《冷轧工艺技术基础知识简介(共43页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冷轧工艺技术基础知识简介(共43页).doc（44页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上第一节 钢铁行业知识简介钢铁行业的定义：钢铁行业是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业，包括金属铁、铬、锰等的矿物采选业、炼铁业、炼钢业、钢加工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等细分行业，是国家重要的原材料工业之一。此外，由于钢铁生产还涉及非金属矿物采选和制品等其他一些工业门类，如焦化、耐火材料、炭素制品等，因此通常将这些工业门类也纳入钢铁工业范围中。原材料及主要产品分类：钢铁生产的主要原材料包括铁矿石、锰矿石、铬矿石、石灰石、耐火黏土、白云石、菱铁矿等矿物的原矿及其成品矿，人造块矿，铁合金，洗煤、焦炭、煤气及煤化工产品，耐火材料制品，
2、炭素制品等。钢铁产品是以铁元素（Fe）为基础组成成分的金属产品的统称，日常形态包括铁、粗钢、钢材、铁合金等。由于铁合金在钢铁工业生产过程中主要用做炼钢时的脱氧剂和合金添加剂，在管理和统计上通常将铁合金归入钢铁生产主要原材料而非钢铁产品。此外，钢丝、钢丝绳、钢绞线、铁丝、铁钉等钢丝及其制品属于钢铁产品的再加工产品，不属于金属基础产品。所以在统计上，钢铁产品仅包括生铁、粗钢、钢材三大类产品。铁是钢铁产品的“初级产品”，经过进一步冶炼就可得到钢，二者主要根据铁基产品中含碳量多少来区别。铁经冶炼直接得到的产品为粗钢（固体状态称钢坯或钢锭），粗钢通过铸、轧、锻、挤等方法处理加工后成为钢材。钢材是钢铁工业
3、为社会生产和生活提供的最终产品的主要形式。由于钢材产品品种、规格复杂多样，为了适应统计、生产、营销、库存等多方面管理的需要，国际上通常将钢材分为型材、线材、板材、管材等几大类。具体分类如下：一、型材（1）铁道用钢材是指主要供铁道部门生产和建设用的钢材，主要包括轻轨、重轨、工业升降机用导轨、起重机用轨、导电轨、道岔轨等钢轨、钢轨配件；每米重量大于30公斤的钢轨为重轨，30公斤及以下的为轻轨。（2）大型型钢是指高度不小于80毫米的I型钢(工字钢)、H型钢、U型钢(槽钢)、角钢、Z字钢、丁字钢、T型钢等。（3）中小型型钢是指高度小于80毫米的I型钢(工字钢)、H型钢、U型钢(槽钢)、角钢、T型钢以及
4、球扁钢、窗框钢等。（4）冷弯型钢是指用钢板或带钢在冷状态下弯曲成的各种断面形状的成品钢材，主要用于金属结构、金属家具、运输机械、农业机械以及管道等。二、线材也叫盘条，是指热轧后成盘状交货的产品，其横截面通常为圆形、椭圆形、方形、矩形、六角形、八角形、半圆形等。三、板材（1）厚钢板是指厚度大于3毫米的钢板，其中厚度50毫米及以上的为特厚钢板，主要用于造船、锅炉、桥梁和高压容器壳体等；厚度35O毫米的为中厚钢板，主要用于造船、锅炉、桥梁、装甲和供冷轧生产薄带钢等。（2）薄钢板是指厚度不大于3毫米的钢板，按轧制工艺分为热轧薄钢板和冷轧薄钢板，主要用于汽车、电器设备、车辆、农机具、容器、钢制家具等。（
