第九章 多辊轧机与高精度冷轧钢带

第九章 多辊轧机与高精度冷轧钢带

第一节多辊轧机

1310．多辊轧机有哪些特点?

与一般冷轧机相比，多辊轧机具有以下特点：

(1)多辊轧机的最大特点之一就是采用小直径的工作辊。轧机的辊子数越多，工作辊直径可以越小，轧制带材厚度就越薄。

(2)塔形辊系是典型的多辊轧机结构的另一大特点。塔形辊系使轧制压力成扇形状传递给外层支撑辊。塔形辊子层数越多，即辊子数越多，外层支撑辊承受的轧制压力就会越小，轧辊的挠曲变形量就小。塔形辊系结构能够很好地保证小直径工作辊在垂直平面和水平面内具有较大的刚度和稳定性，从而保证轧制的稳定性，减小轧辊挠曲变形量。

(3)典型的多辊轧机具有多支点梁支撑辊结构。一般冷轧机仅通过简支梁结构的支撑辊辊颈将轧制力传递给轧机机架的两片牌坊；而大多数的多辊轧机，是将轧制力经多支点支撑梁结构的外层支撑辊通过鞍座均匀地传递给机架。

(4)轧机体积小、重量轻。与4辊轧机相比，20辊轧机的重量大致为前者的1／3；设备总重量约为前者的一半。由此，可减少车间生产面积；降低车间高度；减小天车起重吨位；减小磨床及其他辅助设备的吨位，从而减少基建投资。另外，工作辊径小，更换十分方便，可以减少辅助时间，提高生产率；工作辊有效利用率高，并在经济上有理由采用硬质合金工作辊，生产成本降低。

正是由于多辊轧机上述的特点，也随之带来设备制造、安装调整的复杂性；辊系的冷却比较困难，限制了轧制速度的提高。目前森吉米尔20辊轧机的设计最高轧制速度为1067m／min；生产中出现断带时，机内带头不容易清除(整体机架的森吉米尔轧机)；在轧制过程中，支撑辊轴承的摩擦功率损耗、轧辊滚动功率损耗和由于接触辊子数多引起的空程功率损耗，特别是在轧制极薄带材时，这些无用的有害功率损耗大，使轧制总功率消耗与4辊轧机比较相差不多。

1311．多辊轧机有哪些用途?

由于多辊轧机可以采用小直径的工作辊以及它的结构特点，决定了多辊轧机有以下几种用途：

(1)轧制高强度的金属和合金薄带材。由于4辊轧机的工作辊径较大，用来冷轧高强度薄带材，不但不经济，而且在许多情况下在技术上还不可能达到。采用多辊轧机用小直径的工作辊来轧制就比较容易而且经济。

(2)轧制极薄带材。轧机的最小可轧制厚度受工作辊直径的限制，采用大直径的工作辊轧制时往往工作辊的弹性压扁值可以同带材的厚度相比拟，当工作辊本身的弹性压扁值大于轧件厚度时，就妨碍了轧件的继续减薄。

轧辊的弹性压扁，在单位压力相同时，与轧辊直径成正比。当轧辊材质一定时，要减小轧辊的弹性压扁值，就必须减小辊径。为了经济可行地轧制薄带和极薄带材，必须采用尽可能小的直径的工作辊。

(3)轧制高精度带材。多辊轧机，特别是20辊轧机，支撑辊数量多，轧制负荷通过辊系的许多支点传给机架(部分钳式轧机除外)，因此，轧机辊系的刚度较大。支撑辊的长度与心轴直径比L／D轴达5．2～30；钢带横向厚度可以用多点调节支撑辊心轴的曲线来控制，调节非常方便、可靠，从而轧制出横向精度非常高的带材。

1312．多辊轧机为什么能轧制高强度的金属?

高强度的金属轧制所需的变形功要比轧制普碳钢时大得多。比如，铬镍不锈钢1Crl8Ni9Ti，在变形程度为80％时的抗拉强度达1840MPa，而碳含量为0．08％的优质结构钢08F，在80％变形量时的强度极限仅为696MPa。因此，轧制高强度的金属应尽量减小变

形抗力。

为了减小变形抗力，可以采用中间退火(或淬火)、减小工作辊直径或减小道次压下量的办法实现。但是，采用中间退火(或淬火)及减小道次压下量的方法是不经济的，并且当工作辊本身的弹性压扁值大于轧件厚度时，轧件不可能再轧薄；而采用减小工作辊直径的办法，即采用多辊轧机则是合适的。

轧制时，被轧带材对轧辊的总压力P可用式9-1计算：

P=FP (9-1)

式中：P——平均单位压力，Pa；

2 F——接触面积，mm。

对于简单的轧制情况，当工作辊直径相同时，轧件对轧辊的接触面积可用下式计算： F BR h (9-2)

式中：B——带材宽度，mm；

R——轧辊半径，mm；

h——绝对压下量，mm。

从式9-2可看出，接触面积与轧辊半径的平方根成正比。当带材宽度、压下量相同时，辊径越小接触面积也越小。

从式9-l、式9-2可以得出结论：多辊轧机采用了小直径的工作辊，轧辊直径的减小导致变形区接触面积减小，从而使轧制力减小，因此可以轧制高强度的金属。

在轧制条件相同的情况下，20辊轧机的轧制压力约为4辊轧机的l／4～l／3。 1313．多辊轧机为什么能轧制极薄带材?

轧机的最小可轧制厚度受工作辊直径的限制，往往轧辊的弹性压扁值可以同带材的厚度相比拟，当工作辊本身的弹性压扁值大于轧件厚度时，就妨碍了轧件的继续轧薄。

轧辊的弹性压扁值，在单位压力相同时，与轧辊直径成正比。当轧辊材质一定时，要减小轧辊的弹性压扁值，就必须减小辊径。为了经济而可行地轧制薄带和极薄带材，必须采用尽可能小的直径的工作辊。

在4辊轧机上采用小直径工作辊不能保证它们在轧制方向上的稳定性和补偿用小辊径而降低的侧向刚度。塔形辊系的多辊轧机很好地解决了使用小直径工作辊的技术问题。因此，采用多辊轧机能够轧极薄带材。

辊径与带材厚度的关系可以用式9-3表示：

D 0.28Ehmin

K (9-3)

式中： D——工作辊直径，mm；

E——轧辊弹性模量，Pa；

hmin——带材最小可轧厚度，mm；

μ——轧辊与带材间的摩擦系数；

K——1．15σs，Pa；

σs——材料的屈服强度，Pa；

σ——由带材张力产生的应力。

σ可由下式求出： 1式中： 0，Pa； 2

σ0——后张力，Pa；

σ1——前张力，Pa。

1314．多辊轧机为什么能轧制高精度带材?

带材的高精度是指带材的尺寸精度和板形质量，即带材的纵向厚度精度和平直度。20世纪60年代至70年代中期，由于液压压下厚度自动控制(HAGc)技术的采用，带材纵向厚度精度得到了明显的提高。但是，由于现代4辊轧机(包括VC、HC、UC、HCW、CVC、UPC、PC等轧辊为简支梁结构的轧机)，轧机的支撑辊辊子数量少，支撑辊的支点间的距离大，因此产生挠度大。为了进一步增大轧辊的刚度，4辊轧机支撑辊的长度L与直径D之比值已经接近于1，甚至小于1。因此，带材的横向厚度(或称横截面)和平直度(或称板形)的控制很困难，并且不是随意可以改变某个部位的。

多辊轧机，特别是20辊轧机，支撑辊数量多，轧制负荷通过辊系的许多支点传给机架(部分钳式轧机除外)，因此，轧机辊系的刚度较大。支撑辊的长度与心轴直径比L／D轴达5．2～

30；带钢横向厚度可以用多点调节支撑辊心轴的曲线来控制，调节非常方便、可靠，从而轧制出横向精度非常高的带材。

1315．多辊轧机是怎样发展起来的?

