冷轧板连续退火技术及应用(宝钢 何建锋)2004[1][1].07

)3 表!
冷却方式 常规喷气冷却 &’( 高速喷气冷却 *&’( 辊冷 .( 气—水双相冷却 1(( 冷水淬 45 热水冷却 *741( 喷气 9 辊冷 &’( 9 .( 冷却速度 ! " #（$%% 厚板） 约 $) )+ 左右 $,+ 左右（接触部分） )+ 2 3++ $+++ 2 3+++ 8+ 左右 )+ 左右
新日铁在 &’ 年代初期开发了口琴式气流雾 化水冷喷嘴，并成功地应用于多条连退机组。其 冷却速度介于喷气和冷水淬之间，中等冷却速度 提供了最佳的碳过饱和度并在后续处理过程中促 进碳化物析出，有利于抗时效性的深冲软钢生 产，也有利于高强冷轧板的工业化生产。 由于带钢经 $%% 处理后，表面产生了蒸汽 表"
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冷轧板连续退火技术及其应用
何建锋
（上海宝钢股份有限公司，上海 !""#$%）
【摘要】 了对比。 【关键词】
介绍了冷轧板连续退火技术的发展以及薄板高温退火、高速冷却技术的发展
以及对宝钢 !"&"、%$!"、%’’" 和即将投产的 %("" 单元四条连续退火机组主要技术工艺进行 连续退火炉 冷轧板 高温退火 高速冷却
第!期
何建锋：冷轧板连续退火技术及其应用 气 # 水双相冷却（$%%）
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膜，因而退火后的带钢需进行酸洗、漂洗、烘干 等后处理以及闪镀镍处理，以改善表面涂装性 能，所以工艺复杂，设备投资大，生产成本高。 ! 宝钢现有连退机组的技术参数 宝钢目前已经投产了 (’)’、*!(’、*++’ 三条 连续退火机组，加上 *&’’ 连退机组共四条，工 艺设备及设计规格、品种都不一样，其具体情况 见表 (。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为了适应产品规格范围跳跃大的要求，炉辊 设计成双锥度，通过大量的模拟试验，优化锥度 角，使之既适合生产宽板，又可生产窄板。 在退火炉的设计上，也采取了各种措施控制 炉辊热凸度。在加热炉，为防止炉内辐射管加热 对炉辊凸度的影响，在每根炉辊的下面都安装了 隔热板，有的公司还在隔热板中通冷却空气，确 保隔热效果。在加热炉入口，为避免带钢温度低 对炉辊凸度的影响，通常在加热炉入口的 9 : ) 根顶辊设置成的炉辊室，单独对炉温控制，并在 炉辊的两端喷吹冷却的保护气体，确保炉辊端部 图# 炉辊凸度与带钢热瓢曲和跑偏关系 凸度不发生变化，以免影响稳定通板。 另外，在快速冷却炉的入口和出口，为防止 带温高对炉辊凸度的影响，在快冷入口、出口也 设炉辊室，并安装管状加热元件，进行炉温单独 控制，避免冷瓢曲。 " 高速冷却技术的发展 冷却速度对带钢材质影响至关重要，因此快 速冷却技术也就成为连退机组的核心技术。冷却 技术发展至今，主要有喷气冷却（ ;<=） ，高速 喷气冷却（ >;<=） ，辊冷（ ;=） ，气—水双相冷 却 （ ?== ） ， 冷 水 淬 （ @A ） ，热 水 冷 却 （ >B@?=） ，喷气和辊冷复合冷却（ 2;==）等冷 却方式，它们间的特点对比见表 #。
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第 3, 卷
连退机组各种冷却方式的对比
冷却开始和 终了温度 任意温度 ,-)! 左右任意温度 ,++/,)+! ，!0++! ,-)! ，!3)+! 约 )++! ， 6 $++! 任意温度 任意温度 适用品种 镀锡板 镀锡板冷轧板 冷轧板 冷却板 冷轧板 冷轧板 冷轧板 板形 优 优 良 良 中 中 良 表面 质量 优 优 差 良 中 良 良 机械 性能 差 良 优 优 优 良 良 生产 成本 低 较高 较低 高 低 中 中 技术拥 有公司 新日铁等 新日铁川铁 日本钢管 新日铁 日本钢管 比利时 川铁
