冷轧PL-TCM机组讲课稿3-7

第一篇：冷轧PL-TCM机组讲课稿3-7

冷轧工序工艺流程介绍

PL-TCM机组

冷轧工序 赵小龙 二〇一三年五月二日

PL-TCM工艺流程介绍 主要内容

 酒钢碳钢冷轧工程总体介绍

 酒钢碳钢冷轧工序PL-TCM工艺介绍  酸洗冷连轧知识介绍

 原料条件对冷轧产品质量的影响 酒钢碳钢冷轧工程总体介绍

2.1 概述

碳钢冷轧工程主要的生产工艺设备包括6条主线生产机组、3条配套的半自动包装机组、1个手动包装区域。

       酸轧机组

1条

能力150万吨/年 罩式退火炉

1组

能力75万吨/年 镀锌机组

2条

能力75万吨/年平整机组

1条

能力80万吨/年 重卷机组

1条

能力28万吨/年 半自动包装机组

3条

能力100万吨/年 手动包装

1组

能力55万吨/年

2.2 生产辅助设备

（1）磨辊间

主要配备工作辊磨床3台、支承辊磨床1台、毛化机床1台以及相应的轴承及轴承座拆装、清洗等设备。承担冷轧机组、平整机和镀锌工序光整机的各种辊子的修磨、毛化和装配等作业。（2）乳化液站

主要配备乳化液再循环系统、乳化液供应系统、淤泥处理系统、轧机清洗系统等设施。对酸轧机组冷连轧机轧辊系统和带钢进行冷却、润滑及轧机清洗。（3）酸再生系统

配置了奥地利安德里兹公司的盐酸再生系统，采用喷雾焙烧酸再生工艺进行盐酸再生，予留脱硅工艺。保证酸洗机组正常生产，并能生产高品质氧化铁粉。2.3 工程情况概述

总建筑面积：

164032m2 主厂房长度：

959.5 m 主厂房宽度度：

174m 2.4 生产规模和产品方案 2.4.1 生产规模

碳钢冷轧项目设计年产冷轧成品钢卷150万吨，其中冷轧钢卷和热镀锌钢卷各75万吨。

2.4.2 原料需求

冷轧所需原料钢卷将全部由热轧CSP工序提供。年需原料钢卷（CSP热轧钢卷）：157.9万吨。原料规格：厚度

1.8～6 mm 宽度

850～1680 mm 2.4.3 冷轧产品大纲

钢种：低碳软钢 CQ、DQ、DDQ、EDDQ 高强度钢HSS/HSLA 产品用途：建筑、家电、汽车(客货车用板及轿车内板)、轻工、制造、包装等行业。

冷轧产品大纲

2.5 冷轧的平面布置

见大图 2.6 冷轧工程工艺流程 冷轧工序工艺

3.1 主要机组

碳钢冷轧生产机组主要包括：  5机架酸轧联合机组（PL-TCM） 罩式退火炉 平整机组  重卷机组

 3条半自动包装机组

3.2 PL-TCM机组工艺和设备布置图 3.2.1 PL-TCM五机架联合机组

PL-TCM酸轧机组选用了MITSUBISHI-HITACHI的3段喷流紊流酸洗＋5机架6辊UCM冷连轧机组成的连续式酸洗冷轧联合机组，完成热轧钢卷的连续酸洗和冷轧处理过程。

3.2.2 机组主要技术数据

机组总长度：360m（1）原料及产品 产能

年需热轧原料钢卷：1579000 t； 年产成品冷轧钢卷：1500000 t；

钢种：CQ、DQ、DDQ、EDDQ、HSLA/HSS 原料规格

厚度

1.8～6.0 mm 宽度

850～1680 mm 钢卷内径 ф762 mm 钢卷外径max.ф1950 mm 卷重指标max.18.5kg/mm，平均16kg/mm 钢卷重量max.31 t 产品规格

带钢厚度：0.25～3.0 mm 带钢宽度：830～1660 mm 钢卷内径：ф508/610 mm 钢卷外径：max.ф1900 mm 卷重指标：max.18.5kg/mm，平均16kg/mm 钢卷重量：max.31 t（2）机组速度 入口段 工作速度 穿带速度 最高600m/min 最高60m/min 加速度/正常停车的减速度 最高60m/min/s 酸洗工艺段

工作速度： 最高200m/min（生产CQ, DQ时）

最高187.5m/min（生产DDQ时）最高187.5m/min（生产HSS时）最低30m/min 最高30m/min 穿带速度 加速度/正常停车的减速度 最高30m/min/s 切边及检查段 工作速度 穿带速度 最高300m/min 最高60m/min 加速度/正常停车的减速度 最高60m/min/s 冷连轧工艺段 最大轧制速度： 最大卷取速度： 带钢切分速度： 最小工作辊径下最大速度为1200m/min 最大1250m/min 最大260m/min 穿带速度： 50m/min（3）活套能力

入口活套能力

最多693m 有效能力最高为654m 中间活套能力

最多261m 有效能力最高为229m 出口活套能力

最多322m 有效能力最高为279m（4）酸洗工艺段工艺技术参数 酸洗槽的类型 喷射紊流式 最大设计能力 500t/h 酸洗温度 约为80～85℃

（5）五机架冷连轧工艺段工艺技术参数 轧机型式 5机架UCM冷连轧机（参见flash动画）

机架间距

5500mm 工作辊 455～405mm直径×1800mm长 中间辊 530～480mm直径×1850mm长 支承辊 1370～1220mm直径×1780mm长 最大轧制力 max27.0MN 工作辊弯辊：

正弯最大0.406MN/轴承座 负弯最大0.394MN/轴承座

中间辊弯辊：

正弯最大0.699MN/轴承座 支承辊平衡力：

最大0.93MN/辊 中间辊窜辊：

窜辊力最大1.03MN/辊 窜辊行程约为500mm 张力卷取机：

Carrousel双卷轴张力卷取机 带卷内径： 610mm 带卷外径： 最大为1900mm/最小1000mm 轧辊乳化液系统

结构： 3种浓度乳化液系统。循环流量： 总共最大为25,000L/min 轧制线高度： 1200mm 轧制方向： 从操作侧看去为从左向右

3.2.3 PL-TCM工艺流程及设备布置图

热轧原料钢卷来自于与冷轧毗邻的CSP成品库，酸轧机组入口步进梁直接进入CSP成品库内，按生产计划吊车将钢卷吊运至入口步进梁上，由步进梁将钢卷运入酸轧机组跨。跨内步进梁与机组中心线平行，安装有超声波钢卷宽度检测及对中装置，设有托辊，由人工拆除捆带。随后由回转台将带卷回转180°以调整带卷的开卷方向，再将其送到入口横移小车上，该小车将带卷送到1#或2#上卷小车位置上，再由上卷小车送到1#或2#开卷机，进行自动高度对中后上卷。带卷头部由开卷器打开，然后穿带进入直头机，使带钢头部得到矫直。随后进入入口剪，切去钢卷超厚及不规则的头尾部分。完成剪切后，通过焊机将前一带卷的尾部和后一带卷的头部焊接在一起，从而实现连续酸洗。焊机月牙剪将带钢角部切成圆弧，以减小应力集中防止断带，同时在焊缝附近冲孔便于对焊缝进行跟踪。带钢通过入口活套后进入酸洗工艺段。

先经张矫破鳞机对带钢进行机械破鳞以大幅度提高酸洗效率，并改善带钢板形，随后进入酸洗工艺段。采用三菱新型的喷流酸洗工艺，酸槽入、出口逆带钢运行方向喷射酸液形成紊流，而酸槽底部阻石与上部挡辊则显著破坏带钢表面的层流层，从而在酸槽中形成强烈的紊流。

三个酸洗槽串级逆流酸洗，通过化学反应去除掉带钢表面氧化铁皮，再经四级漂洗清洗掉残余酸液。漂洗出口设有蒸汽加热的带钢干燥器，将表面多余的水通过热风的形式除去。每个酸槽都有独立的酸液循环系统。漂洗也为串级循环，再利用酸循环系统的冷凝水进行漂洗。

酸槽中的酸液靠重力流回酸循环罐，酸循环系统对酸液过滤并加热后再打至酸槽，如此循环以保证酸液的温度在80～85℃。新酸液连续注入2#、3#循环酸罐，按3#—2#—1#循环进行串级逆向供酸，最后从1#酸槽以一定流量连续打出废酸液并送至废酸再生站。1#和3#循环系统中装设有电导率仪和密度检测仪，由模型计算出酸液中的HCl浓度和Fe离子浓度，进行补排酸量的优化控制。

酸洗后带钢经中间活套进入切边段。该切边剪为无驱动的转塔式切边剪，设有月牙剪将变宽度部分切成圆弧状以实现进刀、退刀，避免应力集中引起断带。切边剪出口还设有一台去毛刺机，用于去除带钢边部的毛刺。所切带钢边会被旋转式碎断剪切成约240mm长的碎边，并通过带式运输机将其从生产线运入废料箱。带钢切边后经出口活套出来后，入轧机轧制。轧机为5机架六辊UCM轧机，装备有工作辊正负弯辊、中间辊正弯辊、中间辊串辊，5#机架装备有工作辊分段冷却，出口装备有板型辊，可实现5#机架对带钢板型在线闭环控制，同时末架还可通过轧辊倾斜来动态控制带钢楔形，中间辊串辊则由自动予设定系统根据带宽进行设定；轧机装备有液压AGC技术，对带钢厚度进行精确控制：1#机架进行前馈及反馈控制，使带钢厚度偏差得到大幅度纠正，2#～5#下游机架则根据末架出口测厚仪测得的厚度偏差进行反馈及秒流量控制，1#机架还可检测并补偿支撑辊的偏心。整个液压压下系统可以补偿加减速所造成的摩擦力的变化。当变换轧制规格时，FGC系统可保持各架的协调性，使张力波动最小、过渡段最短。根据轧制钢种和规格的不同，末架轧机工作辊为光面辊或毛化辊，同时乳化液润滑有四种模式可供选择，乳化液经轧机下方收集盘收集后返回乳化液系统，经过滤及加热后循环使用，根据水质定期排放。工作辊和中间辊可以全自动换辊，可单独或同时更换，将辊对直接拉入（或拉出）轧辊间，支撑辊为半自动换辊。轧后带钢经飞剪分卷，之后进入卡轮塞卷取机进行卷取，在皮带助卷器的协助下，完成头几圈卷取，随后皮带助卷器打开，机组加速至正常速度并建立张力。转盘有2个卷轴，当卷取快结束时，该卷轴旋转至卸卷位置，同时另一卷轴转至卷取位置，准备接受下一卷带钢。

为防止薄带卷塌卷及吊运钢卷时保护内外圈，在生产h≤0.5mm薄带卷时需衬套筒，卷取机配有自动上套筒装置。

卷取完毕的钢卷由卸卷小车卸卷，经称重、打捆、贴标签后，由步进梁送至中间库内存放。约每轧制10卷抽检1卷，将钢卷送至离线检查线，人工对带钢上下表面仔细检查。

为了实现酸洗段的连续生产，全线设有三个活套，水平分层布置在混凝土活套室内。入口活套的作用是：当机组入口段进行上卷、穿带及焊接等操作时，通过活套的充放套，酸洗段仍能以正常速度运行； 中间活套用于当切边剪更换剪刃或换宽度低速运行时储存带钢，保证酸洗正常运行；出口活套用于当切边剪换剪刃、换宽度时，储存带钢保证轧机正常运行，以及当轧机出口低速分卷时，不影响上游的正常运行，当轧机工作辊自动换辊时，1#和2#出口活套同时投入保证上游工序的操作。为适应各段所需张力，全线共设有6套张紧装置，分别位于入口活套入口处、拉矫机入口和出口、中间活套入口出、切边剪出口、轧机入口。

全线共设有8套纠偏装置，其中6套常规纠偏装置分别位于三个活套的入口处、入口活套中部、切边剪入口及轧机入口，2套精密纠偏装置分别位于切边前和轧机前。工艺原理

4.1 酸洗

4.1.1 酸洗的目的和作用

连续酸洗线是冷轧项目的一部分，它位于冷连轧机之前。是冷轧厂的第一道处理工序。

酸洗线的主要作用是为了清除粘附在钢材表面的氧化铁皮层，为后续加工（TANDEM COLD ROLLING MILL）做好准备，并且应尽可能防止在酸洗过程中出现新的缺陷（如酸洗缺陷、切边缺陷、皱褶等）。其他还有按照产品宽度要求进行切边的作用。

