冷轧车间工设计艺及乳化液对冷轧产品质量的影响.docx

辽宁科技大学本科生毕业设计 第98 页年产量100万吨冷轧车间工艺设计 及乳化液对冷轧产品质量的影响摘要本设计是参考首钢冷轧车间2号线设计的，年产量为100万吨，典型产品为Q215冷轧薄板带钢产品规格1.0×1005mm。该车间设计主要包括推拉式酸洗机组、四辊五连轧机组、罩式退火机组、热镀锌机组、平整机组、剪切机组、重卷机组等。设计产品有冷轧带钢卷、冷轧板、热镀锌板、热镀锌钢卷、电镀锌钢板、电镀锌钢卷。产品具有使用规格范围宽、厚度精确、尺寸偏差小、表面光洁、板形好、性能稳定等特点。据此制定了典型产品金属平衡表和轧制规程对轧机、电机能力进行了校核。计算了车间的各项经济技术指标，绘制了车间平面图，并以乳化液对产品质量的影响为专题进行了综述。 关键词：冷轧带钢；车间设计；Q215ABSTRACTThis design refers to the NO.2 cold-rolling department of Shougang Corporation,whose annual output is 1 million tons,and the typical product is the Q215 1.0×1300mm.This work shop design mainly includes: push type pickling line,cover-type annealing furnace unit,entire continuous annealing unit ,electrical steel annealed coating unit,single stand 4-high skin-pass unit,crosscut and slitting shearing unit,recoiling unit and so on.The designed products,including volumes of cold-rolled strip,cold-rolled plate ,electrical silicon steel plate.Products with distinguishing features such as wide size,accurate thickness,small deviation in dimension,smooth surface,well flateness,stable property,etc.According to it,Rolling schedule was made for typical product and the ability to mills and other equipments were checked.And layout drawing for the design plant was completed.A special topic about the effect of emulsion on product quality.Key words: cold rolled strip;work shop design;Q215目录摘要IABSTRACTII1 综述11.1 冷轧薄板带钢生产工艺特点11.1.1 加工硬化11.1.2 工艺冷润21.1.3 张力轧制41.2 冷轧薄板带钢产品的发展、应用及重要地位41.3 冷轧薄板生产工艺流程及其进步61.4 板带钢轧制制度的确定91.5 冷轧薄钢板生产的发展历史101.6 当今现代轧制工艺技术的特点111.6.1 大力开发高精度轧制技术111.6.2无头轧制技术121.6.3 轧制过程的自动控制和智能控制技术121.6.4 深加工技术131.7 几种冷轧薄板带钢轧机设备介绍131.7.1 二辊轧机131.7.2 四辊式冷轧机141.7.3 MKW型轧机151.7.4 二十辊冷轧机151.7.5 特种结构的轧机162 