5、本钢浦项产品的规格0.22.5毫米，属薄钢板）（3）镀锌板是指表面镀有一层锌的钢板，钢板镀锌是一种普遍采用的经济而有效的防腐方法。按生产工艺可分为热镀锌板和电镀锌板，前者锌层厚度较厚，用于抗蚀性强的部件；后者锌层厚度较薄且均匀，多用于涂漆或室内用品。（本钢浦项采用的是两条热镀锌机组，可生产不同规格的镀锌板。）（4）镀锡板俗称“马口铁”，是指表面镀有一薄层金属锡的钢板，具有良好的抗腐蚀性能，有一定的强度和硬度，成型性好，易焊接；锡层无毒无味，表面光亮，可以印制图画。主要用作食品罐头工业、化工油漆、油类、医药等的包装材料，能防止铁溶进被包装物。（5）电工钢板又称“硅钢片”、“矽钢片”，是指一种含碳
6、量极低的硅铁软磁合金，一般硅含量为0.5%4.5%；主要用来制造各种变压器、电动机和发电机的铁芯。按晶粒有无取向，电工钢板分为取向电工钢板和无取向电工钢板两大类，前者轧向磁性能明显优于横向，主要用于变压器；后者轧向和横向磁性大致相同，主要用于电机。四、管材（1）无缝钢管是指由整块金属制成的表面上没有接缝的钢管，按生产方法可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管，按断面形状可分为圆形和异形两种，按壁厚不同可分为厚壁管和薄壁管。无缝管的最大直径达650毫米(扩径管)，最小直径为0.3毫米(毛细管)，主要用作石油地质勘探管、石油化工用裂化管、锅炉管、轴承管以及汽车、航空用高精度结构钢管等。（2）焊接钢管
7、是指用钢带或钢板弯曲变形为圆形、方形等形状后焊接形成的、表面有接缝的钢管。按焊接方法不同可分为电弧焊管、高频或低频电阻焊管、气焊管、炉焊管、邦迪管等，按焊缝形状可分为直缝焊管和螺旋焊管。电焊钢管用于石油钻采和机械制造业等，炉焊管可用作水、煤气管等，大口径直缝焊管用于高压油气输送等；螺旋焊管用于油气输送、管桩、桥墩等。焊接钢管比无缝钢管成本低、生产效率高。第二节 冷轧工艺技术知识概况冷轧带钢和薄板一般厚度为0.13mm,宽度为1002000mm；均以热轧带钢或钢板为原料，在常温下经冷轧机轧制成材。冷轧带钢和薄板具有表面光洁、平整、尺寸精度高和机械性能好等优点，产品大多成卷，并且有很大一部分经加工
8、成出厂。成卷冷轧薄板生产效率高，使用方便,有利于后续加工。因此应用广泛 。冷轧带钢和薄板的产量在工业发达国家已占钢材总产量的30左右。一、轧钢历史1553年法国人布律列尔(Brulier)制成一台轧机,轧制造币用的金板和银板。板带钢的冷轧早在19世纪中叶始于德国，当时能生产出厚度规格为2025mm的冷轧带钢。1859年，美国建立了25mm的冷轧机，1887年生产出宽度为150mm的低碳钢带。在随后的时间内，冷轧带钢产品宽度不断扩大，并逐步建立了配套设备，例如剪切机、平整机、矫直机以及热处理设备，产品质量得到很大提高。进入20世纪后，冷轧板带钢产品向着宽和薄的方向发展。1920年，美国第一次成功
9、地轧制出宽带钢，并将传统的单机不可逆轧制转变成单机可逆式轧制。1926年，阿姆柯公司巴特勒工厂建成四机架冷连轧机。前苏联也在此期间开始冷轧带钢生产，伊里奇冶金厂在30年代中期建立了四辊式，以单张热轧板为原料的冷轧车间，查波罗工厂在1930年从国外引进的三机架1680mm冷轧机组及1680mm可逆式冷轧机，并成功生产出厚度为0.52.5mm，宽度为1500mm 的钢板。另外一个钢铁强国-日本于1938年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机，开始了冷轧薄板的生产，1940年，新日铁广畑厂建立了四机架1420mm冷连轧机。我国冷轧宽带钢的生产始于1960年，首先建立了1700mm单机可逆式冷轧