冷轧钢带的轧制最初是在2辊、4辊轧机上进行。随着科学技术和工业的发展，需要更薄的带材，原有的4辊轧机已经不能满足这一要求。因为4辊轧机的轧辊直径比较大，轧制时轧辊本身产生的弹性压扁值往往比所要轧制的带材厚度还要大。轧辊的弹性压扁值，在单位压力相同时，与轧辊直径成正比。当轧辊材质一定时，要减小轧辊的弹性压扁值，就必须缩小辊径；而轧辊辊径的减小，相应又会出现轧辊刚度不够的问题。为了解决这一对矛盾，便出现了具有小的轧辊直径，同时又具有良好刚度的塔形支撑辊系的新型结构的轧机——多辊轧机。

多辊轧机以其工作辊直径小、稳定性好、轧机刚度大的特点而得到不断发展和完善。 最初出现的多辊轧机为6辊轧机。但是，由于轧辊数量少，工作辊作为传动辊，并且在结构上受到两个支撑辊间隙的限制，工作辊辊径的减小受到限制，因而使用较少。然而，在6辊轧机的基础上产生了12辊、20辊、30辊、32辊、36辊等多辊轧。图9-1为30辊轧机的辊系配置图。图9-2为6辊、12辊、20辊轧机的辊系配置图。图9-3为26辊、32辊、36辊轧机的辊系配置图。

为了减小6辊轧机工作辊直径，并增大辊系刚度，将6辊轧机4个支撑辊变为传动的中间辊，并在中间辊外安装6个支撑辊，便得到了12辊轧机；进而在12辊轧机支撑辊外安装8个支撑辊，便得到了20辊轧机；在20辊轧机的基础上增加10个支撑辊，可以得到30辊轧机。

在多辊轧机的发展过程中还出现过一些复合式多辊轧机，其辊系配置如图9-4。另外，还有诸如MKW(偏8辊)轧机、“Z”(18辊)轧机、CR(12辊)轧机等形式的多辊轧机。其辊系配置。在诸多的多辊轧机类型中，以20辊轧机发展得最为完善，使用得最多、最广泛。20辊轧机亦有多种形式。

1316．多辊轧机的类型有多少?

多辊轧机的类型很多。一般按该轧机轧辊的个数来称呼该轧机，但是这样称呼有时表达不清楚轧机的性质特点，比如6辊轧机，它可以是具有塔形辊系、支撑辊为多点支撑、工作辊小的多辊轧机，也可能是普通的支撑辊为简支梁支撑、工作辊较大的HC轧机或UC轧机。因此，称呼多辊轧机还应该在轧机轧辊的个数前明确轧机的形式或者直呼轧机的代号，如：森吉米尔20辊轧机、4柱式20辊轧机、MKW轧机、CR轧机等。

按照轧机的结构形式，多辊轧机可以划分为两大类。

(1)典型的多辊轧机。典型的多辊轧机具有塔形辊系、支撑辊为多点支撑梁结构。根据轧机的不同结构可细分为：森吉米尔型多辊轧机、4柱式多辊轧机、牌坊式多辊轧机、CR轧机等。

(2)支撑辊为简支梁支撑结构的多辊轧机。该类型轧机主要是由大直径的支撑辊来承受轧制力，通过支撑辊将轧制力传递给机架牌坊。该类型轧机往往与普通的4辊轧机有亲缘关系，例如MKW轧机和“z”轧机的辊系可以转换成4辊辊系，也可以将4辊轧机改造成MKW轧机和“Z”轧机。

第二节多辊冷轧机轧制对原料的要求

1317．高精度及极薄冷轧带材生产使用什么原料?

冷轧钢带生产是钢带轧制的精加工过程。冷轧钢带的原料就是热轧钢带。要获得高质量

的冷轧钢带，必须要有良好的热轧钢带原料来保证。

钢的化学成分、纯净度及热轧工艺的控制，对最终冷轧钢带产品的组织、性能有极大的影响；热轧钢带的外形尺寸、板形及表面状态，将直接影响冷轧钢带的尺寸精度、板形和表面质量。

1318．多辊冷轧机轧制对原料有什么要求?

钢的化学成分是保证生产出优质冷轧钢带的基础，钢的化学成分与钢带的成型性能有密切的关系。

钢的碳含量对钢带成型性能的影响是通过影响钢的屈服极限以和塑性应变比尺值来实现的。碳是提高钢的强度的最显著的元素之一。

锰是提高屈服极限瓯的一个因素，随着钢中锰含量的增加，文也上升。锰使钢加工硬化。但是，锰含量太低也将失去防止钢的热脆的能力。

硫、磷一般在钢中以有害元素身份出现。

硫是钢发生热脆的根源；硫化物夹杂促使钢中带状组织形成，恶化深冲性能；硫有提高屈服极限％的趋势，不利于冲压成型。

磷能溶解于铁素体内，使铁素体在室温下硬度和强度增高、塑性下降，即产生冷脆现象；同时，磷能引起剧烈的加工硬化；它又是偏析比较严重的一种元素，并且很难经扩散退火完全消除，所以容易出现带状组织，给冲压带来不利影响。钢中磷含量越低越好。

硅是深冲用钢不希望含有的一种元素，因为它可提高钢的硬度和强度。

铝加入钢中的目的是做脱氧剂。钢中适量的铝能消除钢的时效硬化性，提高冲压性能。 为提高钢带的冲压性能，应尽量降低钢中碳、锰含量，在较窄的范围内控制铝的含量，严格控制有害元素硫、磷含量。

1319．冲压钢板的发展分为几个阶段?

按冲压钢板发展的历史和冲压性能水平，可分为三代产品。冲压用钢的主要要求之一是具有占优势的有利织构，即有利织构系数{111}／{100}高。

低碳优质沸腾钢代表了第一代产品，它与各向同性的无取向正火钢相比是一个进步，它有较弱的{11l}织构，塑性应变比R值为1．0—1．2，冲压成型性较差，沸腾钢中的固溶氮含量较高，具有明显的应变时效性。

铝镇静钢是第二代产品，通过对AJN的固溶和析出的控制，铝镇静钢有强的{11l}织构，从而获得良好的深冲性能，尺值为1．4～1．8，铝镇静钢在罩式炉退火过程中绝大部分碳析出成Fe3C，经平整后其性能稳定。因此，自铝镇静钢问世之后，绝大多数钢铁生产厂家的冲压用薄钢板都是以铝镇静钢为基础生产的。

冲压用钢的第三代产品是20世纪80年代中迅速发展起来的IF钢，IF钢具有超低碳、微合金化和钢质纯净的特点，IF钢具有极为强烈的{111}织构，R值可达1．8~2．8，可用于大尺寸整体成型极其复杂的冲压件，IF钢无时效性。

IF钢又称无间隙原子钢。碳低是IF钢最显著的特征，一般碳含量不大于0．005％。IF钢中添加的微合金元素主要是强碳、氮化物形成元素钛或铌。

为使IF钢成分合格，应采用特殊冶炼和浇注工艺。需选用杂质含量低的、成分均匀的生铁，铁水进行预处理，达到硫含量不大于0．01％的水平。冶炼后进行真空脱气处理，使铁水脱碳。连铸时，应采用氩气进行保护浇注，中间罐吹氩，应用无碳保护渣等措施。 1320．热轧工艺对冷轧钢带性能和组织有什么影响?

热轧钢带的组织和性能直接影响到冷轧钢带的组织和性能。影响热轧钢带组织和性能的因素有：钢坯的加热温度和加热时间、轧制温度、组织以利于深冲性能的提高。

1321．热轧钢带几何尺寸对冷轧钢带精度有什么影响?

钢带由于其断面的宽高比很大，并且一般是在带有较大前后张力的条件下进行轧制，特

别是20辊轧机及多辊轧机是采用大张力轧制，因此在钢带冷轧过程中几乎就没有宽展发生，钢带厚度的减薄完全转变成钢带长度的增加。为了保证冷轧钢带产品的平直度，冷轧过程中冷轧钢带产品的横断面尺寸是按热轧钢带的横断面尺寸成比例地减少，否则将影响冷轧钢带产品的平直度，产生浪形或镰刀弯。但是，热轧钢带在长度方向的厚度不均，经过冷轧加工后可以减轻，特别是现代化的冷轧机在采用了AGC自动厚度控制技术后，冷轧钢带的纵向厚度偏差可以控制在产品厚度的±l％的范围内，产品厚度大、冷轧加工量大则厚度精度更高。

另外，热轧钢带板形不好，钢带头、尾偏差大、浪形大、厚度不均也会严重影响冷轧正常进行。当进行全连轧时，头、尾厚度偏差过大，会使对焊时焊接不牢而容易产生断带。 1322．高精度及极薄冷轧带材生产有几道生产工序?

冷轧带材生产一般包括原料纵剪、热轧带的酸洗、冷轧加工、热处理和精整等几道生产工序。

由热轧车间来的热轧钢带首先需要在原料纵剪机组上进行切边，将有缺陷的热带边部切除，以利于轧制的顺利进行。纵剪机组可以单独设置，也可以设置在酸洗线上。一般冷轧窄钢带轧机采用热轧或冷轧宽钢带，经纵剪机组剪切成所需要的宽度后使用。

酸洗机组去除钢带表面的氧化铁皮。

冷轧机组将钢带加工成型。

经冷轧加工硬化后的钢带需要进行热处理，使冷轧钢带具有所要求的理化性能。 精整工序包括平整、纵剪或横剪、检查、包装等工序。

1323．原料纵剪有几种形式?

