【文章內(nèi)容簡介】 可逆冷軋機。 1951 年蘇聯(lián)建設(shè)了一套2030 mm全連續(xù)式五機架式冷連軋機，年產(chǎn) 250 萬 t,安裝在新利佩茨克。 我國冷軋帶鋼生產(chǎn)開始于 1960 年，開始建成的是 1700 mm單機可逆式冷軋機，以后陸續(xù)投產(chǎn)了 1200 mm單機可逆式冷軋機， MKW1400 mm 偏八輥軋機、 1150 mm 二十輥冷軋機和 1250 mmHC 單機可逆式冷軋機等， 1978 年投產(chǎn)了我國第一套 1700 mm連續(xù)式五機架冷軋機， 1988 年建成了 2030 mm五機架全連續(xù)冷軋機。 與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國冷軋板帶生產(chǎn)仍有差距，總的裝備水平、產(chǎn)品質(zhì)量有待提高，板帶比、冷軋板帶比較低。 2021 年分別為 34%和 %，而工業(yè)發(fā)達國家分別約為 60%和 40%以上，因此我國近年來一直保持進口冷軋板帶 1000 萬 t 以上，這表明我國冷軋板帶技術(shù)與裝備水平有待進一步提高，預(yù)示著我國冷軋板帶生產(chǎn)仍有很大的發(fā)展空間。我國 2021 年冷軋寬帶鋼產(chǎn)量為 1329 萬 t，而表觀消費量為 3079 萬 t,自給率為43%。近些年來的結(jié)構(gòu)調(diào)整，冷軋板帶產(chǎn)量大幅度增加，但我國熱軋板帶產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為冷軋板帶的比例一直很低， 2021 年為 17%， 而發(fā)達國家的比值高達 80%。隨著我國工業(yè)化進程的加快，我國鋼才結(jié)構(gòu)中冷軋比將隨著板帶比增長而快速增長。 目前我國冷軋板帶軋機建設(shè)中還存在軋機類型匹配失調(diào)的問題，與國際發(fā)展趨勢不一致，這樣造成我國冷軋板帶生產(chǎn)的薄規(guī)格偏 少和適應(yīng)市場小批量、多品種的能力差。目前國外冷軋板帶產(chǎn)量基本滿足要求，正在大量建設(shè)單（雙）機架可逆式軋機，據(jù)統(tǒng)計全世界在 20 世紀(jì) 90 年代，共建設(shè)單（雙）機架可逆式寬帶鋼 軋機近 100 臺套（包括 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 50 臺軋制硅鋼和不銹鋼的多輥軋機），而冷連軋機僅為 24 臺套。例如美國 9 條薄板坯連鑄連軋線后均配置單（雙）機架可逆式寬帶鋼冷軋機，而我國 7 條薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線后均配置酸洗 —— 冷連軋聯(lián)合生產(chǎn)線（ CDCM），僅濟鋼、唐鋼配置單（雙）機架可逆式寬帶鋼冷軋機，顯然這與我國冷軋板帶鋼需求量大有關(guān)，但長遠講在發(fā)揮薄板坯連鑄連軋線生 產(chǎn)薄規(guī)格熱軋帶鋼的優(yōu)勢和冷軋產(chǎn)品批量、規(guī)格適應(yīng)市場方面不協(xié)調(diào)，值得今后注意。 隨著熱軋帶卷厚度的減薄，冷軋機組易發(fā)生了許多的變化。為了配合薄板坯連鑄連軋熱軋線的推廣，強力單（雙）機架可逆冷軋機成為與薄板坯連鑄連軋配套的優(yōu)選設(shè)備。 當(dāng)熱軋帶卷厚度小于 mm 時，五機架連軋能力過剩，為了減少設(shè)備的重量，降低總的投資 ,不少廠商推出新的冷軋機。 