毕业设计论文－年产8万吨冷轧薄带钢车间工艺设计及森吉米尔轧机轧辊使用及质量控制(编辑修改稿)

毕业设计论文－年产8万吨冷轧薄带钢车间工艺设计及森吉米尔轧机轧辊使用及质量控制(编辑修改稿)内容摘要：

工业的需要，该厂建立了一台 2180 mm 可逆冷轧机。 1951 年苏联建设了一套2030 mm全连续式五机架式冷连轧机，年产 250 万 t,安装在新利佩茨克。 我国冷轧带钢生产开始于 1960 年，开始建成的是 1700 mm单机可逆式冷轧机，以后陆续投产了 1200 mm单机可逆式冷轧机， MKW1400 mm 偏八辊轧机、 1150 mm 二十辊冷轧机和 1250 mmHC 单机可逆式冷轧机等， 1978 年投产了我国第一套 1700 mm连续式五机架冷轧机， 1988 年建成了 2030 mm五机架全连续冷轧机。 与工业发达国家相比，我国冷轧板带生产仍有差距，总的装备水平、产品质量有待提高，板带比、冷轧板带比较低。 20xx 年分别为 34%和 %，而工业发达国家分别约为 60%和 40%以上，因此我国近年来一直保持进口冷轧板带 1000 万 t 以上，这表明我国冷轧板带技术与装备水平有待进一步提高，预示着我国冷轧板带生产仍有很大的发展空间。 我国 20xx 年冷轧宽带钢产量为 1329 万 t，而表观消费量为 3079 万 t,自给率为43%。 近些年来的结构调整，冷轧板带产量大幅度增加，但我国热轧板带产量转化为冷轧板带的比例一直很低， 20xx 年为 17%， 而发达国家的比值高达 80%。 随着我国工业化进程的加快，我国钢才结构中冷轧比将随着板带比增长而快速增长。 目前我国冷轧板带轧机建设中还存在轧机类型匹配失调的问题， 与国际发展趋势不一致，这样造成我国冷轧板带生产的薄规格偏少和适应市场小批量、多品种的能力差。 目前国外冷轧板带产量基本满足要求，正在大量建设单（双）机架可逆式轧机，据统计全世界在 20 世纪 90 年代，共建设单（双）机架可逆式宽带钢 轧机近 100 台套（包括 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页 50 台轧制硅钢和不锈钢的多辊轧机），而冷连轧机仅为 24 台套。 例如美国 9 条薄板坯连铸连轧线后均配置单（双）机架可逆式宽带钢冷轧机，而我国 7 条薄板坯连铸连轧生产线后均配置酸洗 —— 冷连轧联合生产线（ CDCM），仅济钢、唐钢配置单（双）机架可逆式宽带钢冷轧机，显然这与我国 冷轧板带钢需求量大有关，但长远讲在发挥薄板坯连铸连轧线生产薄规格热轧带钢的优势和冷轧产品批量、规格适应市场方面不协调，值得今后注意。 随着热轧带卷厚度的减薄，冷轧机组易发生了许多的变化。 为了配合薄板坯连铸连轧热轧线的推广，强力单（双）机架可逆冷轧机成为与薄板坯连铸连轧配套的优选设备。 当热轧带卷厚度小于 mm 时，五机架连轧能力过剩，为了减少设备的重量，降低总的投资 ,不少厂商推出新的冷轧机。 DanielliUnited 为 NUCOR 冷轧厂提供的强力单机架可逆冷轧机，其主传动功率达到 7457 kw,该轧 机设计成仅用三个道次将 ~4 mm 的原料轧制成 ~ mm 的成品，年产量可达 94 万 t。 随着薄板坯连铸连轧产量的提高，又发展了双机架可逆冷轧机组，双机架可逆冷连轧由于可轧制二道、四道甚至六道，因而可在最后一或二道次采用平整道次使产品质量进一步提高。 无论是单机架还是双机架可逆冷连轧，其设备投资将远远低于传统的五机架冷连轧，并且由于采用了强力机架（加大了允许轧制力和主传动功率），年产量亦可达到 80 万 ~100 万 t，能较好地与薄板坯连铸连轧配套，因此近年来发展很快。 近年来，为了进一步提高冷轧带钢的 产品质量，广泛采用了成品带钢凸度测量仪（沿带宽多点 X 射线源及矩阵式接受，以获得沿宽度方向的厚度分布）和带钢测速仪（激光测速仪的使用为流量 AGC 的发展创造了条件）。 现代检测仪表的应用使产品厚度及板型质量大为提高。 冷轧薄板生产特点 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，特别是在轧制厚度小而长度大的薄板带产品时，冷却上的差异引起的轧件首尾温差往往使产品尺寸超出公差范围，性能出现显著差异。 