CSP冷轧基板罩式炉退火粘结研究
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第３２卷第５期 ２０１０年１０月 甘肃冶金 ＧＡＮＳＵ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．，２０ｌ０
文章编号：１６７２－４４６１（２０１０）０５－００１０－０２
ＣＳＰ冷轧基板罩式炉退火粘结研究
刘 文 （涟源钢铁集团公司冷轧板厂，湖南娄底４１７００９）
摘要：粘结是罩式退火的一种固有缺陷，通过对冷轧厂罩式炉退火钢卷产生的粘结缺陷进行分析，探讨了粘结的 机理及其影响因素，并针对ｃｓＰ一冷轧基板研究合适的工艺，来避免粘结。 关键词：ＣＳＰ；冷轧；粘结；罩式炉 中图分类号：ＴＧ１５６．２６ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｃｏｌｄ Ｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＣＳＰ’Ｓ Ｂｏｎｇｄｉｎｇ
ＬＩＵ Ｗｅｎ （Ｌｉａｎｙｕａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ Ｃｒｏｎｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｌｏｕｄｉ ４１７００９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｉｓ ａｎ ｉｎｈｅｒｅｎｔ ｄｅｆｅｃｔ ｄｕｅ ｔｏ ｂａｔｃｈ ａｎｎｅａｌｉｎｇ．Ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｄｅｆｅｃｔ ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ｂａｔｃｈ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｏｆ ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｉｎｇ ｐｌａｎｔ．ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｔｏｍ ｏｆ ｂｏｎｄｉｎｇ ｗａｓ ｆ０ｕｎｄ．Ｆｏｒ ｆｉｎｄｉｎｇ ａ ｗａｙ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｂｏｎｄｉｎｇ Ｃｏｌｄ Ｒｏｉｌｅｄ Ｃｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＣＳＰ．ｉｔ§ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ａｎ ａｆｆａｂｌｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ＣＳＰ；ｃｏｌｄ ｒｏｌｌｅｄ；ｂｏｎｄｉｎｇ；ｂａｔｃｈ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｆｕｍａｃｅ
１ 引言
随着ＣＳＰ技术的发展，各大钢铁公司逐渐采用
ＣＳＰ热轧卷生产冷轧产品。ＣＳＰ热轧卷与常规热轧
卷相比具有晶粒细、强度高的特点，其晶粒度比常规 热轧高ｌ一２级，屈服强度比常规热轧高３０ ＭＰａ左 右，因此以ＣＳＰ为基板的冷轧板如何选择合适的冷 轧、退火工艺以降低粘结缺陷率是一个需要展开研 究的课题。
２ 粘结缺陷的形成机理
粘结是带钢在罩式炉退火时，铁原子在两层钢 板之间发生扩散，由于罩式退火时间较长，为粒子扩 散提供了足够的能量，钢板表面的晶粒不断长大，晶
界发生重合而逐渐形成共生晶粒，形成与原钢板相 同的金属实体即为钢卷粘结，此过程与工业中应用 的高温焊接的原理是一致的。平整开卷时由于带钢 突然扯开，带钢局部应力超过带钢的屈服极限，从而
导致平行于带钢长度方向的弧形粘结纹（见图１）。
３粘结的主要影响因素及控制措施
由于粘结本质上是铁原子扩散造成的，因此钢
板化学成分、酸轧的卷取张力、表面残油、板形，退火 图１ 粘结纹形态图
时的升温速度、保温温度、保温时间、冷却速度都对 粘结有影响。
