国内外平整兼次冷轧机组设备及工艺状况研究.docx

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国内外平整兼次冷轧机组设备及工艺状况研究

国内外平整兼二次冷轧机组设备及工艺状况研究

1、综述

近年来，随着计算机、手机、家电等产业的发展以及制罐行业市场的不断扩大，使得镀锡、镀铬板带工业获得迅猛发展，目前全世界镀锡板与镀铬板年产量已经达到1600万吨以上。

与此同时，为了降低成本与提高成品质量，用户对镀锡与镀铬板产品厚度、强度、硬度、表面质量、机械性能等方面的要求越来越高。

这样，为了满足材料机械性能方面的要求、提高带材强度与硬度、获得用户需要的表面粗糙度、改善带材的板形质量并使得带钢在一次冷轧与退火后进一步减薄，二次冷轧（DCR）工艺得到了迅猛的发展。

目前，世界上共有二次冷轧机组约37套，最早一套于1964年在美国建成。

只有少数DCR轧机采用了三机架冷连轧机组（如日本川崎千叶的DCR机组），其他的均为双机架机组。

世界上具有代表性的DCR专用或兼平整机组，主要有日本MITSUBISH-HITACHI、德国的SMS-DEMAG和意大利DANIELI三家。

与美、日、德等发达国家相比，国内由于历史原因，二次冷轧工业起步较晚，第一套二次冷轧生产线于2004年正式投产于宝钢冷轧薄板厂，基本设备及工艺模型主要依靠引进。

这样，针对二次冷轧机组的设备及工艺特点，对其核心工艺技术展开研究，实现关键工艺国产化，填补国内钢铁工业在该领域的研究空白、提高二次冷轧成品的质量与生产效率就成为轧钢行业内的一个重要研究课题。

