CN107695097A - 一种用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备，其特征在于，所述冷轧钢板制备设备包括：开卷装置(1)、第一张力驱动辊(2)、第一粗轧辊(3)、第二粗轧辊(4)、第三精轧辊(5)、第四精轧辊(6)、第二张力驱动辊(7)以及第三随动测速辊(8)。本发明的用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备通过粗轧与精轧配合使用，能够既保证钢板的合适压下量，又保证表面的光洁度，并且尽可能的消除钢板内应力。

Description

一种用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备

技术领域

本发明涉及钢材制备领域，具体涉及一种用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备。

背景技术

钢材是目前工业生产中的重要原材料。SMS公司1990年首次将紧凑式带钢生产工艺(CSP)的生产线建成，并形成了生产规模，取得显著的生产效果和良好的经济效益。CSP工艺的特点是操作稳定、设备结构简单；生产产量高，能够生产低碳钢、结构钢、高强低合金钢、弹簧钢、管线钢、工具钢、取向或无取向的硅钢、不锈钢及耐磨钢等普通连铸机能够浇注的所有钢种；其工艺流程为：电炉—精炼炉—薄板坯连铸机—保温均热炉—热连轧机—层流冷却—卷曲。

以热轧带钢产品作为冷轧普通冷轧薄钢板的坯料，其厚度一般为1.5～6mm。冷轧板带的生产工艺流程为：热轧板卷(开卷机)—酸洗机组—冷连轧机—脱脂工序—退火炉—平整机—剪切机—打捆(卷曲)机—入库。冷轧坯料在进入轧机前必须经过酸洗以清除表面的氧化铁皮，保证带钢的表面光洁、顺利地实现冷轧及其后续工序。经过酸洗机组后的带钢进入轧机开始轧制，由于冷轧工艺的特点，在轧制过程中，带钢表面有润滑油脂，油脂经加热会挥发，挥发后的残留物滞留在带钢表面上形成黑斑难以去除，因此，轧后带钢在进入退火之前，要经过脱脂工序洗净带钢表面的油脂。脱脂后的带钢，在带有保护气氛的退火炉中退火后，带钢表面光亮，冷轧退火后的带钢必须进行平整，以调整性能，并获得均匀的厚度和平整光洁的表面。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备，其特征在于，所述冷轧钢板制备设备包括：开卷装置、第一张力驱动辊、第一粗轧辊、第二粗轧辊、第三精轧辊、第四精轧辊、第二张力驱动辊以及第三随动测速辊。

在一种优选实现方式中，第一粗轧辊、第二粗轧辊、第三精轧辊以及第四精轧辊中的每个均包括上下两个轧辊，两个轧辊彼此相对；所述第一张力驱动辊、第二张力驱动辊以及第三随动测速辊中的每个均包括上下两个驱动辊。

在另一种优选实现方式中，所述开卷装置用于接收热轧程序输出的热轧卷，并且对所述热轧卷上的钢板进行展开输送至所述第一张力驱动辊的上下两个驱动辊之间；

所述第一张力驱动辊由电机驱动，通过上下驱动辊推动展开后的热轧钢板送至第一粗轧辊的上下两个轧辊之间；

所述第一粗轧辊以第一预定压下量或压下率对钢板进行冷轧；

所述第二粗轧辊位于所述第一粗轧辊下游，接收经过第一轮冷轧后的钢板进一步轧制，所述第二粗轧辊的上下轧辊的间距小于所述第一粗轧辊的上下轧辊之间的间距；

所述第二张力驱动辊设置于所述第二粗轧辊与所述第一细轧辊之间，通过在此处施加驱动力，保证钢板传输的流畅性；

所述第三细轧辊以及第四细轧辊设置于所述第二张力驱动辊的下游，二者分别用于对经过粗轧后的钢板进行细轧。

在另一种优选实现方式中，所述第一粗轧辊和所述第二粗轧辊的压下量大于所述第三精轧辊以及第四精轧辊的压下量。

在另一种优选实现方式中，所述冷轧钢板制备设备还包括热轧机以及酸洗设备。

在另一种优选实现方式中，所述酸洗设备包括第一热浸式酸洗池、传送装置以及喷射式补充酸洗设备。

在另一种优选实现方式中，所述第三精轧辊以及第四精轧辊的轧辊表面粗糙度小于所述第一粗轧辊和所述第二粗轧辊的轧辊表面粗糙度。

需要说明的是，第一、第二张力驱动辊可以根据需要调整其工作状态，当冷轧板在冷轧辊的驱动下正常运行时，张力驱动辊停止提供驱动力，改为随动或者从钢板表面脱开。

在另一种优选实现方式中，本发明的钢板制备设备还包括酸洗机，所述酸洗机包括第一热浸式酸洗池、传送装置、图像采集装置、控制器、喷射式补充酸洗设备，所述第一热浸式酸洗池用作初次酸洗，该图像采集装置采集目标钢板的图像，并识别图像中的污点坐标，所述控制器控制喷射式补充酸洗设备在污点达到喷射式补充酸洗设备下方时进行腐蚀性液体喷射。

