退火粘接分析.docx

罩式退火粘接分析及治理 1、前言 退火是冷轧钢带不可缺少的一个重要生产工序，其主要目的：消除钢带冷轧变形产生的加工硬化和内应力，使带钢具有客户要求的金相组织、良好的机械性能和光亮的表面。退火炉有罩式退火和连续退火两种形式，其中罩式退火以投资省、占地面积小、生产组织灵活、适合品种钢开发等优点在中小企业得到广泛的应用，但罩式退火的生产特点决定了在罩式退火过程中容易出现粘结缺陷，使得产品质量降级甚至判废。。 莱芜市泰山冷轧板有限公司950产线以SPCC为主，产品规格主要集中在0.15-0.5mm*712-830mm，退火采用的是罩式退火，产品质量稳定。但进入2011年后粘接缺陷在冷轧内部缺陷中一直处于首位，严重影响了产品质量的提升和企业的信誉和效益，因此有必要对造成粘接缺陷的因素进行系统分析并彻底根治。 2、粘接缺陷机理分析 关于罩式炉中产品粘接的机理在国内外众多刊物上都有介绍和分析，究其根本原因是：在退火过程中钢卷内部存在温度梯度和压应力，高温作用下局部压应力过大超过屈服极限而产生塑性变形，处于热激活状态的铁原子发生跨金属界面迁移在界面处形成共生晶粒而产生粘接。 钢卷内部的压应力主要是由两部分组成：一部分是退火温度变化而带来的热应力，主要取决于退火工艺制度；另外一部分则是钢卷进入退火炉之前的原始内应力，主要取决于轧机或脱脂机组卷取张力的设定。 在加热阶段，钢卷内外层升温速率大于芯部，造成外层与芯部间压应力减小，内层与芯部间压应力增大，使得内层与芯部之间的钢带存在粘接趋势。 在冷却阶段，内夕卜层降温速率大于芯部.造成外层与芯部间因冷缩不均匀产生较大压应力。尤其在冷却初始骱段，温度梯度逐渐增大，压应力也随之增大。当卷芯温度降至一定温度时，卷芯与外层温度梯度最大，压应力也最大，使得外层与芯部之间的钢带存在粘接趋势。 在高温作用下带卷的屈服强度大幅降低，带卷层与层之间在压应力作用下局部（厚度不均、凸起部位）会产生塑性变形，使层间接触面积显著增大，界面间铁原于扩散速度加快，当扩散层达到一定深度，即形成粘结。 3、影响粘接的因素分析 通过对产生粘结的各种现象进行了观察、统计和试验研究，发现钢卷发生粘结主要与以下因素有关：（1）产品规格；（2）钢种（化学成分）；（3）带钢板形；（4）钢卷卷取质量；（5）卷取张力；（6）表面清洁度和粗糙度；（7）退火工艺；（8）对流盘变形；（9）平整工艺等。 （1）产品规格。在同样卷重的情况下，带宽越宽，钢卷外径越小，钢卷在退火过程中的径向温度梯度就越小，粘结倾向就越弱。厚度越薄，钢卷内部原子浓度越大，铁原子的扩散流量越大，粘结倾向越严重。 （2）碳含量。据实验室研究分析，铁原子扩散主要通过空位机制实现的。碳含量越高.碳原子占据空位越多，从而铁原子扩散的空位浓度降低。此外，随碳含量增加，带钢的高温屈服极限增大，在冷却初始阶段带卷层间塑性变形减小，使得粘结倾向减弱。 （3）板形。根据大量的粘结结果统计分析，可以发现产生粘结的部位主要集中在中部或靠近边部20-40mm处。这是因为带钢存在边鼓或中间浪所致。存在中间浪的钢卷在张力卷取后，钢卷层与层之间的贴合不完整，径向压应力分布不均，较大径向压应力促使了粘结的发生。存在边鼓缺陷（多因来料原因造成，多发生在距边部20-40mm处）的钢卷，在张力卷取后在局部增厚处存在较大的径向压应力,造成粘结缺陷的概率较高。 （4）卷取质量：带钢在卷取机上卷取不良时会出现溢出边，存在溢出边的钢卷装炉后，在重力压挤作用下带钢的纵向边部即会出现折叠（卷边），折叠部位在高温加热后产生粘接。此外，在带卷翻转、倒运、吊运、装炉过程中，若吊具磕碰钢卷端部或挤压钢卷内外层，也会使层间局部接触增大产生粘结。 （5）卷取张力。张力是引起钢卷粘结的主要原因之一，在冷轧或脱脂时卷取张力过大，会使钢卷层与层之间接触过紧，在退火时导致气流循环效果不好而产生局部过热、局部压应力过大.从而产生粘结。 （6）带钢表面清洁度和粗糙度。冷轧一般采用乳化液润滑轧制，若乳化液的纯度低、杂质多，且在出口端又吹扫不净或脱脂清洗不干净时，杂质会残留于钢板之间。在退火过程中这些残杂物会发生一系列化学变化，若吹扫时间、流量不足会导致沉积于带钢之问的残杂物很难排出，造成钢板与残杂物之间的粘接。 此外，在冷轧中为满足用户使用和后工序生产需要，要保证带钢表面具有一定的粗糙度，分析表明带钢表面粗糙度对钢卷粘接的总体影响趋势为：愈光滑的带钢表面愈易于产生粘结。其原因是：粗糙度高的带卷其卷层间接触点的数量比粗糙度低的带卷少，接触点的大小也比小。在退火冷却时，就减少了扩散压力焊接点的形成，减少了粘接概率的发生。 （7）退火工艺。在退火炉内有专门用于检测炉气温度（RT）和底部温度（AT）的热电偶，若热电偶老化或安装位置不正确会导致钢卷超温退火，退火温度过