连续退火炉基础知识

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1、连续退火炉 Continuous AnnealingFurnace基础知识1. 炉型的选择和应用， 采用什么炉子退火，主要根据产品种类和 钢种特性决定表 6-21表 6-21 各类不锈钢退火炉型选择钢种热轧后冷轧后马氏体钢罩式炉BAF连续退火炉铁素休钢罩式炉BAF连续退火炉奥氏体钢连续退火炉连续退火炉热轧后的马氏体钢通过BAF在大于A3温度条件下退火。使热轧 后的马氏体组织在保温的条件下充分转化奥氏体组织，然后缓冷至一 定温度这时完全转变为铁素体组织，消除了热轧后的马氏体组织。另 外，在保温期间碳化物也得到均匀分布。热轧后的铁素体钢几乎总有一些马氏体，因此往往也选用BL炉。 当然，对于单相铁素

2、体钢，热轧后不存马氏体，采用APH炉退火 更合理。热轧后奥氏体钢需通过退火使碳化物溶解和快速冷却防止再析 出，所以只能用APH炉。至于冷却后不锈钢的退火，都是通过再结晶消除加工硬化而 过到过到目的的。奥氏体不锈钢除此之外，还要使冷轧时产生的形变马氏体转变为奥氏体，因此都用APCBA这样的连续炉退火。如 果用BL炉，则存在以下问题：1.不管在什么条件下退火，由于退 火时间长外表都会氧化，生成不均匀的铁鳞，存在显著的退火痕迹 2 退火温度较高时，容易粘结和发生层间擦伤等外表缺陷。退火条件 退火条件确实定 按下面的程序框图确定退火条件。 应注意的事项： 用记的加工制造方法变化或对材质的要求变动时，应

3、修订退火条 件。初期阶段没有充分把握，应按用户对退火产品的质量评价判 定退火条件是否合适。再结晶特性调查 用碳矽棒热处理作实验画出硬度曲线、晶粒度曲线、确认金相组织退火温度设定设定退火温度上、下限值及退火时间出炉口目标材料温度的设定各段炉温和机组速度设定机组实际运行试验判定性能是否合格退火条件确定设定材温仪表指示值的目标值上、下限温度根据理论计算进行初步设定 确认燃烧状况烧咀负荷等和 通板状况机组速度、除鳞性 前后操作状况根据检查标准判定前部工序，如炼钢、热轧、甚至冷轧的条件发生变化，需要修改冷轧后的退火条件。由于材温仪表设置位置的差异，烧咀的位置和使用状况的差异 ，以及炉体构造的差异，即使材

4、质和技术要求相同，其退火条件 也不尽相同。 炉内张力 在连续炉内进行带钢退火，应考虑高温下材料的 特性、炉体构造、前后设备等，设定适当的炉内张力。炉内张力通常以单位张力NMPa表示。卧式炉和立式炉都大致按 3.5-4.0MPa 设计.为了改善薄带对中,即防止在炉内跑偏,单 位张力往往提髙到6-8MPa ,这时对焊缝开裂、成品缩宽等应予注意。 特别是当不同厚度的带材焊接时，操作上要注意不要使厚度薄的带材 承受过髙的张力。炉内张力大多采用自动方式控制。对悬垂式炉，通常还用目 视定期检查钢带在炉内的悬垂量，据以可判断炉内的张力。 在设计时，悬垂式炉的烧咀配置常常根据钢带在炉内的悬垂量而定。 为便于点

5、检，通常在炉子中央设窥视窥视孔，在设定张力下，带钢在 炉中运行应在孔在中央位置。如无窥视孔，可从钢带入炉口观察，以 炉壁耐火砖的位置作为标记进行判断。冷却条件 退火过程的冷却对材料性能和板形有很大影响，而且不同 的钢种和板厚冷却条件不同，因此在设定冷却条件时必须填重，重要 的是控制冷却速度和冷却均匀性。冷却方式有：a 喷水冷却。将水加压然后通过喷咀喷出，在流速很髙的情况下，液 流被子切断而形成液滴群，冲向固体面，这种方法称为喷水冷却。在 喷水冷却中，支配热传递系数的是水量密度和外表温度。B 层流冷却。将水加压后产生喷流，当喷流的出口速度降低时，即形 成平滑的层流。用这种方法冷却，即为层流冷却。

