冷轧基础理论知识

三、冷轧的工艺制度与轧制张力
❖ 冷轧压下制度 ❖ 冷轧的张力 ❖ 冷轧质量控制
1、冷轧压下制度
❖ 冷轧压下制度主要包括总加工率的确定和道 次加工率的分配。一般把两次退火之间的总 加工率称为中间冷轧总加工率，而为控制产 品的最终组织与性能所选取的总加工率称为 成品冷轧总加工率。中间冷轧总加率在合金 塑性和设备能力允许的条件下尽可能取大一 些。成品冷轧总加工率主要由产品的组织性 能和表面质量要求所决定。
二、冷轧机的分类
❖ 冷轧机分为块片轧机和卷材轧机
❖ 卷材轧机根据机架数分为单机架冷轧机、双 机架或多机架冷连轧机。
❖ 卷材轧机根据轧辊数分为二辊、三辊、四辊、 六辊及多辊冷轧机。
1、 二辊轧机
❖ 二辊冷轧机主要用于轧制窄规格的板带材。 该轧机在一些小型铝加工企业和实验室使用。 设备结构简单，无自动控制技术。
❖ 俄罗斯萨马拉冶金厂建有五机架冷连轧生产 线、美国铝业公司田纳西轧制厂建有全连续 三机架冷轧生产线、加拿大铝业公司肯塔基 州洛根卢塞尔维尔轧制厂建有三机架CVC冷 连 轧机生产线、在阿尔诺夫铝加工厂建有双 机架四辊CVC冷连轧机生产线。
❖ 西南铝业2006年开始建设2000mm双机架冷 连轧机，预计2010年底最终建成；
❖ 厦顺铝箔有限公司现有2300mm六辊冷轧机 一台；
4、冷连轧机
❖ 连轧时，轧件同时在几个机架中产生塑性变 形，各个机架的工艺参数等同时通过轧件相 互联系又相互影响，一个机架的平衡状态遭 到破坏，必然影响和波及到前后机架，在达 到新的平衡之前，整个机组都会产生波动， 因此要保证连轧过程处于平衡状态。
3、冷轧质量控制
❖（1）厚度控制 ❖（2）板形控制 ❖（3）表面质量控制 ❖ 辊缝内轧件表面质量控制 ❖ 辊缝外轧件表面质量控制
(1)厚度控制
❖ 高质量的冷轧带材不仅要求具有很小的“同板差”，而且要 求在大批量生产中每卷的实际厚度都能保持高度一致。
❖ 轧制过程中对板带纵向厚度精度控制的影响因素很多，总 的来说有两种情况：即对轧件塑性特性曲线形状与位置的影 响，以及对轧机弹性特性曲线的影响。结果使两线的交点位 置发生变化，产生了纵向厚度差。
2、四辊轧机
❖ 四辊轧机轧制时，轧制压力通过工作辊的辊身传递 给支撑辊，再由支撑辊的辊颈传递给压下螺丝。主 要是支撑辊承担载荷，产生挠度。一般支撑辊直径 比工作辊大2—4倍，因此挠度大为减少。为了进一 步减少轧制工作辊的挠曲变形，在四辊轧机上安装 了弯辊控制系统。四辊轧机是冷轧加工中应用最广 泛的轧机，在国内外都有大量应用。普通四辊轧机 的谩备组成如图所示。包括开卷机、入口偏导辊、 五辊张紧辊、工作辊、支撑辊、出口导向辊或板形 辊、卷取机及其相关配套设备。
张力大小的确定
❖ 张力大小的确定要视不同的金属和轧制条件 而定，但最大张应力值不能大于或等于金属 的屈服强度，否则会造成带材在变形区外产 生塑性变形，甚至断带，破坏轧制过程或使 产品质量变坏。最小张力值必须保证带材卷 紧卷齐。实际生产中张力的范围按下式选择， 即：
一般来说，后张力大于前张力，带材不易 拉断，保证带材不跑偏，即较平稳地进入辊 缝。降低轧制压力，后张力比前张力更显著， 但过大的后张力会增加主电机负荷，如来料 卷较松会造成擦伤等。相反后张力小于前张 力时，可以降低主电机负荷，在工作辊相对 支撑辊的偏移很小的四辊可逆式带材轧机上， 后张力小于前张力有利于轧制时工作辊的稳 定性，能使变形均匀，对控制板形效果显著， 但是过大的前张力会使带材卷得太紧，退火 时易产生粘结，轧制时易断带。
❖ 板厚控制就是随着带材坯料厚度、性能、张力、轧制速度 以及润滑条件等因素的变化，随时调整辊缝、张力或轧制速 度的方法。
❖ 在做完等压下分配后，结合上述条件的具体 要求对道次变形量进行调整。压下量分配如 下表所示：
2、冷轧的张力
❖ 张力的作用 ❖ 张力大小的确定
张力的作用为：
❖ 降低单位压力。张力的作用使变形区的应力状态 发生了变化，减小了纵向的压应力，从而使轧制时 降低单位压力。
❖ 调节张力可控制带材厚度。通过改变张力大小来 使轧出厚度发生变化。在其他条件不变化的情况下， 增大张力能使带材轧得更薄。
❖ 冷轧的道次分配方法是先按等压下率分配， 按下式计算压下率，即：
❖ 轧制道次数的多少要结合材料塑性、设备条 件、润滑条件、厚差控制、板形控制、表面 控制的要求和平时工作经验进行安排。
❖ 例如坯料厚度为4. 5mm，最终成品厚度为0. 24 mm，需5道次轧到成品，按公式计算 出 每道次平均压下率为[1 (0.24/4.5)1/5]×100%=44%，每道次变形量 分配是4.5mm——2.52mm(4.5×56%)—— 1.41mm (2.52×56%)—— 0.79mm(1.41×56%)——0.44mm(0.79 ×56%)——0.24mm。
❖ 防止带材跑偏、保证轧制稳定。轧制中带材跑偏 的原因在于带材在宽度方向上出现了不均匀延伸。 当轧件出现不均匀延伸时，沿宽向张力分布将发生 相应的变化，延伸大的部分张力减小，而延伸小的 部分则张力增大，结果张力起到自动纠偏作用。张 力纠偏同步性好、无控制滞后。张力纠偏的缺点是 张力分布的改变不能超过一定限度，否则会造成裂 边、压折甚至断带。
一、冷轧的特点
❖ 冷轧是指在再结晶温度以下的轧制生产方式。 由于冷轧温度低，在轧制过程中不会出现动 态再结晶，产品温度只点是：板带材尺寸精度高，且表面 质量好；板带材的组织与性能更均匀；配合 热处理可获得不同状态的产品；能轧制热轧 不可能轧出的薄板带。冷轧的缺点是：变形 能耗大，道次加工率小。
四辊轧机设备组成简图
3、六辊轧机
❖ 为了在四辊轧机的基础上轧出更薄、精度要 求更高的产品，有必要进一步增加轧机的刚 度，并使工作辊更细，因而人们开发了六辊 冷轧机，六辊轧机是当今的发展趋势。
❖ 福州马尾瑞闽铝板带有限公司1996年投产了 六辊CVC1850mm冷轧机，德国VAW公司的 Greren-broich工厂安装了一条六辊冷轧机。