高温退火工艺

高温退火工艺（共5篇）

高温退火工艺 篇1

1 引言

取向硅钢是具有﹛110﹜〈001〉织构、Si含量为3%的软磁材料,主要用作变压器铁芯和大发电机的定子铁芯,是电力、军事工业中不可缺少的合金材料。因其制造设备和生产工艺复杂、制造工序长和影响性能因素多,而被誉为钢铁材料的“艺术品”[1]。取向硅钢按制造工艺特点和磁性能的差异可分为普通取向硅钢(GO)和高磁感(Hi-B)取向硅钢,无论哪种取向硅钢,都必须进行高温退火[2]。在高温退火阶段,通过二次再结晶形成单一的﹛110﹜〈001〉织构,同时在950~1000℃温度下,涂敷在钢带表面的Mg O会与脱碳退火时形成的Si O2薄膜发生化学反应,形成硅酸镁底层。如不能形成良好的硅酸镁底层,经后续的酸洗和涂敷绝缘层后就不能形成均匀一致的表面,甚至造成“露晶”和“亮点”,且附着性变差。本研究发现一次均热温度和时间、二次升温速率及气氛条件等不同高温退火工艺对取向硅钢底层质量均有较大影响,研究结果对提高取向硅钢成品的表面质量有一定的指导意义。

2 试验材料及测试方法

2.1 试验材料

试验材料为以Cu S为主要抑制剂的取向硅钢,其化学成分(质量分数)为3.2%Si、0.034%C、0.45%Cu、0.008%S和0.023%Al。生产工艺:230 mm板坯→热连轧(轧至2.3 mm,轧制温度为1250℃)→一次冷轧(轧至0.63 mm)→中间脱碳退火(温度:840℃;时间:6 min;气氛:20%H2+80%N2;水温:60℃)→二次冷轧(轧至0.27 mm)→涂敷Mg O涂层→高温退火→性能检测。其中高温退火过程主要包括:一次升温阶段、一次均热阶段、二次升温阶段、二次均热阶段及降温阶段。

采用国内某公司的硅钢级Mg O涂敷,具体技术指标见表1。

将Mg O与去离子水按7∶10的比例混合配制成一定浓度的Mg O浆液,浆液始终保持在5℃以下,均匀涂布在二次冷轧取向钢板表面,烘干至水化率小于3%后,装入罩式炉进行高温退火。

2.2 测试方法

按照GB/T 2522—2007《电工钢片(带)表面绝缘电阻、涂层附着性测试方法》[3],将试样按一定的直径弯曲180°,检查其表面涂层的附着情况,由高到低分为A、B、C、D 4个级别。底层表面质量主要依据肉眼观察进行评定,其评价标准分为3个等级,依次为:Ⅰ——优良;Ⅱ——一般;Ⅲ——差。

按照GB/T 2522—2007规定的方法,使用德国BROCKHAUS表面绝缘电阻仪器进行底层表面绝缘电阻检测。

将5%的硫酸铜溶液点滴到底层表面,以滴液开始翻红的时间作为终点,判断取向硅钢底层的致密性,翻红时间越长,说明致密性越好。

3 试验结果及讨论

3.1 一次均热温度和时间对底层质量的影响

在二次升温速率为17℃/h(气氛条件为75%H2+25%N2),二次均热温度为1180℃(气氛条件为100%H2)条件下保温30 h,在不同的一次均热温度和均热时间下进行试验,检测结果见表2和图1。

从表2中可看出,试样2底层外观质量最好,试样3次之,试样1和试样4底层外观质量最差。同时可以发现底层外观质量好的试样附着性也好,而试样1因为底层质量没有很好地形成,所以绝缘电阻也低,试样4硅钢基板存在氧化现象,尽管绝缘电阻较大,但附着性明显变差。

