金屬塑性加工學-冷軋板帶鋼生產(chǎn)

第四章冷軋板帶鋼生產(chǎn)

厚度為0.1～4mm〔甚至更薄〕寬度為100～2000mm〔甚至更薄〕原料產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品優(yōu)點熱軋帶鋼或鋼板厚度小精度高外表質量高性能高冷軋帶卷或薄板鍍鋅板

鍍錫板電工薄板有機涂層薄板不銹鋼板其他容器、冷彎、家具、家電外殼等屋面板、容器、包裝箱等罐頭、玩具、包裝箱、容器等各種變壓器、電機

車輛、建筑裝飾、家具、外殼等餐具、車輛、建筑裝飾、家具等各種結構件、容器、焊管原料產(chǎn)品種類主要用途第四章冷軋板帶鋼生產(chǎn)§4.1冷軋帶鋼生產(chǎn)的開展§4.2冷軋板帶鋼生產(chǎn)工藝§4.4極薄帶材軋制§4.5冷軋板帶鋼的不對稱軋制§4.6涂鍍層鋼板生產(chǎn)§4.3冷軋板帶鋼壓下規(guī)程制定1、軋機結構型式〔a〕二輥；〔b〕四輥；〔c〕六輥HC或CVC；〔d〕多輥六輥；〔e〕十二輥；〔f〕二十輥；〔g〕二十六輥；〔h〕三十二輥；〔i〕三十六輥；〔j〕不對稱八輥；〔k〕不對稱十二輥；〔l〕不對稱九輥；〔m〕NKW軋機〔偏八輥軋機〕；〔n〕雙偏八輥軋機〔十六輥軋機〕；〔o〕“Z〞軋機〔十八輥軋機〕；〔p〕CR軋機〔十二輥軋機〕§4.1冷軋帶鋼生產(chǎn)的開展2、軋制方式〔1〕常規(guī)單卷軋制：單〔雙〕機架可逆式和多機架連軋?！?〕全連續(xù)式無頭軋制：多機架進行?！?〕聯(lián)合全連續(xù)式軋制酸洗—冷軋—熱處理等全過程聯(lián)合〔4〕完全聯(lián)合全連續(xù)式軋制一、生產(chǎn)工藝特點1．產(chǎn)生加工硬化金屬變形抗力增大，軋制壓力升高；金屬的塑性降低，容易產(chǎn)生脆斷。危害§4.2冷軋板帶鋼生產(chǎn)工藝消除方法冷軋中張力的作用：2.采用大張力軋制

〔1〕防止帶鋼在軋制過程中跑偏〔即保證正確對中軋制〕張力糾偏的原理：采用張力軋制時，軋件內部產(chǎn)生張應力，如果軋件出現(xiàn)不均勻延伸，那么軋件橫向的張應力會發(fā)生相應變化，延伸大的一側張應力減小，延伸減??；延伸小的一側張應力增大，延伸增大。因此，通過‘延伸不均、張應力分布改變、延伸不均減小〞這一自動反響控制過程，軋件橫向延伸分布會趨于均勻，從而到達糾偏的目的?！?〕使帶鋼保持平直，改善板形；〔3〕減輕軋件三向受壓的應力狀態(tài)，降低變形抗力，降低軋制力，減小軋輥彈性壓扁，以利于軋制更薄產(chǎn)品；〔4〕適當調整各架主電機負荷。3.采用工藝潤滑劑作用：〔1〕是減小金屬的變形抗力，降低能耗；〔2〕有降低軋件的變形熱、冷卻軋輥、提高軋輥的壽命；〔3〕改善板形和外表狀態(tài)。工藝潤滑劑的種類：乳化液

二、冷軋板帶鋼生產(chǎn)的一般工藝流程三、冷軋板帶鋼車間的組成與布置廠房垮間互相平行布置、產(chǎn)品工藝流程為“Z〞字型廠房垮間互相垂直布置、產(chǎn)品工藝流程為“工〞字型廠房垮間互相平行布置、產(chǎn)品工藝流程為“U〞字型四、冷軋板帶鋼生產(chǎn)的主要工序及其工藝1.原料板卷的酸洗〔1〕氧化鐵皮的結構:分為三層最外層Fe2O3占10％,中間層Fe3O4占40％,內層是FeO占50％。

