[发明专利]一种避免冷轧带钢粘接的方法及无粘接罩式退火炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种避免冷轧带钢粘接的方法及装置，属热处理领域。

背景技术

冷轧低碳钢钢带的热处理通常是再结晶退火，以消除冷轧引起的加工硬化，使其在后序加工过程(如深冲及拉伸)中有很高的塑性。低碳钢的再结晶退火，由于钢种和要求不同，其热处理工艺也不同。对于退火设备来说，大体上总要求以一定速度加热到700℃左右，适当均热，再以一定速度冷却，冷到室温(或50℃以下)以便平整及精整；为了提高炉台周转率，通常只冷到带钢在大气中不氧化的温度(如150～160℃)出炉，再到最终冷却台连续冷却。

粘接就是在一定的温度和应力作用下，在一定时间内紧卷退火发生层间局部焊合的现象。在平整开卷时，由于粘接的影响导致带钢不再沿钢卷切向打开，而是产生一定弧度，粘接力的一部分成为使带钢弯折的力。当粘接力的这一分力超过带钢屈服极限时，就形成了垂直于带钢轴向的弧形弯折。

冷轧带钢经过罩式炉退火很容易产生粘接，目前在世界范围内采用罩式炉退火的冷轧厂中都不同程度地存在。在国内冷轧技术中处于领先地位的钢厂，粘接废次品也在0.7％左右，因此，粘接一直是带钢主要的质量缺陷之一。由于粘接缺陷的存在，导致冷轧薄带钢在很多领域内无法使用。因此每年因为粘接缺陷至废的钢卷约20～50万吨，经济效益损失巨大。

发明内容

针对利用罩式炉对钢卷退火过程中存在着带钢粘接的问题，本发明提供一种方法及装置，可以从根本上避免带刚的粘接，从而大大提高带钢的成品率。

首先阐述一下本发明原理：

在罩式炉退火生产过程中，钢卷成分与表面粗糙度是确定的，粘接的影响因素主要是：温度、压力、时间。压力除了与来料的卷取张力有关外，还与温度分布有关。

如图1所示，在加热过程中，钢卷外圈与内圈的温度高于中部的温度，外圈与内圈的热膨胀大于中部。外圈压应力减小，内圈压应力增大，此时易在内圈产生粘接；如图2所示，在冷却过程中，外圈与内圈的温度低于中部，外圈与内圈的冷收缩大于中部。内圈的压应力减小，中部的压应力增加，此时易在中部产生粘接。

由于在冷却开始阶段温度高、温差大，原子扩张能力较强，且压应力大，所以粘接主要产生于冷却开始阶段，相对应的是钢卷中部(焊缝区域)产生的粘接多于其它部位。

在罩式炉退火过程中，钢卷采用立卷依次纵向堆放，卷与卷之间用对流板相隔。对流板不但避免了钢卷与钢卷的粘接，还起到导流作用。

在退火周期中钢卷径向热应力为：

σr＝σn+σt，其中：σn为热应力，σt为弹性应力。

热应力与钢卷的温度及温度分布有关，弹性应力与带钢成分、卷取张力等因素有关。

罩式炉退火过程通过对炉气热电偶的控制实现对退火工艺的控制，另设压紧热电偶作为参考以防止炉气热电偶测温不准。在加热过程中，其传热途径是：加热罩→内罩→炉内保护气体→钢卷外圈(内圈)→钢卷中部(冷点)；在冷却过程中，其冷却途径是：冷却罩→内罩→炉内保护气体→钢卷外圈(内圈)→钢卷中部(冷点)。

可见，钢卷中部的温度变化始终滞后于钢卷芯部和外圈，前面论述了粘接多在带钢中部形成，又在冷却开始阶段产生，即粘接多产生于沿带钢长度方向的中部。从粘接控制方面考虑，高温段的冷却速度越慢，产生粘接的可能性越小。因此，在钢卷冷却过程中，控制其冷却途径为：冷却罩→内罩→炉内保护气体→钢卷内圈→钢卷中部(冷点)→钢卷外圈，也就不会出现钢卷粘接现象。

因此，本发明提供了一种避免冷轧带钢粘接的方法，具体方法是：控制钢卷的冷却速度从快到慢依次为：钢卷内圈→钢卷中部(冷点)→钢卷外圈。

具体操作方法是，在钢卷心部采用水冷却的方式，在钢卷外圈采用辐射冷却的方式。

同时，本发明提供一种配合上述方法使用的无粘接罩式退火炉，它包括固定在炉台上的罩体，所述罩体内轴向上设有冷却系统，所述冷却系统固定在炉台上。

对上述退火炉的优选结构是，所述冷却系统是水冷却系统。

对上述水冷却系统的优选结构是，所述水冷却系统是由一根或多根水管盘绕而成圆柱形，盘绕后的水管外直径需小于待冷却钢卷的内圈直径。

在所述罩体内还固定有使冷热气体保持均匀的风机。