连续退火与罩式退火工艺比较_F.doc

邯钢附企公司冷轧工程连续退火与罩式退火工艺比较二一九二一九年一月目 录1.概述12.两种工艺的比较221罩式退火工艺222 连续退火工艺423 两种退火工艺比较424 连续退火工艺的优势525实例73.生产成本比较84.工程投资比较95.工程退火工艺选择建议10131. 概述带钢经过冷轧机大压下率冷轧，晶粒组织被延伸和硬化，不能进行进一步的加工成形，因此必须进行再结晶退火，控制晶粒的成长形成适当的组织，恢复材料塑性，这就是退火的目的。低碳钢的退火通常是在还原性气氛中加热到a1点温度附近，并在该温度下保温一段时间后冷却，这种退火称为光亮退火。根据退火炉的形式和操作方法可分为罩式退火工艺和连续退火工艺。罩式退火工艺（也称为分批退火）是指对冷轧后的钢卷按工序顺序分别在脱脂机组（若需要）、罩式退火炉、平整机组、重卷机组进行相应处理，以整卷分批次退火生产冷轧商品卷的工艺。在罩式退火工序，钢卷除装炉和卸炉外，以紧卷方式在炉内按一定卷数堆垛、静止放置，随炉温升降而加热和冷却。罩式退火时钢卷有充分的加热和均热时间，使晶粒生长和取向结晶增加，通过缓慢的冷却过程使均热时多余的固溶碳和氮充分析出，得到良好的材质。紧卷的缺点在于热量传到钢卷内部缓慢，生产率低；由于钢卷多层叠压，造成各层钢卷间和同一钢卷内有温度差，这样钢卷沿长度方向机械性能不均；同时冷却时，紧卷收缩易造成带钢粘连。连续退火工艺是将清洗、退火、平整、拉矫和分卷等工序集成在一条连续生产线上，将带钢进行连续展开退火生产冷轧商品卷的工艺。具有生产周期短、布置紧凑、便于生产管理、劳动生产率高以及产品质量优良等优点。因为连续生产，退火周期非常短，仅5分钟左右。用连续退火时其特有的快速加热和冷却可得到较硬的材质，早期的连续退火机组大都用于硬质镀锡原板生产，不作为软钢板的退火。近些年来通过钢的成分调整和热轧高温卷取使再结晶晶粒变大，经短时间过时效处理固溶碳完全析出，可以用连续退火生产有深冲性的冷轧钢板。同时连续退火还能制造强度和塑性均好的高强度冷轧钢板；在罩式退火中也可通过加入si、mn、ti等强化合金元素制造了高强度钢板，但由于缓慢加热和长时间退火使上述添加物粗大化，没能充分利用强化合金元素的析出硬化，并且由于钢卷内外温差而不能成为全长均匀的高强度钢；而连续退火通过快速加热和一次快冷技术的短时退火，能得到节省强化合金元素的和全长均匀的高强度钢。2. 两种工艺的比较两种工艺流程示意如下图：21罩式退火工艺罩式退火工艺除罩式炉退火外，还包括下列生产工序：1）若需要时（部分薄规格），用碱洗加电解清洗的办法，清除掉带钢表面上的轧制油（乳化液）；2）罩式退火。3）通过终冷台冷却到适当的温度，进入下工序。4）冷却后的带钢卷，用小的压下量，在平整机或拉矫上进行加工，提高它的机械性能，改善带钢的平直度，同时得到光洁的表面。5）对带钢进行检查和分卷。22 连续退火工艺连续退火线是把冷轧带钢卷装到入口侧的开卷机上，通过清洗槽将表面轧制油脱脂后直接进入退火炉进行加热和冷却，经过平整、拉矫、检查后再进行张力卷取的高速、连续运行的作业线。23 两种退火工艺比较由于在经过罩式退火和连续退火时，钢卷退火的形式不同，所以其工艺参数及再结晶温度也相差很大。表2-1 退火工艺参数比较加热和冷却参数罩式退火（100%h2）连续退火加热速度（/s）0.0110再结晶温度范围（）560620650800退火温度（）650730700880退火周期23天48 min冷却速度（/s）0.00110100罩式退火的加热和冷却速度慢使得碳化物析出和晶粒长大有充足的时间。但随着退火温度的提高，相邻钢卷层之间容易产生粘结，并且易产生粗大的碳化物。