在Mg O涂液配制过程中,Mg O与水发生反应生成Mg(OH)2,Mg(OH)2含有一定量的化合(结晶)水,这种化合水在涂层烘干时不能排出,随Mg O涂层带入高温退火炉内。当钢卷温度升到350~450℃时,Mg(OH)2开始分解释放出化合(结晶)水,当温度达到550~650℃时,化合水持续分解产生的水蒸气通过氢气和氮气带出炉外,但炉内化合水的排出需要持续一定时间,才能将其完全排除干净。如在一次均热阶段内,不能将化合水完全排除干净,进入到二次升温阶段,温度达到780℃以上时,化合水开始氧化钢带表面,使钢带过氧化形成Fe O,由于Fe O不能与Mg O发生反应生成硅酸镁底层,因此形成的Fe O被氢气还原后使底层出现点状露晶缺陷,并且附着性差[4],如试样1。再者,由于钢卷内外温差大,当炉温升到700~800℃时,钢卷温差可达100~200℃,致使钢卷各部位排出的化合水有很大的差别,造成气氛露点波动大,在钢带表面发生局部氧化,使形成的底层产生花纹和色斑缺陷,如试样4。

高温退火一次均热阶段主要目的是去除Mg O中的结晶水,防止钢带的氧化,为形成完善的硅酸镁底层奠定基础。

3.2 二次升温速率对底层质量的影响

在一次均热温度为530℃,一次均热时间为35 h,气氛条件为75%H2+25%N2,二次均热温度为1180℃(气氛条件为100%H2)条件下保温30 h后,按不同二次升温速率进行试验,然后对形成的底层进行检测,结果见表3和图2。

从表3中可看出,3个试样底层外观表面质量整体比较均匀一致,但是随着二次升温速率的提高,试样1、试样2和试样3硫酸铜点滴翻红时间依次缩短,绝缘电阻减小,附着性逐渐变差。从图2中也可看出,试样1、试样2和试样3所形成底层的致密性也逐渐变差。

二次升温过程是一次均热阶段的持续,相对较低的升温速率有利于钢卷温度和气氛的均匀,并且在二次升温过程中950~1000℃之间,由于涂敷在钢带表面的Mg O和硅钢表面生成的Si O2开始发生固相化学反应,不同的温度下反应物质点能量状态不同,扩散能力和反应活性也不同[5],另外在相对稳定的温度下,有利于扩大参与固相反应物颗粒之间的接触面积,增加反应界面和扩散界面,提高反应速率[6],这样形成的硅酸镁底层更加平坦、致密。

3.3 气氛条件对底层质量的影响

在一次均热温度为530℃,一次均热时间为35 h,二次升温速率为17℃/h,二次均热温度为1180℃(气氛条件为100%H2)条件下保温30 h,并在一次均热和二次升温阶段采用不同的气氛条件进行试验,然后对形成的底层进行检测,其结果见表4。从表4中可看出,试样3底层外观质量最好,而试样1、试样2和试样3绝缘电阻和附着性基本一致,试样2和试样3的硫酸铜点滴时间和试样1相比相对较长,说明试样2和试样3形成的底层相对比较致密。

一次均热阶段,主要是排出钢带表面Mg O化合水阶段,由于氢气的黏度比氮气小,氢气的流动性大于氮气,更易于把水蒸气带出炉外。因此,在相同一次均热温度和时间内,对于不同气氛条件,罩式炉排出的水也有差别。

二次升温阶段硅酸镁底层形成过程中,主要发生下列化学反应:

由式(1)、(2)可知,Mg O与Si O4反应生成Mg2Si O4,而Mg O与Si O2中的Fe O·Si O2反应生成Mg2Si O4和H2O,也就是说,硅酸镁底层生成后,同时也会产生少量的水。因此为了促进上述反应的完成,应加大氢气的分压,减小水蒸气的分压,即相应提高气氛中氢气的比例,对生成硅酸镁底层是有利的。

4 结论

研究了高温退火过程中一次均热温度和时间、二次升温速率及不同气氛条件对取向硅钢底层质量的影响,得出以下主要结论:

