【正文】 批冷連軋機，冷軋機生產能力和結構組成發(fā)生了重大變化。因此可逆軋制限制了軋制速度和生產能力的提高，且在帶鋼頭尾的加減速段厚度超差也是不可避免的，導致了產品質量難以提高。從機架布置形式看，冷軋機的早期形式都是單機架形式，生產工藝由單張生產發(fā)展為成卷可逆式生產。工作輥是由彈性模量很大的材質制成的，能承受很大的軋制壓力，加上有較完善的輥形調節(jié)系統(tǒng)，—、不銹鋼，以及高強度的鉻鎳合金材料。現在普遍使用排列順序為4的森吉米爾型二十輥軋機，即每個工作輥是由2個第一中間輥、3個第二中間輥和4個外支撐輥支承，最后組裝到整體機架中。四輥式冷軋機是一種多用途的典型冷軋機。因此目前這種軋機只用于軋制較厚的帶鋼或作平整機用。二輥式冷軋機是早期出現的結構形式最簡單的冷軋機。 綜上所述，本設計采用石墨熱交換器間接加熱方式。其特點是以石墨塊體在不同方向加工出孔眼來作為熱交換的塊體，兩種介質（蒸汽和酸溶液）在不同方向的孔眼中流過以達到換熱的目的。酸溶液的間接加熱，通常有特伏龍管束間接加熱、列管式石墨加熱器間接加熱及塊孔式石墨熱交換器間接加熱等。此外，使用蒸汽直接加熱時，還會產生較多的酸蒸汽，增加了抽風系統(tǒng)的負荷。(1)蒸汽直接加熱直接蒸汽加熱酸溶液的方法具有設備簡單、操作容易、加熱速度快、酸溶液攪拌均勻等優(yōu)點。因此，采用有效的加熱方式能夠達到最佳的酸洗效果。綜上所述，本設計選擇多級逆水流沖洗方式。具體操作過程是帶鋼先后通過幾個相互分離的水槽，沖洗水與帶鋼逆流而行，并在最后一個槽不斷添加冷凝水，以沖洗稍微不清潔的帶鋼表面，多余的水則溢流到前一個沖洗槽中。(1) 直接沖洗采用直接沖洗帶鋼表面的方式，要獲得滿意的沖洗效果，所需水量非常大，水資源嚴重浪費，而且所需的水泵也太昂貴。酸洗液中鹽酸濃度為200g/L，如果沖洗效率為100％的話，則要稀釋4000倍。其反應過程如下：1　 鹽酸腐蝕金屬鐵：Fe + 2HCl ＝ FeCl2 + H22　 氧化亞鐵的水解：Fe Cl2 + H2O ＝ Fe(OH)2+ 2HCl3　 氫氧化亞鐵的水解：2Fe(OH)2 + H2O + 1/2O2 ＝ 2Fe(OH)3為了防止帶鋼酸洗后的氧化銹蝕，必須很仔細地沖洗帶鋼表面上的殘酸。當液膜中的水或鹽酸蒸發(fā)時，含鐵量越來越多，以至有鐵析出，Fe(OH)2水解，氧化變成Fe(OH)3，形成褐色表面層，這種帶鋼既不好看又不利于進一步加工。帶鋼酸洗后表面上殘存的酸液，在酸槽出口處被兩對擠干輥擠干之后，帶鋼表面上仍留有約10～50mL/㎡的殘酸液膜。從上表不難看出，淺槽和紊流酸洗工藝有突出的優(yōu)勢，因此自20世紀90年代后建設的酸洗線大部分都采用了紊流酸洗工藝[5]。同時酸洗溶液在酸槽中以紊流的形式流動，在鐵損量相同的條件下，酸洗時間僅為普通深槽酸洗的65%；能量消耗少，僅為深槽酸洗的70%；酸耗僅為深槽酸洗的25%；而熱交換系數為深槽酸洗的7倍。紊流酸洗是目前世界上最先進的酸洗工藝，它是在淺槽技術的基礎上發(fā)展起來的。槽內鋼帶張力大小控制容易，控制設備簡單、輕便，消耗的電能也少。因此，當機組新開車和停產后恢復生產時，等待酸液加熱時間短，可使機組停車時間較短，作業(yè)率提高；酸液的質量分數、溫度的控制靈活，改變酸洗制度容易；機組一旦發(fā)生斷帶或其他故障時，酸槽放空及重新充酸所需時間短。其工藝特點主要有：1　 淺槽酸洗的酸洗液是用酸液泵進行強制循環(huán)的，酸液與鋼帶間產生相對運動，使與鋼帶接觸的酸液的質量分數始終處在較高的狀態(tài)，其酸洗效率較高，是深槽酸洗的120%。淺槽酸洗技術是近年發(fā)展起來的，與傳統(tǒng)的深槽酸洗技術相比，酸洗槽液位高度僅有150mm，而深槽的液位高度達1m。連續(xù)臥式酸洗工藝又可分為深槽酸洗工藝和淺槽酸洗工藝。另外如果酸軋聯合機組某一部位的設備發(fā)生故障，就會造成全生產線的停產[5]。