隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展,汽車,儀器儀表、無線電,國防及航空航天工業(yè)等尖端技術(shù)對帶鋼的品種、規(guī)格,性能和質(zhì)量不斷提出更高的要求,熱軋帶鋼生產(chǎn)遠遠不能滿足各行各業(yè)發(fā)展的需要。因此,在軋制機械設(shè)備和工藝過程的不斷完善中,冷軋帶鋼的生產(chǎn)已經(jīng)得到了足夠的重視和發(fā)展,使其在軋鋼生產(chǎn)中占有特殊的地位。當需要生產(chǎn)厚度減小到一定尺寸的薄帶鋼時,大多數(shù)都采用冷軋方式。因為冷軋的采用為提高帶鋼表面質(zhì)量、改善力學(xué)性能和獲得精確的尺寸偏差提供了保證,所以現(xiàn)代國外的帶鋼,大多是熱軋后又進行冷軋。美國直接使用的帶鋼,幾乎都是冷軋交貨的。
冷軋按其特征來說,與熱軋有著嚴格的區(qū)別。冷軋可以獲得遠較熱軋所能生產(chǎn)厚度小得多的產(chǎn)品。盡管在熱軋時,帶鋼的塑性變形較好、變形抗力低及具有生產(chǎn)率高等優(yōu)點,但從一定的厚度(通常為1.8~2.5mm范圍內(nèi)),繼續(xù)減縮帶鋼的厚度,以達到所要求的成品厚度,熱軋方式是難以完成的。因為熱軋過程中,隨著帶鋼厚度變薄,帶鋼溫度迅速降低,特別是對于截面小的窄帶鋼,頭尾溫度差別很大。帶鋼在熱軋過程中的這種溫降,以及由于冷卻的差異而引起的溫度不均勻分布,使熱軋的溫度不易控制,帶鋼的塑性變形不易均勻,尤其是在軋制厚度小而長度大的帶鋼時,這個問題更顯得格外突出。
冷軋生產(chǎn)方式,解決了上述缺陷。就是說它不存在熱軋帶鋼生產(chǎn)中所特有的溫降與溫度不均的問題,因而可以保證產(chǎn)品獲得厚度甚小(可達0.001mm),長度很大的帶鋼。
冷軋配以正確的熱處理,就能夠制造出依帶鋼的用途而決定的具有最好性能的產(chǎn)品。諸如生產(chǎn)深沖壓用的帶鋼以及其它軟狀態(tài)帶鋼。這種狀態(tài)的帶鋼,往往具有高的延伸性,低的強度或硬度,以保證深沖的需要。
冷軋時,由于產(chǎn)生“加工硬化”效應(yīng),顯著地改變了帶鋼的學(xué)力性能。因此借助冷軋時帶鋼“加工硬化”的作用,用選擇冷軋時的壓下量和選擇熱處理制度的方法,可以比較容易地在很大范圍內(nèi)調(diào)整帶鋼的力學(xué)性能及工藝性能。諸如冷硬狀態(tài)、特硬狀態(tài)、軟狀態(tài)、半軟狀態(tài)、半硬狀態(tài)等各種狀態(tài)的產(chǎn)品,這是熱軋所不能達到的。
雖說熱軋后帶鋼的力學(xué)性能,在某種條件下能近似冷軋退火后的力學(xué)性能,但這種力學(xué)性能既不同于完全冷軋后的,也不同于完全退火后的力學(xué)性能。其抗拉強度往往低于完全冷軋而高于完全退火的,其延伸性也低于完全退火而高于完全冷軋的。問題最大的是,熱軋后帶鋼的力學(xué)性能波動很大,一般是難以控制的。熱軋的產(chǎn)品,實際上不能滿足各部門所要求的各種力學(xué)性能,特別是特硬和特軟產(chǎn)品的力學(xué)性能。
此外,冷軋完全可以保證帶鋼的精確尺寸和相當均勻的性能,獲得比熱軋所能保證的厚度和寬度偏差精確得多的產(chǎn)品,這對于生產(chǎn)某些產(chǎn)品是完全必要的。
熱軋產(chǎn)品允許的尺寸偏差,遠較冷軋產(chǎn)品大,這是由于熱軋不能得到精確的厚度與寬度尺寸。形成的原因:一方面是使用了變形量要求較大的熱軋機設(shè)備,不可能給予所軋制的帶鋼以精確的厚度;另一方面,由于在高溫下帶鋼本身及軋輥的彈性限度都大大地被降低,因而也就不可能保證產(chǎn)品的精確的尺寸偏差。
表面狀態(tài)是一般帶鋼重要的要求之一,因為帶鋼的表面質(zhì)量將直接影響帶鋼的使用性能。