4.1.2 酸洗方式

目前在冶金行业的冷轧带钢厂家应用的带钢酸洗机组主要有三类形式，即:（1）连续卧式酸洗机组；（2）连续立式酸洗机组：（3）半连续酸洗机组。

连续卧式酸洗机组包括普通（深槽）式酸洗机组、浅槽式酸洗机组、紊流（湍流）式酸洗机组及喷流式酸洗机组。

连续立式酸洗机组即为塔式盐酸酸洗机组。半连续酸洗机组以推拉式酸洗机组为主。

4.1.3 酸洗技术的发展

随着带钢冷轧酸洗新技术的飞速发展，出现了许多带钢酸洗的新技术工艺，如20 世纪80年代初在浅槽酸洗的基础上又发展了浅槽紊流酸洗，由于有了浅槽及紊流酸洗，酸洗机组和冷轧机组连在一起就成为可能，即酸洗冷轧联合机组。它采用带有固定酸洗装置的连续冷轧，其优点是可以改善轧制过程，解决带钢的无头冷轧问题。

4.1.4 带钢表面氧化铁皮的结构

带钢表面的氧化铁皮是由于热轧带钢在加热、轧制及冷却过程中与空气接触而生成的。随着带钢与空气接触的温度、时间等不同，带钢表面氧化铁皮的结构、厚度和性质也不同。了解氧化铁皮生成的这些因素和特性是为了能够更好地清除带钢表面氧化铁皮。由加热生成的带钢表面氧化铁皮比较疏松和有裂缝，在粗轧机上轧制时即被破碎，再借助于高压水的猛烈冲刷和激烈冷却爆破的作用，几乎把加热炉内生成的氧化铁皮全部从带钢表面上除掉。只有当水压不够时，才可能残留部分氧化铁皮。热带钢粗轧阶段在表面上又生成气泡状薄层氧化铁皮，随着带钢轧制延伸，这薄层氧化铁皮破碎而被除掉。带钢粗轧后在输送辊道上又会生成氧化铁皮，进入精轧机组后也会被破碎除去。带钢在精轧机组里轧制时间很短，压下率又较大，因此带钢表面生成的氧化铁皮也迅速地被水和蒸汽冲掉。这样带钢从精轧机组轧出时表面是纯净的。所以热带钢表面氧化铁皮主要是终轧后、卷取以及成卷后的冷却过程中生成并成长的。因此，带钢的终轧温度、卷取速度和成卷后带钢冷却速度是影响氧化铁皮生成和性质的主要因素。带钢表面氧化铁皮通常是由 3 层构成的，热带钢轧机轧出的带钢表面氧化铁皮总厚度一般为 10μm。其内层是疏松多孔的细结晶组织且易于破坏的氧化亚铁 FeO，占氧化铁皮总厚度约 50% ；中间层是致密而无裂纹的呈玻璃状断口的四氧化三铁 Fe3O4，占铁皮总厚度的40%左右；外层是呈柱状结晶构造的三氧化二铁 Fe2O3，占铁皮总厚度约 10%。但是，由于热带钢各部分温度和冷却速度不同，如沿热带钢长度方向的头、中、尾部和沿带钢宽度方向的边部、中间以及带钢外层数圈和内层数圈的温度和冷却速度不同，导致即使同一带钢表面上其各部位的氧化铁皮结构也不相同。带钢表面氧化铁皮的结构热轧宽带钢和窄带钢的表面氧化铁皮结构也各不相同。宽带钢上多半是一层 Fe3O4，有时也出现在 Fe3O4层中夹杂着明显 FeO的变态层。窄带钢上氧化铁皮通常为 3 层结构。带钢沿宽度和长度上的表面氧化铁皮结构不同，故所要求的酸洗时间也不同，这是因为带钢尾部轧制温度一般比带钢中部和头部的轧制温度低 30 ～ 50℃，因此带钢尾部氧化铁皮的生成过程结束得早，氧化铁皮也薄，对酸洗有利。最难酸洗的是带钢头部表面氧化铁皮。这是由于其生成过程结束得迟，使氧化铁皮增厚的缘故。总之，热轧速度低、终轧温度和卷取温度较高、带钢冷却速度慢都会使氧化铁皮增厚和促使 FeO分解成 Fe2O3或 Fe3O4，引起氧化铁皮结构的变化，导致带钢酸洗时间增长。因此，在酸洗操作中，应根据具体情况适当地控制酸洗时间，以避免造成酸洗缺陷。

氧化铁皮是金属在加热、热处理或在热状态进行加工时形成的一层附着在金属表面上的金属氧化物。由于金属的成分、表面温度、加热和冷却制度、周围介质含氧量等因素的不同，氧化铁皮的成分与结构也因之而异。一般说来，金属的化学性质越活泼，温度越高，金属的氧化速度就越快。氧化时间长，则形成的氧化铁皮厚度就越大。铁是一种比较活泼的金属，各种铁的氧化物，结构也较为疏松，而钢材的轧制及钢铁制品的加工，多半都是在较高的温度下进行的，因此加快了钢材的氧化速度，促进了钢材表面氧化铁皮的形成。

由于热轧带钢的化学成分、轧制温度、轧制后的冷却速度及卷取温度的不同，所以带钢表面上所生成的氧化铁皮的结构、厚度、性质亦有所不同，具体地分析、研究这些特征，对于有效地清除氧化铁皮和控制氧化铁皮生成有利于清除的形式都是有利的。

4.1.5 影响带钢表面氧化铁皮的因素

带钢表面的氧化铁皮，由于钢的化学成分、轧制时带钢表面温度、轧制时的加热及终轧温度、冷却制度、周围介质的含氧量的不同，因此氧化铁皮的组成和结构也因之而异。铁氧系的热力学分析证明，铁的氧化过程是 Fe→FeO（氧含量 23.26%）→Fe3O4（氧含量 27.64%）→Fe2O3（氧含量 30.04%）。

（1）终轧温度及速度的影响

铁的氧化过程是 Fe→FeO→Fe3 O4→Fe2 O3，随温度升高，氧化速度也逐渐增大。在600 ～ 800℃ 的温度范围内，生成的氧化铁皮能够很好地阻碍铁及氧原子的扩散，因而氧化速度反而不再继续增大。当温度超过 800℃ 时，氧化铁皮阻碍扩散的能力将大大降低，因此氧化速度又迅速增大，如图4所示。由于温度的升高，氧化速度加快，因此在单位时间内，带钢表面氧化铁皮的厚度随着氧化温度的升高而增厚。同样，高的轧制速度可以减少带钢在高温中与空气接触的时间，从而也就减小了氧化铁皮的厚度。因此，为了减小氧化铁皮的厚度，热轧带钢应在尽可能低的温度和尽可能高的轧制速度下进行轧制。从氧化铁皮的结构上看，终轧温度在 700 ～900℃ 之间时，所形成的氧化铁皮含 80% ～ 90% 的FeO、10% ～ 20% 的 Fe3O4。在温度大于 900℃，氧化或氧化性气体较多时，铁将迅速被氧化，Fe2O3 可以在高温下快速形成，这时氧化铁皮除 Fe3O4 外，将不出现 FeO，并开始在铁皮表面形成 Fe2O3 单独一层。当温度小于 570℃ 时，氧化铁皮由 Fe3O4 组成，表面上覆盖着一层很薄的 Fe2 O3。提高轧制速度可以减少氧化铁皮的厚度，然而，过高的轧制速度将使卷取温度迅速提高，并造成氧化铁皮中的富氏体转变为 Fe3 O4，给以后清除带钢表面上的氧化铁皮（酸洗）工作带来困难。因此，准确地控制轧制速度乃是有利酸洗的重要因素。研究结果表明，获得符合最佳酸洗时间的氧化铁皮，终轧温度应该是 850℃。

图4

（2）冷却速度的影响

我们知道，一般热轧带钢表面氧化铁皮有 3层：靠近基铁的内层为富氏体，中间为Fe3 O4，外层为 Fe2 O3。其中有利于酸洗的富氏体在 575℃ 以上是稳定的，在 570℃ 以下时富氏体中 FeO 不稳定，并且按照 4FeO = Fe3 O4+ Fe分解，变成 Fe3 O4 和 Fe。当温度进一步降低到 300℃ 以下时，这种转变将趋近于零。如果氧化铁皮层在 570 ～ 300℃ 之间急速冷却的话，那么，富氏体层将来不及分解并在更低的温度下被固定下来，从而得到有利于酸洗的富氏体结构。缓冷时，铁皮中的富氏体层随着冷却速度变慢而逐渐减少，因此，带钢在冷却区域冷却速度较慢时，铁皮中富氏体层只有少量存在或完全没有。一般是在输出辊道上喷射高压水加快带钢的冷却速度。在喷水的情况下，氧化铁皮的厚度增加得很快。因为氧化铁皮在水中要比在空气中形成得快，因此，在水蒸气气氛中停留的时间愈长，形成的氧化铁皮就愈多，而 FeO 的含量却减少，所以准确地调节喷水段中的冷却速度和尽可能地减少在水中停留时间是非常必要的。

（3）卷取温度的影响

带钢的卷取温度在600 ～ 700℃ 时，对铁皮层厚度的增加没有太明显的影响。然而，卷取温度越高，在带钢的边缘和头尾会生成 Fe2 O3，这些都是我们所不希望的。进一步降低卷取温度对氧化铁皮的厚度没有什么影响，但带钢边缘和尾部出现 Fe2 O3的危险性减小了，同时，富氏体向 Fe3 O4 转化的程度也减小了。当卷取温度从 700℃ 降低到 600℃ 时，酸洗时间可缩短 10% ～ 15%。为了控制富氏体的转化，带钢应该在相当低的温度下，如 500 ～ 550℃ 下卷取，但这样将导致卷取前带钢水冷时间增加，从而引起氧化铁皮厚度不均匀性的增加，Fe3 O4 将增多，富氏体减少，因此，必须给轧机找出最佳带钢卷取温度，以减少带钢在冷却后富氏体的转化，防止铁皮厚度明显增加。实验表明，在550 ～ 590℃ 卷取时，带钢上的氧化铁皮层最薄，其中富氏体层较厚，富氏体分解最少，因而酸洗时间能够减少。

（4）其他因素的影响

为了避免富氏体的转化，必须使板卷的冷却速度加快，特别是在 350 ～ 500℃ 范围内的冷却速度要达到相当高的程度。近年来所有新建的热轧机生产的钢卷重都大大地增加了，随之带来了板卷冷却时间的延长。例如，卷重由 4 ～ 6t增加到 20 ～ 25t，冷却时间则由 1.5 ～ 2昼夜延长到 3.5 ～ 5昼夜。这样富氏体将完全转化，给酸洗工作带来困难。为了改进铁皮结构，目前有些国家把板卷放入盛水的容器中，使板卷的温度降到小于350℃。事实证明，这样对提高酸洗速度是有利的。这种方法的唯一不足之处是，钢卷内、外围骤然冷却，而中部冷却较慢，会引起铁皮结构不太均匀。

在酸洗试验中，很值得注意的是轧辊粗糙度的影响。在使用粗糙的受到损坏的轧辊时，往往在带钢边缘上会造成酸洗时间延长 50% 左右。

综上所述，用较大的轧制速度、光滑的轧辊、低的终轧温度和卷取温度以及较高的冷却速度，均可对热轧带钢的酸洗产生有利的影响。

4.1.6 氧化铁皮的性质

氧化铁皮的性质对酸洗速度有着较大的影响。由于氧化铁皮的性质较多，不便一一叙述。下面我们只着重讨论与酸洗有关的一些性质。

（1）紧密度

氧化铁皮内层是疏松而多孔的细结晶组织，各晶粒之间互相联系薄弱并且易于破坏，这层称之为富氏体的组织主要由氧化亚铁（FeO）组成；致密、无孔和裂缝，成玻璃状断口的中间层是磁性氧化铁（Fe3 O4）；外层是结晶构造的氧化铁（Fe2 O3）。因此，在金属冷却期间结构发生变化时，在铁皮中便产生了裂纹和气孔，为酸洗工作创造了有利的条件。

