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辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第1页1年产量80万吨冷轧板带钢车间设计1综述1.1我国冷轧带钢技术的发展历史1.1.1国际冷轧带钢技术的发展史钢的冷轧是在19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽度20-25mm的冷轧钢带。美国1859年建立了25mm冷轧机，1887年生产出宽度为150mm的低碳钢带。1880年以后冷轧钢带生产在美国、德国发展很快，产品宽度不断扩大，并逐步建立了附属设备，如剪切、矫直，平整和热处理设备等，产品质量也有了提高。宽的冷轧薄板(韧带)是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的。首先是美国早在1920年第一次成功地轧制出宽带钢，并很快由单机不可逆轧制而跨入单机可逆式轧制。1926年阿姆柯公司巴特勒工厂建成四机架冷连轧机。原苏联开始冷轧生产是在30年代中期，第一个冷轧车间建在伊里奇冶金工厂，是四辊式，用单张的热轧板作原料1938年在查波罗什工厂开始安装从国外引进的三机架1680mm冷连轧机及1680mm可逆式冷轧机，生产厚度为0.5-2.5mm，宽度为1500mm的钢板。以后为了满足汽车工业的需要，该厂又建立了一台2180mm可逆式冷轧机。1951年原苏联建设了一套2030mm全连续式五机架冷连轧机，年产250万吨，安装在新利佩茨克。日本1938年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机，开始冷轧薄板的生产。1940年在新日铁广火田厂建立了第一套四机架1420mm冷连轧机。1.1.2我国冷轧带钢技术的发展史建国初期,由前苏联援建单机架可逆式1250、1700冷轧机。在20世纪70年代，武钢引进1700冷连轧机和连退、涂镀设备。总体说来，中国冷轧技术发展相对缓慢。改革开放之后，宝钢等大型企业相继从国外引进大型冷连轧机2030、1550、1420等不同尺寸的轧机，以板形控制手段为代表的机型也几乎囊括了国外开发的各种机型，CVC、辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第2页2HC、UC、UCM、UCMW、DSR轧辊、VC轧辊等，采用了当今世界上最先进的工艺、控制技术，如厚度控制、板形控制、轧制润滑、动态变规格、交流传动等。布置方式也由酸洗、单卷轧制分开，逐步过渡到无头轧机、酸轧联机。酸洗—冷连轧联合机组(CDCM)已成为我国冷轧机建设的主流，成为增加冷轧板带产能的主力，先后已经有近10条CDCM线投入生产，并且在鞍钢首先实现了1780mm酸洗—冷连轧机组的国内独立设计，实现了首条国产化的机组建设。我国宝钢、武钢、鞍钢等一批重点企业先进装备的投产，在自动控制和检测仪表上都达到了国际先进水平，在产品尺寸精度上，冷轧板带厚度精度达到±4～6μm，板形精度达到6～7I，无取向硅钢厚度精度达到±3.5μm，板形精度达到6I。在冷轧板带表面缺陷在线检测上，北京科技大学高效轧制国家工程研究中心与国外合作已经开发出基于图象分析的冷轧板带在线表面缺陷检测仪，并已成功应用于武钢海南冷轧厂的可逆式冷轧机上。宝钢、武钢和鞍钢等企业的板带生产线都已安装了板带表面质量在线监测系统[1]。在冷轧板形控制系统方面，鞍钢联合国内高校和科研单位进行了冷轧机板形控制技术与控制系统核心技术研发并应用于鞍钢1250六辊冷轧机工业生产实践，取得了核心技术突破，开发出国内第一套工业应用分段接触压磁式板形测量辊作为板形测量设备，采用当前世界最先进的数字信号处理系统DSP(DigitalSignalProcessing)对板形辊测量信号进行处理,采用基于板形调控功效法进行多执行器板形闭环控制系统及相应的在线控制系统软件开发，开发出冷轧机板形解析模型系统(包括轧机辊系变形模型、轧辊温度场模型、轧辊磨损计算模型、基于板形控制的轧制负荷分配在线控制计算模型)，在六辊冷轧机或多辊冷轧机上进行板形调控执行器控制，包括轧辊倾斜、工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊窜辊、分段冷却、轧制力前馈控制等功能，实现了板形的高精度控制，成品带钢板形综合精度小于8I单位[2]。