马钢冷轧薄板连退工艺篇培训教材51页BD.docx
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马钢冷轧薄板连退工艺篇培训教材51页BD
（内部资料，妥善保存）
冷轧薄板连续退火生产线
工艺篇
马钢第四钢轧总厂职工培训教材编写组
前言
钱海帆（签名）
2005年9月
连续退火生产线工艺篇
编写：
审稿：
2005年9月
目录
第一章总论5
第一节什么是退火5
第二节退火的主要目的5
第三节冷轧带钢的再结晶退火5
第四节连续退火的优点6
第五节连退机组选型6
第二章连退线生产工艺及生产组织7
第一节连退线生产工艺7
第二节产品大纲12
第三节基本工艺参数17
第四节活套特性及功能20
第五节其他要考虑的问题21
第六节退火工艺参数23
第七节产能计算24
第八节钢卷时间图表理论计算48
第一章总论
第一节什么是退火
退火是将钢加热到临界点以上，保温后再缓慢冷却的一种热处理工艺。
第二节退火的主要目的
1）降低钢的硬度。
2）提高塑性，消除冷加工硬化，便于后续冷变形加工。
3）消除组织缺陷，改善钢的性能。
4）消除钢中残余内应力，稳定组织，防止变形。
5）均匀钢的组织和化学成分
第三节冷轧带钢的再结晶退火
退火是冷轧带钢生产中最主要的热处理工序之一。
冷轧中间退火的目的主要是使受到高度冷加工硬化的金属重新软化，对于大多数钢带来说，这种处理基本上是再结晶退火。
在退火前面的冷轧工序中，带钢经60%～90％以上的大压下率冷轧，晶粒组织被延伸和硬化，这样的带钢几乎不能进行任何进一步的加工成形。
因此为了成形加工，必须进行再结晶退火，适当调整退火晶粒的成长和恢复所需的塑性。
同时为了得到良好的成形性，期望形成一致的适合成形的结晶织构。
这就是进行退火的目的。
再结晶是将冷变形后的金属加热到一定的温度后，在原来的变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化，并恢复到完全软化状态的过程。
它是为了提高位错的运动能力，使它们相互抵消，以此来消除经冷冲、冷轧或冷拉后产生的加工硬化，起到降低金属的强度、硬度，而提高它的塑性和韧性的作用，使金属的机械性能恢复到冷变形前的状态。
随着带钢慢慢地加热，再结晶过程可分为三个前后衔接的阶段：
首先是形核，然后是晶核长大，最后是晶粒长大。
再结晶退火是把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间，使变形晶粒重新变为均匀的等轴晶粒而消除加工硬化的热处理工艺。
冷变形钢的再结晶温度与化学成分和变形度等因素有关。
纯铁的再结晶温度为450℃，一般来说，形变量越大，再结晶温度越低，再结晶退火温度也越低。
不同的钢都有一个临界变形度，在这个变形度下，再结晶时晶粒异常长大。
钢的临界变形度为6-10%。
一般情况下连续再结晶退火温度为700-880℃，退火周期4～8分钟。
为什么在带钢经过冷轧后的退火工艺要选择再结晶退火？
（退火的方法有很多种，如：
扩散退火，（不）完全退火，球化退火，去应力退火，再结晶退火等。
）这是因为带钢经过冷轧变形后，内部组织产生了大量的位错、亚结构等，晶粒被拉长，晶界被破坏，出现了冷变形后的加工硬化现象，使带钢的强度、硬度提高，而塑性和韧性降低。
这种性能的带钢显然不具备后续加工的性能要求。
为此我们要退火来软化组织，消除组织内部产生的大量的位错、亚结构，由于晶粒、晶界被破坏，只有进行重新结晶，生成新的均匀等轴晶粒，消除加工硬化，使带钢的强、硬度下降，而塑性和韧性提高，延伸率增大，满足带钢后续变形加工的性能要求，这就需要再结晶退火。
第四节连续退火的优点
与罩式退火炉相比，连续退火具有明显的优点：
1）.连续退火炉由于处理带钢表面质量好，能生产性能好的带钢，更适合生产高强度的带钢。
2）.生产规模大，效率高，生产连续。
3）.连续退火加热速度快，冷却速度也快，保温时间短，整个退火周期短。
4）.退火温度高，没有带钢粘接的事故发生。
第五节连退机组选型
为了满足汽车板对板宽的要求，我们选择新建一条年产冷轧成品为90万吨/吨，最大板宽2000mm的大型连续退火机组。
这条连续退火机组将以崭新的姿态，不仅以其多样化的产品品种，而且在质量规格上更广泛地满足汽车板，特别是宽度超过1850mm的需求。