（2）厚度

金属在生成氧化铁皮时，其体积增大，如生成富氏体时，体积增大 1.76 倍；生成Fe2 O3 及Fe3O4 时，体积增大分别为2.1倍和2.4倍。由于体积增大，因而在平行于金属表面的方向上产生一种压应力，同时还产生一种力图使氧化铁皮从金属表面上剥落的拉应力。当这些内应力小于氧化铁的强度时，氧化铁皮便产生裂缝；当内应力大于氧化铁皮同金属表面的附着力时，氧化铁皮就会从金属表面上脱落下来，这就给机械方法破碎氧化铁皮提供了有利的条件。

氧化铁皮内应力的大小与金属表面状态有关，金属表面越粗糙，则内应力就越大，氧化铁皮破碎和脱落的可能性也就越大。例如，带钢的炉生铁皮及粗轧过程中生成的氧化铁皮很容易被清除掉就是这种原因所致。

（3）在金属上的附着力

各种氧化铁皮与基体铁的附着力是不同的。附着力的大小，一般用破坏应力来衡量，附着力越大则破坏应力也越大，附着力越小则破坏应力就越小。FeO 的破坏应力约为0.4MPa；Fe3 O4的破坏应力约为 40MPa；Fe2 O3 的破坏应力约为 10MPa。由于氧化铁皮与基体铁的附着力越大，氧化铁皮就越难从基铁上脱落，因此，从附着力的大小上可看出，FeO 的附着力最小，它是氧化铁皮中最容易被除掉的。铁皮的附着力决定于氧化的时间及钢板的化学成分，这是由于长时间氧化，铝、锰、硅等元素在铁皮与金属之间析出，使内层氧化铁皮成为含有各种氧化物的混合物。使氧化铁皮对钢的附着力大大降低。

4.1.7 清除氧化铁皮的方法

清除氧化铁皮的方法有以下 3 种

机械破鳞法。主要有砂轮研磨、弯曲破鳞和喷丸破鳞 3种形式。砂轮研磨除鳞可采用手动砂轮或专用砂轮磨床。由于此法效率低，除鳞后钢板表面质量差，所以在原料除鳞中很少采用，只是在去除个别局部铁鳞时才采用。弯曲破鳞主要形式，它多安装在连续酸洗作业线上。带钢表面的氧化铁皮，因带钢的反复弯曲而被破碎。此法能起到破碎铁鳞有利于提高酸洗除鳞的效果，但不能完全清除铁鳞。所以弯曲破鳞与酸洗除鳞联合在一起使用。喷丸破鳞的作用与弯曲破鳞相似。该装置是将喷丸（细小的铁珠）用高压空气送入高速旋转的叶片上，获得加速度之后，均匀地喷打在运动的带钢表面上，达到破碎和清除板面铁鳞的目的。由于此法可使全部板面受到喷丸的喷打，所以破鳞效果好，效率高。生产实践中喷丸破鳞装置多安装在连续酸洗作业线上，与酸洗配合使用，大大加快了酸洗除鳞的速度和提高酸洗除鳞的质量。

化学除鳞法。此法主要利用氧化铁皮能和酸发生化学反应的基本原理，使钢板或钢带全部浸泡在一定浓度的酸液中，并使它与酸液作相对的运动，加速化学反应过程的进行，最后达到清除表面氧化铁皮的目的。此法虽可将铁鳞全部除掉，但所需时间较长，特别是对铁鳞厚度不匀的板料，往往发生局部过酸洗，局部铁鳞未除净的缺陷，所以在有条件的情况下，也尽量不单独采用。

机械化学联合法。此法是目前最普遍采用的除鳞形式，从设备上看可分为弯曲酸洗和喷丸破鳞酸洗两种形式。

酸洗时氧化铁皮是由于三种作用而被清除的。第一，氧化铁皮与酸作用而被溶解（溶解作用）；

第二，铁与酸作用生成的氢，机械地剥落氧化铁皮（剥离作用）； 第三，生成的氢使氧化铁还原或氧化亚铁，之后与酸作用而被除去（还原作用）。

4.1.8 酸洗的定义

酸类按照一定的浓度、温度、速度，用化学的方法除去氧化铁皮，这种方法称为酸洗。

酸洗的分类 酸洗分类如下：

按酸的种类分：有硫酸酸洗、盐酸酸洗、硝酸酸洗、氢氟酸酸洗等。酸洗必须根据钢板的材质采用不同种类的酸，例如，用硫酸、盐酸酸洗碳素钢板；用硝酸加氢氟酸的混合酸来酸洗不锈钢板等。按轧制工艺分：有钢坯酸洗（初轧）、线材酸洗、锻材酸洗、板坯酸洗、钢板酸洗、带钢酸洗等。

按钢材的化学成分分：有碳钢钢材酸洗、硅钢钢材酸洗、合金钢钢材酸洗、不锈钢钢材酸洗等。

按酸洗设备类型分：有槽式酸洗、摆动式酸洗、连续式酸洗、半连续式酸洗、塔式酸洗等。

按酸洗反应性质分：有化学酸洗、酸碱复合酸洗、电解酸洗、中性电解去鳞等。

4.1.9 带钢氧化铁皮的可酸洗性

热轧带钢的可酸洗性和氧化铁皮的形成一样，与很多因素有关，如氧化铁皮的粘附强度、钢的成分、机械变形的种类和程度、氧化铁皮的结构及厚度、表面污染（例如油脂引起的污染）、表面缺陷、酸洗剂的种类和成分以及酸洗时的工作条件等。下面仅就氧化铁皮的结构耐酸性进行分析。

在氧化铁皮中，富氏体只是在靠近钢板的表面上存在，而铁皮外层的 Fe3O4 和 Fe2O3在酸溶液中是比较难于溶解的。但由于铁皮层存在着裂缝和气孔（特别是通过破鳞或拉矫之后），因此酸溶液便能通过这些裂缝、气孔到达金属表面和富氏体层，随着金属铁和富氏体的溶解，便减少了铁皮与金属之间的附着力，并在酸液与金属铁反应过程中生成的氢气的作用下，氧化铁皮便从基体上脱落而沉到酸槽底部。与此同时，难溶的Fe3O4 及Fe2 O3 也被还原成容易溶解的 FeO，从而使氧化铁皮从带钢表面上分离开来。影响酸洗性的另一个重要因素是铁皮的致密度。富氏体具有天然的最大孔隙率，而Fe2O3层及 Fe3O4 层是致密的，它们会把铁皮中其他氧化层内的气孔全部堵死，从而阻碍了酸液的渗入。带钢在冷却过程中虽然会形成一些裂纹，但也不能保证酸液渗入氧化铁皮的深处。特别是现代化轧机生产的热轧带钢，铁皮的厚度是相当稳定的，致密度是相当高的，因此，为了提高氧化铁皮的可酸洗性，采用破鳞设备增加裂纹仍然是十分必要的。在酸洗时会发现，带钢尾部（酸洗带卷头部）表面上的氧化铁皮较容易洗掉。这是因为带钢尾部的轧制温度一般比中部和头部低 30 ～ 50℃，并在卷取时受到从卷取机上落下来的水的强化冷却，因此，带钢尾部铁皮形成的过程结束得较早，氧化铁皮较薄，而FeO 来不及转化。最难酸洗的是带钢头部（酸洗带卷尾部）的氧化铁皮，这是因为带钢头部氧化铁皮的形成过程比尾部结束得缓慢，而使氧化铁皮层加厚的缘故。此外，氧化铁皮的缓冷促使FeO 分解成Fe3O4 或 Fe2O3 也是难洗的原因之一。

在带钢酸洗时还会发现，带钢的边缘上会出现未洗掉的黑边，这是因为在带钢长度的中部边缘上，氧化铁皮冷却的比较缓慢，而周围的氧气到带钢表面上的通路较通畅，使这里的氧化铁皮中 Fe2O3 层明显增加所致。

在酸洗时会发现，带钢尾部（酸洗带卷头部）表面上的氧化铁皮较容易洗掉。这是因为带钢尾部的轧制温度一般比中部和头部低 30 ～ 50℃，并在卷取时受到从卷取机上落下来的水的强化冷却，因此，带钢尾部铁皮形成的过程结束得较早，氧化铁皮较薄，而FeO 来不及转化。

最难酸洗的是带钢头部（酸洗带卷尾部）的氧化铁皮，这是因为带钢头部氧化铁皮的形成过程比尾部结束得缓慢，而使氧化铁皮层加厚的缘故。此外，氧化铁皮的缓冷促使FeO 分解成 Fe3O4 或 Fe2O3 也是难洗的原因之一。

在带钢酸洗时还会发现，带钢的边缘上会出现未洗掉的黑边，这是因为在带钢长度的中部边缘上，氧化铁皮冷却的比较缓慢，而周围的氧气到带钢表面上的通路较通畅，使这里的氧化铁皮中 Fe2O3层明显增加所致。

4.1.10 酸洗原理及影响酸洗因素

目前，世界上热轧带钢轧机所生产的钢卷中，大约有 3/4要提供给连续带钢酸洗机组进行处理，而其中 98% 的带钢是采用水平式（卧式）连续酸洗机组。因此，从酸洗机组处理带钢的数量之大、意义之深远来看，研究酸洗机组的酸洗机理、规律，使机组发挥最大的生产潜力，就成为从事酸洗工作人员义不容辞的职责。

酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程，因此也叫化学酸洗。酸洗按其生产方法通常分为：酸法、碱-酸法、氢化物法、电解法等。但在连续酸洗机组上绝大多数是使用硫酸或盐酸的酸洗方法，因此，本章着重讨论硫酸酸洗和盐酸酸洗的酸洗原理及酸洗过程。

（a）盐酸酸洗液

氯化氢气体的水溶液就是盐酸。

目前工业用盐酸的制法基本上采用合成法，可分为以下三步：（1）氯化氢的合成。H2 +CL2=2HCL（2）氯化氢的冷却。由1000冷却到140-250，使它溶于水（3）氯化氢吸收。在吸收塔中用逆流吸收法。盐酸的性质

盐酸具有以下性质：

（1）纯净的盐酸是无色、透明的液体，有刺激性气味。（2）用合成法制的盐酸质量分数在31%，密度为1.19kg/cm3。

（3）工业用盐酸质量分数约为37%-38%，因含有氯化铁等杂质而呈淡黄色。盐酸具有酸的一切通性。

盐酸酸洗优点

采用盐酸酸洗具有以下优点：

（1）盐酸酸洗钢带表面质量好，具有清洁、光亮、没有斑痕、酸洗后呈银白色的平滑表面；

（2）盐酸酸洗速度快，其酸洗速度大约是硫酸酸洗速度的两倍多；（3）盐酸酸洗钢带不需要破鳞设备，节约了设备投资；（4）盐酸酸洗槽内和中间储酸罐内没有氧化铁皮积存；

（5）盐酸酸洗不侵蚀钢带机体，钢带不太可能发生氢脆现象，酸洗缺陷少；（6）盐酸酸洗比较硫酸酸洗金属丧失减少20%-25%；

（7）盐酸酸洗可以完全回收，回收液中提取的高质量Fe2O3粉末是软磁合金的高档原材料，颗粒大的Fe2O3作为矿石使用。

盐酸酸洗缺点

采用盐酸酸洗也存在以下不足：（1）非常容易挥发；（2）腐蚀性强；

（3）废盐酸中的FeCL2不好分离，造价高；（4）盐酸价格相对于硫酸价格高。

在酸洗时，可根据钢铁制品的材料性质及金属表面酸洗的要求，对盐酸酸洗液进行调配。

盐酸酸洗应用 目前，在钢铁企业几乎所有酸洗生产线都是使用盐酸作为酸洗介质，其原因是：

（1）盐酸作为酸洗介质，可快速溶解氧化铁皮，很少浸蚀母材；（2）以盐酸作为酸洗介质，酸洗时间较短；（3）经盐酸酸洗的带钢外观光亮；（4）盐酸易于再生；（5）操作成本低。

