冷轧工艺简介

概述
1.1冷轧薄钢板生产的进展历史
钢的冷轧是19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽度20--25mm的冷轧带钢。

美国1859年建立了25 mm冷轧机，1887年生产出宽度为150mm的低碳钢带。

1880年以后冷轧钢带生产在德国、美国进展专门快，产品宽度不断扩大，并逐步建立了附属设备，如剪切、矫直、平坦和热处理设备等，产品质量也有了提高。

宽的冷轧薄板（钢带）是在热轧成卷带钢的基础上进展起来的。

首先是美国早在1920年第一次成功地轧制出宽带钢，并专门快由单机不可逆式轧制而跨入单机可逆式轧制。

1926年阿姆柯公司巴特勒工厂建成四机架冷连轧机。

原苏联开始冷轧生产是在30年代中期，第一个冷轧车间建在伊里奇冶金工厂，是四辊式，用单张的热轧板作原料。

1938年在查波罗什工厂开始安装从国外引进的三机架1680mm冷连轧及1680mm可逆式冷轧机，生产厚度为0.5~2.5mm,宽度为1500mm 的钢板。

以后为了满足汽车工业的需要，该厂又建立了一台2180mm的可逆式冷轧机。

1951年原苏联建设了一套2030mm全连续式五机架冷轧机，年产250万吨，安装在新利佩茨克。

日本1938年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机，开始冷轧薄板的生产。

1940年在新日铁广厂建立了第一套四机架1420mm冷连轧机。

我国冷轧宽带钢的生产开始于1960年，首先建立了1700mm单机架可逆式轧机，以后陆续投产了1200mm 单机可逆式冷轧机，MKW1400mm偏八辊轧机、1150mm二十辊冷轧机和1250mm HC单机可逆式冷轧机等，70年代投产了我国第一套1700mm连续式五机架冷轧机，1988年建立了2030五机架全连续冷轧机。

现在我国投入生产的宽带钢轧机有18套，窄带钢轧机有418套。

在这30多年中，我国冷轧薄板生产能力增加了20多倍，生产装备技术水平已由只能生产低碳薄板而进展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧板镀锌板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。

但随着经济建设的进展，不管在数量和品种质量上都远远满足不了经济建设的需要为此我们必须增建新轧机，改造现有冷轧机，大力进展冷轧生产。

从世界上看：日本1960年冷轧板产量100万吨，而30年后的今天生产能力已达2000多万吨，增加了20倍。

原西德1950年年产冷轧板16.3万吨，而11974年产达821.3万吨，增加了50多倍。

冷轧薄板进展如此迅速的要紧缘故是：
（１）钢材在热轧过程中的温降和温度分布不均给生产带来了难题，特不是在生产厚度小而长度大的薄板带产品时，冷却上的差异引起的轧建首尾温差往往使产品尺寸超出公差范围，性能出现显着异。

当厚度小于一定限度时，轧件在轧制过程中温降剧烈，以至全然不可能在轧制周期之内保持热轧所需的温度。

因此，从规格方面考虑，事实上存在一个热轧厚度下限。

70年代初期，日、法、意、原西德等国曾致力于用热连轧精轧机组增加8、9几家来生产1mm和0.8mm的薄带。

但实践证明，从产品质量和设备重量来讲是不可行的。

现代热连轧机，目前设计可能轧出最小厚度为 1.2mm，但实际生产中专门少生产 1.8mm或1.5mm以上的热轧卷板。

而冷轧则不存在热轧温降与温度不均匀的弊病，能够得到厚度更薄、精度更高的冷轧带钢和冷轧薄板。

现代冷连轧宽带轧机和双机架二次冷轧可生产厚度为0.10~0.17mm的冷轧薄板,作为镀锡原板，即使不经二次冷轧也可生产0.2~0.35mm厚的冷轧钢板。

多辊冷轧机或窄带钢冷轧机则可生产最薄达0.001mm的产品。

一般0.15～0.38mm厚的板带为一般薄板，0.07~0.25 mm厚的为较薄薄板，0.025~0.05mm厚的板带为极薄薄板，这些产品用热轧方法是不可能生产的。

