冷轧带钢生产工艺及设备

第1章概述1

1.1冷轧带钢产品分类1

1.1.1国际低碳软钢的分类1

1.1.2国内钢铁公司的产品分类1

1.1.2.1按冷轧带钢原板分类2

1.1.2.2原板表面加镀保护层后的冷轧带钢分类3

1.1.2.3专用特殊钢4

1.2冷轧带钢厂的基本组成7

1.2.1多功能冷轧带钢厂8

1.2.2不锈钢冷轧带钢厂10

1.2.3电工钢冷轧带钢厂11

1.2.4电镀锡(铬)板生产厂12

1.2.5汽车专用冷轧带钢厂12

1.2.6冷轧带钢厂布置图13

第2章冷轧带钢厂中的酸洗机组16

2.1酸洗机组组成及工艺16

2.1.1酸洗机组的功能16

2.1.2氧化铁皮的组成16

2.1.3影响氧化铁皮形成的因素17

2.1.4影响氧化铁皮厚度的主要因素18

2.1.5氧化铁皮厚度的估算法19

2.1.6氧化铁皮的化学除鳞原理20

2.2盐酸酸洗20

2.2.1盐酸酸洗的工艺过程20

2.2.2影响盐酸酸洗时间的因素21

2.2.3酸槽内液面上蒸汽中盐酸的含量25

2.3全连续酸洗机组26

2.3.1酸洗机组简述26

2.3.2全连续酸洗机组工艺与设备组成28

2.3.2.1入口区段28

2.3.2.2焊接区段32

2.3.2.3工艺区段32

2.3.2.4切边区段33

2.3.2.5出口区段34

2.3.3半连续酸洗机组组成与工艺35

2.4酸洗机组各部位的主要结构的选择42

2.4.1入口区段的多种方案42

2.4.2焊接设备的选择43

2.4.3工艺区段设备的选择44

2.5连续酸洗机组设计步骤46

2.5.1基本参数的确定46

2.5.2机组入口段设备和入口活套的储量确定53

2.5.3机组出口段设备和出口活套的储量确定57

2.5.4机组各段张力的确定61

2.5.5机组中的防跑偏装置64

2.5.6在连续加工机组中设置防跑偏装置的几个原则71

2.5.6.1开卷机的CPC71

2.5.6.2卷取机的EPC72

2.5.6.3圆盘剪切机前的带钢对中装置72

2.5.6.4活套装置的带钢防跑偏72

2.5.6.5工艺段的带钢防跑偏73

第3章冷轧带钢厂中的冷轧带钢机组74

3.1冷轧带钢74

3.1.1冷轧带钢的含义74

3.1.2冷轧带钢的表面的缺陷74

3.1.3对冷轧带钢质量的要求75

3.1.3.1表面状态与表面光洁度75

3.1.3.2带钢外形与尺寸精度76

3.1.3.3带钢的加工性能79

3.1.3.4带钢的时效性能80

3.2冷轧带钢轧机81

3.3带钢冷轧制性能参数及基本概念84

3.3.1计算过程中的重要概念85

3.3.2带钢在冷作硬化后的变形抗力87

3.3.3冷轧带钢时的摩擦系数89

3.3.4辊缝中的压力分布状态的分析89

3.3.5带钢冷轧的轧制力计算91

3.3.6带钢冷轧的轧制力矩计算97

3.3.7几种金属材料的变形抗力曲线102

3.4带钢冷轧对带钢机械性能的影响103

3.4.1加工硬化103

3.4.2带钢平面内各点的机械性能发生的变化——机械性能异向性104

3.4.3带钢表面的粗糙度得到极大改变105

3.5带钢冷轧机组的主要类型及工艺与设备组成105

3.5.1单机可逆冷轧机组105

3.5.1.1常规可逆冷轧机组的设备组成106

3.5.1.2常规可逆冷轧机组的工艺过程简述108

3.5.1.3多辊可逆冷轧机组110

3.5.2单机可逆轧机组的装机水平110

3.5.3多机架冷连轧机组112

3.5.4早期多机架冷连轧机组112

3.5.5全连续多机架冷连轧机组(无头轧制)112

3.5.6全连轧机组中的几个关键部位114

3.5.6.1卡鲁塞尔卷取机的换卷技术114

3.5.6.2滚筒式分切飞剪的工作原理115

3.5.6.3轧辊的更换方式的选择116

3.5.6.4有关焊缝的几种处理方式116

3.5.7酸洗连轧联合机组117

3.5.7.1联合机组结构特点117

3.5.7.2酸轧联合机组的特点118

3.5.8双机架可逆连轧冷轧机组120

3.6世界各地建立的各式冷轧机组一览表120

3.7冷轧机组的设计过程123

3.7.1轧制原料123

3.7.2成品参数124

3.7.3产量计算124

3.7.3.1如何确定工作辊直径124