(1)一次均热阶段,较低的均热温度(530~630℃),较长的均热时间(30 h及以上)更有利于钢带表面涂敷Mg O化合水的排出,避免在二次升温过程中,由于温度的进一步提高,造成炉内气氛不均匀,使钢带表面氧化,导致底层产生色差;

(2)二次升温阶段,相对较低的升温速率(12℃/h)使整个钢卷的气氛和温度更趋近一致,促进Mg O与钢带表层氧化物的反应,使生成的硅酸镁底层相对更加均匀、致密;

(3)在一次均热和二次升温阶段,氢气比例较高的气氛条件(75%H2+25%N2),更能促进水蒸气的排出及硅酸镁底层的形成。

参考文献

[1]樊立峰,凌晨,付兵,等.低温普通取向硅钢高温退火过程中高斯晶粒的演变[J].西安交通大学学报,2013,47(11):81-86.

[2]刘献东,王波,朱简如,等.宝钢无取向电工钢发展历程及生产技术进步[J].电工材料,2014(5):41-48.

[3]GB/T 2522—2007,电工钢片(带)表面绝缘电阻、涂层附着性测试方法[S].北京:中国标准出版社,2007.

[4]何忠治.电工钢[M].北京:冶金工业出版社,1996.

[5]杨久俊.无机材料科学[M].郑州:郑州大学出版社,2009:326.

[6]胡志强.无机材料科学基础教程[M].北京:化学工业出版社,2004:254.

热风炉炉壳高温段的去应力退火 篇2

1 退火方案的确定

1.1 确定炉壳的组装分段

根据需退火部分的炉壳尺寸、设计分带及安装要求, 将蓄热室分四段组装如图1, 燃烧室分二段组装如图2。

1.2 确定退火方法

分段组装好的四座热风炉炉壳的24段在现场设置的电加热退火炉内退火, 退火后直接吊装, 吊装后形成的24条环缝, 使用履带式加热器铺盖在焊缝上局部退火。

1.3 退火工艺的确定

按设计规范要求, 去应力退火是将钢件随炉以100～1500℃/h缓慢加热至500℃～6500℃, 经过一段时间保温后, 随炉以50～1000℃/h缓慢冷却至300℃～2000℃以下出炉。在去应力退火中, 钢并无组织变化, 残余应力主要是通过钢在500℃～6500℃保温后的缓泠过程消除的。为此制定了如下的退火工艺:300℃以下按100℃/h升温→300℃保温0.5h→300℃～600℃按80℃/h升温→600℃士20℃保温2.5h→600℃～300℃按80℃/h降温, 300℃以下自然冷却。

1.4 确定退火炉尺寸

组装后的炉壳最高为蓄热室的1段, 高7.8m, 最大直径为蓄热室的3段, ?11.7m, 为此需在现场搭设一个内圆直径为?13m, 高8.2m的退火炉, 另配一个活动的顶盖, 以满足热风炉多次退火的要求。

1.5 炉壳退火件的组合

由于退火一次需要近20h, 加上炉壳进出, 二天只能退火一次, 所以考虑将图1与图2中的1套在3内, 5套在4内, 6套在2内分12次退火。

1.6 退火炉的电力及控制

根据退火炉炉内容积和最大退火重量, 设电加热片210片, 每片10kW, 用一台容量2000kVA的变压器供电, 配置4台温度控制柜作为调温设施, 每台360kW, 配置4台动力配电柜直接供加热器电源, 每台270kW。