2、国外二次冷轧机组设备及工艺参数

韩国POSCO公司DCR机组

国家

韩国

公司

POSCO（日立公司设计）

地点

韩国

投产年份

2002年12月

轧制能力

35万吨/年

机架

形式

1#UCM轧机

2#UCM轧机

工作棍直径（mm）

φ250/φ460

中间棍直径（mm）

φ505

支撑棍直径（mm）

φ1300

产品厚度（mm）

产品宽度（mm）

500-1270

轧制

速度

max.2100m/min，工作辊φ460mm时

max.1200m/min，工作辊φ250mm时

主传动

交流传动

日立广岛工厂试验轧机

国家

日本

公司

日历金属

地点

日本广岛

投产年份

2002年12月

轧制能力

不详

机架形式

单机架6棍UC可逆轧机

工作棍直径（mm）

φ120

中间棍直径（mm）

φ220

支撑棍直径（mm）

φ460

产品厚度（mm）

产品宽度（mm）

350-550

轧制速度

max.1000m/min

主传动

交流传动

日本东洋钢板下松工厂3号平整机

（1）简介

国家

日本

轧制

能力

平整万吨/月

二次冷轧万吨/月

工作棍直径（mm）

φ535-610×1420

支撑棍直径（mm）

φ1320-1435×1370

产品

厚度

-0.60mm（平整模式）

-0.60mm（轧制模式）

带钢宽度

505-600mm

最大卷重

36t

轧制

速度

Max.2100m/min，工作辊φ460mm时

Max.1200m/min，工作辊φ250mm时

最大压下量

35%

来料情况

CA料占90%，BA料占10%

（2）主马达功率

设备功率

开卷机

入口张力辊

1#机架

2#机架

出口张力辊

卷取机

功率（KW）

2*475

420/270

2*1150

1*1150

420*2/270*2

2*375

（3）轧制模式

模式

1#机架

2#机架

平整

干平整

二次冷轧

厚度减薄

干平整

（4）轧辊使用模式

工作辊

尺寸

1#：

φ535-565mm

2#：

φ585-610mm

DRC

表面粗糙度

1#：

umRa

2#：

umRa

DRC

轧辊凸度

1#：

2#：

材质

3%或5%锻钢

表面镀铬

无

支撑辊尺寸

1#：

φ1320-1435mm

材

质

DCR：

锻钢

TPM：

铸钢

表面镀铬

无

德国蒂森可鲁伯集团Rasselstein工厂号平整机

（1）简介

国家

德国

公司

RASSELSTEIN

投产年份

2002年12月

轧制能力

30万吨/年

带宽

1050mm

1号机架前张力

1~2号机架间张力

2号机架后张力

摩擦系数

轧制速度

V=1500m/min

（2）主要技术数据

参数

平整轧制

DR轧制

铂材轧制

带宽（mm）

700~1250

厚度（mm）

入口：

出口：

入口：

出口：

卷径最大外径（mm）

2200

最小外径（mm）

800

内径（mm）

450

卷重（t）

轧制速度（m/min）

不详

工作辊径（mm）

560~520

400~360

辊身长度（mm）

1450

1550

CVC串动（mm）

支撑辊（mm）

每机架轧制力（KN）

12000

（3）1号平整机传动参数

开卷

入口张力辊

1#机架

2#机架

出口张力辊

卷取

功率

2X500

450/700

2X2000

2X1000

700/450

2X500

转速

550/1618

1070/1150

320/610

1070/1150

529/1556

转矩

KNm

直径

450~2200

625~650

1150~1250

625~650

450~2200

带钢张力

2~25

5~55

5~80

5~55

2~25

轧制表序号

最终厚度

压下率

退火种类

0.10mm

38%

0.15mm

45%

0.10mm

45%

西班牙Acerlalia工厂

国家

西班牙

公司

阿赛洛（前称阿色拉利亚）

地点

西班牙Echevarri

投产年份

2000年

轧制能力

33万吨/年

最大轧制速度

2,200m/min

带钢宽度

600~

成品带钢厚度

–

最大卷重

23t

韩国东部制钢厂

国家

韩国

公司

东部制钢

地点

韩国牙山湾

投产年份

1998年

轧制能力

40万吨/年

最大轧制速度

2,000m/min

带钢宽度

600–1,250mm

成品带钢厚度

–

最大卷重

45t

带钢规格

入口：

~×700~1050mm

出口：

~×700~1050mm

（二次冷轧）

~×700~1050mm（平整）

钢卷外径

入口/出口：

max.Φ1750mm

钢卷

内径

入口：

Φ419/508mm

（h≤0.3mm时，卷芯带钢套筒）

出口：

Φ450/508mm

（h≤0.3mm时，卷芯带钢套筒）

卷重

入口/出口：

max.16t

钢卷

单重

平均13kg/mm（冷轧板）

10kg/mm（一次型和二次型镀锡原板）

