带钢冷轧

加工钢材时的生产工艺

带钢冷轧是加工钢材时的一种生产工艺，用冷挤压方法（不加热，反之称热轧）。冷轧带钢和薄板一般厚度为0.1～3mm，宽度为100～2000mm；均以热轧带钢或钢板为原料，在常温下经冷轧机轧制成材。

简介

冷轧带钢和薄板一般厚度为0.1～3mm，宽度为100～2000mm；均以热轧带钢或钢板为原料，在常温下经冷轧机轧制成材。冷轧带钢和薄板具有表面光洁、平整、尺寸精度高和机械性能好等优点，产品大多成卷，并且有很大一部分经加工成涂层钢板出厂。成卷冷轧薄板生产效率高，使用方便，有利于后续加工。因此应用广泛，已逐渐取代同样厚度的热叠轧薄板。只有少量的特殊用途的冷轧合金钢板采取单片轧制。冷轧带钢和薄板的产量在工业发达国家已占钢材总产量的30%左右。钢种除普通碳钢外，还有硅钢、不锈钢和合金结构钢等。

1553年法国人布律列尔(Brulier)制成一台轧机，轧制造币用的金板和银板。最早的冷轧机是二辊式，以后采用工作辊辊径较小而刚性较大的四辊轧机。为了轧制更薄和更硬的带钢，又发展出工作辊辊径更小而刚性更大的六辊、十二辊、二十辊和偏八辊（M.K.W.式）等轧机。

单片轧制时没有张力，轧制的产品较厚(>1mm)，速度较低(<2m/s)，仅用于生产少量特殊用途的钢板。

冷轧带钢生产采用成卷轧制，使用张力卷取和开卷装置，速度高（达42m/s），道次压缩率大，板形平直。轧机有单机可逆式和连续式两种。

单机架可逆式四辊冷轧机适合于生产多品种、小批量、厚度 0.2mm以上的普通碳钢或低合金钢。轧制硅钢、不锈钢等高合金特殊钢多采用二十辊或偏八辊轧机。

连续式轧机由3～6个机架组成。机架数愈多，总压缩率愈大,产品厚度薄；轧制速度愈快，产量愈大;适用于产量大、品种规格少的普通碳钢汽车板、镀锌板、镀锡板等。

全连续冷轧带钢轧机70年代已发展出少量全连续冷轧机，带钢卷在进入轧机前，前一卷尾与后一卷头焊接，利用活套贮存足够的带钢，保证在焊接时轧机仍继续轧制。由计算机控制轧制过程，在动态中即可改变规格。轧后由飞剪切断、分卷。全连续轧机轧制每卷带钢时无需穿带和甩尾，节省了换卷间隙时间。全连续轧机每台年产量达 200万吨。消除了钢卷头尾厚度超出公差的废品，提高了带材轧制精度和收得率。冷轧带钢轧机现状1980年世界上的辊身长度大于860mm的带钢冷轧机共有466台,其中可逆式四辊轧机161台，可逆式多辊轧机108台，连续式轧机197台。中国有宽带钢冷轧机9台，其中可逆式四辊轧机4台，可逆式二十辊轧机3台，偏八辊轧机1台，连续式轧机1台。

工艺流程

冷轧带钢工艺流程根据原料和产品的品种、规格，稍有差异。

1.酸洗

用连续酸洗机组去除热轧带卷的表面氧化铁鳞。酸液过去用硫酸，多用盐酸。酸洗前先行焊接并卷，有的还经连续“黑退火”。酸洗后进行清洗、烘干和剪边、分卷。

2.冷轧

酸洗后的带坯在冷轧机上轧制到成品厚度，一般不经中间退火。五机架连轧机冷轧总压缩率一般为60～80%，主要轧制厚度0.3～3mm的汽车板、搪瓷板和镀锌板。六机架连轧机主要轧制厚度 0.15～0.5mm的镀锡薄板，冷轧总压缩率一般为70～90%。轧制中各机架（或道次）压下量分配根据轧机允许的压力、功率和速度，考虑到产量、质量等因素综合制定。

3.工艺润滑

起润滑和冷却作用。一般用冷却性能好的乳液，轧制薄或硬的金属时用润滑性能好的纯油润滑剂，例如轧制镀锡薄板或不锈钢用棕榈油等。

4.退火

目的在于消除冷轧加工硬化，使钢板再结晶软化，具有良好的塑性。退火方式有用罩式炉成卷退火和用连续炉退火。成卷退火分为紧卷退火和松卷退火；连续炉退火分为立式连续炉退火和卧式连续炉退火。炉内一般均通入保护气体。大多采用罩式炉退火，虽然处理周期长，但因炉子数量多，使用灵活，投资节省。连续炉退火产量大，其中卧式连续炉退火仅用于处理产量少的特殊钢，如硅钢的脱碳退火等。