本設計采用酸洗－冷軋聯合機組，該機組的優(yōu)點是：1　 節(jié)省設備投資，如可省去酸洗卷取機及冷軋開卷機等設備，而卷取機、開卷機兩項設備在技術上要求很高，減少這些設備對于冷軋聯合生產線十分有利；2　 實現冷軋無頭軋制，成材率明顯提高；3　 精減冷軋生產線工作人員，提高勞動生產率；4　 減少廠房面積與設備總重量，省去酸洗與冷軋中間庫，一般可減少廠房面積5000m2；5　 由于酸洗－冷軋聯合機組機械設備的減少，機組傳動容量降低，同時節(jié)約了能源。其缺點有：酸洗效果相對較差，酸洗液的用量較多，酸洗效率也較低，且酸洗槽等設備占地面積也大，工程造價提高[4]。剪邊后的帶鋼經涂油機涂油后，由張力卷取機卷成鋼卷。酸洗后清除掉氧化鐵皮的鋼板在漂洗槽中經高壓水沖洗、毛刷刷洗除去表面殘酸，進入烘干裝置將帶鋼表面烘干，而后經拉料輥將帶鋼送入出口活套之中。其示意圖如圖23所示：圖23 連續(xù)臥式酸洗機組示意圖連續(xù)臥式酸洗機組的工藝操作過程是：被送到機組的帶鋼卷，經帶有彎曲輥、給料裝置和矯直機的開卷機將帶鋼端頭拆開、矯直并被送入鍘刀剪切掉帶鋼頭尾，再將切完頭尾的帶鋼送入焊機，將前后兩條帶鋼的端頭焊接起來，焊接處的焊縫通過焊機自身的光整機光整，然后拉料輥將帶鋼送入入口活套貯存，以備酸洗工藝段生產。缺點有：其一，中部有一個高的酸洗塔，橋式吊車無法通過，使中部的一些設備和塔本身維修不方便，增加了停車檢修的時間；其二，塔內帶鋼的對中比較復雜，尤其是有鐮刀彎的帶鋼；其三，帶鋼在塔內斷帶時，重新穿帶比較困難；其四，帶鋼在塔內運行時，產生比較大的擺動，會打壞壓力噴嘴，損壞設備[4]；其五，如果塔的密封不好，則工作環(huán)境比較惡劣[5]。 連續(xù)塔式酸洗的優(yōu)點有：在酸液參數相同的條件下，噴射酸洗要比浸泡酸洗縮短一半的時間，且噴射到帶鋼表面上的酸液壓力越大，酸洗效果越好。在塔的第3～5節(jié)上裝有帶孔的管道，酸液從孔內噴射到帶鋼表面上。典型的塔式機組示意圖如圖22所示：圖22連續(xù)塔式酸洗機組示意圖酸洗塔由幾個塔節(jié)組成，塔節(jié)用工程塑料或者玻璃鋼制成，塔頂上有塑料或玻璃鋼蓋。其缺點是：投資大，占地面積大，設備較復雜，操作較難，維修費用高，不適合較多品種帶鋼生產。(2) 連續(xù)酸洗機組根據布置形式的不同，又可分為連續(xù)臥式酸洗機組和連續(xù)塔式酸洗機組。同時生產的帶鋼品種也較多，因此其在一定程度上得到推廣。在這種酸洗機組中，可以將多達10條窄帶鋼并排酸洗，各帶鋼的長度還可互不相同。它的工藝操作工程是：帶鋼板卷經開卷之后，隨之進入矯直機矯直帶鋼，以保證帶鋼順利通過機組，被矯直的帶鋼經酸洗槽內的酸液除掉其表面的氧化鐵皮；隨后進入清洗槽，以除去帶鋼自酸槽中帶出的殘酸，再經熱風烘干裝置將其表面烘干，最后經過剪邊、切掉帶鋼頭尾舌頭并在卷取機上卷成帶鋼卷。隨著冷軋帶鋼生產工藝的發(fā)展，酸洗機組的布置形式不斷進步。⑥ 廢鹽酸和清洗廢液可以完全再生為新酸，循環(huán)使用，從而解決廢酸污染問題。而在硫酸酸洗中，因銅滲碳體的析出而使板面烏暗，降低了表面質量。④ 鋼中含銅也會影響酸洗質量。② 鹽酸基本上不腐蝕基體金屬，經鹽酸酸洗后板面平滑、銀亮、無酸洗痕跡，不會發(fā)生過酸洗；鹽酸酸洗的鐵損比硫酸酸洗降低20%；硫酸酸洗時，金屬鐵在酸液中溶解時會生成氫，氫擴散進入板面，可能引起氫脆。帶鋼連續(xù)鹽酸酸洗與硫酸酸洗相比較，有如下優(yōu)點[ 5 ]： ① 鹽酸能溶解三層氧化鐵皮，因而不產生酸洗殘渣，而用硫酸酸洗時，就必須經常清刷酸槽并中和這些粘液；硫酸不易除去壓入板面的Fe2O3，從而會產生相應的表面缺陷。 （2）鹽酸的酸洗機理 鹽酸溶液與氧化鐵皮的化學反應如下： Fe2O3 + 4HCl = 2 FeCl2 + 2H2O +O2↑Fe3O4 + 6HCl =3 FeCl2 +3 H2O +O2↑FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑（甚弱）鹽酸酸洗是以化學溶解為主，對金屬基體的侵蝕甚弱。其加快了酸洗速度，減少硫酸的消耗。