10、机，以后投产了1200mm单机架可逆式冷轧机、MKW1400mm偏八辊轧机、1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机，70年代投产我国第一套1700mm连续5机架冷轧机。据有关部门报告，2003年我国钢产量为1.8亿吨，相当于美国和日本产量总和，但全年进口钢材达3000万吨。我国冷轧薄板缺口仍然较大，国产冷轧板只占有47.2%市场（普通冷轧板占有率52.3%，镀锌板仅43%左右），每年仍需进口大量冷轧薄板来满足国内生产需求。 二、冷轧带钢主要产品汽车用钢：IF，BH，CQ，DQ等深冲板高强钢板：DP(双相钢），CP(复相钢），TRIP钢电工用钢：取向、无取向，高牌号到中低牌号
11、硅钢片建筑用板：热镀锌板，电镀锌板，彩涂板包装用板：镀锡板，有机涂层板不锈钢板：装饰板，厨房用钢，耐腐蚀钢板家电用钢：湿家电洗衣机，洗碗机冷家电电冰箱，空调器，厨房用具热家电微波炉，电烤箱附加值增加冷轧板热轧板涂层板普通板金属覆层有机覆层合金板专用板镀锌板镀锡板镀铝板建筑用板家电用板食饮用板硅钢板不锈板三、冷轧轧制过程特点1、宽厚比大, 板形控制难度大 冷连轧最薄规格：0.15mm，最宽规格：2000mm 宽厚比： 10000 保证板形良好的条件：比例凸度相等，冷轧要求最严格2、变形抗力大，厚度精度要求高、难度大 轧制力大，轧机弹性变形大，要求机架刚度大 轧辊弹性变形（压扁、弯曲）大，要求辊系
12、刚度大 轧辊热膨胀和磨损大 采用润滑轧制减小摩擦 对数学模型要求高 3、带张力轧制（ 张应力 t ： 0.3 S ）张力作用： 防止轧件跑偏 改变轧件应力状态，降低轧制力 控制板形 作为AGC控制的一种手段4、工序多，工艺复杂，综合性强 主要工序：焊接酸洗轧制脱脂退火平整剪切矫直镀层 技术综合：冶金、机械、控制、计算机 学科综合：力学（轧制力、张力、应力分析）、化学（酸洗、脱脂、涂层）、数学（模型、公式、算法）、金属学（退火、织构、组织性能）、物理学（摩擦、润滑、表面）、其它：机械学、控制理论、人工智能5、产品要求高 尺寸精度要求：25m 板形精度要求： 低延伸率低 n 值- 加工性能下降抗拉
13、强度拉伸强度 (最大下重)- TS=P(max)/A0延伸率 发生断裂时的变形率 = 整体变形率- 延伸率与抗拉强度相关原料的屈强比(YS/TS)越小延伸率越大 越大加工性越高-高延展性 / 翻边成性性硬度 材料在单位面积压下所耐受的变形程度 越大加工性越低N 值材料在加工状态下均匀变形的能力- n 值越大加工性优秀* DDQ : 0.220 , EDDQ : 0.240, SEDDQ : 0.260高 n-值-高延展性r 值厚度变形程度与宽方向变形程度的比例拉伸实验时变形 1520%时测量:- r = w/t ,- rm(AVERAGE) = (1/4)(ro+r90+2r45)- CQ :
14、 1.5, DDQ : 1.7, EDDQ:1.9, S-EDDQ :2.1高 r-值-高深冲性能5、汽车用高强钢强度变化实例 弯曲性能高的高强钢轻型化、撞击时能量吸收性能加强梁、防撞杆等Floor corss边部支架支架类高强度双相钢轻型化、撞击时能量吸收性能支撑件（中、边支撑杆）IF形低合金高强度板侧板、门内板采用BH钢种轻型化、抗凹性门外板、外盖板面板类1180980780590440390340备注材料性能强度范围（Mpa）使用部位6、汽车用高强钢强度变化实例90以后燃比规定 27.5MPG以上 燃比规定 (CAFE)提高正面冲撞最低速度 (4862 km/h) 安全规定 高强钢比率
