連續(xù)退火與罩式退火工藝比較F

1、邯鋼附企公司冷軋工程連續(xù)退火與罩式退火工藝比較二二一二二一年四月目 錄1.概述12.兩種工藝的比較221罩式退火工藝222 連續(xù)退火工藝423 兩種退火工藝比較424 連續(xù)退火工藝的優(yōu)勢(shì)525實(shí)例73.生產(chǎn)成本比較84.工程投資比較95.工程退火工藝選擇建議101. 概述帶鋼經(jīng)過冷軋機(jī)大壓下率冷軋，晶粒組織被延伸和硬化，不能進(jìn)行進(jìn)一步的加工成形，因此必須進(jìn)行再結(jié)晶退火，控制晶粒的成長(zhǎng)形成適當(dāng)?shù)慕M織，恢復(fù)材料塑性，這就是退火的目的。低碳鋼的退火通常是在還原性氣氛中加熱到a1點(diǎn)溫度附近，并在該溫度下保溫一段時(shí)間后冷卻，這種退火稱為光亮退火。根據(jù)退火爐的形式和操作方法可分為罩式退火工藝和連續(xù)退火工藝

2、。罩式退火工藝（也稱為分批退火）是指對(duì)冷軋后的鋼卷按工序順序分別在脫脂機(jī)組（若需要）、罩式退火爐、平整機(jī)組、重卷機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)處理，以整卷分批次退火生產(chǎn)冷軋商品卷的工藝。在罩式退火工序，鋼卷除裝爐和卸爐外，以緊卷方式在爐內(nèi)按一定卷數(shù)堆垛、靜止放置，隨爐溫升降而加熱和冷卻。罩式退火時(shí)鋼卷有充分的加熱和均熱時(shí)間，使晶粒生長(zhǎng)和取向結(jié)晶增加，通過緩慢的冷卻過程使均熱時(shí)多余的固溶碳和氮充分析出，得到良好的材質(zhì)。緊卷的缺點(diǎn)在于熱量傳到鋼卷內(nèi)部緩慢，生產(chǎn)率低；由于鋼卷多層疊壓，造成各層鋼卷間和同一鋼卷內(nèi)有溫度差，這樣鋼卷沿長(zhǎng)度方向機(jī)械性能不均；同時(shí)冷卻時(shí)，緊卷收縮易造成帶鋼粘連。連續(xù)退火工藝是將清洗、退火、平

3、整、拉矯和分卷等工序集成在一條連續(xù)生產(chǎn)線上，將帶鋼進(jìn)行連續(xù)展開退火生產(chǎn)冷軋商品卷的工藝。具有生產(chǎn)周期短、布置緊湊、便于生產(chǎn)管理、勞動(dòng)生產(chǎn)率高以及產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)檫B續(xù)生產(chǎn)，退火周期非常短，僅5分鐘左右。用連續(xù)退火時(shí)其特有的快速加熱和冷卻可得到較硬的材質(zhì)，早期的連續(xù)退火機(jī)組大都用于硬質(zhì)鍍錫原板生產(chǎn)，不作為軟鋼板的退火。近些年來(lái)通過鋼的成分調(diào)整和熱軋高溫卷取使再結(jié)晶晶粒變大，經(jīng)短時(shí)間過時(shí)效處理固溶碳完全析出，可以用連續(xù)退火生產(chǎn)有深沖性的冷軋鋼板。同時(shí)連續(xù)退火還能制造強(qiáng)度和塑性均好的高強(qiáng)度冷軋鋼板；在罩式退火中也可通過加入si、mn、ti等強(qiáng)化合金元素制造了高強(qiáng)度鋼板，但由于緩慢加熱和長(zhǎng)時(shí)間退

4、火使上述添加物粗大化，沒能充分利用強(qiáng)化合金元素的析出硬化，并且由于鋼卷內(nèi)外溫差而不能成為全長(zhǎng)均勻的高強(qiáng)度鋼；而連續(xù)退火通過快速加熱和一次快冷技術(shù)的短時(shí)退火，能得到節(jié)省強(qiáng)化合金元素的和全長(zhǎng)均勻的高強(qiáng)度鋼。2. 兩種工藝的比較兩種工藝流程示意如下圖：21罩式退火工藝罩式退火工藝除罩式爐退火外，還包括下列生產(chǎn)工序：1）若需要時(shí)（部分薄規(guī)格），用堿洗加電解清洗的辦法，清除掉帶鋼表面上的軋制油（乳化液）；2）罩式退火。3）通過終冷臺(tái)冷卻到適當(dāng)?shù)臏囟?，進(jìn)入下工序。4）冷卻后的帶鋼卷，用小的壓下量，在平整機(jī)或拉矯上進(jìn)行加工，提高它的機(jī)械性能，改善帶鋼的平直度，同時(shí)得到光潔的表面。5）對(duì)帶鋼進(jìn)行檢查和分卷。2

