冷軋軋鋼工藝的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)探究

于茂松

（天津海鋼板材有限公司，天津 301699）

在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展新時(shí)期背景下，社會(huì)各領(lǐng)域建設(shè)對(duì)鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的要求有顯著提升，這就要求鋼鐵企業(yè)積極創(chuàng)新生產(chǎn)工藝，促使軋鋼技術(shù)更加契合現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展要求，同時(shí)工藝創(chuàng)新也可以在一定程度上推動(dòng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提高，促使企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。冷軋工藝在軋鋼技術(shù)中占據(jù)重要地位，但是其工藝流程較為復(fù)雜，對(duì)操作水準(zhǔn)、技術(shù)水平等有嚴(yán)格要求，個(gè)別環(huán)節(jié)操作不善會(huì)直接對(duì)鋼制品生產(chǎn)質(zhì)量造成影響，由此對(duì)冷軋技術(shù)工藝要點(diǎn)進(jìn)行深入分析具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 軋鋼工藝概述

鋼鐵制造和生產(chǎn)流程步驟相對(duì)較多，其主要流程為：鋼鐵原料經(jīng)過(guò)冶煉鋼鐵、模型鑄造、鑄造成型等，再經(jīng)過(guò)軋鋼工藝（冷軋和熱軋），最后形成所需鋼材。鋼鐵成形的最終工序即為軋鋼，其基本程序是對(duì)鋼坯施加一定壓力，從而將鋼錠變形成特定形狀。根據(jù)軋制過(guò)程不同，軋制過(guò)程可以分為冷軋工藝和熱軋工藝，文章研究重點(diǎn)對(duì)冷軋軋鋼工藝進(jìn)行探究。

冷軋軋鋼工藝的流程比較分散，鋼坯通過(guò)冷軋后得到的產(chǎn)品包括：鍍層鋼板、各種冷軋板等。在冷軋軋鋼工藝中，有一種處理工藝叫做氧化膜處理，其是指把已經(jīng)被熱軋過(guò)的鋼錠或者鋼卷，再進(jìn)行連續(xù)的三次工藝處理，在達(dá)到一定要求后，方能進(jìn)行后續(xù)冷軋工藝處理。氧化膜的處理方法是用鹽酸來(lái)處理鋼錠或鋼卷?？傮w上講，就鋼材力學(xué)性能方面，熱軋法優(yōu)于冷軋法，且熱軋法得到鋼材在塑性、韌性等方面均優(yōu)于冷軋法制得鋼材。這是由于在冷軋過(guò)程中，金屬表面會(huì)殘留一定程度的應(yīng)力，其對(duì)金屬韌性和穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生一定影響。通常情況下，冷軋軋鋼適合于小型鋼板以及薄板生產(chǎn)。

2 冷軋軋鋼工藝技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

為滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，我國(guó)頒布《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 700-2016）、《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 1591-2018）等標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)范，其中對(duì)冷軋型鋼化學(xué)成分、力學(xué)性能、技術(shù)要求以及試驗(yàn)方法等進(jìn)行明確規(guī)定。冷軋軋鋼工藝在實(shí)際發(fā)展中也基于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)形成相應(yīng)工藝制度，其中包括壓下制度、張力制度、輥型制度等，其中壓下制度以及輥型制度兩方面在實(shí)際制定過(guò)程中需要嚴(yán)格遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，由此文章研究中將以冷軋帶鋼為例對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

2.1 壓下制度

板帶鋼的壓下制度（也被稱為壓下規(guī)程）是板帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中最基礎(chǔ)、最核心的一環(huán)，其直接影響著軋機(jī)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。依據(jù)《冷軋低碳鋼板和鋼帶》（GB/T 5213-2019）中提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，鋼帶表面不應(yīng)存在結(jié)疤、裂紋、夾雜等對(duì)使用有害缺陷，由此壓下制度核心內(nèi)容就是要確定由特定板坯軋成所要求板帶的變形制度，也就是要確定所采用的軋制方法，軋制道次、每道次壓下量，以及與此有關(guān)的各道次軋制速度、前后張力大小內(nèi)容，確保其滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 輥型制度

