毕业设计(论文)冷轧板带的新型技术的研究及其应用.doc
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1、山西工程职业技术学院毕业论文 题目:冷轧板带的新型技术的研究及其应用系 别: 专 业: 班 级: 材料13 姓 名: 学 号: 指导教师: 绪论为了轧制出板形良好的薄带钢,在现代的冷轧生产中普遍都采用了先进的板形控制系统,而板形控制系统中最为关键的部分就是板形测量装置,测量装置的稳定性和测量信号的准确性直接影响到板形控制的效果。板形测量装置形式多种多样,按其是否与带钢相接触可分为接触式和非接触式,按工作原理还可以进一步分为:张力计法、测距法、电磁法、测振法、光学法、测厚法、测温法、激振测频法等1。接触式板形测量与非接触式板形测量相比具有测量精度高、测量信号可靠、抗干扰能力强等优点,由于冷轧生产
2、中要求具有较高的板形测量精度,因而通常采用接触式板形测量装置。冷轧板形测量装置当前在冷轧生产中得到广泛应用的板形测量装置有瑞典的ABB板形辊、英国的VID IMON板形辊、法国CLECIM的PLANICIM板形辊以及德国SIEMENS的板形辊等,国内燕山大学研制成功的磁弹变压器差动输出式冷轧带材板形仪也投入了实际的生产应用中。冷轧工艺的日趋复杂,生产设备与技术的不断提高,运用垂度自动控制技术进行生产己越来越普遍。精细冷却是冷轧板形控制中的一种板形调控手段,主要作用于冷轧生产线上第5架冷连轧机,其与轧辊倾斜控制、弯辊控制、中间辊窜辊、CVC轧辊共同组成板形控制系统。轧辊精细冷却技术是对轧辊各分段
3、按板形要求分别进行冷却一项技术。精细冷却的重点在于轧辊热凸度的求解以及如何控制消除轧辊热凸度所需的冷却液流量。目录摘要.31.冷轧板带的生产工艺. .51.1 冷轧薄板带钢生产工艺特点.51.2加工温度低,在轧制中将产生不同程度的加工硬化.51.3冷轧中要采用工艺冷却和润滑.61.4工艺流程.61.4.1 酸洗.61.4.2 轧制.81.4.3 精整.91.4.4 镀锌.101.4.5 矫直.101.4.6 板带钢轧制制度的确定 .102.新型技术的发展.112.1基本概况.112.2冷轧带钢连续热镀锌表面控制技术.122.3冷轧板带板形控制技术.132.4冷轧板卷介绍.15结束语.21参考文
4、献.22摘要为满足我国工业建设的需要,增加冷轧板带材的生产将是今后钢铁工业产品结构调整的重要组成部分。在结构调整中,不仅应当关注冷轧板带产能的增加,而且还必须同步加强对板带冷轧技术的研发和创新。本论文能反映了近几年来我国冷轧板带生产新工艺、新设备的发展状况及新的生产技术和研究成果,对提高企业技术水平、改善产品质量的研究有重要意义。在目前总产能过剩情况下的产品结构调整方向,即应在高品质涂镀层板、电镀锌板、电工板和薄规格冷轧板带等品种上加强开发和增加产能,以替代进口。同时,提出了冷轧板带钢生产的发展方向,即研发无酸除鳞和无乳液润滑,减少污染,实现绿色生产工艺;加大轧制薄带钢的高精度冷轧机的研发与配
5、置;延伸钢铁服务与深加工产业链,从而使钢材得到高效、节约的应用,实现冷轧带钢生产的可持续发展。关键词 :冷轧板带材、新工艺、可持续发展 Abstract Is an important part of iron and steel industry in the future adjustment of product structure to meet the needs of Chinas industrial construction, increasing the production of cold-rolled plate and strip. In the restructuri
6、ng, it should not only concern the increase in cold-rolled strip production, but also must be synchronized to strengthen the R & D and innovation of strip cold rolling technology. This paper can reflect the recent years, China cold-rolled strip production process, the development of new equipment an
