冷轧板带材生产课件.ppt

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1、冷轧产品特点：冷轧在再结晶温度以下且产生加工硬化的轧制。优点尺寸精确、板形好、表面光滑、性能高。冷轧钢板生产技术的发展过程：机架数：单机可逆，连轧（3）456机架轧辊数：246（HC，UC）2036（森吉米尔）轧制速度：1003000 m/min（50 m/s）发展趋势：大型化、高速化、连续化、自动化,11 冷轧板、带材生产,冷轧带钢主要产品：汽车用钢：IF(无间隙原子钢），BH（烘烤硬化钢），CQ（商用级），DQ（普通冲压级）等深冲板高强钢板：DP(双相钢），CP(复相钢），TRIP(相变诱发钢）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

2、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,11.1 冷轧板带材生产工艺特点,加工温度低，产生不同程度的加工硬化冷轧是在金属再结晶温度以下进行的轧制，金属在冷轧中晶粒被破碎且不能产生再结晶回复，导致金属产生加工硬化。当加工硬化超过一定程度后，就不能再继续轧制，需经软化热处理使之恢复塑性。每两次软化热处理之间所完成的冷轧工作，通常称之为一个“轧程”。,n-轧程数，取整；h-成品厚度；H-原料厚度；-允许的最大变形程度。,采用工艺冷却和润滑冷却的目的：防止辊面温度过高引起淬火层硬度下降，使淬火层内发生残余

3、奥氏体分解，出现附加组织应力；辊温及其分布规律的变化均可导致辊型条件的破坏，对板形与轧制精度不利；辊温过高也会使润滑剂失效(油膜破裂)，使冷轧不能顺利进行。,润滑作用：减小金属变形阻力，轧薄；延长轧辊寿命，改善带钢厚度均匀性和表面状态；防止金属粘辊。润滑效果： 取决于带入变形区润滑油量的多少（即油膜厚度）以及变形区内润滑剂动态。实践表明：动物油最佳，植物油次之，矿物油较差。乳化液：油和水的混合剂，既能冷却又能润滑。常用工艺冷却和润滑剂：水、乳化液等,采用张力轧制,张力的作用:1)防止带材跑偏；2)使所轧带材保持平直和良好的板形；3)降低变形抗力，便于轧制更薄的产品；4)可以起到适当调整冷轧机主

4、电机负荷的作用。,张力的选择 主要指平均单位张力q ，从理论上讲，不应超过带材的屈服极限。大小视延伸不均匀情况、材质与加工硬化程度以及板边情况。 根据经验， 一般在中间道次上，可取 。 为防止退火粘结，卷取张力可小一些，开卷张力则更小，几乎可忽略。 q = Q/bh ； Q 总张力,最小可轧厚度,Tong-Sacks，FordAlexander最小可轧厚度理论 hmin=1.544f C0 KR D/3000,斯通最小可轧厚度公式,式中 张力的平均值 f 摩擦系数； E轧辊的弹性模量。,工程上一般取,11.2 冷轧板带材生产工艺流程,宝钢2030冷轧车间平面布置图,连续酸洗机组；五机架冷连轧机

5、；电解清洗机组；退火工段；单机式平整机；双机平整机；连续电镀锡机组；连续镀锌机组；剪切跨；油毡；计算机房；轧钢主电室；XI轧辊工段； XIV机修、电修、液修,主导工艺环节：原料酸洗除鳞冷轧退火平整剪切检查包装,原料准备：原料为热轧钢卷。 厚度由轧机的总压下量决定； 宽度：成品需裁边交货，原料宽度比产品宽度大20mm，若无需裁边，原料宽度即为产品宽度。除鳞方法：酸洗（盐酸、硫酸、硝酸及氢氟酸）；喷砂清理或酸碱混合处理（如生产不锈钢时，因表面氧化铁皮含有不溶于酸的氧化铬和尖晶石等）；无酸除鳞的新工艺（高压水喷铁矿砂NID法、机械除鳞法）。,11.2.2 原料准备、酸洗与除鳞,酸洗目的：清除氧化铁皮