2 退火炉的设置

(1) 现场挑选一块平整、无杂质的场地, 安装16×16m2钢平台, 在平台上定出中心后, 画出直径13m的圆, 作该圆的外切正十二边形。

(2) 在十二边形上设24根高8.2m的20#槽钢立柱, 相互间用L50角钢连接, 并在柱顶设-[20圈梁。

(3) 安装δ2炉墙板, 焊接φ6不锈钢锚固件, 长度180mm, 按200×200mm布置。

(4) 与炉外立柱对应, 在炉内安装24件[16立柱。

(5) 在混凝土梁、基础范围内均匀铺上厚225mm的耐火砖两层, 一层平铺, 一层立铺。

(6) 安装墙体厚150mm的硅酸铝纤维毯, 露出的锚固件用22#不锈钢丝缠绕以固定纤维毯。

(7) 连接炉内立柱间的L50, 固定炉内电加热片。

(8) 炉内加热片电源引线, 用φ10圆钢作加热片电源引线, 套上φ12瓷管, 每三片为一组, 共用一根圆钢作相线, 地线每一带可共用, 退火炉在整个圆周留三个进线口, 开口尺寸为0.6m×0.6m, 出口用角钢固定环氧树脂板开孔, 固定圆钢出炉壳, 并在圆钢出口端焊M12螺栓作为电缆接头用。

3 构件的炉内退火

(1) 吊装退火件前, 在炉底按退火件的圆周均匀分布16个30mm厚的钢板, 用?30的圆钢放在钢板上, 再用16块30mm厚的钢板放在圆钢上面, 吊装退火件, 放在钢板上面, 割开退火件自身的加强支撑, 以便其热处理时能够自然伸缩, 防止变形。

(2) 落上保温盖, 检查盖与圈梁间的缝隙, 并用保温棉塞紧, 按退火工艺要求退火。

(3) 退火完毕后, 揭开保温盖, 焊固退火前割开的退火件支撑, 吊出构件。

(4) 对加热器及线路、保温进行检修, 更换损坏的加热片, 检查线路引线是否有松动, 固定支架是否变形或损坏, 保温棉是否塌落。

(5) 重复1～4步, 进行后续构件的退火。

4 焊缝的局部退火

(1) 加热器布置。履带式加热器安装时利用Ф6园钢钉起托护作用, 然后将所有加热板用8#铁丝箍紧, 每4块加热器共一个支路, 安装一个热电偶。

(2) 热电偶的固定。热电偶在安装时要上下错开;厚簿炉皮上都有, 并离加热板边缘100mm～110mm, 固定采用M16×35螺栓和刨有6×4方槽螺帽, 把固定组件螺帽点焊在焊缝上下, 最后将热电偶插入方槽内, 拧紧螺栓使热电偶紧靠炉皮。

(3) 保温材料的固定。保温材料选用硅酸铝保温被, 耐温要求700℃以上, 在炉皮上焊接Ф6园钢钉, 把石棉被穿挂其上, 并按炉弧弯曲压实, 再用16#铁丝斜拉成网, 使石棉被紧靠炉皮, 并用0.75mm铁板固定以减少热能散失。

5 效果

马钢4080M3高炉热风炉炉壳按上述方法退火后, 经监理验收, 完全符合设计要求, 不过方案实施时, 前期是按炉壳套装处理的, 由于套装时割、焊炉壳支撑比较麻烦, 又试验了不动炉壳支撑、单组带退火的方法, 经检测发现炉壳没有出现变形情况, 这样后期就全部改成了一个组带退火一次的方案, 这也为以后的现场整体退火提供了一定的实战经验。

摘要：马钢4080M3高炉的热风炉顶部焊缝的去应力退火, 现场使用的是整体退火和局部退火相结合的方法实施的, 即分段组装好的炉壳在现场设置的退火炉内退火, 炉壳吊装后形成的环缝, 使用履带式加热器铺盖在焊缝上局部退火, 经试验, 效果良好。

轴承钢球化退火工艺优化试验 篇3

轴承钢主要用于制造滚动轴承滚珠、滚柱和套圈及一些高速旋转的高负荷机械零部件, 因此要求轴承钢具有高强度、均匀的高硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度、高的耐磨性和一定的韧性。通过控轧控冷加工的轴承钢往往不能达到上述的要求, 必须安排合理的热处理工艺才能使轴承钢具有良好的性能。球化退火是其热处理过程中的关键工艺, 直接影响轴承钢使用的可靠性和寿命及其加工性能。轴承钢球化退火的周期长, 通常为10~16h甚至更长, 使得轴承钢的生产效率降低。在满足性能要求的条件下, 合理提高球化退火的速度, 对轴承钢生产效率的提高具有重要意义。