产品的方案及生产方案202.1 冷轧产品方案202.2 生产方案212.3 金属平衡表222.4 坯料的选择223 轧制工艺过程及轧制制度的制定243.1 冷轧带钢生产工艺流程243.2 各项工艺制度263.2.1 张力制度263.2.2压下制度（规程）的制定273.2.3轧制速度制度294 设备参数的选择324.1 机组组成324.2 1250四辊五连轧机组设备参数334.3 1350带钢推拉酸洗机组设备参数374.4 拉矫机组384.5 电解清洗机组394.6 环保型燃气强对流罩式炉404.7 RBG8-135x430型强对流电加热罩式光亮退火炉414.8 30万吨带钢连续退火机组434.9 1250平整机组444.10 碳钢拉矫机组454.11 1050带钢电镀锡464.12 1050带钢电镀铬465 计算轧制力476 设备校核536.1 轧辊各部分尺寸确定536.2 咬入能力校核556.3 支承辊强度校核556.4 工作辊强度校核576.5 支撑辊与工作辊接触应力校核596.6 电机能力校核607 年产量的计算627.1 轧机小时产量的计算637.2 轧机平均小时产量647.3 车间年产量计算648 各项经济指标668.1 技术经济指标668.2 轧钢厂的环保708.2.1 绿化708.2.2 各类有害物质的控制及防治708.2.3 水质的处理729 车间平面布置739.1 概述739.1.1 平面布置的原则739.1.2 金属流程线的确定739.2 车间的布置形式749.2.1 车间布置形式的分类749.2.2 几种典型平面布置实例749.3 冷轧板带生产车间组成759.4 设备间距的确定75专题部分 乳化液对冷轧产品质量的影响771 乳化液及其润滑、冷却机理771.1 乳化剂781.2 添加剂791.2.1 抗氧剂801.2.2 油性剂801.2.3 极压剂801.2.4 防锈剂811.2.5 清净分散剂811.2.6 防腐杀菌剂811.3 乳化液的制备811.4 乳化液的使用性能821.4.1 稳定性821.4.2 离水展着性831.4.3 极压润滑性842 乳化液的主要性能参数842.1 PH值842.2 浓度852.3 电导率862.4 温度862.5 镁粉含量872.6 皂化值872.7 稳定性E.S.I872.8 酸值883 乳化液的化学性能883.1 乳化液的种类及特性883.2 乳化液的主要功能及其影响因素894 乳化液在使用过程中应注意的事项895 乳化液的处理系统905.1 系统组成与流程905.2 主要子系统功能剖析906 乳化液管理项目、分析方法及仪器916.1 乳化液管理项目916.2 乳化液的管理对策926.3 乳化液分析项目的定义937乳化液对产品质量的影响937.1表面污染物的产生及过程处理937.2 影响带钢表面清洁度因素及采取措施947.2.1润滑的影响948 结论96致谢97参考文献981 综述1.1 冷轧薄板带钢生产工艺特点冷轧是指在再结晶温度以下的轧制。通常是在常温条件下轧制。采用冷轧的原因是由于当薄板带钢厚度小至一定限度(例如<1 mm)时，保温和均温很困难，也很难实现热轧，同时随着钢板宽厚比的增大，在无张力的热轧条件下，要保证良好的板形也是非常困难的，而采用冷轧的办法刚好可以较好的解决这个问题。首先，它不存在降温和温度不均的毛病，因而可以生产很薄、尺寸公差很严和长度很大的板卷。其次冷轧带钢表面光洁度很高，还可根据不同要求赋予不同表面。此外，近来从降低总能耗角度考虑，冷轧又是能够大大降低能耗的一种加工方法。综上可以看出冷轧方法是一种优良的带钢加工方法。冷轧带钢最大的优点是表面质量和尺寸精度高，而且较之热轧可以获得良好的力学性能。通过冷轧变形和热处理的恰当配合，不仅可以比较容易的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织构和性能的重要产品。冷轧带钢的轧制工艺特点主要有以下三个方面。