【正文】 causes for the project. Key words: Coldrolled strip steel。編寫了軋制力計算的計算機應用程序，并且以 “ 冷軋板表面縱向條紋缺陷成因分析 ” 為專題進行了論述。設計中所生產(chǎn)的冷軋產(chǎn)品種類有：冷軋帶鋼板卷、冷軋薄鋼板、熱鍍鋅鋼卷板等。遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） I 冷軋車間設計 摘要 本設計是冷軋帶鋼的工藝及車間設計，年產(chǎn)量為 130 萬噸，其典型產(chǎn)品鋼種為 Q235，規(guī)格為 1500mm 。設計中所選的主體機組設備為最新發(fā)展的冷軋板帶軋制設備，它們分別是：酸軋聯(lián)合機組、罩式退火機組、平整機組、橫剪和縱剪機組、重卷機組等。設計中制定了產(chǎn)品方案、金屬平衡表和工藝流程，根據(jù)典型產(chǎn)品制定了軋制制度，選擇了設備并對其進行校核，計算了技術經(jīng)濟指標，并繪制了車間平面圖。 關鍵詞 ： 冷軋帶鋼 ；工藝設計；產(chǎn)品方案 ； 工藝流程 ； 金屬平衡表 ；冷軋板 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） [ II ABSTRACT This thesis is the plant design of a coldrolled steel strip plant with annual capacity of tons. The typical product is 45 steel, 1500 mm. The main equipments of the design are the latest ones in coldstrip rolling, which included: shallowtank hydrochloric acid pickling unit, the entire continuous annealing unit and the entire hydrogen hoodtype furnace, skinpass unit, slitting and shearing line and so on. The designed products included the cold rolled steel sheet, the coldrolled wide flat steel coil, the coldrolled ribbon steel coil so on. The design made the products scheme and the metal balance, designed the rolling schedule for the typical product, checked the rolling mill39。 Process Design。 process。在鋼材加工過程中，除了少部分采用鍛造或鑄造等方法直接成材外，其余約 80%以上都是經(jīng)過軋制成材。在國民經(jīng)濟中，冷軋板帶鋼的生產(chǎn)占據(jù)著極其重要的地位。本設計對冷軋的生產(chǎn)特點以及主要工序作了簡單的介紹，并制定了軋制制度，計算了軋制力，對軋輥強度、電機功率進行了校核。 冷軋綜述 冷軋定義及優(yōu)勢 冷軋是金屬在再結晶溫度以下的軋制過程。 加工硬化是金屬在軋制過程中強度、硬度增加，而韌性、塑性下降的現(xiàn)象。 冷軋板帶鋼的優(yōu)勢： 1）可生產(chǎn)厚度更小的薄板 2）帶材沿寬度和長度方向能獲得均勻的厚度，板形更好。 4）帶材經(jīng)冷軋后，進行不同的熱處理，可以得到不同機械性能的產(chǎn)品。