年出口量

250000t（出口量）

轧机型式

双机架六辊UCM轧机

轧制

速度

max.1500m/min（平整）

max.1200m/min（二次冷轧）

最大压下率

40%

干平整最大延伸率

湿平整最大延伸率

10%

工作辊

辊径

Φ340/300×1200mm（二次冷轧方式下1号机架）

Φ460/310×1200mm（平整方式下）

中间辊辊径

Φ490/440×1200mm

支撑辊辊径

Φ1150/1050×1200mm

平整方式

1号和2号机架或全部采用干平整或全部采用湿平整方式

二次冷轧

润滑方式

1号机架采用直喷式乳化液润滑+循环式水冷却

2号机架采用干平整或湿平整方式

3、国内二次冷轧机组设备及工艺参数

目前国内常用的平整机主要机型有以下四种，

（1）单机架六辊平整机组；

（2）单机架四辊平整机组；（3）双机架四辊平整机组；（4）双机架六辊平整机组。

典型的平整机组机型如表3-1所示。

表3-1典型平整机组机型

公司名

工厂名

制造商

钢种

规格

/mm

平整机机型

宝钢

2030冷轧厂

三菱重工/新日铁

CQ,DQ,

DDQ,HSS

900~1550

单机架四辊

平整机组

宝钢

1550冷轧厂

日本钢管

CQ,DQ,

DDQ,EDDQ,

SEDDQ,HSS

700~1430

单机架四辊

平整机组（VC）

宝钢

1800冷轧厂

新日铁

/三菱重工

CQ,DQ,

DDQ,EDDQ,

SEDDQ,HSS

800~1850

单机架六辊

平整机组

宝钢

冷轧薄板厂

日立

/三菱重工

CQ,DQ,

DDQ,EDDQ

700~1050

双机架六辊

平整机组

宝钢

五冷轧厂

SMS-DEMAG

CQ,DQ,

DDQ,EDDQ,

SEDDQ,HSS

700~1630

单机架六辊

平整机组

武钢

二冷轧厂

SMS-DEMAG

CQ,DQ,

DDQ,EDDQ,

HSS

900~2080

单机架六辊

平整机组

武钢

三冷轧厂

VAI

CQ,DQ,

DDQ,EDDQ,

SEDDQ,HSS

700~1430

单机架四辊

平整机组

梅钢

冷轧厂

fivesdms

MRT-4CA,

MRT-5CA,

SPCC

700~1250

双机架四辊

平整机组

鞍钢

1450连退

WISDRI

+陕压

CQ,DQ,

DDQ,EDDQ,

SEDDQ,HSS

700~1380

单机架六辊

平整机组

新钢

冷轧厂

VAI

CQ,DQ,

DDQ,EDDQ,

SEDDQ,HSS

700~1430

单机架四辊

平整机组

马钢

四冷轧

VAI

CQ,DQ,

DDQ,EDDQ,

SEDDQ,HSS

900~2000

单机架四辊

平整机组

我国平整设备起步较晚，国内企业设计和制造具有独立知识产权、水平先进设备的能力薄弱，因而导致竞争力不足，难以与实力雄厚的国外老牌冶金设备供应商抗衡。

这一点从表1-1可以看出，我国知名钢厂的平整设备主要由国外几家老牌冶金设备供应商提供，本土设备市场占有率较低。

所以说，我国平整设备的设计和制造事业的发展是任重道远的。

宝钢DCR机组

DCR机组主要功能

⑴二次冷轧工序：

1二次冷轧工序可以得到一定的带钢厚度；

2二次冷轧工序可以得到一定的带钢表面粗糙度；

3二次冷轧工序可以改善和提高了材料的机械性能；

4工艺控制参数：

·带钢厚度

·压下率

·工作辊表面粗糙度

·轧制润滑

⑵平整工序：

①平整工序可以得到一定的带钢延伸率；

②平整工序可以改善带钢板形；

③平整工序可以得到一定的带钢表面粗糙度；

④平整工序可以改善和提高了材料的机械性能；

5工艺控制参数：

·延伸率

·轧制力

·工作辊表面粗糙度

·防皱辊、防弯曲辊位置

产品大纲

⑴产品产量及分类

轧制模式

产品分类

年产量（出口量）

（吨/年）

（％）

平整

冷轧板

（CR）

50000

一次冷轧型镀锡原板

（SR-BP）

30000

二次冷轧

二次冷轧型镀锡原板

（DR-BP）

170000

合计

250000

100

⑵产品大纲按照机械性能分类

产品

种类

钢种

处理量（出口量）

（吨/年）

（％）

冷轧板

（CR）

一般用途

25000

20000

深冲用途

DDQ

2500

EDDQ

2500

小计

50000

一次冷轧型镀锡原板

（SR-BP）

镀锡原板

（MR,L,D）

JIS-T2,JIS-T3,

JIS-T4

21000

JIS-T5

7500

JIS-T6

1500

小计

30000

二次冷轧型镀锡原板

（DR-BP）

镀锡原板

（MR,L,D）

DR8-BA及其以下品种

136000

DR8-CA及其以下品种

17000

DR-9

16150

DR-9M和DR-10

850

小计

170000

合计

250000

主要工艺参数

⑴基本工艺参数

轧机类型

双机架UCM轧机

轧制模式

1#机架压下减薄+2＃机架干平整

1#机架压下减薄+2＃机架湿平整

平整模式

干平整

湿平整

控制方式

厚度控制（工艺描述见附3－1）