DanielliUnited 為 NUCOR 冷軋廠提供的強力單機架可逆冷軋機，其主傳動功率達到 7457 kw,該軋機設(shè)計成僅用三個道次將 ~4 mm 的原料軋制成 ~ mm 的成品，年產(chǎn)量可達 94 萬 t。 隨著薄板坯連鑄連軋產(chǎn)量的提高，又發(fā)展了雙機架可逆冷軋機組，雙機架可逆冷連軋由于可軋制二道、四道甚至六道，因而可在最后一或二道次采用平整道次使產(chǎn)品質(zhì)量進一步提高。無論是單機架還是雙機架可逆冷連軋，其設(shè)備投資將遠遠低于傳統(tǒng)的五機架冷連軋，并且由于采用了強力機架（加大了允許軋制力和主傳動功率），年產(chǎn)量亦可達到 80 萬 ~100 萬 t，能較好地與薄板坯連鑄連軋配套，因此近年來發(fā)展很快。 近年來，為了進一步提高冷軋帶鋼的產(chǎn)品質(zhì)量，廣泛采用了成品帶鋼凸度測量儀（沿帶寬多點 X射線 源及矩陣式接受，以獲得沿寬度方向的厚度分布）和帶鋼測速儀（激光測速儀的使用為流量 AGC 的發(fā)展創(chuàng)造了條件）。現(xiàn)代檢測儀表的應(yīng)用使產(chǎn)品厚度及板型質(zhì)量大為提高。 冷軋薄板生產(chǎn)特點 1） 鋼材在熱軋過程中的溫降和溫度分布不均給生產(chǎn)帶來了難題，特別是在軋制厚度小而長度大的薄板帶產(chǎn)品時，冷卻上的差異引起的軋件首尾溫差往往使產(chǎn)品尺寸超出公差范圍，性能出現(xiàn)顯著差異。當(dāng)厚度小于一定限度時，軋件在軋制過程中溫降劇烈，以致根本不可能在軋制周期內(nèi)保持熱軋所需的溫度。 而冷軋則不存在熱軋溫降與溫度不均勻的弊病，可以得到厚度更薄 、精度更高的冷 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 軋帶鋼和冷軋薄板?，F(xiàn)代冷連軋寬帶軋機和雙機架二次冷軋可生產(chǎn)厚度為 ~ mm的冷軋薄板，作為鍍錫原板，即使不經(jīng)二次冷軋也可生產(chǎn) ~ mm 厚的冷軋薄板?，F(xiàn)代可逆式冷軋機可生產(chǎn) ~ mm 厚的冷軋板。多輥冷軋機或窄帶鋼冷軋機則可生產(chǎn)最薄達 mm的產(chǎn)品。一般 ~ mm 厚的板帶為一般薄板， ~ mm 厚為較薄薄板， ~ mm厚的板帶為極薄薄板，這些產(chǎn)品用熱軋方法是無法生產(chǎn)的。從厚度精度上看，現(xiàn)代熱連軋厚度精度通常為 ? 50 181。m,而現(xiàn)代冷連軋板厚精度高達 ? 5 181。m，比熱軋厚度精度高 10 倍。從板形方面看，熱軋板帶平直度為 50 I，冷軋板特別是現(xiàn)代化的寬帶鋼冷軋機軋制的帶鋼，其平直度能控制在 5~20 I 以內(nèi)。 薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的產(chǎn)品規(guī)格最薄達 mm，但目前可經(jīng)濟生產(chǎn)的最薄規(guī)格一般認(rèn)為是 1 mm 以上，因薄規(guī)格生產(chǎn)的故障率高，輥耗大，過度軋材多，噸鋼酸洗成本高等 ，這樣按綜合成本計算，與用熱軋 2 mm 板作原料，冷軋 1 mm 的帶鋼成本相當(dāng)，因此薄板坯連鑄連軋線并不追求軋制最薄規(guī)格，待技術(shù)發(fā)展到故障率等降低后，才能經(jīng)濟的批量生產(chǎn)。 2） 目前熱軋工藝技術(shù)水平尚不能使鋼板表面在熱軋過程中不被氧化，也不能完全避免由氧化鐵皮造成的表面質(zhì)量不良。因此熱軋不適于生產(chǎn)表面光潔程度要求較高板帶鋼產(chǎn)品。熱軋板表面粗糙度熱軋狀態(tài)為 20 181。m，酸洗后為 25 181。m。