因此，罩式退火的保温温度必须被严格控制在a1线以下。连续退火的加热和冷却速度快，保温时间短，易产生室温时效，适宜采用if钢生产，可减少时效倾向。罩式退火比连续退火适用于处理铝镇静低碳钢；但对于添加合金元素的超低碳钢（加ti或加ti+nb），两种退火方式均可得到良好的成形性能。为了得到好的成形性，冷轧压下量一般在6090%范围内。中等冷轧压下量的铝镇静钢经罩式退火后就可得到很好的织构。if钢为了在退火后得到优越的性能，冷轧压下量应达到8090%。在连续退火过程中高温时的保温时间很短，为了使再结晶尽可能的充分和得到良好的成形性能，冶炼时必须对化学成分进行严格控制。还要保证良好的热轧条件，如高温卷取（700）；同时改善织构，如提高钢的纯净度和降低碳含量、优化的退火温度和采用高的冷轧压下量。罩式退火对热轧工艺最重要的要求是低温卷取（至少600）。低碳铝镇静钢和超低碳钢经罩式退火后都可获得良好的成形性。总体上来讲，连续退火对钢的化学成分和热轧工艺要求严格，而罩式退火对前部工序工艺控制的要求比较宽松。连续退火低碳钢时，不可能获得象罩式退火一样的晶粒长大尺寸和合金元素析出物。连续退火生产铝镇静钢时，产品性能与罩式退火相比，硬度高、强度高、塑性低、深冲性差、时效指数差。连续退火更适合生产汽车用高强钢。罩式退火能生产如烘烤硬化等级和hsla等一些类型的高强钢，但不能生产dp（双相钢）和trip（形变诱导高强钢）钢等抗拉强度超过800mpa的钢种。由于连续退火周期短，获得细小的晶粒和微细的弥散的碳化物，使强度明显提高，更适合生产所有种类的高强钢。24 连续退火工艺的优势传统的罩式退火炉是一种周期性生产的热处理设备，它具有对钢材品种、规格以及热处理工艺适应性较强的特点。连续退火工艺同罩式退火工艺相比，则具有以下特点：1）钢种方面：生产高强度钢，连续退火过程中带钢的一次冷却速度大大高于罩式退火炉，便于控制合金元素的析出和相变，可以生产多种强化机理的高强度钢，可以降低强化合金元素的用量，从而可降低生产成本；对于多相钢只能在连续退火线生产。生产深冲钢（ddq、eddq），罩式退火采用铝镇静钢，而连续退火必须使用较高成本的if钢；罩式退火采用较低的热轧卷取温度，而连续退火必须使用较高的热轧卷取温度。2）收得率提高。常规生产，工序多，需吊运，个别连续机组还需焊接和剪切（切头，切尾等）。罩式退火中的损耗也被排除，综合看，收得率提高了一半。3）产品的表面质量和机械性能的均匀性提高。由于是钢卷敞开进行处理，机械性能的均匀性提高；且由于在线脱脂，产品表面质量也好。4）占地空间小罩式退火工艺，由于设备分散，机组间还需中间仓库，因此占地面积大。连续退火工艺上下游工序衔接，无需中间库，占地面积小，可节省占地面积10%。5）操作人员少。6）生产时间短。轧制后到重卷，罩式退火工艺需在各机组上加工，还要在中间仓库等待，一般需810天，而连续退火工艺，仅只要一天的时间，而实际时间只需10分钟。7）工艺过程中库存量少。罩式退火工艺过程中，生产周期长，又不连续，各工序之间所需的原料，需要在中间仓库中等待使用。钢卷积压在多个仓库中。连续退火机组钢卷的周转快。8）生产控制简单，各工序合在一条线上，生产时间短，原料的库存量少，操作人员少，简化了车间组织。工艺控制和劳动管理简单。25实例本工程年产30万t连续退火及罩式炉退火的平面布置如下：30万t连续退火工艺车间平面布置 30万t罩式退火工艺车间平面布置3. 生产成本比较30万t规模罩式退火和连续退火工艺技术经济指标见表5-1。