冷轧带钢的工艺及车间设计毕业设计(编辑修改稿)

冷轧带钢的工艺及车间设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

作出更大贡献。 (4) 建筑用钢板，如热镀锌板，电镀锌板，彩涂板等。 随着我国工业化和城镇化建设的快速突进，工业建筑、民用建筑对冷轧建筑板材的需求前景 是十分广阔的。 (5) 包装用钢板，如镀锡板，有机涂层板等。 优质薄规格的包装带材仍然是我国冷轧行业的薄弱环节。 目前已引起市场的注意。 (6) 不锈钢板，如耐腐蚀板，装饰板，厨房用板等。 (7) 家电用板， 如洗衣机类， 冰箱空调类等。 冷轧产品生产的发展 根据目前我国冷轧产品的需求情况，一方面是解决国内自己需求的快速增长。 家电消费已进入每个中国家庭，车子 、 房子的需求高峰已经到来。 所以汽车板 、 建筑板等则辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） [ 第 4 页 是这类产品的典型代表。 另外一方面是替代进口，解决市场占有率和自给率低的问 题。 据有关资料介绍，在我国 2020 年进口的钢材中，板带材进口量占总进口量的比例超过80%，而其中进口量最大的品种依次为优质镀层板 、 高精度冷轧薄宽带钢 、 电工钢和不锈钢板带，总量占板带材进口总量的比例超过 70%。 我国冷轧宽带钢生产的产品厚度大多为 0. 25 mm 以上，可以轧制生产薄至 0. 18 mm 产品的大型设备屈指可数，大部分是单机架六辊或二十辊可逆式轧机可以生产这样的薄规格产品，但是目前有许多高新产品需要轧制更薄的规格，导致了目前冷轧带钢生产中薄规格产品缺乏的状况，例如，典型的镀锡板厚度由 0. 18 ～ 0. 32 mm向降至 0. 1 ～ 0. 18 mm 发展，还有一些电子用低碳深冲钢带如 0. 25 mm 厚的电阻帽冲压带 ， 0. 1～ 0. 2 mm 的电磁屏蔽材料， 0. 15 mm 的传统电视的荫罩材料等。 此外，电工钢的发展也需发展薄规格的高效电工钢，例如取向的 Hi － B 电工钢原生产厚度为 0. 27 mm 和 0. 23 mm，现为了降低涡流损耗需将厚度减薄至 0. 15 mm。 生产高效电机用的无取向电工钢同样为降低涡流损耗，板厚由原来通用的 0. 5 mm 和 0. 35 mm 厚减薄至 0. 1 ～ 0. 3 mm。 同样，薄规格彩涂板也受到建筑业等领域的广泛欢迎，由典型的 0. 35mm 和 0. 5mm 降至 0. 12 mm、 0. 16 mm 和 0. 18 mm，可节约金属消耗与成本。 所以薄规格彩涂板的基板也一直供应紧张，而且也限制了薄规格彩涂板生产。 据估计薄规格的需求量 ( 0. 15 mm 以下 ) 每年超过 200 万吨，所以， 生产薄规格 、 多品种的带材变得十分的需要，在一些冷轧厂已有 CDCM 冷连轧机组的基础上，增建一些高品质的单机架可逆式六辊轧机或多辊轧机，是尽快应对调整产品规格需求的重要措施。 冷轧板带生产现状 近十年来，我国冷轧板带生产需求一直呈现非常旺盛的局面，产能扩张十分迅猛，至 2020 年初步统计，已建和在建的冷轧板带产能达到 9000 万 吨 左右，其中建有宽带钢冷连轧轧机超过 40 台套，而单机可逆式宽带钢轧机 100 余套，冷轧宽带钢生产产能超过 70%以上为冷连机生产。 近五年来我国钢材及冷轧带的生产增长情况见表 1。 