CN103757189A - 连退机组的缓冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连退机组的缓冷方法，所述缓冷方法包括低碳铝镇静钢带进入缓冷段后经过五个道次的缓冷处理，在缓冷过程中，控制低碳铝镇静钢带的冷却速度＜8℃/s。本发明改进了连退生产线的设备和工艺，使得采用低碳铝镇静钢替代IF钢生产DQ级产品，所获得的DQ级产品拥有优良的冲压性能，减少了真空处理步骤，降低了生产成本。

Description

连退机组的缓冷方法

技术领域

本发明属于金属热处理领域，尤其涉及一种用于连退机组缓冷段的工艺控制方法。

背景技术

低碳铝镇静钢产品因冲压性能优良、外表美观而被广泛应用于汽车、家电、化工、建筑等行业，是冶金行业中产量较高、经济效益较好的钢产品之一。低碳铝镇静钢可以通过罩式退火或者连续退火生产，连续退火技术具有产品质量高、生产率高、成品率高等特点，由于连续退火技术实现了冷轧带钢快速、经济和大规模的生产，所以现今罩式退火技术正在广泛地被连续退火技术所取代。

由于用户对连退产品的冲压性能要求较高，而连退机组的高温均热时间较短，冷却速度较快，为了确保DQ级连退产品的冲压性能，必须在炼钢时对钢的化学成份作相应的控制和调整。例如，为了获得理想的再结晶状况和成形特性，必须将填隙式溶解元素（碳和氮）以及固溶加强元素（锰、硅和铁）维持在较低含量水平，同时在连续退火均热后，需要有足够长的缓冷时间促进有利于冲压性能的｛111｝织构的形成和发展。

但是，在现有的连续退火技术中，通常采用低碳铝镇静钢生产路线难以获得冲压性能理想的DQ级产品，只有采用成本更高的IF钢生产路线才能获得冲压性能优良的产品。

发明内容

本发明的目的在于，对缓冷段的设备和工艺作出改进，使得采用低碳铝镇静钢替代IF钢来生产DQ级产品，可以获得良好的冲压性能，从而无须经过真空处理步聚，降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种连退机组的缓冷方法，所述缓冷方法包括低碳铝镇静钢带进入缓冷段后经过五个道次的缓冷处理，在缓冷过程中控制低碳铝镇静钢带的冷却速度＜8℃/s。

根据本发明的实施例，所述缓冷方法还包括进入缓冷段之前控制均热段的时间≥45s。

根据本发明的实施例，所述缓冷方法还包括缓冷段结束后控制快冷段的冷却速度≥50℃/s。

根据本发明的实施例，所述缓冷段的五个道次设置在1个冷却室内。

根据本发明的实施例，通过向低碳铝镇静钢带喷冷保护气体来实现低碳铝镇静钢的冷却。

根据本发明的实施例，所述冷保护气体为氮氢混合气体。

根据本发明的实施例，在低碳铝镇静钢带的两侧设置风箱，所述冷保护气体通过风箱上的喷气缝喷出。

根据本发明的实施例，所述缓冷方法还包括采用风机和热交换器对冷保护气体进行冷却。

根据本发明的实施例，所述风机可为两台，分别设置在缓冷段的操作侧和传动侧。

根据本发明的实施例，所述缓冷方法还包括采用电加热补偿冷却过程中的热损失。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了根据本发明实施例的采用低碳铝镇静钢带生产DQ级产品的加热曲线图；

图2示出了根据本发明实施例的连退机组缓冷段正视图，

其中，1-1#炉底辊、2-2#炉底辊、3-3#炉底辊、4-4#炉底辊（张力计辊）、5-5#炉顶辊、6-6#炉顶辊、7-7#炉顶辊、8-8#炉顶辊（张力辊）、9-冷却室入口、10-冷却室出口、11-冷却室。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步的阐述，然而，下述实施例仅起到示例性的说明作用，并不能够用来限制本发明。

本发明提供一种连退机组的缓冷方法，所述缓冷方法包括低碳铝镇静钢带进入缓冷段后经过五个道次的缓冷处理，在缓冷过程中控制低碳铝镇静钢带的冷却速度＜8℃/s。

在连退机组中由退火炉对产品执行热处理，退火炉包括由预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、OAS段（时效段）、终冷段和水淬段形成的完整的退火周期。为了使产品获得良好的成型性必须调整生产过程中各环节的生产条件，达到控制低碳铝镇静钢带的析出条件、显微构造和金相组织的目的，而缓冷段的冷却速度是影响产品性能的重要工艺条件之一。

