第一章：冷轧带钢生产概述
1．什么叫冷轧，冷轧带钢有哪些优点
金属在再结晶温度以下进行轧制变形叫做冷轧，一般指带钢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。
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O.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。
2．冷轧生产方法有哪几种
冷轧板带钢生产方法分为单片轧制和成卷轧制两种方法。
(1)单片轧制。单片轧制最早采用二辊式轧机，目前多用四辊式冷轧机。四辊冷轧机按其轧辊运转方向可分为可逆式和不可逆式。采用不可逆式四辊轧机进行单片生产时，轧制操作是由人工逐张将钢板喂入轧机，全垛钢板轧完一道次后，用吊车将板垛吊送到轧机前，进行下一道次的轧制，如此循环进行，直到轧成规定的成品尺寸时为止。
采用可逆式轧机时，则轧制操作有两种，一种是每一张钢板在轧机上往返轧制，直到轧制成最终的成品尺寸，然后再进行第二张钢板的轧制。这种操作方法虽然压下调整操作频繁，但产品表面不易划伤，故实际生产中应用较多，特别是轧制单重和尺寸较大的钢板，均采用此法。另一种是每张钢板逐张送入轧机，待全垛钢板轧完一道次后，再逐张返回轧制第二道次。此种操作方法使轧制产品尺寸较均一，而且省去了轧辊反转和压下的调整时间，从而冷轧机产量较高，但板面之间有时可能造成划伤。
单张轧制方法由于不能采用张力，故每道次的压下率一般不超过14％，轧制道次增多，钢板加工硬化程度增大。因此，单张轧制不能生产厚度很薄的冷轧产品。
(2)成卷轧制。目前，冷轧生产大多是采用成卷轧制，其基本形式分为单机成卷轧制和多机架连续式成卷轧制两种。成卷轧制采用二辊轧机、四辊轧机、偏八辊轧机、十二辊轧机、二十辊轧机等不可逆式和可逆式的冷轧机。
单饥不可逆式冷轧机主要有二辊轧机和四辊轧机两种(图1-1)，这种轧机在我国有数百台之多，其辊身长度在100-600mm之间，辊径在100-300mm之间。在这些轧机中，大部分设有
开卷机和卷取机。这些轧机主要用来生产600mm以下的窄带钢或平整成卷的窄带钢，轧制速度在1.2-2.Om／范围内。
图1-1不可逆式冷轧机
a-二辊不可逆式；b-四辊不可逆式
单机可逆式冷轧机分为四辊轧机和多辊轧机(偏八辊轧机、十二辊轧机、二十辊轧机)。轧机大部分采用工作辊驱动方式，这样可使总变形抗力减小，降低电能消耗，可轧制较薄的产品。表1-1给出了1200mm四辊可逆式冷轧机的主要技术性能。
与单机座可逆式冷轧机相比，多机架连续式冷轧机具有如下特点：(1)轧制速度高，一般在25m/以上（最高可达41m／）。
(2)产品质量好，能满足用户提出的力学性能、表面质量、厚度、精度等各种要求。(3)钢卷的两端均能压下，减少了切头切尾损失，金属收得率高。(4)产量高，年产量一般在数十万吨到100万t以上。
(5)采用液压压下装置和一系列自动化控制及各种新技术，其优点更为突出。
表1-11200mm四辊可逆式冷轧机主要技术性能性能工作辊直径/支撑辊直径某辊身长度/mm某mm轧制力/kN最大轧制速度/m·-1主电机功率/kw压下形式原料厚度某宽度/mm某mm成品厚度/mm钢卷质量/t钢卷最大外径/mm卷取机直径/mm卷取机电机功率/kw卷取机最大张力/kN卷取机最大速度/m·-1开卷机功率/kw开卷机张力/kN开卷机速度/m·-1年产量/万t1200mm四辊可逆式冷轧机400/1300某12001800013.82某2000电动压下(1.8-3.O)
某(550-1020)O.2～1.51518007502某66010013.82某80346.910多机架连续式冷轧机的缺点是：
(1)各机架的延伸和轧制速度不易调整，生产操作较难掌握。(2)轧制品种范围受一定限制。
(3)设备投资较大。
3．冷轧板带的生产工艺流程是怎样的
冷轧板带的轧制方法虽有单张和成卷、单机座和多机座之分，但它们的生产工艺过程却基本相似。冷轧薄板、带钢中有3大典型产品：镀层板、汽车板与电工硅钢板。其生产工艺流程大致如图1-2所示。
图1-2冷轧薄板、带钢生产工艺流程
