冷轧罩式退火工艺及原理201807.ppt

轧钢工培训材料,2018年7月,罩式退火工艺及原理,1、冷轧工序组织变化,酸轧工序压下率控制标准，以及带钢组织演变机理和特点,1、冷轧工序组织变化,经过冷轧加工后的钢卷，由于其晶粒被破碎拉长，晶格发生严重畸变，使得钢的硬度增加，塑軔性降低，即产生加工硬化现象。通过将其加热到再结晶温度以上，奥氏体转化温度以下，并保温一定时间，使晶界上不稳定的原子由于热运动重新排列，经过形核、长大这一过程，形成新的等轴晶粒，即产生再结晶现象。从而使钢的强硬度降低，塑韧性增加，使得带钢获得良好的工艺及使用性能。再结晶的发生需要一定的时间和温度，但随着温度的升高和时间的过分延长，已形成的等轴晶粒其晶界之间会发生融合，新的等轴晶粒继续长大，这一过程将使钢的各项性能再次下降。所以再结晶退火可概括为:通过加热和保温，既要使经冷轧后的钢发生再结晶，同时又要防止其晶粒过分长大。,1、冷轧工序组织变化,酸轧工序压下率控制标准，以及带钢组织演变机理和特点,退火工序影响再结晶后晶粒大小的主要因素是退火温度和保温时间:在一定的冷变形条件下，再结晶后的晶粒大小随退火温度和保温时间的不同而变化，加热温度越高，保温时间越长，晶粒越粗大。,晶粒尺寸,1、冷轧工序组织变化,2、退火原因,钢材经过冷轧变形后金属内部组织产生晶粒拉长、晶粒破碎和晶体缺陷大量存在现象，导致金属内部自由能升高，处于不稳定状态，具有自发地恢复到比较完整、规则和自由能低稳定状态的趋势。在室温下，原子的动能少，扩散力差，扩散速度慢，导致这种倾向无法实现，须施加激活力，这种激活力就是将钢加热到一定温度，使原子获得足够的扩散动能，消除晶格畸变，使组织、性能发生变化。因此经过冷轧后的钢材必须经过热处理退火。,3、退火目的及作用,退火的目的及作用退火是将带钢加热到一定的温度保温后再冷却的工艺操作。冷轧板的退火是冷轧带钢生产中最主要的热处理工序之一。冷轧带钢的退火因钢种的不同分初退火、中间退火和成品退火，大多采用的是成品退火，其目的是消除冷轧造成的内应力和加工硬化，使钢板具有标准所要求的力学性能、工艺性能及显微结构，这种热处理一般为再结晶退火。,4、罩退与连续退火线比较区别,罩式退火：生产周期长（几十个小时），与清洗线、平整线分开布置，整体联成一条冷板生产流程，但可选择的进行脱脂清洗，且钢种及规格对整体生产的影响较小，可小批量灵活的组织生产，单炉台生产，炉台数量可根据产量和品种变化随时增减，中间工序有库存缓冲，产量和品种适应能力强，适合多品种，小批量生产及试验生产。连续退火：生产周期短（几分钟），脱脂清洗、退火、平整联成一条整体生产线，生产效率高，但受计划影响启停和规格品种切换等成本高，产品规格覆盖范围不宜太宽，产量不宜太低。适合大批量，少品种生产。,连退与罩退生产线,4、罩退与连续退火线比较区别,罩式退火：罩式炉退火加热和冷却速度慢，使得碳化物析出和晶粒长大有充足的时间，这种再结晶退火方式有利于形成对深冲性能有利的饼形晶粒，能获得较好的n值，r值，在生产深冲、超深冲用钢方面可以方便的控制，有其优越性。连续退火：加热和冷却速度快，保温时间短，为了再结晶尽可能充分和得到良好的成形性，对化学成分和退火制度的要求较严格，低碳钢产品性能与罩退相比硬度高，强度高，塑性低，更适合生产汽车用高强度钢。,4、罩退与连续退火线比较区别,罩式退火：整卷退火，内外温度存在一定的不均匀容易发生粘结，通过加热让板带表面残油挥发，如挥发不好易造成清洁度低（可选择的进行脱脂清洗），适于生产太薄的产品规格，但对中厚规格产品生产没有限制。连续退火：经过脱脂清洗表面清洁，开卷加热带钢温度均匀，带钢平直度，板形优良。适合生产表面要求较高的产品和薄规格产品。,5、罩式退火工艺流程图,装料；内罩；加热罩；冷却,内罩,加热罩,喷淋冷却,冷却风机,冷却风机,罩式退火炉,加热罩,内罩,钢卷,炉台,6、常用退火工艺曲线,6、常用退火工艺曲线,罩式退火工艺,退火工艺参数400以前不控制加热速度；400-730加热时间不低于12小时，730保温，保温时间不低于11.8小时（卷冷、热点温差60）,辐射冷却时间不低于1.5小时，喷淋开始温度为370，出炉温度为80。具体方案见下表所示。DC03钢种退火工艺制度,罩式退火工艺,空气/水冷却,7、罩式退火温度分布特点,加热过程的温度分布,冷却过程的温度分布,因钢卷整卷退火，在退火过程中温度存在差异。加热过程中，钢卷外圈温度高芯部温度低，钢卷膨胀外圈受拉应力，内圈受压应力；反之在冷却过程中外圈温度低芯部温度高，钢卷整体外圈受压应力，内圈受拉应力。,8、退火粘结问题,在冷硬卷的紧卷立卷再结晶退火过程中，经常发生相邻卷层间粘到一起，增加了后道工序平整机的开卷张力，并且在开卷过程中会造成板带撕裂，出现皱痕等情况，并且因同样的粘结力会造成不同程度板形缺陷，这种缺陷就是我们通常称为的罩式炉粘钢。,粘结缺陷,粘结的影响因素,酸轧的卷取张力原料板形鼓包缺陷表面物理情况及粗糙度退火工艺制度及热应力分布情况表面清洁度及残留情况平整生产开卷张力及生产速度,粘结解决措施,张力控制方面：酸轧采用阶梯张力控制，最大程度的降低卷曲张力，尤其对于薄规格。对于品种钢及特殊规格、钢种等流向脱脂清洗线，既能提高板面质量而且能降张力，增加防粘层等，使粘结几率降低；表面粗糙度方面：给罩退备料末机架采用大粗糙度辊，形成合适的表面的Ra值和PPI值，降低粘结倾向；板形控制：为了避免粘结在轧机为罩退备料采用微边浪控制，避免中浪对粘结造成影响；,粘结解决措施,退火工艺优化：采用合适的退火升温和降温制度，避免因温度差异热应力过大造成的粘结风险，尤其对于特殊规格，根据实际温度差采用相应时间的带罩缓慢冷却，降低冷却过程中的压应力，最大程度上减少粘结风险；同时合理配炉，采用规格和卷位的合理搭配，减少易发生粘结钢卷的粘结倾向。平整生产的张力和速度控制：对于粘结较严重的钢卷在采用大张力和高速生产，大于500m/min，使粘结情况减弱。,9、钢卷在加热过程热应力分布,在加热过程中随加热时间的变缓和退火时间的延长，卷内心处的应力一直向变小趋势发展，而随外径逐渐增大应力随退火时间的延长，呈现处先变大后减小的趋