图1示出了根据本发明实施例的采用低碳铝镇静钢带生产DQ级产品的加热曲线图。如图1所示，低碳铝镇静钢带在加热段被加热到790℃后进入均热段，均热段的保温时间不低于45s，然后进入缓冷段，在缓冷过程中控制钢带的冷却速度不超过8℃/s，缓冷至660℃～680℃之后进入快冷段，控制快冷速度不低于50℃/s，使钢带在快冷段出口冷却至不超过400℃，在过时效段的时效时间不低于145s，并且时效出口温度控制在350℃～360℃，在终冷段钢带的温度不超过180℃，最后水淬段使钢带冷却至40℃。

改进前，某冷轧钢厂采用低碳铝镇静钢生产DQ级钢带时，由于连退生产线的缓冷段过短（缓冷段仅5m），缓冷速度过快，低碳铝镇静钢带在退火均热后直接进入快速喷气冷却段，钢带在均热保温再结晶后，无法使有利于冲压性能的｛111｝晶粒生长，生产出的产品平面塑性应变比低，无法满足用户对冲压性能的要求。因此，只有采用IF钢成分体系来生产DQ级产品才能达到期望的冲压性能，这是因为IF钢中碳的含量低于0.005%，碳完全被Ti等合金元素固定，不会出现固溶碳引起的应变时效，同时，其组织为全铁素体组织，材质软，有利于冲压。

然而，IF钢的生产路线因为包括真空处理步骤而成本较高，本发明针对现有的低碳铝镇静钢生产DQ级产品的工艺关键步骤——缓冷段的冷却速度作出改进，使缓冷速度降下来，有利于使铁素体中的固溶碳在冷却时从原有晶界碳化物和晶界上析出，促使｛111｝织构优先形核和长大，避免因为冷却速度过快而引起钢带的延伸性和耐时效性变差，使最终的退火织构出现非常理想的{111}特征。

这项工艺参数的改进幅度虽小，却可以显著提高由低碳铝镇静钢路线生产的DQ级产品的冲压性能。为了达到使缓冷速度减慢的目的，本发明针对连退生产线的设备作出改进。

图2是根据本发明实施例的连退机组缓冷段正视图。如图2所示，该冷轧连退机组缓冷段的冷却室11内原设计有三个道次，冷却速度快，为了确保钢带的缓冷速度降至＜8℃/s，需要对缓冷道次配置进行调整。通过对缓冷段冷却速度的计算，结合钢带运行速度、温度降低幅度等工艺因素，将冷却室11内的缓冷道次确定为五个道次。

如图2所示，低碳铝镇静钢带经过均热段后从冷却室入口9进入冷却室11，在冷却室11内完成缓冷后从冷却室出口10出来进入快冷段。其中，冷却室11包括8个辊，1#辊、2#辊、3#辊、4#辊为炉底辊，5#辊、6#辊、7#辊、8#辊为炉顶辊，其中4#炉底辊为张力计辊，其作用是检测缓冷段钢带的张力，防止钢带跑偏造成板形不良甚至断带，8#炉顶辊为张力辊，其作用是建立钢带的张力。低碳铝镇静钢带经过1#炉底辊后开始缓冷，依次通过2#炉底辊、5#炉顶辊、3#炉底辊、6#炉顶辊、4#炉底辊、7#炉顶辊完成全部五个道次的缓冷操作，最后经过8#炉顶辊进入快冷段。

根据本发明的实施例，可以通过向低碳铝镇静钢带的两侧喷送冷保护气体来实现冷却，冷保护气体优选为氮氢混合气体，实施方法是在钢带的两侧分别设置风箱，风箱上设有多条喷气缝，由喷气缝将采集自炉膛的冷保护气体喷向钢带两侧。风箱的体积和功率可根据具体工况进行设备选型，风箱上的喷气缝优选为横向排列，以将冷保护气体均匀送出。然而，本发明不受限于此，喷气缝也可以是槽型管等其他具有气流输出功能的装置。

根据本发明的实施例，冷保护气体可由热交换器来冷却，根据图2示出的冷却室正视图，纸面前方为操作侧，后方为传动侧，在传动侧和操作侧各设有一台风机，将退火炉内的冷保护气体从炉膛内抽送至热交换器，经过冷却后再输送回炉膛内以供风箱采集。

