冷軋板帶生產(chǎn)(coldrollingofstripandsheet)

將熱軋板卷在常溫下軋制成板帶材的生產(chǎn)工藝過(guò)程。冷軋板帶產(chǎn)品的厚度為0.1～3.0mm、寬度為600～2000mm表面光潔、平直，尺寸公差和力學(xué)性能應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，冷軋板帶鋼產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的30％左右。產(chǎn)品品種有各種有色金屬合金板帶及普通碳素鋼板、合金和低合金鋼板、不銹鋼板、電工鋼板、專(zhuān)用鋼板及涂鍍層鋼板等(表1)。

冷軋板生產(chǎn)可以追溯到16世紀(jì)，用于軋制造幣用的金板和銀板。19世紀(jì)中葉僅能生產(chǎn)寬度20～50mm的冷軋窄帶鋼。1920年在美國(guó)第一次冷軋寬帶鋼成功，很快由單機(jī)架不可逆式軋機(jī)發(fā)展到單機(jī)架可逆式軋機(jī)。第一套三機(jī)架四輥式冷軋機(jī)于1926年在美國(guó)建成，以后相繼出現(xiàn)4～6機(jī)架連軋機(jī)。中國(guó)冷軋窄帶鋼(寬度≤600mm)生產(chǎn)始于20世紀(jì)40年代連續(xù)冷軋窄帶鋼的五機(jī)架350冷連軋機(jī)已在上海建成。冷軋寬帶鋼(寬度>600mm)生產(chǎn)是從50年代末期建成第一臺(tái)單機(jī)架四輥可逆式軋機(jī)時(shí)開(kāi)始的。70年代以后又建成五機(jī)架四輥連軋機(jī)和全連續(xù)式冷軋機(jī)。世界各國(guó)的冷軋機(jī)已超過(guò)480套。最早冷軋

板帶的軋機(jī)是二輥式的，以后為了軋制更薄更硬的帶鋼，出現(xiàn)了工作輥徑小而剛性較大的四輥、六輥、偏八輥、12輥、20輥及更多輥系組成的軋機(jī)(見(jiàn)圖1)。冷軋機(jī)按機(jī)架數(shù)目與操作方式又可分為單機(jī)架可逆式及多機(jī)架連續(xù)式軋機(jī)。主要冷軋機(jī)型式及特點(diǎn)列于表2。

冷軋方式有單機(jī)架可逆式、多機(jī)架連續(xù)式及全連續(xù)式等3種。

單機(jī)架可逆式冷軋包括在單機(jī)架的四輥軋機(jī)、偏八輥軋機(jī)(MKW)、HC軋機(jī)(即MS軋機(jī))及20輥軋機(jī)上往返軋制。適用于生產(chǎn)多品種小批量冷軋板帶鋼。四輥可逆式冷軋機(jī)應(yīng)用最廣，常用于軋制0.2mm以上的碳素鋼或低合金鋼。軋制硅鋼、不銹鋼、高合金鋼等特殊鋼時(shí)多采用偏八輥軋機(jī)、HC軋機(jī)，或多輥軋機(jī)。

連續(xù)式冷軋?jiān)?～6個(gè)機(jī)架組成的機(jī)組中連續(xù)軋制。機(jī)架數(shù)目越多，總壓下率越大，產(chǎn)品厚度越薄；軋制速度越快，產(chǎn)量越大；適用于產(chǎn)量高、品種規(guī)格少的碳素鋼汽車(chē)板以及鍍鋅、鍍錫、涂層用的原板等。早期的連軋機(jī)有一臺(tái)開(kāi)卷機(jī)、一臺(tái)卷取機(jī)和一臺(tái)助卷器。近代的連軋機(jī)則裝有兩臺(tái)開(kāi)卷機(jī)、兩臺(tái)卷取機(jī)和兩臺(tái)助卷器及自動(dòng)穿帶裝置，采用了快速換輥、液壓壓下、彎輥技術(shù)、移輥技術(shù)(如連續(xù)變凸度cvc)和自動(dòng)控制等技術(shù)。軋制速度高達(dá)41．6m／s，卷重達(dá)到45～60t，年產(chǎn)量達(dá)100萬(wàn)t以上。