板帶鋼生產(chǎn)過(guò)程與型鋼的生產(chǎn)過(guò)程不同，其產(chǎn)品是由“輥縫”中擠出。而輥型本質(zhì)含義即是在板帶鋼生產(chǎn)中所使用軋輥的外形。輥縫形狀對(duì)帶鋼的橫向厚差和板形起著決定性作用。所以在制定輥型制度時(shí)，要依據(jù)《冷軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T 708-2019）中規(guī)定鋼帶公稱厚度控制在4.00 mm以下要求，對(duì)輥縫因素進(jìn)行充分考慮，其中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：①軋輥熱膨脹：在軋制時(shí)，軋件變形功和摩擦所產(chǎn)生熱量會(huì)使軋輥溫度上升，而乳化液會(huì)使軋輥冷卻。由于軋輥加熱和冷卻過(guò)程存在著差異，從而使軋輥呈現(xiàn)出不同程度凸起。②軋輥磨損：在軋制過(guò)程中，軋輥與軋件發(fā)生摩擦?xí)斐绍堓伳p，并且在各種因素影響下，其磨損在縱向上存在著不均一性。③軋輥彈性變形：在軋制過(guò)程中，軋輥在軋制壓力作用下會(huì)發(fā)生彈性屈曲以及彈性扁平，此類彈性變形會(huì)隨著軋輥大小，軋輥狀態(tài)而變化。

3 基于不銹鋼產(chǎn)品的冷軋制工藝優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)

3.1 不銹鋼冷軋制新工藝分析

在技術(shù)發(fā)展速度不斷提升背景下，不銹鋼品種比較多，根據(jù)AISI分類，可以將其分成200系、300系以及400系，根據(jù)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，可以將其分成鐵素體、奧氏體、馬氏體及雙相、多相等幾種。從可處理角度來(lái)看，鐵素體制品具有較高可塑性，所以處理起來(lái)比較方便。奧氏體制品具有高的強(qiáng)度，且具有良好塑性，加工困難小。馬氏體和兩相或多相制品具有很高的強(qiáng)度和較低可塑性，使其很難進(jìn)行成型。因此，在具體冷軋工藝選擇中，應(yīng)充分遵循不銹鋼產(chǎn)品實(shí)際特征。

文章所研究不銹鋼冷軋制工藝具備如下特征：

（1）就以往銹鋼冷軋帶材市場(chǎng)情況分析，關(guān)于不銹鋼冷軋產(chǎn)品的規(guī)格大部分類似，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)也相對(duì)較為穩(wěn)定。然而，隨著當(dāng)今數(shù)字化和信息化的高速發(fā)展，促使超薄不銹鋼帶材需求量以及要求均有顯著提升，即無(wú)論原料厚度多少，其最終成品厚度應(yīng)滿足市場(chǎng)需求。對(duì)一般的熱軋退火酸洗型鋼，由于進(jìn)料數(shù)量較少，其軋制過(guò)程中整體壓下率以及軋制道次均有明顯降低，這就使得其重新軋制幾率相對(duì)較低，實(shí)際軋制成本也可以得到有效控制。利用卷爐熱軋酸洗材料過(guò)程中，因原料厚度相對(duì)較大，其軋制道次以及總壓下率難以被有效降低，再次軋程幾率相對(duì)較高，其所需成本費(fèi)用同樣較高。

（2）實(shí)際軋制作業(yè)前對(duì)熱軋板進(jìn)行退火酸洗處理是不銹鋼冷軋作業(yè)重要換屆。對(duì)于200、300系列的熱軋不銹鋼，需在進(jìn)行固溶-酸洗后，再進(jìn)行冷軋；對(duì)于400系列，為實(shí)現(xiàn)降低鑄坯強(qiáng)度和改善鑄坯塑性，在較大壓下率情況下改善鑄坯的成材性和易軋性，需要采用球化-酸洗工藝。

（3）鑒于不銹鋼冷軋薄板帶的用途，應(yīng)最大限度地保障其表面光滑性，確保產(chǎn)品可直接投入到使用中，或盡可能降低后續(xù)打磨所需費(fèi)用成本。這就要求新工藝中軋機(jī)軋輥粗糙度控制到最低，同時(shí)確保具備較強(qiáng)潤(rùn)滑性，實(shí)際軋制過(guò)程中應(yīng)對(duì)速率進(jìn)行有效控制，最好將可逆軋制末道次以及連軋機(jī)末機(jī)架速率控制在400 m/min左右，以保障軋制所得產(chǎn)品表面滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 不銹鋼冷軋制工藝實(shí)踐

