轧制综述

轧制综述

轧制是在一定的条件下，旋转的轧辊给予轧件以压力，使轧件产生塑性变形的一种加工方式。通过轧制加工可以把钢、铜、铝、锌等金属及其合金最终加工成棒材、扁材、角材、管材、中厚板、薄板及箔材等不同形式的材料。轧件在承受压力的情况下，断面减小，形状改变，长度延伸，并伴有展宽，这时轧件和轧辊表面产生相对滑动，产生摩擦。因此需要润滑。通常将轧制温度在金属再结晶温度以上的轧制工艺称为热轧，低于金属再结晶温度的轧制称为冷轧。热轧在较高温度下进行，可使工件的截面积大幅度缩小，适合于开坯。冷轧作业温度较低，产品表面质量好，尺寸精度高，厚度均匀，但要求设备强度和精度高，能耗大。近年来随着技术的发展和市场对各种金属板材需求量的增加，促进了轧机向连续、高速、大型、自动化的方向发展，铝箔轧机最大速度可达2500m/min。因此，对轧制润滑剂的要求也越来越高。

轧制润滑剂的作用如下：

①减少变形区接触弧面上的摩擦系数和摩擦力轧件和轧辊产生的新接触面称为变形区。变形区的接触面微观上是凸凹不平的，在压力作用过程中会形成很大的摩擦阻力，因此，在变形区内形成和保持一定厚度的润滑膜是降低摩擦系数和摩擦力、保证轧制顺利进行所必须的。

②减少轧辊的磨损在高压高速的轧制过程中，如果轧辊处于干摩擦状态，将造成轧辊的严重磨损，而使用润滑剂可使轧辊的磨损明显减少。

③对轧件的润湿作用利用润滑剂的润滑作用可使轧件表面保持良好的润湿状态，防止金属间黏着，从而提高压延效率。

④冷却作用轧制过程中金属表面摩擦会产生大量的热，如不能及时排走，会极大影响金属的机械性能和表面性状。因此，利用润滑剂的冷却作用可使轧件最终获得符合质量要求的表面形状。

轧制润滑剂根据加工的温度可分为热轧和冷轧润滑剂。而依据轧制的材料又可分为钢材轧制润滑剂、有色金属热轧润滑剂、钢材冷轧润滑剂和有色金属冷轧润滑剂四类。

热轧

热轧：是以板坯（主要为连铸坯）为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢带卷，冷却后的钢带卷，根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线（平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等）加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。简单点儿来说，一块钢坯在加热后（就是电视里那种烧的红红的发烫的钢块）精过几道轧制，再切边，矫正成为钢板，这种叫热轧。

冷轧

冷轧：用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。轧硬卷可作为热镀锌厂的原料，因为热镀锌机组均设置有退火线。轧硬卷重一般在6~13.5吨，钢卷在常温下，对热轧酸洗卷进行连续轧制。内径为610mm。产品特点：因为没有经过退火处理，其硬度很高（HRB大于90），机械加工性能极差，只能进行简单的有方向性的小于90度的折弯加工（垂直于卷取方向）。

简单点儿来说，冷轧，是在热轧板卷的基础上加工轧制出来的，一般来讲是热轧---酸洗---冷轧这样的加工过程。

冷轧是在常温状态下由热轧板加工而成，虽然在加工过程因为轧制也会使钢板升温，尽管如

此还是叫冷轧。由于热轧经过连续冷变型而成的冷轧，在机械性能比较差，硬度太高。必须经过退火才能恢复其机械性能，没有退火的叫轧硬卷。轧硬卷一般是用来做无需折弯，拉伸的产品，1.0以下厚度轧硬的运气好的两边或者四边折弯。

