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RAL板带轧制理论与工艺主讲人邸洪双2011年3月材料加工工程硕士研究生选修课RAL•板带轧制过程的数学模拟•板带轧制厚度控制•板凸度和板平直度理论•涂镀层钢板的生产•绪论主要内容RAL热轧板带钢制造工艺RAL冷轧板带钢制造工艺RAL电镀锌板带钢制造工艺RAL热浸镀锌板带钢制造工艺RAL中口径无缝钢管制造工艺RAL小口径无缝钢管制造工艺RALUOE钢管制造工艺RAL中口径高频焊管制造工艺RAL小口径高频焊管制造工艺RAL螺旋焊管制造工艺RAL辊弯和冲弯钢管制造工艺RAL重轨及其制造工艺RAL重轨及其制造工艺RAL重轨及其制造工艺RALH型钢RAL线材及其制造工艺RAL线材应用例RAL特殊钢棒材及其制造工艺RAL特殊钢棒材应用例RAL冷轧钢板生产技术发展概况绪论RAL1我国冷轧钢板生产技术发展概况冷轧生产技术发展的3个阶段：第一阶段：1978年以前，缓慢发展。代表设备：1962年鞍钢1700，1200单机架四辊可逆冷轧机第二阶段：1978－1998，稳步发展（计6套）。代表设备：1978年武钢1700，1989年宝钢2030冷连轧第三阶段：1998年以后，快速发展。代表设备：宝钢5（9）套：2030，1420，1550，1800，1220(益昌）…鞍钢3（5）套：1700，1900，3冷轧(1500硅钢),2130…武钢1（2）套：1700，2150，5机架6辊酸轧机组，ZR20…其它：济钢2套，本钢3套，唐钢2套，首钢2套，邯钢，马钢RAL冷轧钢板生产技术的发展过程：机架数：单机可逆，连轧（3）－4－5－6机架轧辊数：2－4－6（HC，UC）－20－36（森吉米尔）轧制速度：100－3000m/min（~50m/s）发展趋势：大型化、高速化、连续化、自动化1我国冷轧钢板生产技术发展概况RAL1我国冷轧钢板生产技术发展概况年代厂家宽度/机架数类型1978武钢1700五机架4-h1989宝钢2030五机架CVC1990益昌1220五机架PC1996攀钢1220四机架HC2001宝钢1550五机架UC我国代表性冷连轧机组的类型RAL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1我国冷轧钢板生产技术发展概况RAL1我国冷轧钢板生产技术发展概况附加值增加冷轧板热轧板涂镀层板普通板金属覆层有机覆层合金板专用板镀锌板镀锡板镀铝板建筑用板家电用板食饮用板不锈板硅钢板RAL2.钢板冷轧过程的特点冷轧技术发展继续教育培训讲座RAL(1)宽厚比大,板形控制难度大•冷连轧最薄规格：～0.15mm，最宽规格：～2000mm•宽厚比：10000•保证板形良好的条件：比例凸度相等，冷轧要求最严格2.钢板冷轧过程的特点宽厚比比例凸度差RAL(2)变形抗力大，厚度精度要求高、难度大•轧制力大，轧机弹性变形大，要求机架刚度大•轧辊弹性变形（压扁、弯曲）大，要求辊系刚度大•轧辊热膨胀和磨损大•采用润滑轧制减小摩擦•对数学模型要求高2.钢板冷轧过程的特点koutFeout弹性回复区轧制力Fp塑性区轧制力Fein:弹性压缩区轧制力kinhintinhPinhPouthouttout塑性区弹性回复区弹性压缩区kmRAL(3)带张力轧制（张应力t：～0.3σS）张力作用：•防止轧件跑偏•改变轧件应力状态，降低轧制力•控制板形•作为AGC控制的一种手段2.钢板冷轧过程的特点RAL(4)工序多，工艺复杂，综合性强主要工序：焊接－酸洗－轧制－脱脂－退火－平整－剪切－矫直－镀层技术综合：冶金、机械、控制、计算机学科综合：力学（轧制力、张力、应力分析）化学（酸洗、脱脂、涂层）数学（模型、公式、算法）金属学（退火、织构、组织性能）物理学（摩擦、润滑、表面）其它：机械学、控制理论、人工智能…2.钢板冷轧过程的特点RAL(5)产品要求高2.