目前，串列式冷軋軋制的全連續化和冷軋與酸洗的直接化已經成為冷軋工藝的基本模式。連續化生產的進一步發展是連續退火的直接化。2000年以后，以提高板厚控制精度和平坦度控制精度為主要目的的小直徑工作輥6輥UC軋機4機架串列式機組投入工業生產。該系統酸洗前配置除鱗軋機進行機械除鱗，提高了酸洗效率，冷軋機組采用液壓壓下和高應答AC馬達驅動，對板厚和張力進行無干擾控制，提高了板厚精度。此外，在軋機入口和出口配置板形儀，在軋機之間配置平坦度計量儀，將帶鋼形狀的實測值與設定值進行比較，對平坦度和邊降進行控制，使高尺寸精度、高平坦度和高表面質量的高級冷軋板制造成為可能。

　　1、冷軋板厚度控制

　　影響冷軋板厚度偏差的因素有：熱軋加熱爐滑軌造成的黑印、在熱軋輸出輥道上冷卻引起的變形抗力波動、冷軋中焊接點通過時減速加速引起摩擦系數變化導致的軋制負荷波動等。此外，軋機間張力的波動、支撐輥偏心、軋機剛性不足也對鋼板厚度精度有影響。使用液壓厚度自動控制技術（AGC）可以減小這些因素對鋼板厚度的影響。

　　近10年來，對基于數學物理模型的先進板厚控制系統進行了大量研究。其中有利用最佳非線性控制的、對板厚和張力進行實時控制的仿真技術，仿真控制結果可使板厚和張力在總體上達到目標值，但帶鋼開始加速點的板厚和張力與目標值仍有偏差，這是一個需要解決的問題。此外還有利用基于廣義最小二乘法的ARMAX模型，根據測定的軋制數據，對鋼板厚度進行確認的方法，以及利用該方法對可逆式冷軋機進行厚度前饋控制的技術。

　　板厚控制仿真技術有了進一步發展并已在實際冷軋工藝中得到應用。利用該技術開發出適用于串列式冷軋機組的軋制規程設計方法。這種設計方法利用仿真技術得出高精度板厚和高生產率的評價函數并確定軋制作業中的限制條件，在此基礎上對軋制規程進行設計。軋制規程優化設計的結果，由于減少了軋制線負荷，馬達電流超過8000A的情況大大減少。進一步發展這種控制方法，開發出無須假設軋制變量的概率分布，利用已有的軋制輸入、輸出數據和軋制模型進行包括軋制變量波動因素在內的軋制規程進行設計。采用這種方法使高強度鋼板厚度不合格率減少了13%-35%。

　　對板厚控制的軋機間最佳張力的問題和串列式冷軋機組的反映張力目標值－軋制速度關系的張力曲線的優化問題進行了研究。利用這種方法進行板厚控制的特點是，將優化控制問題作為僅利用靜態軋制模型進行處理的問題，所以計算時間短，可以獲得穩定的最佳值。具體方法是，將張力曲線的優化分2個階段進行。在第1階段設定板厚波動的目的函數和軋制負荷波動的目的函數的權重，分別求出摩擦系數等因素變化時的張力曲線。第2階段，調整第1階段設定的目的函數的權重，使各個張力曲線都滿足規定的條件。實驗表明采用這種厚度控制方法使減速軋制時鋼板厚度不合格率降低37%。

　　串列式冷軋機組使用AGC對支撐輥進行偏心控制的厚度控制方法是在各個軋機上配置AGC，采用這種厚度控制方法的一個實例是，厚度為1.2mm的冷軋鋼板正常部位的厚度精度由±0.7%提高到±0.5%。

　　近10年來，基于軋制理論的先進板厚控制技術、仿真技術有了很大發展。開發出通過提高AGC功能的控制增益設定、針對軋制實況設定軋制條件限定值的板厚高精度控制方法。此外，還對非正常部位（焊接點穿帶時、加減速軋制時）的厚度控制問題進行了研究。

　　2、冷軋板邊降控制

　　邊降是軋材寬度方向邊部厚度突然減薄的現象。邊降控制一方面可以滿足冷軋薄板用戶對鋼板的板厚精度和斷面輪廓形狀日益嚴格的要求，同時，可使冷軋廠減少鋼板切邊量，提高成材率。此外，小邊降冷軋板有利于用戶加工自動化和提高加工效率。有效控制邊降的軋機是PC軋機、HC（UC）軋機、錐形工作輥移動軋機。