4．冷轧薄带钢生产的发展概况怎样薄板、带钢的生产技术是钢铁工业发展水平的一个重要标志。薄钢板除了供汽车、农机、化工、食品罐头、建筑、电器等工业使用外，还与日常生活有直接关系，如家用电冰箱、洗衣机、电视机等都需要薄钢板。因而在一些工业发达的国家中，薄钢板占钢材的比例逐年增加，在薄板、带钢中，冷轧产品占很大部分。
冷轧生产最初是在二辊轧机、四辊轧机上进行的。随着科学技术和工业的发展，需要更
薄、质量要求更高的带材，尤其是仪表、电子、通讯设备上需要极薄带材。四辊轧机往往不能满足这一要求，这样便出现了新型结构的轧机，如六辊轧机、十二辊轧机、二十辊轧机、偏八辊轧机和其他复合式多辊冷轧机，如图1-3所示。
图1-3多辊冷轧机
a-十二辊轧机；b-二十辊轧机；c-偏八辊轧机
冷轧带钢可以用单机和多机架连轧机来生产，目前主要采用三机架到六机架四辊冷连轧机，这种轧机的特点是生产率高，机械化、自动化程度高，产品质量好。近年来，冷轧带钢生产技术的发展主要有以下几个方面：
(1)增加钢卷质(重)量。增加钢卷质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。钢卷质量增大后，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，钢卷质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，冷轧带卷的质量已达40t，个别的达到60t，以带钢单位宽度计算的卷重达到30-36kg／mm。
(2)提高机组和轧机的速度。以五机架轧机为例，20世纪50年代大都在20m／左右，60年代以来已逐步提高到30m／左右，最高轧制速度达37.5m/。六机架冷连轧机的最高轧制速度已超过了40m/。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)提高产品厚度精度。为提高冷轧带钢的厚度精度，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)改善板形。在带钢冷连轧机上，广泛采用液压弯辊装置来改善板形。
(5)提高自动化程度。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、剪切钢板的自动分选等自动化操作和控制。
（6）改进轧机结构。1971年以来，出现了全连续式冷连轧机。这种轧机只要一次引料穿带后，就可实现连续轧制。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，在连轧机人口端设置了活套装置。在冷连轧机组出口端没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。全连续式冷连轧饥即使在换辊时，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。
(7)改进生产工艺。不断采用新工艺、新设备，例如深冲钢板连续退火作业线和浅槽盐酸酸洗、HC轧机、和异步轧制等，以简化冷轧工艺过程，提高冷轧带钢的精度和节省能量。
5．什么叫镀锡薄钢板。其热镀锡生产工艺流程怎样通过热浸加工或电解加工，使冷轧薄板表面牢固地附着一层异种金属的过程叫镀层板加工工艺过程。而镀锡的薄钢扳叫做镀锡板，俗称马口铁。
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锡是化学稳定性较强的元素之一，其相对原子量为l18.7，密度为7.3g/cm，熔点为232℃。锡在硫酸、硝酸和盐酸的稀溶液中几乎不溶解。它的塑性较钢好，本身无毒，对人体无害。
镀锡板主要用于罐桶和食品包装盒、箱等方面。镀锡饭以片状或者成卷交货。
镀锡钢板的生产方法有热镀和电镀两大类。热镀锡时，带钢通过熔融的锡槽，将锡热镀在带钢表面。电镀锡时，带钢通过电解槽，用电解的方法将锡镀在带钢表面。
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热镀时镀层较厚．单位面积镀锡量多数大于25g／m，且镀层不均匀。通常热镀锡只存速度低、，生产率不高的单张或窄带镀锡机组上使用。热镀锡工艺流程如下：
原料一电解酸洗一高压水冲洗一溶剂处理一热镀锡一油处理一碱洗一除油一抛光一成品检验
