冷轧薄板车间设计说明.docx

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冷轧薄板车间设计说明

本设计说明书是参照鞍钢及宝钢冷轧薄板厂工艺流程，结合现代化生产实际要求设计了年产150万吨冷轧薄板钢厂的生产车间。

典型产品为Q235B20钢,08AI冷轧薄板

带钢。

该车间的主体设备包括：

酸洗机组、五机架冷连轧机组、连续退火机组、单机架四辊式平整机组、横切、纵切及卷曲机组等。

产品具有使用规格围宽、厚度精确、尺寸偏差小、表面光洁、板形好、性能稳定等特点。

设计时以年产量为基础，结合各产品的市场前景合理地分配了各产品产量，制定了典型产品金属平衡表和轧制规程，并且优化了冷轧薄板的生产工艺，综合了各项技术经济指标，并绘制车间平面图。

此外，本说明书还包括专题研究论文：

Mg-4Zn-1.5RE合金轧制板材的再结晶组织观察与分析。

关键词：

冷轧薄板；热处理工艺；再结晶退火；车间设计

ABSTRACT

Thisdesignmanualisasteelworkthatproducesandmanufactures1,500,000tonscoldrolllamellainoneyearcombiningmoderncapacityandphysicalrequirementstodesign,accordingtothecold-rolledsheetofAnshanIronandSteelandBaosteel.ThetypicalproductsareQ235B,20steeland08Alspecificationscold-rolledsheetsteel.Thisworkshopequipmentincludes:

picklingline,thefivestandcoldrollingmill,continuousannealingunits,singleframefourrollerlevelingunit,crosscut,longitudinalcuttingandrewindingmachine,etc.Theproductcanbeusedinthecharacteristicsofthewidespecificationrange,precisethicknessandsmallsizedeviation,smoothsurface,goodboardshape,thestableperformaneeandsoon.Peoplehaveassignedeachproductoutputreasonablyanddrewupthemetalbalaneedofthetypicalmodelproductandstrandingsystemregulationscombiningeachproduct'smarket

prospect,basedonannualoutputwhendesigning.Notonlythose,butalsopeoplehaveoptimizedproductionprocessofthecold-rolledsheet,synthesizedvarioustechnicalandeconomicindicators,anddrewtheworkshopplan.Inaddition,the

manualalsoincludedaspecialsubjectsearchthesis:

observationandanalysisoftherecrystallizationoftheMg-4Zn-1.5REalloystrandingsystemboardmaterialorganizes.

Keyword:

Coldrolledsheet;Heattreatmentprocess;Recrystallizationannealing;Workshopdesign

摘要I

ABSTRACTII

目录III

1综述1

1.1冷轧薄板简介1

1.2冷轧薄钢板生产工艺特点2

1.3冷轧钢板的分类3

1.4冷轧薄板的质量控制3

1.4.1钢的化学成分对成品性能的影响3

1.4.2热轧带钢对冷轧钢板性能和组织的影响5

1.4.3原料的几何尺寸对冷轧成品尺寸的影响6

1.4.4坯料常见缺陷以及对冷轧生产的影响7

1.4.5退火工序中存在的缺陷8

1.4.6冷轧工艺的表面缺陷9

1.5冷轧薄板钢生产的发展11

1.6当今现代轧制工艺技术的特点13

1.6.1大力开发高精度轧制技术13

1.6.2轧制过程的自动控制和智能控制技术13

2产品方案确定14

2.1产品方案14

2.2生产方案15

2.3产品性质15

3冷轧薄板轧制工艺过程16

3.1轧制工艺过程16

3.2各工艺流程环节简介18

3.2.1酸洗18

3.2.2冷轧20

3.2.3热处理25

3.2.4精整37

3.3金属平衡表的制定39

3.3.1金属平衡39

3.3.2金属平衡表的制定39

4机组与参数选择40

4.1机组参数40

4.2酸洗一冷轧机组40

4.3连续退火机组44

4.4单机架平整机47

4.5重卷机组48

5轧制制度的制定49

5.1下压规程的制定49

5.2轧制力的计算49

6生产组织和经济技术指标56

6.1车间劳动组织和人员配备56

6.1.1生产人员56

6.1.2技术人员56

6.1.3行政管理人员57

6.1.4其他人员57

6.2车间年产量计算57

6.2.1轧制工作图表57

6.2.2轧机轧制结构的确定57

6.2.3轧机的小时产量58

6.2.4轧机的平均小时产量60

6.2.5影响轧机小时产量的因素61

6.2.6车间年产量计算61

6.3轧钢厂的环保62

6.3.1绿化62

6.3.2各类有害物质的控制及防治62

6.3.3节能64

6.4车间平面布置64

6.4.1仓库面积计算64

6.4.2设备间距确定65

6.4.3车间跨距组成65

专题部分：

66

致谢75

参考文献76

1.1冷轧薄板简介

金属在再结晶温度以下进行轧制变形叫做冷轧，一般指薄板不经加热而在室温直接进行轧制加工。

冷轧后的带钢可能烫手，但还是叫冷轧⑴。

钢的冷轧是在19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽度20~25mm勺冷轧薄板。

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

1880年以后冷轧钢板生产在美国、德国发展很快，产品宽度不断扩大，并逐步建立了附属设备，如剪切、矫直，平整和热处理设备等，产品质量也有了提高。

宽的冷轧薄板（韧带）是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的。

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

1926

年阿姆柯公司巴持勒工厂建成四机架冷连轧机。

我国冷轧宽带钢的生产开始于1960年，首先建立了1700mm单机可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200mn单机可道式冷轧机，Mxw1400m偏八辊轧机、1150mm二十辊冷轧机和1250mmH单机可逆式冷轧机等，70年代投产了我国第一套1700mn连续式五机架冷轧机，1988年建成了2030mm五机架全连续冷轧机。

近年来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发展到能生产高碳钢、合金钢、高合金钢、不锈耐热冷轧薄板、镀锌板、涂层钢板、塑料复合薄板和硅钢片等。

但随着四化建设的发展，无论在数量和品种质量上都远远满足不了四化建设发展的需要，为此我们必须增建新轮机，改造现有冷轧机，大力发展冷轧生产。

冷轧生产可提供大量高精确度和性能优良的钢板和带材，其最主要的特点是加工温

度低，同热轧生产相比，它有以下优点：

1.冷轧带钢产品尺寸精确，厚度均匀，带钢厚度差一般不超过0.01~0.03mm或更小，完全可以符合高精度公差的要求。

2.可获得热轧无法生产的极薄带材（最薄可达0.001mm以下）。

3.冷轧产品表面质量优越，不存在热轧带钢常常出现的麻点、压入氧化铁皮等缺陷，

并且可根据用户的要求，生产出不同表面粗糙度的带钢（光泽面或麻糙面等），以利于下道工序的加工。

4.冷轧带钢具有很好的力学性能和工艺性能（如较高的强度、较低的屈服极限、良好的深冲性能等）。

5.可实现高速轧制和全连续轧制，具有很高的生产率。

1.2冷轧薄钢板生产工艺特点

冷轧的生产方法较好的解决了钢板在热轧过程中温度和温度降不均匀，性能不一致

的问题，保证良好的板型及表面光洁度。

冷轧带钢的轧制工艺特点有以下3点[2]:

1.在轧制过程中产生不同程度的加工硬化。

加工硬化超过一定程度后，带钢因过分

硬脆而不适于继续轧制。

因此带钢经冷轧一定的道次（即完成一定的冷轧总压下量）之

后，往往要经软化热处理（再结晶退火等），使轧件恢复塑性，降低变形抗力，以便继续轧薄。

在冷轧生产过程中，每次软化退火之前完成的冷轧工作称为一个“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.过程必须采用工艺冷却和润滑。