３．１化学成分 钢中合金元素会影响铁原子的扩散，尤其是碳、
硫、硅等原子，因此在一般低碳钢中由于碳、硫等元
素含量更低，退火中比合金钢更易于发生粘结，而电 工钢以及中碳结构钢如Ｑ３４５等很难发生粘结。 ３．２酸轧卷取张力 罩式炉退火卷均采取紧卷卷取，根据弹性力学
理论，径向应力值与卷取张力值成正比：
卷取张力越 第５期 刘 文：ＣＳＰ冷轧基板罩式炉退火粘结研究
大，径向应力越大，则钢卷层与层之间表面的原子间 隙减／Ｊ、，则退火时铁原子需要更小的能量发生晶粒
融合进而产生粘结。因此理论上来讲卷取张力越小 对减少粘结越好，但由于卷取张力过小，会产生很多
其它问题，如塔形、溢出边等，因此实际生产中，一般 根据带钢厚度不同，采用不同的卷取张力，薄卷的卷 取张力要远大于厚卷，为此，涟钢冷轧对薄带钢卷取
张力进行适当降低，如０．５ ｍｎｌ厚度单位卷取张力 由５．０ Ｎ／ｍｍ２降低到４７ Ｎ／ｍｍ ，且张力控制改为三
段控制（头部张力系数为１．３，中部为０．７～０．８，尾
部为１．Ｏ）。 ３．３乳化液浓度及残油 乳化液浓度及残油是影响罩式炉粘结的一大原
因，因为残油多，就相当于在２层钢板之间涂了一层 隔离层，因此乳化液浓度越大，表面残油越多，越难
于粘结，涟钢冷轧厂生产带钢时，根据厚度不同，设 置不同的浓度：出口带钢厚度高于０．６ ＴｎＴｎ时，乳化
液浓度２．０％～３．２％，出口带钢厚度低于０．６ ｍｍ 时，乳化液浓度３．０％一４．５％。 ３．４表面粗糙度 表面粗糙度越大，则在电子显微镜下看到的晶 粒突出越多，这样高温下钢板表面晶粒只有很小的
一部分发生晶界重合，可有效减轻粘结缺陷。因此 涟钢冷轧厂去往罩式炉的钢卷末机架一律采用毛辊
轧制（粗糙度３．５±０．２ ｐ，ｍ），规定换辊时的轧制公 里数为２３０ ４－２０，比光辊低３０ ｋｍ。 ３．５板形 由于带钢一般是存在边缘降即带钢中心比边缘 厚度要大（见图２），因此中部带钢的接触要比边缘
更紧密，因此为减轻此影响，在带钢轧制时可以设置 为微边浪控制，来减轻中部粘结的发生概率。同时 实际生产中，板形控制不良、同板差过大、钢板起筋，
也会增大发生粘结的倾向。
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图２带钢横截面形状 ３．６退火工艺 罩式炉退火过程中热量的传递主要通过辐射和 保护气体的对流，而冷轧钢卷是紧卷，并且外径一般 在１．５ ｍ以上，因此钢卷芯部的温度与外表的温度
总是存在一定的温差，具体见图３。 图３ 罩式退火时钢卷冷热点温度图 在升温过程中，由于带钢表面的乳化液还在挥
发中，炉内露点高，带钢表面存在氧化膜，阻止了铁 原子的扩散，不利于粘结的形成，因此加热段产生粘
结的可能性很小。 随着保温时问的延长，氧化膜会被氢气还原，同 时铁原子的活动更加活跃，如果采用较高的保温温
度，则晶界发生重合的面积越大，发生粘结的可能也 越大。但保温时问、保温的设置受钢卷退火再结晶
过程的限制，为保证钢卷性能，温度、时间的调整范 围非常有限，只能通过长期的工艺试验找到合适的 退火温度、时间，既保证性能又少产生粘结。
在冷却阶段，钢卷外表的温度比芯部低，会产生 很大的压应力，根据加热模型的计算及实际验证，一 般在６００ ｏＣ时，芯部、钢卷外表的温度差达到最大，
而此时芯部的温度还比较高（超过６００℃），因此， 为避免冷却段发生粘结，对易于发生粘结的薄规格 钢卷，在６００ ｏＣ以上时用较慢的速度冷却，实际中采
用加热罩冷却到６００℃左右（冷却速度２５￣Ｃ／ｈ）。
３．７平整工艺 平整采用较大的开卷速度对粘结缺陷有一定的 挽救作用，因为较大的开卷速度可使带钢强度迅速 越过带钢的屈服平台区，避免产生粘结纹；而较大的
平整延伸率也对粘结缺陷有一定的挽救作用，但对
性能影响较大，使用较少。
４ 结语
粘结是罩式炉退火的固有缺陷，影响因素多，要
完全消除是难以做到的。在涟钢冷轧，通过优化各 工序生产工艺，严格工艺制度执行，虽然２００９年ＤＱ
以上级别钢卷及薄规格带钢比例较高，但罩式炉粘 结降等率仍控制在一个较好的水平上，仅为０．
２１％，处于国内先进水平。
参考文献： ［１］王献宝，耿勇．冷轧带钢退火粘结缺陷的研究［Ｍ］． 鞍钢技术，２００１（６）：４ｏ－４１．
收稿日期：２０１０－０６—１７ 作者简介：刘文（１９８２一），男，湘潭大学金属材料专业，助理工程师。