全連續(xù)式冷軋出現(xiàn)于20世紀(jì)20年代。帶鋼卷在進(jìn)入軋機(jī)前，前一卷尾同后一卷頭焊接，采用活套貯存足夠的帶鋼，保證在焊接時(shí)軋機(jī)仍繼續(xù)軋制。由計(jì)算機(jī)控制軋制過(guò)程，在動(dòng)態(tài)中即可改變規(guī)格(見(jiàn)動(dòng)態(tài)變規(guī)格軋制)。軋制后由飛剪切斷，分卷，或者軋后繼續(xù)連續(xù)退火、平整，再行切斷、分卷。全連續(xù)軋機(jī)軋制時(shí)無(wú)需穿帶和甩尾，節(jié)省了換卷間隙時(shí)間，消除了鋼卷頭尾厚度超出公差的廢品，提高了板帶軋制精度和收得率。全連續(xù)軋機(jī)年產(chǎn)量達(dá)200萬(wàn)t以上。中國(guó)上海建成的冷軋帶鋼廠采用的就是五機(jī)架全連續(xù)式冷軋工藝(圖2)。

冷軋板帶生產(chǎn)工藝流程包括除鱗、冷軋、退火、平整、涂鍍、剪切和包裝等，典型的工藝流程圖如圖3所示。

除鱗除去板帶表面氧化物的生產(chǎn)工藝過(guò)程。除鱗的方法有酸洗、堿洗及機(jī)械除鱗等。采用較多的是酸洗方法。堿洗常用于特殊鋼種的除鱗。20世紀(jì)80年代機(jī)械除鱗投產(chǎn)使用，適用于碳素鋼及對(duì)650MPa級(jí)的低合金鋼除鱗。酸洗過(guò)去用硫酸，現(xiàn)在多用鹽酸。酸洗前先進(jìn)行焊接并卷(有的先經(jīng)連續(xù)初退火)，酸洗后進(jìn)行清洗、烘干和剪切、分卷。常用的酸洗方式有連續(xù)式酸洗(臥式、立式及淺槽酸洗)、推拉式酸洗。酸洗的

速度達(dá)到282m／min。酸洗后的酸殘液均要進(jìn)行回收再生處理。

冷軋除鱗后的板帶坯在冷軋機(jī)上軋制到成品的厚度。一般不經(jīng)中間退火。冷軋分單片軋制和成卷軋制。單片軋制(圖la．1)時(shí)沒(méi)有張力，軋制的產(chǎn)品較厚(>1mm)，速度較低(<2m／s)，僅用于軋制少量特殊用途的鋼板。成卷軋制采用張力卷取和開(kāi)卷裝置，速度高(達(dá)41.6m／s)，道次壓下率大，板形平直。成卷軋制分為單機(jī)架可逆式(圖1a)和多機(jī)架連續(xù)式(圖1b)。冷軋總壓下率一般為60％～90％。軋制中各

機(jī)架(或道次)壓下量分配根據(jù)軋機(jī)允許的軋制力、功率和速度，考慮到產(chǎn)量、質(zhì)量等因素綜合制定(見(jiàn)板帶軋制規(guī)程設(shè)計(jì))。

冷軋中的工藝潤(rùn)滑(見(jiàn)冷軋板帶工藝潤(rùn)滑)起潤(rùn)滑和冷卻作用。一般采用冷卻性能好的乳化液．車(chē)L制薄或硬的金屬時(shí)，用潤(rùn)滑性能好的純油潤(rùn)滑劑；如軋制鍍錫薄板或不銹鋼板用棕櫚油等。