當(dāng)前國(guó)內(nèi)某不銹鋼冷軋廠積極與生產(chǎn)工藝進(jìn)行革新，不銹鋼光亮薄帶生產(chǎn)過(guò)程中使用七機(jī)架連軋以及20輥可逆軋機(jī)配合進(jìn)行生產(chǎn)，由實(shí)際結(jié)果可見(jiàn)，該工藝創(chuàng)新使得產(chǎn)品生產(chǎn)成本得到顯著降低。不銹鋼七連軋過(guò)程即是將原料從圓3.0 mm厚度軋制0.38 mm，其總壓下率達(dá)到87.3%，生產(chǎn)中軋制速度控制在350 m/min，其常規(guī)連續(xù)軋過(guò)程中最厚可達(dá)到0.60 mm。該項(xiàng)目在國(guó)際上率先突破0.38～0.60 mm寬帶連續(xù)軋技術(shù)，完成該厚度段帶鋼由可逆式連續(xù)軋到連續(xù)軋的轉(zhuǎn)變，極大地提升了帶鋼的生產(chǎn)效率、成材率和品質(zhì)，并顯著降低生產(chǎn)成本。

該廠不銹鋼七機(jī)架連軋機(jī)組參數(shù)以及不銹鋼20滾軋基本參數(shù)如表1以及表2所示。

表1 不銹鋼七機(jī)架連軋機(jī)組參數(shù)

表2 不銹鋼20滾軋基本參數(shù)

與此同時(shí)，該廠將以上連續(xù)軋出的0.58 mm冷硬帶直接送入隨后匹配的20輥軋機(jī)，將其軋制成0.27 mm產(chǎn)品，通過(guò)此工藝可在忽略中途退火環(huán)節(jié)情況下，軋制出厚度符合要求的不銹鋼光亮帶。相較于常規(guī)20輥從3.00 mm直接軋制0.27 mm工藝，該工藝在生產(chǎn)效率、成材率、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本上都有明顯改善。

結(jié)合上述對(duì)不銹鋼冷軋新工藝闡述以及實(shí)踐分析可得出如下結(jié)論：

（1）常規(guī)熱軋來(lái)料冷軋新工藝。以往熱軋AISI304板厚度通常為2.50 mm，以新黑卷軋制技術(shù)40%壓下率進(jìn)行處理情況下，經(jīng)過(guò)酸洗退后，進(jìn)入冷軋的板厚可以達(dá)到1.50 mm。如果再對(duì)冷連續(xù)軋機(jī)采用80%的壓下率進(jìn)行軋制，那么就能制造出0.30 mm的冷軋不銹鋼帶材。如果在20輥軋機(jī)上再進(jìn)行50%的壓下（沒(méi)有中間退火）的直接軋制，就能得到0.15 mm的不銹鋼冷軋帶材。即，通過(guò)黑卷軋制+不銹鋼冷連軋+20輥直接可逆軋制新工藝，無(wú)需額外的中間退火，即可滿足當(dāng)前市場(chǎng)需求的不銹鋼冷軋產(chǎn)品。

（2）爐卷熱軋來(lái)料冷軋制新工藝。熱軋帶鋼AISI304來(lái)料厚度通常為3.50 mm，以新黑卷軋制技術(shù)50%壓下率處理情況下，經(jīng)過(guò)酸洗和退火后，進(jìn)入冷軋帶鋼的厚度可以達(dá)到1.75 mm。如果再對(duì)冷連續(xù)軋機(jī)采用80%的壓下率進(jìn)行軋制，那么就能制造出0.35 mm的冷軋不銹鋼帶材。如果在20輥軋機(jī)上再進(jìn)行50%的壓下（沒(méi)有中間退火），即可直接獲取所需厚度為0.175 mm的不銹鋼冷軋帶材產(chǎn)品。