+ + （12+ % 3+ ） （ （8 - . ） ］ ｝ 4 4 ｛ 7 % ［/ ! ! , - ./ 0 5 %6） " 其中， ! , - ./ ：发生热瓢曲的临界张力
! 5 ：屈服应力 6：杨氏模量 2：炉辊半径 7：带钢厚度 3：上下辊高度 8：带钢宽度 /：炉辊锥度角 ：滑动摩擦系数 " .：炉辊平直部分的宽度
项 目 (’)’ 连退机组（改造） +0"*! , ++ 设计产量 , - *’! . , /
宝钢冷轧厂连退机技术参数
*!(’ 连退机组 !!"+& , !("*10 *++’ 连退机组 2*"2+ , 2’"’) %3、 43、 5443、 *&’’ 连退机组 10"!0 , 10"’+ 43、 443、 65443、 备 注 入口 , 出口
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第9期
何建锋：冷轧板连续退火技术及其应用
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和罩式炉工艺相比，连退工艺具有许多明显 优势，如高温 加 热，加 热 温 度 均 匀，冷 却 速 度 快，可进行时效处理以及更高的生产效率等，因 而连退工艺在生产中获得越来越多的推广应用。 ! 薄板连续退火炉及炉辊设计技术的发展 由于退火机组生产的冷轧带钢规格越来越 薄，最薄可达 !"#!$$ 左右，板带拉速则越来越 高，工艺段最高达 #!!!$ % $&’，退火温度也越来 越高，如超深冲软钢均热温度为 ()!* 。为适应 薄板高温高速退火的要求，炉辊一般设计成正凸 度，但凸度太 大，带 钢 易 产 生 热 瓢 曲，凸 度 太 小，带钢易跑偏，见图 #。通过研究发现，带钢 发生热瓢曲的临界张力与炉辊的锥度关系密切， 见图 +，其关系如下。 图+ 炉辊辊形设计
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针对目前退火技术中主要使用的四种快冷技 术重点介绍如下。 :;$ 辊冷技术 辊冷技术是使带钢与内部通冷却水的炉辊接 触，通过热传导实现带钢冷却。其冷却系数可达 ・! ，接触冷却速度为 $++ 2 3838 2 -)0$<’ " %3・= 0++! " >，冷却速度调节可通过带钢运行速度及 水冷辊的移动位置实现。该技术生产成本低，可 实现快速冷却，适合生产冷轧板。但对板形依赖 性强，对板宽方向均匀性缺乏有效的调控手段， 通常辅以水冷辊对面喷气冷却和后部喷气冷却， 以减少板温偏差，但也影响冷却速度，且接触的 辊子多，不可避免产品辊印产生的几率大。 :;3 高速喷气冷却（*&’(） 这是将炉内保护气体高速喷吹到带钢表面， 达到快速冷却带钢的一种技术。由于喷气冷却具 有收敛的自稳定特点，即如果带钢温度不均匀， 温度高的部位，其与气体的温差大，冷却快；反 之，带温低的 部 位，其 与 气 体 的 温 差 小，冷 却 慢，从而最终达到整个板面温度均匀，冷却效果 见图 0。 新日铁开发的高速喷气冷却，在带钢宽度方 向上分五个区段，设置五个挡板，与出口侧的扫 描温度计配合，控制带钢横向板温使之均匀。而 川铁开发的高速喷气冷却与辊冷技术结合形成高 速气冷加辊冷复合技术（.&((） 。新日铁连退的 *&’( 与川铁的不同之处主要是喷嘴不一样。新 日铁采用突出的喷嘴，川铁采用窄缝喷嘴，并采 取了能有效减轻气体回流的对策措施，如喷嘴横 向移动等，保证带钢宽度方向的均匀冷却。另 外，与川铁的窄缝喷嘴相比，圆柱状喷嘴达到相 同的冷却能力，所需的能量更小。