退火目的在于消除冷軋加工硬化，使鋼板再結(jié)晶軟化，具有良好的塑性(見(jiàn)冷軋板帶退火)。

平整以0.5％～4％的壓下率輕微冷軋。平整的目的是：(1)防止帶鋼拉伸發(fā)生明顯的屈服臺(tái)階并得到必要的力學(xué)性能；(2)改善帶鋼的板形；(3)達(dá)到要求的表面粗糙度。

涂鍍、剪切和包裝需涂鍍的板帶坯送鍍鋅、鍍錫、鍍鋁或有機(jī)涂層機(jī)組加工。一般冷軋板帶平整后送剪切機(jī)組剪切。縱剪用于剪邊或按需要的寬度分條；橫剪是將板帶按需要的長(zhǎng)度切成單張板。剪切后的成品板帶經(jīng)檢驗(yàn)分類(lèi)后(或在線自動(dòng)化分選包裝)，涂防銹油包裝出廠。

展望從20世紀(jì)80年代末期世界冷軋板帶生產(chǎn)技術(shù)來(lái)看，由于連軋的優(yōu)點(diǎn)，大量的普通板帶及鍍、涂層板帶仍以連軋生產(chǎn)為主流，并向全連續(xù)化生產(chǎn)即無(wú)頭軋制方向發(fā)展。提高裝機(jī)水平，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量以及實(shí)現(xiàn)全連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)是冷軋板帶的主要發(fā)展趨勢(shì)。

提高產(chǎn)品質(zhì)量20世紀(jì)60年代后期普遍裝設(shè)了厚度自動(dòng)控制(AGC)系統(tǒng)，70年代新建的軋機(jī)多采496用響應(yīng)速度快的液壓微調(diào)，使帶材的公差縮小到±4μm。平直度控制方面將更廣泛采用軋輥連續(xù)可變凸度(CVC或UPC)技術(shù)，組成板形閉環(huán)控制系統(tǒng)(見(jiàn)平直度控制)。人工智能系統(tǒng)將更廣泛地被采用。

連續(xù)化生產(chǎn)不再是一味追求高的軋制速度、大的卷重和大的傳動(dòng)功率，而是在提高產(chǎn)品質(zhì)量滿足市場(chǎng)需求的前提下，減少設(shè)備、簡(jiǎn)化工藝、向全連續(xù)化生產(chǎn)的方向發(fā)展，目的在于將冷軋生產(chǎn)中各獨(dú)立的工藝過(guò)程連接起來(lái)。從20世紀(jì)80年代初期起僅10年時(shí)間，開(kāi)發(fā)了酸洗、軋制乃至與退火、精整全連續(xù)的聯(lián)合的生產(chǎn)工藝，世界各國(guó)改建新建了14條這樣生產(chǎn)線。從生產(chǎn)品種安排來(lái)看，分工將更為專(zhuān)業(yè)化。大量板帶由聯(lián)合生產(chǎn)線生產(chǎn)。一些較厚的(>mm)、軋后經(jīng)罩式爐退火、平整并剪切成單張的成品，可由一般冷軋車(chē)間生產(chǎn)。聯(lián)合生產(chǎn)工藝將原來(lái)12天的生產(chǎn)周期可望減少到不足1小時(shí)或更短的時(shí)間。

小輥徑化趨勢(shì)不是沿著傳統(tǒng)多輥軋機(jī)的方向發(fā)展，而是利用多輥軋機(jī)優(yōu)點(diǎn)開(kāi)發(fā)新的機(jī)型(見(jiàn)彩圖插頁(yè)第13頁(yè))，如采用偏八輥軋機(jī)、異徑輥軋制及異步軋制。酸洗除鱗將更廣泛采用淺槽湍流技術(shù)及無(wú)酸除鱗新工藝，對(duì)于產(chǎn)量小于100萬(wàn)t的冷帶工廠，采用推拉式酸洗線；連續(xù)退火將向降低消耗、降低維護(hù)費(fèi)用、擴(kuò)大處理范圍方向發(fā)展。