根据本发明的实施例，可用电加热补偿冷却过程中的热损失。电加热单元优选设在冷却室11内，当钢带经过缓冷后的温度达不到工艺要求时可以启动电加热单元，使钢带的温度满足快冷段的要求。

下面，通过具体示例进一步阐述本发明的实施效果。

其中，示例1为本发明的示例性实施例，对比例1为采用改进前的低碳铝镇静钢生产DQ级产品的工艺路线，对比例2为采用IF钢生产DQ级产品的工艺路线。

示例1：

采用厚度1.0mm的低碳铝镇静钢带，在连退机组内加热至790℃，经过均热段保温45s后送入缓冷段，控制缓冷速度为7℃/s，缓冷结束后送入快冷段并控制快冷速度为55℃/s，继续进行后续工艺获得DQ级产品，其退火周期的工艺参数见表1，力学性能见表2。

对比例1：

采用厚度1.0mm的低碳铝镇静钢带，在连退机组内加热至790℃，经过均热段保温38s后送入缓冷段，控制缓冷速度为13℃/s，缓冷结束后送入快冷段并控制快冷速度为55℃/s，继续进行后续工艺获得DQ级产品，其退火周期的工艺参数见表1，力学性能见表2。

对比例2：

采用厚度1.0mm的IF钢带，在连退机组内加热至820℃，经过均热段保温45s后送入缓冷段，控制缓冷速度为13℃/s，缓冷结束后送入快冷段并控制快冷速度为55℃/s，继续进行后续工艺获得DQ级产品，其退火周期的工艺参数见表1，力学性能见表2。

表1：DQ级产品退火周期对比

表2：DQ级产品的力学性能对比

由表1可知，缓冷速度的降低有助于固溶碳的析出，使冷却阶段的碳化物析出达到平衡。同时，在低碳铝镇静钢带进入缓冷段之前，均热保温的时间也较长，碳的溶解达到了平衡，根据退火温度，钢带内部的组织结构只发生有限的晶粒生长，进入快冷段后冷却速度骤然变快即可得到理想的机械性能并且消除了时效性影响。

由表2可知，采用低碳铝镇静钢的工艺路线配以本发明的缓冷方法获得的DQ级产品力学性能与采用IF钢生产的DQ级产品不相上下，屈服强度低于改进前的工艺获得的产品，不再那么硬和脆，伸长率也有所提高，应变硬化指数和塑性应变比显著提高，所得产品拥有良好的深冲性能。

本发明的缓冷方法与采用IF钢生产DQ级产品的工艺路线相比省去了真空处理的步骤，降低了生产成本。以国内某冷轧钢厂为例，现有的2条连退生产线每年生产DQ级产品42万吨，采用IF钢的生产工艺，由于需要真空处理而使吨钢成本增加30元，按照其中30%采用低碳铝镇静钢代替IF钢生产DQ级产品来计算，该冷轧钢厂通过工艺优化后，每年可以降低生产成本约42×0.3×30=378万元。

然而，本发明并不受限于上述实施例，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种连退机组的缓冷方法，所述缓冷方法包括低碳铝镇静钢带进入缓冷段后经过五个道次的缓冷处理，在缓冷过程中，控制低碳铝镇静钢带的冷却速度＜8℃/s。

2.根据权利要求1所述的缓冷方法，所述缓冷方法还包括进入缓冷段之前控制均热段的时间≥45s。

3.根据权利要求1所述的缓冷方法，所述缓冷方法还包括缓冷段结束后控制快冷段的冷却速度≥50℃/s。

4.根据权利要求1所述的缓冷方法，其中，所述缓冷段的五个道次设置在1个冷却室内。

5.根据权利要求1所述的缓冷方法，其中，通过向低碳铝镇静钢带喷冷保护气体来实现带钢的冷却。

6.根据权利要求5所述的缓冷方法，其中，所述冷保护气体为氮氢混合气体。

7.根据权利要求5所述的缓冷方法，其中，在低碳铝镇静钢带的两侧设置风箱，所述冷保护气体通过风箱上的喷气缝喷出。

8.根据权利要求5所述的缓冷方法，所述缓冷方法还包括采用风机和热交换器对冷保护气体进行冷却。

9.根据权利要求8所述的缓冷方法，其中，所述风机为两台，分别设置在缓冷段的操作侧和传动侧。

10.根据权利要求1所述的缓冷方法，所述缓冷方法还包括采用电加热补偿冷却过程中的热损失。

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