冷轧罩式退火工艺及原理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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。,退火温度,/*c,图,4,再结晶后晶粒尺寸与退火温度的关系,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,水,水,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,厚度（,mm,）,、,加热、保温制度（单位：小时）,带罩冷却（单位：小时）,1,段,2,段,0.3-0.5,12,13.16,6,0.501-0.8,12,12.3,5,0.801-1.5,12,12,5,1.501-2.0,12,11.8,4.5,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,加热,均热,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势。且因退火时间的不同，应力集中的位置会发生变化。,钢卷在,冷却过程热应力分布,在冷却过程中主要的应力出现在卷厚度的中心位置，且随着时间的延长，压应力越大，就越可能造成粘结。,Thanks,！,谢谢！,