7、d new production technology and research to improve the level of enterprise technology to improve the product quality is important. In the direction of the adjustment of product structure under the current total production capacity surplus, which should strengthen the development and increase produc
8、tivity in high-quality coated laminate, galvanized sheet, electrical panels and thin gauge cold-rolled strip and other varieties to replace imports. The same time, the direction of the development of cold-rolled flat steel production, namely R & D acid descaling and emulsion lubrication, reduce poll
9、ution, green production process; increase the research and development and configuration of the machine of high precision cold rolling thin strip; extension of the steel service and processing of industrial chain, so that the steel to be efficient, save the application, to achieve the sustainable de
10、velopment of the cold rolled strip production.Key words: cold-rolled plate and strip, new technology, sustainable development1.冷轧板带的生产工艺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1mm)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
11、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。 1.2加工温度低,在轧制中将产生不同程度的加工硬化加工温度低,在轧
12、制中将产生不同程度的加工硬化 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,就不能在继续轧制。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
13、面提高冷轧产品的综合性能或获得所需的力学性能 1.3冷轧中要采用工艺冷却和润滑(工艺冷润) 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。1.4工艺流程首先由热轧带 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 精轧 包装 退火 中间退火 出厂 开卷焊接 精整 酸 洗 成品退火 粗轧 检
14、验下面介绍一下各个生产工艺流程: 1.4.1 酸洗 酸洗是利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。从热轧厂 送来的热轧带钢卷,是在高温下进行轧制和卷曲的,带钢表面在该条件下生成的氧化铁 皮,能够很牢固的覆盖在带钢表面,并覆盖着带钢的表面缺陷。若将这些带着氧化铁皮 的带钢直接送到冷轧机上轧制,则其一,在大压下量的条件下进行轧制,会将氧化铁皮 压入带钢基体,影响冷轧板的表面质量及加工性能,甚至造成废品;其二,氧化铁皮压 碎后进入冷却润滑轧辊的乳化液系统, 会损坏循环系统, 缩短乳化液的使用寿命; 其三, 会损坏表面粗糙度很低、价格昂贵的冷轧辊。因此,带钢在冷轧之前必须清除其表面的
15、 氧化铁皮,除掉有缺陷的带钢。酸洗的作用就是去除热轧来料的氧化铁皮,使薄板表面 光洁,保证表面质量,并且防止轧辊磨损。 氧化铁皮是金属在加热、热处理或在热状态进行加工时形成的一层附着在金属表面 上的金属氧化物。氧化铁皮由里到外的分布为:铁氧化亚铁四氧化三铁三氧化二 铁。影响带钢表面氧化铁皮的因素有:终轧温度和速度、冷却速度、卷曲温度和其他因 素。因此,采用较大的轧制速度、光滑的轧辊、低的终轧温度和卷曲温度以及较高的冷 轧速度,均可以减少氧化铁皮的生成。氧化铁皮的性质包括:松散度、内应力、附着力 和厚度。冷轧厂的酸洗工艺制度要根据这些性质来制定。 影响氧化铁皮生成的因素包括终轧温度和速度、冷却速