冷轧带钢的变形功约有84%~88%转变为热能，

使带钢与轧辊的温度升高，故须采用冷却措施。

辊面温度过高会引起工作辊淬火层硬度下降，影响带钢的表面质量和轧辊寿命。

辊温的升高和辊温分布不均匀会破坏正常的辊

形，直接影响带钢的板形和尺寸精度。

同时，辊温过高也会使冷轧工艺润滑剂失效（油

膜破裂），使冷轧不能顺利进行。

为了保证冷轧的正常生产，对轧辊和带钢应采取有效的冷却与调节辊温的措施。

水是比较理想的冷却剂，油的冷却能力则比水差得多。

因此大多数生产轧机都用以水为主要成分的冷却剂。

冷轧采用工艺润滑的主要作用是减小金属的变形抗力，这样在已有的轧机能力条件下实现更大的压下，还可使轧机生产出更薄的产品。

工艺润滑对降低轧辊的温升也起到良好的作用；采用工艺润滑还可起到防止金属粘辊的作用。

常用的工艺润滑剂有乳化液、各种黏度的矿物油（机油等）和动、植物油（牛油、菜油、棕榈油等）。

3.采用力轧制。

力轧制就是带钢在轧辊中轧制变形是在一定前力和后力作用下进行的。

1.3冷轧钢板的分类

表1-1冷轧产品主要牌号、标准、规格及用途

品名

牌号

供货标准或技术条件

规格厚乂宽（mn）

主要用途

普碳钢

Q195-235A.B

GB11253

0.3~3.5X800~1550

一般成形加工用钢。

如：

自

（CQ

/F

行车配件、水箱外壳、制桶

St12

Q/ASB312

等

SPCC

Q/ASB311

优结钢

A08

Q/ASB80

0.3~3.5X800~1550

冲压成形加工用钢。

如：

汽

（DQ

08AI

Q/ASB80

车门、窗、档泥板、农机配

10#-50#

GB13237

件等

St13

Q/ASB312

SPCD

Q/ASB311

深冲钢

SC1

GB5213

0.3~3.5X800~1550

深冲压成形加工用钢。

（DDQ

St14

Q/ASB312

女口：

汽车油箱、前车灯、门

SPCE

Q/ASB311

窗、顶盖等。

含磷钢

06-08AlP

Q/ASB89

0.6~3.0X800~1300

高强度冲压成形加工用钢。

10AlP

Q/ASB264

女口：

汽车顶盖、挡泥板等

耐候钢

05CuPCrNi

鞍铁冷2000—1

1.5~3.0X800~1550

铁道车辆车箱板

09CuPCrNi

鞍铁冷2000—1

10CrNiCu（A）

鞍电协89—1

1.2~1.5X950~1050

锅炉空气预热器

1.4冷轧薄板的质量控制

1.4.1钢的化学成分对成品性能的影响

钢的化学成分对性能的影响，特别是碳、锰、硅对产品力学性能的影响存在下列关

系：

cb=25十67C十14Mn十20Si。

而抗拉强度、屈服强度、延伸率决定着冷轧产品的

使用性能，特别是薄板的成形性能，所以炼钢控制好化学成分，是保证生产出优质冷轧

汽车钢板的基础。

钢中碳含量对成形性能的影响是通过影响屈服极限和塑性应变比R值

来实现的。

碳对薄板成形性能的影响可以见图1-1。

标准规定08F钢碳含量为0.05%~0.11%•但常常保证不了成形性能，故控碳含量不大于0.07%。

硫有提高屈服强度的趋势，硫化物夹杂促使钢中带状组织形成，恶化深冲性能，其

关系见图1-2。

适量的铝能消除钢的时效硬化性，提高冲压性能，其关系见图1-3。

