專利名稱：一種避免冷軋帶鋼粘接的方法及無粘接罩式退火爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種避免冷軋帶鋼粘接的方法及裝置，屬熱處理領(lǐng)域。
技術(shù)背景冷軋低碳鋼鋼帶的熱處理通常是再結(jié)晶退火，以消除冷軋引起的加工 硬化，使其在后序加工過程(如深沖及拉伸)中有很高的塑性。低碳鋼的再 結(jié)晶退火，由于鋼種和要求不同，其熱處理工藝也不同。對于退火設(shè)備來說，大體上總要求以一定速度加熱到70(TC左右，適當均熱，再以一定速 度冷卻，冷到室溫(或5(TC以下)以便平整及精整；為了提高爐臺周轉(zhuǎn)率， 通常只冷到帶鋼在大氣中不氧化的溫度(如150 16(TC)出爐,再到最終冷 卻臺連續(xù)冷卻。粘接就是在一定的溫度和應(yīng)力作用下，在一定時間內(nèi)緊卷退火發(fā)生層 間局部焊合的現(xiàn)象。在平整開卷時，由于粘接的影響導(dǎo)致帶鋼不再沿鋼卷切向打開，而是產(chǎn)生一定弧度，粘接力的一部分成為使帶鋼彎折的力。當 粘接力的這一分力超過帶鋼屈服極限時，就形成了垂直于帶鋼軸向的弧形 彎折。冷軋帶鋼經(jīng)過罩式爐退火很容易產(chǎn)生粘接，目前在世界范圍內(nèi)采用罩 式爐退火的冷軋廠中都不同程度地存在。在國內(nèi)冷軋技術(shù)中處于領(lǐng)先地位 的鋼廠，粘接廢次品也在0.7%左右，因此，粘接一直是帶鋼主要的質(zhì)量缺 陷之一。由于粘接缺陷的存在，導(dǎo)致冷軋薄帶鋼在很多領(lǐng)域內(nèi)無法使用。 因此每年因為粘接缺陷至廢的鋼卷約20~50萬噸，經(jīng)濟效益損失巨大。發(fā)明內(nèi)容針對利用罩式爐對鋼卷退火過程中存在著帶鋼粘接的問題，本發(fā)明提 供一種方法及裝置，可以從根本上避免帶剛的粘接，從而大大提高帶鋼的 成品率。首先闡述一下本發(fā)明原理在罩式爐退火生產(chǎn)過程中，鋼卷成分與表面粗糙度是確定的，粘接的 影響因素主要是溫度、壓力、時間。壓力除了與來料的卷取張力有關(guān)外，還與溫度分布有關(guān)。如圖l所示，在加熱過程中，鋼卷外圈與內(nèi)圈的溫度高于中部的溫度， 外圈與內(nèi)圈的熱膨脹大于中部。外圈壓應(yīng)力減小，內(nèi)圈壓應(yīng)力增大，此時易在內(nèi)圈產(chǎn)生粘接；如圖2所示，在冷卻過程中，外圈與內(nèi)圈的溫度低于中部，外圈與內(nèi)圈的冷收縮大于中部。內(nèi)圈的壓應(yīng)力減小，中部的壓應(yīng)力 增加，此時易在中部產(chǎn)生粘接。由于在冷卻開始階段溫度高、溫差大，原子擴張能力較強，且壓應(yīng)力 大，所以粘接主要產(chǎn)生于冷卻開始階段，相對應(yīng)的是鋼卷中部(焊縫區(qū)域) 產(chǎn)生的粘接多于其它部位。在罩式爐退火過程中，鋼卷釆用立卷依次縱向堆放，卷與卷之間用對 流板相隔。對流板不但避免了鋼巻與鋼卷的粘接，還起到導(dǎo)流作用。在退火周期中鋼卷徑向熱應(yīng)力為CTr = o"n + (rt,其中o"n為熱應(yīng)力，"為彈性應(yīng)力。熱應(yīng)力與鋼卷的溫度及溫度分布有關(guān)，彈性應(yīng)力與帶鋼成分、卷取張 力等因素有關(guān)。罩式爐退火過程通過對爐氣熱電偶的控制實現(xiàn)對退火工藝的控制，另 設(shè)壓緊熱電偶作為參考以防止爐氣熱電偶測溫不準。在加熱過程中，其傳 熱途徑是加熱罩—內(nèi)罩—爐內(nèi)保護氣體—鋼卷外圈(內(nèi)圈)—鋼卷中部(冷 點)；在冷卻過程中，其冷卻途徑是冷卻罩—內(nèi)罩—爐內(nèi)保護氣體—鋼卷 外圈(內(nèi)圈)—鋼卷中部(冷點)?？梢?，鋼卷中部的溫度變化始終滯后于鋼卷芯部和外圏，前面論述了 粘接多在帶鋼中部形成，又在冷卻開始階段產(chǎn)生，即粘接多產(chǎn)生于沿帶鋼 長度方向的中部。從粘接控制方面考慮，高溫段的冷卻速度越慢，產(chǎn)生粘 接的可能性越小。因此，在鋼卷冷卻過程中，控制其冷卻途徑為冷卻罩 —內(nèi)罩—爐內(nèi)保護氣體—鋼卷內(nèi)圈—鋼卷中部(冷點)—鋼卷外圈，也就不會出現(xiàn)鋼卷粘接現(xiàn)象。