冷加工专题报告完成版

北 京 科 技 大 学

生产实习冷加工专题报告

学院： 材料科学与工程学院

班级： 材科1201

组员： 章雨峰 、 张 凯

陈之行 、 罗 霄

晏文斌 、孙燕妮

李春昕 、聂东旭

2015年 7月21日

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摘 要

冷加工是材料生产流程的重要组成部分，是能够影响材料内部组织的加工工艺，对材料的性能有强的操控性。冷加工是在再结晶温度以下的加工工艺，常见的冷加工工艺包括：冷锻、冷轧、冷挤压、冷拔、冷冲压等。北冶公司冷加工车间主要是冷轧，主要工艺流程是：预处理→ 黑化→酸洗及碱浸→ 修磨及探伤→切头焊接及打卷→开坯轧制→热处理→轧制→拉矫→剪切→检验→包装、入库。通过检测分析，钢中化学成分含量的多少、热轧钢带的质量、原料的几何尺寸都会对冷加工产品的质量造成一定的影响。

关键字： 冷轧、冷加工工艺、热处理、冷加工产品质量

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目 录

摘 要 ......................................................................................................................................................... 1 引 言 ......................................................................................................................................................... 3 1北京北冶功能材料有限公司简介 ....................................................................................................... 4 1.1企业概况 ............................................................................................................................................ 4

1.2.1冷轧原料的准备 ............................................................................................................. 4 1.2.2设备 ................................................................................................................................. 4

2冷加工 ................................................................................................................................................... 6 2.1 常见的冷加工工艺 ............................................................................................................................ 6

2.1.1 冷锻 ......................................................................................................................................... 6 2.1.2冷拔 ......................................................................................................................................... 7 2.1.3 冷挤压 ..................................................................................................................................... 7 2.1.4 冷冲压 ..................................................................................................................................... 8 2.1.5冷轧 ......................................................................................................................................... 8 3冷轧工序 ............................................................................................................................................... 8

3.1 生产工艺 .................................................................................................................................... 9

3.1.1准备工序 ......................................................................................................................... 9 3.1.1.1预处理 .................................................................................................................................. 9 3.1.1.2黑退 ...................................................................................................................................... 9 3.1.1.3酸洗及碱浸 .......................................................................................................................... 9 3.1.1.4修磨 .................................................................................................................................... 10 3.1.1.5探伤 .................................................................................................................................... 10 3.1.1.6切头焊接与打卷 ................................................................................................................ 10

3.1.2轧制工序（含轧制工序和精整工序） ........................................................................ 10 3.1.2.1 开坯轧制 ............................................................................................................................ 11 3.1.2.2热处理 ................................................................................................................................ 11 3.1.2.3轧制 .................................................................................................................................... 11 3.1.2.4拉矫 .................................................................................................................................... 11 3.1.2.5剪切 .................................................................................................................................... 11 3.1.2.6检验，包装入库 ................................................................................................................ 11 3.2冷加工工艺特点与优点 .......................................................................................................... 12 3.3 影响冷轧产品质量的因素 ...................................................................................................... 12

3.3.1 钢的化学成分对成品性能的影响 ............................................................................... 12 3.3.1.1碳的影响 ............................................................................................................................ 12 3.3.1.2硫的影响 ............................................................................................................................ 13 3.3.1.3锰的影响 ............................................................................................................................ 14

3.3.2热轧带钢对冷轧质量的影响 ........................................................................................ 14 3.3.3原料几何尺寸对冷轧成品尺寸的影响 ........................................................................ 14

4总结 ..................................................................................................................................................... 15 参考文献： ............................................................................................................................................ 16 致谢 ........................................................................................................................................................ 17

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引 言

对于一个工件产品，我们关心的是工件的成分与性能，然而对于材料给定的工件来说其成分是确定的，则影响工件质量的主要是工件的性能，而性能是由其内部组织结构决定的。材料主要生产流程 ：冶炼→锻造→热加工→冷加工→热处理 。在其生产流程中，能够影响内部结构的主要生产工艺，包括冶炼，材料加工，热处理等。冶炼的目的是获取一定尺寸的钢锭 ；材料加工是为了获取一定尺寸形状及性能的坏料或产品 ；热处理是为了使材料具有最佳的加工及使用性能。

