冷轧工艺技术.pptx

1冷轧工艺技术冷轧工艺技术1.1.冷轧的特点冷轧的特点（1）轧制温度低，在轧制过程中将产生不同程度的加工硬化，有时）轧制温度低，在轧制过程中将产生不同程度的加工硬化，有时需要多个轧程。需要多个轧程。冷冷轧轧时时，尤尤其其是是轧轧较较硬硬较较薄薄的的带带钢钢时时，如如何何减减小小轧轧制制力力是是一一个个需需要要解解决决的的问问题题，办办法法一一是是采采用用多多辊辊轧轧机机，减减小小工工作作辊辊直直径径，并并采采用用大大张力轧制；二是在冷轧中途进行中间软化退火。张力轧制；二是在冷轧中途进行中间软化退火。在每两次软化退火之间完成的冷轧过程叫一个轧程。带钢钢质越硬，在每两次软化退火之间完成的冷轧过程叫一个轧程。带钢钢质越硬，成品越薄，所需轧程越多。当然，我们希望在一个轧程完成整个冷成品越薄，所需轧程越多。当然，我们希望在一个轧程完成整个冷轧过程，以免进行中间软化退火。轧过程，以免进行中间软化退火。（2）采用大张力轧制）采用大张力轧制 冷轧中张力的作用主要是：防止带钢在轧制过程中跑偏（即保证冷轧中张力的作用主要是：防止带钢在轧制过程中跑偏（即保证2正确对中轧制）；使带钢保持平直，改善板形；减轻轧件三向受压的正确对中轧制）；使带钢保持平直，改善板形；减轻轧件三向受压的应力状态，降低变形抗力，进而降低轧制力，减小轧辊弹性压扁，以应力状态，降低变形抗力，进而降低轧制力，减小轧辊弹性压扁，以利于轧制更薄的产品；适当调整各架主电机负荷。利于轧制更薄的产品；适当调整各架主电机负荷。跑偏将破坏正常板形，轧后轧件出现楔形横断面和镰刀弯，而且一旦出跑偏将破坏正常板形，轧后轧件出现楔形横断面和镰刀弯，而且一旦出现轧件偏向辊缝一侧轧制，则轧件有继续向这边偏移的趋势，如不加以现轧件偏向辊缝一侧轧制，则轧件有继续向这边偏移的趋势，如不加以控制，就不能保证稳定的轧制过程，甚至引起操作事故、设备事故。造控制，就不能保证稳定的轧制过程，甚至引起操作事故、设备事故。造成跑偏的根本原因是轧制中轧件的纵向（即轧件长度方向）延伸沿横向成跑偏的根本原因是轧制中轧件的纵向（即轧件长度方向）延伸沿横向（即轧件宽度方向）不均匀分布。轧件总是向延伸小的一侧偏移。而引（即轧件宽度方向）不均匀分布。轧件总是向延伸小的一侧偏移。而引起延伸不均匀的因素有多种，比如咬入时喂钢不对中辊缝、轧件沿横向起延伸不均匀的因素有多种，比如咬入时喂钢不对中辊缝、轧件沿横向温度分布不均匀或组织性能分布不均匀、轧前辊缝未调平行、来料楔形温度分布不均匀或组织性能分布不均匀、轧前辊缝未调平行、来料楔形等，因此跑偏是轧制操作中一个容易发生的问题。等，因此跑偏是轧制操作中一个容易发生的问题。防止跑偏的方法有：防止跑偏的方法有：1)控制轧机操作变量，如压下量，使工作辊缝控制轧机操作变量，如压下量，使工作辊缝（或称负荷辊缝，为轧钢时辊缝）为对称的凸形，即中间缝隙大，两（或称负荷辊缝，为轧钢时辊缝）为对称的凸形，即中间缝隙大，两边缝隙小。在这样的辊缝中轧制时，轧辊对轧件的作用力沿水平方向边缝隙小。在这样的辊缝中轧制时，轧辊对轧件的作用力沿水平方向的分量迫使轧件自动定位于辊缝中心；的分量迫使轧件自动定位于辊缝中心；2)采用侧导板夹持轧件；采用侧导板夹持轧件；3)采采用轧件对中控制；用轧件对中控制；4)采用大张力轧制。采用大张力轧制。3（3）工艺润滑）工艺润滑 为为保保证证轧轧后后带带钢钢有有高高的的表表面面质质量量和和板板形形，除除采采用用高高质质量量轧轧辊辊外外，还还要要采采用用工工艺艺润润滑滑和和冷冷却却。工工艺艺润润滑滑主主要要作作用用是是减减小小金金属属的的变变形形抗抗力力，同同时时也也有降低轧件的变形热、冷却轧辊及改善板形的作用。有降低轧件的变形热、冷却轧辊及改善板形的作用。在在冷冷轧轧过过程程中中，由由于于金金属属的的变变形形及及金金属属与与轧轧辊辊的的摩摩擦擦产产生生的的变变形形热热及及摩摩擦擦热热，使使轧轧辊辊及及轧轧件件产产生生较较大大的的温温升升。