　　采用的階梯形單輥移動邊降控制系統由4機架串列式機組構成，控制系統由機組出口的邊降檢測器進行反饋控制、各軋機工作輥最佳移動量控制、操作側和驅動側的非對稱移動量控制和邊降平坦度非相干控制構成。

　　HC（UC）軋機的平坦度控制機構的中間輥移動裝置、工作輥彎輥裝置和中間輥彎輥裝置也具有減少邊降的功能。為了對串列式冷軋機組邊降現象進行分析，建立了基于平面法的三元軋制解析模型，利用該模型對邊降仿真控制和實際生產線的邊降控制進行了研究。在研究的基礎上開發出4機架6輥軋機串列式冷軋機組的邊降控制系統，用于實機作業取得了減少邊降的效果。

3、冷軋板寬度控制

　　冷軋過程中的寬度控制問題是對鋼板寬度邊緣金屬塑性流動的控制問題。因此，寬度控制引起的鋼板寬度邊緣變形對鋼板的平坦度、凸度和邊降都有影響，在研究冷軋板寬度控制時，對此不能忽視。

　　串列式冷軋機組軋制速度變化時的寬度邊緣金屬塑性流動會引起寬度的變化，對該現象進行了研究，提出了通過利用控制平坦度的彎輥裝置控制邊降來控制板厚波動的方法。利用實驗對軋制加減速時的速度變化對鋼板斷面輪廓變化的影響和鋼板斷面輪廓變化對鋼板寬度波動的影響進行了研究。鋼板寬度波動主要發生在軋制速度發生變化的時候，寬度變化量與軋制時寬度方向金屬流動引起的鋼板斷面輪廓變化量成正比（見圖1）。基于這種認識，提出了根據軋制速度變化，控制軋輥彎曲裝置來抑制鋼板寬度波動的方法，經實驗證明效果良好。

　　 

 

4、冷軋板平坦度控制

　　4.1、串列式冷軋機組平坦度控制

　　串列式冷軋機組冷軋鋼板的平坦度對中間軋制的操作穩定性和其后續工序連續退火的通板性有很大影響，因此平坦度控制對提高生產效率和成材率是十分重要的。鋼板平坦度不良的原因是，母板長度方向、寬度方向變形抗力不均勻引起軋制負荷波動，使軋制中工作輥彈性變形量發生變化以及工作輥局部熱凸度增大。

　　在近10年冷軋板平坦度控制技術的發展中，采用了通過預測進行反饋控制的方法。由于這種方法實行了動態控制，減少了軋機入口鋼板平坦度不良引起的軋制不穩定狀態，使得在最后一架軋機可以對平坦度進行自適應控制。

　　對于串列式冷軋機來說，不僅厚度和張力控制對平坦度控制有效，而且對各軋機馬達電流和電壓進行適宜控制的軋機平衡控制系統（MBC）對平坦度控制也很有效。這種軋機平衡控制系統采用基于軋制理論的控制模型和多變數控制系統LIQ設計方法，在設定條件和實際操作情況發生偏離或馬達電流過大時，可以在軋制速度不變的情況下降低電流，將軋制負荷的波動分散在各個軋機上，使鋼板的不平坦度控制在0.6%，并保持較高生產率。

　　在單機架冷軋機平坦度控制方面，有一種方法是測定平坦度隨時間的變化，建立時間滯后模型，利用該模型預測與冷卻劑在鋼板寬度方向上的噴射狀態相對應的、一個控制周期后的平坦度變化量，根據該預測值，設定冷卻劑噴射狀態，對鋼板平坦度進行控制。利用該項技術抑制了鋼板端部平坦度的變化，獲得了良好的平坦度。還有一種采用“平坦度影響系數”，利用平坦度控制系統進行平坦度控制的方法，該方法適用于4、6輥冷軋機的平坦度控制。這種方法將平坦度影響系數與軋輥變形和鋼板變形聯系起來，將鋼板寬度方向分為若干區域，求出各個區域的平坦度影響系數，利用分區平坦度影響系數求出工作輥彎輥、中間輥彎輥（6輥軋機）、以及軋輥移動等裝置的控制量，進行平坦度控制，并用局部冷卻方法對控制殘差進行補償。