特別是經(jīng)濟高速發(fā)展 的中國，冷軋帶鋼將遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） [ 第 2 頁 迎來前所未有的發(fā)展空間，在家電、汽車等行業(yè)尤為明顯。但是，鋼板在熱軋過程中溫度和溫度降不均勻，使鋼板厚度不均勻，性能不一致，更為重要的是，當厚度小至一定限度時，就根本不可能保持熱軋所需的溫度。此外，熱軋在目前還難以生產(chǎn)出表面光潔度較高的板帶鋼產(chǎn)品。首先，它不 存在熱軋的溫降和溫度不均的現(xiàn)弊病，因此可以生產(chǎn)出極薄、長度極長的帶鋼。 較之熱軋，冷軋板帶鋼的軋制工藝有以下三個特點 [2]： （ 1）加工溫度低，鋼在軋制過程中產(chǎn)生加工硬化； 加工硬化的影響： (1)變形抗力增大，使軋制力加大。 （ 2）冷軋中采用工藝冷卻與潤滑（工藝冷潤）； (1)工藝冷卻：冷軋過程中的變形熱和摩擦熱使軋件和軋輥溫度升高，須采用有效的人工冷卻。 天然油脂（動、植物油脂）潤滑效果優(yōu)于礦物油。乳化液的冷卻能力介于水和油之間，一般為水的 40~80%，隨著乳化液濃度的增加，其冷卻能力下降。 張力 — 作用在軋件軋制方向上的力。 后張力 — 作用方向與軋制方向相反的張力 。我國作為目前世界上最大的汽車產(chǎn)銷量國家，隨著工業(yè)化和經(jīng)濟實力的提升，中國汽車市場已成為全世界注意的焦點。 (2) 高強鋼板，如雙相鋼，復相鋼等。我國是電工鋼生產(chǎn)和消費大國，機電行業(yè)的快速發(fā)展帶動了電工鋼的消費快速增長，冷軋取向電工鋼是鋼材品種中自給率最低的，顯然具備很大的發(fā)展?jié)摿Α? (4) 建筑用鋼板，如熱鍍鋅板，電鍍鋅板，彩涂板等。 (5) 包裝用鋼板，如鍍錫板，有機涂層板等。目前已引起市場的注意。 (7) 家電用板， 如洗衣機類， 冰箱空調類等。 家電消費已進入每個中國家庭，車子 、 房子的需求高峰已經(jīng)到來 。 另外一方面是替代進口，解決市場占有率和自給率低的問 題 。 我國冷軋寬帶鋼生產(chǎn)的產(chǎn)品厚度大多為 0. 25 mm 以上，可以軋制生產(chǎn)薄至 0. 18 mm 產(chǎn)品的大型設備屈指可數(shù)，大部分是單機架六輥或二十輥可逆式軋機可以生產(chǎn)這樣的薄規(guī)格產(chǎn)品，但是目前有許多高新產(chǎn)品需要軋制更薄的規(guī)格，導致了目前冷軋帶鋼生產(chǎn)中薄規(guī)格產(chǎn)品缺乏的狀況，例如，典型的鍍錫板厚度由 0. 18 ～ 0. 32 mm向降至 0. 1 ～ 0. 18 mm 發(fā)展，還有一些電子用低碳深沖鋼帶如 0. 25 mm 厚的電阻帽沖壓帶 ， 0. 1～ 0. 2 mm 的電磁屏蔽材料， 0. 15 mm 的傳統(tǒng)電視的蔭罩材料等 。 生產(chǎn)高效電機用的無取向電工鋼同樣為降低渦流損耗，板厚由原來通用的 0. 5 mm 和 0. 35 mm 厚減薄至 0. 1 ～ 0. 3 mm 。 所以薄規(guī)格彩涂板的基板也一直供應緊張，而且也限制了薄規(guī)格彩涂板生產(chǎn) 。 冷軋板帶生產(chǎn)現(xiàn)狀 近十年來，我國冷軋板帶生產(chǎn)需求一直呈現(xiàn)非常旺盛的局面，產(chǎn)能擴張十分迅猛，至 2020 年初步統(tǒng)計，已建和在建的冷軋板帶產(chǎn)能達到 9000 萬 噸 左右，其中建有寬帶鋼冷連軋軋機超過 40 臺套，而單機可逆式寬帶鋼軋機 100 余套，冷軋寬帶鋼生產(chǎn)產(chǎn)能超過 70%以上為冷連機生產(chǎn)?？梢钥闯觯覈摬漠a(chǎn)量在 2020 年到 2020 年的得到快速增長，同時冷軋板帶材產(chǎn)量逐年快速增長。