1.2冷轧的主要产品种类冷轧板带钢的产品品种很多,生产工艺流程亦各有其特点。具有代表性的冷轧板带钢产品是金属镀层薄板（包括镀锡板、镀锌板等）、深冲板（以汽车板为最多）、电工硅钢板、不锈钢板和涂层（或复合）钢板。随着技术升级，鞍钢与上海大学等单位合作,以磷或磷+钒代硅研发成功低碳、低硅、无铝(低铝)相变诱发塑性钢,解决了传统高铝辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第3页3相变诱发塑性钢生产困难、高硅相变诱发塑性钢可镀性差、焊接性差的问题,批量生产590、780等不同级别的相变诱发塑性钢,并应用于一些国产车型,在高强钢的开发和应用方面闯出一条新路。成品供应状态有板或卷或纵剪带形式,这要取决于用户的要求。其品种和规格国家标准做了相应的规定,见表1.1及表1.2：表1.1冷轧钢板的品种和规格冷轧钢板品种厚度范围/mm宽度范围/mm普通薄钢板0.2~4.0500~1500合金结构钢板0.2~4.0500~1500深冲钢板0.8~3.0约2000弹簧钢板0.7~4.0500~1500不绣钢板0.5~4.0500~1500电工硅钢板0.1~1.0600~1000纯铁薄板0.2~4.0500~1500酸洗钢板0.25~2.0400~1000镀锌钢板0.35~1.5400~1000镀锡钢板0.15~0.55550~1100镀铅钢板0.5~0.8600~1000表1.2冷轧钢带的品种和规格冷轧钢带品种厚度范围/mm宽度范围/mm普通冷轧钢带0.05~3.05~200冷轧焊管坯0.5~4.050~500冷轧冲压钢带0.05~3.64~300碳素结构钢带0.1~3.04~200弹簧、工具钢带0.1~3.04~200不锈钢带0.05~2.520~400热镀锡钢带0.08~0.5290~300辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第4页4此外，在开发产品新品种方面进步迅速，在生产家电板、彩涂家电板、荫罩带钢、耐指纹板等方面技术已十分成熟。1.3冷轧带钢的生产工艺现状冷轧带钢是由热轧带钢采用冷轧方式生产出的具有较高性能和优良品质的板带产品。不仅表面质量和尺寸精度高，而且可以获得很好的组织和性能。通过冷轧变形和热处理的恰当配合，不仅可以比较容易地满足用户对各种产品规格和综合性能的要求，还特别有利于生产某些需要有特殊结晶织构和性能的重要产品，例如硅钢板、深冲板等。伴随着汽车、家电、轻工制造等行业的快速发展,对冷轧带钢的质量和品种要求日趋严格,给冷轧工艺发展带来了前所未有的机遇及挑战。1.3.1冷轧带钢的生产工艺冷轧生产工艺流程已经是比较成熟的工艺流程，大致的生产流程为：首先由热轧带钢厂运送来热轧板卷作为冷轧厂的原料，将热轧板卷先退火，然后开卷焊接、酸洗之后开始冷轧，冷轧后要经过中间退火、平整、精整和检验，产品检验合格，包装入库。具体的基本流程图为：原料。要得到均匀的交货性能,必须要对原材料的化学成分进行全检,并根据碳含量进行选材。薄带钢连铸的产业化将会为冷轧原料提供新的来源。高品质的冷轧成品尤其要注重前工序的生产,要有纯净度高、品质优良、性能均匀的原板才能轧出优质的冷轧产品。酸洗。冷轧坯料在轧制前必须经过连续酸洗机组清除氧化铁皮,以保证带钢表面光洁,顺利地实现冷轧及其后的表面处理。为获得更佳的酸洗质量,需提高酸液温度并降低原料退火开卷焊接酸洗粗轧精轧中间退火精整成品退火检验包装出厂辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第5页5酸洗速度。在酸洗技术方面,采用浅槽紊流或喷流酸洗工艺。与旧的深槽式及单一浅槽式酸洗工艺相比,浅槽紊流及喷流酸洗工艺均大大降低了酸洗时间并提高了酸洗质量。新型高效的全自动焊机、大张力拉伸矫直机、故障率低的活套、带快速回转刀头的圆盘剪、先进的自动补酸系统,都是现代化大型酸洗机组的成熟实例。酸洗-轧机联合机组发展迅速，对于特殊钢、高强钢和极薄带钢,可逆轧机(尤其是双机架可逆轧机)辅以现代化的控制手段仍不可替代。