2 试验用原料

本试验用原料为控轧控冷GCr15准32棒材, 选取同一炼钢炉号轧材共计40t进行试验。

3 退火工艺方案

(1) 将试验料分成二个批号, 其中一个批号按原工艺退火, 轧批号为3857;另一个批号按试验工艺退火, 轧批号为3856。具体方案见表1。

(2) 指定5#炉退火, 装炉量≤1200kg/m, 速度由原来的4.2m/h提高到4.6m/h, 退火速度提高5%。

4 实验结果及分析

对两组实验材料的球化组织、碳化物带状、碳化物网状及硬度做了检测 (碳化物检测标准为SEP1520, 硬度检测标准为GB/T 231.1-2009) , 对比分析各检测项目, 实验检测项目数据如表2所示。

球化组织检测对比结果:新旧工艺未见明显差异。

碳化物带状组织检测结果:新旧工艺符合要求, 未见明显差异。

基于原来的试验检测标准GB/T18254对碳化物网状进行评级, 结果如表6所示。

碳化物网状组织检测结果:新旧工艺符合要求, 未见明显差异。

硬度检测结果:新旧工艺符合要求, 未见明显差异。级别

5 结论

此次试验把退火速度提高了5%, 从各项检测结果来看, 球化组织、碳化物带状、碳化物网状、硬度数据都合格, 新旧工艺之间没有明显区别。因此退火速度提高5%, 符合标准要求, 而总时间在原来的基础上减少了4.5%, 可以提高生产效率。

摘要：轴承钢球化退火工序是制约轴承钢生产的主要瓶颈, 为了提高轴承钢退火效率, 进行了缩短退火时间的试验, 探索在保证碳化物网状、带状、球化组织及硬度等要求的情况下, 提高退火效率的方法。

关键词：退火工艺,球化组织,网状组织,带状组织,硬度

参考文献

[1]SEP 1520-1998, Microskopic examination of cabide structure in steels by means of diagram[S].

[2]GB/T 18254-2002, 高碳铬轴承钢[S].

[3]杨红波, 赵西成, 王庆娟, 等.GCr15轴承钢周期球化退火工艺的改进[J].金属热处理, 2012, 37 (5) :74-76.

[4]王一谦, 黄贞益, 李佑河, 等.GCr15轴承钢球化退火工艺研究[J].金属热处理, 2012, 27 (6) :38-41.

汽车齿轮模具的退火工艺漫谈 篇4

1 实验材料与方法

(1) 试验材料及热处理工艺。

为了保证实验的有效性, 本文所采取的试验材料为20Cr Mn Mo汽车齿轮模具, 其成分采用Q6型火花直读光谱仪与GC——508A高频红外硫磷分析仪进行分析。相对来说, 试验材料在选取的时候, 既要有一定的代表性, 又不能过于大众化。目前的汽车行业发展迅速, 很多的汽车齿轮都发生了较大的变化, 如果一味的在大众化方面努力, 并没有办法得到一个理想的效果。20Cr Mn Mo汽车齿轮模具在目前的应用当中, 虽然拥有广泛的使用基础, 但是自身具有一定的技术性, 并不违反材料的选择规则, 同时利用这种材料, 能够让退火工艺的效果更加明显。经过一定的试验, 锻造后未进行退火处理的试样编号为试样1#, 试样2#~4#分别进行不同的退火处理。

(2) 表面硬度测试。

在汽车齿轮模具的退火工艺当中, 表面硬度测试是一个非常重要的考量标准。为了保证在试验的过程中, 不会出现太大的误差, 科研人员主要是将试样的表面硬度测试放在HBE——3000A型布氏硬度计上进行。在测试之前, 必须保证试样的表面光滑平坦, 如果出现一丝丝的凹凸痕迹, 都会影响最后的测试结果。同时, 一定要避免试样的表面存在杂质, 否则同样会影响最后的测试结果。主要观察的指标有:是否存在氧化脱皮, 是否有脱碳层或者其他的污物。为了保证测试结果具有较高的可信度, 在试样表面选取了5个点进行硬度测试, 将平均值作为试样的表面硬度。

