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第三章 连续退火炉保护气氛的控制第一节气氛控制的目的硅钢的连续炉退火，不论是中间退火，还是成品退火，都要求脱碳而且保证钢带表面不氧化。
脱碳反应主要靠湿的保护气氛(H2+N2+H20混合气体)中的水蒸汽，其化学反应式为：H20+C＝CO+H2……(3—1)在此同时又可能发生下述两个反应：Fe+H20=FeO+H2……(3—2)Si+2H20＝2H2+SiO2……(3—3)要保证脱碳反应的顺利进行，而又要避免硅钢带的氧化，尤其是避免铁的氧化反应式的发生，就要对炉内保护气氛，包括氢气、氮气的比例、水蒸汽的量、炉内保护气体的定向流动、炉压分布等进行严格的控制。
对钢带中铁、硅等的氧化条件也必须尽量避免。
第二节几种常用保护气体的性质及制备方法硅钢连续退火炉用氢气和氮气的混合气体作保护气体，为了脱碳，加入一定的水蒸汽。
一、氢气氢气是世界上所有已知的物质中最轻的物质，是一种无色、无嗅、无味的气体。
氢的原子量为1.008，克分子量为2.016g，在标准状况下的密度为0.08987g／L，对空气的相对比重为0.06952。
氢在水中的溶解度很小，在0℃和1个大气压下，1体积水仅能溶解0.02体积氢，氢的渗透性很强，能透过炽热铂、镍、铁等金属，在240℃时就可以穿透钯，在常温下氢可以透过有孔物质和橡皮，但不能透过玻璃。
氢气在空气里燃烧时发生浅兰色火焰，生成水，并放出大量的热：2H2+02=2H20+136.8kcal2份氢气和1份氧气的混合气称为爆鸣气。
爆鸣气在180℃时，氢、氧开始进行明显的化合反应。
随着温度的升高，反应速度加剧。
在火星、火焰或高温(700℃以上)作用下，2份氢和1份氧迅速地化合，并放出大量的热，使体积急剧扩大而发生爆炸。
但干燥的爆鸣气即使在1000℃时也不会发生爆炸。
当有催化剂和水蒸汽存在时，加剧了氢氧的化合反应，促进了爆鸣气体的爆炸。
氢与氧或氢与空气混合物的爆炸范围如下：H2：94.3％～5％O2 ：5.7％～95％H2：73.5％～5％空气：26.5％～95％氢是还原性气体，在高温下可从金属化合物中夺取氧、磷、硫、氮、氯、碳等，使化合物还原如：Fe3O4+4H2＝3Fe+4H20 (3—4)WO3+3H20=W+3H20 (3—5)SiCl4+2H2＝Si+4HCl (3一6)氢的制取方法：在实验中常用在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属与酸反应来制取氢，如：Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑(3一7)硅钢片厂由于用氢量大，对氢气的质量要求较高，所以常用电解氢氧化钠水溶液制氢。
(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 (7)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。
退火炉培训一、中外炉公司总体概况；二、不锈钢生产中退火的主要目的及退火炉的特点；三、冷线连续退火炉的概况；四、冷线连续退火炉设备部分；五、冷线连续退火炉界面部分；六、中外炉业绩部分；七、日金工修磨机组参观部分；一、中外炉公司总体概况：自1945年日本中外炉株式会社正式成立之日起，它就是一个靠科技驱动的公司，在热工技术领域不断发展创新科技。
中外炉的核心竞争力在于研发和设计。