盐酸在化学工业中通常与硫酸、硝酸并列为化学工业三大强酸，并是化学工业的重要产品之一，广泛地应用于国民经济的各个部门。

在化学工业中，用纯净氢气在氯气中燃烧并生成氯化氢，再用水吸收，即制成盐酸。

化学反应式为： H2+Cl2=2HCl A 盐酸的性质

纯净的盐酸是无色透明的液体，有刺激性气味，浓盐酸中约含有 37% 的氯化氢，密度约为 1.19，工业用盐酸由于含有杂质（主要是 FeCl3）而带黄色。浓盐酸在空气中经常会 “冒烟”，这是因为从盐酸里跑出来的氯化氢遇到空气里的水蒸气凝结成小滴的盐酸而产生的。像盐酸这样沸点较低，在常温下就能较显著地蒸发出酸分子的酸，通常称之为挥发性酸。

盐酸具有酸的一切化学性质，它可与金属或金属的氧化物发生化学反应，生成盐、氢气或水。例如：

Fe + 2HCl =FeCl2+ H2↑ FeO + 2HCl= FeCl2+ H2O 盐酸对皮肤或某些织物也有一定的腐蚀作用，在使用时应该注意，不要把盐酸滴在皮肤或衣服上。

由于盐酸具有挥发性，挥发出来的 HCl气体对人、金属和建筑物都有较大的损害作用，如空气中 HCl的含量达到百万分之一，即 1 ×10-4%，就能使光洁的金属变暗，因此，在盐酸酸洗车间内或使用盐酸的地方都必须严格地控制空气中 HCl的含量，不得超过 5mg/m3。B 盐酸的分类

由于制造盐酸的方法不同，所以制出盐酸的含量及质量亦有所差异。

（b）酸洗原理

带钢表面上形成的氧化铁皮（FeO、Fe3O4、Fe2O3）都是不溶解于水的碱性氧化物，当把它们浸泡在酸液里或在其表面上喷洒酸液时，这些碱性氧化物就可与酸发生一系列化学变化。

由于碳素结构钢或低合金钢钢材表面上的氧化铁皮具有疏松、多孔和裂纹的性质，加之氧化铁皮在酸洗机组上随同带钢一起经过矫直、拉矫、传送的反复弯曲，使这些孔隙裂缝进一步增加和扩大，所以，酸溶液在与氧化铁皮起化学反应的同时，亦通过裂缝和孔隙而与钢铁的基体铁起反应。也就是说，在酸洗一开始就同时进行着所有 3种氧化铁皮和金属铁与酸溶液之间的化学反应，所以，酸洗机理可以概括为以下 3个方面：

（1）溶解作用。带钢表面氧化铁皮中各种铁的氧化物溶解于酸溶液内，生成可溶解于酸液的正铁及亚铁氯化物或硫酸盐，从而把氧化铁皮从带钢表面除去。这种作用，一般叫溶解作用。其反应为：

在盐酸溶液中酸洗时：

Fe2O3+ 6HCl =2FeCl3+ 3H2O（1）Fe3O4 + 8HCl =2FeCl3+ FeCl2+ 4H2O（2）FeO + 2HCl =FeCl2+ H2O（3）在硫酸溶液中酸洗时：

Fe2O3+ 3H2SO4=Fe2（SO4）3+ 3H2O（4）Fe3O4+ 4H2SO4=Fe2（SO4）3+ FeSO4+ 4H2O（5）FeO + H2SO4=FeSO4+ H2O（6）

在酸溶液中反应式（3）、（6）的反应速度最大，反应式（1）、（2）次之，而反应式（4）、（5）则很难进行。假如酸溶液能够很顺利地通过裂缝、孔隙由氧化铁皮的外层进入内层的话，那么内层 FeO 的溶解将对整个酸洗过程起着加速的作用。

Fe3O4、Fe2O3 在酸溶液中溶解的较慢，特别是在硫酸溶液中很难溶解，在此情况下，氧化铁皮的清除还需要借助于机械剥离作用和还原作用。（2）机械剥离作用。带钢表面氧化铁皮中除铁的各种氧化物之外，还夹杂着部分的金属铁，如图 5所示，而且氧化铁皮又具有多孔性，那么酸溶液就可以通过氧化铁皮的孔隙和裂缝与氧化铁皮中的铁或基体铁作用，并相应产生大量的氢气。由这部分氢气产生的膨胀压力，就可以把氧化铁皮从带钢表面上剥离下来。这种通过反应中产生氢气的膨胀压力把氧化铁皮剥离下来的作用，我们把它叫做机械剥离作用。其化学反应为：

Fe + 2HCl =FeCl2+ H2↑ Fe + H2SO4=FeSO4+ H2↑（8）

金属铁在酸溶液中的溶解速度大于铁的各种氧化物的 图 4是575℃ 以上生成的氧化铁皮的实际结构。

Fe2O3；2—Fe3O4； 3—FeO；4—Fe；5—基铁

（c）带钢连续盐酸酸洗与硫酸酸洗优点

1、酸能完全溶解 3 层氧化铁皮，因而不产生酸洗残渣。而用硫酸酸洗时，就必须经常清刷酸槽，并中和这些黏液；硫酸不易除去压入板面的 Fe2O3，从而会产生相应的表面缺陷。

2、盐酸基本上不腐蚀基体金属，这样，经盐酸酸洗后板面平滑、银亮，无酸洗痕迹，不会发生过酸洗；盐酸酸洗的铁损比硫酸酸洗低 20% ；硫酸酸洗时，金属铁在酸液中溶解时会生成氢，氢扩散进入板面，会引起氢脆，而盐酸酸洗就很少产生这种缺陷。

3、氧化铁很易溶解，易于除去，故不易引起表面酸斑，这也是盐酸酸洗板面特别光洁的原因之一。而硫酸铁因会形成不溶解的水化物，往往使板面出现酸斑。

4、盐酸酸洗速率较高，特别在温度较高时，盐酸酸洗时间与硫酸相比有很大差别。

5、废盐酸和清洗废液可以完全再生为新酸，循环使用，从而解决了废酸污染问题。

（d）影响带钢酸洗的因素

影响带钢酸洗的主要因素有：

溶液浓度（质量分数）和温度的影响。酸溶液浓度和温度的变化对酸洗速度与酸洗质量有直接影响。如硫酸溶液的质量分数由 2% 增加到 25% 时，酸洗速度提高 1 倍，即所需的酸洗时间最短。如果质量分数超过 25%，酸洗速度反而下降。这是因为硫酸的氧化和钝化作用增强，使带钢表面生成钝化薄膜，阻碍酸和金属表面继续作用的缘故。在实际生产中，带钢在质量分数为 5% ～ 20% 的硫酸溶液里进行酸洗，或在质量分数为 3% ～ 15% 的盐酸溶液中酸洗。为使酸洗效果显著而又经济，与其增加酸溶液浓度倒不如提高酸溶液的温度。酸溶液的温度比浓度对酸洗速度的影响大得多。如硫酸溶液温度由 18℃ 提高到 60℃ 时，温度只升高 2.3 倍，酸洗速度却提高 14 倍；硫酸溶液的质量分数由 2% 增加到 25%，质量分数增加了 11.5 倍，而酸洗速度只提高 1 倍。在实际生产中，硫酸溶液温度控制在 45 ～ 80℃，盐酸溶液温度控制在 60 ～ 90℃。

溶液中亚铁盐含量的影响。在酸洗过程中，随着钢中的铁和表面氧化铁皮的溶解，酸溶液的浓度逐渐降低，而酸溶液中硫酸亚铁 FeSO4或二氯化铁 FeCl2含量不断增加，使酸洗速度减慢。当硫酸溶液质量分数为 15% 时，质量分数为 5% FeSO4溶液的酸洗时间约为 30s。而质量分数为 15% FeSO4溶液的酸洗时间约为 60s，即酸洗时间增加一倍。另外，硫酸亚铁不容易清洗，影响表面缺陷的清理。在实际生产中，当硫酸溶液质量分数下降到 5% 以下，硫酸亚铁的质量浓度达到 300 ～ 350g/L 时应该更换酸液。采用盐酸酸洗时，FeCl2的质量浓度控制在 140g/L 以下。

氧化铁皮破碎程度的影响。带钢在酸洗之前往往经过剥壳机（或叫做辊式破鳞机、五辊矫直机）反复弯曲变形，削弱了氧化铁皮与金属本体的附着力和完整程度，将有许多碎粒从金属表面上破碎脱落下来，从而加速了酸洗过程。氧化铁皮结构和被破碎的程度不同，所需的酸洗时间也不同。通常结构的氧化铁皮经破碎者较未经破碎的酸洗时间缩短 40%左右。弯曲变形程度相同时，厚带钢比薄带钢所需酸洗时间较长。带钢拉伸变形程度越大，则氧化铁皮的致密程度降低，加速了酸洗速度。酸溶液搅动的影响。酸洗时酸溶液一般用蒸汽加热，因而酸溶液在蒸汽压力作用下，自然地产生了搅动，使带钢附近的酸溶液不断更新，从而提高了酸洗速度；同时，空气中氧气不断进入酸溶液中，增强了酸的活性，提高酸洗速度。此外，酸溶液的流动，使酸溶液成为均匀体，可以消除蒸汽在带钢表面上的停滞，使酸洗均匀，提高酸洗质量。

带钢退火和未退火的影响。有些钢种在酸洗前常要预先退火（如 Cr13）。预先退火的带钢和不经过退火的带钢相比，它们表面氧化铁皮在酸溶液中的溶解速度将有很大差异。实践证明：未经退火的带钢，其酸洗速度快，且酸洗质量好。经退火的带钢表面往往出现条状的氧化铁皮痕迹。

4.1.11 带钢酸洗的缺陷

普碳钢带经酸洗、水洗和干燥后，其表面应呈灰白色或银白色。但因操作不当、酸洗工艺制度和某些机械设备不良的影响，往往会造成带钢的不同缺陷。这些缺陷主要有：酸洗气泡、过酸洗、欠酸洗、锈蚀、夹杂、划伤和压痕等。这些缺陷占冷轧产品缺陷的2% 左右，其中主要是欠酸洗、过酸洗和酸洗气泡等。

酸洗气泡。酸洗气泡是由于酸与裸露的金属作用生成氢气所造成的。它在冷轧时会发生噼啪的爆炸声，它的外观特征是呈条状的小鼓泡，破裂后呈黑色细裂缝。经过轧制后，气泡裂缝会延伸扩大，致使产品的力学性能（冲击韧性）降低。酸洗气泡产生的机理是：金属和酸产生化学反应时，生成了部分氢原子，它渗透到金属的结晶格子中，并使其变形，变形后使氢更向金属内扩散，其中一部分氢原子穿过金属并分子化，从酸液中逸出，部分氢原子的分子化在晶格变形产生的“显微空孔”边界上，或金属的夹杂及孔隙中进行，氢在空孔中的压力可达到很大值（几十兆帕），使金属中产生了引起氢脆的内应力。防止产生气泡的措施是：调整酸液的浓度；控制酸洗时溶液的温度和带钢表面平直状态等。

过酸洗。金属在酸溶液中停留时间过长，使其在酸溶液作用下，表面逐渐变成粗糙麻面的现象称为过酸洗。过酸洗的带钢延伸性大大降低，在轧制过程中，很容易断裂和破碎，并且造成粘辊。过酸洗的带钢即使轧制成材也不能作为成品，因为它的力学性能大大降低了。产生过酸洗的原因是：机组连续作业中断，使酸洗失去连续性，或因带钢断带处理时间过长等。防止措施是尽量密切全机组的操作配合，保证生产正常进行。欠酸洗。钢带酸洗之后，表面残留局部未洗掉的氧化铁皮时称为欠酸洗。欠酸洗的带钢（或钢板），轻者在轧制之后产品表面呈暗色或花脸状；严重时氧化铁皮被压入呈黑斑。此外，氧化铁皮的延伸性较差，故在轧制后因延伸不均使产品出现浪形或瓢曲等缺陷。有时铁皮可能牢固地贴附在轧辊表面，直接造成轧制废品增多等。造成欠酸洗的原因是：氧化铁皮厚度不匀，较厚部分的氧化铁皮需要较长酸洗时间，同时其中的 FeO 分解成了较难溶解 的Fe2O3（Fe3O4）；带钢波浪度和镰刀弯较大，在酸洗过程中，起浪部分或弯起部分没有浸泡在酸液中通过，造成漏酸洗；酸洗前机械破鳞不完善，特别是带钢两边端铁皮未被破碎等。实际生产中欠酸洗多出现在带钢的头尾段和两侧边缘。根据实测数据，欲酸洗掉大块红色铁皮需要 3 ～ 4 倍的酸洗黑色氧化铁皮的时间，此时已洗掉铁皮的带钢将会形成过酸洗。因此处理欠酸洗的方法是：预先平整好板形，对于铁皮较厚，而面积又不大的带钢，可采用先局部酸洗一次，而后再过酸洗线的方法去锈。

