帶鋼冷軋制作工序

冷軋通常采用縱軋的方式。冷軋生產(chǎn)的工序一般包括原料準(zhǔn)備、酸洗、軋制、脫脂、退火(熱處理)、精整等。冷軋以熱軋產(chǎn)品為原料，冷軋前原料要先除鱗，以保證冷軋產(chǎn)品的表面潔凈。軋制是使材料變形的主要工序。脫脂的目的在于去除軋制時(shí)附在軋材上的潤(rùn)滑油脂，以免退火時(shí)污染鋼材表面，對(duì)不銹鋼也為防止增碳。退火包括中間退火和成品熱處理，中間退火是通過(guò)再結(jié)晶消除冷變形時(shí)產(chǎn)生的加工硬化，以恢復(fù)材料的塑性及降低金屬的變形抗力。成品熱處理的目的除了通過(guò)再結(jié)晶消除硬化外。還在于根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求以獲得所需要的組織(如各種織構(gòu)等)和產(chǎn)品性能(如深沖、電磁性能等)。精整包括檢查、剪切、矯直(平整)、打印、分類(lèi)包裝等內(nèi)容。冷軋產(chǎn)品有很高的包裝要求，以防止產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中表面被刮傷。除上述工序外在生產(chǎn)一些特殊產(chǎn)品時(shí)還有各自的特殊工序。如軋制硅鋼板時(shí)，在冷軋前要進(jìn)行脫碳退火，軋后要進(jìn)行涂膜、高溫退火、拉伸矯直(見(jiàn)張力矯直)與回火等。

用于冷軋帶鋼的軋機(jī)有二輥軋機(jī)、四輥軋機(jī)和多輥軋機(jī)。應(yīng)用最多的是四輥軋機(jī)。軋制更薄的產(chǎn)品則要采用多輥軋機(jī)。多輥軋機(jī)的種類(lèi)很多，如六輥軋機(jī)、偏八輥軋機(jī)，十二輥軋機(jī)，二十輥軋機(jī)等(見(jiàn)軋機(jī))。隨著對(duì)板形要求的提高，發(fā)展了許多改進(jìn)板形的技術(shù)，如彎輥技術(shù)、竄輥技術(shù)和交叉軋輥技術(shù)等。冷軋帶鋼軋機(jī)按機(jī)架排列可分為單機(jī)可逆或不可逆式與多機(jī)連續(xù)式兩類(lèi)。前者適用于多品種、少批量或合金鋼產(chǎn)品比例大的情況。它投資低、建廠快，但產(chǎn)量低，金屬消耗較大。多機(jī)架連續(xù)軋制適合于產(chǎn)品品種較單一或者變動(dòng)不大的情況，它有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大的優(yōu)點(diǎn)，但投資較大。與熱軋帶鋼(見(jiàn)熱連軋寬帶鋼生產(chǎn)工藝、熱軋窄帶鋼生產(chǎn))相比，冷軋帶鋼(見(jiàn)冷軋板帶生產(chǎn))的軋制工藝有以下特點(diǎn):(1)采用工藝潤(rùn)滑和冷卻，以降低軋制時(shí)的變形抗力和冷卻軋輥;(2)采用大張力軋制，以降低變形抗力和保持軋制過(guò)程的穩(wěn)定。采用的平均單位張力值為材料屈服強(qiáng)度的10%~60%，一般不超過(guò)50%;(3)采用多軋程軋制。由于冷軋使材料產(chǎn)生加工硬化，當(dāng)總變形量達(dá)到60%~80%時(shí)，繼續(xù)變形就變得很困難。為此要進(jìn)行中間退火，使材料軟化后軋制得以繼續(xù)進(jìn)行。為了得到要求的薄帶鋼，這樣的中間退火可能要進(jìn)行多次。兩次中間退火之間的軋制稱為一個(gè)軋程。冷軋帶鋼的退火在有保護(hù)氣體的連續(xù)式退火爐或罩式退火爐中進(jìn)行(見(jiàn)冷軋板帶退火)。冷軋帶鋼的最小厚度目前可達(dá)到0.05mm，冷軋箔材可達(dá)到0.001mm。

帶鋼冷軋技術(shù)的主要進(jìn)展有以下幾個(gè)方面:

提高生產(chǎn)率 主要為提高連軋機(jī)速度和單卷重量，軋制速度歷年提高的情況見(jiàn)圖5，單卷重量由50年代的20噸提高到70年代的40~60噸。由于采用高效率循環(huán)供油及軋機(jī)設(shè)備上的一些改進(jìn)，1971年日本的一組六機(jī)架冷連軋機(jī)軋制速度可達(dá)2500m/min。為便于控制和保證質(zhì)量,一般軋機(jī)實(shí)際速度仍為1500~1800m/min。在60年代后期開(kāi)始實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制的壓下規(guī)程制定和軋機(jī)參數(shù)設(shè)定、調(diào)整，穿帶和脫尾、上卷和卸卷、換輥等的自動(dòng)化，提高了軋機(jī)效率。 提高產(chǎn)品質(zhì)量 60年代后期普遍裝設(shè)了厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)(AGC),70年代新建的軋機(jī)多采用響應(yīng)速度快和精度高的液壓AGC，使冷軋帶材公差縮小到±0.005mm。在板形控制上普遍采用液壓彎輥輥型調(diào)整裝置，并發(fā)展出多種板形檢測(cè)儀和多種輥型調(diào)整裝置組成自動(dòng)板型控制系統(tǒng)(見(jiàn)軋機(jī)彈性變形)。