隨著我國工業(yè)化進程和城鎮(zhèn)化發(fā)展，汽車消費的普及，鋼材的生產(chǎn)與消耗比例將會向發(fā)達國家靠近。因此，從長遠和發(fā)展的觀點來看出，冷軋板帶材需求與發(fā)展的前景是廣闊的，發(fā)展的空間也是非常巨大的。 冷軋帶鋼技術的發(fā)展 近年來，冷軋帶鋼生產(chǎn)技術的發(fā)展主要是增加鋼卷重量，加快機組速度，提高 產(chǎn)品厚度精度，改善板形，提高自動化程度以及改進軋機結構和生產(chǎn)工藝等。增加鋼卷重量是提高設備生產(chǎn)能力的有效方法，因為冷軋帶鋼是以鋼卷方式生產(chǎn)的，每一個鋼卷在送到機組內軋制或處理前，都必須經(jīng)過拆捆、開卷、穿帶，然后加速到正常速度工作，在每一卷終了時又需要有減速、剪切、卷取及卸卷的過程，占用較多的生產(chǎn)時間。然而，鋼卷重量也不可無 限制地增加，它受到開卷機、卷取機等機械設備的結構與強度的限制，也受到電動機調速范圍的限制，而且卷重太大還會給車間內鋼卷的運輸和存放帶來困難。 2） 提高機組和軋機的速度。六機架冷連軋機的最高軋制速度已超過了 40 米 /秒。其他 作業(yè)線（如單機架平整機組、雙機架平整機組、各剪切機組、連續(xù)熱鍍鋅機組、酸洗機組、電鍍錫機組等）的機組速度也都相應提高。對于高速、高產(chǎn)量的帶鋼冷連軋機，實現(xiàn)了計算機控制。 5）在生產(chǎn)操作自動化方面，普遍采用各種形式的極限開關、光電管等，對每個動作實行自動程序控制。 6） 1971 年以來，出現(xiàn)了全連續(xù)式冷連軋機。此時，后續(xù)帶卷的頭部通過焊接機與前一帶卷尾部焊接在一起。在冷連軋機組出口端設置了分卷用的飛剪機，并設置了兩臺卷取機，以便交替地卷取帶鋼。換輥一結束，軋機可立即進行軋制。 冷 軋板帶生產(chǎn)技術 近 20 年來，我國冷軋板帶生產(chǎn)技術得到了長足發(fā)展，并逐漸接近國際先進水平。 酸洗技術 20世紀 70年代末，通過武鋼生產(chǎn)實踐和國 外技術發(fā)展表明：鹽酸酸洗效率高，質量好，不 浸蝕帶鋼基體，廢酸可以再生。國內普遍采用的酸洗工藝有半連續(xù)式和連續(xù) 式 (臥式、塔式 )。目前該設備已完全國產(chǎn)化， 生產(chǎn)能力可以超過 50萬噸。其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大，易于和其他機組結合形成聯(lián)合工作形式。 20世紀 80年代中期，國外在淺槽酸洗的基 礎上又發(fā)展了紊流酸洗。故近幾年，國內新設計的酸洗機組都采用了 (相類似的 )紊流方式。 (2)可逆軋機 (四輥或多輥 )：單機架可逆軋機、雙機架可逆軋機。由于遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） [ 第 7 頁 全連續(xù)冷軋機組和酸洗一軋機聯(lián)合機組 具有生產(chǎn)節(jié)奏快、成材率高、成本低、產(chǎn)量大、占地少、投資省、產(chǎn)品質量好等明顯優(yōu)勢，武鋼、本鋼、鞍鋼、益昌薄板公司、攀鋼等已將單卷連軋方式改造為全連續(xù)方式。 1997年投入使用的雙機架可逆軋機利用了單卷軋制所具有的靈活性、多變性，但減少了可逆道次，提高了產(chǎn)量，更適合生產(chǎn)薄帶和特殊 鋼、高強鋼等產(chǎn)品。濟鋼和江陰泓聯(lián)、浙江龍盛冷軋廠正在進行這方面的有益嘗試。而六輥軋機由于控制手段多，因此生產(chǎn)對板形要求高、對凸度要求嚴的產(chǎn)品更有利一些。罩式爐退火工藝加熱時間長，適用于深沖 鋼。這是因為 H2的導熱系數(shù)為 N2的 6倍 (重度僅為 N2的 25％ )。