1.1.1 加工硬化由于加工硬化，使轧制过程中金属变形抗力增大，轧制压力提高，同时还使金属塑性降低，容易产生脆裂。当钢种一定时，加工硬化的剧烈程度与冷轧变形程度有关。当变形量加大使加工硬化超过一定程度后，就不能再继续轧制。因此带材经受一定的冷轧总变形量之后，往往须经软化热处理（再结晶退火或固溶处理等），使之恢复塑性，降低抗力以利于继续轧制。生产过程中每两次软化热处理之间所完成的冷轧工作，通常称之为“轧程”。在一定轧制条件下，钢质愈硬，成品愈薄，所需的轧制行程愈多。由于加工硬化，成品冷轧带钢在出厂之前一般也需要一定的热处理，例如最通常的再结晶退火处理，以使金属软化，全面提高冷轧产品的综合性能或获得所需的力学性能1.1.2 工艺冷润1）工艺冷却 冷轧过程中产生的剧烈变形热和摩擦热使轧件和轧辊温度升高，故必须采用必要的人工冷却。实验研究和理论分析表明，冷轧带钢的变形功约有84%88%转变为热能，使轧件与轧辊温度升高。因此必须加强冷轧过程中的冷却才能保证轧制过程的顺利进行。从公式(1.1)中可以看出变形发热率q与其它轧制因素的关系： (1.1)其中系数：q变形发热率；=0.840.88修正系数；=小于1的修正系数；J机械功热当量；B板坯宽度；h压下量；v 轧机速度；轧制时的平均单位压力。水是比较理想的冷却剂，因其比热大，吸热率高且成本低廉。油的冷却能力则比水差得多。表1.1中给出了水与一些润滑油吸热性能的比较显示水的比热比润滑油大一倍。因此轧制薄规格的高速冷轧机的冷却系统往往是以水代油，以显著提高吸热能力。增加冷却液在冷却前后的温度差也是充分提高冷却能力的重要途径。因此可以用高压空气将冷却液雾化，或者采用特制的高压喷嘴喷射，冷却液在雾化时本身温度下降，所产生的微小液滴在接触高温板面和辊面时蒸发，带走大量热量，使整个冷却效果大大改善。另外，轧辊温度的反常升高和轧辊温度分布规律的反常或突变均可导致正常轧辊形状的破坏，直接有害于板型与轧制精度。同时轧辊温度过高也会使冷轧工艺润滑剂失效，使冷轧不能顺利进行。表1.1 水与润滑油的吸热性能比较项目种类热容热导率沸点/挥发潜油2.0930.146538315209340水4.1970.548471002252498综上所述，为保证冷轧正常生产，对轧辊和轧件应采取有效的冷却和控温措施。2）工艺润滑 冷轧采用工艺润滑的主要作用是减小金属的变形抗力，这不但有助于保证已有的设备在其能力条件下实现更大的压力，而且还可使轧机能够经济可行的生产厚度更小的产品。此外，采用有效的工艺润滑也直接对冷轧过程的发热率以及轧辊的温升起到良好的影响。在轧制某些品种时，采用工艺润滑还可以起到防止金属粘辊的作用。生产与试验表明，采用天然油脂在润滑效果上优于矿物油，冷轧润滑效果的优劣诚然是衡量工艺润滑剂的重要指标，但一种真正的有经济实用价值的工艺润滑剂还应具有来源广、成本低、便于保存，并且易于从轧后的板面去除，不留影响质量的残渍等特点。目前只有为数不多的几种工艺润滑剂能够较全面满足上述要求。现在常用的一种润滑剂叫乳化液，能够基本满足以上要求。1.1.3 张力轧制所谓“张力轧制”就是轧件的轧制变形是在一定的前张力和后张力作用下实现的。张力的主要作用是：（1）防止带材在轧制过程中跑偏；（2）使所轧带材保持平直和良好的板形；（3）降低金属变形抗力，便于轧制更薄产品；（4）可以起到适当调整冷轧机主电机负荷的作用。带材在任何时刻下的张应力可用下式表示 (1.2)同理，设带材断面积为A，则总张力Q=A或 (1.3)式中:带材上a、b两点间的原始距离；带材原始张力；b点速度，；E 带材的弹性模量。由公式（1.2）（1.3）可知，张力的产生与变化最终归结为的产生与变化规律。无论是单机可逆轧制还是连续轧制，其张力的产生与变化在本质上均与此相同。1.2 冷轧薄板带钢产品的发展、应用及重要地位冷轧薄板带钢产品包括冷轧板、金属镀层薄板、深冲钢板、电工用硅钢板和不锈钢板，其中冷轧带钢，特别是冷轧宽带钢，自三十年代开始应用以来，日益显示出重要性。