15、韩国/日本 3040 5070%ULSAB-AVC欧洲 4060 5070%98%面板类加强件类 高强度化340 390440 MPa 390 440590 MPa 高张力钢板使用比率普碳钢超高强钢高强钢马氏体0005100高强钢38%76%50戴姆勒克莱思勒(%)二、冷轧工艺控制过程中的关键技术1、冷轧基板酸洗及表面质量控制；2、冷轧后带钢表面质量检查及控制；3、冷轧轧辊表面形貌控制，轧辊摩擦、磨损检测和预测；4、冷轧工艺润滑技术，润滑介质选择；5、冷轧板形、板厚精度控制；6、优化退火工艺及退火过程表面保护；7、平整辊表面形貌处理；8、钢卷运输过程中的保护。三、各钢种特点1、低碳钢与罩式炉退
16、火不同，连续退火过程中，加热及冷却速度都很快，C、N原子的析出不是按照铁碳相图中平衡态析出，为防止快速冷却过程中过饱和碳原子富集在位错周围形成时效效应，在低碳钢退火快冷段后必须设置过时效段以防止时效效应的产生。该类钢种一般包含CQ、DQ1等，含碳量大于0.015%的普碳钢种，由于此类钢种含碳量相对较高，在连退生产时必须采用过时效处理。2、IF钢此类钢种一般作为汽车用面板，要求材料具有良好的成型性及表面质量，为了达到良好的机械性能，必须要求钢的含碳量极低，并且为了提高材料的综合性能在钢中一般添加Ti、Nb元素。该类钢种一般包含DQ2SEDDQ及BH钢等，含碳量基本在1530ppm的超低碳钢种，由
17、于此类钢种含碳量极低，并且一般都添加Ti、Nb元素来与C元素形成化合物所以晶粒间C原子含量极少，在连退生产时不采用过时效处理。DQ2SEDDQ钢种通过添加高钛低铌来达到最终产品具有优良的机械成型性。3、BH钢BH钢是高强钢的一种，一般作为汽车用面板，为了达到良好的机械性能，必须要求钢的含碳量极低，并且为了提高材料的综合性能在钢种一般添加Nb等元素来提高BH性。其强化机制为固溶强化。一般JFE将BH值在3050Mpa之间，r值在1.7以上。一般将BH钢中固溶C原子的浓度控制在1015ppm冲压前钢质较软，易于成型，冲压后利用涂漆烘烤使材料屈服强度增强，即使材料中原有的固溶C原子富集到冲压时形成的
18、位错周围，钉扎位错提高材料的屈服强度。同时采用BH钢不影响成形件的稳定性，且提高了材料的抗凹性能。4、高强钢概述主要用于汽车加强件，主要通过添加Mn、P、C等固溶元素通过固溶强化、通过添加Nb、Ti等合金元素与C、N等元素形成硬质相形成析出强化及通过控制退火工艺过程使最终产品组织为硬质相加铁素体的相变强化来提高材料的强度。主要强化冶金原理及代表钢种固溶强化原理：通过添加P、Si、Mn等置换型固溶元素或C、N等间隙原子强化基体。通过添加C、N、P、Si等原子可有效提高材料的屈服及抗张强度。析出强化原理：通过钢种添加的Ti、Nb、V等合金元素与钢种C、N等在退火后形成细微析出物分散在材料中达到提高
19、材料抗张强度的一种强化原理。组织强化原理：通过控制退火过程，使钢中珠光体、贝氏体、马氏体等硬质相分散在钢种的基体组织上达到强化作用，组织强化可以生产相当宽强度范围的材料，其中典型代表钢种为DP钢种，该钢种中硬质相为马氏体，通过调节马氏体的体积百分数可在相当大的范围内控制材料的抗张强度。第五节 钢铁与文明一、钢铁与现代文明生活现代人的生活与钢铁之间有密不可分的关系。我们生活上的舒适与方便，可说完全是钢铁的功劳。首先，让我们看看，在日常生活起居中钢铁所占的地位。如果你住的是现代化的房子，你会发现：厨房用的瓦斯炉、电烤箱、抽风机、洗衣机、锅子等都是用钢铁加工后的产品；而客厅中所用的冷气、电风扇、电冰