連續(xù)退火工藝克服了罩式爐退火周期長、人力多、占地大等不足，以其產(chǎn)量大、生產(chǎn)穩(wěn)定、 效率高而得到飛速發(fā)展。使產(chǎn)品沿縱向長度上的軋制性 能更加一致、均勻，質量 好，收得率高，生產(chǎn)周期也從 1周以上縮短至 1～ 2天。目前大型連續(xù)退火機組尚未完全國產(chǎn)化，故以相同的功能比較：連續(xù)退火工藝的一次性投資比罩式爐退火工藝的投資要高一些。軋輥采用毛輥或光輥，以滿足不同 用戶對帶鋼表面粗糙度的不同要求。平整工藝有干平整和濕平整兩種。 濕平整時，平整液的潤滑作用使帶鋼的 (微 小 )變形均勻、平整力下降，可阻止帶鋼表面產(chǎn) 生壓痕，對輥面的粗糙度也起到一定的保護作 用，可延長軋輥壽命。 帶鋼涂、鍍層技術 國內帶鋼鍍層大致可分成熱 (浸 )鍍、電鍍 2種。20世紀 80年代初，國內僅武鋼有 1條熱鍍鋅機組，年產(chǎn) 15萬噸， 目前全國有幾十條機組，產(chǎn)能約 600萬噸。20世紀 90年代后，在 NOF爐前加化學清洗段的改良森吉米爾工藝以及在全輻射管前設化學清洗、電解清洗的美鋼聯(lián)工藝已占統(tǒng)治地位。 自 1979年武鋼投入第 1條電鍍錫機組后， 20年 內我國投建了約 12條機組，產(chǎn)能約 180萬噸，已大于消費量， 1999年之后，沒有再新建機組。該機組除能生產(chǎn)純鍍產(chǎn)品之外，還可生產(chǎn) Zn—Ni合金及預鱗化板。 1995年，我國彩涂板的產(chǎn)量只有 12萬噸，但到 2020年底，我國已有上百條彩涂機組，產(chǎn) 能超過 800萬噸，但高水平的生產(chǎn)線不多。涂層后在線測量涂層膜厚度，以迅速調整工藝參數(shù)，使之能精確地控制涂層厚度。 (2)裝備了一批具有世界領先水平的生產(chǎn)機組。 (3)已經(jīng)可以生產(chǎn)轎車面板、家電板、烘烤硬化型和雙相組織型的高強鋼、超深沖鋼和鋅一鋁合金板、鋁一鋅合金板等目前世界上最高質量水平的冷軋板帶產(chǎn)品。鞍鋼 2冷軋機組、龍盛公司的雙機架冷軋機組以及 多數(shù)酸洗、鍍鋅、涂層、退火機組的國產(chǎn)化成功實踐充分證明了這 點。 1. 3. 1 冷軋帶坯原料的無酸洗除鱗工藝 在冷軋帶的生產(chǎn)中，熱軋坯原料的酸洗除鱗一直是冷軋生產(chǎn)流程中最大的污染環(huán)節(jié) 。 最近有報道世界上第一套采用無酸除鱗技術的工業(yè)化年 產(chǎn) 10 萬噸的機組已在意大利的一家?guī)т搹S投入運行，有望成為工業(yè)化的無酸除鱗工藝 。 第二步是化學反應工序，該工序在富氫 ( 25% ～ 95% H2) 的混合氣體中進行，混合氣體反應時室內仍有理想的混合氣體組成 。 在該工序中，帶鋼表面的氧化皮將與氣體中的氫 ( H2) 反應而被還原成金屬鐵 。 此工序在 H2和 N2氣氛中進行，以防止帶鋼冷卻到室溫前再次被氧化 。 但工業(yè)應用還有很長的路要走 。 一方面污染車間生產(chǎn)環(huán)節(jié)，另一方面污染帶材表面，尤其是大量的工藝潤滑的乳液經(jīng)使用后氧化變質，成為廢乳液后的回收處理及防火等安全問題 。 據(jù)介紹近年來德國開發(fā)出了一種新型的冷卻技術，即應用液氮作為冷軋冷卻劑替代水 /油乳化液，該冷卻技術是使用噴嘴將液氮 ( 溫度 － 196 ～ － 170℃ ) 噴灑于咬入軋輥前的帶鋼表面 。 傳統(tǒng)的潤滑劑通過減小摩擦降低產(chǎn)生的摩擦熱，與此相反，液氮幾乎不具備潤滑效果，但其可以快速地將摩擦產(chǎn)生的熱量散去，自身也蒸發(fā)，經(jīng)實際應用顯示出其在安全性方面的優(yōu)勢，消除了火災和爆炸隱患，同時消除有害的軋制液蒸汽，消除軋制液對工作區(qū)污染 。 在高速軋制條件下可獲得鏡面加工表面 。