锈蚀。原料酸洗后表面重新出现锈层的现象称为锈蚀。锈蚀形成的原因是：带钢（钢板）酸洗后表面残留少许的酸溶液，或带钢清洗后没有达到完全干燥而使表面重新生锈。此外，带钢在酸洗后于高温的清洗水中停留时间过长，也会产生锈蚀现象。带钢锈蚀处的钢板表面在轧制之后呈暗色，它促使成品在库存时再次锈蚀，从而降低成品材的表面质量，严重时使产品报废。防止锈蚀的措施是严格执行酸洗、清洗操作规程，及时给表面涂油，并应堆放在干燥的地方。

夹杂。带钢在酸洗后表面出现深陷的星罗棋布的黑点疵病称为夹杂。它是由于热轧时氧化铁皮被压入所形成的。这样的缺陷不可能采取酸洗法除去。当它经过冷轧后，黑点便扩展延伸呈黑色条状，大大降低了成品钢板的冲击性能。

划伤。带钢在机组运行过程中新出现的划伤，是由于卷取辊、弯曲辊的表面出现质硬的异物，或带钢的浪形及折棱与导板成线接触，或带钢在拆卷过程中拍打折头刮板等，使表面划出新的伤痕。另外也有部分伤痕出现在热轧后冷却和卷取的过程中。带钢的划伤可分为上表面划伤和下表面划伤。划伤的原料经冷轧后，在成品带钢表面将形成宽而长的黑条。带钢划伤深度超过带钢厚度允许公差一半时，轧制后不能消除。防止划伤的措施是经常检查机组的滚动部件和导板，维护好设备。

压痕。压痕是指带钢（钢板）表面呈凹下去的压迹。压痕形成的原因是：并卷焊时的焊渣没有吹净，被带钢带到拉辊上，而后在带钢表面压出了痕；拉辊在带钢表面滑动造成粘辊，使带钢表面造成压痕；热轧过程中压下失灵，突然压下停车，而后抬起压下轧制等。压痕深度超过带钢厚度允许偏差一半时，冷轧之后，压痕不能消除。总之，上述带钢表面缺陷，只要精心操作，严格执行酸洗工艺制度和操作规程，及时检查和维修设备，是可以避免和减少的。

4.2 酒钢酸洗工艺

酒钢碳钢冷轧采用的是连续式酸洗机组（PL），浅槽紊流酸洗，盐酸酸洗并且回收再生。

紊流酸洗原理：热轧板带的表面铁皮于酸液的化学反应速度受多方面因素影响，最重要的是酸液的浓度、温度、钢板表面温度等，通过加大酸液速度，达到促进扩散，使钢板表面温度迅速和酸液温度接近，可以增大加快钢板表面物质的交换，即酸和化学反应物的扩散，改善传导率，大大缩短酸洗时间，提高酸洗质量。

紊流酸洗有如下优点：板带平直地通过整个酸洗段；较高的单位张力，因此板带可精确地运行；特殊酸洗槽盖；酸洗槽内小体积酸液；酸洗槽内的高紊流产生最适的酸洗条件；在发生断带时，在约5分钟内可排空酸液；通过紊流方式，快速对板带加热；整条处理线长度较短；较短的酸洗时间等。

4.2.1 酸洗段工艺参数

（1）酸洗机组 入口段

工作速度 最高600m/min。穿带速度 最高60m/min。甩尾速度 最高60m/min。

加速度/正常停车的减速度 最高60m/min/s。处理段 工作速度：

最高200m/min（生产CQ, DQ时）。

最高187.5m/min（生产DDQ时）。最高187.5m/min（生产HSS时）。最低30m/min。穿带速度 最高30m/min。

加速度/正常停车的减速度 最高30m/min/s。切边剪段

工作速度 最高300m/min。穿带速度 最高60m/min。

加速度/正常停车的减速度 最高60m/min/s。活套能力

入口活套能力 最多693m。有效能力最高为654m。

出口活套能力 最多261m。有效能力最高为229m。

TCM入口活套能力 最多322m。有效能力最高为279m。

酸洗线的类型和能力 酸洗槽的类型 喷射式。最大设计能力 500t/h。酸洗线生产数据

酸洗温度 约为80～85℃。废酸浓度 游离的HCl约为40g/l。Fe约为120g/l。

约为1.0～1.5kg/t（33wt％时）。新酸消耗（供参考）

再生酸 HCl：约为190～200g/l。

Fe：最高5g/l。温度：20～85℃。

Fe损耗（设计基础）0.4％。换热器的能力

1号酸洗槽 4200000kcal/hr。2号酸洗槽 800000kcal/hr。3号酸洗槽 800000kcal/hr 4.2.2 酸洗段流程

（略）

4.3 冷连轧 4.3.1 轧制基本概念

（1）轧制过程：轧制过程中是靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件咬入辊缝之间并使之受到压缩产生塑性变形的过程。轧制过程除了使轧件获得一定形状和尺寸外，还必须具有一定的性能。

（2）轧制变形区分析

如图：

图1-1轧制变形区

轧制变形区：在辊缝中的轧件承受轧制力作用发生变形的部分称为轧制变形区，通常也称为几何变形区。

咬入角（a）：是指轧件开始轧入轧辊时，轧件和轧辊最先接触点和轧辊中心连线所构成的圆心角。

接触区弧长度：轧件与轧辊相接触的圆弧的水平投影长度称为接触区弧长度。

前滑：在轧制过程中，轧件出口速度Vh大于轧辊在该处的线速度V，即Vh与对应点的轧辊圆周速度之差与轧辊圆周速度之比称为前滑值，即 VhVhVV100%

Vh—在轧辊出口处轧件的速度；V—轧辊的圆周速度；

后滑：轧件进入轧辊的速度Vh小于轧辊在该点线速度V的水平分量Vcosa的现象称为后滑现象。

在前滑区和后滑区分界的中性面处轧件的水平速度与此处轧辊的水平速度相等，即Vγ=Vcosγ

（3）轧制变形的表示方法：

a)用绝对变形量表示：即用轧制前、后轧件绝对尺寸之差表示的变形量。绝对压下量为轧制前、后轧件厚度H、h之差，即Δh=H-h;绝对延伸量为轧制前、后轧件长度L、l之差，即Δl=L-l;b)用相对变形量表示：即用轧制前、后轧件尺寸的相对变化表示的变形量。

相对压下量：(H-h)/H*100% 相对延伸量：(l-L)/L*100% c)用变形系数表示：即用轧制前、后轧制尺寸的比值表示变形程度。压下系数：η=H/h 延伸系数：μ=l/L 变形系数能够简单而正确地反映变形的大小，因此在轧制变形方面得到极为广泛的应用。

咬入条件

领先旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力，轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象称为咬入。实际生产中，轧辊顺利咬入轧件是轧制过程建立的首要条件。

a)轧辊对轧件的作用力：

受力情况如下图。将作用在A点的径向力N与切向力T分解成垂直力Ny与Ty和水平分力Nx与Tx，考虑两个轧辊的作用，垂直分力Ny与Ty对轧件起压缩作用，是轧件产生塑性变形，而对轧件在水平方向运动不起作用。

Nx与Tx作用在水平方向上，Nx与轧件运动方向相反，组织轧件进入轧辊辊缝中，而Tx与轧件运动方向一致，力图将轧件咬入轧辊辊缝中，由此可见，在没有附加外力的作用条件下，为实现自然咬入，必须是咬入力Tx大于咬入阻力Nx才有可能。

轧件与轧辊的受力、咬入分析

b)轧件被轧辊咬入的条件

咬入力Tx与咬入阻力Nx之间的关系有以下3中可能的情况： Tx

不能实现自然咬入 Tx=Nx

平衡状态

Tx>Nx

可以实现自然咬入

4.3.2 冷轧

冷轧的定义：金属在再结晶温度以下进行轧制变形叫冷轧。

冷轧带钢一般是指带钢在不经加热而在室温下直接进行轧制加工。虽然，因冷轧时，金属产生畸变，要产生大量的变形热，因此，轧后带钢可能会烫手，但仍叫冷轧。

4.3.3 冷轧产品的特点

1)尺寸精确，厚度均匀，公差小。2)可轧很薄的产品。

3)带钢表面质量好，且光洁度可控。

4)有很好的机械性能和工艺性能（如冲压性）。5)可实现高速轧制和全连续轧制，具有很高的生产率。

4.3.4 冷轧的工艺特点

与热轧比较，冷轧的轧制工艺特点主要有以下三点。1）带钢在轧制过程中产生不同程度的加工硬化。

由于加工硬化，使轧制过程中金属变形抗力增大，轧制压力提高，同时还使金属塑性降低，容易产生脆裂，当钢种一定时，加工硬化的剧烈程度与冷轧变形程度有关。由于加工硬化，成品冷轧板带材在出厂之前一般都需要进行一定的热处理，例如最通常的退火处理，以使金属软化，全面提高冷轧产品的综合性能，或获得所需的特殊组织和性能。

2）冷轧过程必须采用工艺冷却和润滑。

（1）工艺冷却。冷轧过程中产生的剧烈变形热和摩擦热使轧件和轧辊温度升高，故必须采用有效的人工冷却。轧制速度越高，压下量越大，冷却问题越显得重要。

水是比较理想的冷却剂，因其比热大，吸热率高且成本低廉。油的冷却能力则比水差很多。由于水具有优越的吸热性能，故大多数轧机皆采用水或以水为主要成分的冷却剂。

实际测温资料表明，即使在采用有效的工艺冷润的条件下，冷轧板卷在卸卷后的温度有时仍达到130～150℃，甚至更高，由此可见在轧制变形区中的料温一定比这还要高。辊温过高以及辊温分布规律的反常或突变均可导致正常辊型条件的破坏，直接有害于板形与轧制精度。同时，辊温过高也会使工艺润滑剂失效（油膜破裂），使冷轧不能顺利进行。

（2）工艺润滑。冷轧采用工艺润滑的主要作用是减少金属的变形抗力，这不但有助于保证在已有的设备能力条件下实现更大的压下，而且可使轧机能够经济可行的生产厚度更小的产品。此外，采用有效的工艺润滑也直接对冷轧过程的发热率以及轧辊的温升起到良好影响；在轧制某些品种时，采用工艺润滑还可以起到防止金属粘辊的作用。

生产与试验表明，采用天然油脂作为冷轧的工艺润滑剂在润滑效果上优于矿物油。润滑效果的优劣是衡量工艺润滑剂的重要指标，但是一种真正有经济实用价值得工艺润滑剂还应具有来源广、成本低、化学稳定、便于保存，并且易于自轧后的板面去除，不留影响质量的残渍等特点。

矿物油的化学性质稳定，不像动植物油容易酸败，而且来源丰富，成本低廉。因此，生产中采用润滑剂（或称为轧制油）的一般都是矿物油，只是在矿物油中加入了一些添加剂来提高其润滑效果。

生产中的工艺冷润是采用乳化剂把少量的轧制油与大量的水混合起来，制成乳状的冷润液（简称乳化液）。在这种情况下，水是作为冷却剂与载油剂而起作用的。对这种乳化液的要求是：当以一定的流量喷到板面和辊面时，它既能有效的吸收热量，又能保证轧制油以较快的速度均匀的从乳化液中离析并粘附在板面与辊面上，这样才能及时形成均匀、厚度适中的油膜。

