第1章 冷轧生产工艺设备

第1章带钢冷轧生产工艺与设备

在工业现代化进程中，钢铁工业一直处于基础产业的定位，而冷轧带钢的生产又是钢铁工业发展中的重要课题之一。冷轧带钢一般厚度为0.1~3mm，宽度为100~2000mm，产品规格繁多、尺寸精度高、表面质量好、机械性能及工艺性能均优于热轧板带钢。近年来国内外冷轧带钢产品的生产技术得到了很大发展，冷轧薄板产品属于高附加值钢材品种，是机械制造、汽车、建筑、电子仪表、家电、食品等行业所必不可少的原材料。

随着人民生活水平及物质需求的提高，钢材市场的需求结构发生了巨大变化，特别是冷轧和镀涂层深加工产品的生产能力、品种质量与市场需求差距甚大，矛盾突出。一方面，国产冷轧产品的市场占有率低，仅为50%左右；另一方面，冷轧带钢品种、规格不全，高难度、高附加值产品虽已部分试制成功，但产量低，还不能完全满足国内用户需求。此外，产品质量不能满足用户高精度要求。

冷轧带钢轧机最初是以可逆轧制方式进行生产的，但这种轧机的速度低，最高只有l0～l2m/s，产量低。因此，大规模、高效率地生产优质冷轧薄带钢，目前主要是在连续式冷连轧机上进行的。

1.1 带钢冷轧生产工艺

1.1.1可逆冷轧机生产工艺

可逆式轧制是指带钢在轧机上往复进行多道次的压下变形，最终获得成品厚度的轧制过程。可逆式轧机的设备组成较简单，是由钢卷运送及开卷设备、轧机、前后卷取机和卸卷及输出装置所组成。有的轧机根据工艺要求在轧制前或轧制后增设重卷卷取机。20世纪60年代之前，冷连轧生产能力尚未形成规模时，世界各国偏重于发展可逆轧制而大量建造可逆式冷轧机。1962年以后冷连轧生产得到了迅速的发展。

但是，实践证明可逆冷轧机的作用是连轧机或其他形式的冷轧机是不能替代的。而且，通过技术改造可逆轧制的工艺质量有了较大的改善和提高。因此，与连轧机一样，可逆轧机仍是现代冷轧带钢生产的重要组成部分。

可逆轧机的形式是多种多样的，常见的有四辊式、森吉米尔二十辊式、MKW型八辊式和HC轧机，可根据轧制带钢的品种和规格进行选用。

四辊式可逆冷轧机是一种通用性很强的冷轧机，因而在冷轧生产中占有较大的比重。其轧制品种十分广泛，除了冲压用冷轧板外，还可轧制镀锡原板、硅钢片、不锈钢板和高强合金钢板，产品厚度为0.15—3.5mm，宽度为600—l 550mm，最宽达1880mm，年生产能力一般约为10—30万t／a。下面以国内某1700可逆轧机为例说明可逆轧机的生产工艺。

可逆冷轧机各种产品的生产工艺流程框图如图1-1所示。

冷轧原料由半连轧或连轧热轧机组供给，热轧钢卷单卷重量较小。钢卷可在拼卷机组上切去头尾进行焊接拼卷，以提高冷轧工序的生产能力。

热轧带钢在冷轧前必须经过酸洗，目的在于去除带钢表面的氧化铁皮，使冷轧带钢表面光洁，并保证轧制生产顺利进行。

热轧带钢经酸洗后在可逆式轧机上进行奇数道次的可逆轧制，获得所需厚度的冷轧带钢卷。

图1-2是某1700可逆冷轧机的机组组成示意图。机组设备由链式运输机、开卷机、勾头机、三辊矫直机、轧机、前后卷取机、卸卷小车和输出斜坡道等组成。轧机由机架、支持辊及油膜轴承、工作辊及滚动轴承、液压平衡装置、电动压下装置和传动主马达等组成。

图1-1 单机架可逆冷轧机各种产品的生产工艺流程图

图1-2 某1700可逆冷轧机的设备组成

l—大链子；2—开卷机；3—伸直机；4—活动导板；5—右卷取机；6—机前导板；

7—机前游动辊；8—压板台；9—工作辊；10—支持辊；11—机后游动辊；12—机后导板；

13—左卷取机；14—卸卷小车；15—卸卷翻钢机；16—卸卷斜坡道

经酸洗的热轧钢卷由中间库吊放到链式运输机的鞍座上，运输链把钢卷顺序运送到开卷位置上进行开卷。

开卷机为双推头胀缩式，锥头下方的液压升降台上升托起钢卷并使其孔径对准合拢的两个锥头，锥头插入内径后胀开并向前转动。

伸出的带头被下落的钩头机引入到三辊矫直机经过活动导板送入辊缝。钩头机有钳夹式

和电磁式两种。

带头通过抬高或闭合的辊缝到达出口侧卷取机，插入卷筒的钳口中被咬紧，根据带钢厚度缠绕数圈后调整好压下和张力，然后压下轧前压力导板，施加乳液，起动轧机，根据轧制情况升速到正常速度进行第一道次轧制。

当钢卷即将轧完时，要及时操纵轧机减速停车，使带尾在入口侧卷取机卷筒上停位。卷筒钳口咬住带尾后，轧钢工依照规程分配第二道次压下，操纵员选好张力、给上浮液，轧机进行换向轧制。

根据钢种和规格，每个轧程进行3—7道的往复轧制。当往复轧制到奇数道次并达到成品厚度时，根据带尾质量情况辊缝抬高或闭合地进行甩尾。在卷取机卷筒上把带尾手工焊接到外圈钢卷上或用捆带扎牢，由卸卷小车把钢卷托运出卷筒，然后倾翻到钢卷收集槽上，标写卷号规格，即可吊运到下面工序继续生产。

在1700轧机上采用浓度约4％一10％的轧制油或轧制液的乳化液，经过滤冷却可循环使用。生产操作中通过调节润滑冷却剂的浓度、温度和流量，来保证轧制过程的良好润滑和冷却条件。

当前钢铁生产和加工企业都面临着许多挑战，这些挑战可概括为在最短的时间内以最低的成本将目标产品交付给用户，钢铁行业为应对这种挑战提供的一个解决方案就是建设经济、灵活的小型双机架可逆冷轧生产线。双机架可逆冷轧机近年来随着薄板坯连铸连轧的发展，从产量上看，采用一套双机架可逆冷连轧机轧制较薄的热轧钢卷，其产量可达100万t/a，与薄板坯连铸连轧比较匹配，而其投资却远远低于传统的五机架冷连轧。因此，有些公司预言双机架可逆冷轧机生产将代表21世纪的冷轧技术。双机架可逆冷轧生产线主要包括以下生产流程：推拉式酸洗线、两机架可逆冷轧机、罩式退火、平整机组（可采用双机架可逆冷轧机的平整模式）、热浸镀锌线（可实现在线彩涂）。

图1-3所示为双机架可逆冷轧生产线的平面布置及物流走向示意图。图中还显示了生产工艺所需的如下辅助支持设备：厂房、吊车和物料运输设备；酸再生厂；轧辊维修间；氮气发生站（可由第三方提供）；压缩空气、冷却水、脱盐水等的生产设备；废物处理厂、维修车间等。

图1-3 平面布置及物流走向示意图