同时致力于工程技术与产品技术的完美融合。
特别是有效的整合研发、设计和制造的资源，打破了各个部门之间职责权限的障碍，充分的信息沟通可以充分的分享核心技术的发展并且促进工艺技术的革新。
中外炉高度重视国内和海外设计、采购和生产基地的优化，引入尖端设计和分析工具的，并获得了ISO 14001 认证和ISO 9001 认证。
二、不锈钢生产中退火的主要目的及退火炉的特点：1、不锈钢生产中退火的主要目的：（1）奥氏体不锈钢退火的主要目的：奥氏体不锈钢带中含有大量的镍、锰等奥氏体形成元素，即使在常温下也是奥氏体组织，但是钢中含碳较多时，热轧后会析出碳化物。
另外，晶粒也会因加工硬化而变形。
奥氏体不锈钢可能含有质量分数不大于0.08%或不大于0.15%的碳，而碳在奥氏体中有一定的溶解度。
这种钢的退火是将钢加热到退火温度，使析出的碳化物在高温下充分固溶在奥氏体中，然后迅速冷却，使溶入奥氏体中的碳保持在常温。
同时，在退火中调整晶粒度，以达到软化的目的。
（2）铁素体不锈钢退火的主要目的：铁素体不锈钢通常没有γ→α转变，在高温和常温下都是铁素体组织。
但是当钢中含有一定的碳、氮等奥氏体形成元素时，即使有很高的铬含量，高温时也会部分形成奥氏体，在热轧后的冷却过程中也会发生马氏体转变，使钢硬化。
因此这类钢的退火目的是一方面使其在轧制中被拉长的晶粒变成等轴晶粒；另一方面是使马氏体分解为铁素体和晶粒状碳化物，以达到软化的目的。
（3）马氏体不锈钢退火的主要目的：马氏体不锈钢在高温下为奥氏体，热轧冷却过程中发生马氏体相变，常温下得到高硬度的马氏体组织。
连续退火炉及涂层干燥炉 培 训 资 料第一章 连续退火炉及涂层干燥炉设备 连续退火炉是冷轧硅钢带连续退火机组的中心环节，是硅钢进行热处理的关键设备。
第一节炉子设备概述1.1 连续退火机组炉子的组成硅钢连续退火机组的炉子部分主要包括：连续退火炉部分、涂层干燥炉部分、涂后冷却段部分。
1.1.1 连续退火炉的组成连续退火炉有13个部分组成，见图1-1。
图1-1 连续退火炉及涂层干燥炉的组成其组成主要包括：1）进口密封室、2）预热段（PH）、3）无氧化炉（NOF）、4）1#炉喉、5）加热炉 (RTF) 、6）2#炉喉、7）均热炉(SF)、8）3#炉喉、9）炉体膨胀节、10）4#炉喉、11）循环气体喷射冷却段（RJC）、12）出口密封室、13）FJC1.1.2 涂层干燥炉的组成涂层干燥炉分两个部分：14）干燥炉（DF-DS）、15）烧结炉（DF-BS）1.1.3 涂后冷却段的组成14）空气喷射冷却段（AJC）1.2 各部分的功用1.2.1 进口密封室进口密封室的主要功用是维持恒定的炉压和防止空气渗进炉内。
其结构由一根水冷密封辊和一个密封门、密封用氮气通入装置（喷氮管）及非常用氮气喷嘴所组成。
1.2.2 预热段（PH）预热段主要目的是利用NOF排出烟气的物理热、NOF未燃尽气体和SF流过来的氢气燃烧的化学热，预热带钢至要求温度。
该炉段为弱氧化气氛。
配置10套只供空气不给煤气的补燃烧嘴。
1.2.3 无氧化加热炉（NOF）无氧化加热炉采用经精脱硫的煤气(H2S<0.015g／m3)作为燃料，并用燃烧效率极高的高速煤气烧嘴，进行直接燃烧。
空燃比一般设定为0.85~0.95之间，即采用煤气过剩的燃烧方式燃烧。
因而其能对进入炉内的钢带无氧化地、均匀而快速地加热，这样既缩短了对钢带的加热时间，又缩短了炉子的长度。
炉底辊采用耐热钢制的水冷辊。
1.2.4 1#炉喉1#炉喉是设置于NOF炉和HF炉之间的—个断面相当狭窄的钢带通道，它的设置主要是为防止NOF的燃烧废气渗入到后面的HF及SF内去，以免污染炉内的控制气氛。