图1-1塑性应变比R值与含碳量的关系

255

23&

216

196

176

（57

图1-3铝含量与屈服权限的关系1—试样1；2—试样2

以同一钢种08AI为例，标准规定磷含量不大于0.%，硫含量不大于0.040%,而作

为复杂冲制零件时必须把磷、硫含量分别控制在0.020%和0.030%以下，因为复杂冲

件要求钢板具有很高的塑性。

许多工厂的工作经验指出，为了保证必须的工艺性能和力

学性能，钢的正常夹杂物含量要尽量低。

锰含量下限可以降低，1949年原苏联标准规定锰含量为0.30%~0.45%,1990年原苏联标准改为0.20%~0.35%。

日本JISG3141-69规定锰含量没有下限（不大于0.40%）。

实际生产中，原苏联札波罗什冶金工厂锰含量下限为0.25%,日本福山、君津厂锰含量下限一般限定为0.23%。

我们的生产经验是当把锰含量下限限定在0.20%~0.23%时，虽然钢的性能有些提高，但热轮时边上有拉裂，所以把锰含量下限控制在0.26%。

从冲压性能看，半镇静钢板比沸腾钢板冲废率低3%;沸腾钢板代表了第一代汽车

用钢板，它固溶氮含量较高，具有明显的应变时效性，具有较弱的｛111｝织构，冲压

成形性较差，不适用于深冲压制复杂零件。

铝镇静钢板通过控制固溶和析出条件，可以得到强的｛111｝织构，从而得到良好的冲压性能，R为1.4~1.8。

迄今为止，大工业生产中使用的各类冲压用薄板都是以铝镇静钢为基的，称之为第二代冲压汽车用钢板。

对高强度薄板而言，力学性能波动保持较小具有重要的意义。

除了总的加工性能的限制外，较薄的钢板必须考虑深冲部件的回弹、弯折等，屈服极限的离散度反映出成形性能的不同。

因此连续退火的带钢要特别注意必须准确地保持化学成分、退火温度和冷却温度的一致。

添加微量合金元素可以有效地提高高强度形板的强度。

然而为了达到采用微量元素的目标值，需要综合化学元素的结合机理。

在实践中重要微合金化元素的作用见表1-2。

表1-2冷轧薄板微合金化元素在钢中的作用

微合金化的作用

兀素，化合物

晶粒细化

Nb（C）、Ti（C）

通过滞后再结晶的亚结构

Nb（C）、Ti（C）

强化析出强化

Nb（C）、Ti（C）

与碳、氮的完全结构

Nb（C、N）、TiN、TiC

组织的影响

Nb（C）、Ti（C）、（BN）

晶粒界面结合

B偏析

1.4.2热轧带钢对冷轧钢板性能和组织的影响

冷轧的原料是热轧带钢，其组织和性能直接影响到冷轧钢板的组织和性能。

影响热轧带钢组织和性能的因索除钢坯加热温度和保温时间之外，主要因索是终轧温度、卷取温度、末道次压下率。

以低碳钢为例，热轧、冷轧低碳钢的组织特征是铁素体晶粒组织和一定数量的渗碳体，所以决定其性能好坏的钢的组织就是铁素体晶粒的大小、形状及

均匀程度，其次就是渗碳体的尺寸大小及分布的弥散程度。

假如冷轧带钢有很粗大的晶粒，在冲压加工后，加工零件表面将形成粗糙表面，甚至导致冲压时开裂造成废品。

冷轧退火后钢板的铁素体晶粒大小，除与冷轧热处理条件有关外，也与热轧带钢的显微组织有关。

热轧带钢的显微组织特征保持在冷轧薄板上，冷轧不能消除热轧变形时得到的粗大晶粒、过细晶粒及晶粒不均，这些都将遗传在冷轧带钢上。

我们除了注意冷轧热处理工艺条件之外，分析对比了冷轧产品晶粒度与热轧带钢组织的关系，结果列于表1-3