　　4.2、多輥軋機的平坦度控制

　　多輥軋機的平坦度控制方法有許多類型。例如有利用20輥森吉米爾軋機支撐輥程序控制模型進行平坦度控制的方法。還有在AS-U凸度調整中引入FSBA裝置擴大平坦度控制能力的方法。森吉米爾軋機中間輥采用凹面形軋輥可減少軋材的局部延伸。

　　根據保證剛性的要求，20輥森吉米爾軋機采用了整體框架式牌坊，但最近開發出分體牌坊式20輥超級森吉米爾軋機（HZ軋機）。對軋機部件的形狀尺寸進行最佳化設計，彌補了分體牌坊引起的剛性下降，保證了高剛性的要求。利用牌坊上下分體結構的特點，配置了高應答液壓壓下系統和控制平坦度的雙AS-U機構，擴大了板厚精度和平坦度的控制能力，在此基礎上對基于模糊神經網絡模型的平坦度控制系統進行最佳化處理，提高了冷軋鋼板的質量。

　　冷軋系統中檢測高張力下鋼板平坦度的功能對于平坦度控制十分重要。平坦度檢測裝置由分體型發展到第3代整體型檢測輥，并開發出平坦度控制系統，對于軋制極薄硬質帶材的多輥軋機提高生產效率和產品質量起了很大作用。

　　5、冷軋潤滑和平整軋制技術

　　近10年來，冷軋技術研究的一個特點是對軋制引起鋼板表面結構變化進行了大量的研究，其中有很多是關于平整軋制中鋼板表面結構形成機制的研究。當用平均粗糙度對平整軋制后的鍍鋅鋼板表面粗糙度進行評價時，軋機工作輥表面粗糙度的復制率約為60%，工作輥直徑越大，工作輥粗糙度越容易復制到鋼板上。

　　用平整軋制液對低碳鋼板進行平整軋制，利用擺式試驗測定平整軋制液的摩擦系數，考察摩擦系數對粗糙度復制率的影響。實驗結果表明，當平整壓下率小于4%時，使用摩擦系數小的水系平整軋制液進行平整，鋼板表面粗糙度復制率高于干式平整軋制。此外還考察了平整軋制張力和軋制速度對粗糙度復制率的影響。張力大時，使用平整軋制液進行平整的粗糙度復制率高于干式平整；張力小時，兩者的差別很小，但在最小張力的情況下，干式平整的粗糙度復制率反而高于軋制液平整。高速平整的粗糙度復制率高于低速平整。

　　對平整軋制中的鋼板材質、工作輥鈍化加工方法和工作輥直徑等因素對粗糙度復制行為的影響進行了實驗研究，對于SPCC-AB鋼板，工作輥直徑不同，粗糙度復制率不同，但對于S65C鋼板復制率沒有差別，軟材質的SPCC-AB鋼板的粗糙度復制性良好。

　　在平整軋制解析方法方面，開發出基于有限元法的圖像電子放大平整軋制解析模型，對粗糙度復制時的材料行為和粗糙面形成機制進行了宏觀和微觀研究。通過微觀解析計算，得出了鋼板在粗糙度復制時的表面應變分布情況，闡明了粗糙面形成機制。此外，將平整軋制看作是平板壓縮過程，利用彈塑性FEM解析模型，將平整軋制鋼板咬入區分為粘著區和滑動區，闡明了鋼板的變形機制。

　　關于平整軋制中鋼板表面性狀形成機制的研究和提高高強鋼板平整軋制表面性狀技術的研究將是今后平整軋制技術的研究方向。

　　6、高強度鋼板冷軋技術

　　汽車采用高強度薄鋼板，可實現車體輕量化。因此對高強度冷軋鋼板新材料的開發研究做了大量工作。目前，關于高強度鋼板的冷軋技術仍處于研究狀態。
6.1、高強度鋼板冷軋技術研究課題