而冷軋板表面清潔光亮，并可根據(jù)不同用途制造不同表面粗糙度的鋼板。冷軋板按表面粗糙度分為三種：一種是光澤的鋼板，其表面粗糙度為 3~10 181。m，一般適用于作沖壓部件，并且當(dāng)需涂噴刷漆時這種鋼板附著性較強；第二種是光亮板，其表面粗糙度小于 181。m，這種鋼板主要作為裝飾鍍鉻用原板等；第三種是壓印花紋板，采用表面具有 70~120 181。m凸凹的平整輥平整鋼板，這種鋼板用于儀表殼及家具裝飾等。這種表面質(zhì)量是用熱軋無法滿足的。冷軋鋼板的另一突出特點是性能好、品種多、用途廣。通過一定的冷軋變形程度與冷軋后的熱處理恰當(dāng)配合，可以在比較寬的范圍內(nèi)滿足用戶的需求。如汽車用薄板幾乎全部用沖壓成型，這樣深沖性能就成為薄板生產(chǎn)和使用的核心問題。沖壓用鋼的主要要求 之一是具有占優(yōu)勢有利織構(gòu) {111}/（ 100）。熱軋板帶的塑性應(yīng)變比 r 僅可達到 ~，而冷軋第一代沸騰鋼汽車板 r 為 1~，第二代 08Al鋼 r 為 ~，而第三代冷軋汽車板r 為 ~，這是熱軋無法達到的。冷軋還可以生產(chǎn)不銹鋼板，用于家具與建筑裝飾、化工工業(yè)等。近年來表面處理鋼板有很大發(fā)展。以冷軋板為基板的各種涂層鋼板品種繁多，用途極為廣泛。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 由于上述原因，冷軋薄板的生產(chǎn)達到迅速的發(fā)展。從產(chǎn)量上看，一般冷軋板產(chǎn)量約占軋材總產(chǎn)量的 20%左右，且工藝技術(shù)裝備不斷革新。早期的冷軋板軋制的速度不到 1 m/s，而今已達 m/s。鋼板的寬度 1905 年是 406 mm,1925 年是 914 mm,而今最寬可達 2337 mm。鋼卷重量也從幾噸發(fā)展到 60 t。一座現(xiàn)代化 的冷軋廠年產(chǎn)量可以達到 250萬 t。 [1] 冷軋板帶鋼的軋制工藝特點 冷軋是指在再結(jié)晶溫度以下的軋制。通常是在常溫條件下軋制。冷軋帶鋼的軋制工藝特點主要有以下三個方面。 加工硬化 由于加工硬化，使軋制過程中金屬變形抗力增大，軋制壓力提高，同時還使金屬塑性降低，容易產(chǎn)生脆裂。當(dāng)鋼種一定時，加工硬化的劇烈程度與冷軋變形程度有關(guān)。當(dāng)變形量加大使加工硬化超過一定程度后，就不能在繼續(xù)軋制。因此帶材經(jīng)受一定的冷軋總變形量之后，往往須經(jīng)軟化熱處理（再結(jié)晶退火或固溶處理等），使之恢復(fù)塑性，降低變形抗力以利 于繼續(xù)軋制。生產(chǎn)過程中每兩次軟化熱處理之間所完成的冷軋工作，通常稱之為 “ 軋程 ” 。在一定軋制條件下，鋼質(zhì)愈硬，成品愈薄，所需的軋制行程愈多。由于加工硬化，成品冷軋帶鋼在出廠之前一般也需要一定的熱處理，例如最通常的再結(jié)晶退火處理，以使金屬軟化，全面提高冷軋產(chǎn)品的綜合性能或獲得所需的力學(xué)性能。 工藝?yán)鋮s與潤滑 1） 工藝?yán)鋮s 冷軋過程中產(chǎn)生的劇烈變形熱和摩擦熱使軋件和軋輥溫度升高，故必須采用必要的人工冷卻。實驗研究和理論分析表明，冷軋帶鋼的變形功約有 84%～ 88%轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使軋件與軋輥溫度升高。因 此必須加強冷軋過程中的冷卻才能保證軋制過程的順利進行。