连续退火机组培训教材到目前为止，世界上共有冷轧板连续退火机组49条（包括在建机组），其中NSC（日本新日铁）提供了17条连续退火线（含镀锡板退火线为29条），机组最大宽度为1880mm，JFE（川崎）共提供了31条连续退火机组，机组最大宽度为1900mm。
连续退火机组一般由入口段设备、清洗段、入口活套塔、退火炉段、出口活套塔、出口段设备组成。
1.入口段设备包括：钢卷运输步进梁、带回转台的梭车、钢带去除设备、钢卷测宽装置、钢卷运输小车、钢卷对中设备、钢套桶更换设备、钢套桶运输小车、开卷机、穿带导板台、夹送矫直辊、下切剪、板头废料输出设备、焊机、1#张力辊组、转向辊。
2.清洗段设备包括：喷淋水洗段、1#刷洗辊、碱洗清洗段、2#刷洗辊、过滤系统、电解清洗段、刷洗辊、热水漂洗段、干燥设备。
3.入口活套塔设备包括：2#张力辊组、入活套转向辊、纠偏辊、活套塔、出活套转向辊、纠偏辊、3#张力辊组。
4.退火炉段设备按照工艺分为：预热段设备、加热段设备、保温段设备、缓冷段设备、快冷段设备、过时效段设备、最终冷却段、淬水冷却段。
包括张力辊、纠偏辊、转向辊、辐射管、炉壳、干燥器。
5.出口活套塔设备包括：4#张力辊组、入活套转向辊、纠偏辊、活套塔、出活套转向辊、纠偏辊、5#张力辊组。
6.出口段设备包括：平整机、6#张力辊组、切边剪、去毛刺装置、宽度测量装置、厚度测量装置、检查台、涂油机、飞剪、废料输出装置、7#张力辊组、转向夹送辊、导板台、卷曲机、助卷器、边部对中系统、卸料小车、钢卷称重装置、步进梁钢卷运输系统、钢带打捆机、标签粘贴设备。
连续退火机组各段设备的功能描述如下：1.入口段设备：将不满足工艺要求的来料切除后，将满足工艺要求的原料钢卷按顺序头尾焊接在一起，为机组的连续生产准备2.清洗段设备：使用化学脱脂、机械刷洗和电解清洗的方法，去除冷轧带钢表面残存的轧制油及其他表面污迹。
3.入口活套塔：正常情况下活套中有带钢，保证当入口段停车换钢卷和焊接时，退火炉工艺段的全速生产。
4.连续退火炉：将冷轧后加工硬化的带钢进行再结晶退火处理，改善组织结构，调节机械性能。
5.出口活套塔：正常情况下活套是空的，保证当出口段停车进行分卷、平整机换辊、换剪刃、切废边及取样时，保证退火炉工艺段的全速生产。
6.出口段设备：平整机组可以改善材料机械性能，扩大材料塑性变形范围；消除材料屈服平台，防止在冲压加工时出现不均匀变形；改善板形，获得良好的带钢平直度；赋予带钢表面合适的粗糙度。
切边剪按照设定的宽度对钢板进行纵向剪切，保证钢板的宽度要求。
涂油机按照设定要求对钢板上下表面进行涂油，保证钢板在长期放置情况下不生锈。
飞剪在带钢卷取至规定重量时进行分卷切除焊缝、头部及尾部的尺寸超差部分及有缺陷的部分，并切取试样。
连续退火机组的产品结构非常丰富，凡是能在罩式退火炉实现钢卷批处理的品种在连续退火炉上均可以实现，并且由于连续退火炉的炉温可高到900℃，使一些再结晶温度高、无法在罩式退火炉实现组织转变的钢种，如TRIP钢、可以在连续退火机组获得良好的组织和性能。
下表列出了连退机组的品种及产品应用范围。
连续退火机组按照以下加热周期来处理带钢：下面的曲线为不同钢质的退火曲线：连续退火机组在电气方面，自动化系统较为完善，包括工艺计算机、基础自动化系统、技术测量设备、人机对话界面、诊断、故障查询和监测、数据通信等部分。
分为3级、2级、1级、0级。
3级生产控制的责任是为所有生产设备准备生产顺序计划，并且调整当前的系统状态、订单跟踪、质量控制、库存管理运输控制以及中心数据和消耗品的管理。
