钢的加热速度主要决定于钢的导热系数的大小。钢质不同,导热系数也不同,所以确定加热速度时,钢质是考虑的主要依据。钢中碳含量和合金含量对热传导影响较大。如它们的含量高,则导热系数小,加热速度就要适当慢一些,避免内外温度差过大而造成组织和性能的不均。
预热段加热速度一般是不加限制的,其原因是根据再结晶过程的原理,带钢从室温加热到220~260℃,薄板内部组织无显著变化,轧制过程中被拉长的晶粒刚刚获得恢复,尚未形成再结晶,在这个温度区间加热速度快慢对性能和表面影响不大;
钢卷经过加热段达到保温温度,正是再结晶形成阶段,加热速度对薄板的性能和表面质量都有相当大的影响,因而在这个温度区间加热速度必须予以控制。
(4)保温温度和保温时间的确定
钢的再结晶温度不是固定的某一温度。再结晶温度与带钢内部组织状态有关,如加工变形量越大,晶格歪扭和晶粒被拉长轧碎的现象严重,薄板内能也就越大,越易形成再结晶,即在较低的温度就能进行再结晶。如低碳钢再结晶有时在450 ℃就开始。实际生产中使用的再结晶温度是在570~720 ℃范围内根据产品选择的。
保温温度及保温时间主要依据产品标准、技术条件及钢种和薄板的厚度来确定。保温时间、保温温度还与薄板厚度有关,卷重大、钢板厚,则保温温度高,保温时间也要长。
(5)冷却速度和出炉温度的确定
根据多年生产实践和国内外关于冷轧薄板退火的论述,特别是近年来快速冷却的出现,对性能有特殊要求的钢种,如深冲汽车板,在650℃以上冷却速度太快会使冲压性能变坏,因此,需要缓冷,即控制冷却器中进行,冷却过程中不与外界空气接触,而且钢材本身冷却就很慢,因此不会因冷却速度快而影响产品质量;在生产实际使用的热处理制度中冷却器冷却以后,钢板进入快速冷却带水冷至较低温度,之后冷却至室温的速度不加限制。当前,连续立式退火炉广泛采用氢、氮保护气快速冷却。出炉温度的确定,是以薄板出炉后与空气接触不发生氧化为依据的;考虑到炉子利用率和确保表面质量,出炉温度应当以120~150 ℃为宜。
产品工艺如表3-2。
表3-2 冷轧带钢立式退火工艺制度
密度ρ/
Q235B
08Al
20 t·m-3 7.86 7.89 7.80 熔点/ ℃ 1468 1490 1430 Ac1温度/ ℃ 744 732 735 保温温度/ ℃ 720 760 700 保温时间/ min 3.3 4 3 [19-20] 炉内运行时间/ min 7.8 9.3 6.8 运行速度/ m/min 105 90 120 Q235B钢板的含碳量在0.12~0.20范围内,其临界相变温度约744℃。该钢种碳含量控制并不严格,含有合金元素较多,选择720℃退火,即稍低于Ac1温度的再结晶退火。使钢板退火后,有良好的性能。
综合以上各部分制度考量,制定Q235B连续退火工艺如下:
薄板由室温进入炉内介质由H2和N2组成的非氧化性气氛中经25s连续加热至240℃,经125s加热到保温温度720℃;保温50s;经35s缓冷至660℃;后快速水冷却至240℃左右;再加热至400℃进入200s的倾斜过时效段;最后气冷至120-150℃出炉空冷至室温。通过此连续退火的钢板具有较高强度及延伸率,提高了产品质量。
Q235B钢板的退火曲线如图3-13
:
图3-13 Q235B退火曲线
08Al钢带的含碳量为0.08左右,其临界相变温度约732℃。08Al钢板需要有良好
的深冲性,所以退火时间适当延长,退火后晶粒组织均匀,以获得良好的深冲性能。选择760℃退火,此加热的薄板处于临界的高温下退火,不仅渗碳体颗粒全部溶解,而且在铁素体晶界处存在着加热时产生的相变奥氏体在快冷过程中转变的岛状碳化物。薄板在760℃退火后,有很好的抗拉强度,延伸率,屈强比等[21]。
综合以上各部分制度考量,制定08Al连续退火工艺如下:
带钢由室温进入炉内介质由H2和N2组成的非氧化性气氛中经30s连续加热至220℃~240℃,经150s加热到保温温度760℃;保温60s;经40s缓冷至660℃;后快速水冷却至240℃左右;再加热至400℃进入240s的倾斜过时效段;最后气冷至120~150℃出炉空冷至室温。通过此连续退火工艺的钢板具有较高强度及延伸率,提高了产品质量。
08Al钢板的退火曲线如图3-14:
图3-14 08Al退火曲线
20#钢板的含碳量为0.17~0.23,其临界相变温度约735℃。该钢种合金元素的含量控制不严格,且含量较少,所以退火温度确定为700℃;号钢需要较高的抗拉强度,延伸率以及屈强比,所以退火时钢板运行速度应适当加快。
综合以上各部分制度考量,制定20#钢板连续退火工艺如下:
带钢由室温进入炉内介质由H2和N2组成的非氧化性气氛中经20s连续加热至220℃~240℃,经110s加热到保温温度700℃;保温45s;经30s缓冷至650℃~680℃;后快速水冷却至240℃左右;再加热至400℃进入175s的倾斜过时效段;最后气冷至
120-150℃出炉空冷至室温。通过连续退火的钢板具有较高强度及延伸率,提高了产品质量。
02#钢板的退火曲线如图3-15:
图3-15 20#退火曲线
3.2.4精整
精整生产是使冷轧薄板成为交货状态产品的生产过程,它由薄板平整、横剪或纵剪或重卷、分选和包装等工序所组成。平整工序的主要作用是调质冷轧薄板的力学性能横剪、纵剪和重卷的作用是把带钢加工成具有用户所需要的尺寸和单位重量的板、带、卷材;而分选、包装则是对质量分级材料进行捆扎包装,使之成为最终交货的产品。
1.平整:
冷轧薄板退火后性能很软,在进一步加工成型或冲压成型过程中会产生折皱或滑移线等缺陷。退火后的薄板在平整时,会有少量延伸,从而消除变形过程中的屈服平台,提高薄板的机械性能。此外,不同用户对薄板的表面粗糙度有不同的要求,通过选用不同粗糙辊面的工作辊平整而获得。冷轧低碳钢的平整一般选用单机架四辊式平整机,本车间平整也选用该种设备。
经平整后的冷轧板卷,可根据用户的要求在横切机组或纵切机组或重卷机组内加工成定尺的钢板或一定重量的板卷,或一定宽度的窄带卷,经包装交库。