冷轧带钢生产概述

第二节 钢的分类及冷轧带钢的表示方法

一、钢的分类

综上所述，冷轧带钢的种类很多，用途也很广泛。为了区别各种化学成分和各种用途的带钢，便于选择和使用，必须了解钢号，而钢号的表示方法又和钢的分类有密切关系。

钢的分类方法很多，主要根据钢的获得方法，钢的化学成分，钢的质量和钢的用途分类

1. 根据获得方法分类

根据不同的冶炼方法和设备，可以把钢分为三种：

(1)平炉钢 从平炉(西门子一马丁炉) 中冶炼出来的钢。一般都是碱性，只有在特殊情况下，才在酸性平炉里炼制。目前平炉钢已淘汰。

(2)转炉钢 从转炉中冶炼出来的钢。除了可分为碱性和酸性转炉钢外，还可分为底吹、侧吹和顶吹转炉钢，这两种分类又常常混合使用。例如，贝塞麦转炉钢为底吹酸性转炉钢，托马斯炉钢为底吹碱性转炉钢。目前，我国生产量最大的是碱性侧吹转炉钢和顶吹氧气转炉钢。

(3)电炉钢 在电炉中用电热冶炼出来的钢。钢液不与燃料的火焰接触，清除杂质较易，温度也容易准确地控制。因此，它的质量非常高，可以冶炼质量优越的钢。电炉钢可分为电弧炉钢，感应电炉钢(也称高周波电炉钢) 、真空感应电炉钢和电渣炉钢等等。通常，大量生产都是以碱性电弧炉钢为主。

按脱氧程度和浇注制度的不同，碳素钢又可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢三类，

合金钢一般都是镇静钢。

2. 根据化学成分分类

根据钢的化学成分，可把钢分为碳素钢和合金钢两种。

(1) 碳素钢 根据含碳量的不同，大致又可分为：

低碳钢：含碳量在0.25％以下的钢；

中碳钢：含碳量在0.25％一0.6％之间的钢；

高碳钢：含碳量在0.6％以上的钢。

(2)合金钢 根据钢中所含主要合金元素的种类，可分为锰钢、铬钢、镍钢等。

依含合金元素总量的不同，大致又可分为：

低合金钢：合金元素总量在5％以下的钢；

中合金钢：合金元素总含量在5％～10％之间的钢；

高合金钢：合金元素总量在10％以上的钢。

3. 根据质量分类

根据钢中所含有害杂质的多少，可以把钢分为普通钢、优质钢和高级优质钢三大类。

(1)普通钢 一般指含硫量不超过0.050％，含磷量不超过0.045％的钢，但酸性转炉钢的硫磷含量允许适当放宽。普通碳素钢已改名为碳素结构钢，其牌号由代表屈服点的字母Q 、屈服点数值(195，215，235，255，275) 、等级（A 、B 、C 、D ）和脱氧方法符号(沸腾F ，半镇静b) 表示。

(2)优质钢 含硫量不超过0.035％，含磷量不超过0.040％的结构钢，含硫量不超过0.030％，含磷量不超过0.035％的工具钢。其它非特意加入而是从原材料带入的残余杂质，如铬、镍、铜等的含量，也有一定的限制。

(3)高级优质钢 属于这一类的钢一般都是合金钢。钢中含硫量不超过0.025％，含磷量不超过0.025％。其它混入杂质则限制得更严格。

4. 根据钢的用途分类

根据钢的用途分为结构钢，工具钢和特殊钢三种。

(1)结构钢 这种钢是用以制造机器零件、机床、桥梁，厂房结构及其它结构用零件等。结构钢又可分为两种:

碳素结构钢：不含有特殊元素，含碳量在0.70以下的钢。

合金结构钢：含有特殊元素，并在规定含量范围内的钢。合金结构钢具有更高的强度和韧性。

(2)工具钢 这种钢是用以制造各种工具。工具钢可分三种：

碳素工具钢：含碳量在0.7％～1.3％范围内的钢。

合金工具钢：钢内含有较高的合金元素，钢的物理性能很强，具有较高的耐用性。

高速工具钢：钢内含有高的耐磨(W，Cr ，V 等) 合金元素，在高温下(600'C)尚能保持切削性能。

(3)特殊钢 在特殊工作环境中，具有特殊物理和化学性能的钢，总称为特殊钢。特殊钢可分以下四种：

耐热不起皮钢：凡在高温下，对于气体的浸蚀而不起皮的钢，称为不起皮钢。凡在高温下(900~C或1100~C以下) 能保持足够的强固性和抗氧化性能的钢，称为耐热钢。这两种钢的总称为耐热不起皮钢。

不锈耐酸钢：凡在空气中能抵抗腐蚀作用的钢，称为不锈钢。在某些化学浸蚀介质中能抵抗腐蚀作用的钢，称为耐酸钢。这两种钢的总称为不锈耐酸钢。 电热合金：具有较高的电阻，并在高温下具有良好抗氧化性能的合金，称为电热合金。

磁性材料：这种材料，在强磁场或弱磁场下具有良好磁性。

第三节 冷轧带钢的生产特点

随着市场经济的飞速发展，汽车，仪器仪表、无线电，国防及航空航天工业等尖端技术对带钢的品种、规格，性能和质量不断提出更高的要求，热轧带钢生产远远不能满足各行各业发展的需要。因此，在轧制机械设备和工艺过程的不断

完善中，冷轧带钢的生产已经得到了足够的重视和发展，使其在轧钢生产中占有特殊的地位。当需要生产厚度减小到一定尺寸的薄带钢时，大多数都采用冷轧方式。因为冷轧的采用为提高带钢表面质量、改善力学性能和获得精确的尺寸偏差提供了保证，所以现代国外的带钢，大多是热轧后又进行冷轧。美国直接使用的带钢，几乎都是冷轧交货的。

冷轧按其特征来说，与热轧有着严格的区别。冷轧可以获得远较热轧所能生产厚度小得多的产品。尽管在热轧时，带钢的塑性变形较好、变形抗力低及具有生产率高等优点，但从一定的厚度(通常为1.8～2.5mm 范围内) ，继续减缩带钢的厚度，以达到所要求的成品厚度，热轧方式是难以完成的。因为热轧过程中，随着带钢厚度变薄，带钢温度迅速降低，特别是对于截面小的窄带钢，头尾温度差别很大。带钢在热轧过程中的这种温降，以及由于冷却的差异而引起的温度不均匀分布，使热轧的温度不易控制，带钢的塑性变形不易均匀，尤其是在轧制厚度小而长度大的带钢时，这个问题更显得格外突出。

冷轧生产方式，解决了上述缺陷。就是说它不存在热轧带钢生产中所特有的温降与温度不均的问题，因而可以保证产品获得厚度甚小(可达0.001mm) ，长度很大的带钢。

冷轧配以正确的热处理，就能够制造出依带钢的用途而决定的具有最好性能的产品。诸如生产深冲压用的带钢以及其它软状态带钢。这种状态的带钢，往往具有高的延伸性，低的强度或硬度，以保证深冲的需要。

冷轧时，由于产生“加工硬化”效应，显著地改变了带钢的学力性能。因此借助冷轧时带钢“加工硬化”的作用，用选择冷轧时的压下量和选择热处理制度的方法，可以比较容易地在很大范围内调整带钢的力学性能及工艺性能。诸如冷硬状态、特硬状态、软状态、半软状态、半硬状态等各种状态的产品，这是热轧所不能达到的。

虽说热轧后带钢的力学性能，在某种条件下能近似冷轧退火后的力学性能，但这种力学性能既不同于完全冷轧后的，也不同于完全退火后的力学性能。其抗拉强度往往低于完全冷轧而高于完全退火的，其延伸性也低于完全退火而高于完全冷轧的。问题最大的是，热轧后带钢的力学性能波动很大，一般是难以控制的。热轧的产品，实际上不能满足各部门所要求的各种力学性能，特别是特硬和特软产品的力学性能。