3）冷轧采用张力轧制

采用张力轧制的作用主要是：（1）防止带材在轧制过程中跑偏；（2）使所轧带材保持平直和良好的板形；（3）降低金属变形抗力，便于轧制更薄的产品； 轧制带材时，在张力作用下，若轧件出现不均匀延伸，则沿轧件宽向上的张力分布将会发生相应的变化，即延伸较大的一侧张力减少，而延伸较小的一侧张力增大，结果便自动的起到纠正跑偏的作用。这种纠偏作用是瞬时反应的，同步性好，无控制时滞。但缺点是张力分布的改变不能超过一定限度，否则会造成裂变，轧折甚至断带。由于轧件的不均匀延伸将会改变沿带材宽度方向上的张力分布，而这种改变后的张力分布反过来又会促进延伸的均匀化，故张力轧制有利于保证良好的板形。此外,在轧制过程中，当未加张力时，不均匀延伸将使轧件内部出现残余应力。加上张力后，可以大大削减甚至消除压应力，这就大大减轻了在轧制中板面出现浪皱的可能,保证冷轧的正常进行。当然，所加张力的大小也不应使板内拉应力超过允许值。

4.3.5 冷轧带钢的厚度自动控制

厚度自动控制是通过测厚仪或传感器（如辊缝仪和压头等）对带钢实际轧出厚度进行连续地测量的，并根据实测值与给定值相比较后的偏差信号，借助于控制回路和装置或计算机的功能程序，改变压下位置、轧制压力、张力、轧制速度或金属秒流量等，把厚度控制在允许的偏差范围之内的方法。将制品的厚度自动控制在一定尺寸范围内的系统称为厚度自动控制系统，简称为AGC。

根据轧制过程中控制信息流动和作用情况的不同，厚度自动控制系统可分为：反馈式、前馈式、监控式、张力式、金属秒流量式等。从执行来看，可以分为：电动AGC和液压AGC。把轧机机架和轧辊本身当作间接测厚装置，通过所侧得的轧制压力计算出板带厚度来进行厚度控制的系统，这就是所谓的轧制压力AGC、厚度计式AGC（Gauge meter AGC）。按其设定方式和轧机压下效率补偿环节不同，它可以分为：轧制压力AGC，厚度计式AGC、相对值AGC和绝对值AGC等。根据轧制过程中带钢承受作用的不同，还有各种补偿的厚度控制系统：速度补偿控制、宽度补偿控制、支持辊偏心补偿控制、油膜厚度补偿控制、带钢尾部补偿等控制系统。

4.3.6 冷轧带钢的板形自动控制

（1）板形的概念

带钢板形的含义，包括带钢的横截面凸度和轧制方向上的平坦度，有些文献也称平直度。带钢横截面的凸度与带钢轧制方向的平坦度之间有着密切的关系。

直观的来讲，板形就是指板带材的翘曲度，其实质是板带材内部残余应力的分布。只要板带材内部存在残余应力，即为板形不良。如残余应力不足以引起板带翘曲，称为“潜在”的板形不良；如残余应力引起板带失稳，产生翘曲，则称为“表观”的板形不良（见图4.1所示）。

图4.1 板形不良示意图

板形不是一个单项品质指标，它包括了涉及断面形状的多个指标及带钢的平直度，这些特征各有其定义和要求，同时他们之间又存在相互影响。

与板形指标有关的特征值有凸度、楔形、边部减薄、断面形状的数学表达式、平直度。

（2）先进的板形控制技术

改善和提高板形控制水平，需要从两个方面入手，一是从设备配置方面，如采用先进的板形控制手段，增加轧机刚度等；二是从工艺配置方面，包括轧辊原始凸度的给定、变形量与道次分配等。随着市场对带钢表面平坦度的要求不断提升，促进了板形控制技术的发展。目前，冷轧轧机板形控制的发展可分为两条路径：一条路径是增大轧辊系统的机械刚度，最大限度地减小轧辊的弯曲变形；另一条路径是开发各种调控方法，补偿轧辊的弯曲变形以及轧辊的热凸度、磨损及工艺参数这样一些动态因素对板形的影响。

常规的板形控制手段主要有弯辊控制技术、倾辊控制技术和分段冷却控制技术等。近年来，一些特殊的控制技术，如串辊技术(HC轧机和UC系列轧机)、涨辊技术(VC轧机和IC轧机)、轧制力分布控制技术(DSR动态板形辊)和轧辊边部热喷淋技术等先进的板形控制技术，得到日益广泛的应用。

4.4 酒钢冷连轧机

酒钢1800mm冷连轧机采用的是三菱日立五机架六辊的UCM轧机。UCM轧机是在HC轧机的基础上发展起来的一种新型轧机。其关键是轧辊具有万能变化凸度的功能，能准确有效地使工作辊间空隙曲线与轧件板形曲线相匹配，减少横断面的不均匀延伸，增大了轧机的适用范围，可获得良好的板形。其主要特点为：

轧机入口设高精度双纠偏辊使带钢对中进入轧机，三辊式张紧辊可保持带钢稳定性，并为入口纠偏辊提供枢轴回转点，纠偏效果极佳。

采用三菱日立的UCM 五机架六辊冷连轧机,中间辊串辊及正弯辊、工作辊正负弯辊,末架工作辊分段冷却及轧辊倾斜控制，5#机架根据出口板型仪测量信号进行在线闭环控制,技术实用有效,易于掌握。

先进的板型控制策略:将辊身分为2个区域分别采取不同的控制策略和控制回路进行在线动态控制—因弹性压扁而使WR弯辊呈死区的带钢中部采用中部板型数学模型并辅以模糊（Fuzzy）补偿回路进行控制。边部则采用边部控制回路予以控制。

各架轧机装备液压AGC进行厚度闭环控制，第一机架用轧辊偏心控制, 各架轧机采用强力马达阀,响应快、分辨率高、漂移小,易于维护寿命长。

先进的AGC控制策略：1#机架进行前馈及反馈控制，使带钢厚度偏差得到大幅度纠正，2#～5#下游机架则根据末架出口测厚仪测得的厚度偏差进行反馈及秒流量控制，1#机架还可检测并补偿支撑辊的偏心。支撑辊采用偏心极小的滚动轴承。

轧线标高调整为斜楔和阶梯垫组合式,即可实现辊缝分级快速调节,可实现辊缝无级调节,大大减少了配辊量。

采用2～3种浓度的乳化液系统,末架为0.5%浓度进行清洁轧制。

布置紧凑的传动系统，采用联合减速机，减少轧机振动，前2架传动轴为齿式接轴传递大扭矩，后3架为万向接轴适应高速操作。

采用工作辊全自动快速换辊装置。

采用卡仑赛卷取机，设备结构布置紧凑，便于薄规格带钢分卷后卷取稳定。设1个入口活套衔接入口段与酸洗段节奏，2个出口活套衔接酸洗段与切边，以及酸洗段与轧机换辊或卸卷的节奏。

设各张紧辊组建立各段张力，拉矫段为最大45吨，轧机段高达70吨。

4.4.1 自动厚度自动控制（AGC）

冷轧工序1800mm冷连轧机组的厚度自动控制部分由日立公司提供。主要提供了两种AGC功能。

1)调整压下的AGC。包括有BISRA-1, GM SMITH-1, FF AGC-1, REC-1, DC CTL, ACC/DEC COMP。

2)调整张力的AGC。主要是秒流量AGC。

酒钢1800mm冷连轧机AGC控制总图

上图是酒钢1800mm冷连轧机组AGC控制的系统图。其AGC系统主要由如下功能：

(1)第1机架的前馈控制(2)第1机架的BISRA AGC控制(3)第1机架的GM控制(4)第1机架的偏心控制

(5)第2，3，4，5机架的秒流量前馈控制(6)第2，3，4，5机架的秒流量反馈控制(7)第2，3，4，5机架的解耦控制(8)第1，2，3，4，5机架加减速补偿(9)第5机架恒轧制力控制(10)(11)(12)(13)第1、2机架间自动张力调节 第2、3机架间自动张力调节 第3、4机架间自动张力调节 第4、5机架间自动张力调节 4.4.2 自动板形自动控制（ASC）

为了提高冷轧产品的质量，除了配备高精度的厚度自动控制系统外，还配备了独立的闭环板形控制系统。一个板形控制系统一般由一个板形测量辊，一个信号处理电路，一个板形计算机及相应的转换和控制电路，液压和冷却控制系统构成。

控制板形，一般是通过弯辊和串辊来加以实现的。主要有：

5＃机架的工作辊弯辊、5＃机架的中间辊弯辊、1到4号机架的工作辊/中间辊弯辊、1到4号机架的中间辊串辊、5号机架的中间辊串辊等。

由板形辊测量的每一测段上的带钢实际应力与计算机中给出的每一测量段上的带钢应力设定值进行比较，如果相等，则表示实际板形与给定板形一致，否则两者之间有一个调节偏差值，该偏差值通过一定的数学模型和数学方法可以回归成一个高次多项式。这个多项式的不同次数反映了带钢板形的不同缺陷。

由于板形控制系统是多变量的，这就需要建立一个目标函数。板形控制的目的是为了通过调节装置的调节作用，使各点板形与实测板形偏差最小。这可以用最优控制理论加以解决。

由上图可以看出，板形仪检测出带钢的板形信号，在发送到CRT用于人工监视的同时，发给PLC，由PLC进行处理，PLC出来的信号，用于工作辊及中间辊的弯辊和液压缸倾斜控制。原料对冷轧产品质量影响

热轧原料多数情况下和冷轧产品的质量密切相关。

冷轧钢板的特征是：表面美观、加工性良好、厚度精度高、平坦度好等。为了确保质量，需要考虑生产冷轧坯料的各工序情况，如坯料化学成分的控制、表面和内部质量的控制、尺寸精度的控制、热轧条件的控制等等。这些都影响以后各冷轧工序对产品质量的控制。

5.1 表面质量

影响冷轧坯料表面质量的主要因素是铸锭、加热炉的操作和热轧。在铸锭时，必须进行铸锭内壁的管理，钢水包成分的管理，浇注温度和速度、脱氧等管理。对热轧时板坯的加热温度、轧制温度、轧制操作、导板和高压水除鳞、层流冷却等设备也必须进行精心的管理。当热轧板坯为连铸坯时,应注意对连铸坯表面缺陷的处理。

冷轧坯料表面缺陷的检查一般是在酸洗线上同酸洗和剪切一道进行，表面缺陷有以下几类：

(1)结疤(scab)铸锭时的钢水飞溅，钢坯修整不良，加热擦伤，在轧制时发生重叠，成为山脉状或由于部分金属剥落成为鳞状。

(2)横折(Ceil Break)低碳钢带钢卷在热轧卷取时，因操作不当引起带钢卷横向发生不规则的折印，这属于拉伸应变的一种，不致产生严重的危害。对表面要求严格的带钢卷，行之有效的方法是先进行平整再进行冷轧。

(3)卷痕(End or Reel Mark)发生在开始卷取的前几圈，即带钢卷的尾部出现卷筒的凸凹印痕。对薄板来说，如果出现的凸凹卷痕比较平滑，只对外观有影响，没有别的害处。

(4)辊痕(Roll Mark)轧辊表面有缺陷或有附着异物轧人带钢表面产生辊痕缺陷。轻缺陷只引起外观不良,重缺陷用手能感觉到,后者又分为凸辊痕和凹辊痕,这种缺陷一般通过轧制可以消除,但是尖棱的辊痕会引起折叠。

(5)压痕(Pinchers)是轧辊造成的一种缺陷。轧薄带时,灰尘粘在轧辊表面上，在轧制变形时压人带钢表面,形成压痕缺陷。此类缺陷基本上感觉不到，对使用没有影响。

(6)擦伤(SCratches)在运输、开卷或卷紧时，带钢的内外表面产生不规则的划伤。在带钢卷成卷时，多少会使里面产生这类缺陷,应该用砂轮修磨后再冷轧和加工,否则会成为有害缺陷。

(7)凹坑(Pits)在轧制过程中，带钢边部的铁屑飞人而被压入表面,缺陷发生情况不规则，形状也较复杂。

(8)线条(Sliver)钢锭的表面气孔露出或铝镇静钢的A12O3被延展于表面,沿轧制方向延伸成线状，呈黑色或灰色，离表面层很近，很少因这类缺陷导致加工裂纹。

(9)夹渣(Refractory)铸锭时带人耐火材料和在加热炉内粘上耐火材料引起此类缺陷，颜色形状不定,基本是纺锤形。

(10)铁鳞(Scale)呈各种形态,和正常的表面氧化膜不同，它是局部残存的一次氧化铁和二次氧化铁,呈黑褐色或红色柳叶状、散砂状和斑点状。酸洗后未能去除，冷轧后有损外观。