縮短生產(chǎn)周期 關(guān)鍵在于使各工序連續(xù)化。1971年日本建立了第一臺(tái)全連續(xù)軋機(jī)。80年代初，又建立連續(xù)酸洗與全連續(xù)軋機(jī)相銜接，連續(xù)退火線與連軋機(jī)等相聯(lián)合的作業(yè)線。為縮短產(chǎn)品在各工序間的存放時(shí)間，加快生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)流程連續(xù)化，正在建立計(jì)算機(jī)計(jì)劃、調(diào)度、設(shè)備診斷修理等系統(tǒng)。(見(jiàn)彩圖)

冷軋帶鋼和薄板一般厚度為0.1~3mm,寬度為100~2000mm;均以熱軋帶鋼或鋼板為原料，在常溫下經(jīng)冷軋機(jī)軋制成材。冷軋帶鋼和薄板具有表面光潔、平整、尺寸精度高和機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品大多成卷，并且有很大一部分經(jīng)加工成涂層鋼板出廠。成卷冷軋薄板生產(chǎn)效率高，使用方便,有利于后續(xù)加工。因此應(yīng)用廣泛,已逐漸取代同樣厚度的熱疊軋薄板(見(jiàn)薄板疊軋)。只有少量的特殊用途的冷軋合金鋼板采取單片軋制。冷軋帶鋼和薄板的產(chǎn)量在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已占鋼材總產(chǎn)量的30%左右。鋼種除普通碳鋼外，還有硅鋼、不銹鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼等(表1)。 1553年法國(guó)人布律列爾(Brulier)制成一臺(tái)軋機(jī),軋制造幣用的金板和銀板。最早的冷軋機(jī)是二輥式，以后采用工作輥輥徑較小而剛性較大的四輥軋機(jī)。為了軋制更薄和更硬的帶鋼，又發(fā)展出工作輥輥徑更小而剛性更大的六輥、十二輥、二十輥和偏八輥(M.K.W.式)等軋機(jī)。

單片軋制時(shí)沒(méi)有張力,軋制的產(chǎn)品較厚(>1mm)，速度較低(<2m/s)，僅用于生產(chǎn)少量特殊用途的鋼板。帶鋼和薄板的冷軋方式見(jiàn)圖1。冷軋帶鋼生產(chǎn)采用成卷軋制，使用張力卷取和開(kāi)卷裝置,速度高(達(dá)42m/s),道次壓縮率大,板形平直。軋機(jī)有單機(jī)可逆式(圖1 a、c)和連續(xù)式兩種(圖1b)。

單機(jī)架可逆式四輥冷軋機(jī)適合于生產(chǎn)多品種、小批量、厚度 0.2mm以上的普通碳鋼或低合金鋼。軋制硅鋼、不銹鋼等高合金特殊鋼多采用二十輥或偏八輥軋機(jī)。

連續(xù)式軋機(jī)由3~6個(gè)機(jī)架組成。機(jī)架數(shù)愈多，總壓縮率愈大,產(chǎn)品厚度薄;軋制速度愈快，產(chǎn)量愈大;適用于產(chǎn)量大、品種規(guī)格少的普通碳鋼汽車(chē)板、鍍鋅板、鍍錫板等。

全連續(xù)冷軋帶鋼軋機(jī)70年代已發(fā)展出少量全連續(xù)冷軋機(jī)(圖2),帶鋼卷在進(jìn)入軋機(jī)前，前一卷尾與后一卷頭焊接，利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。軋后由飛剪切斷、分卷。全連續(xù)軋機(jī)軋制每卷帶鋼時(shí)無(wú)需穿帶和甩尾，節(jié)省了換卷間隙時(shí)間。全連續(xù)軋機(jī)每臺(tái)年產(chǎn)量達(dá) 200萬(wàn)噸。消除了鋼卷頭尾厚度超出公差的廢品，提高了帶材軋制精度和收得率。冷軋帶鋼軋機(jī)現(xiàn)狀1980年世界上的輥身長(zhǎng)度大于860mm的帶鋼冷軋機(jī)共有466臺(tái),其中可逆式四輥軋機(jī)161臺(tái)，可逆式多輥軋機(jī)108臺(tái)，連續(xù)式軋機(jī)197臺(tái)。中國(guó)有寬帶鋼冷軋機(jī)9臺(tái)，其中可逆式四輥軋機(jī)4臺(tái)，可逆式二十輥軋機(jī)3臺(tái)，偏八輥軋機(jī)1臺(tái)，連續(xù)式軋機(jī)1臺(tái)。圖3為武漢鋼鐵公司1978年建成的冷連軋機(jī)。表2是這臺(tái)軋機(jī)主要性能規(guī)格。 冷軋帶鋼工藝流程根據(jù)原料和產(chǎn)品的品種、規(guī)格，稍有差異，其一般流程見(jiàn)圖4。 酸洗 用連續(xù)酸洗機(jī)組去除熱軋帶卷的表面氧化鐵鱗。酸液過(guò)去用硫酸，現(xiàn)在多用鹽酸。酸洗前先行焊接并卷，有的還經(jīng)連續(xù)"黑退火"。酸洗后進(jìn)行清洗、烘干和剪邊、分卷。