钢板冷轧过程的特点•尺寸精度要求：2～5μm比载人航天高9个数量级〔109，10亿倍〕•板形精度要求：5I（1I＝10－5）•表面精度要求：不允许有任何瑕疵－O5板：要求最严格的汽车面板－家具用板：经得起挑剔目光的考验RAL2.钢板冷轧过程的特点l1l2轧辊的发展变化－小径化趋势小辊径的优点：减小接触区－减小轧制力－减小弹性变形－有利轧薄RAL2.钢板冷轧过程的特点小辊径的优点：减小接触区－减小轧制力－减小弹性变形－有利轧薄工作辊直径510mm295mm200mm4.3MN6.4MN13MNRAL2.冷轧过程特点－最小可轧厚度•最小可轧厚度理论（Tong-Sacks理论，Ford－Alexander理论）hmin=1.544μC0kR≈D/3000（通常可用到：D/1000～D/2000）•轧薄规格要减小辊径•采用支撑辊增加刚度•带张力轧制情况不同RAL2.冷轧过程特点－小径化趋势2辊轧机：冷轧很少采用4辊轧机：大量采用6辊轧机：近年来应用较多，有HC，UC，CVC多种类型6辊轧机基本特点：中间辊横移（工作辊横移）RAL2.冷轧过程特点－小径化趋势6辊轧机工作辊直径太小容易出现横向弯曲，需要侧向支撑偏8辊轧机，不适合可逆轧制Z－high轧机，双向侧支撑，可以可逆轧制偏8辊轧机Z－high轧机RAL2.冷轧过程特点－小径化趋势•12辊轧机和20辊轧机，辊径进一步减小•20辊轧机广泛用于轧制难变形材RAL多辊轧机（森吉米尔轧机）常用于•不锈钢(占世界96%）•硅钢,弹簧钢（游丝）•全世界有500多套主要参数•辊径：1.5－90mm•宽度：20－2200mm•厚度：～0.001mm•速度：～15m/s（最大）RAL•异步轧制：上下辊采用不同的线速度•优点：减小轧制力，有恒延伸效果，板形控制容易突破最小可轧厚度：90mm辊径轧制出0.005mm(钢)，0.0035mm(铜)•缺点：1）轧机震动；2）负荷分配不均，快辊负荷大2.冷轧过程特点－不对称轧制RAL•异径轧制：上下辊采用不同的辊径•优点：减小接触弧长度，减小轧制力2.冷轧过程特点－不对称轧制RAL3.冷连轧工艺及其新进展现代冷轧带钢生产技术新进展讲座RAL冷连轧工艺流程：主导工艺环节：酸洗－轧制－退火－精整－涂层开卷－切头－焊接－活套（料仓）－酸洗－清洗－退火－平整－分卷－包装－冷轧卷轧制－剪切－卷取退火－平整－横切－包装－冷轧板退火－焊接－镀锌－剪切－镀锌板－涂层－烘干－包装－彩涂板3.冷连轧工艺及其新进展RALRAL5.冷轧产品开发3.冷连轧工艺及其新进展RAL3.冷连轧工艺及其新进展带钢冷轧发展的3个阶段：－单机可逆轧制－连续式轧制（通常3－6个机架）全连续无头轧制－无头轧制CDCM（酸-轧联合机组）FIPL(酸-轧-退连续生产线)RAL单机可逆轧制缺点•料头损失大•生产效率低•产量低，成本高特点•前后带卷筒，正反转轧制•控制系统简单•操作维护容易•投资少，见效快RAL单卷连续式冷连轧机组特征：成卷连续轧制，每架轧机只轧1道，生产效率较高缺点：每一卷要穿带，头尾出现尺寸偏差，影响生产开卷机冷连轧机组卷取机•八一钢厂采用，调试中遇到问题RAL无头轧制的冷连轧机组示意图实现方法：前一卷的尾部与后一卷的头部焊接在一起优点：避免穿带、减少头尾偏差、生产高效率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RALCDCM-酸轧联合机组ContinuousDiscalingContinuousMill1＃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RAL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Inlandsteel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