连续退火机组将冷轧后带钢的清洗、退火、平整、精整等工序集中在一条作业线上，具有生产周期短，布置紧凑、便于管理、劳动生产率高以及产品质量优良等优点，特别对于生产汽车用高强度钢，因连续退火过程中带钢的一次冷却速度大大高于罩式炉，显得更为有利。
可以降低强化合金元素的用量，从而降低生产成本。
机组所用的原料，主要包括低碳钢、IF钢、高强度钢等经酸轧机组加工后的钢卷。
设计年处理原料量93.68万吨/年。
第二章连退线生产工艺及生产组织
第一节连退线生产工艺
一.工艺流程
原料钢卷——入口步进梁——送卷小车（梭车）——（1#和2#）钢卷小车——（1#和2#）开卷机——（1#和2#）直头机——（1#和2#）入口剪——焊机——清洗段——入口活套——炉子段——出口活套——平整机＋拉矫机——检查活套——切边剪——去毛刺机——检查台——静电涂油机——出口剪——（1#和2#）卷取机——（1#和2#）钢卷小车——送卷小车（梭车）——称重仪——自动打捆机——出口输送设备（出口步进梁）——吊运入库
2.工艺描述
1）：
入口段
本机组所需的原料钢卷来自于上道工序的2130酸轧机组成品卷。
酸轧成品卷存放于与连退跨成“丁”字形布置的原料库内。
生产时，由原料库吊车将要生产的钢卷依次吊放到入口步进梁的鞍座上（1～3＃鞍座为受卷鞍座）。
入口步进梁分成两段且成90°布置，分别称为1＃和2＃步进梁。
1＃步进梁共有7个固定鞍座，每个鞍座装有钢卷检测装置，用于检测钢卷到达。
在第4和第5个鞍座之间设有激光测宽装置，钢卷经过此位置时被测得钢卷实际宽度，以便在第5鞍座上进行钢卷准确对中。
第6个鞍座设有一对可转动的底辊，钢卷在此鞍座上进行手动拆除打捆带。
在第6个鞍座旁有一台自动碎带机，拆下来的打捆带人工喂入碎带机自动碎断。
2＃步进梁共有4个鞍座且与1＃步进梁成90°布置，钢卷的运行方向在7＃鞍座变向90°进入2＃步进梁。
2＃步进梁的一个循环动作周期为58秒，钢卷经过2＃步进梁的4个鞍座传送后，由送卷小车（梭车）将钢卷分别送到1＃和2＃钢卷小车的鞍座上。
1＃和2＃钢卷小车分别将各自鞍座上的钢卷移送到下一个鞍座进行测宽和测卷径，目的是为了保证钢卷在开卷机卷轴上正确对中。
钢卷经过测卷径和测宽后，由钢卷小车上到开卷机的卷轴上进行开卷。
悬臂膨胀型开卷机采用液压驱动，液压缸可使得开卷机在生产中心线的两侧有150mm的行程。
这一装置可以为开卷操作和入口段张力控制提供所需要的后张力。
芯轴通过旋转液压缸进行胀紧和收缩。
芯轴鼻采用外侧轴承设计，以便正常操作中支撑芯轴。
一个驱动夹持辊装在转动臂上，以帮助开卷操作。
钢卷在1#（2#）开卷机上开卷后，钢卷头部进入夹送辊/直头机，上下辊穿带辊道将原料卷头部导入，夹送辊/直头机随即松开。
当钢卷头部送入生产线时，对中导向装置控制开卷机自动移动，以保持钢卷对中。
电感或电容传感器检测带钢位置，发出信号并通过液压缸压力来控制液压缸行程，使开卷机保持带钢在生产线中心位置。
在每一条开卷通道的直头机之后预留有一段空间，用以将来安装带钢厚度检测仪（X光型），厚度仪的作用是检测出需要去除的带钢超厚部分，并可以监视入口段带钢厚度。
在刚开工时，超厚信息将通过前道工序的PDIs给出。
经过直头机矫直的带钢头部进入入口剪切除带钢头（尾）部不合格部分，每个开卷通道的入口夹送辊帮助穿带和将切废料送进废料去除系统，带钢废料通过废料溜槽进入废料箱。
经过切头处理的位于上通道的带钢通过转向辊转向下通道，朝向焊机。
一个夹送辊将来自上、下通道的带钢送向焊机。
并与已准备好的前一卷带钢的尾部焊接起来。
焊好后的带钢通过冲孔机冲孔，并由月牙剪在焊缝处挖边。
冲孔的目的是用于焊缝检测，挖边的作用是用于不同头尾宽度的过度和切边剪宽度变换。
带钢经过焊接、冲孔、挖边后，通过1＃张紧辊进入清洗段进行表面清洗。
2）：
清洗段
清洗段由一个热碱液浸洗器、1＃刷洗器、电解清洗器、2＃刷洗器、漂洗箱挤干辊、烘干器、循环系统和烟气排放系统组成。
热碱液浸洗器采用热碱液通过浸洗的方法将油污从带钢表面脱离，1＃刷洗器将在热碱液浸洗器中脱离的油污从带钢表面去除。
电解清洗器是一个能够产生高效电解碱洗作用的栅格系统，该系统与大地绝缘。
2＃刷洗器采用漂洗水软刷形式，去除电解清洗后残留在带钢表面的铁粉。
紧接着是一个采用垂直高压漂洗的喷淋漂洗器，以达到去除带钢表面碱液和铁粉的目的。
每一清洗段都设有挤干辊，以防止溶液带出。
垂直布置的烘干器将热风吹到带钢表面，以去除表面残水。
循环系统主要是循环和储存溶液，以维持能够有效清洗和串级漂洗的工艺温度和浓度。