5.2 尺寸精度和板形

热轧板带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方向上的厚度不均，经冷轧后只能减轻，不能消除。经验和实际生产证明，冷轧薄板的相对横断面和平直度在热轧带钢轧机的精轧机组上就已经形成了，在冷轧机上只能改变绝对断面。如果试图改变其相对断面，必然引起平直度的变化，从而引起带钢板形变坏。

5.3 坯料的组织和热轧条件

冷轧的原料是热轧带钢，而冷轧生产产品的好坏与热轧带钢的质量关系很大。热轧带钢的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素除钢坯加热温度和保温时间之外,主要因素是终轧温度、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。

综上所述，要生产出高产优质的冷轧薄板，炼钢质量和热轧带钢质量是两个最重要的基础保证。

第二篇：安钢1550冷轧机组支撑辊轴承座漏油故障分析及改进

安钢1550mm冷轧机组支撑辊轴承座漏油故障分析及改进

邢巍 邹德喜 高丹 张跃衡 王磊 王珂 马永强

（安钢集团冷轧分公司）

摘要

针对安钢1550冷轧机组支撑辊轴承座漏油事故频发，修复设备及油耗成本较高，结合生产情况对支撑辊轴承座漏油故障进行分析，找出原因并提出改进措施，通过改进取得了良好的效益，解决了支撑辊轴承座漏油问题。关键词

冷轧机 支撑辊 轴承座 漏油故障 分析

ROLLER BEARING SEAT LEAKAGE FAULT ANALYSIS AND IMPROVEMENT OF 1550MM COLD ROLLING MILL OF ANYANG IRON AND STEEL SUPPORT

XingWei ZouDeXi GaoDan ZhangYueHeng WangLei WangKe MaYongQiang(Branch group cold rolling plant of Anyang Iron &steel Co)

ABSTRACT

According to the 1550 cold rolling mill of Anyang steel supporting roller bearing seat leakage accidents, repair equipment and fuel cost is higher, in combination with the production situation of the supporting roller bearing seat leakage failure analysis, find out the reasons and put forward the improvement measures, good results achieved by improving the supporting roller bearing seat, solves the problem of oil leakage.KEY WORDS Cold rolling mil Supporting roller The bearing seat Fault Analysis

0 前言

随着经济社会各行各业对薄板的需求量的增加，轧制高质量高性能的卷带薄板已经成为当今轧钢企业重要的工作方向，酸洗-冷轧联合机组是当今世界上技术最成熟、最先进的冷[1]轧设备。在机组中轧机轧辊因直接参与板带的轧制是其最关键设备，本文结合安钢1550mm酸洗-冷轧联合机组生产实际情况针对轧机轧辊中支撑辊轴承漏油故障进行讨论分析，得出造成故障是由于油压过大超过设计值、回油不畅、装配问题、设计缺陷、油封问题等几方面因素的结论，并提出改进措施和方法，解决了支撑辊轴承漏油问题，取得了良好的应用效果。1 安钢冷轧1550mm酸轧机组支撑辊设备概况

安钢新建1550mm酸轧联合机组年生产规模120万t，其中冷轧产品70万t，热镀锌产品35万t，冷硬卷15万t。产品定位为高级家电板和建材板。1550mm酸轧联合机组中轧机采用5架6辊轧机，最大轧制压力达22000kN，轧制速度：轧机入口侧:：最大280m/min，S5轧机轧制速度：最大1350m/min，其中支撑辊采用中国一重生产的锻钢轧辊，支撑辊尺寸：φ1300 /1150×1550 mm；支撑辊总长：～4790 mm，辊面硬度：HS 60-65 ；轴颈硬度：HS 40－50；材质：45Cr4NiMoV，由于其轧制力负荷比较大，因此在支撑辊轴承选择上采用的是瑞典进口的SKF四列圆柱滚子轴承（Φ800/Φ1080×750 mm），其结构（如图1）：采用四列圆柱滚子轴承,在支撑辊的两侧装有止推轴承。轴承座为铸钢件，结构设计上能满足稀油润滑的要求。轴承座上带有耐磨铜衬板。轴承座上的快速接头采用带自密封的快换接头，用来防止在换辊过程中稀油漏掉污染乳化液。支撑辊两端都设置了止推轴承，可以实现支撑辊传动侧和操作侧互换，润滑方式为集中稀油润滑。

图1 支撑辊轴承装配图 支撑辊漏油故障原因及分析

安钢1550mm酸洗-冷轧机组投产初期支撑辊轴承润滑油消耗量过大，经检查发现系支撑辊轴承座漏油，漏油点集中在回油管接口处及轴承座与轧辊接口处，事故频繁发生，不仅造成大量油品的浪费而且轴承消耗和维护费用也大幅度的提高，支撑辊轴承润滑得不到保障，影响轧机的机时产量，同时带来环境污染问题。从机组实际运行情况来看造成支撑辊轴承漏油的因素是多方面的，并且许多因素处于不稳定状态，时有时无。如何在生产中摸索出控制好这些不稳定因素，保证支撑辊轴承能够以良好、润滑、稳定的状态服务生产是我们目前亟待解决的问题。

通过对下线的故障支撑辊轴承座进行检查，并针对漏油原因进行讨论分析，发现就目前造成安钢1550mm酸轧冷轧机组支撑辊轴承座漏油的原因有以下几个方面： 1.油压过大超过设计值，轴承座密封元件以及诸如油管、接口等零部件在设计上都有一定的耐压范围，轧机在轧制过程中由于受到条件限制，同时为保证支撑辊轴承能够有较好的润滑，工作中会出现短期间歇性超压现象。

2.支撑辊轴承座回油不畅，尤其是上支撑辊轴承座在上机后万向回油管有“U”型弯儿就会造成回油不畅，另外润滑油中杂质含量过高或者有异物导致异物堵塞也是造成回油不畅的重要原因。

3.装配问题，在支撑辊轴承的装配中，由于工作人员的责任心不强，会出现接口螺丝未拧紧，平面密封胶涂抹不均匀，螺丝紧固剂未按规定加注以及背靠背骨架密封野蛮安装等情况，另外轴承座端盖上一圈55mm螺丝由于螺丝松紧度不一样会出现一侧有间隙，这都会造成支撑辊轴承座漏油。

[2]4.轴承座设计缺陷，在支撑辊轴承座靠近轧辊辊身一侧的端面（图2）上设计有一排用于回油的堵丝孔，其中最下部两个孔影响到支撑辊轴承座水封的密封，同时在进、回油管和轴承座的连接丝孔上也存在不对中现象，从而造成进、回油管安装不紧固，这都会造成漏油故障。

5.油封问题，分为两个部分：靠近辊身的水封，轴承内部背靠背骨架密封；密封属于正常损耗件，出现损坏没有及时更换就会造成漏油故障。

6.“Ο”密封圈，有两处，分别位于端盖处和油管接口，“Ο”密封圈也属于正常损耗件，出现损坏没有及时更换也会造成漏油故障。

图2 支撑辊端面 支撑辊漏油故障改进方法及措施 3.1油压过大超过设计值

对油泵出口压力表和轴承座入口压力表进行实时监控，严格控制油泵出口压力，确保其在设计范围内能够对支撑辊轴承连续、恒定的供油。3.2 支撑辊轴承座回油不畅

每次上机后轧制前要打开轧机卷帘对支撑辊轴承进行检查，发现有“U”型弯及时进行理顺；控制油品质量减少油品中的杂质及异物。3.3 装配问题

实行作业长制和装配责任追究制，加强对装配工进行轧辊装配质量考核，强化职工责任意识，实行装配的自检、互检，以避免接口螺丝未拧紧，平面密封胶涂抹不均匀，螺丝紧固剂未按规定加注以及背靠背骨架密封野蛮安装等情况；配备专业电动工具确保端盖螺丝预紧力一致。

3.4 轴承座设计缺陷

对于油管接口孔不对中问题对油管进行扩孔处理，对于端面丝孔缺陷使用平面密封胶将其覆盖，并及时反馈厂家进行优化完善。3.5 油封问题

加强日常检查，并建立油封检查登记制度，对下线轴承座进行精细化检查,密封唇口要用手直接触摸，发现有问题的油封及时更换；对背靠背骨架密封缝隙处用高压甘油小车加注甘油；装配前对支撑辊辊颈进行煤油清洗并涂抹润滑油确保辊颈与轴承、密封形成油膜。3.6 “Ο”密封圈

对每次下线的支撑辊轴承都要进行检查，发现损坏及时更换，更换端盖“Ο”密封圈时要涂抹黄油，以防损伤“Ο”密封。改进效果

[3] 通过以上改进，漏油问题彻底解决。改进前每月需补充润滑油20桶左右，改进后每月加油量不超过10桶，平均每年可节约润滑油120桶，直接降低成本10万元左右，节能降本效果明显；同时由于漏油问题解决，减少了停机更换时间，大大提高了轧机的机时产量，改造前平均3次/月，每次需投入换辊人次5人左右，换辊时间约2小时，改进后，支撑辊几乎不漏油，不需投入人力及时间，只需进行日常维护，遇到计划检修才进行抽辊检查，减轻了职工劳动强度，提高了设备的利用率和机时产量，增加了利润，减少了系统维护费用；另外在堵塞了漏油点之后也避免了乳化液通过漏点进入轴承座内对轴承的损害，保障了SKF轴承各个摩擦副的润滑效果，减少了轧辊轴承抱死、烧蚀的情况，降低了备件费用；此外，轧辊在轧制过程中如果出现轴承抱死、烧蚀的情况，会导致堆钢等事故，由此可见，轴承座漏油故障改进后无形中减少了轧制事故的产生；最后，漏油故障解决后，轧机工作区域工作环境得以改善，环保效果明显。总之，支撑辊漏油故障的解决不仅具有显著的经济效益还具

[3] 有环保、节约资源的社会效益。结语

作为安钢1550mm酸轧机组的5机架6辊轧机核心部件，支撑辊轴承座润滑油泄漏，将对生产造成很大的影响，我们根据密封原理，结合生产实际情况以及总结多次维修和事故处理的经验，包括进行合理的人员的管理制度，提出了消除支撑辊轴承座漏油的改进方法和措施，在实际应用中起到了良好的效果，为安钢的冷轧产品的升级、改造及降本增效做出了重要的设备上的保障，为同行业类似设备事故提供了借鉴意义。参考文献：

[1]邢巍，踞艳军，安钢1550mm冷轧机组TMEIC激光焊机应用及焊缝质量分析.冶金丛刊，2014.（2）：10-13

[2]秦颖军，张世臣，轧机漏油问题的预防和解决.一重技术，2004.（2）：95-98 [3]李林，棒材精轧机轴承平衡油缸漏油分析.冶金丛刊，2008.（4）：17-19

作者简介：邢巍、1978.7、汉、男、2006年毕业于安钢工大，机电工程专业；助理工程师 ；电话：*** ；地址：河南省安阳市长江大道南段安钢集团冷轧有限责任公司生产技术部。E-mail：xingwei***@126.com

第三篇：冷轧机床作业指导书

杭州逸欣汽配有限公司

冷轧机作业指导书

工序：精轧管坯YX/QC-19-20121、每一位操作员工必须按照工艺卡要求做好产品质量，要牢记产品品质满足顾客需求，质量服务秉承诚信谦和的质量方针。

2、工作时要注意安全，严格按工艺卡中的安全操步骤和应对措施执行。

3、工作时必须戴手套，防止手指被划伤。

4、将需要加工的管坯安全吊装至待加工货架，检查管坯尺寸是否付合，是否有开裂、内折、外折、分层等严重缺陷，如有需及时通知部门负责人。

5、将管坯送进工作区后，检验三爪卡盘是否紧固，紧固后才能开机。

6、检查芯棒尺寸是否合格，如不合格请通知生产班组长，及时更换。如合格需检查芯棒是否紧固。

7、检查周期轧辊是否稳固，曲面有无伤痕。

8、检查油池中的耐磨油是否充足，如不足需及时通知班长；

9、开机后，检查空转时是否有异常情况。

10、冷轧时，检查转速是否付合冷轧要求，如不付合，在控制台面进行调准。

11、冷轧时，操作工需检验产品质量，是否有显著钮转、局部缩径、扩径、竹节形等缺陷(尾部允许微量偏差)，如出现以上情况立即报生产班组长，12、做出的第一支产品必须由品保部检验员首检，检查合格后方可生产。