因此，本發(fā)明提供了一種避免冷軋帶鋼粘接的方法，具體方法是控 制鋼卷的冷卻速度從快到慢依次為鋼卷內(nèi)圈—鋼卷中部(冷點)—鋼 卷外圈。具體操作方法是，在鋼卷心部采用水冷卻的方式，在鋼卷外圈采用輻射冷卻的方式。同時，本發(fā)明提供一種配合上述方法使用的無粘接罩式退火爐，它包 括固定在爐臺上的罩體，所述罩體內(nèi)軸向上設(shè)有冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng) 固定在爐臺上。對上述退火爐的優(yōu)選結(jié)構(gòu)是，所述冷卻系統(tǒng)是水冷卻系統(tǒng)。 對上述水冷卻系統(tǒng)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)是，所述水冷卻系統(tǒng)是由 一根或多根水 管盤繞而成圓柱形，盤繞后的水管外直徑需小于待冷卻鋼卷的內(nèi)圈直徑。 在所述罩體內(nèi)還固定有使冷熱氣體保持均勻的風機。綜上，本發(fā)明找到了鋼圏粘接的原因，所提供的方法從根本上解決了 帶鋼粘接的問題，經(jīng)試驗，釆用本發(fā)明所述方法對鋼圈進行冷卻后再無粘 接現(xiàn)象，試驗鋼圈再沒有因粘接出現(xiàn)廢品的情況，因此本發(fā)明解決了鋼圈 "粘接"這一世界性難題。同時，將待冷卻鋼圈放在本發(fā)明所述的罩式退 火爐中可以很好地實現(xiàn)無粘接目的，它還可以在原罩式爐上進行改造，因 此，本發(fā)明效益好、效果好，投資少，具有廣闊的巿前景，利于推廣應(yīng)用。


圖1是鋼圈在加熱過程中壓應(yīng)力增大區(qū)域示意圖； 圖2是鋼圈在冷卻過程中壓應(yīng)力增大區(qū)域示意圖； 圖3是本發(fā)明所述無粘接罩式退火爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖詳細闡述本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。一種避免冷軋帶鋼粘接的方法是，控制鋼卷的冷卻速度從快到慢依次 為鋼卷內(nèi)圈—鋼卷中部(冷點)—鋼卷外圈。這樣，鋼卷從心部冷卻， 通過熱傳導(dǎo)，使鋼卷中部的冷卻速度大于鋼巻外圈的冷卻速度，從而避免 了鋼圈粘接?？刂其摼碇胁康睦鋮s速度大于鋼卷外圈冷卻速度的方法是很多的，比 如開始時只對鋼卷內(nèi)圈冷卻外圈不冷卻，待內(nèi)圈冷量傳遞到冷點后再開始 外圏冷卻，這樣內(nèi)圈鋼帶的收縮速度大于外圈，從而避免粘接。本發(fā)明提供一種使鋼卷中部的冷卻速度大于鋼卷外圈冷卻速度的具體 方法，即在鋼卷心部采用水冷卻的方式，在鋼卷外圈釆用輻射冷卻的方式， 控制水冷卻速度大于輻射冷卻速度，即可實現(xiàn)所述目的。5本實施方式同時提供一種無粘接罩式退火爐，與現(xiàn)有退火爐相同之處在于，都包括固定在爐臺l上的罩體2，罩體2包括外罩(加熱罩)2-1和 內(nèi)罩2-2，內(nèi)罩2-2內(nèi)擺放有待冷卻鋼卷4,鋼卷4釆用立卷依次縱向堆放， 卷與巻之間用對流板5相隔，對流板5不但避免了鋼卷與鋼巻的粘結(jié)，還 起到導(dǎo)流作用。與現(xiàn)有退火爐不同之處在于，參照圖3,本發(fā)明在罩體2內(nèi) 軸向上設(shè)有冷卻系統(tǒng)3，盤繞后的水管外直徑小于待冷卻鋼卷的內(nèi)圈直徑， 這樣，鋼卷縱向堆放時，冷卻系統(tǒng)穿過鋼卷的心部，從而對鋼卷內(nèi)圈進行 冷卻。本實施方式所述冷卻系統(tǒng)3是水冷卻系統(tǒng)，參照圖3，它是由一根或多 根水管盤繞而成圓柱形，冷卻介質(zhì)通過入口 3-1到達冷卻系統(tǒng)上部，然后 在冷卻系統(tǒng)集管內(nèi)以螺旋形式向下流動，從而冷卻鋼卷心部，冷卻介質(zhì)通 過冷卻出口 3-2流出爐外進行換熱或循環(huán)。冷卻系統(tǒng)通過冷卻出口管和入 口管，固定在爐臺l上。