纵剪机组根据圆盘剪传动方式有动力剪和拉剪两种形式。

动力剪在圆盘剪前、后设置有活套，可使钢带自动定心和使切分后的多条钢带容易分开，但增加了机组的长度，圆盘剪后穿带困难。

拉剪的圆盘剪前后无活套，机组长度较短，穿带容易，还可以提高机组剪切速度。剪前无活套，对于有镰刀弯的钢带，由于失去了自动定心的能力，故要求采用浮动开卷机；机前后无活套，使机组实现了同步运转。

拉剪在圆盘剪的传动系统中装有离合器，圆盘剪的传动功率较小，仅维持机组的穿带，当卷取机投入工作后，圆盘剪传动系统与圆盘剪脱开，剪切完全靠张力卷取机拖动来完成。也可以让圆盘剪以不大的动力工作来弥补张力卷取机张力的不足。

纵剪分条后的各条钢带均卷在一个胀缩卷筒上，两盘卷之间用隔离盘分开防止钢带互相重叠。

纵剪机组的剪切速度一般为60～180m／min，穿带速度大约为30m／min。剪切钢带厚度较大时，剪切速度较低，当然也取决于机组的生产能力。

纵剪机组的卷取张力一般为5～20MPa。张紧装置分辊式和压力导板式等。

卷取机前设置切分剪来切分钢带，这样在切分大钢卷时可省去重新穿带。

圆盘剪切下来的废边，一般钢带厚度在1mm以下者采用废边卷取机将废边卷取成卷；当钢带厚度在2mm以上，较厚的废边则采用碎边剪剪成小块，一般碎边长度在150—250mm。 1324．热轧钢带表面氧化铁皮的形态是什么样的?

热轧钢带表面的氧化铁皮是钢带在热连轧机上轧制时，在高温状态下生成的二次氧化铁皮。由于钢的化学成分、轧制温度、终轧温度、轧后冷却速度及卷取温度的不同，其组织和结构也有所不同。

低碳钢热轧钢带表面的氧化铁皮，主要是铁的氧化物，直接附在基铁表面的一层是FeO和Fe3O4的固溶体，其组织是疏松、多孔的细结晶组织；再上面一层是磁性氧化铁Fb04，其组织是致密、无孔和裂纹，呈玻璃状断口组织；最上面一层是氧化铁Fe2O3，呈柱状结晶

构造。由于碳钢中含有少量的碳、锰、硅、硫、磷等元素，因此，在氧化铁皮中除了铁的氧化物之外，还含有部分其他元素的氧化物。

低碳钢热轧钢带氧化铁皮的厚度，一般在6~15μm范围内，个别达到20μm。如果热连轧后采用层流冷却方式，氧化铁皮厚度小于l0μm，当在570℃低温卷取时，氧化铁皮厚度大约为6μm；如果在。750℃高温卷取，则铁皮厚度达到12μm。

钢带表面氧化铁皮的最内层FeO和Fe3O4的固溶物是氧化铁皮中最厚的一层，大约占整个氧化铁皮厚度的80％；中间的磁性氧化铁Fe3O4，占整个氧化铁皮厚度的约18％；最外层的氧化铁：Fe2O3，仅占整个氧化铁皮厚度的约2％。氧化铁皮的单重波动在35～55g／2m范围内。

1325．碳钢的酸洗方式有几种?

碳素钢热轧钢带的酸洗介质，采用硫酸做酸洗介质和采用盐酸做酸洗介质都是可行的。新建钢带酸洗机组具体采用何种酸洗方式，还得根据机组的生产能力、酸液供给、成本等因素综合考虑。

20世纪60年代以前，除了镀层钢带采用盐酸酸洗外，其他钢带酸洗基本上都是采用硫酸酸洗方式。从20世纪60年代起，由于对酸洗工艺及设备的研究成果，成功地设计和建立了盐酸酸洗废液的再生装置，解决了废盐酸的再生回收的问题；钢带盐酸塔式酸洗机组的发明，为钢带采用盐酸酸洗开辟了一条新路；随着现代工业的发展，新的耐酸材料的出现，以及盐酸与硫酸价格比发生变化，这就使得盐酸酸洗方式逐渐得到推广，盐酸酸洗的经济效益和酸洗工艺上的优点就被充分显示出来。以后，除新建了许多大型的连续盐酸酸洗机组外，还将许多原有的硫酸酸洗机组逐步改造成了盐酸酸洗机组。盐酸酸洗机组之所以得到如此大的发展，是因为盐酸酸洗比硫酸酸洗具有更多的优点。

1326．硫酸酸洗与盐酸酸洗的区别是什么?

硫酸酸洗与盐酸酸洗的比较如下：

(1)盐酸酸洗钢带的表面质量比硫酸酸洗好，表面光亮。盐酸酸洗往往优先用于要求得到光亮表面的场合，主要用于酸洗后要进行表面处理的钢带。其部分原因在于，氧化铁皮和钢的伴生元素在盐酸中比较容易溶解。

在硫酸中酸洗，由于有难于溶解的“酸洗渣”，如铁、硅酸、铜和钢的其他伴生元素，常常具有灰暗的表面。

(2)盐酸酸洗速度快于硫酸酸洗速度。盐酸酸洗液温度在50～600℃时，就能达到100℃左右热硫酸酸洗所能达到的酸洗速度。在相同的温度下，在盐酸中的酸洗时间显著地短于在硫酸中的酸洗时间。

(3)在盐酸酸洗时增加酸液浓度和温度，很容易提高酸洗速度。而硫酸酸洗则主要是通过增加温度来提高酸洗速度，但是当温度从90一95℃提高到100℃时，酸洗时间的减少就微小了。

(4)亚铁盐含量对酸洗速度的影响不一样。当硫酸溶液浓度较低(如l0％)，硫酸亚铁含量在80g/L以下时，提高硫酸亚铁含量，会使酸洗速度急剧降低，而且大致成线性关系；当硫酸亚铁含量超过80g／L时铁盐含量再增大，对酸洗速度没有明显影响。FeSO4在酸中难以溶解，并比FeCl2较牢固地粘附在钢带表面，给钢带再加工造成困难。

在盐酸中，随FeC12增加到接近饱和，酸洗时间一直在减少。

(5)硫酸对铁的腐蚀比盐酸要强烈一些。因此硫酸酸洗的铁损失大，容易产生过酸洗；并且酸洗时产生过多的氢气会引起氢脆危险。

盐酸酸洗不容易引起过酸洗。

(6)硫酸酸洗前一定要设置破鳞机。盐酸酸洗前就不一定设破鳞机。当然，在盐酸酸洗前设置了破鳞机，能在酸洗前去除一部分钢带上的氧化铁皮，从而可以减轻酸洗槽的负荷，

缩短酸洗槽长度，减少酸耗量，减少废酸处理量。

(7)废酸和废水处理方法不同。长期以来硫酸酸洗的一大优点是，在工艺上有可靠的废酸和废水处理方法，因此普遍使用硫酸酸洗。美国十大钢厂1963年以前硫酸酸洗占酸洗量的90％以上。

20世纪60年代以后，处理盐酸废液和废水在技术上已经解决，由于盐酸酸洗的诸多优点，盐酸酸洗得到广泛的应用而迅速发展，现在已成为碳钢酸洗最主要的方法。

1327．酸洗机组主要有哪些形式?

钢带酸洗机组，目前主要有连续卧式酸洗机组、连续立式酸洗机组和半连续酸洗机组三种形式。

在20世纪60年代以前，主要是采用硫酸作为酸洗介质，建造了一些生产能力很高的连续卧式硫酸酸洗机组。

1959年奥地利的鲁兹纳公司发明了钢带塔式盐酸酸洗机组，并且解决了盐酸废液的再生回收问题。盐酸酸洗的经济效益和酸洗工艺上的优点被充分展现出来，塔式盐酸酸洗机组一时风靡欧洲。

在塔式盐酸酸洗机组风行的同时，日本、原西德、前苏联相继建了不少卧式盐酸酸洗机组，并且有不少国家将原来的硫酸酸洗机组改造成为盐酸酸洗机组，或考虑机组既可采用盐酸也可采用硫酸。

卧式连续酸洗机组，根据酸洗槽的结构形式的不同，又有普通(深槽)卧式连续酸洗机组，浅槽卧式连续酸洗机组、湍流卧式连续酸洗机组及喷流卧式连续酸洗机组之分。

相对连续卧式酸洗机组，有一种半连续卧式酸洗机组，亦称推拉式酸洗机组。 目前钢带酸洗机组的主要形式如下：

普通(深槽)酸洗 连续卧式机组 浅槽酸洗

湍流酸洗

喷流酸洗

连续立式机组：塔式盐酸酸洗

半连续机组：推拉式酸洗

1328．多辊轧机如何轧制?