物流AGC，前馈AGC，反馈AGC，BISRA-AGC，GMS-AGC

延伸率控制（工艺描述见附3－2）

AEC

张力控制（工艺描述见附3－3）

ATR

板形控制

ASC（2#机架进行闭环控制）

轧制速度

轧制模式

m/min

平整模式

m/min

最大压下能力

约40%

干平整最大延伸率

约%（生产T5-CA时为%左右）

最大轧制力

1500t

入口来料

带钢规格

用于CR产品

（～㎜）×（700～1050㎜）

用于SR-BP产品

（～㎜）×（700～985㎜）

用于DR-BP产品

（～㎜）×（700～1050㎜）

钢卷规格

内径

φ419㎜﹠φ508㎜

外径

Max.φ1750㎜

平均单位卷重

13kg/mm（CR）、10kg/mm（SR-BP,DR-BP）

卷重

Max.16t

出口产品

带钢规格

（～㎜）×（700～1050㎜）

SR-BP

（～㎜）×（700～985㎜）

DR-BP

（～㎜）×（700～1050㎜）

钢卷规格

内径

φ450㎜﹠φ508㎜

外径

Max.φ1750㎜

卷重

Max.16t

平均规格

×999mm

SR-BP

×872mm

DR-BP

×895mm

梅钢CAL机组平整机设备技术参数

项目

No1号机架

No2号机架

带钢尺寸

材质

冷轧退火钢板

板厚

～0.55mm

板宽

700～1080mm

主要设备参数

轧机形式

双机架四辊轧机

工作辊尺寸

450/400×1250mm

500/450×1250mm

支承辊尺寸

1100/1000×1200mm

压下方式

液压推上油缸

驱动方式

下支撑辊驱动

最大轧制力

2×6000KN

2×5000KN

轧制速度

电机

710kW

1100kW

压下速度

无负荷15mm/s，有负荷2mm/s

延伸率

Max.%

轴承

滚动轴承

WR为油脂润滑

BUR为油雾润滑

抛光机

上下WR滚刷，

上下BUR抛光机

弯辊方式

工作辊正负弯辊

机架形式

机架密封

4、二次冷轧主要特点及产品标准简介

二次冷轧的主要特点

二次冷轧材的主要特点如下：

⑴通过退火后二次轧制使带钢进一步减薄；⑵提高了材料的机械性能（强度提高）；⑶获得所需的表面粗糙度；⑷改善了带钢的平直度；⑸典型的延伸率在15—40%范围内。

生产DR级产品，对生产工序控制提出了更高的要求:

均匀的晶粒度；二次冷轧恒定的延伸或压下；平直度好，内应力小，以及达到相应的机械性能。

需要特别说明的是，为了生产出合格的二次冷轧产品，二次冷轧所采用的压下率数值取决于生产产品等级，而这个压下量的设定依据来源于不同钢种的材料特性曲线（图）。

生产中不能因为轧机原因而人为的降低压下率。

图某钢种材料特性曲线

这样，二次冷轧机组所控制内容包含的数据有：

（1）产品等级、厚度；

（2）压下率；（3）工作辊表面粗糙度；（4）2＃机架轧制力；（5）乳化液品种、浓度、流量、温度；（6）开卷、卷取以及机架间单位张力。

二次冷轧产品标准简介

以镀锡板为例，二次冷轧产品标准包括主要包括调质度、表面质量及板形三大块。

其中，调制度标准如表，表面标准如表。

表2调制度标准

JISG3303（2002）

硬度

（HR30T）

屈服强度

（N/mm2）

49±3

53±3

55±3

57±3

61±3

65±3

DR8

550

DR9

620

DR9-m

660

DR10

690

表3表面标准

产品

代号

类别

特征

二次冷轧型镀锡板

石纹表面

钢板表面的特征是有方向性的条状纹路，在这种基板上进行镀锡并对镀锡层进行软熔而得到的表面

5、二次冷轧产品竞争力分析

冷轧薄板厂二次冷轧产品的种类

1、阴罩带钢

作为薄板中的精品，荫罩带钢属于高技术含量、高附加值、高品质要求的精密冷轧钢带，采用二次冷轧生产方式，目前在国内尚属首创。

荫罩是彩色阴极射线管（CRT）包含彩色电视显象管（CPT）和电脑彩色显示管（CDT）中的关键部件。

荫罩、玻壳和电子枪是组成彩色显像管的三大主要部件，荫罩装于玻壳和电子枪之间,是一张开有十几万至几十万个精确定位的点阵孔的金属薄板，这些小孔的剖面呈喇叭状，对彩管的电子束定位、亮度均匀性、色纯及各项电气性能都起着至关重要的作用。

荫罩材料采用超低碳冷轧铝镇静钢带（AK）或铁镍合金钢带（INVAR）。

荫罩带钢生产难度大，生产工艺复杂，技术要求严格，必须从炼钢、连铸、热轧以及冷轧等各个工序开始控制，并对炼钢、连铸、热轧以及冷轧各个工序都提出了苛刻的要求。

其含碳量要求在%以下，成品带钢每卷内要求沿轧制方向1米的长度上厚度偏差在±1μm以内，浪高小于2mm，浪数小于8个，表面粗糙度Ra在~μ以内，外观无变色、锈蚀、鳞片、疵点、毛刺、划伤等质量缺陷，夹杂物在25μ以下。

产品厚度规格范围在~0.25mm以内。

以上这些对轧制工艺提出了苛刻的要求。

图21"-29"CPT荫罩及孔型

2、内磁屏蔽带钢

内磁屏蔽钢是彩色显像管中用来屏蔽磁场作用，一般经冲压成型后发黑处理而成，因为它在真空管内体积和表面积较大，在彩管工作过程中始终受到高能电子束的轰击易产生气体释放，而且磁屏蔽会影响光电特性，以及对显像管的消磁性能影响较大，所以不仅对钢带的表面质量、机械性能、尺寸公差提出较严格要求，而且希望它磁性能好。