16、度、卷曲温度和其他因素。 因此在热轧过程中要采用较大的轧制速度、光滑的轧辊、较低的终轧温度和卷曲温度以 及较高的冷却速度,这些条件都可以对酸洗产生有力的影响。酸洗的原料有盐酸和硫酸,盐酸与氧化铁皮反应快,与基体金属反应慢,原料损失 量较少,因此选择盐酸作为酸洗液。其反应方程式为: Fe2 O3 + 6 HCl = 2 FeCl 3 + 3H 2 O Fe3O4 + 8 HCl = FeCl 2 + 2 FeCl3 + 4 H 2 O FeO + 2 HCl = FeCl 2 + H 2 O Fe + 2 HCl = FeCl 2 + H 2 要求:酸洗温度在 5080 0 C ;浓度在 17%
17、19%; 酸再生化学方程式为: 2 FeCl 2 + 2 H 2 O = 1 / 2 Fe2 O3 + 4 HCl 带钢表面上的氧化铁皮是通过三种作用被清除的: 1. 氧化铁皮与酸发生化学反应而被溶解(溶解作用) 。 2. 金属铁与酸作用生成氢气,机械地剥离氧化铁皮(机械剥离作用) 。 3. 生成的氢原子使铁的氧化物还原成易与酸作用的亚铁氧化物,然后与酸作用被 除去(还原作用) 。 影响酸洗的因素有氧化铁皮厚度和结构,酸洗液种类、温度、浓度、铁盐含量和搅 拌,钢铁成分和其他方面的影响。 酸洗的工艺有:静止式酸洗法,半连续式,连续式和盐酸浅槽酸洗法(优点:酸槽 浅,酸量小,能量消耗低,停车时能快
18、速排出酸液,避免过酸洗,便于检修。 ) 随着带钢冷轧生产技术的飞速发展, 年代处在浅槽酸洗的基础上又发展了浅槽紊 80 流酸洗。 1986 年, 德国波鸿钢铁公司首次采用紊流酸洗技术生产冷轧带钢, 并取得成功。 经实验证明,紊流酸洗技术与深槽、浅槽酸洗技术相比,具有酸洗时间短、酸洗产生的 废酸量少、表面质量洁净,设备重量轻等特点。 1.4.2 轧制 轧制的作用是改善薄板内部组织和性能,提高薄板表面质量,满足用户要求。现在 冷轧流程一般采用五机架全连续式轧制,优点有: 1.消除穿带过程、节省加减速时间、减少换辊次数等,大大提高工时利用率; 2.减少首尾厚度超差和剪切损失,提高成材率; 3.减少辊
19、面损伤和轧辊磨损而使轧辊使用条件大大改善,并提高板卷表面质量; 4. 由于速度变化小,轧制过程稳定而提高了冷轧过程的效率;5. 5.由于全面计算机控制并取消了穿带、甩尾作业而大大节省了劳动力,并进一步提 高了全连续冷轧的生产效率,充分发挥了计算机控制快速、准确的长处,可实现机组的 不停车换辊(即动态换辊) ,会使连轧机组的工时利用率突破 90%大观。 全连续轧制是带钢连续不停的在串列式轧机上进行轧制。经酸洗的热轧带钢在轧制 前进行头尾焊接,通过活套调节不停送入轧机进行连续轧制,最后经飞剪分切卷曲成冷 轧带卷。因此轧机除了过焊缝时要减速外(必要时可进行分卷和规格变换) ,可以稳速 的轧制各种材质
20、和规格的带钢。全连续生产的最大特点是省去了频繁的穿带和甩尾操 作,因此大大增加了纯轧制时间和生产能力。实际生产要考虑到设备利用率的影响。轧 机利用系数是轧机运行时间中,扣除换辊,调节和断带等事故处理时间后,余下有效轧 制时间所占的比率。在全连轧时,因为没有穿带甩尾引起的断带和跑偏等事故发生,所 以非计划换辊次数减少,又有自动换辊装置可大大缩短换辊时间,因此轧机利用率明显 提高。全连续轧制时带钢基本上都在稳定速度下轧制,这就从根本上克服了常规轧制时 头尾部分因速度和张力变化较大而引起厚度超差,使全连轧头尾厚度不合格部分由常规 轧制的 1.4%降至 0.3%。穿带甩尾会冲击轧辊表面而引起辊压印和带
21、钢表面损伤。全连 轧生产极大地改善了轧辊工作条件,从而大大地减小了带钢表面辊印形成的缺陷,可以 批量生产特别高级精度表面(即国外标准的 05 表面)的汽车薄板。1.4.3 精整 精整包括表面清洗、退火、平整、剪切等工序 清洗的目的是除去板面上的油污,保证板带退火后的成品表面质量。冷轧中间退火 的目的是消除加工硬化以提高塑性和降低变形抗力,实现以后的深冲或拉伸变形加工。 热处理退火的目的是除通过再结晶消除加工硬化外,还可以根据产品的不同技术要求以 获得所需要的组织和性能。退火后的带钢不能接着继续加工,否则会产生滑移线和扭折 线,需在平整机上进行平整。平整实质是一种小压下率(1%5%)的二次冷轧,
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