表1-3热轧带钢晶粒组织与冷扎成品晶粒度的关系

分类

沸腾钢

镇静钢

热带钢量，t

2326

1580

热带钢精粒为9-10级者，%

30（699.7t）

78（1235.9t）

成品晶粒为9-10级者占原料为9-10级晶粒的百分比，%

20

40-50（最高79）

1.4.3原料的几何尺寸对冷轧成品尺寸的影响

冷轧原料的几何尺寸对冷轧生产十分重要，因为热轧产品横断面和长度上的厚度不均，经冷轧后只能减轻，不能消除。

冷轧原料头、尾尺寸差大，不仅使轧制困难，也使对焊时焊接不牢而产生断片。

热轧带钢浪弧形太大和厚度不均也会严重影响冷轧的正常进行，所以作为冷轧原料的热轧带钢必须严格按标准交货。

为了进一步证实热轧带钢横断面的变化对冷轧带钢横断面的影响，加拿大多法斯科工厂在五机架冷连轧机上将

3.1x1000mn热轧板卷轧成0.93xiOOOmn冷轧板，试验结果证明，热轧带钢经过冷轧之后，其断面并未发生显著变化，矩形的断面仍是矩形的，凸形的断面仍是凸形的。

显然冷连轧机的辊缝在冷轧过程中并不能保持规定的几何形状，辊缝完全适应热轧带钢横断

面的变化，所以用户所要求的冷轧带钢横断面必须在热轧生产中形成。

经过冷轧之后唯有距带钢边部25mma冷轧板边部成薄了约1%。

在冷连轧1号和2号机架上锥形工作辊与工作辊轴向串移相结合是减少边部减薄的有效措施。

上述试验及生产实际都证明，冷轧薄板的相对横断而和平直度在热带钢轧机的精轧机组上就已形成了，在冷轧机上只能

改变绝对断面。

如果试图改变相对断面，必然引起平直度的变化。

因此构了保证冷轧最终产品的质量，对热轧带钢提出了很高的要求，规定作为冷轧原料的热轧带钢，其相对断面厚度差（即同极差）要小于公称厚度的1%。

从试验中还可看出，在热轧带钢凸度和冷轧带钢边浪之间有一个适当的相互关系。

热轧带钢凸度每减少10卩m边浪就增大2.9I。

热轧带钢凸度和冷轧带钢中间浪之间没

有相应的关系

综上所述，要生产出高产优质的冷轧薄钢板，热轧带钢的质量是最重要的基础保证

144坯料常见缺陷以及对冷轧生产的影响

冷轧所使用的各种形式坯料常见缺陷及其对冷轧生产的影响简述如下：

1.宽度及厚度偏差。

原料带钢宽度偏差是指带钢全长偏离公称宽度的数值，实际生产中带钢宽度往往是中间窄两头宽，有时中间窄得剪不着边，两头宽得剪下的毛边超过了允许宽度。

实践证明，带钢宽度超过最大允许偏差时，剪边过宽，入碎边剪后不易被剪断，往往造成碎边剪出现事故。

相反，当带钢宽度过窄时，剪边过窄，在带钢中心出现偏离时，可能出现空过圆盘剪而造成空剪窄尺，当带钢在连续酸洗作业下运行时，往往会出现跑偏事故。

热轧带钢由于轧制过程中轧件温度不均匀和力波动，通常头部较尾部厚0.15~0.20mm有时由于操作方面的原因，带钢某段出现一边厚一边薄，或一段厚一段薄的现象，或者全长超厚现象，这些都会给开卷焊接及冷轧造成困难。

因此，对于不同厚度的原料带卷，其厚度偏差都有具体的要求，例如带钢厚度小于3mm寸，厚度偏差应

为土0.20mm带厚为3~5mn时，厚度偏差为土0.24mm带厚大于5mm寸，厚度偏差应为±0.27mm

2.夹杂及氧化铁皮压入。

从外观看较容易发现，夹杂和氧化铁皮压入采用酸洗的方法多数是不易清除掉的；轻微的夹杂和氧化铁皮压人，即使能够酸洗掉，但会造成其他部位板面过酸洗，个别情况将会使板面留下坑痕，冷轧后因坑痕扩大而造成废品。