优选地，所述喷射式补充酸洗设备包括酸洗液存储设备、稀释液存储设备、按阵列布置的多个喷射口、分别连接相应存储设备的酸洗液输送管和稀释液输送管，该按阵列布置的喷射口分成第一部分和第二部分，第一部分用作酸洗，第二部分用于清洗。优选地，所述阵列布置的第一部分喷射口包括M*N个喷射口，M个喷射口垂直于延伸方向布置、布置成N排，其中奇数排喷射口与偶数排喷射口交错布置。第二部分喷射口位于第一部分下游，采用散喷的方式，以便清洗更彻底。

优选地，第一部分喷射口采用嵌套式酸洗液输送，该嵌套式酸洗液指的是每个喷射口为双层喷射口，其包括圆形的外侧喷射口和内侧喷射口，内侧喷射口嵌套在外侧喷射口之内，内侧喷射口与酸洗液输送管相连，外侧喷射口与稀释液输送管相连。

有益效果

本发明的用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备通过粗轧与精轧配合使用，能够既保证钢板的合适压下量，又保证表面的光洁度，并且尽可能的消除钢板内应力。本发明的冷轧钢板精度高、均匀性好，可以应用于汽车、高铁以至于航母内部空间的使用。

此外，在本发明的优选实现方式中，还提供了用于对冷轧板进行签字处理的设备，包括创新发明的新型酸洗机，采用本发明的酸洗机，不仅可以减少对钢板的侵蚀，减少浸洗的时间，而且可以清除钢板表面几乎所有残留的氧化物，甚至是延伸较深的氧化物残留。

附图说明

图1为本发明实施例1中的冷轧钢板制备设备的示意性结构图；

图2为本发明实施例2中的酸洗设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及其实施例对本发明进行详细说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例描述的范围之中。

冷轧钢板，尤其是冷轧薄板的生产一般都是在热轧之后，从热轧卷上直接将钢板开卷，进行冷轧的，本实施例也不例外。本发明以冷轧薄钢板(比如SPCC)为例进行说明。

本领域技术人员应该理解，在热轧之前，需要对钢材进行精炼。可以采用LF精炼炉对钢材进行精炼，精炼之后，进行热轧，获得热轧卷。在SPCC冷轧薄钢板的生产过程中，采用三高一低的热轧工艺路线，所谓三高一低指的是加热温度、开化温度和终轴温度高，而卷取温度低。SPCC冷化板热轧前加热温度在1200摄氏度，高的加热温度和一定的保温时间确保了A1N能够全部并且均匀地溶解于奥氏体基体之中。

经过热轧得到的热轧钢卷表面有氧化铁皮，可牢固地覆盖在钢材的外表面，从而使带钢的表面缺陷不易被发现。为了发现并去除有表面缺陷的带钢，在冷轧前需要将覆盖在带钢表面的氧化铁皮清除，增加了冷轧设备的使用寿命并提高冷轧板的质量。

在生产过程中选择4：1的盐酸和硫酸混合稀释液或者盐酸稀释液并辅以缓蚀剂进行酸洗，主要是通过溶解、还原和机械剥离作用将氧化铁皮清除。相对于盐酸对基铁的溶解能力而言，盐酸对氧化铁皮的溶解能力高的多，为了尽可能减少铁的损失，选择用盐酸酸洗。当盐酸浓度较高时，其去除氧化铁皮的主要方式是溶解作用，得到的带钢表面质量相对好。

实施例1

本实施例提供一种用于制备高精度冷轧薄板的制备设备。

如图1所示，本发明的用于高端装备制造的冷轧板的制备设备包括：开卷装置1、第一张力驱动辊2、第一粗轧辊3、第二粗轧辊4、第三精轧辊5、第四精轧辊6、第二张力驱动辊7、第三随动测速辊8。本实施例是在热轧结束后钢板已经经过充分酸洗的情况下设计的，若热轧卷中的钢板未经过充分酸洗，在开卷后需添加酸洗过程。

