冷轧板连续退火技术及其应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
【关键词】 连续退火炉 冷轧板 高温退火 高速冷却
CONTINUOUS ANNEAL ING FOR COLD ROLL ING STRIP AND THE APPL ICATION
He Jianfeng (Shanghai Baosteel Co , Ltd. )
【 Abstract 】 The development of continuous annealing for cold rolling strip and high
160 左右 (接触部分) 6002650 ℃, ∂ 300 ℃
冷轧板
良 差 优 较低 日本钢管
50～200
675 ℃, ∂ 250 ℃
冷却板 良 良 优 高 新日铁
1000～2000
约 500 ℃, < 100 ℃
冷轧板 中 中 优 低 日本钢管
90 左右
任意温度
冷轧板 中 良 良 中 比利时
50 左右
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 (RGCC) 。新日铁连退的 HGJC 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 。
50 第26卷 第 4 期 2 0 0 4 年 7 月
上 海 金 属 SHANGHAI METALS
Vol126 , No14 July , 2 0 0 4
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 200941)
【摘要】 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 2030 、1420 、1550 和即将投产的 1800 单元四条连续退火机组主要技术工艺进行 了对比 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
52
冷却方式
常规喷气冷却 GJC 高速喷气冷却 HGJC 辊冷 RC 气 —水双相冷却 ACC 冷水淬 WQ 热水冷却 HOWAC 喷气 + 辊冷 GJC + RC
51
图 1 炉辊凸度与带钢热瓢曲和跑偏关系
σt - cr = (KR2/ a2 ) ×σ( 2e / E ) × {h/ [μr (b - c ) ]}2 其中 , σt - cr : 发生热瓢曲的临界张力 σe : 屈服应力 E : 杨氏模量 R : 炉辊半径 h : 带钢厚度 a : 上下辊高度 b : 带钢宽度 r : 炉辊锥度角 μ: 滑动摩擦系数 c : 炉辊平直部分的宽度
由于带钢经 ACC 处理后 , 表面产生了蒸汽
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 。 5 宝钢现有连退机组的技术参数
宝钢目前已经投产了 2030 、1420 、1550 三条 连续退火机组 , 加上 1800 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 2 。
temperature annealing & fast cooling for thin sheet were introduced. The main technical processes of Baosteelπs continuous annealing lines of 2030 , 1420 and 1550 units were compared , as well as the 1800 unit which will go into operation soon.
1550 连退机组
1800 连退机组
备 注
71175/ 70103
96146/ 96105
入口/ 出口
CQ、 Fra Baidu bibliotekQ、 DDQ、 CQ、 DQ、 DDQ、
EDDQ、 SEDDQ、 EDDQ、 SEDDQ、
CQ2HSS、 DQ2HSS、 CQ2HSS、 DQ2HSS、
上 海 金 属
第 26 卷
表 1 连退机组各种冷却方式的对比
冷却速度 ℃/ S (1mm 厚板)
冷却开始和 终了温度
表面 机械 生产 适用品种 板形
质量 性能 成本
技术拥 有公司
约 15
任意温度
镀锡板 优 优 差 低 新日铁等
50 左右
675 ℃左右任意温度 镀锡板冷轧板 优 优 良 较高 新日铁川铁
与其他冷却方式相比 , HGJC 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 675 ℃左右 , 有利于材质性能提高 , 更适合薄 板高速稳定运行 。
图 3 高速喷气冷却 ( HGJC) 系统冷却效果 413 冷水淬冷却
该方法冷却速度高 , 可达 1000～2000 ℃Πs , 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 。
图 2 炉辊辊形设计
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 4～7 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 凸度不发生变化 , 以免影响稳定通板 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第4期
何建锋 : 冷轧板连续退火技术及其应用
53
414 气 - 水双相冷却 (ACC) 新日铁在 80 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 。
第4期
何建锋 : 冷轧板连续退火技术及其应用
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 。 3 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 0110mm 左右 , 板带拉速则越来越 高 , 工艺段最高达 1000m/ min , 退火温度也越来 越高 , 如超深冲软钢均热温度为 870 ℃。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 1 。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 2 , 其关系如下 。
现在 , 连续退火产品品种十分丰富 , 不仅有 普通的冷轧板 (如 CQ , DQ) , 还能生产深冲级 和超深冲级冷轧板 (如 DDQ 、EDDQ 、SEDDQ) , 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。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
【 Key Words】 Continuous Annealing , Cold Rolling Strip , High Temperature Annealing ,
Fast Cooling
1 概 况 世界上第一条完备的冷轧钢板立式连续退火
线于 1972 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 10 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 70 年代以后 , 世界上有 60 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 80 %。 2 生产品种的扩展
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 。 4 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 ( GJC) , 高速 喷气冷却 ( HGJC) , 辊冷 ( GC) , 气 —水双相冷 却 ( ACC ) , 冷 水 淬 ( WQ ) , 热 水 冷 却 ( HOWAC) , 喷气和辊冷复合冷却 ( RGCC) 等冷 却方式 , 它们间的特点对比见表 1 。
早在 50～60 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
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 80 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 。
表 2 宝钢冷轧厂连退机技术参数
项 目 设计产量/ ×104t/ a
钢种
2030 连退机组 (改造) 56114/ 55
1420 连退机组 44158/ 421196
CQ、 DQ、 DDQ、 EDDQ、 SEDDQ、 T215 , T3 , T4 , T5 ,
T215DI , T3DI , T4DI HSS
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 3 。
任意温度
冷轧板 良 良 良 中
川铁
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 。 411 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 2929～7531kJ / m2 ·h·℃, 接触冷却速度为 100～ 300 ℃/ s , 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 。 412 高速喷气冷却 ( HGJC)