冷軋 酸洗后的帶坯在冷軋機(jī)上軋制到成品厚度，一般不經(jīng)中間退火。五機(jī)架連軋機(jī)冷軋總壓縮率一般為60~80%，主要軋制厚度0.3~3mm的汽車(chē)板、搪瓷板和鍍鋅板。六機(jī)架連軋機(jī)主要軋制厚度 0.15~0.5mm的鍍錫薄板，冷軋總壓縮率一般為70~90%。軋制中各機(jī)架(或道次)壓下量分配根據(jù)軋機(jī)允許的壓力、功率和速度，考慮到產(chǎn)量、質(zhì)量等因素綜合制定。

工藝潤(rùn)滑 起潤(rùn)滑和冷卻作用。一般用冷卻性能好的乳液，軋制薄或硬的金屬時(shí)用潤(rùn)滑性能好的純油潤(rùn)滑劑，例如軋制鍍錫薄板或不銹鋼用棕櫚油等。

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。退火方式有用罩式爐成卷退火和用連續(xù)爐退火。成卷退火分為緊卷退火和松卷退火;連續(xù)爐退火分為立式連續(xù)爐退火和臥式連續(xù)爐退火。爐內(nèi)一般均通入保護(hù)氣體。目前大多采用罩式爐退火，雖然處理周期長(zhǎng)，但因爐子數(shù)量多，使用靈活，投資節(jié)省。連續(xù)爐退火產(chǎn)量大，其中臥式連續(xù)爐退火僅用于處理產(chǎn)量少的特殊鋼，如硅鋼的脫碳退火等。

平整 目的在于避免退火后的鋼板在沖壓時(shí)產(chǎn)生塑性失穩(wěn)和提高鋼板的質(zhì)量(平整度和表面狀況)。平整軋機(jī)有單機(jī)架可逆式和雙機(jī)架兩種,平整壓縮率為0.5~4%。雙機(jī)架平整軋機(jī)效率高,壓縮率大，可同時(shí)兼作二次冷軋用，進(jìn)一步軋薄鋼板;如與五機(jī)架連軋機(jī)配合,可生產(chǎn)0.10~0.15mm的帶卷。

鍍層、剪切和包裝 需鍍層的鋼板送鍍鋅、鍍錫或有機(jī)涂層機(jī)組加工。

一般冷軋板于平整后剪切。有縱剪和橫剪，縱剪是剪邊或按需要的寬度分條，橫剪是將帶卷按需要長(zhǎng)度切成單張板。剪切好的成品板帶，經(jīng)檢查分類(lèi)后，涂防銹油包裝出廠。

可供牌號(hào)、供貨標(biāo)準(zhǔn)及用途

牌號(hào)

供貨標(biāo)準(zhǔn)

供貨尺寸

用途

SPCC

Q195

Q235-B

GB/T912

GB/T3274

寬度

mm

厚度

mm

廣泛用于工程機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械、建筑機(jī)械、起重機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械及輕工民用等行業(yè)的一般結(jié)構(gòu)件與沖壓件

20~450

0.3~3.5

尺寸及外形允許偏差

牌號(hào)

執(zhí)行的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)

SPCC、Q195、Q235-B

GB/T709

化學(xué)成分(Wt%)

牌號(hào)

C

Si

Mn

P

S

Cu

SPCC

0.02~0.80

≤0.10

0.15~0.30

≤0.045

≤0.050

≤0.050

Q195

0.06~0.12

≤0.30

0.25~0.50

≤0.045

≤0.050

≤0.050

Q235-B

0.12~0.20

≤0.30

0.30~0.70

≤0.045

≤0.050

≤0.050

力學(xué)性能

牌號(hào)

屈服強(qiáng)度RcL

Mpa

抗拉強(qiáng)度Rm

Mpa

伸長(zhǎng)率A80mm

%

沖擊試驗(yàn)(縱向)

溫度℃

沖擊功AkvJ

SPCC

≥195

315~430

≥33

Q195

≥195

315~430

≥33

Q235-B

≥235

375~500

≥25

20

≥27

參考書(shū)目

E.C.Larke,The Rolling of Strip,Sheet and Plate,2nd ed.,Chapman &amp; Hall,London,1963.W. L. Roberts,Cold Rolling of Steel,Marcel Dekker Inc., New York,1978.