特别是几十年内，汽车制造业、仪表工业、家庭用品、包装工业以及机器制造和建筑方面，对冷轧带钢的需求急剧增加。与此相适应的是，冷轧带钢的生产方法和各个生产领域的技术也有了迅猛的发展。当前，大力发展冷轧带钢生产，逐步提高冷轧带钢在轧钢产品中的比重，迅速提高冷轧带钢的质量，不断增加冷轧带钢的品种，满足各个生产部门，特别是与人民密切相关的民用工业等，以及外贸出口对冷轧带钢急剧增长的需要，是重型机械制造和钢铁生产部门面临的一项重要而又十分紧迫的任务。21世纪中国钢铁工业已经迈入了一个新台阶，中国的冷轧带钢的生产能力提高很快，但是，还是满足不了汽车等工业对冷轧材料的需求，尤其是对冷轧钢板的质量提出更加严格的要求。因此，要求我们要进一步创新理论，改善轧钢生产工艺流程，进而改变带钢的力学性能，更好满足国民生产的需要，为全面建设中国特色社会主义提供坚实的保障。冷轧带钢的用途极广。低碳镇静钢和沸腾钢的冷轧薄板，可以制造汽车车身、冰箱外壳以及许多其它冲压件及深冲件；低碳镇静钢和沸腾钢的冷轧镀锡板可以制造罐头盒、喷雾器筒及类似产品；由X12CrNi18和X5Cr7钢制成的冷轧不锈带钢，可以用来制造化工设备、洗涤机、冲洗槽和餐具等；经冷轧和随后退火的电工硅钢带，可用于制造如电动机、变压器、发电机和各种其他电器设备的电磁回路中的铁心叠片。高碳冷轧调质带钢及其它经热处理的带钢，可用来制造可淬硬的部件如弹簧板或锯片。电镀锌、热镀锌、镀镍、镀铬、镀铜、镀铝或涂塑料的带钢比例不断增加。它们有着多方面的用途。例如热镀锌钢板(有一部分涂漆或塑料)，在建筑工程中用作建筑物的外墙皮；而镀镍、镀铬和镀铜带钢，则多用来制作装饰件。1.3 冷轧薄板生产工艺流程及其进步冷轧板带钢的产品品种很多，生产工艺流程亦各有特点。具有代表性的冷轧板带钢产品是涂镀层薄板（包括镀锡板、镀锌板、涂层板或复合钢板等）、深冲钢板（以汽车板为最多）、电工硅钢板、不锈钢板。成品供应状态有板或卷或纵剪带形式，这主要取决于用户要求。各种冷轧产品生产流程如图1-1所示。冷轧生产方法是不断发展进步的。第一种生产方法是单张生产法，从原料到成品生产的全过程是以单张方式进行的。这种生产方法，产量低、质量差、成材率低，只能轧制较厚规格的薄板，但建设投资较低。第二种是半成卷生产方法，这种方法产量较高，但轧后工艺比较落后。目前，第一、第二种生产方法已被逐渐淘汰。第三种是成卷生产法，是二十世纪五十年代比较常用的生产方法。第四种是现代冷轧生产方法，是二十世纪六十年代出现的一种生产方法，称为常规的冷连轧。冷轧机上装设有两台拆卷机、两台轧后张力卷取机和自动穿带装置，并采用了快速换辊、液压压下、弯辊装置、计算机自动控制等新技术。图1-2（b）、1-2（c）、1-3全连续式冷轧生产方法。目前关于全连续轧机的名称有各种说法，为便于统一，我们按冷轧带钢的生产工序及联合的特点，将全连续轧机分为三类：第一类是单一全连续轧机，如图1-2（b）所示，就是在常规的冷连轧机前面，设置焊接机、活套等机电设备，使冷轧带钢不间断地轧制。这种单一轧制工序的连续化，称为单一全连续轧制，世界上最早实现这种生产的厂家是日本钢管福山钢厂，于1971年6月投产。川崎千叶钢厂的四机架常规冷连轧，改造成单一全连续轧机，1988年投产。第二类是联合式全连续轧机。将单一全连续轧机再与其他生产工序的机组联合，称为联合式全连续轧机，若单一全连续轧机与后面的连续退火机组联合，即为退火联合式全连续轧机；全连续轧机鱼前面的酸洗机组联合，即为酸洗联合式全连续轧机，如图1-2（c）所示。这种轧机最早是在1982年新日铁广畑投产的，目前世界上酸洗联合式全连续轧机较多，发展较快，是全连轧的一个发展方向。第三类是全联合式全连续轧机，是最新的冷轧生产工艺流程。单一全连续轧机与前面酸洗机组和后面的连续退火机组（包括清洗、退火、冷却、平整、检查工序）全部联合起来，即为全联合式全连续轧机，如图1-3所示。全世界已有两套这种轧机，最早的是新日铁广畑厂于1986年新建投产，第二条线是美日于1989年合建的。