總厚度大約0.1mm?！?〕酸洗的原理〔以鹽酸為例〕溶解作用：氧化鐵皮與鹽酸發(fā)生化學反響而被溶解通過以下三種作用而被去除作用一復原作用：將高價的鐵氧化合物和高價鐵鹽復原成易溶于酸液的低價鐵氧化合物和低價鐵鹽機械剝離作用：

金屬鐵與酸作用生成氫氣，剝落氧化鐵皮作用二作用三(3)鹽酸酸洗的優(yōu)點〔與硫酸相比〕能完全溶解三層氧化鐵皮，不需機械破鱗；對金屬的腐蝕作用小，金屬損耗較低；酸洗后帶鋼外表質量好，光潔；酸洗的速度快；槽內沒有氧化鐵皮的積存；廢酸可回收再用，降低本錢，解決污染。(4)影響酸洗的因素A.氧化鐵皮的厚度和結構

氧化鐵皮薄、疏松、含F(xiàn)eO多，易洗。酸洗時酸洗卷的頭部〔帶鋼尾部〕容易洗。〔尾部溫度低，氧化鐵皮結束早，薄且FeO來不及轉化〕

注意B.酸液濃度和溫度的影響

提高酸液濃度和溫度均能提高酸洗速度，但提高濃度效果更好。C.酸液中鐵鹽的影響

隨著FeCL2含量增加，鹽酸揮發(fā)加速，濃度降低，酸洗時間長。

D.酸溶液攪拌的影響

方法：吹入熱蒸汽〔5〕酸洗缺陷氫脆：氫氣進入機體產(chǎn)生。過酸洗：帶鋼在酸液中浸泡時間過長；酸液濃度溫度過高。欠酸洗：與過酸洗相反。局部欠酸洗：局部氧化鐵皮過厚?！?〕酸洗工藝過程及設備A.酸洗車間平面布置及工藝流程

a.半連續(xù)酸洗機組平面布置

1-開卷機；2-矯直機；3-酸洗槽；4-清洗槽；5-烘干裝置；6-圓盤剪；7-碎邊剪；8-鍘刀式剪斷剪；9-張緊裝置；10卷曲機。b.連續(xù)酸洗機組平面布置c.塔式酸洗機組平面布置1-開卷機；2-矯直機；3-剪機；4-焊機；5-送料輥；6-入口活套裝置；7-塔架；8-酸洗裝置；9-清洗裝置；10-中和裝置；11-烘干裝置；12-出口活套裝置；13-剪機；14-涂油裝置；15卷曲機d.1700mm臥式鹽酸酸洗車間平面布置及工藝流程B.酸洗主要設備組成：進料段設備、工藝段設備、出料段設備

a.進料段設備：●步進梁式運輸機：向機組輸入鋼卷。動作原理：通過兩個往復液壓缸，使托架升降、移動。

上料鋼卷一般為4-5個，即4-5個位置，第一位接受鋼卷，第二位對中，第三位稱量，第四或第五位送入準備站。1-固定梁；2-活動梁；3-平行四連桿機構；4-升降缸；5-移動缸●開卷機作用：拆開捆扎帶，將帶鋼頭部拉出。開卷機類型〔三種〕：①雙錐頭式開卷機②雙柱頭式開卷機③懸臂式開卷機●帶給料輥的矯直機作用：向機組輸送帶鋼并將帶鋼矯直。1-液壓缸；2-送料輥；3-電機和減速機；4-矯直機●焊接機

作用：把前后兩帶鋼焊接起來，以保證帶鋼在機組中連續(xù)通過。焊接機種類：

①閃光焊接機原理：接通電源后，使兩焊件逐漸移近，斷面局部接觸，接觸點在高電流密度作用下迅速被加熱熔化、形成高溫塑區(qū)，這時活動機架以高速沖擊式前進，并以很大壓力使焊件端面相互擠壓，形成牢固的焊接接頭，并在焊口周圍形成大量毛刺，最后經(jīng)毛刺光整機處理后，形成光滑的接頭。