轧制。酸洗之后即可轧制,为确保冷轧板形，需提供适当的辊型,配合弯辊、窜辊系统轧制。满足了用户对板形质量精度日趋严格的要求。全数字化的交流变频传动技术使得控制过程更快速、更准确。新型激光测速仪和各种厚度、板形及平整度测量仪的应用,可提高轧制成品的厚度精度和平整度。清洗，退火。由于冷轧的工艺特点,轧到一定厚度必须进行退火使钢软化。但是轧制过程中,带钢表面有润滑油,而油脂在退火炉中会挥发,挥发物残留在带钢表面上形成的黑斑又很难除去。因此,在退火之前,应洗刷干净带钢表面的油脂,即脱脂工序。脱脂之后的带钢,在保护气体中进行退火，为保证退火性能,应选择低温长时间退火的工艺制度。退火后的带钢表面光亮,进一步轧制或平整时,就不必酸洗。平整。退火之后的带钢必须进行平整,以获得平整光洁的表面,均匀的厚度,并使性能得到调整。为减轻或消除边缘“凸条”,需采用凸度辊进行平整。平整之后,可根据定货要求对带钢进行剪切[8]。镀锌。经过平整后的冷轧钢板表面质量很好，但没有保护的话会很快被腐蚀，所以要求要在其表面镀上一层金属保护层，这种金属通常是锌，而这种保护方法就叫镀锌。镀锌方法包括热镀和电镀。如果需要热镀锌的冷轧带钢，一般从冷轧机出来后，直接送到连续镀锌机组。带钢在该机组中脱脂、常化或再结晶退火和热镀锌。镀锌机组末端设有卷曲机或横剪机，带钢可以成卷交货，也可单张交货。电镀锌所得锌层比热镀锌薄，它特别适于用做涂漆和塑料的粘附底层。经过冷轧、退火和平整后，带钢就进行连续电镀锌，一般还要做化学再处理。有的设备只能电镀单张薄板。和所有其他电镀锌方法一样，电镀锌也可以单面镀或进行差厚双面镀。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第6页6矫直。经过退火和镀锌后的带钢，容易产生滑移线，且被锌层覆盖。镀锌后通常不进行平整，因为平整会使带钢表面发生变化，所以在镀锌机组的出口处，将带钢在张力下进行拉伸矫直，通过这样的方法防止产生扭折。通过退火处理和平整，可以改善带钢镀锌后的变形性能，以提高深冲能力。板带钢轧制制度的确定。轧制制度包括：压下制度、张力制度、辊型制度和速度制度。其中压下制度是决定因素，是最重要的轧制制度。制定轧制制度的原则和要求是在轧机允许的条件下提高产量和保证产品优质。主要的限制条件是咬入和轧辊及接轴叉头的强度。由于轧制制度受带钢表面缺陷影响严重，因此带钢表面缺陷对于制定合理的轧制制度是不可忽视的一个重要因素。在薄板带钢冷轧过程中常常出现的缺陷有：浪形、瓢曲和镰刀弯。板形不良会产生勒辊、轧卡、撕裂、断片等。1.3.2冷轧带钢的轧制工艺特点(1)加工温度低轧制中将产生不同程度的加工硬化当钢种一定时，加工硬化的剧烈程度与冷轧变形程度有关。加工硬化达到一定程度后，就不能继续轧制，要经过软化热处理才可继续进行。成品冷轧板在出厂前也需要进行热处理，通常是再结晶退火处理。(2)需要工艺冷却和润滑冷轧过程中的变形热和摩擦热使轧件和轧辊的温度升高，辊面温度过高会引起工作辊淬火层硬度下降，甚至发生内部组织分解，使辊面出现附加应力而产生裂纹，还会破坏正常的辊形，影响轧制精度。同时，辊温过高也会导致工艺润滑剂失效（油膜破裂），使冷轧不能顺利进行。冷轧采取工艺润滑的主要作用是减小金属的变形抗力，有助于在已有的设备能力条件下实现更大的压下，生产厚度更小的产品。(3)采用张力轧制采用大张力轧制，张力的主要作用是防止带材在轧制过程中跑偏，保证带材平直和良好的板形和保持轧制过程的稳定，降低金属变形抗力适当调整轧机主电机负荷。。采用的平均单位张力值为材料屈服强度的10%～60%，一般不超过50%；(4)采用多轧程轧制。由于冷轧使材料产生加工硬化，当总变形量达到60%～80%时，继续变形就变得很困难。为此要进行中间退火，使材料软化后轧制得以继续进行。为了得到要求的薄带钢，这样的中间退火可能要进行多次。两次中间退火之间的轧制称为一个轧程。冷轧带钢的退火在有保护气体的连续式退火炉或罩式退火炉中进行(见冷轧板辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第7页7带退火)。冷轧带钢的最小厚度目前可达到0.05mm，冷轧箔材可达到0.001mm。1.4几种冷轧薄板带钢轧机设备介绍1.4.1二辊轧机二辊轧机为一种较老的结构形式。它