热轧程序完成之后，热轧卷置于开卷装置1上，轧卷的钢板在第一张力驱动辊2的驱动下进入第一粗轧辊3之间，第一粗轧辊3包括上下相对的两个轧辊，两个轧辊之间的间距小于钢板的厚度。第一粗轧辊3对钢板进行粗轧，粗轧之后，钢板从粗轧辊的右侧继续前进到达第二粗轧辊4，第二粗轧辊4对钢板进一步进行粗轧。

第二张力驱动辊7设置在第二粗轧辊4和第三精轧辊5之间(若两辊之间距离较小，该驱动辊7可以省略)，第二张力驱动辊包括两个转动辊，每个转动辊包括转动轴、轴承、压力控制杆，上方的压力控制杆和下方的压力控制杆分别从上下两个方向向中间驱动轴承，转动轴可旋转地安装在轴承内。

钢板在第二张力驱动辊7的驱动下进入第三精轧辊5的上下两个精轧辊之间。通过第三精轧辊5的精轧，基本接近要求厚度。然后，钢板进入第四精轧辊6之间，进行最后一道轧制程序，达到预定厚度并实现平整度要求。第一粗轧辊3、第二粗轧辊4、第三精轧辊5、第四精轧辊6的轧制厚度顺次减小。第一粗轧辊3和第二粗轧辊4的轧制厚度占总削减厚度的65％以上。本发明可以用于制备0.2-6mm厚度的冷轧钢板。另外，对于非卷式的热轧板，开卷装置1利用输送装置替代。对于4mm厚度的冷轧钢板，本发明的冷轧设备轧制误差可以达到低于0.015mm。

本发明中采用两粗、两精的冷轧方式，不仅可以降低冷轧机的成本，还可以更好地保证冷轧钢板的表面光洁度、精度和均匀性。

通常情况下，冷轧辊的轧制公里数不要超过200km，否则冷轧板表面质量会恶化，增加表面色差出现几率。

冷轧结束后按常规的方法进行退火、平整、剪切、打捆，这些过程均采用本领域常规方式，这里不再详述。

实施例2

冷轧板的生产过程中，一个会严重影响钢板质量的因素就是酸洗不彻底。尤其是钢板在加热后、热轧前形成的氧化物，其在热轧过程中，很有可能由于形变而有一部分被压入热轧板内。但是，酸洗的时间又不宜过长，酸洗时间过长容易导致钢材变脆、钢材本身受损。

针对这一问题，本实施例提供了一种新式酸洗机，其可以应用于实施例1中的冷轧设备或者单独使用。

如图2所示，本实施例的酸洗机包括第一热浸式酸洗池(图中未画出)、传送装置21、图像采集装置22、控制器23、喷射式补充酸洗设备24、酸洗液存储设备25以及稀释液存储设备26。第一热浸式酸洗池用作初次酸洗，酸洗池内装有稀盐酸(添加有缓蚀剂)，热轧完成后首先在酸洗池中对热轧板进行酸洗。酸洗时间不宜过长，酸洗时间过长既影响效率，又可能导致冷轧钢板中的铁与盐酸反应进而影响钢板表面成分比例以及带来损耗，并且使钢材变脆。

但是如果酸洗不彻底，冷轧板上的个别区域会存在残留的氧化物，既影响材料的美观度又影响其性能，增加后续镀层或其他加工的难度，导致客户流失。

因此，本实施例中添加了图像采集装置以及喷射式补充酸洗设备，该图像采集装置首先在设备未使用前采集现有的经过充分酸洗的热轧板的图像，然后，在正式使用时，采集制备中的热轧板的图像，以充分酸洗的热轧板作为对照(此过程需要注意温度控制，避免由于温差导致的色差)与后续的热轧板图像进行比对或差分，获得差分图，若热轧板局部区域酸洗不彻底氧化物残留，则该区域的横纵坐标会反映在该差分图中，若酸洗彻底则差分图的图像像素值会低于一定阈值，即色差低于一定阈值，可以认定为无残留。传送装置的速度由控制器控制，根据图像采集装置的坐标、差分图中氧化物残留位置的坐标以及传送装置的速度可以确定氧化物残留区域何时到达喷射式补充酸洗设备24下方。

所述喷射式补充酸洗设备包括酸洗液存储器、按阵列布置的多个喷射口、酸洗液输送管、稀释液输送管(而这分别连接存储设备)，该按阵列布置的喷射口分成第一部分和第二部分，第一部分用作酸洗，第二部分用于清洗。优选地，所述阵列布置的第一部分喷射口包括M*N个喷射口(比如50*30)，M个喷射口垂直于延伸方向布置、布置成N排，其中奇数排喷射口与偶数排喷射口交错布置，即奇数排喷射口对着偶数排喷射口之间的空隙，偶数排喷射口对着奇数排喷射口之间的空隙。第二部分喷射口位于第一部分下游，采用散喷的方式，以便清洗更彻底。