總結：焊接工藝包括燒化和擠壓〔頂鍛〕兩個階段

1-活動電極；2-活動牌坊；3-機座；4-固定電極；5-固定牌坊；6-變壓器；7-開關；8-定鋒刀；9、10-調整輥②激光焊接機：原理：激光使金屬外表融化，再使金屬迅速冷卻，形成致密的焊縫組織。●活套裝置

設置活套目的：借以彌補頭、尾部在進行換卷時必需的輔助時間，到達連續(xù)酸洗的目的。主要設備有活套行走小車和活套車擺門等。

活套行走小車有三種運行狀態(tài)：當進料段帶鋼速度大于酸洗段帶鋼速度時，它向充帶方向行駛；當進料段帶鋼速度小于酸洗段帶鋼速度時，它向放帶方向行駛；當進料段帶鋼速度等于酸洗段帶鋼速度時，它在某一位置原地不動，起帶鋼導向作用。

活套車擺門主要起支撐帶鋼的作用。工作原理是擺動門在確定的90℃擺動，兩臂擺進和擺出都是90℃，也就是極限位置，不允許停在其他角度，擺進和擺出是由活套行走小車行駛方向決定。b.工藝段設備：酸洗槽〔一般有4～5個，每個槽長20～25米，總長度為100～140米，槽寬是帶鋼最大寬度的1.5倍，槽深一般為1200～2200毫米〕、沖洗及漂洗系統(tǒng)〔由5個冷水沖洗槽和一個熱漂洗槽組成，熱漂洗槽是用中性水再次清洗帶鋼外表〕、烘干機、酸液循環(huán)加熱系統(tǒng)、酸蒸氣的排放及洗滌系統(tǒng)等。c.出料段設備：出口活套裝置、圓盤剪〔切除經(jīng)過酸洗的熱軋帶鋼不規(guī)那么的帶鋼邊緣〕、碎邊剪、涂油機、橫剪、卷取機等。2.冷軋軋制方法：單〔雙〕機架可逆式、單卷冷連軋、全連續(xù)式冷連軋三種?！?〕可逆式冷軋機組的組成及工藝操作組成：板卷運輸及開卷設備軋機前后卷取機卸卷裝置鋼卷收集設備〔2〕單卷冷連軋機組的組成與工藝操作〔3〕全連續(xù)式冷軋機組的組成與工藝操作§4.3冷軋板帶鋼壓下規(guī)程制定坯料選擇壓下量分配電機校核軋制力計算為滿足產(chǎn)品最終性能要求，坯料厚度選擇必須保證一定得冷軋總壓下率，如汽車板的總壓下率為50~70%?！驹敲础康谝坏来危瑏砹虾穸炔痪灰瞬捎眠^大壓下量；中間道次，考慮加工硬化，壓下量應逐漸減??；最后1~2道次，為保證板形，采用較小壓下量?！痉峙浞椒ā俊?〕如果有能耗曲線，可同熱連軋一樣采用能耗負荷法分配壓下量；〔2〕無能耗曲線時，根據(jù)經(jīng)驗采用“分配壓下系數(shù)法〞，即總壓下量和各道壓下量間滿足關系：軋制功率帶鋼斷面積和出鋼速度鋼的比重和該機架單位能耗前、后張力電機額定功率一般采用stone簡化公式：對應冷軋平均總壓下量的平均屈服應力。平均單位張力，前、后張力之和的1/2摩擦系數(shù)變形區(qū)長度變形區(qū)平均高度，(H+h)/2冷軋壓下規(guī)程例題，學生自學！〔重點掌握求解步驟〕優(yōu)點一、極薄帶材軋制的特點§4.4極薄帶材軋制多輥軋機與一般二輥、四輥式冷軋機相比二、多輥軋機的根本類型軋制極薄帶材必須采用直徑盡可能小的土工作輥。如四輥式、聯(lián)合式和多輥式機座。由于四輥軋機使用小直徑工作輥，故不能保證工作輥在軋制方向上的穩(wěn)定性及補償此時軋輥不斷增大的撓度。而多輥軋機不僅可以保證小直徑工作輥在垂直面和水平面上獲得較高的剛度．而且可以保證在相當大的軋制力下把所需的扭矩傳遞給工作輥，故多輥軋機得到了較廣泛的應用。在輥系配置中，前一列的每一個軋輥自由地靠在后一列的兩個軋輥上。工作輥沒有輥頸，中間輥是傳動輥，支撐輥由裝在固定心軸上的滾柱軸承組成。支撐輥系安裝在兩個橫梁中，橫梁的一側由軸連接。上下橫梁可繞軸轉動即張開或閉合。故這種軋機也稱為鉗式軋機。該軋機可以在一定范圍內使用不同直徑的工作輥。