生产顺序计划在每一次更新后都可以由2级使用。
2级提供与钢卷有关的生产结果的数据和工艺事件给3级。
2级工艺计算机控制和指导连续退火处理线的带钢生产。
工艺计算机能够精确地计算生产线的张力、速度、轧制力等设定点。
工艺计算机从基础自动化接受实际工艺数据，并且经由HMI系统显示材料的跟踪和设备的状态信息。
工艺计算机记录质量和消耗数据并且产生由下游的用户所要求的记录和报告。
所有生产的结果都可以从数据存储设备中获得，并且向生产管理级报告。
1级基础自动化结合了0级1级的功能。
这些功能设备包括SIMATIC 可编程逻辑控制器、远程I/O设备、智能测量设备、具有SIMOVERT 主传动变频器的传动系统、现场仪器仪表、探头和执行器等。
过程自动化系统（二级）是生产控制系统（三级）与基本自动化系统（一级）之间的接口。
技术功能：利用钢卷初始数据、表格、算术计算来计算如下各项设定值：延伸率、速度、生产线张力、焊机、涂油机、切断机、打捆机、标签打印机等。
材料处理：组织生产控制系统（PCS）的生产顺序、生产控制系统的钢卷初始数据、管理钢卷识别号。
数据管理：测量值记录、轧辊数据处理、生产线停车，停产、自动或手动启动记录和报表。
外部通信：用通信协议TCP/IP和接插流程序通过以太网总线与生产控制系统，功能自动化，基本自动化和过程目视通信。
其他：数据库数据管理，包括记录相关质量测量值、服务功能，如通行字规则，手迹文件夹和批量文件夹，监视和试验通信连接。
基础自动化级向所有控制系统提供顺序控制的运行方式。
这个基础自动化级既包括闭环和开环传动控制，又包括工艺和仪器的功能。
所有重要的生产线的状态信息、质量和消耗数据等由这个基础自动化系统收集，并且报告给工艺计算机。
这个基础自动化协调包括：·生产线速度主控级，功能是传动协调控制、自动减速、带钢点的定位控制等。
·在整个生产线上的带钢的头部和尾部跟踪。
·技术控制，如张力控制等。
·仪器和连续退火处理线控制，具有控制和显示温度、压力、高度、电导率等。
·生产线的自动顺序控制和上述要求的辅助控制，确保生产线的正常运行。
·到外部系统的接口控制，如测厚仪、调偏装置、测宽仪等。
基础自动化系统的主要任务是：与工艺相关的传动装置控制，技术工艺功能和仪表，参考值和实际值的处理，从入口到出口带卷移送机的自动顺序控制，带钢段的物料跟踪，作为张力、伸长率，等等的技术工艺设定值控制，过程目视显示人机界面：正常的连续退火处理线的控制功能是从生产线的入口段和出口段的主操作台上执行的。
这些控制包括工艺计算机系统、带钢的运输仪器和辅助系统的控制。
其中包括起动、正常运行和诊断步骤等。
通过HMI（人机接口）接收过程（2级）计算机和操作员输入的输入数据。
过程信息、生产线状态信息和各种实测值均在HMI的屏幕上，以符号、数值、棒条和图形的形式显示出来。
故障控制（诊断）和监测设备运行的一个重要性能是操作员在发生故障之后快速地将生产线返回到正常运行状态的能力。
SIEMENS公司的故障控制（诊断）和监测系统结合了mimic图形显示和清楚的文字说明，以及以事件为基础的事故报告。
这样就允许在发生故障后快速地恢复正常，并做进一步的深入分析。
连续退火机组的入口段设备、出口段设备采用双拆卷、双卷曲形式，与酸洗——轧机联合机组的设备相类似，连退机组的入口活套塔与出口活套塔与镀锌线的入口活套塔、出口活套塔相类似，在此不做过多描述，再此仅对连续退火炉段设备进行详细描述。