20、箱也无一不是钢铁产品，甚至于书桌、书架也可能是用钢铁做的。很可能卧室用的也是钢丝弹簧床。你的房子的构架主要是是钢筋。就是你身上配带的手表、皮带、原子笔、钢笔也有绝大部份是钢铁。钢铁为你的家居生活提供了舒适与方便。当你一早走出家门，往工作地点运动时，不管你的交通工具是脚踏车、摩托车或火车，都是钢铁制造的。可以说因为有了钢铁，你才能够得到便捷的交通工具。（并不是说，没有这些交通工具便无法到达办公室，但那样将消耗你不少的体力与时间）。在路上，极目所见，电话亭内的公用电话，安全岛的栏杆，路灯以及十字路口的红绿灯，路旁的邮筒，没有一样不是钢铁制品。当你到达办公地点后，你发现，办公室内的桌子，椅子及各种事
21、务机器，如打字机、复印机等也有不少是钢铁造的。钢铁间接增加了办公效率节省了用人费用。有一天，你因病不得不进入医院治疗时，你会发现，医院内的各种手术器具和检验仪器，病床等有绝大部份是钢铁产品，这样看来，钢铁对你的身体保健方面，也提供了不少的贡献。至于自来水管、输油管、煤气管，又有那一样不是钢铁所制？就是我们日常生活上的很多必需品，如衣服、家俱等也是直接、间接由钢铁所制成的机器加工而来的。由上面的叙述，我们可以看出，人类的食、衣、住、行、都与钢铁有不可分离的关系。可以说没有钢铁，就没有现代的舒适的生活，没有快捷的交通工具。随着经济的繁荣，人类欲望的升高，刺激人类对钢铁的需要量也相对的增加，并且增加
22、的速度愈来愈快。1970年世界主要国家的个人钢铁消耗量：日本680公斤、美国620公斤、西德683公斤、法国473公斤、意大利393公斤、比利时卢森堡473公斤、荷兰430公斤、英国460公斤、苏联430公斤。由上面的统计资料，我们可看出工业愈发达的国家，钢铁消耗量愈大，且逐年增加。至此我们可以说一国之生活水准，可用其个人钢铁消耗量来衡量。二、钢铁为工业之母一个国家要想成为经济高度发展的国家，必先具备一个坚强而蓬勃的钢铁工业；因而自第一次世界大战后，每个国家（尤其是工业落后国家），都在努力于建设自己的钢铁工业。在1920年至1929的十年间，世界钢铁产量由七仟二百万吨增加到一亿两仟零五十万吨。
23、1929年因遇到世界性经济恐慌而降至五千万吨。随后又回升到（1938年）一亿一千万吨。二次世界大战后，因为各种技术之革新和工业之自动化，钢铁需要量猛增。于是钢铁年产量增至六亿三干二百万吨（1971）。据预计至公元2000年，世界钢铁年产量将达十七亿吨。从1777年瓦特发明蒸气机后，各种产业机械相继出现。从此以后大部份费力的工作便逐渐交给机械去做。十八世纪欧洲产业革命后，各种产业机械相继出现，人们对钢铁的需要日甚一日。产业机械的出现，使得人们有更多的可供消耗的商品，随着生活程度的提高，人们对物质享受的需要愈来愈迫切。于是费尽脑筋去设计新的产品。目前工业界所用的产业机械，绝大部份是用钢铁制造的，即使有些产业机械的材料是其它金属，但制造这些机械的工作母机，或工具都是钢铁制造的。若一国的钢铁工业不发达的话，那非但无法制造高级的精密机械，就是较为简单的车床和纺织机都无法制造。钢铁因为强度大，且可利合金及热处理以改变其机械及物理性质，所以几乎所有的工业都需要钢铁。钢铁工业的发达，可以带动其它工业的进步。用一句话来概括今天的钢铁行业，那就是：钢铁是工业之母。专心-专注-专业