搜索
冷轧厂生产工艺前言针对冷轧生产的工艺流程及设备特点，为使新入企人员及岗位调动人员在短时间内了解冷轧生产的基本原理、熟悉冷轧工艺的生产流程、掌握上岗必备基础知识，特编写了本教材。目录•第一章冷轧厂简介•第二章冷轧厂工艺概况•第三章酸洗工艺简介•第四章轧制工艺简介•第五章纵剪工艺简介•第六章退火工艺简介•第七章平整工艺简介第一章冷轧厂简介•吉林恒联精密铸造科技有限公司冷轧厂隶属于建龙集团，位于吉林省磐石市明城镇内，处于热轧厂西侧，现有员工约240人。包括酸洗、轧制、精整、维修四个作业区和一个综合管理室。其中酸洗作业区包括酸洗线、酸再生、煤气加压站、循环水泵站、空压机站和废水处理站；轧制作业区包括三连轧、五连轧、平整和备品工序；精整作业区包括纵剪、黑退、光退和氨分解站；维修作业区负责全厂设备维修工作，包括点检、维修两个部门；综合管理室包括工艺、质检、调度、安全和后勤管理。•冷轧厂设计产能为20万吨/年，受品种结构、地区订单、物流、设备及人员结构等多方面因素的影响，目前产能为15万吨/年。生产的冷轧带钢为普碳钢和低合金钢，目前生产材质包括Q195、Q235、Q195L、JL330、08AL。使用原料为吉林恒联热轧厂生产的热带，原料厚度2.0～4.0mm，原料宽度232～355mm。冷轧产品厚度0.3～3.0mm，产品宽度19～355mm。•冷轧厂产品品种包括冷硬带、黑退带和光亮带，主要用于防盗门框、汽车冲压件、粮仓、货架、集装箱、管桩、暖气管、焊管、钢衬、包装用捆带的加工、制作，产品销售覆盖东北三省，在广大用户中深受好评。第二章冷轧工艺概况•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。冷轧后的带钢可能烫手，但还是叫冷轧。一、冷轧带钢的优缺点•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0.01-0.03mm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。•冷轧的缺点是：变形能耗大，道次加工率小。•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0.01-0.03mm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。•冷轧的缺点是：变形能耗大，道次加工率小。二、冷轧生产流程•原料检查→酸洗→轧制－→包装入库（冷硬带）→纵剪→包装入库（冷硬带）→黑退→包装入库（黑退带）→纵剪→黑退→包装入库（黑退带）→光退→包装入库（光亮带）→纵剪→光退→包装入库（光亮带）→纵剪→光退→平整→包装入库（光亮带）→光退→平整→纵剪→包装入库（光亮带）•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，这种轧机在我国早期较多，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1.2-2.0m／s范围内。•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41m／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。•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。四、冷轧技术发展方向•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。酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程，通常采用盐酸（HCl），因此也叫化学酸洗。一、酸洗的目的从热轧厂运送过来的热轧带钢卷，是在高温下进行轧制和卷取的，带钢表面在该条件下生成的氧化铁皮，能够很牢固地覆盖在带钢的表面上，并掩盖着带钢表面的缺陷。若将这些带着氧化铁皮的带钢直接送到冷轧机去轧制，则会产生以下后果：（1）在大的压下量的条件下进行轧制，会将氧化铁皮压入带钢的基体，影响冷轧板的表面质量及加工性能，甚至造成废品；（2）氧化铁皮破碎后进入冷却润滑轧辊的乳化液系统，损坏了循环设备，缩短了乳化液的使用寿命；（3）损坏了表面粗糙度很低、价格昂贵的冷轧辊。因此，带钢在冷轧之前，必须清除其表面氧化铁皮，除掉有缺陷的带钢。这也是酸洗的目的。第三章酸洗工艺简介二、氧化铁皮的结构带钢表面氧化铁皮厚度一般为7.5～15um，个别情况可达20um。其中最内层的富氏体（Fe0）层，大约占整个氧化铁皮厚度的80％，是氧化铁皮最厚的一层；中间的磁性氧化铁Fe304占整个氧化铁皮厚度的18％；而最外层的Fe203仅占氧化铁皮厚度的2％。带钢表面氧化铁皮的单重波动在35～55g/㎡范围内。带钢基体富氏体FeO磁性体Fe3O4氧化铁Fe2O•仔细观察带钢表面颜色会发现，往往带钢边部较宽度中间部分颜色深些。这一现象是由于氧化铁皮的厚度不同而引起光线的反射及干涉所致。随着氧化铁皮厚度的增大，颜色逐渐由橙变成黄、绿、青、蓝、紫等。因此，由带钢表面颜色及氧化铁皮的形状，大体可以判断出氧化铁皮的厚度和均匀程度。带钢基体富氏体Fe0磁性体Fe304氧化铁Fe203如图1所示，经过一般的热轧和退火后，氧化铁皮由FeO相组成，Fe304层仅为氧化铁皮层的4~18%，在许多情况下没有Fe203。且氧化铁皮层不分层的，在铁被氧化的同时，体积增大使氧化铁皮层出现裂缝和起皮，从而使生成的氧化铁相互渗透而且是不规则的。图1：热带氧化铁皮结构图三、酸洗原理•酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程，因此也叫化学酸洗。•带钢表面形成的氧化铁皮（Fe203、Fe304、Fe0）都是不溶解于水的碱性氧化物，当把它们浸泡在酸液里或在其表面上喷洒酸液时，这些碱性氧化物就可与酸发生一系列化学变化。•由于碳素结构钢或低合金钢钢材表面上的氧化铁皮具有疏松、多孔和裂缝的性质，加之氧化铁皮在酸洗机组上随同带钢一起经过矫直、拉矫、传送的反复弯曲，使这些孔隙裂缝进一步增加和扩大，所以，酸溶液在与氧化铁皮起化学反应的同时，亦通过裂缝与孔隙而与钢铁的基体铁起反应。也就是说，在酸洗一开始就同时进行着3种氧化铁皮和金属铁与酸溶液之间的化学反应，所以酸洗机理可以概括为以下3个方面：酸洗原理溶解作用机械剥离作用还原作用图2：酸洗机理图如图2所示，带钢表面上的氧化铁皮是通过以下3种作用而被清除的：⑴氧化铁皮与酸发生化学反应而