一種避免冷軋帶鋼粘接的方法及無粘接罩式退火爐的製作方法

2023-09-23 01:52:20 2

專利名稱：一種避免冷軋帶鋼粘接的方法及無粘接罩式退火爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種避免冷軋帶鋼粘接的方法及裝置，屬熱處理領域。
技術背景冷軋低碳鋼鋼帶的熱處理通常是再結晶退火，以消除冷軋引起的加工 硬化，使其在後序加工過程(如深衝及拉伸)中有很高的塑性。低碳鋼的再 結晶退火，由於鋼種和要求不同，其熱處理工藝也不同。對於退火設備來說，大體上總要求以一定速度加熱到70(TC左右，適當均熱，再以一定速 度冷卻，冷到室溫(或5(TC以下)以便平整及精整；為了提高爐臺周轉率， 通常只冷到帶鋼在大氣中不氧化的溫度(如150 16(TC)出爐,再到最終冷 卻臺連續冷卻。粘接就是在一定的溫度和應力作用下，在一定時間內緊卷退火發生層 間局部焊合的現象。在平整開卷時，由於粘接的影響導致帶鋼不再沿鋼卷切向打開，而是產生一定弧度，粘接力的一部分成為使帶鋼彎折的力。當 粘接力的這一分力超過帶鋼屈服極限時，就形成了垂直於帶鋼軸向的弧形 彎折。冷軋帶鋼經過罩式爐退火很容易產生粘接，目前在世界範圍內採用罩 式爐退火的冷軋廠中都不同程度地存在。在國內冷軋技術中處於領先地位 的鋼廠，粘接廢次品也在0.7%左右，因此，粘接一直是帶鋼主要的質量缺 陷之一。由於粘接缺陷的存在，導致冷軋薄帶鋼在很多領域內無法使用。 因此每年因為粘接缺陷至廢的鋼卷約20~50萬噸，經濟效益損失巨大。發明內容針對利用罩式爐對鋼卷退火過程中存在著帶鋼粘接的問題，本發明提 供一種方法及裝置，可以從根本上避免帶剛的粘接，從而大大提高帶鋼的 成品率。首先闡述一下本發明原理在罩式爐退火生產過程中，鋼捲成分與表面粗糙度是確定的，粘接的 影響因素主要是溫度、壓力、時間。壓力除了與來料的卷取張力有關外，還與溫度分布有關。如圖l所示，在加熱過程中，鋼卷外圈與內圈的溫度高於中部的溫度， 外圈與內圈的熱膨脹大於中部。外圈壓應力減小，內圈壓應力增大，此時易在內圈產生粘接；如圖2所示，在冷卻過程中，外圈與內圈的溫度低於中部，外圈與內圈的冷收縮大於中部。內圈的壓應力減小，中部的壓應力 增加，此時易在中部產生粘接。由於在冷卻開始階段溫度高、溫差大，原子擴張能力較強，且壓應力 大，所以粘接主要產生於冷卻開始階段，相對應的是鋼卷中部(焊縫區域) 產生的粘接多於其它部位。在罩式爐退火過程中，鋼卷釆用立卷依次縱向堆放，卷與卷之間用對 流板相隔。對流板不但避免了鋼巻與鋼卷的粘接，還起到導流作用。在退火周期中鋼卷徑向熱應力為CTr = o"n + (rt,其中o"n為熱應力，"為彈性應力。熱應力與鋼卷的溫度及溫度分布有關，彈性應力與帶鋼成分、卷取張 力等因素有關。罩式爐退火過程通過對爐氣熱電偶的控制實現對退火工藝的控制，另 設壓緊熱電偶作為參考以防止爐氣熱電偶測溫不準。在加熱過程中，其傳 熱途徑是加熱罩—內罩—爐內保護氣體—鋼卷外圈(內圈)—鋼卷中部(冷 點)；在冷卻過程中，其冷卻途徑是冷卻罩—內罩—爐內保護氣體—鋼卷 外圈(內圈)—鋼卷中部(冷點)。可見，鋼卷中部的溫度變化始終滯後於鋼卷芯部和外圏，前面論述了 粘接多在帶鋼中部形成，又在冷卻開始階段產生，即粘接多產生於沿帶鋼 長度方向的中部。