冷轧带钢生产线技术解析

冷轧带钢生产工艺中的常见问题1、冷轧的关键工序：一为酸洗、二为冷轧、三为热处理、四为平整。

酸洗是为了去除对冷轧有害的原料钢卷表面上的氧化铁皮；冷轧是生产冷轧板带钢的关键工序；热处理在冷轧工序中有二个作用，一是消除冷轧带钢的加工硬化和残余应力，软化金属，改善塑性，以便于进一步进行冷轧或其它加工；二是改善组织结构，产生所需要的晶粒大小和取向；平整是精整工序中十分重要的工序，它可以改善带钢的性能，提高钢板的成形性能，提高钢带的平直度及改善钢板的表面状态。

冷轧工艺的定义：轧制是将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，冷轧即是在常温下完成的轧制过程，其所使用的原料为热轧加工成的板带（卷）。

2、酸洗工艺带钢冷轧前必须酸洗，清洗其表面氧化铁皮，因为氧化铁皮在冷轧时会损坏轧辊表面，而导致带钢表面产生缺陷。

通常热轧带钢表面氧化铁皮通常是 3 层结构：外层为Fe2O3（三氧化二铁），中层为Fe304（四氧化三铁），内层为FeO（氧化铁）。

先进的冷轧厂多采用高速运行的连续酸洗机组或推拉式酸洗。

以连续酸洗为例，是将带钢连续地通过几个酸洗槽进行酸洗。

为使作业线上过程连续，将前一个热轧带钢卷的尾部和后一个钢卷头部焊接起来，酸洗后带钢按需要的卷重、卷径切断带钢并收卷。

连续酸洗机组除完成清除带钢表面氧化铁皮的任务外，还有几个作用：(1)用圆盘剪将带钢侧边剪齐。

(2)调节钢卷的质量，根据生产要求将大的热轧钢卷分成小卷，把几个小钢卷合并成一个大卷，以提高冷轧机的产量。

(3)检查并剔除对以后各工序有害的带钢表面缺陷。

(4)在酸洗好的带钢表面上涂上一层油，起防锈和润滑作用。

2.1 连续酸洗机组根据工作性质分成 3 段：入口段：上料、拆卷、带钢表面氧化铁皮破碎、矫正、剪头、剪尾、工整焊接；酸洗段：酸洗、冷热水洗以及烘干；出口段：剪切、涂油以及最后卷取(收卷) 。

2.2 酸洗工艺酸洗段可以采用硫酸酸洗、盐酸酸洗两种方式，但由于盐酸酸洗具有更多的优点，所以我们以盐酸的酸洗机理来说明。

盐酸溶液和氧化铁皮的化学反应为：FeO + 2HCl = FeCl2 + H2OFe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O 盐酸溶液能较快地溶蚀各种氧化铁皮，酸洗反应可以从外层往里进行。

盐酸酸洗是以化学腐蚀为主，盐酸酸洗对金属基体的侵蚀甚弱因此，盐酸酸洗的效率对带钢氧化铁皮的结构并不敏感，而且酸洗后的板带钢表面银亮洁净。

酸洗反应速度和酸洗前带钢氧化铁皮的松裂程度密切相关。

带钢连续盐酸酸洗和硫酸酸洗相比较，有下列优点：(1)盐酸能完全溶解3层氧化铁皮，因而不产生酸洗残渣。

而用硫酸酸洗时，就必须经常清刷酸槽，并中和这些黏液；硫酸不易除去压入板面的Fe2O3，从而会产生相应的表面缺陷。

(2)盐酸基本上不腐蚀基体金属，这样，经盐酸酸洗后板面平滑、银亮，无酸洗痕迹，不会发生过酸洗；盐酸酸洗的铁损比硫酸酸洗低20％；硫酸酸洗时，金属铁在酸液中溶解时会生成氢，氢扩散进入板面，会引起氢脆，而盐酸酸洗就很少产生这种缺陷。