而而辊辊面面温温度度过过高高会会引引起起工工作作辊辊淬淬火火层层硬硬度度下下降降，并并有有可可能能促促使使淬淬火火层层内内残残余余奥奥氏氏体体发发生生分分解解，使使辊辊面面出出现现附附加加组组织织应应力力，同同时时辊辊面面温温度度过过高高也也会会使使冷冷轧轧工工艺艺润润滑滑剂剂失失效效，使使润润滑滑剂剂的的油油膜膜破破裂裂，使使轧轧制制过过程程不不能能正正常常进进行行。此此外外，在在冷冷轧轧中中，轧轧件件温温度度过过高高会会使使带带钢钢产产生生浪浪形形，造造成成板板形形不不良良，一一般般带带钢钢的的正正常常轧轧制制温温度度希希望望控控制制在在90130，但但在在实实际际生生产产中中带带钢钢的的温温度度容容易易高高于于200，出出现现这这种种情情况况时时应停轧。应停轧。工工艺艺润润滑滑剂剂有有轧轧制制油油和和乳乳化化液液两两大大类类。润润滑滑剂剂的的选选用用与与轧轧制制品品种种、规规格格及及轧轧机机形形式式有有关关。一一般般冷冷轧轧时时使使用用兼兼有有润润滑滑和和冷冷却却两两种种功功能能的的乳乳化化液液，通通过过冷冷却却和和过过滤滤可可以以循循环环使使用用，到到一一定定时时间间进进行行更更换换。此此外外，为为了了控控制制带带钢钢局局部部凸凸起起等等板板形形缺缺陷陷，宽宽带带轧轧机机采采用用在在辊辊身身长长度度方方向向多多段段冷冷却却和和各各段段冷冷却却液液流流量量单单独独可可调调方方式式，以以便便在在不不同同段段、喷喷射射不不同同量量的的乳乳化化液液进进行行辊辊身身凸凸度度调调节。节。42.冷轧对金属材料组织和性能的影响冷轧对金属材料组织和性能的影响 2.1 晶粒形态的变化晶粒形态的变化（1）铁素体晶粒形态的变化）铁素体晶粒形态的变化晶粒被拉长晶粒被拉长或者压扁或者压扁晶粒被拉长或者压扁成为细条晶粒被拉长或者压扁成为细条状组织和纤维组织，晶粒破碎状组织和纤维组织，晶粒破碎成亚晶粒成亚晶粒等轴等轴晶粒晶粒未变形原始晶粒轻微变形的滑移线拉长或压扁的晶粒细条状组织和纤维组织5 2.2 晶体微观缺陷的变化晶体微观缺陷的变化塑性变形塑性变形原子排列原子排列发生畸变发生畸变晶格晶格扭曲扭曲晶体缺晶体缺陷增多陷增多择优取向择优取向（织构）（织构）(2)渗碳体对碳钢变形的影响渗碳体对碳钢变形的影响(阻碍铁素体的变形）阻碍铁素体的变形）数量尺寸形态渗碳体含量增加，阻碍作用增大渗碳体含量增加，阻碍作用增大层片越细，阻碍作用增大层片越细，阻碍作用增大片状的比球状的阻碍作用大，网状的比片状的更大。片状的比球状的阻碍作用大，网状的比片状的更大。阻阻碍碍变变形形取决于空位、位错、空位、位错、晶界、亚晶界晶界、亚晶界各晶粒内原子排各晶粒内原子排列位向趋于一致列位向趋于一致6 2.3 金属材料性能的变化金属材料性能的变化物理、化物理、化学性能学性能电阻增加，抗电阻增加，抗腐蚀能力降低腐蚀能力降低力学力学性能性能强度、硬度升高，强度、硬度升高，塑性、韧性下降塑性、韧性下降2.4 残余应力残余应力加工硬化加工硬化金属性能金属性能经过塑性变形残余压应力和残余拉应力残余压应力和残余拉应力由于材料内部各部分变形不均匀变形造成的7 2.5 织构对材料性能的影响织构对材料性能的影响各晶粒内原子排列位向趋于一致称为织构或者择优取向导致金属材料出现各向异性有利的影响变压器铁心硅钢片的导磁性能沿扎制方向显著提高，提高变压器的效率不利的影响在深冲杯形工件时，容易出现制耳现象，导致杯口边沿不齐，造成废品82.6 残余应力的影响残余应力的影响(由于材料内部各部分变形不均匀变形造成的由于材料内部各部分变形不均匀变形造成的)不利的影响导致工件尺寸不稳定抵抗腐蚀能力降低解决方法去应力退火有利的影响提高材料的疲劳强度产生残余压应力的方法喷丸 滚压限于表层残余压应力93.冷轧轧制压力计算冷轧轧制压力计算影响轧件对轧辊总压力的因素影响轧件对轧辊总压力的因素3.1 总压力计算公式的一般形式总压力计算公式的一般形式F轧件与轧辊的接触面积轧件与轧辊的接触面积 平均单位压力平均单位压力,可由下式决定可由下式决定.因此，计算轧制力在于解决两个基本参数。因此，计算轧制力在于解决两个基本参数。