一、钢材轧制润滑剂

目前国内外使用的钢板轧制润滑剂根据其状态可分为固体润滑剂和液体润滑剂。固体润滑剂是利用固体粉末、薄膜和整体材料来减少摩擦副两承载表面之间的摩擦磨损，主要用在高温、高负荷、强氧化或还原摩擦环境。这里主要介绍含有表面活性剂的液体润滑剂。液体润滑剂根据其水溶性和油溶性可分为两大类：一类是水溶性的金属轧制用油，即少量油加入大量水成为乳化状态，即乳化轧制油，乳化轧制油有较好的润滑性、极压性和冷却性，因此，国内为普遍使用乳化轧制油，如鞍钢研制的ATY系列乳化轧制油；另一类为油溶性，不溶于水，可直接使用，如N70极压钢轧油。

（1）钢材热轧润滑剂热轧主要用于钢坯和厚钢板的轧制，一般压延件温度高达1300℃。过去常采用冷却水进行润滑冷却。近年来热轧机向高速化、自动化发展，采用冷却水已不能满足工艺要求，现一般选用热轧液。钢材热轧液有非水溶性热轧液、水溶性热轧液和固体润滑剂三种。热轧液要求有良好的黏附性和润滑性，能均匀地附着在轧辊表面形成牢固的润滑膜，降低变形区的摩擦。水基热轧液使用条件复杂，在现有热轧机上几乎无法使用，又不利于废水处理，所以目前使用的热轧液大都属于油基型润滑剂。其中的基础油可以是矿物油、合成烃和酯类油等。为提高润滑性能通常加入动植物油、高级脂肪酸、脂肪醇、合成酯等做油性剂，有的还加入防锈添加剂。

一般热轧制是将钢坯在1250～1350℃的温度下，经粗压延机压到30mm左右厚，再在钢材的结晶组织Ar3变态点（γ→γ＋α变态点）以上的温度，约900℃进行精压延。由于压辊上附着的压延油，与900℃的压延材料接触，即使是接触时间只有1％s以下的短时间，热分解问题也是严重的，因此要求轧制润滑液耐热性好、分解温度高。几种油（脂）的耐热温度见表-1。热压延钢板时，工作温度达900℃，应当使用含牛油和季戊四醇脂、硫磷酸锌酯、烷基酚磺酸盐等的压延油。

我们知道对于轧制不同规格的带材，它对轧制有的要求是不一样的，人们习惯上用皂化值来区别轧制润滑剂的不同品种。皂化值是轧制润滑剂润滑性的标志，小轧机的轧制力随着皂化值的增加而降低。另一方面，呈乳化液状使用的轧制润滑剂，其润滑性的好坏还受润滑液离水展着性的制约，离水展着性是润滑液游离油的能力，是乳化液中颗粒大小分布的一种宏观表现。一般认为，组成一定时，较稳定的乳化液其离水展性要比不稳定的润滑液差。乳化液的颗粒度越小，则越稳定。相对而言，乳化液的冷却性要优于润滑性；不稳定的润滑液，其颗粒度大，所以油的附着量也大，因而润滑性要优于冷却性。而乳化液的颗粒度又取决于乳化体系的HLB值及乳液循环系统的搅拌力和温度等因袭，其中温度因素包括乳液温度和钢板温度，显然温度又有利于乳液相和油的附着量的增加，当然也不是温度越高越好，通常轧钢时采用的较佳温度范围为35～45℃。

通常轧制不同规格的轧材，需用具有不同皂化值和不同乳化液稳定性的轧制润滑剂，如轧制0.5mm以上较厚薄板时，使用润滑性能较低的皂化值约为30～50mgKOH/g的矿物油系水基轧制润滑剂，其乳化液的状态较稳定；轧制0.3～0.5mm薄板时，使用中等润滑性的皂化值在50～130mgKOH/g的合成酯系或合成酯与天然脂肪混合系的水基轧制润滑剂，其乳化液的状态较不稳定；当轧制0.3mm以下的极薄板时，则采用润滑性极好的，皂化值在160～

200mgKOH/g的油脂系轧制润滑剂，其乳化液的状态极不稳定。值得指出的是随着科学的发展，有些皂化值不高或没有皂化值的润滑材料，其润滑性能可以与棕榈油相当，这时用皂化值来衡量轧制润滑性就没有意义了。

二、有色金属轧制润滑剂