可以看出，我国钢材产量在 2020 年到 2020 年的得到快速增长，同时冷轧板带材产量逐年快速增长。 由于冷轧板占钢材总量的比例较低，虽然也逐年缓慢增长，至今仍不足 12%，其增长的速度显然远远滞后于市场需求。 随着我国工业化进程和城镇化发展，汽车消费的普及，钢材的生产与消耗比例将会向发达国家靠近。 近年来我国钢材生产的实际情况辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） [ 第 5 页 也证明了这点。 因此，从长远和发展的观点来看出，冷轧板带材需求与发展的前景是广阔的，发展的空间也是非常巨大的。 如果按照钢材总产能 7 亿 吨 计算，每年冷轧板带材产能增加 1%，到 2020 年达到 16%，则需增加产能 3 500 万 吨，还不到发达国家所占比例的一半。 冷轧带钢技术的发展 近年来，冷轧带钢生产技术的发展主要是增加钢卷重量，加快机组速度，提高 产品厚度精度，改善板形，提高自动化程度以及改进轧机结构和生产工艺等。 1）增加钢卷重量。 增加钢卷重量是提高设备生产能力的有效方法，因为冷轧带钢是以钢卷方式生产的，每一个钢卷在送到机组内轧制或处理前，都必须经过拆捆、开卷、穿带，然后加速到正常速度工作，在每一卷终了时又需要有减速、剪切、卷取及卸卷的过程，占用较多的生产时间。 钢卷重量增大后，可相应地增加作业的时间，而且由于每卷带钢长度的增加，带钢在稳定速度下轧制的时间也相应增加，机组的速度才能真正得到提高，带钢的质量也才能得以改善。 然而，钢卷重量也不可无 限制地增加，它受到开卷机、卷取机等机械设备的结构与强度的限制，也受到电动机调速范围的限制，而且卷重太大还会给车间内钢卷的运输和存放带来困难。 目前，冷轧带卷的重量已达 40 吨，个别的达到 60 吨，以带钢单位宽度计算的卷重达到 30 公斤 /毫米至 36 公斤 /毫米。 2） 提高机组和轧机的速度。 以五机架轧机为例，五十年代大都在 20米 /秒左右，六十年代以来已逐步提高到 30 米 /秒左右，最高轧制速度达 米 /秒。 六机架冷连轧机的最高轧制速度已超过了 40 米 /秒。 但是，轧制速度的进一步提高会受到工艺润滑材料与方式的限制。 其他 作业线（如单机架平整机组、双机架平整机组、各剪切机组、连续热镀锌机组、酸洗机组、电镀锡机组等）的机组速度也都相应提高。 3）为提高冷轧带钢的厚度精确度，在冷轧机上采用了全液压压下装置，以便增加轧机压下装置的反应速度，并采用了带钢厚度自动控制装置。 对于高速、高产量的带钢冷连轧机，实现了计算机控制。 4）在带钢冷连轧机上，广泛采用液压弯辊装置来改善板型。 5）在生产操作自动化方面，普遍采用各种形式的极限开关、光电管等，对每个动作实行自动程序控制。 实现了钢卷对中、带钢边缘纠偏、机组中带钢速度的自动 调整、剪切钢板的自动分类等自动化操作和控制。 6） 1971 年以来，出现了全连续式冷连轧机。 这种轧机只要第一次引料穿带后，就辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） [ 第 6 页 可实现连续轧制。 此时，后续带卷的头部通过焊接机与前一带卷尾部焊接在一起。 为了保证带钢能够连续轧制，在连轧机入口端设置了活套装置。 在冷连轧机组出口端设置了分卷用的飞剪机，并设置了两台卷取机，以便交替地卷取带钢。 全连续式冷连轧机即使在换辊时，带钢依然停留在轧机内。 换辊一结束，轧机可立即进行轧制。 