6、，保证带钢表面质量酸洗方式：1960年前，硫酸酸洗，难回收 1960年后，盐酸酸洗，可再生利用 （深槽酸洗浅槽酸洗推式酸洗） 1990年后，湍流酸洗 湍流酸洗要点：浅槽，带钢在窄缝中运行，酸液运动方向与带钢相反 , 形成湍流 . 效率高，酸洗时间短、质量好，省电，事故处理容易,酸洗,a.介质H2So4 、HCL、HNO3。与H2So4相比 HCL 酸洗具有速度快、基本不腐蚀基体，FeCl2易除、无酸斑、钢中Cu不影响板面质量、可实现无废液酸洗等优点。,FeO+H2SO4FeSO4+H2OFe+H2SO4FeSO4+H2Fe2O3+2HCl 4FeCl2+2H2O+1/2O2 Fe3O4+4HC

7、l 3FeCl2+3H2O+1/2O2 FeO+2HCl FeCl2+H2OFe+2HCl FeCl2+H2 ,“破鳞作业”破碎氧化铁皮的操作过程破鳞设备俗称“剥壳机”宝、武钢为S型张力除鳞破鳞作用破碎的氧化铁皮不进入酸液、减少酸损,b. 酸洗机组型式 （1）框式（2）连续式：立式（塔式） 卧式：深槽（H=1000mm) 浅槽（ H=150mm) 紊流浅槽紊流酸洗的优点：酸洗快、耗酸少、热交换系数大、操作简单、无垂度控制。,（3）推拉式（卷间不焊接）又称为半连续酸洗机组，带钢通过酸洗机组时是不连续的。一卷带钢通过酸洗机组处理完毕后，再处理另一个钢卷。,上料,切头,开卷,矫直,酸洗,冲洗,烘干,

8、剪边,卷取,推拉式酸洗工艺流程简图,酸洗机组的工艺操作过程是：带钢板卷经过开卷机开卷之后，随之进入矫直机矫直带钢，以保证带钢顺利通过机组，被矫直的带钢经过酸洗槽内的酸液除掉其表面的氧化铁皮；随后进入漂洗槽，以除去带钢自酸槽中带出的残酸，再经热风烘干装置将其表面烘干，最后经过剪边、切掉头尾舌头并在卷取机上卷成带钢卷。,推拉式酸洗的优点：设备简单、占地小、投资少、生产灵活适于80万吨/年以下的中小企业。,酸槽长度的确定： L=vt v带材运行速度 t酸洗时间 ；对普碳钢t=12min （4）无酸酸洗机械除鳞法与酸洗相比、机械除鳞法设备简单、占地小、投资少、成本低且污染小，劳动条件好。,11.2.3

9、 冷轧轧制,冷轧轧制：在再结晶温度以下且产生加工硬化的轧制。获得尺寸精确、板形好、表面光滑、性能高的产品。规格范围：宽4502450mm；厚0.0654mm轧制速度：五机架为2527m/s，六机架为3638m/s，个别速度达4041m/s。板卷重量3045t，最大达60t。,1）轧机型式二辊、四辊、多辊大多为四辊和多辊轧机,11.2.3 冷轧,（1）冷轧机的分类,2）布置型式 单机可逆轧制 多机不连续式轧制 多机连续式轧制（通常36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),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

10、点 前后带卷筒，正反转轧制 控制系统简单 操作维护容易 适用于多品种、小批量或合金钢比例大的中小型企业。,多辊轧机（森吉米尔轧机）,常用于 不锈钢(占世界96%） 硅钢（武钢） 全世界有100多套,原理 最小可轧厚度理论 hmin =3.58DfK/E轧薄规格要减小辊径采用支撑辊增加刚度,连续式（常规）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，批量大。缺点：每一卷要穿带头尾出现尺寸偏差，影响生产，品种单一投资大，灵活性差，适于大企业。,开卷机,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,CDCM-

11、酸轧联合机组,Continuous Discaling Continuous Mill,酸-轧-退联合机组(FIPL)示意图,典型机组：新日铁广畑厂（1987），美国 Inland steel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,（2）冷轧过程（以全连轧为例） 酸洗坯料上料开卷矫直切头尾焊接勒导焊缝检测活套焊缝检测勒导穿带轧制卷取分剪下料,n,nz,nc,ng,ns,t,过焊缝,穿带,轧 制,甩尾,a.穿带阶段： nc穿带速度b.加速轧制阶段。c.稳定轧制阶段： nz稳定轧制速度d.减速轧制阶段。e.甩尾阶段： ns甩尾速度n