多辊轧机主要是采用单机架可逆式生产工艺。

一般单机架多辊冷轧机的轧制过程可分为上料及穿带、可逆轧制、卸卷及重卷三个阶段。

(1)上料及穿带。多辊轧机是采用大张力进行轧制。轧制过程是从钢带在轧机前后的卷取机／开卷机施加张力之后才开始的，这之前即是上料及穿带阶段。

上料阶段一般用上料小车将钢卷送到开卷机卷筒上；开卷多采用浮动开卷机，以保证钢带始终处在轧机中央位置；浮动开卷机由光电对中装置通用液压缸来实现；开卷后经矫直机(3辊直头或5辊矫直机)矫直；部分轧机设有液压剪可以进行切头。在穿带阶段，钢带用上摆式导板台跨过机前卷取机，直接送到多辊轧机；然后开卷机继续往前送出钢带穿过轧机一直送到机后卷取机钳口，钳口钳住钢带带头并在卷筒上缠绕2～3圈后停止送带，穿带结束。

(2)可逆轧制。穿带结束后，机前压板压下；出口侧擦拭器压紧钢带；轧机工艺润滑／冷却系统启动供液；轧机带钢压下；卷取机转动给钢带前张力；机前后测厚仪、测速仪进入轧制线；机组运转开始第一道次的轧制。

轧制过程中，如果发现钢带边部有缺陷将影响到高速轧制时，当缺陷部位过轧辊时，操作工按一下操作台上的按钮，将其缺陷位置信号输入AGC系统。轧制将结束时轧机减速，当钢带尾部到达机前卷取机位置时，机组停车，第一道次结束。测厚仪、测速仪退出轧制线；轧机压下抬起；钢带张力解除；冷却润滑剂停止供给；压板抬起。

第二道轧制时，钢带反向运动，机前机后位置互换。第二道次工作开始时机后卷取机反向运行将机前钢带头部送人机前卷取机卷筒钳口；钳口钳住带头后，机前卷取机转动将钢带在卷筒上缠绕2～3圈；然后，轧机供给冷却润滑液；轧机压下；机前后卷取机传动给出前后张力；机前后测厚仪、测速仪进入轧制线；机组运转开始第二道次的轧制。

从第二道次开始，轧制就在机前后卷取机和多辊轧机之间往返进行。当轧机的自动厚度控制(AGC)系统投入时可以实现全自动控制，当轧制过程中钢带有缺陷的部位过轧辊，轧机会自动减速；轧制终了，轧机会自动停车。

一般可逆式轧机轧制奇数道次，但是在机前后卷取机为胀缩式卷筒时，可以轧制偶数道次，即在轧机开卷机一侧也可以卸卷。

一般在成品道次轧制前，20辊轧机需要更换工作辊，以获得高质量的及有特殊要求的钢带表面质量。

在成品道次轧制后，轧机停车；压下抬起；测厚仪、测速仪退出轧制线；轧机停止冷却润滑液供给；卷取机的压辊压下，或者将卸卷小车升起用小车座辊顶住钢卷，避免钢卷松卷，卷取机转动将钢带尾部全部卷到卷筒上。可逆轧制过程结束。

(3)卸卷和重卷。1)卸卷。对于胀缩式卷筒卷取机，卸卷比较简单。首先用捆扎带在钢卷径向捆扎一道；卸卷小车升起顶住钢卷；卷取机卷简收缩；钳口打开，钢卷便被卸卷小车托住；卸卷小车和卷取机的辅助推板同步移动，便将钢卷从卷取机上卸下；卸卷小车继续移动将钢卷送到钢卷存放台上。2)重卷。对于轧机前后为实心卷简的卷取机，钢卷不能够从卷筒上直接卸下，只有将钢卷重新卷到一台胀缩式卷筒卷取机上，才能将钢卷卸下来。森吉米尔20辊轧机、森德威20辊轧机，采用实心卷简卷取机时，机组一般设有重卷机构，将成品钢卷及实心卷筒一起从卷取位置转移到重卷开卷位置，然后，将钢卷从开卷机往重卷机上重新卷取一次，由于重卷过程是在轧机轧制区域之外的位置进行的，所以重卷和轧制可以同时进行、互不影响。两种形式轧机的重卷机构的结构形式不尽相同。一些非常小的轧机，是将钢卷和实心卷筒一起卸下，离线后进行重卷。

1329．多辊轧机轧制的NT制度如何制定?

制定轧机的压下制度，应根据轧机的技术参数，轧制材料的力学性能，产品的质量要求来制定，同时还要考虑轧机生产能力要高，消耗低。

用多辊轧机轧制优质碳素钢，相对来说是非常容易的，使用多辊轧机的目的是追求产品的质量，要有高的尺寸精度、板形和表面质量，或获得更薄的产品。

碳素钢，特别是低碳软钢，在20辊轧机上，一个轧程的总压下率能达到95％以上，道次压下率可以达到60％。

对于可逆式冷轧机，由于各道次是在同一架轧机上轧制，所以道次压下量分配是用等压力轧制原则来确定压下规程。一般第一道、第二道的压下量最大，随着被轧钢带的加工硬化，道次压下率逐渐减小，以使各道次的轧制压力大致相等。

为了提高轧机的生产能力，在充分利用轧机及机前后的卷取机主传动功率的前提下，尽可能地加大道次压下率以减少轧制道次。但是，有时为了获得良好的板形及表面质量，减少钢带纵向的厚度偏差，也可以适当地增加轧制道次，虽然在总压下率相同的情况下，采用较多的轧制道次能使钢带的强度略有提高。成品道次的压下率对板形的影响较大，一般采用10％左右。

1330．多辊轧机轧制的张力制度如何制定?

冷轧钢带的一个特点是张力轧制，没有张力就无法进行钢带的冷轧。张力可以降低轧制压力，改善板形，稳定轧制过程。张力制度对于钢带冷轧非常重要。

采用小直径工作辊轧制的多辊轧机，轧制过程的工艺特点则是采用大张力轧制。

必须采用大的单位张力，由于被轧制材料的物理一力学性能各向异性现象，或在小变形

弧长度内工作辊不大的歪斜，致使沿带材宽度出现压下和延伸的不均衡性。在压下量小的区域内重新分布张力时，张力达到屈服极限，并可能使带材宽度方向的延伸均衡。实际上，在多辊轧机上轧制时，金属的变形，是依靠轧辊压下和卷取机建立的带材张力共同完成的。 多辊轧机中采用的单位张力的大小取决于材料的物理一力学性能及冷加工硬化程度，带材厚度及其边部质量。一般单位张力为20％～70％σs。

为了实现稳定轧制过程所必须的大的单位张力及总张力，要求在多辊轧机中设置具有大功率传动的卷取机。一般多辊轧机卷取机电机功率达到轧机主传动功率的70％～80％，有的甚至达到100％。

各道次张力的确定方法如下：

一般来说，第一道次轧制时，由于酸洗机组的卷取张力较小，为了避免造成钢带层间错动而擦伤表面，第一道次的后张力很小，小于或等于酸洗机组卷取张力。为了增加第一道次轧制的后张力，多辊轧机入口侧设有压板来增加轧制后张力。前张力可以根据工艺要求自由决定。在以后的轧制道次中，根据轧制钢带品种、规格，或者采用前张力大于后张力，或者后张力大于前张力。一般采用将前一道次的轧制前张力作为本道次的后张力，单位前张力大于单位后张力。成品道次的前张力(卷取张力)，有两种情况：对于胀缩式卷筒卷取机，由于在卷取机上可以直接卸卷并且钢卷直接进罩式炉进行紧卷退火，为防止在退火中产生黏结，卷取张力应减小，卷取张力小于50MPa时，退火黏结的几率就很低了。卷取张力低，会影响轧机生产能力；对于实心卷筒卷取机，由于需要进行重卷，重卷时可以采用较小的张力(10~40MPa)，因此轧制时能够采用大张力，可以提高轧机生产能力。

道次的张力还应根据板形随时进行调整，特别是轧制带材较薄时。当材料中部有波浪时，应减小张力防止拉裂带边或断带；当带材产生边浪时，可以适当增加张力。

1331．多辊轧机轧制的速度制度如何制定?