其中主要性能指标如下：

性能软态：

抗拉强度≥196Mpa，延伸率≥28%，硬度（HRB）≤65，Bm（KG）≥11，矫顽力（oe）≤，最大磁导率≥1500μm。

性能硬态：

抗拉强度≥300Mpa，延伸率≥1%，硬度（HRB）86~99，Bm（KG）≥11，矫顽力（oe）≤，最大磁导率≥770μm。

图显像管及其结构

内磁屏蔽罩置于彩色显像管荫罩网板之后，按锥形显像管内表面形状成形，用来保护管内扫描电子束不受外界磁场干扰。

与荫罩带钢相比，内磁屏蔽钢带对尺寸精度的要求稍差，但需要有极好的抗磁性能。

3、二次冷轧镀锡板

下游用户出于对降低产品包装成本的考虑出发，其所采用的镀锡板厚度在不断减薄，但同时又不能降低钢板的强度，在这种消费趋势的推动下，出现了二次冷轧镀锡板。

二次冷轧镀锡板与一次冷轧镀锡板在镀锡工艺上并无多大区别。

二次冷轧镀锡板的用途有：

三片罐罐体及上下底盖、牛奶罐罐体、奶粉罐、咖啡罐、宠物食品罐、碳酸饮料罐、两片深冲鱼罐、金枪鱼罐、印刷油墨罐、以及化工罐盖等。

图各种饮料罐、食品罐、金属制喷雾器

二次冷轧产品的用户市场及竞争对手情况

二次冷轧产品的主要竞争对手有韩国浦项、日本东洋钢板、德国拉色斯坦、西班牙阿赛洛和韩国东部制钢，其产能及产品规格情况如下表：

厂家

韩国浦项

日本东洋钢板

德国拉色斯坦

西班牙阿赛洛

韩国东部制钢

投产年份

2000年

1998年

产量（万吨/年）

产品厚度（mm）

产品宽度（mm）

500~1270

508~1270

700~1250

600~1,300

600~1250

1．阴罩带钢

（1）市场需求情况

荫罩钢带主要用于荫罩网板的加工生产。

据统计，全球60％的产量在中国，虽然世界彩电的趋势朝着等离子、液晶彩电发展，但显象管彩电还拥有大量的农村市场和发展中国家。

目前国内几家电子网板厂生产所需的荫罩带钢材全部从国外进口，主要为日本、德国，用户现在非常希望国内钢厂能够开发生产满足使用要求的荫罩带钢和内磁屏蔽带钢，摆脱长期依赖进口的局面，同时降低生产成本。

国内对0.17mm以下厚度的阴罩带钢需求量分布如下表：

厂家

厚度（mm）

年需求量（吨）

新芝

、

720

彩虹

480

南网

、

1800

烟网

、

1300

LGM

、、

6000

合计

10300

（2）竞争对手情况

目前世界上能够生产如此高精尖产品的有日本、韩国、德国等少数几个钢厂，而且都经历了较长时间的试验研究阶段，经过十几年的艰巨工作和联合攻关才达到目前的生产水平。

目前有代表性的厂家有日本的东洋制钢、日新制钢以及德国的Wickeder和拉色斯坦等。

宝钢拥有世界一流的生产制造设备，在经过长期努力后，冷轧厂目前成功开发出一次冷轧型荫罩带钢产品。

产品供韩国LG，南网、烟网和新芝等网板厂。

然而，由于连续酸洗轧机所能生产产品规格的限制，只能生产0.17mm以上规格的荫罩带钢，且0.2mm以下规格生产组织较困难，影响连续酸洗轧机产能的发挥，与国外厂家很难形成竞争。

2．内磁屏蔽

（1）市场需求情况

目前国内生产彩色显像管生产量05年7500万只左右万只，主要有深圳三星、天津三星、深圳赛格、广东汤姆逊、上海永新、咸阳彩虹、长沙LG等10余家生产厂生产，磁屏蔽钢材需求量3万吨左右，主要规格0.15mm。

国内对0.17mm以下厚度的内磁屏蔽带钢需求量分布如下表：

厂家

规格（mm）

材质状态

月需求量合计（吨）

深圳三星

×400~645

硬态和软态

310

天津三星

×340~750

软态

150

汤姆逊

×490~660

软态

330

赛格日立

×490~540

软态

150

咸阳彩虹

×490~645

软态

300

长沙LG

×493~620

硬态和软态

390

永新彩管

×554~858

硬态和软态

200

总计

1830

（2）竞争对手情况

宝钢由于薄规

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