采用全连续式冷连轧机，可以提高生产率 30～ 50％ ，产品质量和收得率也都得到提高。 冷 轧板带生产技术 近 20 年来，我国冷轧板带生产技术得到了长足发展，并逐渐接近国际先进水平。 而就工艺技术而言， 目前我国已达到国际先进水平。 酸洗技术 20世纪 70年代末，通过武钢生产实践和国 外技术发展表明：盐酸酸洗效率高，质量好，不 浸蚀带钢基体，废酸可以再生。 随之国内几乎所 有酸洗机组均采用盐酸酸洗而不再用硫酸酸洗。 国内普遍采用的酸洗工艺有半连续式和连续 式 (卧式、塔式 )。 半连续式以推拉式酸洗为主，其设备简单、适应性强、操作方便、占地少、投资省，尤其适用于中、小型钢厂。 目前该设备已完全国产化， 生产能力可以超过 50万吨。 连续式 则以卧式机组居多。 其生产效率高、产量大，易于和其他机组结合形成联合工作形式。 目前效率高的酸洗机组都是间接加热酸液；各槽独立设置酸液循环系统，以保证槽间浓度差；在线可检测 酸液浓度，并能自动调节新酸的补充量；密封的 槽盖由机械开启。 20世纪 80年代中期，国外在浅槽酸洗的基 础上又发展了紊流酸洗。 酸槽结构按流体力学原 理设计，槽内酸的流动在带钢表面形成紊流状态，明显提高了酸洗速度和酸洗质量。 故近几年，国内新设计的酸洗机组都采用了 (相类似的 )紊流方式。 轧制技术 20多年来， 我国从仅有几台单机架轧机发 展到现在，冷轧机组主要有以下 2种类型：（ 1） 连轧机组 (四辊或多辊 )：单卷连轧 全连续冷轧机组、酸洗一冷轧联合机组。 (2)可逆轧机 (四辊或多辊 )：单机架可逆轧机、双机架可逆轧机。 全球 2／ 3以上的冷轧板带产品是用连轧机组生产的，我国 75％ 以上的冷轧板带产品也是用连轧机组生产的。 由于辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） [ 第 7 页 全连续冷轧机组和酸洗一轧机联合机组 具有生产节奏快、成材率高、成本低、产量大、占地少、投资省、产品质量好等明显优势，武钢、本钢、鞍钢、益昌薄板公司、攀钢等已将单卷连轧方式改造为全连续方式。 现在，大型钢厂新建冷轧 厂无一例外地均选取了联合机组。 1997年投入使用的双机架可逆轧机利用了单卷轧制所具有的灵活性、多变性，但减少了可逆道次，提高了产量，更适合生产薄带和特殊 钢、高强钢等产品。 当产量在50～ 80万吨时， 值得考虑使用。 济钢和江阴泓联、浙江龙盛冷轧厂正在进行这方面的有益尝试。 目前，我国四辊轧机应用最多，若辅以必要 的弯辊、分段冷却、液压 AGC等手段也能生产质量上乘的产品。 而六辊轧机由于控制手段多，因此生产对板形要求高、对凸度要求严的产品更有利一些。 目前我国实用的消除加工硬化的退火工艺主要有 2种：罩式炉 (成批 )退火和连续退火。 罩式炉退火工艺加热时间长，适用于深冲 钢。 内罩里采用氮气、氮氢混合气体或全氢气体等方式，其中全氢保护方式已成为近几年罩式炉 退火的首选方式。 这是因为 H2的导热系数为 N2的 6倍 (重度仅为 N2的 25％ )。 并且在整个退 火过程中几乎不对带钢产生氧化反应；可提高钢 卷加热速度和冷却速度 40％～ 50％ ，使热处理 时间节省约 30％。 连续退火工艺克服了罩式炉退火周期长、人力多、占地大等不足，以其产量大、生产稳定、 效率高而得到飞速发展。 它将表面清洗、退火、 平整、分卷剪切等工艺过程集于一身。 使产品沿纵向长度上的轧制性 能更加一致、均匀，质量 好，收得率高，生产周期也从 1周以上缩短至 1～ 2天。 