CONTINUOUS ANNEAL ING FOR COLD ROLL ING STRIP AND THE APPL ICATION
He Jianfeng (Shanghai Baosteel Co , Ltd. )
【 Abstract 】 The development of continuous annealing for cold rolling strip and high
160 左右 (接触部分) 6002650 ℃, ∂ 300 ℃
冷轧板
良 差 优 较低 日本钢管
50～200
675 ℃, ∂ 250 ℃
冷却板 良 良 优 高 新日铁
1000～2000
约 500 ℃, < 100 ℃
冷轧板 中 中 优 低 日本钢管
90 左右
任意温度
冷轧板 中 良 良 中 比利时
50 左右
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 (RGCC) 。新日铁连退的 HGJC 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 。
50 第26卷 第 4 期 2 0 0 4 年 7 月
上 海 金 属 SHANGHAI METALS
Vol126 , No14 July , 2 0 0 4
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 200941)
【摘要】 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 2030 、1420 、1550 和即将投产的 1800 单元四条连续退火机组主要技术工艺进行 了对比 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
52
冷却方式
常规喷气冷却 GJC 高速喷气冷却 HGJC 辊冷 RC 气 —水双相冷却 ACC 冷水淬 WQ 热水冷却 HOWAC 喷气 + 辊冷 GJC + RC
51
图 1 炉辊凸度与带钢热瓢曲和跑偏关系
σt - cr = (KR2/ a2 ) ×σ( 2e / E ) × {h/ [μr (b - c ) ]}2 其中 , σt - cr : 发生热瓢曲的临界张力 σe : 屈服应力 E : 杨氏模量 R : 炉辊半径 h : 带钢厚度 a : 上下辊高度 b : 带钢宽度 r : 炉辊锥度角 μ: 滑动摩擦系数 c : 炉辊平直部分的宽度
由于带钢经 ACC 处理后 , 表面产生了蒸汽
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 。 5 宝钢现有连退机组的技术参数
宝钢目前已经投产了 2030 、1420 、1550 三条 连续退火机组 , 加上 1800 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 2 。
temperature annealing & fast cooling for thin sheet were introduced. The main technical processes of Baosteelπs continuous annealing lines of 2030 , 1420 and 1550 units were compared , as well as the 1800 unit which will go into operation soon.
1550 连退机组
1800 连退机组
备 注
71175/ 70103
96146/ 96105
入口/ 出口
CQ、 Fra Baidu bibliotekQ、 DDQ、 CQ、 DQ、 DDQ、
EDDQ、 SEDDQ、 EDDQ、 SEDDQ、
CQ2HSS、 DQ2HSS、 CQ2HSS、 DQ2HSS、
上 海 金 属
第 26 卷
表 1 连退机组各种冷却方式的对比
冷却速度 ℃/ S (1mm 厚板)
冷却开始和 终了温度
表面 机械 生产 适用品种 板形
质量 性能 成本
技术拥 有公司
约 15
任意温度
镀锡板 优 优 差 低 新日铁等
50 左右
675 ℃左右任意温度 镀锡板冷轧板 优 优 良 较高 新日铁川铁
与其他冷却方式相比 , HGJC 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 675 ℃左右 , 有利于材质性能提高 , 更适合薄 板高速稳定运行 。
图 3 高速喷气冷却 ( HGJC) 系统冷却效果 413 冷水淬冷却
该方法冷却速度高 , 可达 1000～2000 ℃Πs , 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 。
图 2 炉辊辊形设计
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 4～7 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 凸度不发生变化 , 以免影响稳定通板 。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
第4期
何建锋 : 冷轧板连续退火技术及其应用
53
414 气 - 水双相冷却 (ACC) 新日铁在 80 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 。
第4期
何建锋 : 冷轧板连续退火技术及其应用
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 。 3 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 0110mm 左右 , 板带拉速则越来越 高 , 工艺段最高达 1000m/ min , 退火温度也越来 越高 , 如超深冲软钢均热温度为 870 ℃。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 1 。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 2 , 其关系如下 。
现在 , 连续退火产品品种十分丰富 , 不仅有 普通的冷轧板 (如 CQ , DQ) , 还能生产深冲级 和超深冲级冷轧板 (如 DDQ 、EDDQ 、SEDDQ) , 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。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
【 Key Words】 Continuous Annealing , Cold Rolling Strip , High Temperature Annealing ,
Fast Cooling
1 概 况 世界上第一条完备的冷轧钢板立式连续退火
线于 1972 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 10 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 70 年代以后 , 世界上有 60 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 80 %。 2 生产品种的扩展
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 。 4 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 ( GJC) , 高速 喷气冷却 ( HGJC) , 辊冷 ( GC) , 气 —水双相冷 却 ( ACC ) , 冷 水 淬 ( WQ ) , 热 水 冷 却 ( HOWAC) , 喷气和辊冷复合冷却 ( RGCC) 等冷 却方式 , 它们间的特点对比见表 1 。
早在 50～60 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
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 80 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 。
表 2 宝钢冷轧厂连退机技术参数
项 目 设计产量/ ×104t/ a
钢种
2030 连退机组 (改造) 56114/ 55
1420 连退机组 44158/ 421196
CQ、 DQ、 DDQ、 EDDQ、 SEDDQ、 T215 , T3 , T4 , T5 ,
T215DI , T3DI , T4DI HSS
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 3 。
任意温度
冷轧板 良 良 良 中
川铁
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 。 411 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 2929～7531kJ / m2 ·h·℃, 接触冷却速度为 100～ 300 ℃/ s , 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 。 412 高速喷气冷却 ( HGJC)