冷轧带钢生产工艺及发展状况

冷轧带钢生产工艺及发展状况

摘要：本文讲述了冷轧带钢的优点，生产方法及工艺过程，发展状况以及对材料的力学及工艺性能要求。

关键词：冷轧，生产方法，生产工艺，发展状况，性能要求。

一、冷轧带钢的优点

金属在再结晶温度以下进行轧制变形叫做冷轧，一般指带钢不经加热而在室

温直接进行轧制加工。

冷轧生产可提供大量高精确度和性能优良的钢板和带材，其最主要的特点是加工温度低，同热轧生产相比，它有以下优点： (1)冷轧带钢产品尺寸精确，厚度均匀，带钢厚度差一般不超过O.01-0.03mm或更小，完全可以符合高精度公差的要求。

(2)可获得热轧无法生产的极薄带材(最薄可达0.001mm以下)。

(3)冷轧产品表面质量优越，不存在热轧带钢常常出现的麻点、压入氧化铁皮等缺陷，并且可根据用户的要求，生产出不同表面粗糙度的带钢(光泽面或麻糙面等)，以利于下道工序的加工。

(4)冷轧带钢具有很好的力学性能和工艺性能(如较高的强度、较低的屈服极限、良好的深冲性能等)。

(5)可实现高速轧制和全连续轧制，具有很高的生产率。

二、冷轧生产方法

冷轧板带钢生产方法分为单片轧制和成卷轧制两种方法。

(1)单片轧制。单片轧制最早采用二辊式轧机，目前多用四辊式冷轧机。四辊冷轧机按其轧辊运转方向可分为可逆式和不可逆式。 采用不可逆式四辊轧机进行单片生产时，轧制操作是由人工逐张将钢板喂入轧机，全垛钢板轧完一道次后，用吊车将板垛吊送到轧机前，进行下一道次的轧制，如此循环进行，直到轧成规定的成品尺寸时为止。

采用可逆式轧机时，则轧制操作有两种，一种是每一张钢板在轧机上往返轧制，直到轧制成最终的成品尺寸，然后再进行第二张钢板的轧制。这种操作方法虽然压下调整操作频繁，但产品表面不易划伤，故实际生产中应用较多，特别是轧制单重和尺寸较大的钢板，均采用此法。另一种是每张钢板逐张送入轧机，待全垛钢板轧完一道次后，再逐张返回轧制第二道次。此种操作方法使轧制产品尺寸较均一，而且省去了轧辊反转和压下的调整时间，从而冷轧机产量较高，但板面之间有时可能造成划伤。

单张轧制方法由于不能采用张力，故每道次的压下率一般不超过14％，轧制道次增多，钢板加工硬化程度增大。因此，单张轧制不能生产厚度很薄的冷轧产品。

(2)成卷轧制。目前，冷轧生产大多是采用成卷轧制，其基本形式分为单机成卷轧制和多机架连续式成卷轧制两种。成卷轧制采用二辊轧机、四辊轧机、偏八辊轧机、十二辊轧机、二十辊轧机等不可逆式和可逆式的冷轧机。

单饥不可逆式冷轧机主要有二辊轧机和四辊轧机两种(图1-1)，这种轧机在我国有数百台之多，其辊身长度在100-600mm之间，辊径在100-300mm之间。在这些轧机中，大部分设有开卷机和卷取机。这些轧机主要用来生产600mm以下的

窄带钢或平整成卷的窄带钢，轧制速度在1.2-2.Om／s范围内。

图1-1 不可逆式冷轧机

a- 二辊不可逆式；b-四辊不可逆式

单机可逆式冷轧机分为四辊轧机和多辊轧机(偏八辊轧机、十二辊轧机、二十辊轧机)。轧机大部分采用工作辊驱动方式，这样可使总变形抗力减小，降低电能消耗，可轧制较薄的产品。

与单机座可逆式冷轧机相比，多机架连续式冷轧机具有如下特点： (1)轧制速度高，一般在 25m/s以上（最高可达41 m／s）。

(2)产品质量好，能满足用户提出的力学性能、表面质量、厚度、精度等各种要求。

(3)钢卷的两端均能压下，减少了切头切尾损失，金属收得率高。 (4)产量高，年产量一般在数十万吨到100万t以上。

(5)采用液压压下装置和一系列自动化控制及各种新技术，其优点更为突出。

多机架连续式冷轧机的缺点是：

(1)各机架的延伸和轧制速度不易调整，生产操作较难掌握。 (2)轧制品种范围受一定限制。

(3)设备投资较大。

三、冷轧板带的生产工艺流程

冷轧板带的轧制方法虽有单张和成卷、单机座和多机座之分，但它们的生产工艺过程却基本相似。冷轧薄板、带钢中有3大典型产品：镀层板、汽车板与电工硅钢板。其生产工艺流程大致如图1-2所示。