5、2 連續(xù)退火工藝連續(xù)退火線是把冷軋帶鋼卷裝到入口側(cè)的開卷機(jī)上，通過清洗槽將表面軋制油脫脂后直接進(jìn)入退火爐進(jìn)行加熱和冷卻，經(jīng)過平整、拉矯、檢查后再進(jìn)行張力卷取的高速、連續(xù)運(yùn)行的作業(yè)線。23 兩種退火工藝比較由于在經(jīng)過罩式退火和連續(xù)退火時(shí)，鋼卷退火的形式不同，所以其工藝參數(shù)及再結(jié)晶溫度也相差很大。表2-1 退火工藝參數(shù)比較加熱和冷卻參數(shù)罩式退火（100%h2）連續(xù)退火加熱速度（/s）0.0110再結(jié)晶溫度范圍（）560620650800退火溫度（）650730700880退火周期23天48 min冷卻速度（/s）0.00110100罩式退火的加熱和冷卻速度慢使得碳化物析出和晶粒長(zhǎng)大有充足的時(shí)間。但

6、隨著退火溫度的提高，相鄰鋼卷層之間容易產(chǎn)生粘結(jié)，并且易產(chǎn)生粗大的碳化物。因此，罩式退火的保溫溫度必須被嚴(yán)格控制在a1線以下。連續(xù)退火的加熱和冷卻速度快，保溫時(shí)間短，易產(chǎn)生室溫時(shí)效，適宜采用if鋼生產(chǎn)，可減少時(shí)效傾向。罩式退火比連續(xù)退火適用于處理鋁鎮(zhèn)靜低碳鋼；但對(duì)于添加合金元素的超低碳鋼（加ti或加ti+nb），兩種退火方式均可得到良好的成形性能。為了得到好的成形性，冷軋壓下量一般在6090%范圍內(nèi)。中等冷軋壓下量的鋁鎮(zhèn)靜鋼經(jīng)罩式退火后就可得到很好的織構(gòu)。if鋼為了在退火后得到優(yōu)越的性能，冷軋壓下量應(yīng)達(dá)到8090%。在連續(xù)退火過程中高溫時(shí)的保溫時(shí)間很短，為了使再結(jié)晶盡可能的充分和得到良好的成形性

7、能，冶煉時(shí)必須對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行嚴(yán)格控制。還要保證良好的熱軋條件，如高溫卷?。?00）；同時(shí)改善織構(gòu)，如提高鋼的純凈度和降低碳含量、優(yōu)化的退火溫度和采用高的冷軋壓下量。罩式退火對(duì)熱軋工藝最重要的要求是低溫卷?。ㄖ辽?00）。低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼和超低碳鋼經(jīng)罩式退火后都可獲得良好的成形性?？傮w上來(lái)講，連續(xù)退火對(duì)鋼的化學(xué)成分和熱軋工藝要求嚴(yán)格，而罩式退火對(duì)前部工序工藝控制的要求比較寬松。連續(xù)退火低碳鋼時(shí)，不可能獲得象罩式退火一樣的晶粒長(zhǎng)大尺寸和合金元素析出物。連續(xù)退火生產(chǎn)鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，產(chǎn)品性能與罩式退火相比，硬度高、強(qiáng)度高、塑性低、深沖性差、時(shí)效指數(shù)差。連續(xù)退火更適合生產(chǎn)汽車用高強(qiáng)鋼。罩式退火能生產(chǎn)如烘烤硬化等

8、級(jí)和hsla等一些類型的高強(qiáng)鋼，但不能生產(chǎn)dp（雙相鋼）和trip（形變誘導(dǎo)高強(qiáng)鋼）鋼等抗拉強(qiáng)度超過800mpa的鋼種。由于連續(xù)退火周期短，獲得細(xì)小的晶粒和微細(xì)的彌散的碳化物，使強(qiáng)度明顯提高，更適合生產(chǎn)所有種類的高強(qiáng)鋼。24 連續(xù)退火工藝的優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)的罩式退火爐是一種周期性生產(chǎn)的熱處理設(shè)備，它具有對(duì)鋼材品種、規(guī)格以及熱處理工藝適應(yīng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)。連續(xù)退火工藝同罩式退火工藝相比，則具有以下特點(diǎn)：1）鋼種方面：生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼，連續(xù)退火過程中帶鋼的一次冷卻速度大大高于罩式退火爐，便于控制合金元素的析出和相變，可以生產(chǎn)多種強(qiáng)化機(jī)理的高強(qiáng)度鋼，可以降低強(qiáng)化合金元素的用量，從而可降低生產(chǎn)成本；對(duì)于多相鋼只能在連