3.3 現(xiàn)代不銹鋼冷軋制新工藝應(yīng)用建議

第一，大規(guī)模新建或改建生產(chǎn)線過(guò)程中，企業(yè)方面應(yīng)在結(jié)合自身實(shí)際情況基礎(chǔ)上，盡可能選擇熱卷直軋配合退火酸洗工藝，最大限度地利用熱軋帶鋼退火處理前的塑性優(yōu)勢(shì)，避免因退火后額外軋制流程，或增加中途退火環(huán)節(jié)導(dǎo)致生產(chǎn)成本提升。對(duì)于軋機(jī)選擇，應(yīng)以寬頻帶鋼18輥軋機(jī)為最優(yōu)，而中寬頻帶鋼則選擇小輥徑技術(shù)四輥軋機(jī)或六輥軋機(jī)，主要原因在于新工藝條件下，四輥軋機(jī)和六輥軋機(jī)工作輥徑與十八輥軋機(jī)直徑基本一致，特別是中冶南部的小輥徑軋制技術(shù)的四、六輥軋機(jī)。

第二，在大型新建和改造項(xiàng)目中，普通表面產(chǎn)品應(yīng)盡可能采用連軋工藝進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)鏡面板、裝飾板等表面質(zhì)量、厚度要求高的產(chǎn)品，應(yīng)采用20輥可逆軋制或連軋開(kāi)坯工藝進(jìn)行生產(chǎn)，其優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需退火、可直接軋制。連續(xù)軋制工藝產(chǎn)量、出材率優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)高于可逆軋制法，利用連軋開(kāi)坯配合20輥可逆軋制設(shè)備，可有效避免因直接利用熱軋卷材所導(dǎo)致的頭尾損耗情況?，F(xiàn)階段不銹鋼冷軋制品最優(yōu)技術(shù)路徑為利用連續(xù)軋制工藝生產(chǎn)多數(shù)產(chǎn)品，對(duì)于存在極薄、高表面質(zhì)量要求的產(chǎn)品使用連軋開(kāi)坯工藝，生產(chǎn)中途無(wú)需退火工藝，配合20輥可直接軋制出最終產(chǎn)品。

4 冷軋鋼工藝發(fā)展前景

在當(dāng)前新時(shí)期發(fā)展背景下，我國(guó)鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，鋼鐵廠數(shù)量逐年增多，鋼鐵產(chǎn)量提升有效帶動(dòng)軋制工藝發(fā)展，同時(shí)作為文章討論重點(diǎn)的冷軋軋制工藝也有較大發(fā)展。伴隨著鋼鐵企業(yè)鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)升級(jí)，我國(guó)鋼材產(chǎn)量也在持續(xù)增長(zhǎng)，僅冷軋硅鋼產(chǎn)量即達(dá)到189.6萬(wàn)t，因此冷軋軋鋼技術(shù)發(fā)展?jié)摿Ψ浅４?，但由于需求巨大，?duì)冷軋軋鋼技術(shù)的要求也越來(lái)越高，這就要求鋼材制造工藝必須有所革新，以適應(yīng)目前鋼鐵產(chǎn)品巨大需求。與此同時(shí)，鋼鐵企業(yè)發(fā)展過(guò)程中，還需要注重環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，盡量減少對(duì)環(huán)境污染程度同時(shí)，最大限度地保障鋼鐵產(chǎn)品產(chǎn)量不受影響，落實(shí)兼顧社會(huì)、環(huán)境以及企業(yè)三方面效益目標(biāo)。

5 總結(jié)

綜上所述，在當(dāng)前新發(fā)展時(shí)期背景下，鋼鐵產(chǎn)品在社會(huì)各領(lǐng)域發(fā)展中所占地位不斷提升，其對(duì)鋼鐵制品的質(zhì)量也提出更高的要求，這就需要鋼鐵企業(yè)在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中強(qiáng)化技術(shù)革新力度，積極提升軋鋼工藝技術(shù)水平，通過(guò)對(duì)冷軋軋鋼技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并與熱軋工藝進(jìn)行合理搭配切實(shí)提升鋼鐵產(chǎn)品發(fā)展質(zhì)量，為鋼鐵企業(yè)發(fā)展提供有利條件支持，促使其經(jīng)濟(jì)效益不斷提升，同時(shí)也為鋼鐵行業(yè)發(fā)展提供有力保障。