(3)氧化铁很易溶解，易于除去，故不易引起表面酸斑，这也是盐酸酸洗板面特别光洁的原因之一。

而硫酸铁因会形成不溶解的水化物，往往使板面出现酸斑。

(4)盐酸酸洗速率较高，特别在温度较高时，盐酸酸洗时间和硫酸相比有很大差别。

(5)废盐酸和清洗废液可以完全再生为新酸，循环使用，从而解决了废酸污染问题。

因此，硫酸酸洗工艺已基本淘汰。

2.3 带钢酸洗会产生的缺陷和防止手段：普碳钢带经酸洗、水洗和干燥后，其表面应呈灰白色或银白色。

但因操作不当、酸洗工艺制度和某些机械设备不良的影响，往往会造成带钢的不同缺陷。

这些缺陷主要有：酸洗气泡、过酸洗、欠酸洗、锈蚀、夹杂、划伤和压痕等。

这些缺陷占冷轧产品缺陷的2％左右，其中主要是欠酸洗、过酸洗和酸洗气泡等。

(1)酸洗气泡。

酸洗气泡是由于酸和裸露的金属作用生成氢气所造成的。

它在冷轧时会发生噼啪的爆炸声，它的外观特征是呈条状的小鼓泡，破裂后呈黑色细裂缝。

经过轧制后，气泡裂缝会延伸扩大，致使产品的力学性能(冲击韧性)降低。

酸洗气泡产生的机理是：金属和酸产生化学反应时，生成了部分氢原子，它渗透到金属的结晶格子中，并使其变形，变形后使氢更向金属内扩散，其中一部分氢原子穿过金属并分子化，从酸液中逸出，部分氢原子的分子化在晶格变形产生的“显微空孔”边界上，或金属的夹杂及孔隙中进行，氢在空孔中的压力可达到很大值(几十兆帕)，使金属中产生了引起氢脆的内应力。

防止产生气泡的措施是：调整酸液的浓度；控制酸洗时溶液的温度和带钢表面平直状态等。

(2)过酸洗。

金属在酸溶液中停留时间过长，使其在酸溶液作用下，表面逐渐变成粗糙麻面的现象称为过酸洗。

过酸洗的带钢延伸性大大降低，在轧制过程中，很容易断裂和破碎，并且造成粘辊。

过酸洗的带钢即使轧制成材也不能作为成品，因为它的力学性能大大降低了。

产生过酸洗的原因是：机组连续作业中断，使酸洗失去连续性，或因带钢断带处理时间过长等。

防止措施是尽量密切全机组的操作配合，保证生产正常进行。

(3)欠酸洗。

钢带酸洗之后，表面残留局部未洗掉的氧化铁皮时称为欠酸洗。

欠酸洗的带钢(或钢板)，轻者在轧制之后产品表面呈暗色或花脸状；严重时氧化铁皮被压入呈黑斑。

此外，氧化铁皮的延伸性较差，故在轧制后因延伸不均使产品出现浪形或瓢曲等缺陷。

有时铁皮可能牢固地贴附在轧辊表面，直接造成轧制废品增多等。

造成欠酸洗的原因是：氧化铁皮厚度不匀，较厚部分的氧化铁皮需要较长酸洗时间，同时其中的Fe0 分解成了较难溶解的Fe2O3(Fe3O4) ；带钢波浪度和镰刀弯较大，在酸洗过程中，起浪部分或弯起部分没有浸泡在酸液中通过，造成漏酸洗；酸洗前机械破鳞不完善，特别是带钢两边端铁皮未被破碎等。

实际生产中欠酸洗多出现在带钢的头尾段和两侧边缘。

根据实测数据，欲酸洗掉大块红色铁皮需要3〜4倍的酸洗黑色氧化铁皮的时间，此时已洗掉铁皮的带钢将会形成过酸洗。

因此处理欠酸洗的方法是：预先平整好板形，对于铁皮较厚，而面积又不大的带钢，可采用先局部酸洗一次，而后再过酸洗线的方法去锈。

(4)锈蚀。

原料酸洗后表面重新出现锈层的现象称为锈蚀。

锈蚀形成的原因是：带钢(钢板)酸洗后表面残留少许的酸溶液，或带钢清洗后没有达到完全干燥而使表面重新生锈。

此外，带钢在酸洗后于高温的清洗水中停留时间过长，也会产生锈蚀现象。

带钢锈蚀处的钢板表面在轧制之后呈暗色，它促使成品在库存时再次锈蚀，从而降低成品材的表面质量，严重时使产品报废。

防止锈蚀的措施是严格执行酸洗、清洗操作规程，及时给表面涂油，并应堆放在干燥的地方。

(5)夹杂。

带钢在酸洗后表面出现深陷的星罗棋布的黑点疵病称为夹杂。

它是由于热轧时氧化铁皮被压入所形成的。

这样的缺陷不可能采取酸洗法除去。

当它经过冷轧后，黑点便扩展延伸呈黑色条状，大大降低了成品钢板的冲击性能。

(6)划伤。

带钢在机组运行过程中新出现的划伤，是由于卷取辊、弯曲辊的表面出现质硬的异物，或带钢的浪形及折棱和导板成线接触，或带钢在拆卷过程中拍打折头刮板等，使表面划出新的伤痕。