为了达到更好地定点酸洗效果，本发明的第一部分喷射口采用嵌套式酸洗液输送，该嵌套式酸洗液指的是每个喷射口为双层喷射口，其包括圆形的外侧喷射口和内侧喷射口，内侧喷射口嵌套在外侧喷射口之内，内侧喷射口与酸洗液输送管相连，外侧喷射口与稀释液输送管相连。这里稀释液采用自来水或纯净水，酸洗液输送管采用聚四氟乙烯材料或其他耐腐蚀材料制成。本实施例的优点是，在确定了目标区域位置之后，可以启动内侧的喷射口对目标氧化物进行清洗，这里的酸洗液采用中或中高浓度盐酸，比如20-40％的盐酸，内侧喷射口启动后，延迟1-2秒进行稀释液喷射或者酸洗液和稀释液同步进行喷射，这样酸洗液的作用区域就集中在目标区域，一旦盐酸从目标区域扩散到非目标区域，周围的稀释液就会对强酸进行稀释和冲洗，避免对其他区域的过多作用。此外，这种实现方式的另一个优点是，由于盐酸是挥发性物质，中高浓度盐酸虽然在喷射力的帮助下能够更好地清洗钢板表面的氧化物顽固残留，也容易挥发到空气中，而采用本发明的技术方案，盐酸从喷射口中间喷射，而周围喷射口喷射水，挥发的盐酸随即被水所吸收，降低空气中盐酸的挥发量，避免工人受到侵害。

工作模式一：酸洗机工作时，钢板置于传送装置21上，由传送装置向前传送，到达图像采集装置22下方时，图像采集装置22对下方预定范围内的钢板进行图像采集，图像采集装置获得的图像经过污点识别或者差分处理之后，获得钢板上残留氧化物区域的坐标，(横坐标对应钢板宽度方向、纵坐标对应钢板长度方向)，控制器23基于钢板的运动速度和图像采集装置摄像区域与最前端喷射口的距离，判定污点到达喷射口下方的时间，一旦污点到达最前端喷射口下方，喷射式补充酸洗设备24控制最前端的喷射口进行酸洗液和稀释液的同时喷射，酸洗液对污点进行高压喷射酸蚀，稀释液保证中高浓度的盐酸不会侵蚀周边区域钢板持续前进，当污点离开第一排喷射口到达后排喷射口时，后排相应位置的喷射口启动，最后第二部分喷射口对钢板进行清洗。酸洗液存储设备25以及稀释液存储设备26分别通过加压设备对相应液体进行加压供给。

根据钢板的质量要求，可以对钢板进行单面或双面的针对性酸洗。

工作模式二：酸洗机工作时，钢板置于传送装置21上，由传送装置向前传送，到达图像采集装置22下方时，停留0.1-0.2秒，图像采集装置22对下方预定范围内的钢板进行图像采集，图像采集装置获得的图像经过污点识别或者差分处理之后，获得钢板上残留氧化物区域的坐标，(横坐标对应钢板宽度方向、纵坐标对应钢板长度方向)，钢板继续传送，将拍摄区域送至喷射区域下方，停留预定时间，控制器23基于污点位置与图像采集区域的对应关系，启动与污点区域对应的喷射口，喷射式补充酸洗设备24控制最前端的喷射口进行酸洗液和稀释液的同时喷射，酸洗液对污点进行高压喷射酸蚀，稀释液保证中高浓度的盐酸不会侵蚀周边区域。实际上，初洗能够去除钢板上绝大部分的氧化物，只有极少数区域会存在残留的氧化物污点，因此，只有在图像采集装置发现拍摄区域存在污点时才需要进行停留酸洗。

实施例3

虽然上面实施例中的冷轧钢板制备设备通过两道粗轧和两道细轧程序能够制备出表面光洁、均匀的冷轧板。

但是申请人发现，在进行厚板的冷轧过程中，冷轧设备在对钢板进行冷轧时，由于钢板变形较大，在变形过程中，会有残存在钢板中的应力存在，而且，在钢板变形过程中，会存在一种趋势传播效应，这种趋势传播效应指的是钢板在经过轧辊的碾压过程中，若由于某种原因导致一个部位的变形幅度大于周边，就会导致该部位对周边部位形成挤压，而这种挤压又会带来一系列连锁反应，其传播的距离远大于人们的预期，并且会产生一定的累积，导致钢板内的应力不易消除。