3.划伤。

原料表面出现超过厚度正负偏差一半深度的划条称为划伤。

这种缺陷在冷

轧过程中不易消除，最终会导致成品板带降级。

实践证明，当原料表面存在不大于厚度正负偏差一半的压痕、发裂、麻点、戈M伤凸泡及轧辊网纹时，在40%勺冷轧压下率轧

制后基本上都可以消除。

4.气泡和结疤。

气泡和结疤是指从外观上不易被发现的两种缺陷，它们只有当原料经过酸洗后才暴露出来。

气泡呈现为孔隙或裂缝状态，结疤呈现为凹坑状。

经过冷轧之后，这两种缺陷都不易被消除。

5.边部或中部浪形。

原料存在边部和中部浪形，是热轧产品的缺陷。

往往是由于在热轧过程中压下量不均，轧件加热不均匀，而使纵向延伸不均匀造成的。

有这样缺陷的热轧带卷，在连续机组上运行时，浪形下部表面往往出现新划伤，浪形严重时，剪边后还会出现多肉和卷取后出现端部松紧不同等缺陷，以及跑偏、轧皱和轧制不稳定等现象。

6.镰刀弯和S弯。

通常出现在热轧板带钢中，它是指板带钢中心线沿带钢长度方向出现的镰刀形和S形的变化。

有镰刀弯和S弯的原料在连续机组和在冷轧机组轧制时，必然引起板带钢跑偏，严重时造成断带事故。

同时它们在圆盘剪上剪切时，往往不能保证带边均匀和取直，使带钢卷取时产生塔形，钢卷上下两端松紧不匀。

产生镰刀弯和S弯的原因是，热轧过程中两边压下量不匀和加热温度不均。

它属于无法消除的缺陷。

为保证冷轧过程顺利进行，带钢的镰刀弯应符合技术标准的规定。

7.塔形。

热轧带钢出现镰刀弯后，在卷取成卷时必然出现塔形。

塔形钢卷在吊运和在辊道上运送时，塔峰易窝折或卡出破口。

当窝折的折角小于

90°时，贝U必然被拉辊压成折叠；当破口深度超过剪边宽度时，破口则不能完全剪掉；当带钢跑偏时可能在破口处被拉裂。

塔形钢卷在连续作业线和轧制过程中，钢卷中心线不易始终对准作业线或轧制中心线，经常造成跑偏事故。

8.扁卷。

扁卷是在以钢卷为原料时出现的一种缺陷。

它是在过咼温度下卷取后，在辊道上卧式放置运输时，吊卸不及时及钢卷互相冲撞挤压造成的。

当扁卷的径小于开卷机的锥体最小直径时，则扁卷只有被判废改作它用。

9.长舌头。

长舌头多出现在热轧带钢的尾部，它是因为带钢在轧制过程中尾端失去控制，使其延伸自由所造成的。

有长舌头的钢卷不利于开卷，往往需要多次反复才能拆开。

同时，由于增加了切头质量，使金属成材率降低。

另外，热轧带钢卷外圈应标明炉罐号、钢质、规格、质量及卷序号等，以防混淆。

145退火工序中存在的缺陷

粘结、氧化色和性能不合格是冷轧薄板退火工序中存在的三大问题，尤其是粘结与氧化色这两种缺陷较为突出。

1.粘结

（1）缺陷特征：

退火钢卷层间互相粘在一起称粘结，粘结的形式有点状、线状和大块面粘合，粘结较严重时，手摸有突起感觉，多分布于带钢的边部或中间；严重的面粘结，开卷时被撕裂或出现孔洞，甚至无法开卷，成为“死卷”。

⑵产生原因：

力过大，板形不良，卷取时出现参差不齐的溢出边，乳化液不纯，

超温，气体循环不良，带钢表面粗糙度太小，钢质太软。

⑶预防及消除方法：

正确选择卷曲力，控制工作辊粗糙度，控制好板形和卷形，

按堆垛原则堆垛，将塔形卷，溢出边卷放置钢垛上部，遵守