12、s= nc 对于无头轧制或并卷轧制，为防带断带和保护轧辊，过焊缝时要减速 ng过焊缝速度。在稳定轧制阶段，轧制操作和过程控制完全由计算机完成。,a,b,c,d,e,主要包括脱脂、退火、平整及剪切等。a.脱脂（表面清洗）去除板面上的油圬以保证退火后成品的表面质量。清洗方法：（1）电解清洗：通过使碱液（苛性钠、硅酸钠、磷酸钠等）发生电解放出H2 、O2起机械冲击作用而脱脂。（2）机上洗净：在冷轧末道喷以除油清洗剂而清除以矿物油为主的乳化液。（3）燃烧脱脂。,11.2.4 精整,退火目的：来消除冷轧产生加工硬化，改善组织结构，调整机械性能。退火种类：初退火（预先热处理）、中间退火（中间热处理，两个轧

13、程之间）和成品退火（最终热处理）等三种。初退火目的是为冷轧做好准备使带钢具有良好的塑性和一定的组织，这类退火主要用于含碳量较高的碳素结构钢、合金结构钢等以及在冷轧前对热轧板卷进行不完全退火。 初退火制度因钢质不同而有所区别，一般在640750左右。初退火后要进行酸洗，故初退火一般可不用保护气氛。,b 退火,中间退火： 一些钢种，特别是加工硬化趋向严重的钢种，一个轧程不能轧到所需厚度故需要中间退火，消除加工硬化，以利下一步轧制。中间热处理一股都是在保护气氛中进行光亮退火。,成品退火的方法因钢板用途不同而异，有高温回火、退火、正火等，主要是退火。 对低碳钢冷轧板的最终热处理一般采用低温退火，对于中

14、碳钢冷轧板和低合金冷轧板，一般采用完全退火。在保护气氛中进行光亮退火，除达到所要求的性能外，还要保证钢带具有光亮的I级表面。,退火方法： 1）罩式退火A.按钢卷卷紧程度 紧卷退火周期长（几昼夜）其中冷却比例最大。松卷退火前后需重卷、操作烦琐未推广。B.按是否加保护气体普通罩式炉强循环罩式炉全氢罩式炉2）连续退火：塔式（立式）占地少、厂房高宝钢卧式占地大、厂房低武钢,罩式退火,原因：H2的导热能力是N2的7倍！（0.172 : 0.024),罩式退火炉几种形式比较,退火工艺（以全氢罩式退火为例）,连退机组,连续退火机组的发展,1936年世界上第一条立式连退炉在克朗柯西公司巴尔的摩钢厂投产，主要用

15、来处理硬质的镀锡原板。1972年世界上第一条完备的立式连退生产线在新日铁君津钢厂投产，可用来处理软质的镀锡原板。1980年世界上第一条多功能连退线在川崎千叶厂投产 此后，连退技术得到了快速发展，目前已可以生产各种高强钢、深冲高强钢以及超深冲板。,连退机组,连续退火机组主要组成 脱脂清洗 连续退火炉 平整,连退机组,开卷切头切角（挖边）焊接清洗入口活套退火炉预热、加热、均热、缓冷、快冷、过时效、最终冷却、水淬 出口活套平整 - 表面检查取样和分卷卷取,机组工艺流程,连退机组,连续退火机组,连续退火的优点： 加热快、冷却快，生产效率高（退火时间有几天缩短为几分钟） 炉内带张力，可改善板形 性能均匀

16、、表面光洁 能生产DP钢、TRIP钢等要求严格控制冷却速度的新钢种 容易与镀锌结合，形成连续化生产线 与罩式炉相比，投资少、成本低。,连续退火炉的缺点：（1）技术复杂、难度大、人员素质要求高（2）生产厚规格较难，h2.5mm不能生产（3）产品规格不宜太宽（4）产量变化灵活性差（ 30100t/批）因此，罩式退火仍有发展前景，80年代以来，强对流全氢退火技术得到了较快发展，使退火周期大大缩短。,概念：一种小压下率(0.3%5%)的二次冷轧。作用：1)消除屈服平台，避免小变形冲压时出现“滑移线”亦即吕德斯线。使带钢的屈服极限达到最低，应力应变曲线不出现“屈服台阶”。 2)改善板形（平直度）与板面的光洁度。3)改变平整的压下率，可使钢板的力学性能在一定幅度内变化，以适应不同用途的要求。通过改变=L/L100%实现 注意：（1）平整变形率用而不用。,c.平整,名词解释：轧程、初退火、中间退火、成品退火。1.简述冷轧产品的优点，并分析其轧制工艺主要特点。2.简述冷轧板带生产的工艺流程及其主要新技术。3.退火的类型有几种，各适用于什么情况？4.张力轧制有什么作用？如何选择？5.平整工序的作用是什么？,