全联合式全连续轧机是冷轧带钢生产划时代的技术进步，标志着冷轧板带设计、研究、生产、控制及计算已进入一个新时代。为使整个机组能够同步顺利生产，采用了先进的自动控制系统，投产后均一直正常生产，板厚精度控制在1%以内。过去冷轧板带从投料到产出成品需要12天，而采用全联合式全连续轧机只要20 min。原料（热轧板卷）酸洗冷轧电解清洗退火平整退火平整脱碳退火成品退火横剪纵剪检查重卷横剪镀锡板普通深冲板拉伸热平整电工硅钢板连续镀锌瓦垄机组横剪涂层机镀锌板涂层板酸洗热轧带钢淬火、碱、酸洗检查、清洗淬火、碱、酸洗平整剪切矫直抛光不锈钢板连续镀锡图1-1 各种冷轧产品生产流程图（a）常规的冷连轧；（b）单一全连续轧机；（c）酸洗联合式全连续轧机1酸洗；2酸洗板卷；3酸洗轧制联合机组；4双卷双拆冷连轧机；5全连续冷轧机；6罩式退火炉；7连续退火炉；8平整机；9自动分选横切机组；10包装；11入库图1-2 现代冷轧生产方法1-酸洗机组；2-冷轧机组；3-清洗机组；4-连续式退火炉；5-平整机；6-表面检查横切分卷机组图1-3 全联合式全连续轧制1.4 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。1.5 冷轧薄钢板生产的发展历史钢的冷轧是在19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽度20-25 mm的冷轧钢带。美国1859年建立了25 mm冷轧机，1887年生产出宽度为150 mm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1680 mm冷连轧机及1680 mm可逆式冷轧机，生产厚度为0.52.5 mm，宽度为1500 mm的钢板。以后为了满足汽车工业的需要，该厂又建立了一台2180 mm可逆式冷轧机。1951年原苏联建设了一套2030 mm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1420 mm冷连轧机。我国冷轧宽带钢的生产开始于1960年，首先建立了1700 mm单机可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200 mm单机可逆式冷轧机，MKW1400 mm偏八辊轧机、1150 mm二十辊冷轧机和1250 mmHC单机可逆式冷轧机等，70年代投产了我国第一套1700 mm连续式五机架冷轧机，1988年建成了2030 mm五机架全连续冷轧机。现在我国投入生产的宽带钢轧机有35套，窄带钢轧机有1000套。在这40多年中，我国冷轧薄板生产能力增加了40多倍，到2000年我国薄板钢产量以达到1900多万吨，生产装备技术水平已由只能生产低碳薄板而发展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。但随着四化建设的发展，无论在数量和品种质量上都远远满足不了四化建设发展的需要，为此我们必须增建新轮机，改造现有冷轧机，大力发展冷轧生产。1.6 当今现代轧制工艺技术的特点1.6.1 大力开发高精度轧制技术提高轧制产品的精度，是用户的需要，也是轧制技术发展的永恒目标。产品的精度主要指产品的外形精度尺寸，它是社会主义市场经济发展的需求，也是作为产品的最基本的条件。对于薄板带钢来说，外形尺寸包括厚度、宽度、板形、板凸度、平面形状等等。在所有的尺寸精度标准中，厚度精度指标是最基本、最重要的指标。通过对轧制过程控制计算机的高精度设定和基础自动化的AGC控制系统的改进，厚度精度已经达到了很高的水平。为了提高薄板带钢的板形质量，板形控制技术得到了长足的进步。除了一般的配辊、配辊型曲线、轧制负荷分配等手段之外，硬件水平的提高，特别是轧机水平的改进起到了重要的作用，CVC、PC、HCW、DSR等新机型的出现使薄板带钢的板形质量发生了质的飞跃。随着用户对产品要求的不断提高，产品的表面问题也已经成为制约开拓市场的严重问题。