6、C 喷射冷却。假设增加喷流的出口速度，则形成紊乱喷流，即在喷流 的外表上形成瘤状紊乱的断流。采用断流之前的连续喷流进行冷却的 方法，称为喷射冷却。只要将喷咀的构造加经改造，在管壁或者板上 穿许多 2-5mm 的孔即可得到这种喷流。设备简单，制做方便。 喷射冷却是介于喷水冷却和层流冷却之间的一种冷却方法。水压到达 高压时近似喷水冷却，水压到达低压时近似层流冷却。D 浸入冷却。将钢材浸入冷却水中的冷却方法，称为浸入冷却。高温 的钢材在水中浸渍时其冷是分阶段的。各个阶段的热传递系数不同。E 喷雾冷却。用加压空气将水雾化，与高速空气一起通过喷咀喷出进 行冷却的方法，称为喷雾冷却。喷雾冷却与喷水冷却不同

7、，它不是通过加压把冷却水变成微细 的液滴群，而是经空气作为媒介，利用气相和液相的速度差并生的剪 切力使水变成微细的液滴群来进行冷却。在喷水落石出冷嘲热讽却时 热传递系数仅仅是水量密度和外表温度的函数，而喷雾冷却还有气体 的运行因素，因此，进行冲击的液滴流速也是不可无视的。F 强制风冷。这是一种介于自然放冷和弱水冷却之间的气体喷射冷却 法，通常称为急风冷却、强制风冷或强制空气。G 自然放冷却。最后，还有在炉内控制温降的缓慢冷却。在上述方法中，究竟采取哪一种要根据钢种和设备情况来确定。 从钢种来看，304等奥氏体钢在850-500度之间冷却速度慢时，将因 碳化物在晶界析出面产生敏化，所以在该温度范

8、围必须快冷。奥氏体 钢的冷却速度和含碳量和含碳量有关系，通常冷却速度应在于0度/S 以上。含Ti Nb的稳定化奥氏体难于敏化，冷却可以慢些。 马氏体钢和铁体钢不宜急冷，因此只要设备没有阻碍，应尽可能以较 小的温度梯度冷却。从设备上来看，不同的设备应规定不同的冷却条件。既不能因设 备而影响材质性能，也不能因冷却条件不当而损坏设备。例如当冷却 段后配置有盐浴槽的时候,盐浴的液温一般保持490-500度，从节能 的观点看，进入盐浴槽的材料温度越高越好；因此，进入盐浴温度之 间则是越小越好，因此，进入盐槽的材温控制在50 0-550度最为适宜。当冷却段后面设置中性盐槽的时候，应考虑设备上石棉辊的耐 热

9、温度，必须采用不损伤石棉辊的冷却条件。另外焊接接口叠合部分 的温度一般比较高。确定冷却条件时应加以考虑。对于立式炉，由于结构上难以把冷却段加长，为防止出炉口的温 度大于是00度，应采用急冷。燃烧条件 使用燃料的退火炉，如何使燃料最经济地燃烧，同时获得良好的 除鳞效果，这是非常重要的。这此，应对燃烧装置、燃烧条件和燃料 严格管理。特别是燃烧条件，对质量、成本、效率都有得大影响，更 应特别注意。1. 空燃比利时 退火炉在正常燃烧的情况下，要以理论空气量 使燃料完全燃烧是得困难的。在实际作业中，往往需用比理论值高的 空气量度 称为空燃比或空气过剩系数。空燃比是燃烧管理的重要指标。空燃比越高，燃料越容

10、易完全 燃烧，但是排气量增多，热量损失增大。燃料管理的目的在于既要保 证燃料充分燃烧，又要使空气量尽可能接近理论空气量以减少热损失连续退火炉各段人燃比的设定是不同的。通常接近炉子入口的 区设定为 1.0 ，朝向炉子出口的区段提高为1.2 1.3 。 各个作业线 的炉体结构、烧咀形式、使用燃料等不尽相同，应分别按其特性设定 空烧比。2. 炉内压力 炉内压力低于大气压时，冷嘲热讽空气就会侵 入，增大热损失。相反，假设炉压过高，又会因高温气体的排出而造 成热损失，并且损伤炉体结构件。理想的炉内村力应该是炉子的开口部为微弱的正压 。但实际上，因燃烧装置，燃烧负荷，通风方式、炉子结构等原因， 保持内压力

11、的均匀分布是不可能的。另外，各个退火炉内压力的测定位置，也很不相同。单靠用炉 压计的指示进行比较，不能判断炉压是否适宜。因此，必须调查各个退火炉炉内压力与燃烧效率的关系，从中 找出最正确炉内压力并对其加以管理。还需要说明一点，BA炉等以电能作为热源而不进行燃烧的炉 子，其炉内压力要以安全性为主并由防止带钢氧化来决定，一般采用30-50mmHO2 。炉压再高也不利，容易出现事故和浪费气体。3. 炉内气氛 在连续退酸机组，即AP机组，由于要兼顾酸 洗鳞除性，炉气中的氧含量以 5%左右为好。但是，要考虑热效率和 质量而求出最适当的数值。4. 燃料理 退火使用的燃料可分为气体，液体和固体燃料三 类，而