從公式 ()中可以看出變形發(fā)熱率 q 與其它軋制因素的關(guān)系： vhpJ Bq ???????? ? （ ） 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 其中系數(shù) q— 變形發(fā)熱率； Φ =~ 修正系數(shù)； η =小于 1 的修正系數(shù)； J— 機械功熱當(dāng)量； B— 板坯寬度； Δ h— 壓下量； v — 軋機速度； p — 軋制時的平均 單位壓力。 水是比較理想的冷卻劑，因其比熱大，吸熱率高且成本低廉。油的冷卻能力則比水差得多。表 。因此軋制薄規(guī)格的高速冷軋機的冷卻系統(tǒng)往往是以水代油，以顯著提高吸熱能力。 增加冷卻液在冷卻前后的溫度差也是充分提高冷卻能力的重要途徑。因此可以用高壓空氣將冷卻液霧化，或者采用特制的高壓噴嘴噴射，冷卻液在霧化時本身溫度下降，所產(chǎn)生的微小液滴在接觸高溫板面和輥面時蒸發(fā)，帶走大量熱量，使整個冷卻效果大大改善。另外，軋輥溫度的反常升高和軋輥溫度分布規(guī)律的 反?；蛲蛔兙蓪?dǎo)致正常軋輥形狀的破壞，直接有害于板型與軋制精度。同時軋輥溫度過高也會使冷軋工藝潤滑劑失效，使冷軋不能順利進行。 表 水與潤滑油的吸熱性能比較 項目 種類 熱容 1)(/ ?KkgJ 熱導(dǎo)率 1)(/ ?KmW 沸點 /℃ 揮發(fā)潛 1/ ?kgJ 油 水 315 100 209340 2252498 綜上所述，為保證冷軋正常生產(chǎn)，對軋輥和軋件應(yīng)采 取有效的冷卻和控溫措施。 2） 工藝潤滑 冷軋采用工藝潤滑的主要作用是減小金屬的變形抗力，這不但有助于保 證以有的設(shè)備在其能力條件下實現(xiàn)更大的壓力，而且還可使軋機能夠經(jīng)濟可行的生產(chǎn)厚度更小的產(chǎn)品。此外，采用有效的工藝潤滑也直接對冷軋過程的發(fā)熱率以及軋輥的溫升起到良好的影響。在軋制某些品種時，采用工藝潤滑還可以起到防止金屬粘輥的作用。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 生產(chǎn)與試驗表明，采用天然油脂在潤滑效果上優(yōu)于礦物油，冷軋潤滑效果的優(yōu)劣誠然是衡量工藝潤滑劑的重要指標(biāo)，但一種真正的有經(jīng)濟實用價值的工藝潤滑劑還應(yīng)具有來源廣、成本低、便于保存，并 且易于從軋后的板面去除，不留影響質(zhì)量的殘漬等特點。目前只有為數(shù)不多的幾種工藝潤滑劑能夠較全面滿足上述要求?，F(xiàn)在常用的一種潤滑劑叫乳化液，能夠基本滿足以上要求。 張力軋制 所謂“張力軋制”就是軋件的軋制變形是在一定的前張力和后張力作用下實現(xiàn)的。張力的主要作用是： (1)防止帶材在軋制過程中跑偏； (2)使所軋帶材保持平直和良好的板形； (3)降低金屬變形抗力，便于軋制更薄產(chǎn)品； (4)可以起到適當(dāng)調(diào)整冷軋機主電機負(fù)荷的作用。 帶材在任何時刻下的張應(yīng)力 z? 可用下式表 示 ? ??? 1000ttzz v dtlE?? () 同理，設(shè)帶材斷面積為 A，則總張力 Q=A z? 或 ? ??? 1000 ttz v dtlAEAQ ? () 式中 0l — 帶材上 a、 b 兩點間的原始距離； 0z? — 帶材原始張力； v? — aab vav vvΔvb b ??之差，點速度與點速度 ； E — 帶材的彈性模量。 由公式 ()()可知，張力 z? 的產(chǎn)生與變化最終歸結(jié)為 v? 的產(chǎn)生與變化規(guī)律。無論是單機可逆軋制還是連續(xù)軋制，其張力的產(chǎn)生與變化在本質(zhì)上均與此相同。 冷軋生產(chǎn)工藝流程 冷軋板帶鋼的產(chǎn)品品種很多，生產(chǎn)工藝流程亦各有特點。具有代表性