除了高压水除鳞之外，冷却水的质量和保养以及水质的清洁度，润滑技术的改进，都可以大幅度提高钢材的表面质量。1.6.2无头轧制技术轧制过程的连续化是轧制技术发展的重要方向。无头轧制是连续轧制的新发展。冷轧机组通过轧前焊接、轧后切断以及轧制中的动态改变规格，最早实现了无头轧制技术。20世纪80年代又将冷连轧与酸洗机组连接起来，建立了酸洗冷轧连续式机组（CDCM）的无头轧制技术。1.6.3 轧制过程的自动控制和智能控制技术自动化是现代化轧钢厂提高产品质量的重要手段。现代化的轧钢厂采用了多种自动化系统进行产品的质量监督和控制。自动化技术与轧制技术的交叉和融合，将为轧钢厂提高产品质量、降低成本、增加效率提供最为有效的手段。另一方面，在目前实现自动化的基础上，尽量采用人工智能技术，实现轧制过程的人工智能控制，是一个新的重要的方向。在这方面，利用ANN（人工神经网络）、模糊逻辑（Fuzzy）、专家系统、GA（遗传算法）进行对过程的诊断、优化、控制，进行信息处理，具有非常广阔的发展空间。1.6.4 深加工技术产品的深加工可以用较小的投入带来较大的效益，把产品的最终效益留在钢厂，同时也加强了冶金厂与用户之间密不可分的关系。产品的深加工技术包括涂镀技术、裁剪技术、切分技术、焊接技术、冷弯技术、机械加工技术、复合技术等等，方式繁多，效益明显，是极有前景的发展领域。近年来，产品的深加工技术领域受到人们越来越多的重视。1.7 几种冷轧薄板带钢轧机设备介绍冷轧机按轧辊辊系结构分类有二辊式、四辊式和多辊式冷轧机，如图1-4所示。（a）二辊；（b）四辊；（c）六辊HC或CVC；（d）多辊六辊；（e）十二辊；（f）二十辊；（g）二十六辊；（h）三十二辊；（i）三十六辊；（j）不对称八辊；（k）不对称十二辊；（l）不对称九辊；（m）MKW轧机（偏八辊轧机）；（n）双偏八辊轧机（十六辊轧机）；（o）“Z”轧机（十八辊轧机）；（p）CR轧机（十二辊轧机）图1-4 冷轧机轧辊布置1.7.1 二辊轧机二辊轧机为一种较老的结构形式。它与其他形式相比有很大的优点，因此决不能看作是落后的型式。相反，在轧制品种很多时，每个冷轧工作者往往采用万能二辊式轧机轧制所有规格的产品。此外，二辊式轧机作为平整机用有很大优点，从起压缩作用的轧辊来看，二辊式轧机与多辊式轧机相比较，其主要优点为，由于二辊式轧机的辊径比较大，因而有大的咬入能力和拉力。因此当压下量相同时，随着轧辊直径的增大，所需的轧制力矩比与轧辊直径成比例地增加的还多，所以采用二辊式轧机必然有困难。可是只要比值D/h不太大（D是轧辊直径，h是带钢厚度），在二辊式轧机上基本可以轧制带钢，其厚度公差还能符合目前采用的标准。如果必要时在采用相应凸度的情况下，可以增加轧制道次，以提高带钢的尺寸精度。二辊轧机的机架刚性较小，能很好满足各种板形，用来平整较适合。二辊轧机在操作时，可以通过机械液压弯辊装置或热的影响来校正轧辊凸度。但是在冷轧时，由于二辊轧机的辊径比较大，并由此而引起轧制范围受到限制，所以一般不采用它，而采用四辊轧机。1.7.2 四辊式冷轧机采用四辊式冷轧机的主要原因是为减少轧制压力，由此能增大整个机架的刚度和提高变形效率。工作辊直径与支撑辊直径的比值一般为1：3。工作辊和支撑辊的轴线在同一个平面上。工作辊一般直接通过接轴进行传动。工作辊辊径减小的程度，取决于工作辊辊径和万向接轴所能传递的传动力矩。为了创造良好的变形条件，强度较高的带钢要求采用较小的工作辊直径。与此相反，减少工作辊辊径受到下列条件限制：一方面所能传递的变形力矩受到工作辊辊径断面积的限制；另一方面，辊身长度与轧辊直径的比值（一般称为细长比）不允许超过规定值，否则工作辊会弯曲。在四辊轧机上，要保证能消除细工作辊可能产生的弯曲，必须在水平方向上支撑工作辊。如果是单向轧制，则支撑方法比较简单，即将工作辊沿轧制方向从支撑辊中心线垂直面移出。在不可能采用这种方法或要更细的辊径时，必须采用特种结构。1.7.3 MKW型轧机工作辊具有侧支撑的四辊式轧机一般称为MKW型轧机（偏八辊轧机），其结构形式与四辊轧机相类似。