12、目前主要使用的是气体和液体燃料。采用的燃料种类不同，其燃烧装置，燃烧条件，贮存设备也不同， 为此应根据被加热体的材质、加热目的、对质量和成本的影响、作业 性等综合考虑加以选定。选定燃烧时，还一定要掌握各种燃料的性能娄数据。5. 燃烧装置 在采用烧咀燃烧时，用燃烧室内单位时间发生的热量表示燃烧室的热发生率，或称热负荷，用KJ/m3。H为单位。应尽可能采手高的热负荷，这样燃烧室就可减小。但受燃料， 烧咀类别以及炉体的耐热强度的限制。燃烧用的燃咀应根据燃料的种类、燃烧负荷、控制方式等选定， 并且还要考虑维修方便。烧咀一般分为气体烧嘴和油烧嘴两类。但也有一种是气体和油 的复合烧嘴。这种烧嘴优点是可以适

13、应燃料成本的变化，随时变焕燃 料的种类，因而被子广泛采用。6. 热效率 热效率是退火炉有效利用热量的尺度，通常以热 效率有效率/供应热来表示。了解退火炉的热效率，就可判断炉 子的管理状态，因此应定期测定。测定热效率，具体说就是要测定、计算供应热量和有效热量。冷轧不锈钢的退火酸洗冷轧不锈钢的酸洗酸洗是冷轧不锈钢的必经工序。现代化宽带不锈钢生产都是将退火与酸洗设在同一机组连续作业，称之为退火酸洗机组。1. 酸洗的目的冷轧不锈钢酸洗的目的是去掉热轧或冷轧退火在钢带外表形成的铁 鳞，即氧化层。除此之外，酸洗另一个目的是对不锈钢外表进行钝化 处理，赋于钢板耐蚀性，冷轧成品的酸洗尤为重要。2. 酸洗原理2

14、.1 氧化层的组成 热轧不锈钢是在加热炉加热、热轧过程中、高压水冲洗冷却和在卷取 机内与水蒸气和空气中的氧气生成的。可逆式热轧机比连续式热轧机 轧制时间长，所以生成的氧化层较厚，相对难酸洗一些。而冷轧不锈 钢则是在加热炉中高温加热时氧化而成。以铁的反应为例，氧化层生 成的反应式如下：Fe + H2O -FeO + H23Fe + H2O -Fe3O4 + H22Fe3O4 + H2O -3Fe2O3 + H2Fe + 1/2O2-FeO3FeO + 1/2O2-Fe3O42Fe3O4+ 1/2O2-3Fe2O3普通碳钢会生成如前反应式所示的FeO,Fe2O3和Fe3O43种氧化物。 与普通钢氧

15、化层不同，不锈钢中因含有Ni、Cr等元素，氧化层除了 含有FeO、Fe2O3、Fe3O4外，还有复杂的内层致密的耐酸性强的Cr 氧化物，以及由NiO、Cr2O3、FeO等组成的复合氧化物。普通碳钢与不锈钢中的氧化层的组成如下所示：第一层Fe2O3Fe2O3Fe2O3第二层Fe3O4Fe3O4Fe3O4第三层FeOFeO Cr2O3FeO Cr2O3NiO Cr2O3基层Cr2O3Cr2O3基层基层普碳钢Cr系不锈钢Ni系不锈钢与普通钢相比，不锈钢的铁鳞与基体结合更为紧密，内层向基体更深的咬入，因而酸洗更加困难。因此，为提高酸洗效果，必须在酸洗之前进行预处理，然后再用酸性较强的酸液酸洗。预处理和后酸洗有多 种方法，根据处理的带钢材质和外表状态可采取最合适的方法。通常 将几种方法组合使用。常用的冷轧不锈钢厂的连续酸洗机组的酸洗工艺组合如下酸洗预处理酸洗清洗热轧钢卷抛丸清理弯矫破鳞研磨刷洗中性盐电解硫酸酸浸，电解，喷射硝酸+弗酸酸浸，喷射硝酸酸浸，电解盐酸酸浸，电解高压水刷洗冷轧钢卷熔融盐浴中性盐电解碱电解硝酸+弗酸酸浸硝酸酸浸，电解