13、量具、工具要摆放整齐，每天上班时必须检查好自己所用的量具，使用前必须检验核对，用完后放入工具箱。

14、产品在加工过程后要轻拿、轻放，严禁产品磕伤、碰伤，产品捆扎时要整齐，标识要明确。

15、下班后要关掉电源，做好机床的清洁，如擦去飞溅开的润滑油，紧固螺帽，检查芯棒。

16、每一位员工都必须做好以上几点，如有不当，按情节严重处罚。

编制：章晓鸣批准：

第四篇：镀锌冷轧钢板通用标准

LP—QB—0051、适用范围

本标准规定了连续电镀锌冷轧钢板的分类尺寸、技术要求、试验方法、检验规范等，本标准适用于厚度为3mm以下的电镀锌钢板。

2、引用标准

GB222钢的化学分析用试样取样法及成品化学成份允许偏差

GB223钢铁及合金化学分析方法。

GB228金属拉伸试验方法

GB232金属弯曲试验方法

GB247钢板和钢带验收、包装标志及质量证明书的一般规定

GB708冷轧钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差

GB2975 钢材力学等工艺性能试验取样规定

GB4156 金属杯突试验方法（厚度0.2～2mm）

GB6397 金属拉伸试验试样

3、术语及代号

3.1.术语

连续电镀锌是指在电镀锌作业线上在电场作用下，锌从锌盐的水溶液中连续沉积到预先准备好的钢板表面上得到表面镀锌层的过程。

3.2.牌号

本标准规定了连续电镀锌钢板的牌号由词冠“DX”和后面的阿拉伯数字组成。“DX”为“电”、“锌”二字的汉语拼音第一个字母组成，“DX”后数字1、2、3、4分别表示按用途分类的商品级、冲压级、深冲级、结构级的级别。

4、分类及代号

4.1.钢板按镀锌量分为10类，其代号以钢板的单面镀层厚度（单位为μm）的10倍表示，见表

1表1

4.2.镀锌层分为双面等厚镀，双面差厚镀和单面镀三种，其表示方法为：

a．钢板上表面镀锌量/下表面镀锌量，例如：（28/

28、28/

42、42/0）。4.3.钢板按轧制精度分为二类高级精度A普通精度B 4.4.钢板按表面处理分为四类

磷酸盐处理P铬酸处理 C涂油O耐指纹处理N

4.5.钢板的标记由以下部分组成：牌号、规格、镀锌量、轧制精度、表面处理。

标记举例：牌号为DX2，厚度0.6mm，宽度1250mm，长度2500mm等厚度层42/42，轧制精度B，表面铬酸处理的钢板标记为：DX2-0.6×1250×2500-42/42-B-C

5、尺寸、外形及重量

5.1.钢板的公称尺寸范围列于表

2表2

5.2.钢板和优先公称厚度如表

3表3

钢板的优先公称厚度（mm）

5.3.钢板的尺寸允许偏差、外形及重量，按其宽度应分别符合GB708和GB/T15391的规定。5.4.若用户在订货时未指明轧制精度，则按本标准供货的钢板，以B级精度交货。

6、技术要求： 6.1.牌号和化学成分

6.1.1.电镀锌钢板的牌号、化学成份和冶炼脱氧方式应符合表4的规定。

表

46.1.2.钢板应按表5规定进行冷弯试验，弯曲试验后，试样外侧表面不得有锌层分离，以肉眼可见的原板裂纹，但距样边部6mm内出现的锌层分离不予考虑。

6.1.3对于厚度不大于2mm的DX2、DX3钢板应做杯突试验,其杯突值应不小于表5规定。

表

56.2.镀锌层

6.2.1.以单位面积镀锌量（g/㎡）检验镀锌层应符合表6的规定。

表6

6.3.表面质量

6.3.1.钢板表面不得有未镀锌、破损等对使用有害的缺陷，钢板不得有分层。6.4.表面处理

钢板的表面处理可为以下任一种或多种组合，由用户在订货进指定，用户应根据使用产品的生产加工工艺喷涂方法、涂装设备等情况，选择合理的表面处理方法，缩短储存时间，供方应使钢板通常在正常的运输及室内储存条件下，自发货后3个月内不产生白锈。6.4.1.磷酸盐处理（P）

磷酸盐处理主要是为钢板进一步涂油作表面准备，同时也可减少镀锌表面产生白锈。6.4.2.铬酸钝化处理（C）

铬酸钝化处理主要是为减少产品在运输和储存期间产生白锈。6.4.3.涂油（O）

涂油可进一步减少产品产生白锈。6.4.4.耐指纹处理（N）

耐指纹处理是对电镀锌钢板表面进行特殊处理，以防止在触摸时留下指纹及其它痕迹。6.4.5.若用户在订货时未指明表面处理方式，则按本标准供货的钢板以表面铬酸处理交货。6.4.6.根据用户要求，经供需双方商定，可进行其它表面处理。6.5.生产完毕至投入使用之间存放期通常为：

DX1：8天，特殊镇静钢：6个月

7、检验方法

7.1.钢板的表面质量用肉眼检查。

7.2.钢板的尺寸和外形采用通用量具测量。

8、验收规则

8.1.钢板由质量部检查和验收。8.2.钢板按批进行检验。

9、包装、标志和质量证明书

9.1.钢板按包包装，防水、防碰、不易于变形、损坏。9.2.质量证明书

应注明：

a）供方名称b）需方名称c）合同号d）品种名称e f）尺寸g）级别h）牌号i)交货状态j)k)标准中规定的各项试验结果l)发货日期

编制： 王洁纯

日期：2008.5.1）标准编号重量

第五篇：2010年上半年工作总结(冷轧)

2010年上半年团支部工作总结

冷轧检修作业区团支部谢金志

上半年，冷轧检修作业区团支部以检修工程部团委总体规划为指导，在作业区党支部的正确领导下，不断创新，扎实推进团支部基础建设，充分发挥团组织的能动作用。以提高青工检修技能和安全技能为载体，大力开展青工技能、安全培训工作，为作业区检修保产，提供可靠的技能和安全支撑。

现就我作业区团支部2010年上半年工作总结如下：

一、大力开展青工安全培训

近两年来大批新招人员的相继补充，班组人员新老更替。青工安全工作已不容忽视，特别是08、09年几起青工伤害事故的发生，给部的各项工作有序开展带来了巨大冲击。我团支部积极同作业区安全主办协商，制定青工全年安全培训计划，并编制培训课件，每月组织青工培训。培训邀请作业区安全知识、经验丰富的安全主办，通过分析事故案例，结合作业区实际，以通俗易懂的方法，讲解安全检修的重要性、作业过程中个人安全防护知识、危险区域作业防护措施等基本安全技能。同时也邀请作业区责工协理等技术人员带领新进青工到现场实地讲解设备、区域危险源辨识。

培训受到了广大团员青年的大力支持，通过现场新增危险源教育的开展，使青工们对设备危险有了更深一层次的了解和感受，受到了作业区青年团员的一致好评。他们觉得这样的现场讲

解学习比单纯坐在班组进行书面灌输效果要好很多。

二、“青年突击队”表现积极踊跃，广受好评

碳钢薄板厂年修期间，我团支部积极组织检修青年突击队。在活动中，团员青年表现积极，勇于承担现场抢急、抢修任务，顺利完成了碳钢薄板厂年修期间，本区域的检修保产任务，和200万炼钢的年修工作。其中，我们作业区承担了1号2号卷取芯轴更换的艰巨任务，由冷轧检修二班青年突击队承担。检修当天，青年突击队人员配合协调，工作有条不紊、文明施工良好，现场安全措施到位，一些小的细节都没有放过。例如：用五吨倒链封住芯轴头部时，先在钢梁上用半圆管做好包脚后又用铁丝将包脚绑扎牢固，防止松绳时半圆管松动掉落。在天车紧张的情况下，两组同时施工，青年突击队员们连续奋战24小时，终于把这个硬骨头啃了下来。到检修截止，他们提前3.5小时圆满完成了作业区下达的检修任务，期间安全、质量、工期完美保证。这次芯轴更换是对我们青年突击队的一次艰巨考验，但是他们发扬了青年突击队的传统，不怕苦、不怕累、强公关、打硬仗，承担下了这次急难险重的检修任务，同时作业区对他们赋予了极高的评价，并将他们作为劳动竞赛的优胜团队报与检修工程部。

三、开展青安岗监督检查活动 加强安全监督作用

作业区团支部积极响应团委的号召，开展青年安全监督岗活动。团支部青年安全监督岗下设岗长一名，岗员4名，负责本作业区承担的检修区域内青年安全工作。

上半年，以安全常识、危险源辨识、通用安全作业标准、事故案例、危险场所控制措施为主要内容，每月都对青工进行了安

全培训，半年内共计培训青工人数180人次，对青工的安全知识的积累起了积极的作用。同时，半年内，除系统检修参与“联合检查”外，在作业区常规维护区域内共进行安全检查42次，查处违章行为10起，隐患4项，在一定程度上减少了安全事故的发生几率。

通过开展“我要安全，我会安全”，“全员安全学习”等活动，用理论知识武装青年，用血的教训教育青年，达到提高团员青年自我防范能力与意识的目的。

四、开展志愿者服务活动。

我作业区团支部充分发扬青年志愿者“奉献、友爱、互助、进步”的精神，积极开展青年志愿者活动，服务意识深入人心，成效显著。他们在不同的岗位上，以自己的实际行动服务大家，充分发挥了共青团的生力军和战斗堡垒作用，大力弘扬了志愿奉献精神，极大地提高了广大团员青年的凝聚力和战斗力。

五、开展岗位练兵技术比武等活动

针对作业区新分职工比例的增多，以及冷轧设备的复杂性，给正常检修工作带来了巨大冲击。团支部克服检修项目多、人员紧张的不利因素，组织青工学习所辖区域内新设备，新工艺的要求，通过严抓检修质量，充分发挥广大青年团员的主观能动性，努力学习各项检修技能，使之更好的为生产设备保驾护航。同时团支部也积极开展“青工岗位练兵”、“青工技能竞赛”、“师徒效果评定竞赛”等多种形式的岗位练兵活动，通过岗位练兵和老师傅们对青工的“传、帮、带”现场讲解活动，使广大团员青年在本岗位技能提高的同时，也让他们能够尽早熟悉设备性能，掌握

检修要点。缓解了因检修人力不足，而对整体检修的影响。

总的来看，半年来的工作收获不少，但我们也清醒地认识到自身存在的不足和以后所需要努力的方向：

1、少数团员没有团员意识，没有集体观念，很少甚至不愿意参加团支部组织的各项活动，使我们所定的制度不能有效地实施，这对团员青年思想的统一和对团组织的健康发展都产生了不良的影响。针对这种情况，我们将进一步加强对青工思想动态的了解和掌握，抓住每一次与团员青年们沟通的机会，让他们能够转变观念，改善现状。并且，通过与其他团支部书记的沟通、交流和学习共青团工作实用手册内容的学习，增强自身的业务素质，提高工作能力；完善工作方法；拓展工作思路，更进一步的做好团的工作。

2：安全培训内容以实例为主，通过对事故的深入分析，让团员青年认识到违章行为造成的后果，以此提高团员青年的安全意识。改变观念、落实责任，加大现场检查力度和对违章行为责任人责任追究的力度，正确履职，将安全工作落到实处，坚持反“三违”工作的开展，积极协助作业区完成安全指标。

3：加强与各班组班组长之间的沟通，发动青安岗岗员坚持不懈的在作业区职工中开展宣传工作，让职工认识到青安岗存在的必要性。使职工从害怕青安岗现场检查、规避检查的观念中改变过来，真正的能认同和接受青安岗的工作，营造一个安全工作的氛围。

我们将继续努力，克服浮躁，力求扎实，为青年团员多办好事、实事，充分发挥青年党、团员的积极性、主动性和创造性，一步一个脚印地迈向更高目标。