设计规格 , == 钢卷内径 , == 钢卷重量 , . 入口段速度 , = , =AB 工艺段速度 , = , =AB 出口段速度 , = , =AB 退火炉能力 , . , C 加热方式
’"+ > ("’ - 1’’ # *0’’ ’"*& > ’"++ - 2)’ > *()’ ’") > *"0 - 2’’ > *!)’ ’"!+ > ("’ - &’’ > *&+’ 入口、出口 +’&、!0*’ !0*’ !!(’，!+’& ! !+’&、!0*’ 入口、出口 ?/@ !+ ?/@ (0"+ ?/@ (0"+ ?/@ !("+ ?/@ )(’ ?/@ (+’ ?/@ )(’ ?/@ *(’ 辐射管加热 电加热（6D， E$） 高速喷气冷却 （7FG%） 单机架四辊平整机 湿平整 ?/@ *’0’ ?/@ &&’ ?/@ *’2’ ?/@ 1("+ 辐射管加热 电加热（6D， E$） 感应加热 高速喷气冷却 （7FG%） 干平整 ?/@ 0’’ ?/@ !(’ ?/@ +0’ ?/@ *&’ 辐射管加热 电加热（ E$） 辊冷（ F%） 气冷（ FG%） 干平整 ?/@ 0&’ ?/@ !&+ ?/@ 0&’（平整后 2’’） ?/@ (*!"* 辐射管加热 电加热（6D， E$） 高速喷气冷却 （7FG%） 湿平整
与其 他 冷 却 方 式 相 比， *&’( 产 品 缺 陷 少， 板形控制能力更强，冷却的起始温度可以较高， 约 ,-)! 左右，有利于材质性能提高，更适合薄 板高速稳定运行。
图0 :;0
高速喷气冷却（*&’(）系统冷却效果
冷水淬冷却
该方法冷却速度 高，可 达 $+++ 2 3+++! ?>， 因而生产高强钢所需合金元素少，产品焊接性 能、延时破坏性能好，特别适合高强钢和超高强 钢专业化生产。但由于连退机组产品品种多，通 常既要生产软钢，又要生产高强钢，而软钢不必 水淬，一般采用高速喷气冷却、辊冷等冷却方 式。这样一条连退机组需配备两种冷却方式，造 成设备投资大，生产成本高，且采用水淬，带钢 表面的蒸汽膜对炉辊表面质量有影响，不适合生 产高品质的冷却板。
世界上第一条完备的冷轧钢板立式连续退火 线于 %#I! 年在新日铁的君津钢厂投入工业生产。 由于连续退火机组将带钢的清洗、退火、平整、 精整等工艺集于一体，具有生产效率高（生产周 期由 %" 天左右缩短到一个小时以内） ，产品品种 多样化，产品质量高，生产成本低等许多罩式退 火工艺无法比拟的优势，连续退火技术得到了迅 速的发展。从 I" 年代以后，世界上有 J" 多条连 退线投产，世界上已有十几个国家拥有连退线， 日本用连退工艺生产的冷板已占总量的约 ("K 。 " 生产品种的扩展 早在 ’" L J" 年代，用连续退火炉处理镀锡 原板得到了广泛的应用，由于这种连退线快速加
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H-56 8447,.0 ! 概 况
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热、短时间均热、快速冷却，使铁素体晶粒细小 且固溶碳含量较高，造成连退后的带钢钢质硬， 不适于深冲成形。后来，日本钢铁界采用控制钢 化学成分、热轧高温卷取、退火均热后快速冷却 及过时效处理等手段改善冷轧板的生产，从 (" 年代初开始新日铁、川铁、日本钢管等大的钢铁 公司选用超低碳钢用连退法生产深冲冷轧板，并 研究开发了各种类型的高强钢。 现在，连续退火产品品种十分丰富，不仅有 普通的冷轧板（如 8M， NM） ，还能生产深冲级 和超深冲级冷轧板（如 NNM、 ONNM、 1ONNM） ， 而且为适应汽车工业高速发展的要求，开发出了 一系列高强钢产品，以满足汽车各部件的不同需 求。