2 结果及讨论

(1) 表面硬度测试结果及讨论。

从试样1#~试样4#的表面硬度测试结果如表1所示, 从四个试样来看, 试样3#的表面硬度较低, 而试样2#和试样4#相对3#来说, 其硬度值要高一些。试样1#的硬度值降低了91HB。根据最后的结果分析, 20Cr Mn Mo汽车齿轮模具锻造后的表面硬度, 受退火加热温度的影响较大, 二者之间主要呈现出正比的关系, 也就是说当退货加热温度在降低到某一个值以后, 20Cr Mn Mo汽车齿轮模具的表面硬度也会降低相应的幅度, 甚至是更低。经过详细的统计和分析, 再加上2#~4#的对比分析, 当退火工艺的温度为830℃的时候, 比较有利于降低20Cr Mn Mo汽车齿轮模具的硬度, 同时可以在此期间, 更好的改善其切削加工性能。

(2) 冲击试验结果及讨论。

在冲击试验当中, 韧性是一个非常关键的评价指标, 它能够从根本上对汽车齿轮模具性能做出一个客观的判断, 并且对日后的生产、加工提供数据上的支持和质量上的保证。从工艺的角度来说, 韧性决定了汽车齿轮模具在冲击力作用下抵抗破裂或者断裂的能力。从试验结果来看, 3#的退火工艺, 能够从客观上提高20Cr Mn Mo汽车齿轮模具的韧性, 并且最大限度的延长模具的使用寿命。对于汽车齿轮模具来说, 韧性可以说是一个硬性的要求, 韧性越高, 那么发生脆断的可能性就越小, 同时在抗疲劳的性能上, 也能提升到较高的层次, 从而在使用寿命当中, 也可以得到一个理想的结果。

3 对汽车齿轮模具退火工艺的思考

(1) 温度的控制。

就目前的情况来说, 在退火工艺参数相同的情况下, 虽然77℃, 890℃的温度都能够得到一个较好的结果, 但是远远没有830℃的效果理想。相对而言, 当退火工艺集结在830℃的时候, 能够降低20 Cr Mn Mo汽车齿轮模具在锻造以后的硬度, 不至于发生脆断这种情况。另外, 经过830℃的工艺加工, 20 Cr Mn Mo汽车齿轮模具实现了细化晶粒、延长模具寿命的效果。其实, 在退火工艺当中, 830℃并不是一个硬性的要求, 可以根据实际的工作需求, 来稍微提升或者下降一定的温度数值, 只要能够保证汽车齿轮的模具质量就好。

(2) 工艺性能控制。

在目前的测试当中, 汽车齿轮模具的退火工艺在830℃的数值时, 能够得到一个良好的齿轮模具。本文认为, 在日后的工作当中, 可以采用8230℃×2 h加热, 并在650℃保温5 h后空冷的退火工艺, 能够得到一个较高的性能比。经过详细的统计和分析, 此时的表面硬度能够降到98 HB, 剪切断面率达到了89%, 是一个很大的进步。另一方面, 所有的碳化物都呈现出颗粒状, 分散在基体当中。我国目前的汽车行业正在蓬勃发展, 汽车齿轮模具的退火工艺对汽车来说, 至关重要。今后必须不断的革新工艺, 在温度、韧性以及使用寿命等方面, 进一步提升, 让日后生产出来的齿轮能够具有更好的性能。

总结:本文对汽车齿轮模具的退火工艺进行了一定的阐述, 主要以20Cr Mn Mo汽车齿轮模具为例, 进行了详细的分析。现阶段的情况已经非常明朗, 退火工艺的确能够得到理想的结果, 并且提升齿轮的性能。日后可以进行广泛的应用, 同时根据各个地区的实际需求以及汽车齿轮的未来发展, 进行针对性的优化工作。相信在以后的发展中, 汽车齿轮模具退火工艺一定可以提升到一个全新的高度。