轧制速度的确定，应根据设备的能力，在轧机允许使用的速度范围内尽可能采用高的轧制速度，以提高轧机的生产能力；同时，当轧制速度增加时，轧制压力相应有所减小。 一般第一道次轧制时采用较低的轧制速度。因为第一道的压下量大，如果再用高速度轧制，将使轧辊急剧发热，由于多辊轧机轧辊冷却条件较差，将影响轧辊寿命；另外，由于坯料纵向厚度偏差大，板形与轧辊不完全符合，第一道轧制时要对坯料进行调整，要求速度较低；同时采用高速度大压下，主电机能力也不能满足。

以后的道次，则根据压下制度和张力制度及主电机的功率决定轧制速度，使主电机的能力得到发挥。

每道次轧制的启动和制动时，分别有一个升速和降速的过程。在轧制过程中，应尽可能少调速，以保证轧制的稳定性，从而达到厚度偏差的均一性。

1332．多辊轧机轧辊辊形如何确定?

由于典型的多辊轧机机架的刚度大、轧辊辊形具有多种有效的调整手段，所以，多辊轧机能够全部使用没有辊形凸度的平辊进行轧制。根据需要，对于20辊轧机工作辊和第二中间辊也可以适当地配置凸度辊；第一中间辊永远是平辊，但一头带有锥度，供轧辊轴向调整使用；支撑辊的背衬轴承不能有凸度。

第三节冷轧碳钢钢带的热处理

1333．冷轧碳钢钢带热处理形式有几种?

根据产品品种的不同，在工艺过程中分为预先热处理、中间热处理和最终热处理。 预先热处理的目的是为钢带冷轧作好准备，使钢带具有良好的塑性和一定的组织。预先热处理主要用于碳含量较高的碳素结构钢、合金结构钢等以及在冷轧前对热轧板卷进行不完全退火。通过预先热处理可以降低材料硬度，消除热轧板卷加工硬化和粗大组织，提高塑性增加伸长率，以利于冷轧加工。

中间热处理的目的是消除冷轧过程中产生的加工硬化，以利于下一步轧制。碳钢一般在20辊轧机上只需要一个轧程即可轧到成品厚度；一些加工硬化趋向严重的钢种，一个轧程不能轧到所需厚度时则需要进行中间退火，消除加工硬化后再进行轧制。中间退火一般采用再结晶退火。

最终热处理的方法因钢板的品种和用途不同而异，有高温回火、退火、正火等，主要是退火。

1334．什么是再结晶退火?

对于低碳钢，一般是进行再结晶退火。

再结晶退火，是在临界点A1(723℃)以下，一般在550～650℃范围内进行，温度越高，保温时间越短；反之，保温时间越长。

一般将再结晶过程划分为三个前后衔接的阶段：首先是形成晶核，然后是晶核长大，最后是晶粒长大。个别情况下还需进行二次再结晶。

再结晶退火的条件为：首先，必须经过充分的冷加工变形，才有必要进行再结晶退火；其次，再结晶退火必须具备一个最低温度，即再结晶温度。超过再结晶温度时，铁本身的扩散程度很显著，以至有可能最终形成新的晶粒。

冷轧加工后的钢带，在再结晶温度以上退火时，经过一定时间的孕育，在加工变形的晶格中便产生新晶核。如果温度升高速度缓慢，生成的晶核数就比较少；冷轧加工变形率越高，则晶格数目越多，再结晶组织的晶粒越细。如果以较快的速度加热至再结晶温度以上，变形后的每个晶格都能在很短的时间之后生成晶核，并开始再结晶。

一旦生成晶核，它们就立即向周围经过变形加工的组织内生长，直至各晶粒的生长前沿互相靠近和互相阻挡时为止，再结晶的第二阶段晶核长大结束。然后，随温度和时间的延续，晶粒开始长大。在这一阶段，不规则取向的晶粒为有规则取向的晶粒所吞并。

再结晶晶粒的大小受以下因素控制：

(1)冷轧变形率越高，则晶粒越小；(2)缓慢加热至超过再结晶温度时，如其他条件相同，则晶粒较粗；而快速加热时的晶粒较细；(3)钢带的金属纯净度越高，则晶核数目越少，晶粒度本身也就越粗大。

1335．什么是强循环罩式退火炉?

为了提高罩式炉的生产能力和产品质量，降低能耗，在自然循环炉的基础上，增设炉台风机将内罩内的保护气体进行强制循环，改善了热交换条件，可提高生产能力40％左右；产品力学性能均匀性提高。

20世纪80年代我国在引进消化了国际上先进的强循环光亮罩式退火炉的基础上，研制出了自己的强循环光亮罩式退火炉。炉台循环风机采用短轴双速风机，功率37／10一70／16kW；风机叶轮直径约850mm；风量约50000m3／h；风压大于735Pa；内罩采用横波形，水冷法兰盘加橡胶密封圈密封；保护气氛一般采用氨分解气(高氢气体，含75％H2，25％N2)，露点为一70℃；也可以采用氮基保护气氛或者纯氢保护气氛。加热罩分为燃气加热罩和电加热罩。

在解决了内罩密封的情况下，采用了气／水组合冷却罩。一般在冷却罩上部设两台轴流风机；顶部设喷水装置。在高温内罩扣上冷却罩后，轴流风机启动从冷却罩内抽气，室内空气由内罩和冷却罩之间的间隙从下部吸人，沿内罩热表面向上运动过程中被加热后被风机抽出。当内罩温度降到规定温度(200—300℃)时，进行喷水冷却；当内罩温度降到80℃时，喷水结束。

退火炉设备中设置有真空泵，在退火周期的操作中有两次抽真空过程。这是由于该罩式炉所用的安全气体是瓶装氮气，通过氮气汇流排减压后使用，采用抽真空的工艺操作后，可以将内罩内的空气或氢气抽到规定的真空度100Pa，然后打开安全气体阀向罩内冲氮气，充

到罩内压力为1个大气压101325Pa时，停止充氮气。这样消耗的氮气量少，仅为罩内剩余空间大小。另外，加热前的一次抽真空，可以将钢带表面上残留的润滑剂大部分抽走，并在真空泵后进行收集，极大地减少了钢带表面的碳氢化合物的残余量，有利于提高退火钢带的表面光洁度。

1336．旁通冷却全氢光亮罩式退火炉有什么特点?

德国LOI热工工程有限公司，在20世纪80年代初开发了高效全氢保护技术(HPH)，生产HPH全氢气氛保护罩式退火炉。

HPH罩式炉有一种旁通冷却(也称分流冷却)的方式。

旁通冷却系统是除了内罩内的气氛进行主循环外，将一部分气体通过炉台下面的气／水换热器进行冷却后，再送入罩内冷却炉料。旁通回路的冷却能力是可以随意调整的。

在炉台下面的地下室内设置旁通分流风机和快速冷却系统。炉台加热时，旁通系统与炉台隔断，旁通风机和快速冷却系统不工作；冷却初期用冷却罩对内罩进行风冷；当温度降到550℃时将旁通系统与炉台开通，启动分流风机，缓缓开阀，从内罩中抽取约占总循环量1／4的炉气，用水经翅片管式快速冷却到50℃以下，重新鼓入内罩内冷却炉料。因为旁通冷却后重新送入炉内的炉气温度很低，所以冷却效果良好，可缩短冷却时间约60％。 旁通冷却用冷却罩的轴流风机设在冷却罩的下部，往罩内鼓风来冷却内罩。

第四节不锈钢带轧制

1337．不锈钢带表面有什么加工要求?

顾名思义，不锈钢必然要具备抗腐蚀性能，不生锈。然后，不锈钢的抗蚀性能除了与不锈钢的组织结构直接相关外，钢带的表面加工状态也影响不锈钢带漂亮的表面特性，在利用上更有许多特殊的要求。因此，不锈钢带的表面加工等级很多。我国标准(GB4239—91)将不锈钢带表面加工分为11个等级。

No．1冷轧表面

No．2冷轧后进行热处理、酸洗或相应处理

No．2D冷轧后进行热处理、酸洗或类似处理，最后经毛面辊进行轻度冷平整 No．2B冷轧后进行热处理、酸洗或类似处理，最后经冷轧获得适当粗糙度

No．3用1130—120号研磨料进行抛光精整

No．4用150—180号研磨料进行抛光精整

N0．5用240号研磨料进行抛光精整

N0．6用W63号研磨料进行抛光精整

No．7用W50号研磨料进行抛光精整

No．9冷轧后进行光亮热处理

No．10用适当粒度研磨材料抛光，使镜面呈连续磨纹

1338．冷轧不锈钢带生产对原料有什么要求?

