一、全氢罩式退火炉的性能
全氢罩式退火炉由于氢气的热传导性好,渗透力强,其传热速度比氮气快,强化了对流传热,加热时内罩壁热量对带钢卷以及带钢卷层间的传热(冷却时方向相反)速度要比普通罩式退火炉快得多,因此使用全氢并与大叶轮循环风机配合作强对流循环,可获得满意的加热或冷却效果,从而大大缩短了处理带钢卷的加热冷却时间,一般全氢罩式退火炉生产效率比普通罩式退火炉高40%一60%。而且在大量生产情况下,可以做到钢卷外部无过热。
全氢罩式退火炉由于炉温比较均匀,加热时无局部过热现象,因此处理后的带钢卷机械性能均匀,同时也消除了普通罩式退火炉中所出现的带钢粘结现象。另外,由于微小氢原子在带钢卷圈层中穿透非常快,在100℃时,它使带钢卷上残留的润滑剂还原为碳氢化合物,从而降低其沸点,加快了碳氢化合物的蒸发,不致发生润滑剂的分解而残留在带钢卷的表面上。在600℃时,强烈的还原性氢可以有效地将残留氧化物还原形成水蒸汽,这种水蒸汽与带钢卷上残留的碳反应,形成一氧化碳,随氢气一起排出炉外。因此在全氢罩式退火处理的宽带钢卷有较高的表面光洁度。
燃料消耗量低。全氢罩式退火炉由于强对流传热,显著提高传热效率,使燃料消耗减少。电能消耗低。全氢罩式退火炉由于氢比重低,在高温时,循环风机功率可大幅度下降,其节能的电费就可弥补氢气费用。保护气体消耗量低。全氧罩式退火炉采用全金属封闭炉台,在整个过程中,不需氢气冲洗绝热材料释放的杂质。在操作上,在开始吹扫和加热升温初期采用氮气,然后随着温度的升高转换为氢气,流量由小到大,在进入加热段的2/3处,即关闭氢气出口阀,停止供氢气,在冷却时由于氢气体积缩小、压力下降,此时需补充少量氢气,以保持内部压力稳定。总的来说,氢消耗量还是低的。氮气仅在退火开始及结束前清扫时使用,故氮气用量比传统罩式炉减少14%左右。
二、全氢罩式退火炉和连续退火炉的工艺与性能比较
1)生产工艺
全氢罩式退火炉是冷轧钢卷以带有少量残余乳化液的状态,未作脱脂便送入罩式退火炉进行退火处理,在氢气气氛中冷却,然后通过平整机中间库直接送往平整机,再检查等,设备布置空间大,生产周期长,但产品规格和产量变化灵活性强。连续退火线上冷轧带卷在进口段进行脱脂,在连续退火的*段进行退火,随后采用气体或水等进行冷却,在退火第二段进行时效处理,然后进行在线平整,检查等,设备布置紧凑,占地面积小,生产周期短,但产品规格范围覆盖面不宜太宽,产量不宜太低。
2)总成本
所谓总成本包含工艺设备新建的投资费用再加上生产运行费用。对于全氢罩式退火工艺途径来说,其投资、消耗与维修费用与连续退火线相比都要低,只有人员较多和材料损失比较高。此外,对于连续退火线而言,还应累加冶炼深冲钢种所需的附加费用(用于真空脱气、微合金化等)以及较昂贵的酸洗费用(用于清除热轧卷取温度较高而形成的红色氧化铁皮)。所以,从有关的资料评价估计全氢罩式退火炉的总成本比连续退火机组低。
3)品种性能
品种方面,全氢罩式退火炉通常生产的品种有cq、dq和ddq,生产eddq、s—eddq、hsla等品种难度很大,适合小批量、多品种生产。连续退火品种有cq、dq、ddq、eddq、s—eddq、hsla、hss等,生产厚规格(大于2.5mm)产品有困难,规格范围太宽将增加控制难度,适合大批量、少品种生产。表面洁净度方面,全氢罩式退火通过建立正确退火制度,加上在热轧、冷轧的预防措施(严格控制板形、新型轧制技术、一定程度的均匀粗糙度、的卷取张力等),减少粘结、折边、碳黑等缺陷。而连续退火后的钢板表面十分光洁,不会出现粘结、折边、碳黑等缺陷,适合生产表面质量要求高的钢板。深冲性方面,对于铝镇静钢而言,一般用全氢罩式退火比用连续退火质量要优,其机械性能均匀,塑性应变比r值、加工硬化指数n值一般都能高于连续退火的产品。近年发展起来的微合金化超深冲(if)钢,又称无间隙原子钢,该钢具有极优良的成形性,即高r值(r>2.0)、高n值(n>0.25)、高伸长率(8>50%)和非时效性(ai=0)。用连续退火生产出的if钢的深冲性要优于用全氢罩式退火生产出的铝镇静钢的深冲性。