[26]（1）硫酸的酸洗機理硫酸溶液與氧化鐵皮的反應如下：Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2OFe3O4 + 4H2SO4 = Fe(SO4)3 + FeSO4 + 4H2OFeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O氧化鐵皮中三種鐵的氧化物均溶解于硫酸溶液，生成溶于水的硫酸鐵和硫酸亞鐵，從而去除了帶鋼表面的氧化鐵皮，該作用稱為溶解作用。酸溶液一般用硫酸和鹽酸兩種（在有限的范圍內也使用其它酸種。熱軋帶鋼表面產生的氧化鐵皮通常是三層結構，外層為Fe2O3，中層為Fe3O4，內層為FeO。表21 閃光焊機與激光焊機性能比較焊機類型SB40閃光焊機HSL13激光對焊機焊接鋼種低碳鋼碳鋼、硅鋼、不銹鋼焊接過程同時閃光、加熱、熔化走行、急熱、熔化、焊焊接周期~60秒~60秒對板形要求較嚴較松焊接質量好更好熱影響區(qū)較大較小熱影響程度較高較低焊縫寬、凸出、要清縫焊縫平窄（似線）勿需清縫軋制斷帶率≤%%焊極夾具2對無頂鍛力400KN無、輥壓力40KN焊接夾緊力800KN80KN清焊縫裝置有無內部剪剪切精度 mm 清除廢渣裝置大、較復雜小、簡單焊機長 m 重量~180噸≤130噸變壓器焊接630kW，供電800kW激光源 6KW輔助傳動250kW110kW控制系統(tǒng)較復雜較簡單基礎、安裝、開工費高低維修量較多較少因此，本設計擬選用激光焊機酸洗的任務為清除黏附在帶鋼表面的氧化層。激光焊接的基本原理：在激光焊接過程中，高功率密度激光束照射到被焊工作表面短時間內能量被充分吸收，導致局部熔化，如材料滿足可焊性的要求，將形成避部焊接區(qū)，當光束在工件上移動和工件在光束下進行時，就產生一條連續(xù)焊縫，焊縫的橫截面形成決定于簡單的熱傳輸形式[16]。目前自動化閃光焊機的焊接質量比較高，%[25](2) 激光焊機激光是一種新型高密度能源，廣泛用于工業(yè)各個領域。閃光焊機有的帶有內剪，在焊機內將帶頭和帶尾對中剪切，以利于焊接，從而保證焊縫質量。目前使用的焊機有兩種：閃光焊機和激光焊機。而在鋼卷接時，機組工藝段（酸洗或退火）或軋制段活套所供給的帶鋼運行時間要大于鋼卷的焊接時間。 1條2設計方案對于焊機來說，最重要的工藝參數就是焊接時間。橫切機組 1條 1條 1條 連續(xù)退火機組 1條（不具體設計）冷軋原料卷及品種如下：鋼種：熱軋低碳鋼、超低碳鋼（IF鋼）以及高強度鋼等強度極限：≤800MPa屈服極限：≤680MPa帶鋼厚度：～帶鋼寬度：830～2000mm分配需要鋼卷內徑：Φ762mm 鋼卷外徑：卷重：平均單位卷重：19kg/mm；最大單位卷重：24kg/mm具體鋼種及規(guī)格見表112，113表112 熱軋鋼卷按品種量規(guī) 格品 種代表鋼種產 量t/a%厚度:～ 寬度:830~2000mmC195586853 DQ08Al、IF704467 DDQ/EDDQ/SEDDQIF708850 HSSHSS434905 小計2435075 100表113 熱軋鋼卷按規(guī)格分配需要量厚度mm代表規(guī)格830~10801080~12801280~15501550~2000合計950115014001850寬度mm mmt/a%t/a%t/a%t/a%t/a%~12175 51137 0 0 63312 ~43831 214287 255683 0 513801 ~36526 231332 292209 187501 750003 ~19481 224027 292209 182631 718347 ~24351 138799 133929 93533 389612 合計136364 862017 976465 462664 19 2435075100 金屬平衡（1）金屬平衡表 表114 金屬平衡表序號產品名稱原料量（t/a）成品量（t/a）切邊、切頭、損耗等成材率（%）t/a%1冷軋產品961025900000610252熱鍍鋅產品1015324 95000065324 3冷硬產品444921 43000014921 合計2435075 2280000155075 （2）金屬平衡圖圖11 金屬平衡圖 生產機組組成根據本設計產品大綱，考慮