计算轧件与轧辊间的接触面积计算轧件与轧辊间的接触面积计算平均单位压力计算平均单位压力10 3.2 影响平均单位压力的因素影响平均单位压力的因素q影响轧件机械性能的因素影响轧件机械性能的因素q影响轧件应力状态特性的因素影响轧件应力状态特性的因素 影响轧件机械性能影响轧件机械性能(简单拉、压条件下的实际变形抗力）简单拉、压条件下的实际变形抗力）的因素有的因素有金属的本性金属的本性温度温度变形程度和变形速度。可写成下式变形程度和变形速度。可写成下式式中，考虑温度，变形程度和变形速度对轧件机械性能式中，考虑温度，变形程度和变形速度对轧件机械性能影响的系数及普通静态机械实验条件下的金属屈服极限影响的系数及普通静态机械实验条件下的金属屈服极限。11影响轧件应力状态特性的因素影响轧件应力状态特性的因素有外摩擦力有外摩擦力外端及张力等外端及张力等可写成下式可写成下式:q考虑轧件宽度影响的应力状态系数、外摩擦影响的系数、外考虑轧件宽度影响的应力状态系数、外摩擦影响的系数、外端影响的系数、张力影响的系数。端影响的系数、张力影响的系数。q 根据以上所述轧制平均单位压力可用下列公式的一般形式表根据以上所述轧制平均单位压力可用下列公式的一般形式表示示:表明确定轧辊的表明确定轧辊的总压力，需求接总压力，需求接触面积，应力状触面积，应力状态系数及变形抗态系数及变形抗力。力。123.3 金属实际变形抗力金属实际变形抗力的确定的确定 变形抗力取决于屈服极限、轧制温度、速度和变形程变形抗力取决于屈服极限、轧制温度、速度和变形程度的影响，下面分别予以简单的讨论。度的影响，下面分别予以简单的讨论。（1）金属及合金屈服极限）金属及合金屈服极限s的影响的影响通常用屈服极限通常用屈服极限s来反映金属及合金本性对实际变形来反映金属及合金本性对实际变形抗力的影响。抗力的影响。在选取在选取s时，一般最好用压缩时的屈服极限，因它与时，一般最好用压缩时的屈服极限，因它与轧制变形较接近。轧制变形较接近。当在静态机械性能实验中很难测出当在静态机械性能实验中很难测出s。可用可用02。来代来代替。替。近年来由于热变形模拟试验机的出现，为各种状态下近年来由于热变形模拟试验机的出现，为各种状态下的的s测定提供了有利条件。测定提供了有利条件。13（2 2）冷轧及热轧金属实际变形抗力的确定方法）冷轧及热轧金属实际变形抗力的确定方法q冷轧冷轧金属实际变形抗力的确定金属实际变形抗力的确定冷轧时温度和变形速度对金属变形抗力的影响不大，冷轧时温度和变形速度对金属变形抗力的影响不大，nT=1,nu=1n 影响大。在变形区内各断面处变形程度不等。通常根影响大。在变形区内各断面处变形程度不等。通常根据加工硬化曲线取本道次平均变形量所对应的变形抗力据加工硬化曲线取本道次平均变形量所对应的变形抗力值值本道次轧前的预变形量；本道次轧前的预变形量；本道次轧前的预变形量；本道次轧前的预变形量；冷轧前轧件的厚度；冷轧前轧件的厚度；H 本道次轧前轧件的厚度；本道次轧前轧件的厚度；h本道次轧后轧件的厚度本道次轧后轧件的厚度。143.4 3.4 斯通平均单位压力公式斯通平均单位压力公式上式经积分后，得出斯通平均单位压力公式上式经积分后，得出斯通平均单位压力公式:考虑弹性压扁的变形区长度；考虑弹性压扁的变形区长度；前后单位张力的平均值。前后单位张力的平均值。15 斯通平均单位压力公式计算图表斯通平均单位压力公式计算图表利用弹性压扁接触弧长利用弹性压扁接触弧长公式经数学变换，可得公式经数学变换，可得下式：下式：按上式可作出图表，根据按上式可作出图表，根据具体轧制条件计算出具体轧制条件计算出y,z，值值,两点连成一条直线，直两点连成一条直线，直线与线与S形曲线的交点即为所形曲线的交点即为所求求x.16全氢罩式退火炉工艺流程返回主目录再根据再根据x值可解出压扁弧长度，代入斯通平均值可解出压扁弧长度，代入斯通平均单位压力公式解出平均单位压力值。单位压力公式解出平均单位压力值。为计算方便，下表给为计算方便，下表给出出外摩擦影响系数外摩擦影响系数值。值。