随着科学技术的发展，用户对冷轧不锈钢的表面质量、厚度偏差和力学性能的要求日益严格。但是冷轧钢带的性能并不是仅仅取决于冷轧工艺过程和热处理工艺，炼钢、铸坯、热轧、冷轧和热处理对最终产品的性能都有影响。特别是不锈钢冷轧钢带的质量更直接受原料的内在质量、表面质量、尺寸精度的决定性影响。

保证冷轧不锈钢带质量的第一个基础是钢的质量。冶炼时钢的化学成分的控制，对冷轧钢带的质量起决定性作用；冷轧钢带的原料是热轧钢带，热轧钢带的组织和性能直接影响到冷轧钢带的组织和性能，热轧钢带的几何尺寸最终也要反映到冷轧带钢上。因此，炼钢的质量和热轧钢带的质量是高质量冷轧不锈钢带生产的基础。

1339．最新的不锈钢冶炼工艺是什么?

不锈钢已有几十年的冶炼历史，最初是用坩埚法，以后发展到用电炉冶炼，即电弧炉单

炼法；20世纪60年代开发了VOD、AOD等炉外精炼技术，即二步法炼钢：即初炼炉+精炼炉的二次精炼工艺，开辟了不锈钢冶炼的新纪元；20世纪70年代以后，冶炼工艺更有飞速发展，已进人三步法炼钢阶段，即初炼一复吹转炉一真空精炼。

当前世界上各个厂家所采用的不锈钢冶炼方法，根据其发展水平和各自的生产条件不同有多种多样的方法。部分厂开始采用三步炼钢法；大多数厂已采用炉外精炼的两步法；但仍有部分还使用电炉单炼法。

三步法炼钢为：初炼一复吹转炉一真空精炼。

(1)初炼。电炉或转炉；

(2)复吹转炉。K—BOP、MRP—L、K—OBM快速脱硅；

(3)真空精炼。VOD、RH一OB或RH一KTB调成分、温度。

三步法的优点表现在以下方面：

(1)原料适应性强，可以使用价格便宜的高碳铬铁及铬球团料；(2)氩气耗量低，为0．6~2．0m／t；(3)还原剂用量少，为8~10kg／t；(4)转炉衬寿命提高，可达900～1100炉；

(5)生产成本低；(6)处理周期短，生产率高；(7)要工艺设备匹配好，有利于提高车间作业率和连浇炉数；(8)产品范围广，能炼目前所有钢种；(9)钢水质量好，气体含量低。

1340．不锈钢热轧有几种形式?

不锈钢具有极高的热强性(铁素体钢除外)，在900％的变形抗力为普通钢的两倍，尤其是随温度的降低，热强度急剧增加；同时不锈钢的氧化皮非常致密，难以去除；另外，用户对不锈钢带的尺寸精度和表面质量要求很高。因此不锈钢带的热加工工艺对其装备水平提出了很高的要求。

目前国际上热轧不锈钢带的生产方法有连轧机、炉卷轧机和行星轧机三种形式。但是连轧机已占主导地位，其次是炉卷轧机。

(1)连轧机。生产热轧不锈钢带的主要轧制形式是热连轧机。目前全世界有三十多台热连轧机用于生产热轧不锈钢带。不锈钢带热连轧机多采用半连续或3／4连续轧机。具有一台可逆式粗轧机的3／4连续轧机更适合于轧制不锈钢带。可逆式粗轧机可以根据不锈钢的不同钢种，明显不同的轧制变形抗力来安排在该轧机上的轧制道次。目前不锈钢热轧钢带最大卷重已达到20t以上，宽度在1500mm以上，厚度最薄达2mm，钢带长度方向的厚度差和横断面厚度差分别达到0．1mm和0．04mm以下。轧机成材率已达到98％以上。

目前，热连轧机大多采用HCW轧机和HCMW轧机，普遍采用液压AGC和液压AWC对钢带厚度和宽度实施自动控制，并采用板形仪进行板形控制。

(2)炉卷轧机。炉卷轧机一般是单机架精轧，较适合于小批量、多品种的生产。机前后带有卷取加热炉对钢带进行多道次的卷取保温，适合于轧制难变形的合金钢及轧制温度范围较窄的钢种；并且由于钢带边部温度较高，所以边部质量较好。故目前世界上仍有很多不锈钢生产厂家采用炉卷轧机来生产热轧不锈钢带。

与多机架的热连轧机相比，炉卷轧机的生产工艺具有许多突出的优点，如：1)投资成本低；2)小批量、多品种生产方面具有高度灵活性；3)工厂占地面积小。

然而，与多机架的热连轧机相比，老式的炉卷轧机也有它固有的缺点，如：1)钢带头尾质量差，超厚、超宽；2)表面质量差；3)头尾较长导致收得率降低；4)可逆式轧制导致生产率降低；5)每道次炉内卷取机穿带，增加了操作难度。

20世纪80年代以后，针对老式炉卷轧机存在的问题，采用了常规热连轧机的现代化装备及控制技术，使传统的炉卷轧机重获新生。新型炉卷轧机产品的质量越来越接近多机架热钢带连轧机。

(3)行星轧机。行星轧机一道轧制压下率可达95％，工作辊直径小，轧制力仅为常规轧机的10％～20％，轧制应力状态好，轧制中轧件升温，因此，适合轧制难变形材料和脆性3

材料；行星轧机工艺设备少、占地少、投资省，适合于小型板带厂；轧制中无张力的影响，除接轧的两支钢坯头尾外，轧制温度稳定、产品厚度精度较高，金相组织均匀；形成的氧化铁皮少，表面质量好；但是，行星轧机轧制的产品容易产生边裂；行星轧机设备维护较难解决，备品备件消耗量很大。因此，行星轧机并没有得到广泛应用。

目前，用行星轧机生产不锈钢带的厂家有加拿大和日本的冶金生产企业。

1341．冷轧不锈钢带生产有些什么工序?

不锈钢薄板通常用冷轧方法生产，冷轧不锈钢主要采用成卷方法生产，只有个别钢号的小批量的不锈钢板才单张生产。单张轧制最适合于生产大规格的较厚的钢板和试制新钢号。 冷轧不锈钢带的生产，不是单纯的“冷轧”工序，冷轧不锈钢带的典型生产工艺包括：热轧钢带的热处理、酸洗、修磨等；平整；横切成钢板或纵切成钢带；分类；清理和包装。 1342．冷轧不锈钢带生产工艺有些什么特点?

由于不锈钢的特性和对产品质量的特殊要求，不锈钢冷轧生产工艺具有以下特点：

(1)不锈钢是一种高合金钢，轧制变形抗力较大。为了进行高效率、高精度轧制，应采用刚性大的轧机，一般采用多辊冷轧机。

(2)焊接工序多，焊接工艺多样。多辊冷轧机一般采用单机可逆式轧制方式。轧制时缠绕在卷取机上的头尾部分得不到轧制，被切除成为废品。为了提高产品的成材率，轧制前在不锈钢带两端都要焊接一段引带，引带部分不轧制；另外，如果热轧卷重量太小时，为了提高轧制效率和收得率，需预先将小钢卷拼焊成大钢卷；在连续退火和酸洗机组上，由于是连续作业，钢带的头尾连接也需要焊接。所以焊接是不锈钢生产不可缺少的环节。不锈钢的焊接要比普通钢焊接困难得多，特别是当焊缝需要轧制时，对焊接质量的要求就更严格。因此，特殊的焊接工艺也是不锈钢冷轧生产的一个特点。

(3)热处理工序多，工艺制度各异。不锈钢带冷轧过程中，原料(热轧卷)要退火，冷轧过程中要中间退火，最终产品还要成品退火，故退火是生产中的重要环节。而不锈钢的种类繁多，各种钢的属性不同，热处理的目的、方法和要求都不尽相同，有一套独特的工艺制度。

(4)冷轧不锈钢对表面质量的要求十分严格。不仅不允许残留前工序带来的冶金缺陷和加工缺陷，而且也不允许有冷轧加工过程所造成的明显缺陷。为此，冷轧生产过程中采取了一系列消除和防护的措施。例如，为消除热轧的氧化铁皮，热轧钢带要进行抛丸处理和酸洗；为消除坯料带来的缺陷和冷轧、热处理后造成的缺陷，钢带往往要在修磨机组上修磨；为保证冷轧后的表面质量，对轧辊的研磨有非常严格的要求；为了防止生产过程中擦划伤，要求各机组的钢卷要卷紧、卷齐，而且在冷轧前后的许多机组卷取时都要在钢卷的层间垫上保护纸；另外，在容易产生擦划伤的操作和设备上也采取了一些特殊防护措施；为了得到良好的、均匀的表面光泽，有的成品退火后还要酸洗；有特殊要求的光亮钢板还要进行保护气氛退火；有的产品表面还要覆膜等。总之，冷轧不锈钢带的生产是一个精工细作的工艺过程，是其他钢种不可比拟的。

(5)不锈钢带的精整有一些特殊的要求。例如，平整工序既要改善板形，以及用光洁度很高(麻面板除外)的轧辊，生产光亮的2B钢板，对于铁素体不锈钢还要通过控制平整量来改善钢板的成型性能。不锈钢由于钢质较硬，同时对平直度要求严格，必须用强力矫直机矫直，而且不同厚度的产品往往需用不同的矫直方法。不锈钢冷轧产品通常以成卷和切板两种方式交货。因此，现代化的不锈钢冷轧厂分别设置有纵切机组和横切机组。

(6)冷轧不锈钢的生产是多机组联合作业。工序平衡和工序管理十分重要，必须有一个强有力的生产调度系统，才能保证持续地优质生产。另外，冷轧不锈钢厂的设备是比较复杂的，机组多，高、精、尖设备多，涉及机、电、仪表自动化、热工等各个方面的技术，搞好设备管理是提高生产水平和产品质量的根本保证。

1343．怎样生产冷轧不锈钢带?