　　高強度鋼冷軋技術最大的研究課題就是高軋制負荷問題，并且高強度鋼板一般要軋成比傳統鋼板更薄的厚度。因此，高強度鋼冷軋需要解決以下問題。①因軋機能力所限，生產效率下降和寬幅鋼板生產受限的問題；②軋制作業穩定性問題；③高負荷軋制中的平坦度控制問題；④高負荷軋制中的斷面尺寸控制問題（板厚精度、邊降）；⑤連續軋制中的厚度變更和焊接性問題（和普通材的焊接）；⑥高強度鋼冷軋軋輥和軋制油問題（小直徑軋輥、抗剝落性；最佳摩擦系數、打滑、粘結）。

　　高強度鋼板的冷軋變形抗力取決于根據材料性能要求設計的鋼成分和制造條件。因此，冷軋變形抗力達到什么程度是不能一言以蔽之的。

　　6.2、高強度鋼冷軋技術的開發

　　實驗表明，鋼的強度越高，大壓下時的摩擦系數越小。因此，需要開發既可大壓下又不打滑的高強鋼軋制潤滑油。為使軋制中不發生軋輥和軋材的熱黏結和軋輥表面的剝離，軋制油應具有高皂化值和低黏度。與傳統軋制油相比，使用開發油軋制時前滑率增加，在高軋制速度區域也可以實現穩定的軋制作業。與普通鋼相比，440MPa級高強鋼軋制時容易發生打滑，所以應使用摩擦系數較大的、抗熱黏結性良好的軋制油。這種軋制油不僅適用于高強鋼的軋制，而且對于串列式冷軋機對鍍錫板用原板進行高張力軋制也有很好的作用。

　　高強鋼軋制對冷軋機提出的研究課題和應用技術開發如圖2所示。

　 

　　7、連續退火技術

　　與過去的罩式爐退火相比，連續退火具有生產效率高、處理時間短、處理質量均勻等優點，除了特殊用途鋼板，連續退火已經是冷軋鋼板主要的熱處理方式。連續退火生產線將電解脫脂、退火（加熱帶、冷卻帶）、平整軋制、檢測、精整等生產環節統合在一條生產線上，并利用自動化檢測裝置對材料內部缺陷和表面缺陷進行檢測，使產品質量得到保證。此外，還利用退火速度自動控制系統使退火作業高速穩定進行。

　　對退火爐加熱帶采用蓄熱式輻射管燒嘴（HRS-RT）進行加熱的技術進行了研究。采用蜂窩式陶瓷蓄熱體提高了熱回收效率，在爐溫不變的情況下，空氣預熱溫度從原來的600K，提高到1100K，節約能源30%，NOX濃度約降低10%。

　　在直焰加熱燒嘴方面，開發出具有還原能力的快速混合型燒嘴，并在連續鍍鋅線和連續退火線上得到應用。通過對燒嘴口形狀、氣體噴射速度和爐內熱環境的設計，使快速混合型燒嘴的退火爐具有無氧化性氣氛，可進行還原性加熱。將這種燒嘴用于冷軋不銹鋼退火爐，使退火爐高性能化，達到NOX和煙塵的環境標準規定。將這種燒嘴用做鍍鋅板和冷軋板連續退火的還原加熱燒嘴，采用與預熱空氣混合燃燒的方式，預熱空氣最高溫度達到400℃，使用的氣體燃料可以是焦爐煤氣或天然氣。采用這種燒嘴時，不會發生分流噴射燒嘴的過熱現象，當空氣比小于0.8、加熱到650℃以上時，爐氣對鋼板顯示還原性。這種燒嘴在連續熱鍍鋅的加熱設備上得到應用，并達到降低能耗的效果。

　　在連續退火冷卻技術方面，開發出高氫保護氣體噴射冷卻技術并形成了無氧化強冷卻的新型退火冷卻工藝。噴射的冷卻氣體的高氫化和高速化可以獲得目標冷卻能力，當氫濃度為60%時，冷卻能力達到最大。

　　在連續退火過程中，來自鋼板的Mn的濃聚物會沉積退火爐爐輥噴鍍層上形成積瘤，爐輥積瘤又復制到鋼板上，使退火鋼板表面質量不良。這種現象在高強度鋼板退火時更容易發生。為解決這種問題，對在爐輥噴鍍材料的基體金屬MCrAlY中添加陶瓷的種類和添加量進行了研究，并取得了提高抗Mn沉積性的效果。研究結果表明，MCrAlY中的Al含量越高，擴散到爐輥噴鍍層內的Al量越多，在鋼板上濃聚并沉積在爐輥噴鍍層上的Mn量也越多。MCrAlY中添加的陶瓷量越多，擴散到爐輥噴鍍層內的Al量越少，沉積的Mn量也越少。