5.平整

目的在于避免退火后的钢板在冲压时产生塑性失稳和提高钢板的质量（平整度和表面状况）。平整轧机有单机架可逆式和双机架两种,平整压缩率为0.5～4%。双机架平整轧机效率高,压缩率大，可同时兼作二次冷轧用，进一步轧薄钢板;如与五机架连轧机配合,可生产0.10～0.15mm的带卷。

6.镀层、剪切和包装

需镀层的钢板送镀锌、镀锡或有机涂层机组加工。

一般冷轧板于平整后剪切。有纵剪和横剪，纵剪是剪边或按需要的宽度分条，横剪是将带卷按需要长度切成单张板。剪切好的成品板带，经检查分类后，涂防锈油包装出厂。

制作工序

冷轧通常采用纵轧的方式。冷轧生产的工序一般包括原料准备、酸洗、轧制、脱脂、退火(热处理)、精整等。冷轧以热轧产品为原料，冷轧前原料要先除鳞，以保证冷轧产品的表面洁净。轧制是使材料变形的主要工序。脱脂的目的在于去除轧制时附在轧材上的润滑油脂，以免退火时污染钢材表面，对不锈钢也为防止增碳。退火包括中间退火和成品热处理，中间退火是通过再结晶消除冷变形时产生的加工硬化，以恢复材料的塑性及降低金属的变形抗力。成品热处理的目的除了通过再结晶消除硬化外。还在于根据产品的技术要求以获得所需要的组织(如各种织构等)和产品性能(如深冲、电磁性能等)。精整包括检查、剪切、矫直(平整)、打印、分类包装等内容。冷轧产品有很高的包装要求，以防止产品在运输过程中表面被刮伤。除上述工序外在生产一些特殊产品时还有各自的特殊工序。如轧制硅钢板时，在冷轧前要进行脱碳退火，轧后要进行涂膜、高温退火、拉伸矫直(见张力矫直)与回火等。

用于冷轧带钢的轧机有二辊轧机、四辊轧机和多辊轧机。应用最多的是四辊轧机。轧制更薄的产品则要采用多辊轧机。多辊轧机的种类很多，如六辊轧机、偏八辊轧机，十二辊轧机，二十辊轧机等(见轧机)。随着对板形要求的提高，发展了许多改进板形的技术，如弯辊技术、窜辊技术和交叉轧辊技术等。冷轧带钢轧机按机架排列可分为单机可逆或不可逆式与多机连续式两类。前者适用于多品种、少批量或合金钢产品比例大的情况。它投资低、建厂快，但产量低，金属消耗较大。多机架连续轧制适合于产品品种较单一或者变动不大的情况，它有生产效率高、产量大的优点，但投资较大。

特点

与热轧带钢(见热连轧宽带钢生产工艺、热轧窄带钢生产)相比，冷轧带钢的轧制工艺有以下特点：

(1)采用工艺润滑和冷却，以降低轧制时的变形抗力和冷却轧辊；

(2)采用大张力轧制，以降低变形抗力和保持轧制过程的稳定。采用的平均单位张力值为材料屈服强度的10%～60%，一般不超过50%；

(3)采用多轧程轧制。由于冷轧使材料产生加工硬化，当总变形量达到60%～80%时，继续变形就变得很困难。为此要进行中间退火，使材料软化后轧制得以继续进行。为了得到要求的薄带钢，这样的中间退火可能要进行多次。两次中间退火之间的轧制称为一个轧程。冷轧带钢的退火在有保护气体的连续式退火炉或罩式退火炉中进行。冷轧带钢的最小厚度可达到0.05mm，冷轧箔材可达到0.001mm。

主要进展

带钢冷轧技术的主要进展有以下几个方面：

提高生产率主要为提高连轧机速度和单卷重量，轧制速度历年提高的情况，单卷重量由50年代的20吨提高到70年代的40～60吨。由于采用高效率循环供油及轧机设备上的一些改进，1971年日本的一组六机架冷连轧机轧制速度可达2500m/min。为便于控制和保证质量,一般轧机实际速度仍为1500～1800m/min。在60年代后期开始实现了计算机控制的压下规程制定和轧机参数设定、调整，穿带和脱尾、上卷和卸卷、换辊等的自动化，提高了轧机效率。

提高产品质量 60年代后期普遍装设了厚度自动控制系统(AGC)，70年代新建的轧机多采用响应速度快和精度高的液压AGC，使冷轧带材公差缩小到±0.005mm。在板形控制上普遍采用液压弯辊辊型调整装置，并发展出多种板形检测仪和多种辊型调整装置组成自动板型控制系统。

缩短生产周期关键在于使各工序连续化。1971年日本建立了第一台全连续轧机。80年代初，又建立连续酸洗与全连续轧机相衔接，连续退火线与连轧机等相联合的作业线。为缩短产品在各工序间的存放时间，加快生产周期，实现流程连续化，正在建立计算机计划、调度、设备诊断修理等系统。

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