从厚度精度上看，现代热连轧厚度精度通常为±50µm，而现代冷连
轧板厚精度高达±5µm，比热轧厚度精度高10倍。

从板形方面看，热轧板带平直度为50I（1I单位＝10－5相对长度差），而冷轧板特不是现代化的宽带钢冷轧机轧制的带钢，其平直度能操纵在5～20I以内
（2）目前热轧工艺技术水平尚不能使钢板表面在热轧过程中不被氧化，也不能完全幸免由氧化铁皮造成的表面质量不良。

因此热轧不适合于生产表面光洁程度要求专门高的板带钢产品。

热轧板表面粗糙度热轧状态下为20µm，酸洗后为25µm。

而冷轧板表面清洁光亮，并可依照不同用途制造不同表面粗糙度的钢板。

冷轧板按表面粗糙度分为3种：一种是无光泽的钢板，其表面粗糙度为3～10µm，一般适于用作冲压部件，同时当需涂喷刷漆时这种钢板的附着性较强；第二种是光亮板，其表面粗糙度大于0.2µm，这种钢板要紧作为装饰镀铬用厚板等；第三种是压印花纹板，采纳表面具有70～120µm凸凹的平坦辊平坦钢板，这种钢板用于仪表壳及家具装饰等。

如此的表面质量热轧是无法满足的。

（3）性能好、品种多、用途广。

冷轧钢板的另一突出优点是性能好、品种多、用途广。

通过一定的冷轧变形程度与冷轧后的热处理的恰当配合，能够在比较宽的范围内满足用户的需求。

如汽车用薄板几乎全部须经冲压成形，如此深冲性能就成为薄板生产和使用的核心问题。

冲压用钢的要紧要求之一是具有占优势的有利织构{111}／（100）。

热轧薄板的塑性应变比R仅可达到0.8～0.95，而冷轧第一代沸腾钢汽车板R为1.0～1.2，第二代08AL钢R为1.4～1.8，第三代冷轧汽车板R为1.8～2.8，这是热轧无法达到的。

硅钢是机电工业的重要材料之一，要紧用户是电机制造业和输变电事业制造业。

能源价格上涨、能源危机，必定要求使用低能耗材料，因此60年代就开始淘汰能耗高的热轧硅钢片，代之以冷轧硅钢片。

用10万吨冷轧无取向硅钢制作电机比用10万吨热轧硅钢制作电机，实测节能1.98亿kWh/a，电机运转10年就相当于节约一个20万kW的发电厂全年的发电量。

而且用冷轧硅钢片生产36万kVA变压器其总重量是204吨，而用热轧硅钢片制造一台12万kVA变压器，其总重量为200吨。

因此，用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片具有重大的经济价值。

冷轧还能够生产不锈钢板，用于家具和建筑装饰、化工工业等。

近年来表面处理钢板有专门大进展。

以冷轧板为基板的各种涂层钢板品种繁多，用途极为广泛。

由于上述缘故，冷轧钢板的生产得到迅速进展。

从产量左右
上看，一般冷轧板产量约占轧材总产量的20％左右。

工艺技术装备不断革新。

早期的冷轧板轧制速度不到1m/s，而今已达41.6m/s。

钢板的宽度1905年是406mm，1925年是914mm，而今最宽已达2337mm。

钢卷重量也从几吨进展到60吨。

一座现代化的冷轧厂年产量能够达到250万吨。

1.2.冷轧薄钢板生产工艺流程
冷轧板带钢的产品品种专门多，生产工艺流程亦各有特点。

具有代表性的冷轧板带钢产品是金属镀层薄板（包括镀锡板、镀锌板等）、深冲钢板。

成品供应状态有板或卷或纵剪带形式，这要紧取决于用户要求。

各种冷轧产品生产流程如下图所示。

问答题:
1.冷轧板带迅速进展的缘故
2.写出由热板至彩涂板的工艺流程
第二章冷轧板带钢生产
2.1冷轧板带材生产工艺特点
2.1.1薄板带材当厚度小于一定限度（例如小于1毫米）时，由于保和气均温的困难，热轧专门难实现，同时随着钢板宽厚比的增大，在无张力的热轧条件下，要保证良好的板形也特不困难。