從粘接控制方面考慮，高溫段的冷卻速度越慢，產生粘 接的可能性越小。因此，在鋼卷冷卻過程中，控制其冷卻途徑為冷卻罩 —內罩—爐內保護氣體—鋼卷內圈—鋼卷中部(冷點)—鋼卷外圈，也就不會出現鋼卷粘接現象。因此，本發明提供了一種避免冷軋帶鋼粘接的方法，具體方法是控 制鋼卷的冷卻速度從快到慢依次為鋼卷內圈—鋼卷中部(冷點)—鋼 卷外圈。具體操作方法是，在鋼卷心部採用水冷卻的方式，在鋼卷外圈採用輻射冷卻的方式。同時，本發明提供一種配合上述方法使用的無粘接罩式退火爐，它包 括固定在爐臺上的罩體，所述罩體內軸向上設有冷卻系統，所述冷卻系統 固定在爐臺上。對上述退火爐的優選結構是，所述冷卻系統是水冷卻系統。 對上述水冷卻系統的優選結構是，所述水冷卻系統是由 一根或多根水 管盤繞而成圓柱形，盤繞後的水管外直徑需小於待冷卻鋼卷的內圈直徑。 在所述罩體內還固定有使冷熱氣體保持均勻的風機。綜上，本發明找到了鋼圏粘接的原因，所提供的方法從根本上解決了 帶鋼粘接的問題，經試驗，釆用本發明所述方法對鋼圈進行冷卻後再無粘 接現象，試驗鋼圈再沒有因粘接出現廢品的情況，因此本發明解決了鋼圈 "粘接"這一世界性難題。同時，將待冷卻鋼圈放在本發明所述的罩式退 火爐中可以很好地實現無粘接目的，它還可以在原罩式爐上進行改造，因 此，本發明效益好、效果好，投資少，具有廣闊的巿前景，利於推廣應用。


圖1是鋼圈在加熱過程中壓應力增大區域示意圖； 圖2是鋼圈在冷卻過程中壓應力增大區域示意圖； 圖3是本發明所述無粘接罩式退火爐的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細闡述本發明優選的實施方式。一種避免冷軋帶鋼粘接的方法是，控制鋼卷的冷卻速度從快到慢依次 為鋼卷內圈—鋼卷中部(冷點)—鋼卷外圈。這樣，鋼卷從心部冷卻， 通過熱傳導，使鋼卷中部的冷卻速度大於鋼巻外圈的冷卻速度，從而避免 了鋼圈粘接。控制鋼卷中部的冷卻速度大於鋼卷外圈冷卻速度的方法是很多的，比 如開始時只對鋼卷內圈冷卻外圈不冷卻，待內圈冷量傳遞到冷點後再開始 外圏冷卻，這樣內圈鋼帶的收縮速度大於外圈，從而避免粘接。本發明提供一種使鋼卷中部的冷卻速度大於鋼卷外圈冷卻速度的具體 方法，即在鋼卷心部採用水冷卻的方式，在鋼卷外圈釆用輻射冷卻的方式， 控制水冷卻速度大於輻射冷卻速度，即可實現所述目的。5本實施方式同時提供一種無粘接罩式退火爐，與現有退火爐相同之處在於，都包括固定在爐臺l上的罩體2，罩體2包括外罩(加熱罩)2-1和 內罩2-2，內罩2-2內擺放有待冷卻鋼卷4,鋼卷4釆用立卷依次縱向堆放， 卷與巻之間用對流板5相隔，對流板5不但避免了鋼卷與鋼巻的粘結，還 起到導流作用。與現有退火爐不同之處在於，參照圖3,本發明在罩體2內 軸向上設有冷卻系統3，盤繞後的水管外直徑小於待冷卻鋼卷的內圈直徑， 這樣，鋼卷縱向堆放時，冷卻系統穿過鋼卷的心部，從而對鋼卷內圈進行 冷卻。本實施方式所述冷卻系統3是水冷卻系統，參照圖3，它是由一根或多 根水管盤繞而成圓柱形，冷卻介質通過入口 3-1到達冷卻系統上部，然後 在冷卻系統集管內以螺旋形式向下流動，從而冷卻鋼卷心部，冷卻介質通 過冷卻出口 3-2流出爐外進行換熱或循環。