摘要：汽车齿轮模具在加工齿轮的时候, 具有非常重要的作用, 从客观的角度来说, 汽车齿轮模具的加工生产工艺是一项核心环节, 对很多方面的工作都有很重要的影响。相对来说, 退火工艺在目前得到了很大程度上的重视, 并且在汽车齿轮模具的加工、生产以及维修当中, 表现出了较高的水准。另一方面, 汽车的数量在不断的增加, 相关模具以及各项加工工艺都要得到较大的提升, 否则很难满足社会上的需求。

关键词：汽车,齿轮模具,退火工艺

参考文献

[1]朱祖昌.热处理技术发展和热处理行业市场的分析[J].热处理, 2009 (4) .

[2]胡月娣, 赵增爵, 沈介国.离子渗氮技术及其应用[J].热处理, 2009 (1) .

不锈钢APH机组的退火工艺研究 篇5

在不锈钢的生产过程中, 为了加工的需要和获得一定的材料性能, 其热轧卷原料需要热处理, 冷轧过程中需要中间热处理, 最终成品还需要热处理, 因此, 热处理是不锈钢生产过程中的重要环节。不锈钢的种类很多, 各种钢的合金成分不同, 热处理的目的、方法和要求都有所不同, 都需要独特而完整的工艺流程。本文就不锈钢不同的退火工艺对比, 重点对热轧不锈钢退火酸洗机组中连续炉的退火工艺及工艺流程进行介绍。

1 不锈钢退火工艺对比研究

所谓退火, 是指不锈钢材在出厂前进行的热处理过程, 其目的, 是为了使不锈钢材获得特定的使用性能, 或者是为了给用户进行不锈钢的冷、热加工创造必要条件。一般金属的热处理可分为退火、正火、淬火、回火等不同方式, 而对不锈钢的热处理, 其各种热处理方式在习惯上一般统称为退火[1]。

不同类型的不锈钢, 热轧和冷轧后的组织结构和材料属性是不同的, 因此退火的目的和所使用的退火设备、方式也是不同的。

1.1 不锈钢板带的退火目的

经热轧后的不锈钢硬度一般都较高, 并且会有碳化物析出, 退火的目的主要是控制材料硬度, 以及处理碳化物的固溶和分散。各类不锈钢的退火目的 (见表1) 。

马氏体钢在高温下为奥氏体, 热轧后在冷却过程中发生马氏体相变, 常温下得到高硬度的马氏体。马氏体钢退火的目的, 是将这种马氏体分解为铁素体基体上均匀分布着球状碳化物, 以使钢材变软。

1.2 不锈钢板带的退火方式

退火炉型的选择和应用, 主要根据产品种类和钢种特性决定, 不同不锈钢退火炉型的选择 (见表2) 。

热轧后的铁素体钢几乎总有一些马氏体, 因此往往也会选用BAF炉退火。但对于单相铁素体钢, 因热轧后不存在马氏体, 采用AP (H) 炉退火工艺更合理。

热轧后的奥氏体钢需通过退火使碳化物固溶和快速冷却并防止再析出碳化物, 所以只能用加温时间短、冷却迅速的AP (H) 炉。

1.3 不锈钢板带的卧式连续炉退火AP (H)

卧式连续炉是目前广为使用的退火设备。卧式退火炉的结构由预热段、加热段和冷却段构成。卧式退火炉通常与开卷机、焊机、喷丸机、酸洗、卷取机等设备共同组合成一套连续性生产作业机组。用于热轧卷退火和酸洗的机组称为AP (H) 机组。

在生产过程中, 带钢的运行速度, 是影响生产能力和保证退火、酸洗质量的关键条件。当退火与酸洗发生不同效应时, 应该调整酸洗工艺, 而不应简化退火工艺, 或者降低运行速度。

机组运行速度与带材厚度成反比。当板厚增加时, 运行速度需减少, 以保持瞬间通过带材恒定, 这是调整板厚与速度的重要依据。板厚与该板厚时机组允许的最高工艺速度的乘积称为TV值, 机组的最大TV值由退火炉性能决定, 因此, 一般用最大TV值来衡量一个炉子的退火能力[3]。