烟气排放系统包括一个除雾器、离心风机和排放烟道，以抽出清洗段产生的烟气。
清洗干净的带钢经过2＃张紧辊进入入口活套。
3）：
入口活套
清洗段出来的带钢进入一个垂直布置的带钢储存活套，简称为入口活套。
入口活套的作用主要是储存足够量的带钢，以保证开卷机换卷或焊机焊接时生产线工艺段仍能以最大速度连续生产。
入口活套的总套量1056m（总套量包括放套时的正常位置和活套小车行驶到每个端头的所有位置的充分全行程），有效带钢储量912m；活套小车总行程34.333m，有效行程28.5m；共有32个道次。
4）：
再结晶退火炉
带钢从入口活套出来，经过3＃张紧辊进入再结晶退火炉进行再结晶退火。
再结晶退火区域全长143.05m，为立式7层结构，整个退火炉分为预热段、加热段、均热段、一次冷却段、过时效段和二次冷却段（水淬槽）6部分。
再结晶退火是连退生产线的核心工序。
带钢在炉内随着温度的升高而逐步完成恢复和再结晶过程，在随后的冷却和过时效过程中，通过控制冷却速度和过时效时间来获得所需要的组织和性能。
5）：
中间活套
中间活套位于退火炉区域出口，带钢从退火炉的水淬槽出来进入中间活套。
中间活套的作用与入口活套类似，主要是为了在下游设备或工序出现短暂停机时（如平整机换工作辊、切边剪换宽度、出口段换卷等），便于储存带钢而使得生产线工艺段仍能以最大速度生产。
中间活套的构造和有关技术参数与入口活套相同。
6）：
平整机＋拉矫机
平整＋拉矫是连退生产线的一道重要工序。
退火后的带钢表面平直度较差，有些还有较严重的边浪、中浪、横弯翘曲、辊印等缺陷，通过平整机平整，能够有效地消除这些缺陷，改善带钢表面平直度。
此外，对某些钢种来说，退火后直接进行塑性加工容易在带钢表面产生难以消除的滑移线（系屈服平台造成），通过平整机（或平整＋拉矫）施以0.8～3％的压下率，能够有效地消除屈服平台，从而避免产生滑移线。
平整机的出入口分别装有5＃和6＃张紧辊。
5＃张紧辊是平整机的速度主令6＃张紧辊根据5＃张紧辊的速度升速到满足平整机所需要的延伸率速度值。
在平整机的入口和出口转向辊上装有张力计，以检测入口和出口的带钢张力。
在机架入口侧的工作辊前有一个抗皱辊，出口侧有一个防缠辊。
另外，在平整机和拉矫机之间设有挤干辊和干燥器，目的是在带钢进入拉矫机之前保持表面清洁干燥。
带钢板形由板形仪进行闭环控制。
平整机采用四辊型、下辊加压、上下支撑辊驱动方式。
最大延伸率为3％。
为了保证良好的带钢表面质量，平整机采用湿平整工艺，平整液为清洁的脱盐水。
平整机换工作辊时间最长为90秒，换工作辊时出口段停机而生产线不停。
正常生产中，有时采用平整＋拉矫工艺，有时只单独使用平整机，让拉矫机空过，这主要依据所生产的钢种、规格和带钢表面质量要求而定。
拉矫机为六辊拉矫机，并带有抗横向拱弯功能。
这种装置通过交替弯曲来进行矫直并以不超过2％的延伸率来修正横向拱弯。
位于拉矫机出口的7＃张紧辊将拉矫机出口张力减小到拉矫机所需要的张力值。
7）：
表面质量自动检测
一台表面自动检测系统安装在7＃张紧辊和出口活套之间，用于对带钢的各种表面缺陷进行自动检测。
需要说明的是，表面缺陷自动检测系统不参与控制，只是起缺陷预警以及表面质量记录和追踪作用，真正的表面缺陷检查与控制还得靠人工。
8）：
出口活套
带钢从拉矫机出来进入出口活套。
出口活套又称为检查活套，该活套的设置是为了在出口段停机检查带钢表面质量或切边剪换规格时，平整机仍能连续工作。
出口活套有20个道次，储套量为中间活套的一半（456m）。
9）：
出口段
出口活套出来的带钢经过转向辊、纠偏辊进入切边剪切边。
切边剪采用刀头转动台形式，以便于刀头快速更换。
废边挤压机用于切边料的快速、方便去除。
在切边剪之后布置有宽度测量装置，该装置对切边后的宽度进行连续测量。
如果带钢宽度超出控制范围，则自动调整切边剪的切边量使得带钢宽度满足控制要求。
一台在线安装的粗糙度检测仪用于上表面粗糙度检测，该装置有利于检验工操作。
带钢经过切边、测宽和粗糙度检测后，通过转向辊进入检查站。
检查站包括垂直检查段和水平检查段。
垂直检查段的作用是人工凭肉眼对带钢的正反两表面进行检查，如发现缺陷，根据缺陷的类型、轻重程度等情况进行判定或通知相关岗位人员进行处理。
在这里，表面质量自动检测仪的检测结果将有助于检验工的操作。
垂直检查段下端预留一段空间，用于将来必要时安装在线机械性能检测仪。