无论用全氢罩式退火还是用连续退火均可生产微合金化超深冲(if)钢,但用全氢罩式退火生产(if)钢效率较低。连续退火工艺是以严格控制钢的成份为基础的,炼钢工序中需低碳、低锰,磷、硫等杂质含量要低,而这些控制技术难度高,工艺操作复杂。国外(日本等)if钢的退火主要采用连续退火工艺,国内 f钢的退火则主要采用全氢罩式退火工艺。用全氢罩式退火生产一般冷轧板热轧中低温卷取即可,用连续退火生产一般冷轧板热轧中需高温卷取。用连续退火生产if钢时可省去过时效处理,热轧又可采用低温加热及低温卷取,比用全氢罩式退火生产if钢优势大。对于汽车上的难冲件,用if钢生产比用铝镇静钢生产成品率高。
强度方面,高强度板按强化机理主要有:固溶强化型加磷钢板、弥散强化型高强度低合金钢板、相变强化型双相钢板和马氏体钢板、烘烤硬化型的bh钢板等等。全氢罩式退火一般生产软质钢板,生产的低合金结构高强钢(hsla)强度级别和深冲等级均受到限制,不适宜作高强度原板。连续退火既能生产多种深冲等级(如cq、dq、ddq等)深冲钢板,又能生产强度和深冲均好的深冲高强钢板(其中cq—hss强度级别为340mpa和590mpa,dq—hss强度级别为340mpa和440mpa,ddq—hss强度级别为340mpa和440mpa,bh—hss强度级别为340mpa,dp—hss强度级别为340mpa、440mpa、590mpa、780mpa,trip—hss强度级别为590mpa和780mpa等等)。温度均匀性方面,全氢罩式退火以紧卷状态进行处理,热工性能差,在加热和冷却过程中,其两端、内外层和中心的温度存在一定程度的不均匀性。连续退火以带钢状态进行连续处理,传热条件好,带钢温度均匀,同时还可通过炉内张力及纠偏装置控制和改善带钢平直度,板形优良。
4)灵活性
全氢罩式退火炉体积小,分批处理,自成系统,炉台数量可随品种和产量变化随时增减,十分灵活。连续退火炉穿带一次要用上千米钢带,改换品种要一定的调整时间和一定量的过度钢带,适合大批量生产,小批量生产不合算。
5)生产效率
全氢罩式退火属间歇式生产,为了充分保证带钢性能均匀,生产周期比较长(退火周期一般40~6oh),生产效率低。连续退火属连续生产,带钢速度快(退火工艺段一般40ore/rain左右,zui高达80ore/rain以上)。生产周期短(退火周期一般5~lomin),生产效率很高。
6)产品开发
全氢罩式退火为避免钢卷层间粘结,退火温度一般不超过72o℃,成卷长时间保温后冷却速度不可能太快,生产产品有相当局限性。而在连续退火中,退火温度处于双相区(α+γ),可达850℃,短时间保温后冷却速度自由度大,大大扩大品种范围。但是,连续退火要求冷轧板必须在短时间内再结晶和进行晶粒充分长大,这就需要材质纯净。全氢罩式退火只能生产高强钢中的低合金结构钢(hs—la),强度级别和深冲等级均受到限制,生产表面质量o3级产品尚可,但生产表面质量要求高的05级产品比较困难,不适宜作表面质量要求高钢板。连续退火除能生产深冲等级钢板以外,还能生产多种强度级别和多种深冲等级的高强钢,能满足汽车、家电、建筑等行业对冷轧板的多种要求,可以生产05级汽车外板,适宜作表面质量要求高的钢板。
全氢罩式退火与普通的罩式退火相比,具有效率高、质量好、能耗低等优势,全氢罩式退火正逐渐取代普通的罩式退火炉。全氢罩式退火和连续退火相比,全氢罩式退火具有生产软质钢板的优势,生产灵活,建设投资少,但在高强度钢板生产上有所欠缺,且属间歇式生产,生产周期长,效率偏低,适合小批量、多品种生产,该退火工艺在小型冷轧厂中十分流行。连续退火既能生产软质钢板又能生产级别较高的高强钢板,产品开发优势明显,且生产连续化,生产周期短,板形好,表面光洁,但投资大,技术复杂,适合大批量、少品种生产,该退火工艺在大型冷轧厂中日益盛行。全氢罩式退火和连续退火均为*的退火工艺。今后相当长一段时期内全氢罩式退火和连续退火将同时并存,两种退火工艺优势互补。
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