另外也有部分伤痕出现在热轧后冷却和卷取的过程中。

带钢的划伤可分为上表面划伤和下表面划伤。

划伤的原料经冷轧后，在成品带钢表面将形成宽而长的黑条。

带钢划伤深度超过带钢厚度允许公差一半时，轧制后不能消除。

防止划伤的措施是经常检查机组的滚动部件和导板，维护好设备。

(7)压痕。

压痕是指带钢(钢板)表面呈凹下去的压迹。

压痕形成的原因是：并卷焊时的焊渣没有吹净，被带钢带到拉辊上，而后在带钢表面压出了痕；拉辊在带钢表面滑动造成粘辊，使带钢表面造成压痕；热轧过程中压下失灵，突然压下停车，而后抬起压下轧制等。

压痕深度超过带钢厚度允许偏差一半时，冷轧之后，压痕不能消除。

总之，上述带钢表面缺陷，只要精心操作，严格执行酸洗工艺制度和操作规程，及时检查和维修设备，是可以避免或减少的。

3、轧制工序钢板的冷轧作为一种生产工艺，几十年来经过了多种演变，它由单机架非可逆单张轧制，到成卷可逆轧制，发展到多机架的全连续轧制。

冷轧不同于其他的轧制方法，它是将冷坯在常温下进行轧制，和热轧相比，冷轧轧制时金属变形抗力很大。

冷轧的道次压下率小，轧制设备要求也就特别高。

冷轧能够轧制出高精度及性能优异的板带钢产品，其主要特点为：(1)可以生产厚度较簿的产品(分为板带钢和箔材) ，板带钢厚度在0.10-4.0 之间；宽度在600—2500 之间；箔材厚度为0.002-0.2 毫米，宽度为200-600 毫米。

(2)冷轧板带钢表面质量高，不存在热轧常出现的麻点或压入的氧化铁皮等缺陷，同时还能根据用户的不同使用要求轧制出不同表面粗糙度的板带钢。

(3)能够保证产品的尺寸精确，厚度均匀，板型平直，同板差不超过0.01-0.03 毫米，完全能够达到高精度公差的要求。

(4)冷轧产品的性能及金属组织能够满足一些特殊的要求，如对电磁、深冲性能的要求等。

具有代表性的冷轧产品是：金属镀层簿板(包括热镀锌板带、电镀锌板带、电镀锡板带等) 、深冲钢板(以汽车板为典型) 、电工用硅钢板、彩涂钢板、不锈钢板及特殊的冷轧板带钢等。

3.1 轧机分类冷轧带钢轧机可分为：二辊式、四辊式、六辊式、及其他多种多辊式。

随着市场对冷轧产品需求的迅速增长，冷轧生产从简单的单机架可逆轧制，向可逆式、多机架连轧发展。

冷连轧生产工艺技术随之得到迅猛的发展。

按照冷轧产品品种、规格，有三机架、四机架、五机架连轧机及以生产镀锡原板为主要品种的六机架连轧机等。

最高轧制速度可达41 米/秒。

目前五机架连轧机组使用最为广泛。

而且连轧机的生产形式也在发生变化，从常规的连轧机组发展到全连续式冷连轧机组，即将带钢的头尾焊接在一起，进行“无头轧制”，使连轧机组的生产能力大幅度提高。

3.2冷轧工序中可能出现的问题及防止办法3.2.1 带钢跑偏在连续作业机组中，由于机组设备的安装精度、传动辊子的磨损，特别是带钢板形等因素的影响．带钢运行时往往会产生跑偏现象。

带钢跑偏会影响带卷的质量，甚至损伤机组设备。

因此，带钢跑偏控制是很重要的。

减少带钢跑偏主要有以下 4 个措施：(1)保证机组设备的安装精度和传动辊子的良好表面形状。

(2)改善带钢板形，提高带卷质量。

(3)选择合适的机组工艺参数。

机组速度和张力对带钢跑偏有较大的影响，增加机组张力能改善带钢跑偏现象，提高机组速度则易产生带钢跑偏现象。

(4)机组中安装跑偏控制装置，控制带钢跑偏在一定范围之内。

(5)合适的前后张力调整和轧制速度调整。

带钢跑偏控制装置一般有 3 种形式：刚性机械导向装置、定心辊装置和自动校正装置。

其中自动校正装置一般由带钢位置检测系统和自动校正装置本体组成。