鞍钢2030连退机组退火炉为立式连续退火炉，它适合于处理CQ 、DQ-ULC（IF）、HSS、BH、DP和TRIP材料。
具有以下主要特点：- 预热段利用加热段排出的废气中的热将带钢升温。
- 预热段出口的带钢温度120~150℃，同时大大降低了加热段第一个导辊上的热，有利于延长辊的使用寿命和带钢跟踪。
- 热气氛气体吹到带钢上，把带钢加热，使带钢表面干净。
-加热段和均热段具有完全的辐射管加热能力。
结合连续退火炉前的电解清洗段，保证在连续瞬间操作中带钢表面没有氧化物。
- 在退火炉停止和瞬间操作期间，辐射管加热段适度的炉温保证对薄带钢没有任何不利影响。
- 利用清度内部隔热和均匀退火原理实现最大的操作灵活性。
- 冷却段分为两部分：缓冷段能将带钢冷却到700℃以下，速冷段的冷却速度能达到20~100K/s，并将有均匀过度温度的带钢送到过时效段。
- 过时效段能使带钢温度保持2分钟。
- 喷气终冷段- 水冷段包括淬火槽、挤干机和干燥器。
1.预热段1.1 功能预热段用来回收退火炉排出废气中的热、预热带钢。
另外，用来将热气氛气吹到带钢表面，使带钢进入淬火段退火前表面干净和除掉氧。
1.2说明带钢通过双密封辊组件直立地进入预热段。
该段在保护气氛下有带有横向槽的强力通风装置，使热气氛气体均匀地撞击带钢。
4个循环风机经侧出口把气氛气体从封闭壳抽出，使它们经4个废气HN x热交换器循环后进入强力通风装置。
该预热段具有以下优点：- 余热直接回收到带钢上- 带钢升温到120/150℃不会引起腐蚀，即使在退火线停止时也不腐蚀。
- 入口和加热段设置有缓冲器。
- 因为减少了带钢表面的氧化，所以减少H2需要量和减少加热段气氛气中的H2含量。
- 减少了加热段前面辊上冷带钢引起的热冲击。
1.3 结构预热段先由6mm（侧面）和5mm（其它部分）厚低碳钢板做成面板，并用型钢和角钢加固。
这些面板在现场通过连续焊接组装起来，构成完整的气密性壳体。
壳体壁面和顶面内衬陶瓷纤维和用不锈钢板保护，底面铺设耐火砖。
强力通风装置与外部的连接采用耐热补偿器。
手工调节的风挡安装在强力通风装置的入口，用来平衡调试时的流量。
2 加热和均热段2.1 功能加热和均热段用来将带钢加热到退火温度并在该温度下保持对实现钢再结晶所需的一段时间。
加热和均热段还能控制加热模型，利用加热模型，使炉内达到要求的温度条件，这样在处理薄带钢时不会产生热翘曲。
2.2 说明带钢经预热段出口处的水平隧道进入加热段。
加热和均热段由3个独立的室组成，它们用底部水平隧道连接在一起。
利用烧煤气的W形辐射管加热带钢，辐射管交错地布置在带钢两侧。
这些管设置有蓄热式燃烧器，适合于将来自废气径向管的燃烧空气预热到450℃。
该燃烧器是推拉式的，利用燃烧空气风机给燃烧器供气。
废气由排风机经烧嘴引出。
燃烧器具有以下优点：- 由于增加了空气预热，减少燃料用量- 减少NO x散发。
燃烧器分为14个控制区，利用每个区的各个燃烧空气风机和煤气控制阀14个控制区彼此独立工作。
主废气集气器保持负压。
顶部主平台上提供有2台离心风机，利用这2台风机把每个室的废气排到加热段前面的厂房外自持烟囱里。
启用热回收时，只有一台风机随时工作，第二台备用。
当热回收旁通时，两台风机都工作，利用稀释空气将废气冷却到300℃。
每个燃烧器设置有一个自动操作的预混合式辅助烧嘴。
辅助烧嘴设有火花点燃器和电离杆，经各自的HT变压器和电子控制系统监视火焰。
在主煤气管道和辅助煤气供气管道上，每个燃烧器还设有自动断流阀，在出现火焰事故时能独立的切断气源，对其它烧嘴不会引起任何干扰。