3.7.3.2轧机速度与机组速度的确定126

3.7.3.3轧制带钢张力的确定130

3.7.3.4轧制冷却液轧制油乳化液的选择与用量确定130

3.7.3.5冷轧机组设计与产量计算中的几个重要环节131

3.7.3.6机组三个活套的储存量的确定137

第4章冷轧钢厂中的平整机组139

4.1平整机组的分类139

4.2平整机组的组成与工艺140

4.2.1单机架平整机组140

4.2.2双机架平整机组143

4.3平整工艺对带钢性能的影响143

4.3.1平整对带钢机械性能的影响144

4.3.2平整工艺中的基本参数选择144

4.3.2.1平整率（或称延伸率）144

4.3.2.2平整速度对平整率的影响145

4.3.2.3平整机工作辊直径与辊面对粗糙度的选择147

第二篇冷轧带钢设备设计

第5章冷轧带钢的几种常用的通用设备149

5.1卷材鞍座与运卷小车149

5.1.1卷材鞍座与运卷小车在机组中的位置149

5.1.2功能150

5.1.3卷材鞍座的种类与结构150

5.1.3.1运卷小车的种类151

5.1.3.2运卷小车结构151

5.2开头与直头机设备157

5.2.1推拉酸洗机组的头部设备159

5.2.1.1功能辊159

5.2.1.2刮板与转向辊159

5.2.1.3带拉料辊的直头机159

5.2.1.4导向压辊及焊接架162

5.2.2可逆冷轧机组的头部可采用的设备162

5.2.3适用于薄带钢并未经退火处理的卷材开卷163

5.2.3.1磁力皮带164

5.2.3.2二辊式拉料直头辊164

5.3拉料辊、张力辊与辊子165

5.3.1辊子165

5.3.1.1辊子的分类166

5.3.1.2关于空转辊的设计167

5.3.2拉料辊的设计168

5.3.3张力辊的设计169

5.3.3.1张力辊的张力计算169

5.3.3.2张力辊的结构171

5.3.3.3张力辊直径选择及传动力矩计算171

5.3.3.4几种常用的张力辊结构172

5.4立导辊174

5.4.1早期的立导辊175

5.4.2稍有改进的立导辊175

5.4.3经改进的立导辊176

5.4.4值得推荐的立导辊结构176

5.5带钢自动对中装置177

5.5.1自动对中原理178

5.5.1.1带钢在鼓形辊上纠偏178

5.5.1.2带钢的自动对中装置的对中原理179

5.6步进梁184

5.6.1步进梁工作原理184

5.6.2步进梁受力分析184

5.6.3步进梁结构分析184

5.6.4步进梁应用186

5.7活套187

5.7.1立式活套187

5.7.1.1立式活套的功能与特点190

5.7.1.2立式活套的构造解析190

5.7.1.3立式活套中存在严重偏载问题194

5.7.2水平活套200

5.7.3水平活套中的带钢托辊的多样性201

第6章开卷机与卷取机204

6.1卷筒轴的特点与结构204

6.1.1卷筒轴的工作特点204

6.1.2卷筒轴的结构原理205

6.2开卷机205

6.2.1早期的开卷机205

6.2.2楔形胀缩卷筒206

6.2.3悬臂式开卷机208

6.2.3.1悬譬式开卷机的结构与组成208

6.2.3.2卷筒轴208

6.2.3.3开卷机传动系统212

6.2.3.4开卷机滑动底座与CPC缸212

6.2.3.5活动支撑215

6.3卷取机218

6.3.1卷取机与开卷机的比较218

6.3.2卷取机的发展及类型218

6.3.2.1早期卷取机之例一219

6.3.2.2早期卷取机之例二219

6.3.2.3早期卷取机中较优秀结构219

6.3.2.4组合式楔块卷筒220

6.3.2.5介绍几款近代被广泛采用的卷取机221

6.3.2.6卷取机的总装配图224

6.3.3卡鲁塞尔卷取机224

6.3.4介绍几款助卷机227

6.3.5助卷带的选择230

6.3.6开卷机与卷取机的计算231

6.3.6.1开卷机卷筒胀缩缸的确定232

6.3.6.2开卷机传动系统计算233

6.3.6.3卷取机传动系统计算235

6.3.6.4卷取机的受力计算238

第7章剪切设备245

7.1液压斜刃式下切剪245

7.1.1切头切尾剪245

7.1.2液压切剪机的设计要点246

7.1.3双重切头切尾剪249