1.4 带材的冷却方式

带材的冷却方式包括喷水冷却、层流冷却、喷射冷却、浸入冷却、喷雾冷却和强制风冷。究竟采取哪一种冷却方式要根据钢种和设备情况来确定。

1.5 设定适当的炉内张力

在退火机组中, 张力控制和纠偏控制是非常重要的。通常以单位张力 (daN/mm2) 表示。卧式炉和立式炉的炉内张力都大致按0.4-0.45daN/mm2设计。

2 不锈钢退火工艺的实际应用

根据上面分析的内容, 下面以我们对某厂设计的不锈钢连续退火酸洗机组的退火炉设计介绍如下:

2.1 结构形式:水平多段悬索式退火炉

2.1.1 燃烧系统

为了实现环保和满足用户低NOx的要求, 烧嘴采用超低NOx高速型。高速型烧嘴的使用及烧嘴的优化布置能确保带材加热均匀和烟囱废气中的NOx排放量≤100PPm。

2.1.2 冷却系统

1) 对于≤4mm的带钢, 在水冷区前配有空气冷却区。

2) 对于≥4mm以上带钢, 仅使用水冷。

2.2 主要设备组成 (见表3) :

2.4入口冷却及加热段

2.4.1入口冷却段

作用:使从炉内倒出的断带冷却下来, 避免由于带钢温度过高而损坏张力辊表面。

2.4.2辐射预热段

作用:利用加热段产生的烟气余热对钢带进行加热。

说明:此段没有烧嘴。加热介质是烟气余热。在辐射预热段出口, 带钢温度将达到250℃。

2.4.3加热段 (三个燃烧室)

作用:加热带钢至最终退火温度。加热系统原理图如下 (见图1)

说明:最终加热是在3个相连成一体的燃烧室完成。所有燃烧室均配有烧嘴, 烧嘴上下交错布置在炉子两侧。1、2室分为2区, 3室分为3区, 每区可以独立控制。燃烧室的最高工作温度为1250℃, 安全切断温度为1300℃, 燃烧条件 (含氧量) 为3～6%。

带钢支撑装置 (圆盘换辊器) 数量:4个

功能:加热段带钢支撑辊的功能是确保带钢运行时, 在不损坏带钢表面的情况下减少垂曲。圆盘换辊器辊速与工艺线速度同步。

2.5 冷却段、烘干段

2.5.1 冷却段

作用:按所要求的速率, 专门用来提供连续带钢冷却, 以避免在带钢生产过程中碳化物的析出。使带钢出口温度降至80℃以下。

2.6 挤干辊+烘干机

作用:去除及烘干带钢表面水份。

说明:带钢经挤干辊后, 再经1对压缩空气喷吹装置, 此装置可以将带钢表面的大量水份吹走, 以保证烘干机的烘干效果。

2.7 纠偏装置

功能说明:挤干辊带有纠偏功能, 防止炉内带钢跑偏, 其纠偏值为±100mm。

3 结语

不锈钢退火工艺的选择, 决定着其整个机组的设备配置, 并直接影响着产品的质量和产量。根据产品的规格来确定退火炉的TV值和炉段的长度。由产品钢种的冷却曲线, 对产品的冷却方式和冷却介质进行选取, 尽可能减少在退火过程中引起产品质量的下降。经过对多条机组的分析、比较和研究, 提供一条先进成熟、经济可靠的生产工艺和合理的设备配置

摘要：热轧不锈钢退火酸洗机组, 具有退火和酸洗两大功能段。机组原料为来自热轧的不锈钢卷, 产品为用于生产冷轧不锈钢的原料。退火目的是为了使不锈钢材获得特定的使用性能。

关键词：连续退火酸洗机组,退火工艺,TV值

参考文献

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[2]干勇.先进钢铁材料技术的进展[J].中国冶金, 2004 (8) .