在鋼卷冷卻時，首先打開心部冷卻系統(tǒng)，使鋼卷從心部冷卻，通過熱 傳導(dǎo)，使鋼卷中部(冷點)的冷卻速度大于鋼卷外圏的冷卻速度，也就實 現(xiàn)了鋼卷內(nèi)圈—鋼卷中部(冷點)—鋼卷外圈的冷卻過程，這樣就形 成了鋼卷從內(nèi)圈層層向外冷卻，鋼卷層層收縮，從而杜絕了粘接現(xiàn)象的發(fā) 生。實際使用中，冷卻系統(tǒng)并不限于本實施方式所述使冷卻水螺旋形式流 動的結(jié)構(gòu)，水管都設(shè)置為豎直結(jié)構(gòu)也都可以實現(xiàn)對鋼卷內(nèi)圈的冷卻，因此 凡是能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼卷內(nèi)圈冷卻的結(jié)構(gòu)，都在本專利的保護范圍之內(nèi)。還可以在罩體2內(nèi)固定設(shè)置使冷熱氣體保持均勻的風機6,風機6可以 固定在爐臺1上，也可以根據(jù)需要固定在罩體內(nèi)的其他位置，只要是能夠 實現(xiàn)使罩體內(nèi)的氣體保持均勻目的，都在本專利的保護范圍之內(nèi)。另外需要說明的是，本實施方式只是對本專利的示例性說明而并非限 定它的保護范圍，本領(lǐng)域人員可以根據(jù)本專利的說明書而對所述技術(shù)進行 局部改變，但凡這種改變是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動就能夠得到的，都視為對本 專利的等同替換，因此都在本專利的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種避免冷軋帶鋼粘接的方法，其特征在于控制鋼卷的冷卻速度從快到慢依次為鋼卷內(nèi)圈→鋼卷中部(冷點)→鋼卷外圈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的罩式爐退火時避免冷軋帶鋼粘接的方法，其 特征在于在鋼卷心部釆用水冷卻的方式，在鋼卷外圈釆用輻射冷卻的方式。
3. —種無粘接罩式退火爐，它包括固定在爐臺(1)上的罩體(2)， 其特征在于所述罩體(2)內(nèi)軸向上設(shè)有冷卻系統(tǒng)(3)，所述冷卻系統(tǒng)(3) 固定在爐臺(1)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無粘接罩式退火爐，其特征在于所述冷卻系 統(tǒng)(3)是水冷卻系統(tǒng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無粘接罩式退火爐，其特征在于所述水冷卻 系統(tǒng)是由 一根或多根水管盤繞而成圓柱形，盤繞后的水管外直徑小于待冷 卻鋼卷的內(nèi)圈直徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3、 4或5所述的無粘接罩式退火爐，其特征在于所 述罩體(2)內(nèi)固定有使冷熱氣體保持均勻的風機(6)。
全文摘要
一種避免冷軋帶鋼粘接的方法及無粘接罩式退火爐，屬熱處理領(lǐng)域。針對利用罩式爐對鋼卷退火過程中存在著帶鋼粘接的問題，本發(fā)明提供一種避免冷軋帶鋼粘接的方法，控制鋼卷的冷卻速度從快到慢依次為鋼卷內(nèi)圈→鋼卷中部(冷點)→鋼卷外圈。同時，本發(fā)明提供一種無粘接罩式退火爐，它包括固定在爐臺上的罩體，所述罩體內(nèi)軸向上設(shè)有冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)固定在爐臺上。采用本發(fā)明所述方法對鋼圈進行冷卻后再無粘接現(xiàn)象，試驗鋼圈再沒有因粘接出現(xiàn)廢品的情況。同時，將待冷卻鋼圈放在本發(fā)明所述的罩式退火爐中可以很好地實現(xiàn)無粘接目的，它還可以在原罩式爐上進行改造，因此，本發(fā)明效益好、效果好，投資少，具有廣闊的市前景，利于推廣應(yīng)用。
文檔編號C21D9/663GK101250620SQ20081004719
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者馮大軍, 姚成君, 張鳳泉, 杜光梁, 璞 黃 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司