　8、冷軋和連續退火技術展望

　　8.1、高強鋼冷軋技術展望

　　近年來，普通鋼冷軋的硬件技術和軟件技術開發有了很大進展，似乎已經達到極限的程度。在尺寸控制方面，開發出很多新技術，但在板厚精度方面停留在原有的±0.5%的水平上并沒有更大的提高。此外，還有諸如軋制加、減速非正常區域的尺寸控制和軋機震動等問題。為解決這些問題必須進行進一步研發。為了制造高精度冷軋薄板，不僅要有先進的冷軋技術，同時要有提高冷軋原板熱軋帶卷質量的先進熱軋技術，例如提高熱軋帶卷全長度、全寬度尺寸精度和平坦度的技術，提高熱軋帶卷全長度、全寬度變形抗力均勻性技術等。一般情況下，熱軋鋼板在熱軋輸送輥道上發生相變，因此需要提高冷卻控制能力對相變進行精確控制。近10年來基于軋制理論的先進熱軋板厚控制技術得到很大發展，今后應重點研發冷軋鋼板厚度控制技術。

　　近10年來，沒有新建具有高精度板厚控制和平坦度控制功能的新型冷軋機，平坦度控制器和尺寸精度控制器等硬件的開發也較少。平坦度控制技術的開發是在現有軋機檢測裝置的基礎上進行的。斷面尺寸形狀控制和平坦度控制的綜合控制系統應是今后冷軋鋼板板形控制技術的開發方向，開發的重點應是數字化控制技術。從生產效率角度來看，關于坯料焊接部位（非正常部位）的高速通板問題以及該部位的尺寸和平坦度控制問題也是今后應重點研究的課題。

　　近10年來，對冷軋潤滑的解析研究做了大量工作，今后應推進關于軋制過程中軋制油行為的研究、摩擦系數變化的研究和表面粗糙度形成機制的研究。冷軋綜合潤滑技術的研究開發對于產品表面性狀和軋制效率的提高十分重要。在闡明冷軋過程（包括高強鋼軋制）中的潤滑機制和表面形成機制的同時，開發在線檢測技術（粗糙度、油膜厚度）和在線控制技術是今后冷軋潤滑技術和表面性狀控制技術的開發方向。

　　關于平整軋制中表面形狀形成機制問題進行了許多研究并取得了實驗研究成果和FEM解析研究成果。不僅對于平整軋制，采用三元FEM數值解析技術進行冷軋板尺寸、板形、平坦度預測和軋材變形機制的研究將是今后的研究方向。

　　近年來，980MPa級汽車鋼板的應用受到關注。串列式冷軋機組軋制高強鋼板有一定的困難，在低成本高效率穩定軋制高強鋼板方面還有若干問題需要解決。對于不銹鋼板、電工鋼板等高變形抗力鋼材主要利用小輥徑多輥軋機或可逆式軋機進行軋制。今后對高強鋼的需求量將會增加，因此，需要進行針對高強鋼的軋制工藝的研究，特別是強度超過980MPa級的超高強度鋼的軋制技術還需要深入研究。

　　8.2、連續退火技術展望

　　近10年來，開發的連續退火技術中有一半是關于退火質量、生產效率和高精度溫度控制的軟件技術。此外，還有高速通板技術、帶鋼位置控制傳感器等技術。噴射還原燒嘴和蓄熱式輻射管燒嘴的使用對提高退火材的表面質量、節能和退火穩定性起到很大作用。對含Mn量高的高強鋼進行連續退火時爐輥容易產生積瘤，因此，爐輥表面噴鍍技術是今后的開發課題。為提高連續退火設備的生產效率，需要進行連續化生產，為獲得規定的組織需要有自適應型溫度控制功能，因此，減少因爐溫、板溫波動和不均勻引起的帶鋼通板擺動和瓢曲缺陷的技術開發是今后的重要課題。在高強鋼連續退火時，控制連續退火溫度曲線，可以獲得規定的力學性能，因此，連續退火溫度的高精度控制技術未來將越來越重要。