此外，冷轧完全可以保证带钢的精确尺寸和相当均匀的性能，获得比热轧所能保证的厚度和宽度偏差精确得多的产品，这对于生产某些产品是完全必要的。

热轧产品允许的尺寸偏差，远较冷轧产品大，这是由于热轧不能得到精确的厚度与宽度尺寸。形成的原因：一方面是使用了变形量要求较大的热轧机设备，不可能给予所轧制的带钢以精确的厚度；另一方面，由于在高温下带钢本身及轧辊的弹性限度都大大地被降低，因而也就不可能保证产品的精确的尺寸偏差。

表面状态是一般带钢重要的要求之一，因为带钢的表面质量将直接影响带钢的使用性能。

目前的热轧工艺水平尚不能保证带钢表面免于氧化，以及由于氧化铁皮而带来的表面质量不良，因此它不适于生产表面光洁度要求较高的带钢。然而，由于带钢的冷轧往往是在室温下进行，其表面不产生氧化铁皮，因此能保证产品获得较高的表面光洁度(通常达Rz=3.2～0.8μm)。由于冷轧后的带钢表面良好，不存在热轧带钢常出现的麻点、氧化铁皮压入、粘结等缺陷，故在许多情况下，不需再继续进行加工就能直接使用。

可见，采用冷轧方法生产带钢优点是很多的，归结起来有以下几点： ① 能得到热轧方法很难得到的极薄带钢(薄达0.001mm) ；

② 能使产品具有很高且范围很广的力学性能及工艺性能；

③ 能保证获得高精度尺寸、厚度偏差小、沿带钢的宽度及长度方面的厚度均匀，板形良好、表面光洁的各种带钢；

④ 成本低、收效率高；

⑤ 轧制速度快，具有很高的生产率。

在冷轧的生产过程中，根据目的不同，通常将轧制分为粗轧、中轧和精轧。粗轧和中轧有些厂家统称之为粗轧。其主要任务在于减缩带钢的厚度，并使带钢在加工过程中承受适当的压力作用，以保持其良好的工艺性能，为精轧提供质量符合要求的精轧坯料。

一般粗轧与中轧要求有较大的压下率，较高的轧制速度，以获得较大的生产率。但其最大的总压下率，主要是由带钢本身塑性决定的，同时也受到轧制设备能力的限制。因此拟定粗轧，中轧工艺制度时，往往根据综合性能、设备能力及充分利用轧制带钢的塑性，并考虑“加工硬化”的影响，适当分配道次压下率，尽可能减少中间退火次数，以达到提高生产率，降低消耗和保证产品质量的目的。由于粗轧、中轧时所产生的“加工硬化”只是间接地影响到成品的力学性能，而不能直接控制成品的最后性能，因此在整个轧制过程中，粗轧和中轧在经济上的要求，要重于质量控制的要求。

精轧是冷轧的最后工序，是保证产品质量的关键一环。精轧的目的，主要在于控制成品的力学性能和工艺性能，控制成品的精确厚度和良好的板形以获得高质量性能和表面状态的成品。

精轧与粗轧、中轧虽然同属于冷轧，但在生产技术要求上有很大的区别。为了能精确地控制成品的力学性能，工艺性能，尺寸精度和表面光洁度，在精轧过程中对精轧坯的要求是非常严格的。精轧前的带钢，必须获得充分退火，以达到完全再结晶的状态。为了获得充分的退火，退火前的最后一次中轧必须有足够的变形量。精轧时所采取的道次下率必须适当，这就是必须根据成品的各项有关质量的技术要求，精确选定总的压下率及分配道次压下率。

为了能够精确地控制带钢厚度，必须尽量避免轧机各部件的弹性变形，特别是要避免轧辊的弹性变形。

在实际生产中，粗轧、中轧与精轧的设备，往往是分开的，但没有严格的划分。因为对于一些力学性能、尺寸偏差和表面状态要求不十分严格的产品，往往在中轧设备上即可生产出成品。但对于一些要求较高的，特别是厚度较薄的产品，应当有中轧、精轧设备之分，亦即必须进行精轧。

