冷轧带钢罩退色差影响因素分析
发布时间：2020-12-17 17:35
冷轧带钢经过罩式炉退火后表面经常出现色差缺陷,表面缺陷的产生不仅影响产品的成材率,同时也增加了经济损失。带钢的表面质量是衡量冷轧带钢质量的重要指标。本文以冷轧带钢罩退色差为研究对象,采用理论分析、实验研究和数值模拟相结合的研究方法,分析罩退色差的影响因素。分析带钢表面粗糙度、轧机乳化液、钢卷出炉温度等与罩退色差相关性。采用XPS、SEM、SPM、VHX-5000等检测设备测试了淡黄色色差表面成分、形貌和粗糙度;采用现场插片试验对罩式炉退火过程中钢卷温度受热过程进行监测;并采用ANSYS有限元软件对全氢罩式炉退火过程钢卷内温度场、氢气流场进行数值模拟分析。主要研究成果如下:（1）冷轧带钢罩退色差表层含有一层铁氧化膜和一层碳膜,铁氧化膜厚度10-20 nm。无色差处表层含有一层铁氧化膜,其厚度5-10 nm。（2）罩退色差部位表面粗糙度平均值为1.06μm,无色差处带钢表面粗糙度平均值0.95μm。带钢边部二肋处表面粗糙度大,易附着乳化液等残留物,退火后残留物中裂解出的氧与带钢发生氧化反应产生色差。（3）涂覆乳化液冷轧带钢试样退火后表面呈现黄色、蓝色、紫色等。对于2#乳化液产生色差较明显的...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
冷轧带钢生产工艺流程
辽宁科技大学硕士学位论文3氮气吹扫，吹扫完后扣上加热外罩，然后用氢气完全替换内罩里的氮气，替换完毕后进行加热阶段，加热到预定的温度后进行保温阶段，保温完毕进行冷却，冷却完毕后，用氮气再置换氢气，置换气体完毕取下加热内罩和加热罩。罩式退火技术的冷却过程可采用空冷和快冷等方式将钢卷冷却至室温[10]。罩式退火流程图如图1.2所示。图1.2罩式退火流程图Fig.1.2Flowchartofhoodannealing经冷轧后,带钢表面残留物含量较多，退火能有效减少表面残留物，增加表面的清洁程度。退火能直接影响到冷轧带钢的力学性能与表面质量。钢的种类和用途的不同，对钢的性能也有很高的要求。因此退火热处理工艺的制定变得至关重要。对罩式退火炉的工艺与设备有如下基本要求[11-12]：（1）退火加热过程中，保证钢卷快速、均匀受热；（2）保温时间的长短影响钢卷内外温；（3）冷却过程中工艺要求的额定温度时间不应太长；（4）退火完成的钢卷，表面应达到光亮、无色差等条件；（5）尽可能达到低能耗、高生产效率；（6）退火炉的使用操作要简便，运行可行性高；（7）定期对设备进行全面检测，便于后期检测、维修。LixinTang等[13]通过启发式算法，对罩式炉车间加热罩、内罩、冷却罩吊装效率最大化问题进行了研究。国内外学者对罩式退火炉的退火过程进行研究。S.S.Sahay[14]基于传热基本原理、微观结构演化动力学和微观结构-性能相关性，开发了一个综合模型来预测温度、微观结构和力学性能的模型。H.Nakashima[15]通过改变退火均热温度和气体组成，研究了退火条件对表面特性的影响。J.T.Park[16]发现加热速率、退火温度和时间、冷却速率是影响退火织构形成的主要因素。江波[17]等人分析发现退火过程中径向应力产生的区域与实际相同，钢卷的内外?