表3-1 技术经济指标序号指 标 名 称单 位指 标（罩退）指 标（连退）1产量：冷轧商品卷万t/a30302产品规格： 冷轧商品卷mm0.32.070012500.32.070012503原料量万t/a31.3（冷硬卷）30.6（冷硬卷）4主厂房轴线面积（不含原料、成品卷库）m2780074005工艺操作设备重量t202027206工艺设备装机容量kw951042707劳动定员（不含管理、公辅）人1691328吨材成品消耗冷轧商品卷冷轧商品卷金属消耗t/t1.0261.043电kwh/t4025燃料gj/t0.920.6氮气nm/t352.6氢气nm/t1.34.5循环水m/t18.50.16脱盐水m/t0.150.1蒸汽kg/t1545压缩空气nm/t3021.75脱脂剂kg/t0.60.3轧辊kg/t0.040.03平整液kg/t0.220.24防锈油kg/t0.250.25耐火材料kg/t0.130捆带kg/t0.81包装材料kg/t2.52.5通过上表可看出，制造成本(不含折旧及大修）连续退火工艺比罩式退火工艺高10%（注：计算主、辅材料、燃料及动力，未计工资及附加费和制造费）。4. 工程投资比较连续退火方案与罩式退火方案的建设投资相比不应仅仅是机组与炉组相比，而是整个工艺方案相比，即要将罩式退火方案中的电解清洗机组、平整机组、重卷机组、罩式炉、钢卷仓库及起重运输设备等一并考虑。在我国，3040万吨规模的连续退火机组、罩式退火炉投资基本相同，对比情况如下（不含公辅设施）：建设规模罩式退火方案连续退火方案30万吨 (含电解清洗)100%96%40万吨 (含电解清洗)100%99%30万吨 (不含电解清洗)100%110%40万吨 (不含电解清洗)100%112%从上表可以看出，目前工程选择30万吨规模，预留电解清洗机组的建设方式在工程投资上是节省的。连续退火工艺的优势在于规模生产，但由于超过50万吨规模的连续退火机组国内尚不能生产，所以优势并未完全发挥，起码在建设投资上没有体现。据资料介绍，在日本建厂其投资对比情况如下：在日本建设连续退火机组、罩式退火炉投资对比建设规模罩式退火方案连续退火方案40万吨 (含电解清洗)100%100%80万吨 (含电解清洗)100%76%40万吨 (不含电解清洗)100%116%80万吨 (不含电解清洗)100%86%5. 工程退火工艺选择建议根据初步确定的设计原则，工程建设的目的主要是消化邯钢冷轧厂的冷硬卷，作为邯钢冷轧产品的补充，灵活满足市场需要。邯钢目前有两个冷轧厂：一冷轧厂设计年生产商品板卷131万t，其中冷轧商品板卷80万t，带钢厚度0.32.0mm，宽度9001650mm，加权平均规格为0.891212mm，采用酸轧联合机组+罩式退火工艺生产。二冷轧厂设计年产商品卷206.5万t，其中冷轧商品卷99.5万t；带钢厚度0.32.5mm，宽度9002080mm，加权平均规格为0.811342mm，采用酸轧联合机组+连续退火工艺生产。目前二冷轧生产规格稍厚，为0.72.5mm，宽度max.1400mm（主要为1250mm）。一期工程产品规格定为0.32.0 mm，主要目的是消化邯钢冷轧厂的冷硬卷，也受限于此。产品方案与邯钢现有冷轧产品重叠，不能作为邯钢冷轧产品的补充。预留工程建成后，与邯钢现有冷轧生产不同，采用的是单机架可逆轧机生产，虽然规模不大，但生产灵活性高，轧制规程、退火工艺调整方便，适合小批量、多品种、极限规格、极限品种的产品，能方便的生产连轧机不易生产的超薄规格（0.3mm以下，最薄至0.18mm）产品。与之相适应的退火工艺是罩式退火工艺，其与单机架可逆轧机在生产上有很多特点是相同的：规模不大（单座炉台仅1.31.4万t/年）；分批处理，退火工艺调整方便，生产灵活性高，适合小批量、多品种、极限规格、极限品种（高强钢除外）的产品；另外，罩式退火工艺还