由于不锈钢的品种繁多，性能各异，对产品质量要求也有很大差别，因此，不锈钢冷轧钢带的生产工序多，生产过程复杂。

对于某些热轧铁素体、马氏体不锈钢来说，可以在连续炉中进行退火，但在实际中此类钢种的退火通常是事先在罩式退火炉中进行。而在热轧退火酸洗机组上只进行除鳞和酸洗处理。在机组上进行退火和酸洗处理的是热轧奥氏体

钢卷。

光亮退火是冷轧退火酸洗工序的一种最终退火处理方法，也是用户所要求的产品表面加工状态——光亮热处理(表面加工等级No．9)。光亮退火机组的形式有卧式光亮退火机组、立式光亮退火机组及罩式光亮退火炉。铁素体和马氏体不锈钢带一般在罩式光亮退火炉中进行。

为修正钢带的板形，成品不锈钢带应进行平整。虽然经过平整对板形进行了一次修正，但要生产出完全平直的钢带，还必须进行矫直，通常是在辊式矫直机上进行矫直。随着对产品平直度要求的提高，近年来拉伸弯曲矫直机得到较大发展。特别是对于薄的不锈钢带，平整的效果甚微，主要依靠拉伸弯曲矫直机来进行板形修正。

1344．如何进行不锈钢冷轧前的原料准备?

为了提高不锈钢带冷轧成材率，在轧制前需要在每卷钢带的两端焊接引带；当热轧卷的单重较小时，为了提高冷轧机生产率和收得率需要将小的钢卷拼为大卷。原料准备机组的作用就是为了拼卷和焊接引带。在准备机组上还可以进行纵剪切边。

准备机组由开卷机、矫直机、切头剪、引带送入装置、焊接机、圆盘剪及碎边机、张力装置及卷取机等主要设备组成。

准备机组焊接引带的过程是：呈小卷的引带首先上到开卷机上，经开卷、矫直、切头、切尾后，将引带尾部停在电焊机的焊接位置；直条的引带用引带移入装置将其送到机组线上，经切头、切尾后送到焊接机等待焊接不锈钢。带头移人装置采用真空提升机构，将引带从堆放位置吸起并移送到准备机组线的辊床上。然后，机组上料小车将不锈钢卷从钢卷储备台送到开卷机卷筒上；钢卷开头后经夹送辊、矫直机，送到横切剪上切头，再将不锈钢带头送到焊接机与引带带尾对正；电焊机将引带和不锈钢带焊接在一起。焊接采用惰性气体保护金属电弧焊技术，以对接的方式焊接。焊好头部引带后卷取机将引带和不锈钢带一起卷在卷筒上；当不锈钢带尾部到达横切剪时，机组停机进行切尾，并将带尾停在焊接机处准备焊接尾部的引带。尾部引带焊好后，卷取机将整卷钢卷连同引带一起卷到卷简上。

1345．不锈钢有些什么焊接方法?

冷轧不锈钢带生产过程中，钢带往往要经过多次焊接，除了在准备机组上焊接引带和拼卷外，在连续退火酸洗机组、修磨机组上，不同钢卷还需要头尾连接。

焊接引带和两卷头尾连接的焊缝，在生产过程中能经受住弯曲变形不发生断带即可。而拼卷焊接的焊缝，要求能够通过轧机进行冷轧变形而不发生断裂。可见，钢带焊接对于不锈钢带生产是很重要的。

不锈钢带的焊接方法主要有氩弧焊、等离子焊、点焊、缝焊等。

(1)氩弧焊。是惰性气体保护电弧焊的简称。氩弧焊有惰性气体保护钨极电弧焊(TIG焊)和惰性气体保护金属电弧焊(MIG焊)之分。

TIG焊采用的保护气体是纯度很高(99．9％)的氩气(也有的用氮气)，使用的电极是非消耗性的钨棒。由于是在保护气氛下焊接，焊缝的强度、致密度都比较好。焊接时的主要工艺参数是控制焊接电流、电弧长度、电极角度、焊接速度和保护气体的流量等。这种方法适用于3mm以下的不锈钢带焊接。

MIG焊采用氩气作保护气体，使用的电极是消耗性的细实心焊丝，焊丝材质与母材相近，保护气体的纯度要求较低，可以用氩气，也可以用氩气加O2、N2、CO2的混合气体。

焊接时的工艺参数与TIG焊相似，但比TIG焊接速度快、效率高，适用于3mm以上的不锈钢带的焊接。

(2)等离子。焊是利用等离子电弧进行母材的焊接，也是在保护气氛下进行。

(3)点焊。是电阻焊的一种，是利用两种以上金属面上产生的接触电阻加热和压接。这种方法适用于焊接较薄的钢带。焊接是将要焊接的两块钢带头尾搭接上，用点焊机挤压搭接的部分，在搭接部分上需要焊接若干个焊点。焊点的数量和强度要保证钢带在退火或其他加工过程中不会断带。

(4)缝焊。也是一种电阻焊，和点焊的原理类似，相当于一种“连续点焊”，适用于焊接较薄的钢带。

1346．各种不锈钢的焊接特性是什么?

各种不锈钢的焊接特性不同，具体如下：

(1)奥氏体不锈钢。加热时不发生相变，急冷也不会硬化，屈强比较低，延展性好，可以在很宽的温度范围内焊接。当采用电阻焊(点焊或缝焊)时，因电阻高焊接部分可获得良好的力学性能。这种钢容易焊接，在机组运行中一般不会断带。

(2)铁素体不锈钢。一般情况下不发生相变，冷却中也不硬化。但是当焊接温度过高时，晶粒容易粗化，降低延展性。因此，铁素体不锈钢焊接时需要防止过热，尤其当焊缝要过轧机时，其焊接操作尤需注意。

(3)马氏体不锈钢。受热后在800～850℃发生相变，随后冷却时会形成马氏体而硬化，所以这种钢焊接后必须退火(回火)。采用电弧焊时，在焊机后面要设置退火装置；采用电阻焊时，可在焊接电流通过后，接着再通入一个回火电流，进行回火。

国内一些厂家为改善不锈钢焊接质量采用了以下措施：

(1)选用最适当的焊接方法。实践表明，拼卷和焊引带以等离子焊接的效果最好，但在大生产中难以全部采用。普遍采用的方法是TIG焊。而国外经常采用MIG焊。

(2)改进焊接操作，如控制焊接电流、焊接速度等，提高焊缝的致密度和强度。

(3)为减少焊缝部分的应力集中，在焊缝两边打孔，并改进焊缝的形状(由单弧形改为双弧形)。

(4)马氏体不锈钢焊后退火，在退火酸洗机组运行时再进行一次补充退火。

1347．不锈钢的热处理方法是什么?