由此可见材料加工对材料工程的重要性。材料加工主要分为冷加工和热加工，两者以再结晶温度界定，高于再结晶温度的加工称热加工，比如铸造、锻造、热轧、挤压。低于再结晶温度的加工称冷加工，冷加工通常指金属的切削加工，如车削、鉆削、铣削、刨削?而在金属工艺学中，冷加工则是指在低于再结晶温度下使金属产生塑性变形的加工工艺，如冷轧、冷拔、冷锻、冲压、冷挤压等。冷加工变形抗力大，在使金属成形的同时，可以利用加工硬化提高工件的硬度和强度。 我们的报告主要针对冷加工，介绍了冷加工的常见加工工艺、北冶公司冷加工车间的主要工艺流程以及分析影响冷加工产品质量的主要影响因素。

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1北京北冶功能材料有限公司简介 1.1企业概况

北京北冶功能材料有限公司创立于 1960 年，于 2005 年 7 月由北京首钢冶金研究院改制而成，位于北京市德胜 门外清河小营，是中关村科技园区内国家高新技术企业。占地面积 20.8 万平方米，“十一五”末期拥有资产总值 3.5 亿元，是一个自主经营 , 独立核算的科研、试制和生产的联合体，是我国最大的特种金属功能材料的研发生产基地，国家重点军工配套生产定点基地。

公司在精密合金（软磁、包括钕铁硼及稀土材料在内的永磁、膨胀、弹性、热双金属、电阻电热）、高温合金和不锈钢（镍铬系、沉淀硬化系、马氏体时效系）材料及制品的研究、开发、试制和生产等方面居国内先进水平，部分产品达到国际水平。产品品种有铸造母合金、锻材、热轧材、冷轧带材、冷拉棒材、冷拔丝材、精密铸件及晶态和非晶态铁芯、互感器、冲加工制品等。 1.2冷加工车间介绍 1.2.1冷轧原料的准备

主要有黑退，碱浸或酸洗，修磨，探伤，焊接，打卷等工序。 1.2.2设备 1）设备简介

三车间为冷轧车间，在清河区拥有的设备有500轧机、450轧机、360纵剪、立式喷氢光亮退火炉、卧式连续光亮退火炉、森基

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蚀，因此北冶公司多采用碱浸处理；采用 NaOH 和 NaNO3 溶液加热到 500℃处理，至表面发白为止。但部分金属在500℃时会发生脆性转变，此时不可采用碱浸的方法，可采用酸洗等方法。 3.1.1.4修磨

修磨工艺以氧化层厚度以及客户对产品的要求（如粗糙度）为基础进行合理选择。主要设备为砂轮机。 3.1.1.5探伤

目的在于去除大的冶金缺陷，如气泡、夹杂、疏松，如果发现存在缺陷，可以将其磨去或者直接切去。由于缺陷一般为肉眼不可见，所用仪器为超声波探伤仪，根据波形分辨是否有缺陷。 3.1.1.6切头焊接与打卷

下一步将对产品进行焊接打卷，焊接的目的在于使设备的使用效率达到最佳。采用的焊接方式为等离子氩弧焊，可以保证本体之间焊接，不引入新杂质不会被氧化。 至此，准备工艺完成。 3.1.2轧制工序（含轧制工序和精整工序）

工艺流程为：开坏轧制→ 热处理→ 轧制→ 拉矫→ 剪切→ 检验，包装入库

根据产品硬度要求的不同，对于软带材在轧制之后还可以进一步热处理，去除加工硬化，回复材料的塑性。

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3.1.2.1 开坯轧制

轧制最开始进行冷带开坯，从 6mm 轧制到 2.5mm，北冶公司的设备有 500轧机和 450 轧机 3.1.2.2热处理

此后会对钢材进行一次热处理，使材料软化以便下一步轧制。采用的设备为立式喷氢光亮退火炉，以及卧式连续光亮退火炉 至于热处理后是否还需要轧制则取决于材料性能及客户的要求，若要求材料较软，则轧制后需进行热处理。 3.1.2.3轧制

采用的设备为四辊轧机和二十辊轧机，主要区别是二十辊轧机使轧制的带材更薄，且带材的平直度更好。 3.1.2.4拉矫

成品薄带多有不平整，弯曲的地方，出场前还要进行拉伸矫直，使材料平直度相同。主要仪器有 500、600拉矫机两种。 3.1.2.5剪切

根据用户需求将带材进行分条，主要分为横剪和纵剪两种。设备为圆盘剪切机。 3.1.2.6检验，包装入库

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检验主要是检验产品的厚度和硬度以及其他的性能是否满足产品要求，对于合格产品则包装入库。至此生产流程全部结束。 3.2冷加工工艺特点与优点