森吉米爾制造了一臺多輥軋機，稱之為森吉米爾軋機。其特點是工作機座是個整體鑄件，經(jīng)鏜床加工成梅花形。軋輥輥系配置其中，森吉米爾軋機的輥系也是按1—2—3—4型上下對稱布置。通常以第二層中間輥的外側四個軋輥為傳動輥。最后一層〔第四層〕每一個支持輥皆由心軸、滾柱軸承、偏心環(huán)和鞍座組成。三、多輥軋機冷軋極薄帶材的工藝特點采用多輥軋機冷軋極薄帶材的工藝與一般的冷軋大致相同。但由于多輥軋機多用于冷軋不銹鋼、硅鋼、精密合金及高溫合金等特種合金極薄帶，所以其冷軋工藝又有其特點。首先多輥軋機軋制時，由于道次壓下量大，對斷帶極為敏感且軋制過程中的穿帶又較困難、為確保軋制過程的穩(wěn)定，選用的坯料在長、寬方向均應有最小的厚差、較高的邊緣質量、組織的各向同性以及物理一機械性能的均勻性。為確保帶材的外表質量，在軋制前和軋制中間必須對帶材外表進行清理。多輥軋機廣泛使用硬質合金工作軋輥，大大減小工作輥的彈性壓扁。采用小直徑工作軋輥軋制的又一工藝特點，就是使用高的單位張力和總張力，以及好的工藝潤滑和冷卻。多輥軋機軋制時大多采用低粘度的礦物油和乳化液。四、精密合金極薄帶材的軋制一、異步軋制

指兩工作輥的線速度不相同的軋制方法?？山档蛙堉茐毫Αp少道次和軋程、減小最小可軋厚度、提高板帶鋼的軋制精度?！?〕當上下輥速相等時，中性面將變形區(qū)分為前滑區(qū)和后滑區(qū)。軋件與軋輥接觸面上的摩擦力，從變形區(qū)的出、入口指向中性面。假設無張力軋制，變形區(qū)為三向壓應力狀態(tài)?！?〕當上下輥速不相等時，中性面將變形區(qū)分為前滑區(qū)、后滑區(qū)和搓軋區(qū)三個區(qū)域。在搓軋區(qū)，軋件與軋輥上下接觸面的摩擦力相反。在這一區(qū)域，除三向壓應力外，還有剪切應力，為壓、剪復合應力狀態(tài)，改變了應力狀態(tài)，使軋制壓力降低。

定義優(yōu)點§4.5冷軋板帶鋼的不對稱軋制利用一個靠摩擦傳動的直徑很小的工作輥，通過減小接觸面積和單位壓力來大幅度降低軋制壓力和能耗。同時又采用另一個足夠大的工作輥來傳遞軋制力矩和提高咬入能力。

增大壓下量、減少道次、提高軋機效率和軋薄能力、提高產(chǎn)品厚度精度和板形質量。異徑軋制原理與工藝相比：異徑軋制可以通過一個游開工作輥直徑的大幅度減小，收到穩(wěn)定地大幅度降低軋制壓力和力矩的效果及由此帶來的提高厚度精度、降低能耗等效果。特點

定義二、異徑軋制指在板帶材生產(chǎn)中，兩工作輥的線速度根本相同而直徑與轉速相差很大的軋制方法。優(yōu)點另一類是非金屬涂層，例如涂漆、覆膜等。一類是金屬鍍層，例如：鍍鋅、鍍錫、鍍鉻、鍍鋁等；兩大類§4.6涂鍍層鋼板生產(chǎn)一、鍍鋅板生產(chǎn)