采纳冷轧方法能够较好的解决这些问题。

冷轧生产能够提供大量
高精度和性能优良的钢板和带材，同热轧相比，它具有以下优点：1.产品表面质量好，不存在热轧板带钢常常出现的麻点、压入氧化铁皮等缺陷。

还能依照用户要求轧出不同的表面光洁度。

2.过去的热轧法不能生产的极薄带材（最薄可达0、001毫米）。

3.产品尺寸精确、厚度均匀、板形平直。

4.产品性能好，较高的强度，良好的深冲性能等。

5.可实现高速轧制和全连续轧制。

2.1.2冷轧钢板和带钢的使用情况列于表2--1
2.1.2.1表面状态和表面光洁度
冷轧板带具有良好的加工性和美观表面，多用作外用钢板和深冲钢板，因此必须幸免表面缺陷。

冷轧板带依照表面精整方法不同分成光面和毛面两种，表面精整的差不要紧取决于平坦辊的表面状态。

毛面精整是使钢板表面具有微小的凹凸度（表面粗糙度R=2---8um），大部分钢板属于毛面（无光）精整，光面精整要求钢板表面光滑，具有金属光泽。

表2－1冷轧钢板使用情况
用途应用的例子特点
汽车汽车挡泥板，门，盖，机罩，拖车顶板，顶盖，油盘，防撞器，油罩从门、车顶那样轻微变形的加工直到挡泥板、
油盘那样大变形的加工，涉及范围广泛
电器电冰箱，洗衣机，清扫车，照明器材，变压器电机磁芯比较多的使用平面板，即使有加工也是极其微小的
办公用品及钢制家具桌子，椅子，柜，有锁橱陈列橱多使用平面板，要求板形好，尺寸偏差小
建筑轻型型钢，煤气炉，煤油炉，翼片，加热器多需进行弯曲等简单加工，较多使用平面板，即使有加工也是极其微小的炉子的反射板还必须镀铬
表面处理钢板镀锡板，镀锌板，彩色涂层板用作表面处理的厚板，使用较薄的钢板，彩色涂层板多采纳镀锌板做基板，也有的用钢板直接着色涂料处理
其它玩具，罐，锅罐，锅多用搪瓷板
冷轧板带的尺寸精度包括厚度、宽度和长度，其偏差在国家标准中有规定。

