退火炉

退火炉培训

在整个硅钢退火工艺中最重要的工艺环节就是是带钢的炉内退火过程，带钢经过连续退火要达到以下两个目的：

（1）将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保温一定的时间，使形变后破碎、纤维状的晶粒从新结晶成均匀的等轴晶粒以消除形变硬化和残余残余应力，恢复金属的塑性，改善机械性能；

0与带钢中的C （2）在SF段通入湿的氮氢保护气体，利用保护气体中的H

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进行反应达到脱碳降低铁损的作用，以保证磁性、硬度和磁时效符合要求条件。

1、退火工艺

1.1 冷轧带钢在退火前要先用碱液去除表面上的轧制油和污垢，然后采用高温高温短时迅速的将带钢加热到退火温度，然后通入湿气进行脱碳，最后将带钢进行冷却，炉子的出口和入口用氮气密封保证退火炉炉压稳定。（冷轧带钢在退火前要先用碱液去除表面上的轧制油和污垢，防止带入炉内破坏保护气氛，影响脱碳效率，甚至引起增碳现象。油污也使钢带表面质量变坏，引起炉底辊结瘤而后造成钢带划伤等缺陷。）

整个退火炉主要分为预热、无氧化加热段、辐射管加热段，均热段、控冷段，快冷段。

（1）PH预热段

利用NOF排出烟气的物理热、NOF未燃烬气体和SF流过来的氢气燃烧的化学热预热带钢，该炉段为氧化性气氛；

（2）NOF无氧化加热段

NOF采用高速隧道烧嘴明火加热的方式将带钢快速加热到规定的温度，同时控制空气和煤气的空燃比（0.92-0.98）使煤气过剩防止带钢氧化，该炉段为无氧化气氛。

（3）RTF辐射管加热段

为了防止NOF内带钢氧化、断带、降低磁性，带钢在NOF内的加热温度不宜过高，该炉段采用煤气在辐射管燃烧然后通过热辐射的方式将带钢继续加热到工艺所要求的温度。

（4）SF电阻带均热段

通过电阻带加热的方式来均与的加热带钢保证带钢横向温度的均匀性，通入湿的

0与带钢中的C进行反应达到脱碳降低铁损氮氢保护气体，利用保护气体中的H

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的作用。

(5)SRJC控冷段

控冷段共有8台变频风机，采用均匀缓冷的方式将带钢冷却到要求的工艺温度。

(6)RRJC快冷段

快冷段共有9台恒速风机，采用快速冷却的方式将带钢冷却到要求的工艺温度。

1.2 退火温度必须在相变点以下。在α－相区内退火温度增高和退火时间延长，晶粒尺寸增大，铁损降低。由于硬度随温度的升高而降低，冲片性变坏。为了提高产量和磁性，一般选用高温短时间退火方法。

冷轧钢带含碳量大于0.005%退火时需要脱碳，氮氢混合气经过加湿器将水蒸气带入炉内，使炉内形成弱氧化性气氛。弱氧化行脱碳气氛也使钢带氧化，表面形成的氧化膜有阻碍脱碳的作用。气氛中含有一定量的氢气就是为了减轻钢带表面的氧化。影响脱碳的因素还有：

（1）相变的影响：碳在bcc的α－Fe中扩散的速率比在fcc的γ－Fe中大256

倍，因为前者的原子排列密度小，在α－相区脱碳更有利。

（2）原始碳含量的影响：原始碳含量越高，脱碳速度越快。

（3）钢带厚度的影响：钢带越薄，碳往表面扩散越快，脱碳速度也越快。

（4）硅和铝含量的影响：（Si+Al）量增高，加快钢中碳的扩散，促进脱碳。因为硅和铝不形成碳化物，有排斥碳原子的作用。

2、退火工艺控制要点

2.1控制退火气氛和露点

退火气氛DP高时，形成10μm厚的内氧化层，DP≤0℃时，不形成内氧化层，当气体中H2少量会形成氮化层，因为高温下N2从表面扩散到钢中形成AlN，如果H2≥45%，DP≤0℃时，在900×1-5min，不会形成内氮化层。

当3%Si+0.5%Al钢原始C＜0.005%和热轧板经850℃×0.5h预退火或常化时，冷轧板在800-1000℃，5%-45%H2+N2中（DP=-20-﹢10℃）退火后，表面形成0.1-10μm厚致密的氧化膜，这可防止形成内氧化层，P15低。0.5mm厚P15≈2.4W/kg，氧化膜厚度＞10μm时形成内氧化层，P15增高。见图2.5a。也就是℃DP＞10℃时形成内氧化层，DP＜-20℃时不形成氧化膜和内氧化层，见图2.5b。H2＜5%时难以控制表面氧化膜厚度，形成内氧化层，而H2＞45%时，不能形成致密的氧化膜，见图2.5c。

图2.5 气氛露点和氢含量与表面氧化膜，内氧化层和P15的关系

A表面氧化膜厚度与内氧化层形成和P15的关系；b气氛DP与表面氧化膜厚度和P15的关系；c气氛中氢含量与表面氧化膜厚度和内氧化层形成的关系

2.2升温速度、冷却速度和炉内张力

连续退火时钢带伸长率R应满足下式：0.0035T-3.8≤logR≤0.0035T-2.8。

由图2.6看出，退火温度T越高，R越大，P15也越低。图6-52b和c证明以＞10℃/s速度快速升温到950-1100℃经短时间退火（＜60s）和施加约0.98MPa 张力，磁性最高。有研究证明退火后冷却速度＜10℃/s2时，由于降低冷却应力，P15进一步降低。在硅含量和相对应合适的退火温度下，钢带伸长率在0.1%±0.05%时磁性最好，相当于约0.98-2.9MPa张力。这比图2.6所示的合适伸长率低一个数量级。

图2.6 退火温度，钢带伸长率与P15的关系

2.3退火温度和时间

0.5mm厚2.9%Si+0.43%Al冷轧板脱碳退火后在DP=0-﹢10℃的20%H2+N2中870-1030℃退火不同时间t，证明随着温度升高和时间延长，晶粒尺寸D增大，P15降低，μ15也下降，详见图2.7。

D与t成指数关系：D=kt n，n为时间指数，k为常数。n和k都与材料和退火温度有关。但高温长时间退火，由于晶粒长大到表面时形成晶界沟槽阻碍晶粒进一步长大，因此在≥980℃经很短时间退火，就使晶粒充分长大，P15达到最低值。

对2%Si钢的研究也得到同样的结果。0.5mm厚的3.9%Si+0.6%Al钢最终退火温度（退火时间30s）与磁性的关系，可看出以20℃/s速度升温到950-1000℃×30s或以50℃/s速度升温在1000-1050℃×30s退火磁性最高。