根據(jù)原板的不同，鍍鋅板分為

根據(jù)鍍鋅原理和生產(chǎn)工藝的不同，鍍鋅板分為

鍍鋅板有雙面鍍鋅板、差厚鍍鋅板、單面鍍鋅板、小鋅花板、大鋅花板等品種。

冷軋鍍鋅板熱軋鍍鋅板分類熱鍍鋅板電鍍鋅板此外1、連續(xù)熱鍍鋅板生產(chǎn)〔1〕鋼板經(jīng)過外表凈化處理呈現(xiàn)出純鐵外表后，浸入鋅液中便開始了鋅鐵之間的擴散，并形成了鐵鋅合金層。鋼板離開鋅鍋后，帶鋼外表帶出的鋅液冷凝后即為純鋅層〔鋅花層〕。連續(xù)熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法

森吉米爾法美鋼聯(lián)法惠林法塞拉斯法熱鍍鋅原理典型的森吉米爾連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)車間平面布置熱鍍鋅板生產(chǎn)工藝流程圖〔2〕連續(xù)熱鍍鋅的生產(chǎn)工藝主要工序：鍍前處理、熱浸鍍鋅、鍍后處理原板熱浸鍍鋅鍍前處理成品鍍后處理主要工序簡介

預熱段：利用無氧化爐排出的廢氣熱量預熱帶鋼，一般預熱到200℃無氧化加熱段：采用直接加熱方式。通過控制空氣過剩系數(shù)來阻止帶鋼外表氧化。輻射管加熱段〔復原段)：采用“U〞形輻射管加熱，燃料在“U〞形輻射管內進行燃燒，每個輻射管帶有一個預熱器，將燃燒空氣預熱到300℃。輻射管加熱段溫度900℃。緩冷段:帶鋼進行緩慢冷卻。噴氣冷卻段〔快冷段)：帶鋼經(jīng)噴射冷卻到450-500℃。鍍前處理

1-帶鋼2-轉向輥和密封輥3-無燃燒段預熱4-有燒嘴加熱段5-輻射管加熱段6-緩冷段7-冷卻段8-轉向輥9-爐鼻子10-鋅鍋設備組成〔見圖〕：由鋅鍋、漂浮輥、穩(wěn)定輥及氣刀組成。熱浸鍍鋅氣刀的作用：噴射高壓氣體將從鋅鍋中出來的帶鋼外表上多余的鋅液吹掉，從而控制鋅層厚度。鋅層厚度的控制：鋅層厚度是自動控制的。氣刀的氣體壓力越大，距離越小，或帶鋼速度越慢，那么鋅層厚度越薄。反之，氣刀的氣體壓力越小，距離越大，或帶鋼速度越快，那么鋅層厚度越厚。設備組成圖

鍍后處理包括光整、鋅花處理、合金化處理及化學處理等。光整：目的是為了改善帶鋼機械性能、外表粗糙度和平直度鋅花處理：主要是通過控制冷卻速度來控制鋅花的大小。合金化處理：如果要涂漆或提高耐腐蝕性，就要進行小鋅花或合金化處理。小鋅花處理：指鍍鋅板從鋅鍋中出來后，噴射霧狀水或蒸汽使鋅液快速冷卻，將鋅層凝固，使結晶沒有形成樹枝狀花紋所需的時間。小鋅花比大鋅花涂裝性能好。鍍后處理化學處理是用鉻酸溶液處理帶鋼，以防止鍍鋅板產(chǎn)生白銹?；瘜W處理槽包括鉻酸鈍化裝置、擠干輥裝置和枯燥器裝置。1、優(yōu)點：鍍錫板具有良好的抗腐蝕性能，又有一定的強度和硬度。而且鍍錫板的錫層無毒無味，并能防止鐵大量溶到被包裝的食物中去。鍍錫板沖壓成型性良好，又易焊接，錫層具有強烈的反光作用，外表光亮。同時，可以印花，美化商品外觀。應用：熱鍍錫板的錫層厚而不均勻，錫的價格也很貴，因此生產(chǎn)本錢高，故近年來熱鍍錫方法已被淘汰，而采用電鍍錫。熱鍍電鍍二、連續(xù)鍍錫鋼板生產(chǎn)2、鍍錫種類〔1〕電鍍鋅原理：連續(xù)電鍍鋅機組根據(jù)電鍍液不同，分為ZnS04系統(tǒng)和ZnC12系統(tǒng)。電鍍鋅必須借助于由陽極、陰極、電鍍液、電源組成電化學系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，帶鋼始終為陰極，但陽極有兩種：一種是可溶性鋅陽極，在帶鋼上下各有一層，每一層陽極由假設干鋅塊組成，放置在電極框架上。在電鍍過程中，陽極不斷溶解，一般3~4夭就要更換一次陽極。二是用鉛一錫作陽極，它不溶解到電鍍液中，只起導電的作用，外界配好的新電鍍液不斷供給電鍍槽。1〕電鍍錫板生產(chǎn)清洗的目的：除去帶鋼外表的油脂、氧化鐵皮和一切臟物，使帶鋼外表保持非常潔凈。清洗過程主要包括脫脂、酸洗、刷洗等。電鍍鋅后處理的主要目的：改善鍍鋅板外表的涂漆性能和抗腐蝕性能，以延長電鍍鋅使用壽命。后處理包括：活化處理、磷化處理、密封處理和鉻化處理。清洗電鍍后處理