冷卻系統通過冷卻出口管和入 口管，固定在爐臺l上。在鋼卷冷卻時，首先打開心部冷卻系統，使鋼卷從心部冷卻，通過熱 傳導，使鋼卷中部(冷點)的冷卻速度大於鋼卷外圏的冷卻速度，也就實 現了鋼卷內圈—鋼卷中部(冷點)—鋼卷外圈的冷卻過程，這樣就形 成了鋼卷從內圈層層向外冷卻，鋼卷層層收縮，從而杜絕了粘接現象的發 生。實際使用中，冷卻系統並不限於本實施方式所述使冷卻水螺旋形式流 動的結構，水管都設置為豎直結構也都可以實現對鋼卷內圈的冷卻，因此 凡是能夠實現對鋼卷內圈冷卻的結構，都在本專利的保護範圍之內。還可以在罩體2內固定設置使冷熱氣體保持均勻的風機6,風機6可以 固定在爐臺1上，也可以根據需要固定在罩體內的其他位置，只要是能夠 實現使罩體內的氣體保持均勻目的，都在本專利的保護範圍之內。另外需要說明的是，本實施方式只是對本專利的示例性說明而並非限 定它的保護範圍，本領域人員可以根據本專利的說明書而對所述技術進行 局部改變，但凡這種改變是不經過創造性勞動就能夠得到的，都視為對本 專利的等同替換，因此都在本專利的保護範圍之內。
權利要求
1. 一種避免冷軋帶鋼粘接的方法，其特徵在於控制鋼卷的冷卻速度從快到慢依次為鋼卷內圈→鋼卷中部(冷點)→鋼卷外圈。
2. 根據權利要求l所述的罩式爐退火時避免冷軋帶鋼粘接的方法，其 特徵在於在鋼卷心部釆用水冷卻的方式，在鋼卷外圈釆用輻射冷卻的方式。
3. —種無粘接罩式退火爐，它包括固定在爐臺(1)上的罩體(2)， 其特徵在於所述罩體(2)內軸向上設有冷卻系統(3)，所述冷卻系統(3) 固定在爐臺(1)上。
4. 根據權利要求3所述的無粘接罩式退火爐，其特徵在於所述冷卻系 統(3)是水冷卻系統。
5. 根據權利要求4所述的無粘接罩式退火爐，其特徵在於所述水冷卻 系統是由 一根或多根水管盤繞而成圓柱形，盤繞後的水管外直徑小於待冷 卻鋼卷的內圈直徑。
6. 根據權利要求3、 4或5所述的無粘接罩式退火爐，其特徵在於所 述罩體(2)內固定有使冷熱氣體保持均勻的風機(6)。
全文摘要
一種避免冷軋帶鋼粘接的方法及無粘接罩式退火爐，屬熱處理領域。針對利用罩式爐對鋼卷退火過程中存在著帶鋼粘接的問題，本發明提供一種避免冷軋帶鋼粘接的方法，控制鋼卷的冷卻速度從快到慢依次為鋼卷內圈→鋼卷中部(冷點)→鋼卷外圈。同時，本發明提供一種無粘接罩式退火爐，它包括固定在爐臺上的罩體，所述罩體內軸向上設有冷卻系統，所述冷卻系統固定在爐臺上。採用本發明所述方法對鋼圈進行冷卻後再無粘接現象，試驗鋼圈再沒有因粘接出現廢品的情況。同時，將待冷卻鋼圈放在本發明所述的罩式退火爐中可以很好地實現無粘接目的，它還可以在原罩式爐上進行改造，因此，本發明效益好、效果好，投資少，具有廣闊的市前景，利於推廣應用。
文檔編號C21D9/663GK101250620SQ20081004719
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月31日 優先權日2008年3月31日
發明者馮大軍, 姚成君, 張鳳泉, 杜光梁, 璞 黃 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司