9、續(xù)退火線生產(chǎn)。生產(chǎn)深沖鋼（ddq、eddq），罩式退火采用鋁鎮(zhèn)靜鋼，而連續(xù)退火必須使用較高成本的if鋼；罩式退火采用較低的熱軋卷取溫度，而連續(xù)退火必須使用較高的熱軋卷取溫度。2）收得率提高。常規(guī)生產(chǎn)，工序多，需吊運(yùn)，個(gè)別連續(xù)機(jī)組還需焊接和剪切（切頭，切尾等）。罩式退火中的損耗也被排除，綜合看，收得率提高了一半。3）產(chǎn)品的表面質(zhì)量和機(jī)械性能的均勻性提高。由于是鋼卷敞開進(jìn)行處理，機(jī)械性能的均勻性提高；且由于在線脫脂，產(chǎn)品表面質(zhì)量也好。4）占地空間小罩式退火工藝，由于設(shè)備分散，機(jī)組間還需中間倉(cāng)庫(kù)，因此占地面積大。連續(xù)退火工藝上下游工序銜接，無(wú)需中間庫(kù)，占地面積小，可節(jié)省占地面積10%。5）操作人員少

10、。6）生產(chǎn)時(shí)間短。軋制后到重卷，罩式退火工藝需在各機(jī)組上加工，還要在中間倉(cāng)庫(kù)等待，一般需810天，而連續(xù)退火工藝，僅只要一天的時(shí)間，而實(shí)際時(shí)間只需10分鐘。7）工藝過程中庫(kù)存量少。罩式退火工藝過程中，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，又不連續(xù)，各工序之間所需的原料，需要在中間倉(cāng)庫(kù)中等待使用。鋼卷積壓在多個(gè)倉(cāng)庫(kù)中。連續(xù)退火機(jī)組鋼卷的周轉(zhuǎn)快。8）生產(chǎn)控制簡(jiǎn)單，各工序合在一條線上，生產(chǎn)時(shí)間短，原料的庫(kù)存量少，操作人員少，簡(jiǎn)化了車間組織。工藝控制和勞動(dòng)管理簡(jiǎn)單。25實(shí)例本工程年產(chǎn)30萬(wàn)t連續(xù)退火及罩式爐退火的平面布置如下：30萬(wàn)t連續(xù)退火工藝車間平面布置 30萬(wàn)t罩式退火工藝車間平面布置3. 生產(chǎn)成本比較30萬(wàn)t規(guī)模罩式退

11、火和連續(xù)退火工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表5-1。表3-1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號(hào)指 標(biāo) 名 稱單 位指 標(biāo)（罩退）指 標(biāo)（連退）1產(chǎn)量：冷軋商品卷萬(wàn)t/a30302產(chǎn)品規(guī)格： 冷軋商品卷mm0.32.070012500.32.070012503原料量萬(wàn)t/a31.3（冷硬卷）30.6（冷硬卷）4主廠房軸線面積（不含原料、成品卷庫(kù)）m2780074005工藝操作設(shè)備重量t202027206工藝設(shè)備裝機(jī)容量kw951042707勞動(dòng)定員（不含管理、公輔）人1691328噸材成品消耗冷軋商品卷冷軋商品卷金屬消耗t/t1.0261.043電kwh/t4025燃料gj/t0.920.6氮?dú)鈔m/t352.6氫氣nm/

12、t1.34.5循環(huán)水m/t18.50.16脫鹽水m/t0.150.1蒸汽kg/t1545壓縮空氣nm/t3021.75脫脂劑kg/t0.60.3軋輥kg/t0.040.03平整液kg/t0.220.24防銹油kg/t0.250.25耐火材料kg/t0.130捆帶kg/t0.81包裝材料kg/t2.52.5通過上表可看出，制造成本(不含折舊及大修）連續(xù)退火工藝比罩式退火工藝高10%（注：計(jì)算主、輔材料、燃料及動(dòng)力，未計(jì)工資及附加費(fèi)和制造費(fèi)）。4. 工程投資比較連續(xù)退火方案與罩式退火方案的建設(shè)投資相比不應(yīng)僅僅是機(jī)組與爐組相比，而是整個(gè)工藝方案相比，即要將罩式退火方案中的電解清洗機(jī)組、平整機(jī)組、重卷