必须指出，冷轧的这种分工及其产品特点之所以较之热轧方式生产的产品有许多优点，乃与如下的冷轧工艺特点是分不开的：

① 带钢在冷状态下轧制时，由于带钢加工硬化，则必须经过中间退火使之重新软化，并恢复塑性，以便继续轧制；

② 带钢坯在轧制前必须清除表面氧化铁皮，从而保证了带钢表面光洁度，并减少了轧辊的磨损；

③ 采用张力轧制，保证了带钢的良好板形，控制了带钢厚度偏差，并减小轧制压力，有利于轧制薄规格产品。

④ 采用工艺冷却和润滑，便于控制轧辊与带钢的温度，减少轧辊与带钢间的摩擦并降低轧制压力，有利于板形控制并防止了带钢的粘辊。

第四节 冷轧带钢生产的主要依据

冷轧带钢生产的工艺过程对于不同的钢种特点是有所不同的，如为了使带钢具有良好的可塑性组织，轧制部分高碳钢、合金钢时，有必要在冷轧前将热轧带钢退火，其原因是，热轧过程无法使这些带钢形成可塑性组织。

坯料验收是为了保证冷轧原料的质量；剥壳、酸洗的目的是清除原料表面的氧化铁皮或油污；轧制则是为了达到所需要的力学性能和尺寸偏差以及板形；剪切显然是为了切除轧制过程所产生的碎边，或达到所要求的宽度尺寸的目的；去油和退火则是为了改善带钢的表面和金相组织，消除轧制后产生的加工硬化现象，以获得工艺要求所希望的力学性能和工艺性能；平整的目的是改善带钢的板形，使带钢表面获得所需要的光洁度，消除退火带钢明显的屈服极限，消除由此产生的滑移线的倾向；检查、性能测试是为了保证产品的各个方面符合用户的需要；涂油，包装主要是为了长期保存产品和防止产品使用前损伤。

对于同一钢种带钢，采取不同的工艺过程，可以得到不同的尺寸精度和力学、工艺性能。因此为了生产出符合各种要求的带钢，就需有符合多种要求的标准，这些标准往往是以该带钢的技术要求作为主要依据。

带钢的技术要求，通常在国家和冶金工业部的有关标准中有详细的规定。所有这些技术要求，并不是一成不变的，它是随着科学技术的发展，对冷轧带钢质量提出的更高要求，以及冷轧生产技术的发展而不断变化的。

冷轧带钢的技术要求，可归纳为以下几个主要方面：

① 板形和尺寸精度方面的要求：包括带钢长度方向的弯曲程度(即镰刀弯) ，板形平直度以及带钢的尺寸偏差范围；

② 表面质量方面的要求：主要是强调带钢表面的质量，如划痕、刮伤、凸凹面、辊印、碎边、斑点等缺陷不得超出标准。

③ 性能、组织和化学成分方面的要求：这个方面的要求涉及面较大，其性能的要求包括力学性能、工艺性能(如弯曲，焊接、冲压性能等) 和特殊物理、化学性能(如磁性、抗腐蚀性和抗氧化性等) 。其中最普遍的是力学性能，它主要包括强度、硬度、延伸、冲击韧性等多个参数。

由于冷轧带钢的性能主要取决于带钢本身的化学成份和组织结构，因此在技术要求中，对化学成份规定了一定范围。有时还提出带钢组织结构方面的要求，如晶粒度、脱碳层，碳化物不均匀度、碳化物网状和球化等。

了解带钢的技术要求，仅仅是明确了要求和工作目标，在实际生产中究竟采用哪些工序又如何制定各工序的具体工艺制度，还必须了解各钢种本身的特性。如：塑性高低 (软与硬) 变形抗力大小(裂与不裂) ，再结晶晶粒长大倾向(金属组织的粗与细) ，加热与冷却有无相变，是否容易脱碳和氧化等等。以上就是冷轧带钢生产的主要依据。

不同钢种的带钢，在生产工艺方面，虽各有其特殊性，但也有其共性。由于每种带钢的技术要求和钢种特性不同，生产中就会出现不同的问题和困难。例如，碎边、断裂、压不下去等，这就是矛盾的特殊性。从特殊性中我们也可知道，在冷轧过程中，带钢的裂与不裂，是冷轧成败的关键；带钢本身的软与硬是影响力