当厚度小于一定限度时，轧件在轧制过程中温降剧烈，以致根本不可能在轧制周期内保持热轧所需的温度。 而 冷轧则不存在热轧温降与温度不均匀的弊病，可以得到厚度更薄、精度更高的冷 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 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 ~ mm的冷轧薄板，作为镀锡原板，即使不经二次冷轧也可生产 ~ mm 厚的冷轧薄板。 现代可逆式冷轧机可生产 ~ mm 厚的冷轧板。 多辊冷轧机或窄带钢冷轧机则可生产最薄达 mm的产品。 一般 ~ mm 厚的板带为一般薄板， ~ mm 厚为较薄薄板， ~ mm厚的板带为极薄薄板，这些产品用热轧方法是无 法生产的。 从厚度精度上看，现代热连轧厚度精度通常为  50 181。 m,而现代冷连轧板厚精度高达  5 181。 m，比热轧厚度精度高 10 倍。 从板形方面看，热轧板带平直度为 50 I，冷轧板特别是现代化的宽带钢冷轧机轧制的带钢，其平直度能控制在 5~20 I 以内。 薄板坯连铸连轧生产线的产品规格最薄达 mm，但目前可经济生产的最薄规格一般认为是 1 mm 以上，因薄 规格生产的故障率高，辊耗大，过度轧材多，吨钢酸洗成本高等，这样按综合成本计算，与用热轧 2 mm 板作原料，冷轧 1 mm 的带钢成本相当，因此薄板坯连铸连轧线并不追求轧制最薄规格，待技术发展到故障率等降低后，才能经济的批量生产。 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，也不能完全避免由氧化铁皮造成的表面质量不良。 因此热轧不适于生产表面光洁程度要求较高板带钢产品。 热轧板表面粗糙度热轧状态为 20 181。 m，酸洗后为 25 181。 m。 而冷轧板表面清洁光亮，并可根据不同用途制造不同表面粗糙度的钢板。 冷轧板按表 面粗糙度分为三种：一种是光泽的钢板，其表面粗糙度为 3~10 181。 m，一般适用于作冲压部件，并且当需涂喷刷漆时这种钢板附着性较强；第二种是光亮板，其表面粗糙度小于 181。 m，这种钢板主要作为装饰镀铬用原板等；第三种是压印花纹板，采用表面具有 70~120 181。 m凸凹的平整辊平整钢板，这种钢板用于仪表壳及家具装饰等。 这种表面质量是用热轧无法满足的。 冷轧钢板的另一突出特点是性能好、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恰当配合，可以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用冲压成型，这样深 冲性能就成为薄板生产和使用的核心问题。 冲压用钢的主要要求之一是具有占优势有利织构 {111}/（ 100）。 热轧板带的塑性应变比 r 仅可达到 ~，而冷轧第一代沸腾钢汽车板 r 为 1~，第二代 08Al钢 r 为 ~，而第三代冷轧汽车板r 为 ~，这是热轧无法达到的。 冷轧还可以生产不锈钢板，用于家具与建筑装饰、化工工业等。 近年来表面处理钢板有很大发展。 以冷轧板为基板的各种涂层钢板品种繁多，用途极为广泛。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页 由于上述原因，冷轧薄板的生产达到迅速的发展。 从产量上看，一般冷轧板产量约占轧材总产量的 20%左右，且工艺技术装备不断革新。 早期的冷轧板轧制的速度不到 1 m/s，而今已达 m/s。 钢板的宽度 1905 年是 406 mm,1925 年是 914 mm,而今最宽可达 2337 mm。 钢卷重量也从几吨发展到 60 t。 一座现代化的冷轧厂年产量可以达到 250万 t。 [1] 冷轧板带钢的轧制工艺特点 冷轧是指在再结晶温度以下的轧制。 通常是在常温条件下轧制。 冷轧带钢的轧制工艺特点主要有以下三个方面。 加工硬化 由于加工硬化，使轧制过程中金属变形抗力增大，轧制压力提高，同时还使金属塑性降低，容易产生脆裂。 当钢种一定时，加工硬化的剧烈程度与冷轧变形程度有关。 当变形量加大使加工硬化超过一定程度后，就不能在继续轧制。 