在线机械性能检测仪一般不参与控制，只对带钢机械性能进行预报参考。
带钢从垂直检查段出来通过转向辊进入水平检查段，水平检查段只是对带钢的水平位置顶面（正面）进行肉眼检查。
检查方法和结果处理与垂直检查段相同。
布置在检查站后面的是一台带钢在线喷印机，可根据需要对带钢的正反两面喷印一些产品信息和标识（如厂标、钢号、规格、生产日期等）。
喷印机之后是一台厚度仪，用于检测最终产品的实际厚度。
一台静电涂油机位于厚度仪之后，对带钢进行表面涂油，涂油的目的是为了防锈防腐。
静电涂油机可以控制带钢表面油的涂层，并能显示油的流量和涂层重量。
多余的油不会沉积在带钢表面，而是通过收集盘收集，再通过过滤器泵回到油箱。
该油箱是活动的，以便于不用时移出生产线防护起来。
经过静电涂油的带钢到达出口转鼓剪，出口转鼓剪的作用是切除焊缝和取样以及分卷。
废料/试样去除系统接受剪切的碎料送到试样收集处，如果是废料则送进废料箱。
最后，带钢通过位于张力卷取机前的夹送/转向辊和穿带导板，将带钢头部导入卷取机芯轴进行卷取。
当一个新的钢卷开始卷取时，安装在张力卷取机上的皮带助卷机引导带钢头部缠绕在卷取机芯轴上。
当带钢在芯轴上卷取足够的层数后，助卷机退回，出口段开始加速。
悬臂膨胀型张力卷取机采用液压驱动，液压缸可使得开卷机在生产中心线的两侧有150mm的行程。
该装置提供生产线正常生产所必需的张力和控制出口段的张力。
芯轴通过旋转液压缸进行胀紧和收缩。
芯轴鼻采用外部轴承支撑设计，以便正常操作中支撑芯轴。
张力卷取机可以以两种内径（508mm/610mm）成卷，采用加套（610mm）或不加套（508mm）来操作。
边部导向设备自动控制张力卷取机的移动，以保持钢卷端部平直。
CCD摄像装置监控带钢位置并给出信号，通过压力调节来控制张力卷取机上液压缸，以保证带钢与生产中心线对中。
钢卷成卷后，由钢卷小车从卷取机芯轴上卸下并运送到出口段梭车的鞍座上，由梭车送到出口步进梁的固定鞍座。
钢卷在出口步进梁的第二个鞍座上完成称重和打捆，运送至步进梁出口，由行车吊运入库。
第二节产品大纲
表1处理量
产品名称
技术规格
品种
产量
备注
吨/年
%
DQ钢采用IF钢和铝镇静钢（各占50％）
连退线
厚度:
0.25~2.5mm
宽度:
900~2000mm
CQ
234200
25
DQ
281040
30
DDQ
152230
16,25
EDDQ
76115
8,125
SEDDQ
76115
8,125
HSS
117100
12,5
合计
936800
100
带钢厚度：
0.25~2.50mm
带钢宽度：
900~2000mm
板卷内径：
610mm（出口610and508mm）
板卷外径：
max.2150mm；min.1000mm
卷重：
max.45t
板卷单重：
19kg/mm（平均）
24kg/mm（最大）
表2CQ,DQ级–原料规格
宽度（mm）
平均厚度
900~1050
>1050~1250
>1250~1550
>1550~2000
合计
975
1150
1390
1800
厚度（mm）
（mm）
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
0.25~0.50
0,4
5152
1
20610
4
0
0
0
0
25762
5
>0.50~0.70
0,6
7729
1,5
64405
12,5
82438
16
0
0
154572
30
>0.70~0.90
0,8
7729
1,5
61829
12
74710
14,5
61829
12
206096
40
>0.90~1.10
1
2576
0,5
18033
3,5
28338
5,5
28338
5,5
77286
15
>1.10~1.30
1,2
1546
0,3
6183
1,2
10305
2
7729
1,5
25762
5
>1.30~2.00
1,65
1030
0,2
9274
1,8
10305
2
5152
1
25762
5
合计
25762
5
180334
35
206096
40
103048
20
515240
100
平均规格:
0.81mm（厚度）X1367.3mm（宽度）
表3DDQ,EDDQ,SEDDQ级-原料规格
宽度（mm）
平均厚度
900~1050
>1050~1250
>1250~1550
>1550~2000
合计
975