通过与炼钢技术的结合，加上清洗技术 以及控制退火后带钢的冷却速度，可以方便而经 济地生产出不同强度级别和深冲等级、表面质量要求高的带钢，满足不同行业的要求，只是其对产品的厚度有一定限制。 目前大型连续退火机组尚未完全国产化，故以相同的功能比较：连续退火工艺的一次性投资比罩式炉退火工艺的投资要高一些。 平整技术 根据产品种类不同，国内的平整机多采用单机架四辊轧机；双机架平整多用于镀锡板平整和二次冷轧。 轧辊采用毛辊或光辊，以满足不同 用户对带钢表面粗糙度的不同要求。 安装在镀锌机组后面的平整机也称为光整 机，它与拉矫机配合，可完成伸长率恒定或轧制力恒定的控制，以改善板形，进一步提高涂敷性 和深冲润滑性。 平整工艺有干平整和湿平整两种。 干平整 时，辊面粘附的一点点杂质都会在成品带钢上产 生周期性压痕，辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） [ 第 8 页 影响质量，因此需使用专用设施 在负压作用下吸收带钢表面的碳化粉末及油污。 湿平整时，平整液的润滑作用使带钢的 (微 小 )变形均匀、平整力下降，可阻止带钢表面产 生压痕，对辊面的粗糙度也起到一定的保护作 用，可延长轧辊寿命。 但要使带钢表面达到一定 的粗糙度，毛面辊的粗糙 度因使用湿平整液而需有所提高。 带钢涂、镀层技术 国内带钢镀层大致可分成热 (浸 )镀、电镀 2种。 应用多、产量大的主要是热镀锌。 20世纪 80年代初，国内仅武钢有 1条热镀锌机组，年产 15万吨， 目前全国有几十条机组，产能约 600万吨。 热镀锌的生产工艺主要有森吉米尔、改良森吉米尔和美钢联工艺等。 20世纪 90年代后，在 NOF炉前加化学清洗段的改良森吉米尔工艺以及在全辐射管前设化学清洗、电解清洗的美钢联工艺已占统治地位。 国内已建和新建镀锌机组都注意了专业化、 大型化、高速化的生产，并注重带钢镀前的表面 洁净，采 用快速、稳定的加热和高效、准确的冷却方式，在线精确地检测和调整气刀参数，达到镀层准确、均匀。 自 1979年武钢投入第 1条电镀锡机组后， 20年 内我国投建了约 12条机组，产能约 180万吨，已大于消费量， 1999年之后，没有再新建机组。 目前电镀锌在国内有 2条机组，均在宝钢， 1条是卧式槽，另一条是立式槽，采用不溶性阳级，产能 40万吨，产品多用于家电和汽车行业。 该机组除能生产纯镀产品之外，还可生产 Zn—Ni合金及预鳞化板。 电镀锌的发展不如热镀锌快，其原因除成本高之外，气刀的技术发展已使部分 热镀锌产品可以取代电镀锌产品。 1995年，我国彩涂板的产量只有 12万吨，但到 2020年底，我国已有上百条彩涂机组，产 能超过 800万吨，但高水平的生产线不多。 我国 的彩涂机组都采用辊涂法，装备水平较好的还装 备有高密度清洗设备，再加上在线矫直，可为涂 层和悬垂式烘烤提供清洁、板形优良的基板。 涂层后在线测量涂层膜厚度，以迅速调整工艺参数，使之能精确地控制涂层厚度。 近 20年冷轧板带生产取得的成果 (1)建设了一大批冷轧薄板厂，不乏有世界先进水平的冷轧厂。 (2)装备了一批具有世界领先水平的生产机组。 宝钢的1550mm酸洗一冷轧联合机组、连续退火机组、电 镀锡和电镀锌机组，鞍钢的全氢罩式退火炉和 (大连 )热镀锌机组，武钢的电工钢退火机组、 2230mm 酸洗一冷轧联合机组、彩涂 机组等都是具有当前世界先进水平的生产机组。 (3)已经可以生。