发布时间 : 星期三 文章冷轧薄板 - 图文更新完毕开始阅读
1.2.4 冷轧板带生产工艺流程及其进步
冷轧板带钢的产品品种很多，生产工艺流程亦各有特点。具有代表性的冷轧板带钢产品是金属镀层薄板（包括镀锡板、镀锌板等），深冲钢板（以汽车板为最多），电工硅钢板，不锈钢板和涂层（或复合）钢板。成品供应状态有板或卷或纵剪带形式，这取决于用户要求。各种冷轧产品生产流程图如图2-1所示。
图2-1 各种冷轧产品生产流程
冷轧生产方法是不断发展进步的。第一种是单张生产，从原料到成品生产的全过程是以单张方式进行的；这种生产方法，产量低、质量差、成材率低，只能轧制较厚规格的薄板，但建设投资较低。第二种生产方法是半成卷生产，这种方法产量较高，但轧后的工艺比较落后。目前，第一、二种生产方法国内外都有，但让它们是被逐渐淘汰的生产方法。第三种是成卷生产，是比较常用的属于20世纪50年代的生产方法。第四种是现代冷轧生产，是20世纪60年代出现的一种生产方法；冷轧机上装设有两台拆卷机、两台轧后张力卷取和自
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动穿带装置，并采用了快速换辊、液压压下、弯辊装置、计算机自动控制等新技术。第五种是完全连续式冷轧生产，目前关于全连续轧机的名称各有说法，按冷轧带钢生产工序及联合的特点，将全连续轧机分为3类：第一类是单一全连续轧机。这类轧机就是在常规的冷连轧机的前面，设置焊机、活套等机电设备，使冷轧带钢不间断地轧制。第二类是联合式全连续轧机。将单一全连轧机再与其它生产工序的机组联合，称为联合式全连轧机。若单一全连轧机与后面的连续退火机组联合，即为退火联合式全连轧机；全连轧机与前面的酸洗机组联合，即为酸洗联合式全连轧机。第三类是全联合式全连续轧机。这是最新的冷轧生产工艺流程。单一全连轧机与前面的酸洗机组和后面的连续退火机组（包括清洗、退火、冷却、平整、检查工序）全部联合起来，即为全联合式全连轧机。
1.3 冷轧工艺特点
冷轧板带生产的工艺特点主要表现为：加工硬化对轧制过程影响显著，冷轧中采用工艺冷润，冷轧中采用张力轧制。 1.3.1 加工硬化对轧制过程显著影响
冷轧过程中，轧后金属晶粒被破碎，但由于轧制温度低，晶粒不能再轧制过程中产生再结晶回复，产生加工硬化，不变形抗力增大，塑性降低，容易产生破裂。在这种情况下若继续进行轧制，为克服由于加工硬化导致的增大的变形抗力，轧制压力必须相应提高；若再继续，变形抗力继续增大，塑性继续降低，脆裂的可能性更大，如此反复。当钢种一定时，冷轧变形量大小直接影响着加工硬化剧烈程度，当变形量达到一定值时，加工硬化超过一定程度后，一般不能再继续轧制，否则会轧出废品。因此在冷轧时制定压下规程，决定变形量，必须知道金属加工硬化程度。一般在冷轧过程中，当具有60%~80%总变形量后，必须通过再结晶退火或固溶处理等方法对轧材进行软化处理，使之恢复塑性，降低变形抗力，以利于继续轧制。生产过程中完成每次软化热处理之前完成的冷轧工作通常称为一个“轧程”。在一定轧制条件下，钢质越硬，成品越薄，所需的轧程越多。由于退火使工序增加，流程复杂，并使成本大大提高，而多次退火一般钢种的最终性能产生多大影响（除非特种要求钢种，如硅钢），因此一般希望能在一个轧程内轧出成品厚度，以获得最经济的生产过程。 由于加工硬化，成品冷轧板带材在出厂之前一般需要进行一定的热处理，使金属软化，全面提高冷轧产品的综合性能，或获得所需特殊组织和性能。
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1.3.2 冷轧中采用工艺冷润（工艺冷却和工艺润滑）
冷轧过程中，由于变形及金属与轧辊间产生的变形热及摩擦热，使轧辊及轧件都会产生较大的升温。辊面温度太高会引起工作辊淬火层硬度下降，并有可能促使淬火层内发生残余奥氏体组织分解，使辊面出现附加组织应力，甚至破坏轧辊，致使轧制不能正常进行；另外，辊温反常升高及分布或突变均可导致辊形条件破坏，直接有害于板形与轧制精度。轧制温度过高，会使带钢产生波浪，造成板形不良，一般带钢正常温度希望控制在90~130°C。但实际生产中温度很容易高于200°C，出现这种情况应停止生产。为了不使轧辊与轧件温度过高，并获得良好的温度分布，冷轧时要用正确的冷却与润滑方法进行轧制。
1.冷却工艺