1150
1390
1800
厚度（mm）
（mm）
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
0.50~0.70
0,6
4567
1,5
7612
2,5
18268
6
0
0
30446
10
>0.70~0.90
0,8
4567
1,5
60892
20
76115
25
41102
13,5
182676
60
>0.90~1.10
1
4567
1,5
27401
9
15223
5
13701
4,5
60892
20
>1.10~1.30
1,2
913
0,3
5176
1,7
6089
2
3045
1
15223
5
>1.30~1.50
1,4
609
0,2
5480
1,8
6089
2
3045
1
15223
5
合计
15223
5
106561
35
121784
40
60892
20
304460
100
平均规格:
0.87mm（厚度）X1367.3mm（宽度）
表4高强钢原料规格:
340-850MPa
钢种
强度（MPa）
原料规格
产量分配
吨/年
%
CQ-HSS
340~590
590MPaClass:
0.60~2.5×900~1550mm
2342
2
340~440MPaClass:
0.40~2.00×900~2000mm
2342
2
DQ-HSS
340~440
0.40~2.00×900~2000mm
23420
20
DDQ-HSS
340~440
0.40~2.00×900~2000mm
35130
30
BH-HSS
340
0.40~2.00×900~2000mm
23420
20
lowyieldratio-HSS
440~800
440MPaClass:
0.6~2.50×900~1550mm
9368
8
800MPaClass:
0.6~2.50×900~1550mm
9368
8
TRIP
590~800
0.6~2.50×900~1550mm
11710
10
合计
117100
100
表5CQ-HSS（340MPa）、DQ-HSS（340-440MPa）、BH-HSS（340MPa）级-原料规格
宽度（mm）
平均厚度
（mm）
900~1050
>1050~1250
>1250~1550
>1550~2000
合计
975
1150
1390
1800
厚度（mm）
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
0.40~0.60
0,5
1349
1,6
1686
2
1180
1,4
0
0
4216
5
>0.60~0.80
0,7
1518
1,8
15176
18
16525
19,6
8937
10,6
42156
50
>0.80~1.00
0,9
674
0,8
9274
11
10961
13
4384
5,2
25294
30
>1.00~1.30
1,15
506
0,6
1686
2
3372
4
2867
3,4
8431
10
>1.30~2.00
1,65
169
0,2
1686
2
1686
2
674
0,8
4216
5
合计
4216
5
29509
35
33725
40
16862
20
84312
100
平均规格:
0.84mm（厚度）X1367.3mm（宽度）
表6CQ-HSS（590Mpa）、lowyieldratio-HSS（850MPa）andTRIP（590-850MPa）级–原料规格
宽度（mm）
平均厚度
900~1050
>1050~1250
>1250~1550
>1550~2000
合计
975
1150
1390
1800
厚度（mm）
（mm）
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
吨/年
%
>0.60~0.80
0,7
2459
10,5
3279
14
3630
15,5
0
0
9368
40
>0.80~1.00
0,9
1030
4,4
5574
23,8
5106
21,8
0
0
11710
50
>1.00~1.30
1,15
141
0,6
632
2,7
398
1,7
0
0
1171
5
>1.30
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