退火：通过再结晶以改善加工性能，还可依据产品的技术要求以获得所需要的组织(如织构等)和性能(如深冲、电磁性能等)。,冷轧产生加工硬化，需要由退火来消退，产品的微观组织，与退火工艺制度相关。,罩式炉退火,连续退火,新型感应加热连续退火,退火方法：,1罩式退火,A.按钢卷卷紧程度：,紧卷退火周期长几昼夜其中冷却时间比例最大。,松卷退火前后需重卷、操作烦琐未推广。,B.按是否加爱护气体：,一般罩式炉,强循环罩式炉,全氢罩式炉,2连续退火：,塔式立式占地少、厂房高宝钢,卧式占地大、厂房低武钢,3新型感应加热连续退火,类 型,普通罩式炉,强循环罩式炉,全氢罩式炉,气氛,2H,2,2H,2,100H,2,退火时间，h,78,61,43,加热能力，t/h,1.84 (100%),2.47 (134%),3.29（179）,冷却能力，t/h,2.26 (100%),2.72 (130%),4.16 (184%),炉台能力，t/h,1.01(100%),1.30 (129%),1.84(182%),缘由：H2的导热力量是N2的7倍！0.172:0.024),罩式退火炉几种形式比较,连续退火机组的进展,1936年世界上第一条立式连退炉在克朗柯西公司巴尔的摩钢厂投产，主要用来处理硬质的镀锡原板。,1972年世界上第一条完备的立式连退生产线在新日铁君津钢厂投产，可用来处理软质的镀锡原板。,1980年世界上第一条多功能连退线在川崎千叶厂投产,此后，连退技术得到了快速进展，目前已可以生产各种高强钢、深冲高强钢以及超深冲板。,连退机组,连续退火机组主要组成,脱脂清洗,连续退火炉,平坦,连退机组,连续退火机组,连续退火的优点：,加热快、冷却快，生产效率高退火时间有几天缩短为几分钟,炉内带张力，可改善板形,性能均匀、外表光滑,能生产DP钢、TRIP钢等要求严格掌握冷却速度的新钢种,简洁与镀锌结合，形成连续化生产线,与罩式炉相比，投资少、本钱低。,连续退火炉的缺点：,1技术简单、难度大、人员素养要求高,2生产厚规格较难，h2.5mm不能生产,3产品规格不宜太宽,4产量变化敏捷性差 30100t/批,因此，罩式退火仍有进展前景，80年月以来，强对流全氢退火技术得到了较快进展，使退火周期大大缩短。,概念：一种小压下率(0.3%5%)的二次冷轧。,作用：1)消退屈服平台，避开小变形冲压时消失“滑移线”亦即吕