实践与理论研究表明，冷轧板带钢变形功约有84%~88%转变为热能，使轧件与轧辊温度升高。变性发热率又正比于轧制平均单位压力、压下量和轧制速度，因此为保持正常轧制，必须加强冷轧过程中的冷却。水是比较理想的冷却剂，与油相比，水的比热比油大约一倍，热传导率为油的三倍多，挥发潜热为油的10倍以上，因此水比油优越的吸热性能，且成本低廉，大多数轧机采用水或以水为主要成分的冷却剂。只有某些特殊轧机，如20辊箔材轧机，由于工艺冷却与轧辊轴承润滑共用一种物质才会采用全部油冷，此时为保证冷却效果，需要供油量足够大。应该指出，水中仅含百分之几的油类就会使下降约三分之一，因此，轧制薄规格产品的高速冷轧机冷却系统往往是以水代替水油混合液（乳化液），以显著提高冷却能力。
增加冷却液在冷却前后的温度差也是充分冷却能力的重要途径。在老式冷轧机冷却系统中，冷却液只是简单的喷浇在轧辊和轧件之上，因而冷却效果较差。现代冷轧机采用高压空气将冷却液雾化，或者采用特制高压喷嘴喷射，大大提高了吸热效果，并节省冷却液用量。因为冷却液在雾化过程中本身温度下降，产生微小的液滴在碰到温度较高的辊面或板面时往往即时蒸发，借助蒸发潜热吸走热量 ，使整个冷却效果大为改善。应注意在采用雾化冷却技术时一定要解决机组的有效通风问题，以免恶化操作环境。另外，现在冷轧冷却已远远不是单纯的为了降温，往往与板型控制相结合，冷却过程要控制板带温度分布，以获得板形良好的高精度板带材。
2.工艺润滑
轧制过程中进行润滑可以降低轧辊与轧件间的摩擦力，从而降低轧制压力，不仅有助于保证实现最大压下，而且还可使轧机能够经济可行的生产规格更小的产品。此外，采用有效工艺润滑，直接对冷轧过程发热率以及轧辊温升产生
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良好影响；在轧制某些产品时，采用工艺润滑还可以起到防止金属黏辊的作用。实践证明，使用润滑剂后，可使单位压力减少25%~30%，轧制道次减少24%~44%。通常润滑方式有两种：一是靠近轧辊辊身安装润滑油管，沿辊身有效长度均匀分布若干小油孔，此法多用于生产量不是很大的非可逆小型冷轧机；二是用泵将大量润滑剂循环喷射到轧辊上进行润滑和冷却，现代轧机多用此法。 冷轧板带常用的润滑剂油棕榈油等天然油脂、矿物油以及乳化液。天然油脂润滑效果高于矿物油，这是由于在分子构造与特性上有质的差别所致。因此，用天然油脂作为润滑剂时其最小可轧厚度优于用矿物油作润滑剂。生产实践表明，在现代冷轧机上轧制厚度在0.35以下白铁皮、变压器硅钢板以及其他厚度较小而钢质较硬品种是，在接近成品一、二道次中必须采用润滑效果相当于天然棕榈油的工艺润滑剂，否则，即使增加道次也难以轧制出所要求的产品厚度。棕榈油虽然润滑效果好，但来源短缺，成本昂贵，不可能被广泛应用。事实上，使用其他天然油脂，只要配制适当，也可达到接近棕榈油的润滑效果。例如一些冷轧机用棉籽油生产冷轧硅钢片和白铁皮，效果良好；用豆油或菜籽油甚至氢化葵菜籽油也同样能满足要求；国外有些厂还是用一些动物油为原料经过聚合制成的组合冷轧润滑剂，即“合成棕榈油”，其润滑效果甚至优于天然棕榈油。矿物与化学性质比较稳定，不像动植物油那样容易酸败，而且来源丰富，成本低廉。如果能设法使其润滑性能达到天然油脂，则采用矿物油为润滑剂是冷轧工艺润滑的重要发展方向。纯矿物油润滑剂的缺点是所形成的油膜比较脆弱，不能承受冷轧中较高的单位压力。当然与植物油一样，也可以研制出“合成矿物油”，以提高润滑能力。
为了提高润滑性能，常在润滑油中添加极压剂和油性强化剂后使用。油性剂可以使金属表面有所取向地吸附极性基形成油性薄膜而防止与金属表面直接接触，达到减少摩擦的效果；极压剂可以因金属摩擦面上的摩擦热和变形热产生热分解，并与金属产生化学反应，生产热稳定性润滑膜。目前大多数采用反应比较缓慢的磷子极压剂。润滑油通常以百分之几的浓度与水混合成乳化液的状态使用。一般是15%~25%可溶性油，75%~85%水和少量碳酸钠配制成混合乳状润滑剂。冷轧中采用乳化液，同时具有润滑和冷却效作用，节约用油量，并且使用后可以回收再利用，因此得到广泛应用。但轧制过程中轧件不断受到金属碎屑、氧化铁皮碎末的污染，净化是一大难题。近几年来发展了一种采用离心压差较大时采用蒸汽反冲排污，大大提高了乳化液的净化效率。
轧制时采用不同的润滑剂则轧制效果明显不同。当冷轧机工作辊直径为88㎜，带钢原始厚度为0.5㎜，用水做工艺润滑剂时，带钢厚度轧至约0.18㎜时
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