因此，针对该问题，申请人进行了大量的实验研究，申请人发现，对于钢板中残存的应力，其产生的根本原因在于形变过程中，其所受到的压力并不能完全转变为形变，即受力得不到完全的释放。

为了更好地对钢板中的应力进行进一步释放，在本实施例中，申请人对热轧卷上的基材进行了提前处理，具体而言，本实施例的冷轧设备除了实施例1中的开卷装置1(由于是厚板，本实施例中，不采用开卷装置1，而是采用钢板输送装置1)、第一张力驱动辊2、第一粗轧辊3、第二粗轧辊4、第三精轧辊5、第四精轧辊6、第二张力驱动辊7、第三随动测速辊8之外，还包括：前置处理设备，该前置处理设备包括热轧机和冲压机或切口机，所述热轧机对热轧钢板进行热轧，在热轧过程中或者最后一轮热轧结束前，所述冲压机或切口机对所述热轧钢板的边缘进行冲压或切口，从钢板的边缘按预定间隔冲压或切割出预定深度的缺口，优选地，所述缺口为半梨形缺口，该半梨形缺口指的是，缺口的一端比另一端更大，大的一端位于冷轧板上游。

另外，该缺口的深度要小于后续切边的宽度。因此，本实施例中，在冷轧结束后，需要采用切边机对钢板进行切边。切边宽度大于所形成缺口的深度。

以6mm厚，1500mm宽的SPCC冷轧钢板为例，通过应力测试仪对同样厚度的实施例1中设备所制成的冷轧钢板和本实施例中的冷轧钢板进行对比发现，在中部区域的300-500mm，其内部应力的差异较小，但是随着向边缘部分靠近，本实施例中的钢板的残余应力要明显小于实施例1中的钢板，以中轴线为基准，距中轴线300mm时，比实施例1应力低10-15％，而距中轴线500-600mm时，比实施例1中的残余应力低25-30％以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的保护范围之内。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备，其特征在于，所述冷轧钢板制备设备包括：开卷装置(1)、第一张力驱动辊(2)、第一粗轧辊(3)、第二粗轧辊(4)、第三精轧辊(5)、第四精轧辊(6)、第二张力驱动辊(7)以及第三随动测速辊(8)。

2.根据权利要求1所述的用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备，其特征在于，第一粗轧辊(3)、第二粗轧辊(4)、第三精轧辊(5)以及第四精轧辊(6)中的每个均包括上下两个轧辊，两个轧辊彼此相对；所述第一张力驱动辊(2)、第二张力驱动辊(7)以及第三随动测速辊(8)中的每个均包括上下两个驱动辊，用以保证钢板的传送驱动力。

3.根据权利要求2所述的用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备，其特征在于，

所述开卷装置(1)用于接收热轧程序输出的热轧卷，并且对所述热轧卷上的钢板进行展开输送至所述第一张力驱动辊(2)的上下两个驱动辊之间；

所述第一张力驱动辊(2)由电机驱动，通过上下驱动辊推动展开后的热轧钢板送至第一粗轧辊(3)的上下两个轧辊之间；

所述第一粗轧辊(3)以第一预定压下量或压下率对钢板进行冷轧；

所述第二粗轧辊(4)位于所述第一粗轧辊(3)下游，接收经过第一轮冷轧后的钢板进一步轧制，所述第二粗轧辊(4)的上下轧辊的间距小于所述第一粗轧辊(3)的上下轧辊之间的间距；

所述第二张力驱动辊(7)设置于所述第二粗轧辊(4)与所述第一细轧辊之间，通过在此处施加驱动力，保证钢板传输的流畅性；

所述第三细轧辊(5)以及第四细轧辊(6)设置于所述第二张力驱动辊(7)的下游，二者分别用于对经过粗轧后的钢板进行细轧；

第三随动测速辊(8)设置于第四细轧辊(6)下游，用于测定冷轧后钢板的速度和长度。

4.根据权利要求1所述的用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备，其特征在于，所述第一粗轧辊(3)和所述第二粗轧辊(4)的压下量大于所述第三精轧辊(5)以及第四精轧辊(6)的压下量。

5.根据权利要求1所述的用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备，其特征在于，所述冷轧钢板制备设备还包括热轧机以及酸洗设备。

6.根据权利要求5所述的用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备，其特征在于，所述酸洗设备包括第一热浸式酸洗池、传送装置以及喷射式补充酸洗设备。

7.根据权利要求5所述的用于高端装备制造的冷轧钢板制备设备，其特征在于，所述第三精轧辊(5)以及第四精轧辊(6)的轧辊表面粗糙度小于所述第一粗轧辊(3)和所述第二粗轧辊(4)的轧辊表面粗糙度。