形状一般用平坦度、横向弯曲、直角度来表示，其同意值在标准中也有规定。

2.1.2.3加工性能
冷轧产品用途广泛，加工方法专门多从简单的弯曲加工直到深冲加工。

按加工性来分，有成形性（扩展性和深冲性）和形状型两种。

2.1.2.4时效性能
所谓时效现象确实是金属和加工性能随着时刻的推移而发生变化的现象。

冷轧钢板有淬火时效和应变时效。

一般发生时效时硬度和抗拉强度增大，延伸降低。

2.1.2.5专门的性能如搪瓷性能、耐蚀性、电磁性能和冲裁性。

2.1.3冷轧板带钢的轧制工艺特点
2.1.
3.1加工硬化
由于冷轧是在金属的再结晶温度以下进行的，故在冷轧过程中，板带必定产生加工和硬化。

加工硬化带来的后果是：1）变形抗力增大，使轧制压力增大2）塑性降低，易发生脆裂。

加工硬化超过一定程度后，轧件将因过分硬脆而不适于接着冷轧。

因此钢板经冷轧一定道次后，往往要经软化处理（再结晶退火，固溶处理等），使轧件恢复塑性，降低变形抗力，以便接着轧薄。

冷轧生产中，每次软化退火之前完成的冷扎工作成为一个“轧程”。

在一定轧制条件下，钢质愈硬，成品愈薄，所需的轧程愈多。

2.1.3.2冷轧中采纳工艺冷却和润滑
1)工艺冷却：冷轧过程中产生的剧烈变形热和摩擦热使轧件和轧辊温度升高，故必须采纳有效的人工冷却。

轧制速度愈高，压下
量愈大，冷却问题愈显得重要。

试验研究与理论分析表明，冷轧板带钢的变形功约有84－88％转变为热能，使轧件和轧辊温度升高。

我们关怀的是在单位时刻内发出的热量即变形发热率q，以便采取适当措施及时排除或操纵这部分热量。

变形发热率是直接正比于轧制平均单位压力、压下量和轧制速度的。

因此，采纳高速、大压下的强化轧制方法将使发热率大为增加。

假如现在所轧的又是变形抗力较大的钢种，如不锈钢、变压器硅钢等，则发热率就增加得更加剧烈。

因此必须加强冷轧过程中的冷却，才能保证过程的顺利进行。

水是比较理想的冷却剂。

因其比热大，吸热率高且成本低廉。

油的冷却能力比水差得多。

因此大多数轧机都倾向于用水冷却。

增加冷却液在冷却前后的温差也是充分提高冷却能力的重要途径。

若采纳高压空气将冷却液雾化，或采纳特制的高压喷嘴喷射，可大大提高其吸热效果，并节约冷却液的用量。

冷却液在雾化过程中本身温度下降，所产生的微小液滴在碰到温度较高的辊面或板面时往往即时蒸发，借助蒸发潜热大量吸走热量，使整个冷却效果大为改善。

实际测温资料表明，即使在采纳有效的工艺冷润的条件下，冷轧板卷在卸卷后的温度有时仍达到摄氏130－150度甚至还要高，
由此可见在轧制变形区中的料温一定比这还要高。

辊温的反常升高以及辊温分布规律的反常或突变均可导致正常辊型条件的破坏，直接有害于板形与轧制精度。

同时辊温过高也会使冷扎工艺润滑剂失效（油膜破裂），使冷轧不能顺利进行。

综上所述，为了保证冷轧的正常进行，对轧辊及轧件应采取有效的冷却与控温措施。

2)工艺润滑
冷轧中使用工艺润滑的要紧作用是减小金属的变形抗力，这不但有助于保证在已有的设备能力条件下实现更大的压下，而且还可使轧机能够经济可行的生产厚度更小的产品。

此外采纳有效的工艺润滑也可直接对冷轧过程的发热率及轧辊的温升起到良好的阻碍，在轧制某些品种时，采纳工艺润滑还能够起到防止金属粘辊的作用。

通过乳化剂的作用，把少量的油剂与大量的水混合起来，制成乳状的冷润液（简称乳化液）能够较好的解决油的循环使用的问题。

在这种情况下，水是作为冷却剂与载油剂而起作用的。

对这种乳化液的要求是，当一定的流量喷到板面和辊面上时，即能有效地汲取热量，又能保证油剂以较快的速度均匀的从乳化液中离析，并粘附在板面和辊面上。

如此才能及时形成均匀的厚度适中的油
膜。

乳化液或其它活性剂的多少，则需结合具体的轧制条件通过生产试验确定。

冷轧工艺润滑剂常用的有：纱锭油、棉籽油、蓖麻油、棕榈油等各种轧制油和乳化液。

棕榈油含有较高的脂肪酸，且性能稳定，故润滑效果好，同时易于从带钢表面除掉，是冷轧中较为理想的润滑剂，然而价格较高。

矿物油的化学性质比较稳定，且来源丰富，成本较低廉。

纯矿物油中添加少量脂肪酸和抗压剂后，油膜强度增加，润滑效果明显提高。

乳化液是由15－25％可溶性油，27－85％水和少量无水碳酸钠配制成的混合乳状润滑剂。

冷轧中采纳乳化液，具有冷却和润滑的作用，使用后经回收和净化，可接着使用，因此得到了广泛的应用。

2.1.
3.3张力轧制
A.张力轧制的要紧作用是1）防止带钢在轧制过程中跑偏（即保证轧件正确对中轧制）。

2）使所轧带钢保持平直（包括在轧制过程中保持板形平直以及轧后板形良好）。

3）降低轧件的变形抗力，便于轧制更薄的产品。

4）起到适当调整冷轧机主电机负荷的作用。

B.防止跑偏是冷轧操作中关系到能否实现稳定轧制的重要问题。

跑偏将破坏正常的板形，引起操作事故甚至设备事故，跑偏若不专门好加以操纵，将不能保证冷轧的正常进行，造成跑偏的缘故在于轧件在轧制中的延伸不均。

在张力作用下，若轧件出现不均匀延伸，则沿轧件宽度上的张力分布将会发生相应的变化：延伸较大的一侧张力减小，而延伸较小的一侧张力增大，结果便自动的起到纠正跑偏的作用。