热镀锡原板先进行白酸洗．清洗表面轻微氧化膜和油污等．或在盐酸槽内进行电解酸洗，以迅速清除表面氧化铁皮。镀锡槽中的锡液温度为300-400℃。进入锡槽前的原板先通过熔剂槽，清除表面氧化膜，由锡槽出来的钢板需通过棕榈油槽(油温235-240℃)，来防止锡发生氧化并保持熔融状态，以便由镀锡辊挤掉多余的锡量。然后经过洗涤机洗去油脂，抛光机抛光，就可得到表面光洁的镀锡板。
6．电镀锡板生产过程是怎样的
电镀锡板较老式的热镀锡板具有镀层薄而均匀、表面美观、锡层附着牢固等优点，但是需要的生产设备较庞大。
电镀锡工艺流程如下：
根据所使用的电镀液不同，电镀锡机组有碱性、酸性和卤素型3种类型。
碱性型电镀锡机组采用碱性电镀液，腐蚀性小，不需要耐酸槽和耐酸泵，其设备简单，投资低。但是，带钢的电镀时间长，电耗大，机组速度低，一般为180m／min，最大速度也只能达到300m／min。
酸性型电镀锡机组的电镀效率高，镀层厚度能控制，可以得到两个表面镀层厚度不等的差厚镀层带钢。这种机组的最大速度可达550m／min。在这种机组上，由于需要耐酸槽和耐酸泵，在带钢电镀前还要有对带钢进行电解脱脂等镀前处理设备，故机组投资费用较大。常用的酸性电镀液有硫酸盐和氟硼酸盐两种，氟硼酸盐电镀液的电镀效率较高，但其腐蚀性更大，对设备的维修要求更高。
卤素型电镀锡机组的电镀液是卤化物，电镀效率比氟硼酸盐还高，机组最高速度可达760m／min。由于速度较高，电镀槽采用水平式，以便于控制。卤化物的腐蚀性很强，必须十分注意防蚀措施。
目前，国内外应用最广泛的是酸性型电镀锡机，机组简图如图1-4所示。
图1-4酸性型电镀锡机组简图
1-带卷运输机；2-开卷机；3、4-送料辊；5-双刃剪切机；6-焊接机；7-送料辊；8-活套；9-张力装置；10-电解清洗和酸洗装置；11-刷洗机；12-电镀锡设备；13-打印机；14-软熔设备；15-钝化设备；16-涂油机；17-张力装置；18-送料辊；19-剪切机；20-卷取机；21-开卷
机；22-飞剪机；23-分选和堆垛装置
图1-4所示的酸性型电镀锡机组的主要技术性能如下：带钢规格：
带钢厚度O.15～O.6mm带钢宽度457～1016mm带卷最大外径1800mm带卷内径500mm
进料段带卷最大质量15t出料段带卷最大质量5t堆垛最大质量4t机组速度：
进料段最大速度550m／min
工艺段和出料段速度104-450m／min
在酸性型电镀锡机组中，电镀液的主要成分是硫酸亚锡和酚磺酸。电镀时以锡为阳极，带钢为阴极，这样，锡阳极就溶解成二价锡离子进入电镀液，并在带钢表面析出。电镀锡钢板的镀层厚度与电流密度成正比，因此可分别调节正、反两面的电镀电流而得到各自不同的镀层厚度。电镀的锡层附着力差，没有光泽，必须通过软熔装置将带钢加热到锡的熔点以上的温度，使锡层熔融，然后立即浸入水中冷却，使之变为有光泽的镀锡板。
软熔后的带钢表面覆有一层自然产生的锡的氧化物(主要是氧化亚锡)，当长期贮存或涂料烘烤时，会氧化而发黄，耐蚀性也就变坏。为了消除这些缺点，还要进行钝化处理(化学处理)。钝化是将带钢放入碳酸盐、铬酸盐溶液中进行化学处理或在重铬酸钠溶液中进行铬化电解处理。通过钝化，将自然产生的锡氧化膜溶解掉，并生成一层很薄但很致密的铬酸盐钝化膜，这种钝化膜有很好的保护作用。
镀锡钢带经钝化后，通过清洗、干燥、涂油(一般用静电涂油)最后切成定尺，或卷成带钢，
供应用户。
7．什么叫镀锌板。其生产方法怎样
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锌是一种蓝白色的金属，熔点为419.4℃，密度为7.14g／cm。
锌具有中等的延展性。室温下，锌在干燥的空气中不起变化。在潮湿的空气中锌表面则生成一层很致密的碳酸锌薄膜，它能保护锌内部不再受到腐蚀。由于锌有这样一种优良的特性，所以将锌镀在钢板表面上以防止腐蚀，这种钢板称为镀锌板。钢板镀锌后能大大延长使用寿命。如果钢板上锌层没有被破坏，那么锌可以防止腐蚀介质(水、氧气、二氧化碳等)接触钢板表面，这与镀锡层防腐的作用完全一样。但是，如果当镀锌层发生了破坏，个别部位的铁露出表面时，由于锌的化学性质比铁活泼，在腐蚀过程中锌与铁形成了微电池，锌是微电池的阳极，在腐蚀时被溶解，而铁是阴极则受到了保护。因此，镀锌器皿即使局部地方露铁仍然不会生锈。如果铁表面暴露得太大，那么铁就同未镀锌一样被腐蚀。由此可见，镀锌板具有良好的防锈性能，是建筑、车辆、家具、机械电气和包装等行业广泛应用的板材。