RAL鞍钢1780冷轧鞍钢1500冷轧宝钢1550冷轧宝钢1420冷轧鞍钢1700冷轧冷连轧机组四辊与六辊轧机的组合方式举例RAL3-RollUnitFlashButtWelderPicklingTankCarrouselReelFlyingShear工作辊、中间辊、支撑辊均可轧制中快速、自动换辊轧辊自动找正开卷机矫平机闪光对焊机温度板卷处理操作双CPC对中装置粗调CPC和精调CPC入口导向架3辊导向架提高对中精度日立电机驱动伺服阀日立－索尼磁尺高响应性（20Hz）高精度(±1μm）长寿命（2－5年）容易维护#4#3#2#1(OPTION)DeliveryLooperPORSidetrimmer#5RollChanging工作辊正负弯辊，横移中间辊横移与弯辊可实现大压下轧制良好板形控制功能出色的边部减薄控制ScaleBreakerRoughCPC深槽、浅槽、喷射式等多种方式有操作稳定和节能的特点弯曲＋大张力＋延伸减少酸消耗，改善环境加快除鳞时间减小切边，改善板形IntermediateLooperFineCPCEntryLooper入口板卷处理DUALCPCUNITHYROP-F预除鳞酸洗槽UCM轧机Bridle采用转鼓式飞剪，缠绕式进料器，可进行高速穿带，适于稳定生产薄规格产品卡塞尔双筒卷取机三菱－日立冷轧新技术切边剪和碎断剪带AWC功能，实现自动宽度控制和高精度剪切。RALFINECPCUNITSHEARWITHPINCHROLLTENSIONMETERROLLPASSDIRECTIONDIRECTIONNo.1MILLSTANDTHREEROLLUNITENTRYTHICKNESSGAUGE3辊导向架精调CPC入口导向架粗调CPCHITACHISpecialTechnology双CPC对中装置PASSPASSENTRYSHEARWITHPINCHROLL(Forstripdividing)(OPTIONAL)精调CPC带钢侧弯补偿MILLENTRYBRIDLEUNITForheavyreductionandstablerolling粗调CPC带钢对中控制SIDEGUIDEUNIT(Forstripthreading)THREEROLLUNITTocontinuesteadyrollingbykeepingofstripTENSIONMETERROLLEasystripthreadingandcoolantdamming双CPC对中系统RAL弯曲＋张力预除鳞1.TensionLevellerTypeScaleBreaker-Stretching&Bendingtype2.UltraHighTensionLeveller-NarrowTrimmingScrapWidth3.Multi-purposeScaleBreaker-HighproductivityofHighCarbonMaterialBendingAnti-camberingunitStretchingunitTensionExitBridleEntryBridleLevelingMill+FlatSheetElongationEdgeWaveQuarterBuckleCenterWaveRAL电机驱动伺服阀RAL带AWC的切边剪带AWC的切边剪TraversingNotchingTurningTraversingTurning常规切边剪1.通过转动进行剪切宽度控制2.定位精度高、效率高RALVERTICALBELTWRAPPERDELIVERYCOILCARDRUMSHEARDELIVERYTHICKNESSGAUGEPASSCAROUSEL卷取机SHAPEMETERTENSIONMETERROLLSNUBBERROLLOUTBOARDBEARINGFINALMILLSTANDNo.1No.2RAL酸洗目的：清除氧化铁皮，保证带钢表面质量酸洗方式：～1960年前，硫酸酸