電鍍鋅主要工藝流程可概括為：(2)電鍍鋅工藝流程：〔1〕電鍍錫原理在酸性法電鍍錫的電化學系統(tǒng)中，帶鋼為陰極，錫塊為陽極，電解液為SnSO2和H2SO4的水溶液，電鍍時發(fā)生反響。通電流時，Sn2+和H+都向陰極移動，由于錫比氫的電極電位低，因此Sn2+首先從陰極接受兩個電子而沉積到鋼板外表，而H+仍存在于溶液中，同時陽極的錫塊失去電子不斷溶解。2〕連續(xù)鍍錫鋼板生產(chǎn)原理〔2〕電鍍錫板的生產(chǎn)工藝3〕鍍后處理：電鍍錫板的鍍后處理包括軟熔，鈍化和涂油三個工序。軟熔目的：鍍錫板外表形成抗腐蝕的鐵一錫合金層，板面光亮，無露鐵點。軟熔加熱有三種方法：電阻加熱法感應加熱法電阻加熱和感應加熱混合加熱法特點軟熔電阻加熱軟熔法較經(jīng)濟，效率又高；感應加熱軟熔法雖調整靈活，但因效率低，設備費用高，故目前大多采用電阻軟熔。有機涂料或塑料膜涂覆在冷軋帶鋼、熱鍍鋅帶鋼、電鍍鋅帶鋼或鍍鋁帶鋼上，可以制成各種彩色花紋，所以有機涂層鋼板也稱為彩色鋼板。

有機涂層具有保護金屬板和延長使用壽命的作用。三、有機涂層〔彩色〕鋼板生產(chǎn)定義作用優(yōu)點有機涂層鋼板廣泛用作建筑材料砂汽車制造、電器工業(yè)和電冰箱、洗衣機等輕工業(yè)制品的原材料。將有機涂料調配成漿液，經(jīng)涂料輥涂覆于預先經(jīng)清洗和預處理的板帶鋼外表。涂覆后的板帶進入烘烤爐，加熱到260℃使溶劑擇發(fā)、涂層固化。一般采用二次涂覆和二次烘烤的工藝，簡稱二涂二烘。近十幾年來已出現(xiàn)三涂三烘的生產(chǎn)方式。1〕有機涂層鋼板的生產(chǎn)方法〔兩種〕層壓法輥壓法將經(jīng)預先清洗和預處理的鋼板或帶鋼用粘結劑和塑料膜熱壓粘結而成。其目的是鉻酸處理液與基板上尚未被磷化膜覆蓋的空點起化學反響，由反響產(chǎn)物將這些孔封閉起來，以提高外表處理膜的耐蝕性能。預處理2〕有機圖層鋼板的基板和基板的預處理基板的種類鍍鋅板〔熱鍍、電鍍鋅板〕冷軋板、鍍鋁帶鋼。種類：包括脫脂、刷磨、磷化處理、鈍化處理等。目的