图1-2 冷轧薄板、带钢生产工艺流程

四、冷轧薄带钢生产的发展概况

薄板、带钢的生产技术是钢铁工业发展水平的一个重要标志。薄钢板除了供汽车、农机、化工、食品罐头、建筑、电器等工业使用外，还与日常生活有直接关系，如家用电冰箱、洗衣机、电视机等都需要薄钢板。因而在一些工业发达的国家中，薄钢板占钢材的比例逐年增加，在薄板、带钢中，冷轧产品占很大部分。 冷轧生产最初是在二辊轧机、四辊轧机上进行的。随着科学技术和工业的发展，需要更薄、质量要求更高的带材，尤其是仪表、电子、通讯设备上需要极薄带材。四辊轧机往往不能满足这一要求，这样便出现了新型结构的轧机，如六辊轧机、十二辊轧机、二十辊轧机、偏八辊轧机和其他复合式多辊冷轧机，如图1-3所示。

图1-3多辊冷轧机

a- 十二辊轧机；b-二十辊轧机；c-偏八辊轧机

冷轧带钢可以用单机和多机架连轧机来生产，目前主要采用三机架到六机架四辊冷连轧机，这种轧机的特点是生产率高，机械化、自动化程度高，产品质量好。

近年来，冷轧带钢生产技术的发展主要有以下几个方面：

(1)增加钢卷质(重)量。增加钢卷质量是提高设备生产能力的有效方法，因为冷轧带钢是以钢卷方式生产的，每一个钢卷在送到机组内轧制或处理前，都必须经过拆捆、开卷、穿带，然后加速到正常速度工作，在每一卷终了时又需要有减速、剪切、卷取及卸卷的过程，占用较多的生产时间。钢卷质量增大后，可相应地增加作业的时间，而且由于每卷带钢长度的增加，带钢在稳定速度下轧制的时间也相应增加，机组的速度才能真正得到提高，带钢的质量也才能得以改善。然而，钢卷质量也不可无限制地增加，它受到开卷机、卷取机等机械设备的结构与强度的限制，也受到电动机调速范围的限制，而且卷重太大还会给车间内钢卷的运输和存放带来困难。目前，冷轧带卷的质量已达40t，个别的达到60t，以带钢单位宽度计算的卷重达到30-36kg／mm。

(2)提高机组和轧机的速度。以五机架轧机为例，20世纪50年代大都在20m／s左右，60年代以来已逐步提高到30m／s左右，最高轧制速度达37.5m/s。六机架冷连轧机的最高轧制速度已超过了40m/s。但是，轧制速度的进一步提高会受到工艺润滑材料与方式的限制。

其他作业线(如单机架平整机组、双机架平整机组、各剪切机组、连续热镀锌机组、酸洗机组、电镀锡机组等)的机组速度也都相应提高。

(3)提高产品厚度精度。为提高冷轧带钢的厚度精度，在冷轧机上采用了全液压压下装置，以便增加轧机压下装置的反应速度，并采用了带钢厚度自动控制装置。对于高速、高产量的带钢冷连轧机，实现了计算机控制。

(4)改善板形。在带钢冷连轧机上，广泛采用液压弯辊装置来改善板形。 (5)提高自动化程度。在生产操作自动化方面，普遍采用各种形式的极限开关、光电管等、对每个动作实行自动程序控制，实现了钢卷对中、带钢边缘纠偏、机组中带钢速度的自动调整、剪切钢板的自动分选等自动化操作和控制。

（6）改进轧机结构。1971年以来，出现了全连续式冷连轧机。这种轧机只要一次引料穿带后，就可实现连续轧制。此时，后续带卷的头部通过焊接机与前一带卷尾部焊接在一起。为了保证带钢能够连续轧制，在连轧机人口端设置了活套装置。在冷连轧机组出口端没置了分卷用的飞剪机，并设置了两台卷取机，以便交替地卷取带钢。全连续式冷连轧饥即使在换辊时，带钢依然停留在轧机内。换辊一结束，轧机可立即进行轧制。采用全连续式冷连轧机，可以提高生产率30％-50％，产品质量和收得率也都得到提高。

(7)改进生产工艺。不断采用新工艺、新设备，例如深冲钢板连续退火作业线和浅槽盐酸酸洗、HC轧机、和异步轧制等，以简化冷轧工艺过程，提高冷轧带钢的精度和节省能量。

五、对冷轧板带钢通常要求的力学性能和工艺性能

为了合理地使用板带钢和评定其质量，技术标准中都有对钢材进行力学性能

及工艺性能试验的规定。力学性能是指钢材受外力作用时反映出来的各种指标，包括抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率和冲击韧性等。工艺性能试验的目的，是检验板带钢具有的再加工性能，工艺性能包括弯曲、冲压、焊接性能等。

六、结束语

冷轧带钢和薄板具有表面光洁、平整、尺寸精度高和机械性能好等优点，产

品大多成卷，并且有很大一部分经加工成涂层钢板出厂。成卷冷轧薄板生产效率高，使用方便,有利于后续加工。因此应用广泛,已逐渐取代同样厚度的热叠轧薄板。只有少量的非凡用途的冷轧合金钢板采取单片轧制。冷轧带钢和薄板的产量在工业发达国家已占钢材总产量的30％左右。钢种除普通碳钢外，还有硅钢、不锈钢和合金结构钢等。

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08050101 裘科伟 27

2011年12月1日

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