13、機(jī)組、罩式爐、鋼卷倉(cāng)庫(kù)及起重運(yùn)輸設(shè)備等一并考慮。在我國(guó)，3040萬(wàn)噸規(guī)模的連續(xù)退火機(jī)組、罩式退火爐投資基本相同，對(duì)比情況如下（不含公輔設(shè)施）：建設(shè)規(guī)模罩式退火方案連續(xù)退火方案30萬(wàn)噸 (含電解清洗)100%96%40萬(wàn)噸 (含電解清洗)100%99%30萬(wàn)噸 (不含電解清洗)100%110%40萬(wàn)噸 (不含電解清洗)100%112%從上表可以看出，目前工程選擇30萬(wàn)噸規(guī)模，預(yù)留電解清洗機(jī)組的建設(shè)方式在工程投資上是節(jié)省的。連續(xù)退火工藝的優(yōu)勢(shì)在于規(guī)模生產(chǎn)，但由于超過50萬(wàn)噸規(guī)模的連續(xù)退火機(jī)組國(guó)內(nèi)尚不能生產(chǎn)，所以優(yōu)勢(shì)并未完全發(fā)揮，起碼在建設(shè)投資上沒有體現(xiàn)。據(jù)資料介紹，在日本建廠其投資對(duì)比情況如下：在

14、日本建設(shè)連續(xù)退火機(jī)組、罩式退火爐投資對(duì)比建設(shè)規(guī)模罩式退火方案連續(xù)退火方案40萬(wàn)噸 (含電解清洗)100%100%80萬(wàn)噸 (含電解清洗)100%76%40萬(wàn)噸 (不含電解清洗)100%116%80萬(wàn)噸 (不含電解清洗)100%86%5. 工程退火工藝選擇建議根據(jù)初步確定的設(shè)計(jì)原則，工程建設(shè)的目的主要是消化邯鋼冷軋廠的冷硬卷，作為邯鋼冷軋產(chǎn)品的補(bǔ)充，靈活滿足市場(chǎng)需要。邯鋼目前有兩個(gè)冷軋廠：一冷軋廠設(shè)計(jì)年生產(chǎn)商品板卷131萬(wàn)t，其中冷軋商品板卷80萬(wàn)t，帶鋼厚度0.32.0mm，寬度9001650mm，加權(quán)平均規(guī)格為0.891212mm，采用酸軋聯(lián)合機(jī)組+罩式退火工藝生產(chǎn)。二冷軋廠設(shè)計(jì)年產(chǎn)商品卷2

15、06.5萬(wàn)t，其中冷軋商品卷99.5萬(wàn)t；帶鋼厚度0.32.5mm，寬度9002080mm，加權(quán)平均規(guī)格為0.811342mm，采用酸軋聯(lián)合機(jī)組+連續(xù)退火工藝生產(chǎn)。目前二冷軋生產(chǎn)規(guī)格稍厚，為0.72.5mm，寬度max.1400mm（主要為1250mm）。一期工程產(chǎn)品規(guī)格定為0.32.0 mm，主要目的是消化邯鋼冷軋廠的冷硬卷，也受限于此。產(chǎn)品方案與邯鋼現(xiàn)有冷軋產(chǎn)品重疊，不能作為邯鋼冷軋產(chǎn)品的補(bǔ)充。預(yù)留工程建成后，與邯鋼現(xiàn)有冷軋生產(chǎn)不同，采用的是單機(jī)架可逆軋機(jī)生產(chǎn)，雖然規(guī)模不大，但生產(chǎn)靈活性高，軋制規(guī)程、退火工藝調(diào)整方便，適合小批量、多品種、極限規(guī)格、極限品種的產(chǎn)品，能方便的生產(chǎn)連軋機(jī)不易生產(chǎn)的超薄規(guī)格（0.3mm以下，最薄至0.18mm）產(chǎn)品。與之相適應(yīng)的退火工藝是罩式退火工藝，其與單機(jī)架可逆軋機(jī)在生產(chǎn)上有很多特點(diǎn)是相同的：規(guī)模不大（單座爐臺(tái)僅1.31.4萬(wàn)t/年）；分批處理，退火工藝調(diào)整方便，生產(chǎn)靈活性高，適合小批量、多品種、極限規(guī)格、極限品種（高強(qiáng)鋼除外）的產(chǎn)品；另外，罩式退火工藝還