7.2浮动式剪切机250

7.3快速更换剪刃的圆盘剪边机与碎边机251

7.3.1圆盘剪切机的情况介绍251

7.3.2快速更换剪刃的圆盘剪边机与碎边机251

7.3.3快速更换剪刃的圆盘剪边机刀体252

7.3.3.1上刀轴与下刀轴设计特点252

7.3.3.2刀体的回转与定位253

7.3.3.3传动装置的置换254

7.3.3.4宽度调节机构254

7.3.3.5碎边机254

7.3.3.6废边通道的转换256

7.3.3.7快速换刃256

7.4圆盘剪的力能计算259

第8章飞剪机260

8.1冷轧带钢生产中的飞剪260

8.1.1滚筒式高速分切飞剪260

8.1.2滚动式高速飞剪的基本结构261

8.1.3飞剪的几个重要辅助装置261

8.1.4滚动式分切飞剪的力能计算263

8.1.5滚动式分切的启动电机功率及剪切电机功率的计算264

8.2定尺飞剪267

8.2.1曲柄四连杆高速飞剪的基本结构268

8.2.1.1上刀架268

8.2.1.2下刀架271

8.2.1.3空切齿轮箱的设计273

8.2.1.4飞剪传动装置273

8.2.2曲柄四连杆高速定尺飞剪的运动轨迹276

8.3摆式定尺飞剪278

8.4定尺飞剪的计算280

8.4.1基本定尺与转速范围280

8.4.2定尺飞剪的运动学与动力学计算280

8.4.2.1曲柄四连杆定尺飞剪的动力矩计算公式280

8.4.2.2双曲柄五连杆定尺飞剪的动力矩计算公式282

8.4.2.3定尺飞剪的各要点的速度计算公式285

8.4.2.4剪切点的速度方程推导287

8.4.2.5定尺飞剪的动力矩计算顺序288

8.4.2.6定尺飞剪动力矩计算举例290

8.4.2.7定尺飞剪的动力矩计算分析290

8.4.2.8对定尺飞剪动力矩的“四大因素曲线”的分析与对飞剪结构的改进293

8.4.2.9上下剪刃的同步速度的核算296

8.5摆式飞剪的动力矩平衡方法300

8.5.1摆式飞剪的工作原理图301

8.5.2平衡机构的设计原理303

8.5.3平衡机构的结构模型303

第9章冷轧带钢中的拉伸弯曲矫直设备306

9.1拉弯矫机的发展过程307

9.2拉弯矫直的基本概念与原理307

9.2.1应力应变曲线上“屈服段”的特性说明307

9.2.2拉弯矫的基本概念的建立309

9.2.3拉弯矫机的典型结构310

9.3破鳞兼矫直的拉弯矫装置311

9.3.1破鳞矫拉弯矫装置的功能311

9.3.2破鳞矫拉弯矫装置的组成312

9.3.2.1弯辊组的结构与组成312

9.3.2.2换辊机的结构与组成313

9.4冷轧薄带钢的拉弯矫装置315

9.4.1冷轧薄带钢拉弯矫直机的组成与功能315

9.4.2换辊机317

9.5拉弯矫机的力能计算318

9.5.1拉弯矫机的张力计算公式318

9.5.2拉弯矫机的张力计算公式中的几个问题的检验320

9.5.3拉弯矫机的传动系统321

9.5.3.1拉弯矫机的传动系统分类322

9.5.3.2对雷德克斯传动系统功能的解析324

9.5.3.3拉弯矫机与平整机的组合327

第10章薄带钢冷轧主机及相关设备331

10.1可逆轧机的主机区设备组成及功能331

10.2冷轧机331

10.2.1冷轧机的组成与功能333

10.2.2轧机机座及弯辊块的组合333

10.2.3轧辊辊系342

10.2.3.1工作辊342

10.2.3.2中间辊344

10.2.3.3支承辊346

10.2.4轧辊弯辊块与换辊轨道347

10.2.4.1上支承辊平衡缸块347

10.2.4.2上中间辊弯辊块347

10.2.4.3上下工作辊弯辊块348

10.2.4.4辊换辊轨道349

10.2.5轧辊调零装置350

10.2.6AGC液压缸351

10.2.6.1AGC液压缸带来的新功能352

10.2.6.2AGC液压缸的结构与特点352

10.2.6.3AGC液压缸制作特点353

10.2.7中间辊轴向位移装置354

10.2.8轧辊轴向锁紧机构355

10.2.9接轴托架356

10.2.10轧辊平台与排烟罩356

10.3台式快速换辊机358

10.3.1换辊机的几个设计特点359

10.3.2换辊过程的说明360

10.3.2.1工作辊换辊过程360