冷加工工艺的特点：①加工是在再结晶温度以下，所以加工温度低，有时甚至不需加热，但产品同时有一定的加工硬化现象，内部变形抗力大，导致轧制时所需轧制力较大，且轧制后塑形降低，需经过热处理工艺以保证其性能； ②冷轧变形，变形功转化为热能储存在工件中，需要工艺冷却与润滑。 ③轧制时采用张力轧制方式，要求板料两端必须卷紧；④冷轧原坯料需事先经过固溶软化及热处理，以保证坯料在轧制时的变形需求。

冷加工工艺的优点：①尺寸公差小 ②尺寸较薄 ③环境温度低 ④表面质量好 ⑤力学性能好，可加工性能好。 3.3 影响冷轧产品质量的因素 3.3.1 钢的化学成分对成品性能的影响

钢的化学成分对性能的影响，特别是碳，锰，硅对产品力学性能的影响存在下列关系：σb=25 + 67ω(C) +14ω(Mn)+20ω(Si).而抗拉强度，屈服强度，伸长率决定着冷轧产品的使用性能，所以炼钢控制好化学成分是保证生产出优质冷轧产品的基础。 3.3.1.1碳的影响

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钢中碳含量对成形性能的影响是通过影响屈服强度和塑性应变比(是评价金属薄板深冲性能的最重要参数。它反映金属薄板在某平面内承受拉力或压力时，抵抗变薄或变厚的能力。)来实现的。如下图

3.3.1.2硫的影响

硫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【3】其关系如下图：

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3.3.1.3锰的影响

生产经验把锰含量下限限定在0.20%~0.23%，虽然钢的性能有些提高，但热轧时边上有拉裂，所以把锰含量下限控制在0.26%。 3.3.2热轧带钢对冷轧质量的影响

冷轧的原料是热轧带钢，因而冷轧产品的质量与热轧带钢的质量有很大关系。热轧带钢的组织和性能直接影响到冷轧钢板的组织和性能。影响热轧带钢组织和性能的因素主要有钢坯加热温度和保温时间，终轧温度等。

3.3.3原料几何尺寸对冷轧成品尺寸的影响

冷轧原料的几何尺寸对冷轧生产十分重要，因为热轧产品横截面和长度上的厚度不均，经冷轧后这些问题只能减轻，不能消除。

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冷轧原料头尾尺寸差大，不仅使轧制困难，也使对焊时焊接不牢而产生断片。

综上所述，要生产出高优质的冷轧产品，炼钢的质量和热轧带钢的质量是两个重要的基础保证。 4总结

冷加工能够改变材料的内部结构是材料生产流程必不可少的一部分，也是改善材料性能，提高产品质量的主要手段和方式。冷加工的主要工艺包括：冷锻、冷轧、冷挤压、冷拔、冷冲压等。北冶冷加工车间主要的工艺流程：预处理→ 黑化→酸洗及碱浸→ 修磨及探伤→切头焊接及打卷→开坯轧制→热处理→轧制→拉矫→剪切→检验→包装、入库。【4】主要设备包括：四辊冷轧机、二十辊冷轧机、立式退火炉、卧式退火炉、纵剪机组、横剪定尺机、拉矫机、羽抛机、包装机等。冷加工产品的质量与前序步骤产品的质量息息相关，炼钢的质量好、热轧钢带优质是保证冷加工产品质量的基础，产品中化学成分的影响也是不可忽视的一部分。

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参考文献：

[1] [2] [3] 吴成建著.金属材料学.北京：冶金工业出版社，2009

谭延昌著.金属材料物理性能测量及研究方法.北京：冶金工业出版社，1989 马晓艺.冷轧板带钢的性能及其控制机理研究.冶金信息导刊，2011 [4]

www.BYGCG.

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致谢

感谢学校为我们安排了这次实习，感谢北冶功能材料有限公司给与我们这次生产实习的机会，感谢此次实习的姚志浩、王浩、李长荣、陈颖芝四位带队老师对我们的关怀与照料，感谢实习过程各位同学给予我们的帮助。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bntp.html