不锈钢热处理的目的是：对于热轧钢带进行软化恢复塑性；对于冷轧钢带消除冷轧后的加工硬化；使成品钢板达到规定的力学性能。

不锈钢的热处理方式严格分为固溶处理、退火、淬火、回火等方式，但一般生产中习惯地将无论何种热处理形式统称退火。

根据不锈钢带生产过程，退火可分为原料退火、中间退火及成品退火。

(1)原料退火。冷轧不锈钢带一般采用热轧钢带为原料。不锈钢热轧后硬度都较高，并有碳化物析出。各类不锈钢退火的目的和方式各不相同。

1)奥氏体不锈钢中含有大量的Ni、Mn等奥氏体形成元素，即使在常温下也是奥氏体组织。但是钢中含碳较多时热轧后会析出碳化物。另外，晶粒也会因加工而变形。

奥氏体不锈钢可能含有不大于0．08％或不大于0．15％碳，而碳在奥氏体中有一定的溶解度。这种钢的退火是将钢加热到退火温度，使碳化物充分固溶在奥氏体中，然后迅速冷却，溶人奥氏体中的碳将保持在固溶体中。因此，奥氏体不锈钢如在足够高的温度下退火，并以足够快的速度冷却，随后保持在室温，那么合金将保持碳的饱和状态而无碳化物析出。同时，在退火中调整晶粒度，以达到软化的目的。

奥氏体不锈钢以920～1150℃之间的温度范围在连续式退火炉中退火，并紧接着在水中淬火进行固溶处理。淬火温度根据碳含量及附加合金含量而定。有不稳定奥氏体的钢需要较

低的淬火温度。为防止晶问腐蚀，必须绝对避免碳化物的析出。

奥氏体不锈钢如果长期保持在450—850℃之间，会由于碳化物的析出而变脆。碳化物的析出，除与铬含量有关外，还与其他合金元素成分有关。

2)铁素体不锈钢通常没有γ→α转变，在高温和常温下都是铁素体组织。但是当钢中含有一定的C、N等奥氏体形成元素时，即使有很高的Cr含量，高温时也会部分形成奥氏体，在热轧后的冷却过程中也会发生马氏体转变，使钢硬化。这类钢的退火目的，一方面是使其在轧制中被拉长的晶粒变为等轴晶粒；另一方面是使马氏体分解为铁素体和晶粒状或球状碳化物，以达到软化的目的。

铁素体不锈钢的退火，一般以700～950℃温度范围在罩式炉中进行。

铁素体不锈钢的可冷轧性与晶粒大小有关，细晶粒退火最为适宜。粗大的晶粒是不能靠热处理改正的。

3)马氏体不锈钢在高温下为奥氏体，热轧后冷却过程中将会产生马氏体相变，常温下可得到高硬度的马氏体组织。退火的目的是将这种马氏体分解为在铁素体基本上均匀分布的球状碳化物，以使钢变软。

与铁素体不锈钢一样，马氏体不锈钢一般在750～900℃温度范围内在罩式炉中进行退火。并可采用两种退火方式：①在低于Ac3的温度下退火，快速冷却；②在高于Ac3的温度下退火，缓慢冷却，通常采用这种退火方式，使钢最大程度地软化。

(2)中间退火。不锈钢冷轧过程中产生的加工硬化，冷轧变形越大，加工硬化的程度也越高。中间退火的目的是将因加工硬化后的冷轧不锈钢通过再结晶退火而软化，以便进行下一轧程的加工。

中间退火的方式与原料退火基本一样，对于奥氏体不锈钢采用固溶处理；铁素体、马氏体不锈钢采用退火处理。

(3)成品退火。经加工硬化后的成品钢带，为了达到所要求的性能往往要进行成品最终退火。

成品退火工艺一般与中问退火工艺相同。个别产品根据需方要求而进行特殊处理。例如：对于奥氏体不锈钢0Cr-18Ni11Ti、0Crl8Ni11Nb，可以进行稳定化处理，处理温度为850～930℃；马氏体不锈钢可采用淬火、回火处理代替退火，以满足力学性能的要求。

1348．不锈钢冷轧机有哪些形式?

宽幅冷轧不锈钢带的宽度达1600mm，厚度为0．4～8．0mm。可用来轧制不锈钢带的冷轧机有如下几种：

(1)工作辊传动的4辊轧机。其工作辊直径大于350mm；(2)支撑辊传动的4辊轧机。其工作辊直径大于250～300mm；(3)工作辊带侧支撑的4辊轧机，如偏8辊轧机等。其工作辊直径大于150～250mm；(4)有塔形辊系的多辊轧机，如6辊轧机、12辊轧机、20辊轧机、CR轧机等。其工作辊直径大于40～150mm。

普遍使用的轧机形式是：工作辊传动的4辊轧机、4辊轧机+20辊轧机。轧机基本上为单机架布置，可逆轧制。到目前为止，世界上仅有一套4机架全连续式不锈钢带冷轧机，轧机为森吉米尔型20辊轧机。

在4辊轧机上，一般轧制厚度为0．2~0．5mm。在其有较长辊身(1200~1700mm)的轧机上，轧制成品厚度为0．5～2．5mm。

采用多辊轧机可能生产0．05~0．5mm厚的宽幅不锈钢带。

由于不锈钢带冷轧机一般是在焊有引带，采用大张力状态下进行轧制，因此，轧制是在先穿好钢带、机前后卷取机建立张力后，轧机带钢压下进行轧制。钢带前后焊接的引带及一小段不锈钢带不轧制。

不锈钢带冷轧机组的开卷机上设有卷纸机构，开卷时卷取从钢卷层问撤出来的垫纸；在

卷取机上设有垫纸机，在终轧道次时在卷取的钢卷层间垫上一层保护纸，以防止钢带表面相互接触而造成划伤缺陷。在中间道次往复轧制时，不需要垫纸。

1349．不锈钢冷轧生产为什么要设研磨抛光机组(RP)?

由于不锈钢的抗蚀性和外观要求，不锈钢带不允许有表面缺陷，并有规定的表面状态。因此，研磨抛光工序是不锈钢带的生产过程中不可缺少的工序，它用来除去冷轧前工序钢带表面的较小缺陷(整修式磨削)，同时也可以实现某些特殊要求的表面粗糙度。

典型的整修式研磨机组可处理的钢带宽度为800～1600mm，厚度为2．0～8．0mm，最高速度为20 m／min；精磨时厚度为0．3～4．0mm，最高速度为30m／min。

研磨机采用矿物油乳化液的“湿法”研磨工艺。乳化液经由过滤系统处理后再进行循环使用。

根据需要，可以将一台“发纹”机接在研磨机之后，用来生产表面加工等级No．10(HL)呈连续磨纹的特殊板面。残留在带材表面的乳化液膜由一个小型除油装置进行清理。 1350．冷轧不锈钢平整的作用是什么?

平整是不锈钢带生产的重要工序。它不以减小钢带厚度为目的，它有三个作用：

(1)改善力学，性能。对于铁素体不锈钢及一些低碳马氏体不锈钢钢带来说，平整最重要的目的是改善力学性能。这种钢和其他软钢一样，退火后进行冷加工时会产生屈服点延伸现象，出现滑移线，严重影响产品质量。一般平整量为0．8％～1．2％。

(2)改善板形。任何钢带都要求板面平直，而退火酸洗后的钢带板形一般都不理想，需要通过平整来修正。对于Cr—Ni系不锈钢和高碳Cr不锈钢，改善板形是平整的主要目的。

(3)改善表面的精加工状态。不锈钢带根据表面加工要求有毛面(No．2D)和光面(No．2B)之分，是通过不同辊面状态的轧辊进行平整而获得的。对于钢带表面的某些缺陷通过平整也可以得到改善。

不锈钢带的平整机有2辊可逆式和4辊可逆式，普遍使用的是2辊可逆式平整机。不锈钢带的平整厚度范围很宽，一般平整一个道次，而对于厚度较薄的钢带可以采用多道次平整，用累计伸长率使产品达到所规定的要求。

平整机使用的工作辊对产品质量影响最大，故对辊子的表面有严格要求。No．2B等光面板平整时，辊子表面须用600号砂轮研磨，保证其粗糙度，同时不得残留有螺旋纹、振纹等缺陷。新换的平整辊都要用抛光器抛光。抛光器用1000号环行砂带，可以沿辊身横向移动抛光。No．2D麻面板平整时，辊子表面用专门的打毛设备进行打毛处理。

不锈钢带的平整也分干平整和湿平整，但多数情况下仍使用干法平整。

不锈钢带的平整量，对于铬系钢中的铁素体钢和低碳马氏体钢，平整量一般控制在1％左右；对于镍系钢和高碳马氏体钢，则要根据钢带板形决定，平整量可大一些，但不超过2％，以免引起加工硬化。

第五节电工钢生产

1351．电工钢如何分类?

电工钢可以按其成分、加工方法、磁性能进行分类。电工钢按其成分分为低碳低硅(碳含量很低，硅含量小于0．5％)电工钢和硅钢两类；按最终加工成型的方法分为热轧硅钢和冷轧硅钢两大类；按其磁各向异性分为取向电工钢和无取向电工钢。

热轧硅钢板均系无取向硅钢，硅钢的磁各向异性是在冷轧后通过二次再结晶过程发展而成的，因此只有冷轧电工钢才有取向与无取向之分。由于产品的用途不同对磁各向异性的要求不同。在旋转状态下工作的电机要求电工钢磁各向同性，用无取向电工钢制造；变压器在静止状态下工作，要求沿一个方向磁化(轧制方向)，用冷轧取向硅钢制造，因此取向硅钢又称变压器钢。

在武钢及一些资料、书籍中，称普通取向硅钢为GO钢，高磁感取向硅钢为Hi—B钢。

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