这种纠偏作用是瞬时的，同步性好，使轧件在差不多平行的辊缝中轧制时仍可能保证稳定轧制。

这就有利于轧制更精确的产品并使操作简化。

张力纠偏的缺点是张力分布的改变不能超过一定限度，否则会造成裂边、轧折甚至引起断带。

C.由于轧件不均匀延伸会改变沿带宽方向上的张力分布，而这种改变后的张力分布又会促使延伸的均匀化，故张力轧制有利于保证良好的板形。

同时，不均匀延伸将使轧件中产生内应力，当压缩应力达到一定值时，轧件在该处将出现浪形，板形被破坏，加上张力后，可减小或消除压应力，这就排除在轧制中轧件出现浪形的可能，确保稳定冷轧。

D.生产中张力大小的选择要紧是选择平均单位张力σz。

单位张力应适当选高些，但不应超过带钢的屈服极限σs。

由于带材内
残余应力的存在，以及应力集中的阻碍，实际上带材内张应力是不均匀分布的。

故σz的数值并不能反映带材内各点张应力的真正大小。

因此实际σz的数值要依照延伸不均匀情况、钢质、加工硬化程度及板边情况等因素而定。

生产中按σz＝（0．1－0．6）σs来选取。

不同的轧机，不同的轧制道次，不同的坯料和品种，要求不同的σz。

当操作人员技术水平较高，变形较均匀，坯料较理想时，可选高的σz值；当带钢较硬，边部不良或者操作不熟练时，可取σz小些。

一般可逆式冷轧机的中间道次或连续冷轧机的中间机架，σz可取（0、2－0、4）σs。

在轧制低碳钢时，因考虑到防止退火粘结，成品卷张力不能太高，一般选用50Mpa左右，其它钢种可适当高些。

2.2冷轧板带钢生产工艺流程
冷轧板带钢生产的工序和工艺流程于产品紧密相连，随产品的要求不同工艺流程也有所不同。

冷轧板带钢产品以热轧带钢作为原料，因其表面有氧化铁皮，因此在冷轧前要把氧化铁皮清除掉，故酸洗时冷轧生产的第一工序。

酸洗后即可轧制，轧制到一定厚度，由于带钢的加工硬化，需进行中间退火，使带钢软化。

退火之前由于带钢表面有润滑油，必须把油脂清洗洁净，否则在退火中带钢表面形成油斑，造成表
面缺陷。

通过脱脂的带钢，在代有爱护性气体的炉中进行退火。

退火之后的带钢表面是光亮的，因此在进一步的轧制和平坦时，就不需酸洗。

带钢轧至所需尺寸和精度后，通常进行最终退火，为获得平坦光洁的表面及均匀的厚度和调节机械性能要通过平坦。

带钢在平坦之后，依照订货要求进行剪切。

成张交货要横切，成卷交货必要时要纵切。

综上所述，一般用途冷轧板带钢的生产工序是：酸洗、冷轧、退火、平坦、剪切、检查缺陷、分类分级以及成品包装。

其工艺流程如下图所示；
冷轧板带钢产品极为广泛，其具有代表性的产品有金属镀层板（镀锡板、镀锌板等）深冲钢板（汽车板等）、电工用硅钢板与不锈钢板等。

2.3冷轧板带钢生产的要紧工序及其工艺
2.3.1原料板卷（热轧带钢）的酸洗（详见酸洗）
2.3.2冷轧
冷轧机的生产分工
现代冷轧机按轧辊配置方式可分四辊式与多辊式两大类按机架排列方式又可分单机架可逆式与多机架连续式两种。