带钢镀锌有电镀锌和热镀锌两种方法。用电镀锌方法生产的带钢，镀层较薄，但工艺复杂。
8．热镀锌板的生产过程是怎样的
热镀锌板生产方法是由热镀锡生产方法发展而来的，大致可归纳为下列几种：
所谓线外退火，指原料(热、冷轧薄板)在进入热镀锌作业线之前，首先进行再结晶退火；所谓线内退火，指在热镀锌作业线上，钢板先进行再结晶退火，接着热镀锌。
目前，广泛采用森吉米尔法，也称为氧化一还原法。冷轧后的时钢被直接送到热镀锌机组，带钢在连续退火过程中先将油烧去，并在带钢表面形成薄薄的一层氧化膜，再经过退火炉的还原段，使表面的氧化膜还原成纯铁体，因而在进入锌锅时镀层与铁基结合得很好。图1-5是1700mm连续热镀锌机组的简图。机组的进料段和出料段的设备布置和工作情况基本上与连续电镀锡机组相同。连续热镀锌机组工艺段包括镀前处理(脱脂和热处理)、热镀锌、矫正和钝化4个主要工序。机组的速度为10-180m／min。
1700mm连续热镀锌机组采用快速加热炉脱脂退火的方法，退火炉加热最高温度达980℃，退火后的带钢在450-470℃温度下进入锌槽，以保持锌液温度不变。控制镀层厚度采用“气刀法”，即在锌槽出口采用可控的喷嘴沿一定角度向带钢喷吹压缩空气或过热蒸汽，以除去多余的锌液，用这种方法可以生产正、反两面镀层厚度不同的差厚镀锌钢板。为使原板表面形成一层锌铁合金，使它具有良好的延伸性，镀锌后的钢板应经过再加热(即通过镀层退火炉)，加热温度约为550℃。为提高镀锌钢板的防腐性能，带钢冷却后，应在铬酸或磷酸液中进行钝化处理。
镀锌机组的头部设备与一般带钢连续作业线相类似。尾部设备除一般的卷取、横剪和垛板设备外，常设有平整机和拉伸矫正机，以提高带钢的力学性能和改善板形。
9．2030mm连续电镀锌机组工艺和机组特点是什么
近年来，对薄镀锌板的需要量不断增加，使电镀锌板生产技术得到迅速的发展。2030mm连续电镀锌机组的年产量为15万t，机组组成如图1-6所示。
2030mm连续电镀锌机组的主要产品有单面镀锌板、双面镀锌板及差厚镀锌板等各种类型的锌板。其主要指标为：
板厚：0.5-2.5mm、宽度900-1550mm；
2
镀层的厚度：双面镀时为3-40g／m，差厚镀锌时镀层厚度可在此范围内调整，单面
2
镀时锌层厚度可达80g／m。
图1-51700mm连续热镀锌机组的简图
1-带卷运输机；2-开卷机；3、4-送料辊；5-双刃剪切机；6-焊接机；7-水平活套车；8-张力辊；9-三段
式热处理炉；10-镀锌槽；11-气刀装置；12-锌层热处理炉；13-带钢冷却装置；14-张力辊；15-平整机；16-张力辊；17-拉伸弯曲矫正机；18-张力辊；19-钝化处理设备；20-平活套车；21-剪切机；22-涂油机；23-卷取机；24-活套坑；25-飞剪机；26-堆垛装置。
连续电镀锌的主要工艺流程为：清洗一电镀一后处理。
(1)清洗。清洗过程主要包括脱脂、酸洗、刷洗等。脱脂又分化学脱脂和电解脱脂。化学脱脂，使用NaOH、NaC03、NaP04等药品对动、植物油起皂化作用，对矿物油起乳化作用。
图1-6连续电镀锌机组的组成
化学脱脂反应过程如下：
电解脱脂化学反应过程如下：
溶液温度70～80℃，温度高可提高反应速度。
酸洗的目的是去除氧化铁皮。酸液可采用盐酸或硫酸，图1-6所示机组采用硫酸溶液。酸洗的化学反应过程如下：
酸洗条件：硫酸的质量分数一般为5％-10％；温度60-90℃。
(2)电镀。2030mm连续电镀锌机组采用喷射式不溶性阳极电镀槽。将卧式槽增加喷射电镀液的集流管，可溶性锌阳极改为不溶性Pb-Sn合金阳极，其结构如图1-7所示。
图1-7电镀锌槽的结构
1-导电辊；2-不溶性阳极；3-绝缘垫；4-集流管；5-槽体；6-收集槽；7-循环槽；8-冷却器；9-泵；10-锌溶解槽；11-沉淀槽
电镀槽由外槽、内槽、不溶性阳极、导电辊、边缘罩、支持辊绝缘垫和电解液循环系统组成。
喷射式不溶性阳极电镀锌是采用硫酸锌作为电解液，硫酸锌在水中电离，其化学反应过程如下：
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