因此带材经受一定的冷轧总变形量之后，往往须经软化热处理（ 再结晶退火或固溶处理等），使之恢复塑性，降低变形抗力以利于继续轧制。 生产过程中每两次软化热处理之间所完成的冷轧工作，通常称之为 “ 轧程 ”。 在一定轧制条件下，钢质愈硬，成品愈薄，所需的轧制行程愈多。 由于加工硬化，成品冷轧带钢在出厂之前一般也需要一定的热处理，例如最通常的再结晶退火处理，以使金属软化，全面提高冷轧产品的综合性能或获得所需的力学性能。 工艺冷却与润滑 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，故必须采用必要的人工冷却。 实验研究和理论分析表明，冷轧带钢的变形 功约有 84%～ 88%转变为热能，使轧件与轧辊温度升高。 因此必须加强冷轧过程中的冷却才能保证轧制过程的顺利进行。 从公式 ()中可以看出变形发热率 q 与其它轧制因素的关系： vhpJ Bq   （ ） 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页 其中系数 q— 变形发热率； Φ =~ 修正系数； η =小于 1 的修正系数； J— 机械功热当量； B— 板坯宽度； Δ h— 压下量； v — 轧机速度； p — 轧制时的平均单位压力。 水是比较理想的冷却剂，因其比热大，吸热率高且成本低廉。 油的冷却能力则比水差得多。 表。 因此轧制薄规格的高速冷轧机的冷却系统往往是以水代油，以显著提高吸热能力。 增加冷却液在冷却前后的温度差也是充分提高冷却能力的重要途径。 因此可以用高压空气将冷却液雾化，或者采用特制的高压喷嘴喷射，冷却液在雾化时本身温度下降，所产生的微小液滴在接触高温板面和辊面时蒸发，带走大量热量，使整个冷却效 果大大改善。 另外，轧辊温度的反常升高和轧辊温度分布规律的反常或突变均可导致正常轧辊形状的破坏，直接有害于板型与轧制精度。 同时轧辊温度过高也会使冷轧工艺润滑剂失效，使冷轧不能顺利进行。 表 水与润滑油的吸热性能比较 项目 种类 热容 1)(/ KkgJ 热导率 1)(/ KmW 沸点 /℃ 挥发潜 1/ kgJ 油 水 315 100 209340 2252498 综上所述，为保证冷轧正常生产，对轧辊和轧件应采取有效的冷却和控温措施。 2） 工艺润滑 冷轧采用工艺润滑的主要作用是减小金属的变形抗力，这不但有助于保 证以有的设备在其能力条件下实现更大的压力，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，采用有效的工艺润滑也直接对冷轧过程的发热率以及轧辊的温升起到良好的影响。 在轧制某些品种时，采用工艺润滑还可以起到防止金属粘辊的作用。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页 生产与试验表明，采用天然油脂在润滑效果上优于矿物油，冷轧润滑效果的优劣诚然是衡量工艺润滑剂的重要指标，但一种真正的有经济 实用价值的工艺润滑剂还应具有来源广、成本低、便于保存，并且易于从轧后的板面去除，不留影响质量的残渍等特点。 目前只有为数不多的几种工艺润滑剂能够较全面满足上述要求。 现在常用的一种润滑剂叫乳化液，能够基本满足以上要求。 张力轧制 所谓“张力轧制”就是轧件的轧制变形是在一定的前张力和后张力作用下实现的。 张力的主要作用是： (1)防止带材在轧制过程中跑偏； (2)使所轧带材保持平直和良好的板形； (3)降低金属变形抗力，便于轧制更薄产品； (4)可以起到适当调整冷轧机主电机负荷的作用。 带材在任何时刻下的张应力 z 可用下式表示   1000ttzz v d tlE () 同理，设带材断面积为 A，则总张力 Q=A z 或   1000 ttz v d tlAEAQ  () 式中 0l — 带材上 a、 b 两点间的原始距离； 0z — 带材原始张力； v — aab vav vvΔvb b 之差，点速度与点速度 ； E — 带材的弹性模量。 由公式 ()()可知，张力 z 的产生与变化最终归结为 v 的产生与变化规律。 无论是单机可逆轧制还是连续轧制，其张力的产生与变化在本质上均与此相同。 冷轧生产工艺流程 冷轧板带钢。