目前的熱軋工藝水平尚不能保證帶鋼表面免于氧化,以及由于氧化鐵皮而帶來的表面質(zhì)量不良,因此它不適于生產(chǎn)表面光潔度要求較高的帶鋼。然而,由于帶鋼的冷軋往往是在室溫下進行,其表面不產(chǎn)生氧化鐵皮,因此能保證產(chǎn)品獲得較高的表面光潔度(通常達Rz=3.2~0.8μm)。由于冷軋后的帶鋼表面良好,不存在熱軋帶鋼常出現(xiàn)的麻點、氧化鐵皮壓入、粘結(jié)等缺陷,故在許多情況下,不需再繼續(xù)進行加工就能直接使用。
可見,采用冷軋方法生產(chǎn)帶鋼優(yōu)點是很多的,歸結(jié)起來有以下幾點:
① 能得到熱軋方法很難得到的極薄帶鋼(薄達0.001mm);
② 能使產(chǎn)品具有很高且范圍很廣的力學(xué)性能及工藝性能;
③ 能保證獲得高精度尺寸、厚度偏差小、沿帶鋼的寬度及長度方面的厚度均勻,板形良好、表面光潔的各種帶鋼;
④ 成本低、收效率高;
⑤ 軋制速度快,具有很高的生產(chǎn)率。
在冷軋的生產(chǎn)過程中,根據(jù)目的不同,通常將軋制分為粗軋、中軋和精軋。粗軋和中軋有些廠家統(tǒng)稱之為粗軋。其主要任務(wù)在于減縮帶鋼的厚度,并使帶鋼在加工過程中承受適當?shù)膲毫ψ饔茫员3制淞己玫墓に囆阅埽瑸榫執(zhí)峁┵|(zhì)量符合要求的精軋坯料。
一般粗軋與中軋要求有較大的壓下率,較高的軋制速度,以獲得較大的生產(chǎn)率。但其最大的總壓下率,主要是由帶鋼本身塑性決定的,同時也受到軋制設(shè)備能力的限制。因此擬定粗軋,中軋工藝制度時,往往根據(jù)綜合性能、設(shè)備能力及充分利用軋制帶鋼的塑性,并考慮“加工硬化”的影響,適當分配道次壓下率,盡可能減少中間退火次數(shù),以達到提高生產(chǎn)率,降低消耗和保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的。由于粗軋、中軋時所產(chǎn)生的“加工硬化”只是間接地影響到成品的力學(xué)性能,而不能直接控制成品的最后性能,因此在整個軋制過程中,粗軋和中軋在經(jīng)濟上的要求,要重于質(zhì)量控制的要求。
精軋是冷軋的最后工序,是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)。精軋的目的,主要在于控制成品的力學(xué)性能和工藝性能,控制成品的精確厚度和良好的板形以獲得高質(zhì)量性能和表面狀態(tài)的成品。
精軋與粗軋、中軋雖然同屬于冷軋,但在生產(chǎn)技術(shù)要求上有很大的區(qū)別。為了能精確地控制成品的力學(xué)性能,工藝性能,尺寸精度和表面光潔度,在精軋過程中對精軋坯的要求是非常嚴格的。精軋前的帶鋼,必須獲得充分退火,以達到完全再結(jié)晶的狀態(tài)。為了獲得充分的退火,退火前的最后一次中軋必須有足夠的變形量。精軋時所采取的道次下率必須適當,這就是必須根據(jù)成品的各項有關(guān)質(zhì)量的技術(shù)要求,精確選定總的壓下率及分配道次壓下率。
為了能夠精確地控制帶鋼厚度,必須盡量避免軋機各部件的彈性變形,特別是要避免軋輥的彈性變形。
在實際生產(chǎn)中,粗軋、中軋與精軋的設(shè)備,往往是分開的,但沒有嚴格的劃分。因為對于一些力學(xué)性能、尺寸偏差和表面狀態(tài)要求不十分嚴格的產(chǎn)品,往往在中軋設(shè)備上即可生產(chǎn)出成品。但對于一些要求較高的,特別是厚度較薄的產(chǎn)品,應(yīng)當有中軋、精軋設(shè)備之分,亦即必須進行精軋。
必須指出,冷軋的這種分工及其產(chǎn)品特點之所以較之熱軋方式生產(chǎn)的產(chǎn)品有許多優(yōu)點,乃與如下的冷軋工藝特點是分不開的:
① 帶鋼在冷狀態(tài)下軋制時,由于帶鋼加工硬化,則必須經(jīng)過中間退火使之重新軟化,并恢復(fù)塑性,以便繼續(xù)軋制;
② 帶鋼坯在軋制前必須清除表面氧化鐵皮,從而保證了帶鋼表面光潔度,并減少了軋輥的磨損;
③ 采用張力軋制,保證了帶鋼的良好板形,控制了帶鋼厚度偏差,并減小軋制壓力,有利于軋制薄規(guī)格產(chǎn)品。
④ 采用工藝冷卻和潤滑,便于控制軋輥與帶鋼的溫度,減少軋輥與帶鋼間的摩擦并降低軋制壓力,有利于板形控制并防止了帶鋼的粘輥。