10.3.2.2中间辊换辊过程361

10.3.2.3支承辊换辊过程362

10.4箱式换辊机的简单介绍364

10.4.1箱式换辊机的特点364

10.4.2箱式换辊机结构与功能364

10.4.3箱式换辊机换辊过程366

10.5机前导向压板367

10.5.1机前导向压板结构组成367

10.5.2机前导向压板的功能369

10.6防溅装置与轧辊冷却370

10.6.1防溅装置和轧辊冷却的组成与功用371

10.6.2管路系统的组成结构与功能371

10.6.3防溅板的结构与功能373

10.7轧机传动装置373

10.7.1联合齿轮机座374

10.7.2同步齿轮的中心距选择374

10.7.3合理设计同步齿轮轴的主动齿轮轴374

10.7.4小型联合齿轮机座376

参考资料377

2100433B

冷轧板带钢是钢铁企业的重要品种，广泛应用于汽车、家电、轻工、机械制造、五金制品和包装等行业。冷轧板带钢生产关键在于配套机组设备，本书是作者近50年从事轧钢设备/机组设计工作实践经验的结晶。全书在介绍冷轧板带钢产品及基本生产工艺的基础上，重点结合板带生产工艺和生产线情况介绍各类型设备和机组的设计、应用要点，主要包括酸洗、冷轧板带钢轧机机组、精整机组、通用设备等的设计要求和设计细节，说明了不锈钢和电工钢等板带钢冷轧的要求和生产要点。

本书可供冶金/轧钢领域技术人员，设计、研发人员以及高等院校相关专业师生参考。

冷轧带钢生产过程主要控制坯料准备、酸洗、冷轧、退火和精整。

坯料准备要求化学成分、宽度和厚度尺寸公差（三点差和同条差）、镰刀弯应符合要求，表面光洁，不得有裂纹、折叠、分层、气孔、非金属夹杂缺陷等。

酸洗前带钢应矫直和对焊，以便进行连续酸洗。酸洗主要是为了清除氧化铁皮。在酸洗过程中应控制酸溶液浓度和温度、酸溶液中亚铁盐含量。

为了控制厚度和板形，应调整压下、速度、张力和辊型。厚度主要采用AGC控制，板形主要靠调整辊型（轧辊凸度和凸度补偿措施）来控制，例如HC、CVC等。

退火分为中间退火和成品退火。中间退火是为了消除加工硬化，产品退火是为了得到所需的组织和性能。退火炉有连续退火炉和罩式退火炉。罩式退火炉退火过程应控制炉内保护气体的比例、加热时间、冷却时间；连续退火炉退火过程应按退火曲线控制温度、速度、时间和气氛。控制炉内带钢张力保证板形，控制炉辊凸度可以防止带钢跑偏。

精整包括平整、剪切、涂油和包装等。平整能够改善板形、净化表面和得到需要的性能。平整过程应控制带钢的伸长率，剪切主要控制尺寸和表面质量，涂油应均匀，包装应符合规定要求，有利于保管、运输和交付。 2100433B

换热设备及时维修设备

设计换热装置时，换热面积常被设定为较大的且留有冗余。后续在运转中，就要随时查验并调控各时点的温度及流速。可增设配备的旁路系统，维持初期设定好的温度条件及流速状态。及时修护设备，在更大范围内推迟了结垢且延长可运转的总时间。运送至进口的物料总量也并非固定，是不断变更的。在各个阶段内都应测定聚集于换热器的污垢总量，测定酸碱值及微粒体积。针对各类状态下的结垢，都要配备不同添加剂。

换热设备新式修护技术

在流体中沉淀了较多污垢，这些污垢强化了经由流体时的沉淀。采纳新式技术，过滤并且去除聚集于装置内的污垢。有些物质很易结疤，对此可选化学处理及离子交换。紫外线可快速予以灭菌,超声也可抑制聚集的污垢。此外，还可优选机械清洗及化学性的清洗，即便设备处在日常运转中也可予以清洗。先要取出管束，把它浸没至预备好的液态物质内。这样一来，污垢将会慢慢变软而后滑落,借助机械手段除掉污垢 。

换热设备其他维护方式

增添固态磨粒至现有的流体中,这样即可清洗表层附带的更多污垢。然而，选取这种手段还要慎重规避缓慢累积的表层腐蚀。连续除垢可选海绵胶球，电站配备的冷却水侧及凝汽器都可借助这种除垢途径。换热器设有内在的管路，相比来看胶球有着更大的自身直径。胶球可轻轻挤压管壁,运动形态下的胶球就擦掉了沉淀物。现今的进展中还创设了刷洗污垢的自动装置，刷洗换热管可配备尼龙刷及外罩。

从现状看，换热设备平常的维修正日渐被注重，多数企业也接纳了配套的检修技术。在换热器内部，复杂反应状态下将会聚集偏多的污垢，缓慢腐蚀也增添了这种污垢。唯有定时查验，妥善去除聚集着的污垢才可恢复常态的运转。未来的实践中，还应顾及设备运转所处的场地真实状态，从细微人手慎重把控检修换热器及维护设备的细节，防控并杜绝潜在的运行隐患。