但这种轧机的传动力矩，都是通过两个大支撑辊传给工作辊的。为了减少工作辊的弯曲，工作辊从支撑辊中心线垂直面向外移一些，并各用一个中间辊和一列侧支撑辊来支撑每个工作辊，使在轧制方向改变和带钢张力变化时，所产生的压紧合力始终将工作辊压在支撑辊上。MKW型轧机具有以下特点：由于工作辊直径较小，所以对轧制条件有利。因为轧辊直径与可以轧制的最小带钢厚度的比值较大，从而可能轧制的最小带钢厚度还能减小。这样，经过淬火的铬钢轧辊之间在轧制时，由生产中所得到的比值D/h最小的上限如下：轧制软钢和黄铜、抗拉强度极限达80公斤/毫米2时约为8001600；轧制硬钢和硅钢、抗拉强度极限达120公斤/毫米2时约为5001000；轧制镍铬钢和高强度合金钢、抗拉强度极限达180公斤/毫米2时约为315630。因为MKW型轧机工作辊的体积很小，所以它们用较好的和较贵的材料制造，使用起来是经济的。当要满足带钢表面的特殊要求时，可以采用真空重熔的铬钢或炭化钨制造工作辊，MKW型轧机经常用来轧制不锈带钢、高碳带钢和硅钢带钢。1.7.4 二十辊冷轧机这种轧机主要用来轧制非常薄的高强度带钢。它的一个显著特点是其轧辊布置形式。这种轧机大部分为1-2-3-4结构形式。这个数字顺序表示轧辊数量和排列顺序。在1-2-3-4型二十辊冷轧机中每个工作辊由两个第一中间辊和三个第二中间辊来支撑，四个支撑辊支撑3个第二中间辊，支撑辊装在位于机架内的轴承座中。因为整个支撑轴是支撑在机架上的，因此轧辊的挠度非常小。新式机架上的支撑辊装设成偏心的，并通过齿圈可以单独转动，由此可以对支撑辊和中间辊的挠度进行控制，并可以有目的的调整工作辊的凸度。这种轧机经常通过第二中间辊来传动。工作辊可以用弹性模数大的、耐磨的硬质合金制成，因此工作辊能承受很大的轧制压力，尽管如此，工作辊仍有轻微的压扁现象。因此二十辊轧机主要用于轧制高强度的镍铬钢、钨合金钢、钛和钛合金等的极薄带钢。二十辊轧机和MKW型轧机之间的使用范围并没有明确的界限，而在某种尺寸范围内，都能用这两种轧机进行轧制。当二十辊轧机虽有卷曲张力的协助，而细工作辊的拉力还不能使带钢在辊缝中不打滑时，则经常采用较大直径的工作辊，有时也采用MKW型轧机。也可采用二十辊轧机来解决上述问题。1.7.5 特种结构的轧机特种结构的轧机包括六辊式轧机和十二辊式轧机，它们主要用来轧制窄的和中宽的碳素带钢。这种轧机所能轧制的带钢厚度公差、产量和产品种类，填补了四辊式轧机和二十辊轧机之间的空白Y型轧机也是一种特种结构的轧机，这种轧机也是为了轧制高强度合金钢而发展起来的，但只有在个别情况下才使用它，目前已不再制造这种轧机。1）HC轧机HC轧机是一种高性能的板形控制轧机，实际上是在四辊式轧机的工作辊和支撑辊之间加入一个辊端带锥度的中间辊并进行横向移动的六辊轧机，是1974年日本日立公司（HITACHI）试验研制的，全称日立中心高凸度控制轧机。我国投入生产的第一台HC宽带钢轧机是1250mmHC六辊轧机，用于镀锡原板的轧制，装备技术具有20世纪80年代中期世界水平。 （1）HC轧机的主要优点AHC轧机具有很好的板形控制能力，能稳定地轧制出良好的板形。HC轧机通过中间辊轴向移动不同位置，可以大幅度减小轧制力引起的工作辊挠度，即防止工作辊弯曲。可大大改善辊型，提高成材率。例如使用该轧机轧制带钢，其边缘缺陷相对于四辊轧机减少一半左右，成材率提高20%。BHC轧机的工作辊直径最小可达到板宽的20%，小直径工作辊可实现大压下轧制，增加道次压下率。C降低能耗20%。小直径工作辊降低轧制压力，使轧机动力能耗降低20%，此外还影响前后工序的节能效果。D具有很高的刚度稳定性。轧机工作时可以通过调节中间辊的横向移动量来改变轧辊的接触长度，即改变其压力分布规律，以此消除轧制力变化对横向厚度差的影响，使HC轧机具有较大的横向刚性。当中间辊移动量为最佳时，即所谓的NCP点（non control point），这时工作辊挠度不再受到轧制力的影响，轧机理论上横向刚度为无限大。E减小带钢边部减薄和边裂。