单机架可逆式适于产品的品种规格变动频繁而每批产品的生产数量又不大，或者合金钢比例较大的生产情况。

这种轧机生产能
力低，投资小、建厂块、灵活性大，使用与中小型企业。

连续式冷轧机生产效率高，当产品品种较为单一或变动不多时，连轧机最能发挥其优越性。

冷连轧机目前生产的规格范围：板带宽度450--2450毫米，厚度0、076--4毫米。

依照所生产产品规格，确定机架的数目。

2.3.2.1可逆式冷轧机组的组成及工艺操作
可逆式冷轧机组由四部分组成：板卷运输机开卷设备、轧机、前后卷曲机、卸卷装置及钢卷收集设备。

板卷运输机一般是链式的或步进梁式的，开卷机是对锥式的。

带钢送至轧机后，机前卷曲机咬入带钢头部，然后开始第一道轧制。

轧完第一道后，带钢尾部咬入轧机后的卷曲机中，轧机转换轧制方向开始下一道轧制。

如此按照轧制规程往复进行，直到轧制要求的厚度。

可逆式轧机一般差不多上奇道次轧出成品。

卸卷由卸卷小车完成。

带卷收集装置为一斜坡道或卸料步进梁。

2.3.2.2冷连轧机组的组成与工艺操作
冷连轧机组的机座与可逆式冷轧机座差不多相同，多为四辊式。

机座数目2――6台，配置为连续式。

以我国某厂五机架四辊轧机所组成的冷连轧机组为例。

入口处有剥带机、钢卷运送小车、预开卷装置和开卷机等要紧设备完成轧
机上料。

出口端有卷曲机、皮带助卷器及运送小车完成轧后的出料。

2.3.2.3全连续式冷轧机组的组成与工艺操作
美国新近投产的一套五机架全连续式冷轧机组的组成如下：活套小车、焊缝检测器、活套入口勒导装置、焊接机、夹送辊、剪断机、三辊矫平机、开卷机、机组入口勒导装置、导向辊、分切剪断机、卷取机、X射线测厚仪。

2.3.3冷轧板带的精整：冷轧板带的精整一般包括脱脂、退火、平坦及剪切等工序
2.3.3.1脱脂：板带冷轧后进行清洗以去除板带表面上的油污成为脱脂。

脱脂为了幸免油脂在退火炉中挥发所生成的挥发物残留在板带表面形成油斑，从而阻碍板带的表面质量。

脱脂的方法一般有电解清洗、机上清洗与燃烧脱脂等。

电解清洗采纳碱液为清洗剂，通常是2％--4％的硅酸钠水溶液，外加界面活性剂以降低碱液表面张力改善清洗效果。

通过碱液发生电解，放出氢气与氧气，起到机械冲击作用。

从而加速脱脂过程。

2.3.3.2退火：退火有初退火、中间退火和最终退火（成品退火）初退火是为冷轧作预备，使带钢具有良好的塑性和一定的组织。

初退火要紧用于含碳量较高的碳素结构钢，合金结构钢等。

初退
火工艺制度因钢质不同而不同，一般在640-750摄氏度。

保温10多小时。

初退火可降低热轧板卷的硬度、消除晶粒组织，提高塑性，以利于冷轧。

因其是在酸洗前进行，因此一般可不采纳爱护气体。

中间退火是为消除加工硬化，以利于下一步轧制。

中间退火一般差不多上在爱护气氛中进行光亮退火。

成品退火通常是使板带进行恢复，再结晶及晶粒适当长大以改善其加工性能，此外也要依照生产板带品种的最终性能要求。

在冷轧板带退火中应用最广的是罩式退火炉。

罩式退火炉的退火周期长（长达几昼夜），其中又以冷却时刻占比例最大。

采纳松卷退火代替紧卷退火能够大大缩短退火周期，但由于其工序繁琐，退火前后都要重卷，故未能得到推广应用。

快速冷却法要紧有两种：一种是使爱护气体在炉内或炉外循环对流实现一种热交换式冷却，另一种是在板卷之间放置直接用水冷却的隔板。

冷轧板带成品退火的另一新技术是连续式退火，其作业方式与连续式酸洗相似，亦为卧式与立式（塔式）两种。

实验表明，经连续退火处理的带钢机械性能优于罩式退火处理。

连续退火提高了带钢纵向、横向性能的均匀程度，处理周期短，生产效率高，在退火的同时能够施加张力作板形矫正，且没有粘接缺陷。

因而冷。