中间辊一侧带有锥度，在横移时能消除带宽外侧辊面上有害的接触段。这种接触段会使工作辊产生附加弯曲，使带钢边部减薄，薄带钢容易裂边。（2）HC轧机控制装置HC轧机只能改善带材横向厚度差和板形，而纵向厚度精度则与四辊轧机相同，它取决于AGC装备水平。为了提高HC轧机分带材的纵向厚度精度，在轧机上设有前馈AGC装置和反馈AGC装置。在连轧机最后一架和单机架最后道次还采用张力AGC装置。为了提高板形，还设有板形自动控制（ASC）装置.实际使用表明，采用AGC装置，响应性高，寿命长，工作可靠，对提高带材精度十分有效。AGC装置的应用已经相当普通，ASC装置没有普遍采用，主要原因是ASC装置投资费用高，使用效果亦不很明显。2）CVC轧机CVC轧机是1982年西德斯罗曼西马克公司发明的一种控制板形新轧机。CVC轧机有以下的优点。（1）灵活性大并且辊缝形状可进行无级调整以配合相应的轧制参数。（2）由于使用了工艺最佳化工作辊而能够获得最大压下量。（3）即使最终厚度约为100微米的带钢，也能获得良好的平整度和表面质量。（4）沿整个带钢长度方向上的光整冷轧程度是一致的。（5）由于最大限度地减少轧辊储备而降低了轧辊成本(CVC轧机只需要一对有凸度的轧辊，即可满足所有产品的要求)。（6）总的利用率高。3）最新的UPC轧机UPC轧机出现是在日本的HC轧机和西德的CVC轧机稍后一些时间，由西MDS(曼内斯曼德马克萨克)公司在1987年提出，全称万能板形控制(Universal Profile Control )。UPC系统新工艺的特点是合理配置特定的工作辊辊廓、工作辊轴向移动距离的合理选择与动态尺寸控制系统协同的弯辊系统三方面协调配合，就达到板形调整的任意性即万能性。2 产品的方案及生产方案2.1 冷轧产品方案产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态以及年计划产量。现根据国民经济发展对产品的要求、产品在全国的平衡、建厂地区的资源条件、自然条件、投资等确定了冷轧带钢及钢板的规格。编制产品方案的原则：1）国民经济发展对产品的要求，根据各部门对产品数量、质量和品种规格等方面的要求情况，既考虑当前急需，又要考虑将来的发展需要。2）产品的平衡，考虑全国各地生产的布局和配套加以平衡。3）建厂地区的条件、生产资源、自然条件及投资等问题。4）根据技术的的可能性，逐步解决产品品种、规格的更新问题，力争做到产品结构和产品标准的现代化。（见表2.1）。表2.1 冷轧产品规格和数量分配产品名称产品规格产量万吨所占比例%备注厚/mm宽/mm长/mm冷轧带钢卷0.52.060010505555电镀锡钢卷0.31.070010502020镀层厚度：双面: 3/350/50g/m2单面:0/100/40g/m2差厚:3/2020/30g/m2电镀锡钢板0.31.07001050100060001010电镀铬钢卷0.31.070010501515合计1001002.2 生产方案生产方案是指为完成规定的产品的生产任务而采取的生产方法。根据设计规模、产品质量及技术经济指标的要求并参考首钢凯西冷轧厂，本车间设计采用五机架连轧机组。 2.3 金属平衡表金属平衡是指生产车间在一定时期内（通常为一年）所生产的产品的收支情况，即投入与产出情况。编制金属平衡表的目的是确定出为完成年计划产量所需的投料量。根据产品方案和设计的主要生产线，制定了各种冷轧产品的金属平衡表（见表2.2）。表2.2 金属平衡表产品名称年产量/万吨成材率/%损失年需坯料量/万吨溶损/%几何损失/%工艺损失/%冷轧带钢卷5594.910.463.251.3857.94 电镀锡钢卷2094.730.493.351.4322.11 电镀锡钢板1094.610.493.501.4010.57 电镀铬板1594.780.483.301.4415.83 合计10094.77106.452.4 坯料的选择1）根据金属平衡表，年需热轧钢卷106.45万t 热轧原料的规格