2.实验材料与研究方法82.实验材料与研究方法2.1实验材料实验用冷轧带钢取自某冷轧厂，材质：St12。轧机乳化液实验时试样尺寸长宽厚为50mm×30mm×2mm，如图2.1所示。St12的化学成分如表2.1所示。实验中对表面进行打磨预处理，打磨后使用酒精对表面进行清洁，酒精的化学成分如表2.2所示。图2.1冷轧钢板试样:：(a)长度；(b)宽度Fig.2.1Sampleofcold-rolledsteelplate：(a)Length;(b)Width表2.1冷轧钢板St12化学成分Tab.2.1ChemicalcompositionofcoldrolledsteelplateSt12名称CSiMnPS含量，%≤0.10≤0.05≤0.50≤0.030≤0.035表2.2实验药品化学成分Tab.2.2Chemicalcompositionofexperimentaldrugs名称化学式品级产地无水乙醇CH3CH2OH分析纯（AR）辽宁泉瑞试剂有限公司2.2实验研究方法2.2.1表面元素检测方法XPS是对于材料特性表征技术检测是很有效的测试方法。本实验使用ESCALAB250X射线光电子能谱仪对色差部位和无色差部位的表面元素进行检测，对比色差试样和正常试样的表面颜色异同。(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]减少冷轧钢带表面乳化液斑缺陷的实践[J]. 樊亚杰,谭翠英,蔡婷. 柳钢科技. 2017(06)
[2]除鳞压力对桥壳钢板表面色差影响的研究[J]. 戴鑫,杨吉春,张满全,赵超. 包钢科技. 2017(05)
[3]冷轧薄板表面色差原因分析[J]. 吴圣杰,刘新院,赵刚,赵奇少,李化龙. 锻压技术. 2017(07)
[4]冷轧带钢消除残留乳化液的结构优化[J]. 代丽莉,刘岩. 冶金设备. 2017(S1)
[5]带钢表面粗糙度在线检测技术最新进展[J]. 瞿雪元,顾廷权,方百友. 电子测量与仪器学报. 2017(04)
[6]冷轧带钢表面氧化色膜层分析及成因研究[J]. 安恺,周一林,朱大军,安玉良. 表面技术. 2015(08)
[7]罩式退火炉热过程数学模型与实验验证[J]. 杨培培,温治,豆瑞锋. 中南大学学报(自然科学版). 2015(04)
[8]不锈钢钢卷边缘黑带缺陷改善[J]. 田伟光,徐佳林,李伟. 科技风. 2015(03)
[9]不锈钢薄板色差产生原因与消除方法探讨[J]. 张旭,孙建林,赵关雄,王士庭. 润滑油. 2014(02)
[10]罩式退火炉黑斑缺陷分析及防范措施[J]. 王生东. 酒钢科技. 2013(04)
博士论文
[1]全氢炉退火过程在线优化控制及退火性能评估诊断策略研究[D]. 李卫杰.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]全氢罩式退火炉热过程的数值模拟[D]. 谢南.东北大学 2014
[2]冷轧带钢表面清洁度与氧化色现象的探讨[D]. 史晓强.东北大学 2009
[3]全氢强对流罩式炉退火工艺设计系统研究[D]. 丁非.南京理工大学 2009
[4]全氢罩式炉控制系统分析研究[D]. 郭绍辉.华中科技大学 2007
本文编号：2922413
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
冷轧带钢生产工艺流程
辽宁科技大学硕士学位论文3氮气吹扫，吹扫完后扣上加热外罩，然后用氢气完全替换内罩里的氮气，替换完毕后进行加热阶段，加热到预定的温度后进行保温阶段，保温完毕进行冷却，冷却完毕后，用氮气再置换氢气，置换气体完毕取下加热内罩和加热罩。罩式退火技术的冷却过程可采用空冷和快冷等方式将钢卷冷却至室温[10]。罩式退火流程图如图1.2所示。图1.2罩式退火流程图Fig.1.2Flowchartofhoodannealing经冷轧后,带钢表面残留物含量较多，退火能有效减少表面残留物，增加表面的清洁程度。退火能直接影响到冷轧带钢的力学性能与表面质量。钢的种类和用途的不同，对钢的性能也有很高的要求。因此退火热处理工艺的制定变得至关重要。对罩式退火炉的工艺与设备有如下基本要求[11-12]：（1）退火加热过程中，保证钢卷快速、均匀受热；（2）保温时间的长短影响钢卷内外温；（3）冷却过程中工艺要求的额定温度时间不应太长；（4）退火完成的钢卷，表面应达到光亮、无色差等条件；（5）尽可能达到低能耗、高生产效率；（6）退火炉的使用操作要简便，运行可行性高；（7）定期对设备进行全面检测，便于后期检测、维修。LixinTang等[13]通过启发式算法，对罩式炉车间加热罩、内罩、冷却罩吊装效率最大化问题进行了研究。国内外学者对罩式退火炉的退火过程进行研究。S.S.Sahay[14]基于传热基本原理、微观结构演化动力学和微观结构-性能相关性，开发了一个综合模型来预测温度、微观结构和力学性能的模型。H.Nakashima[15]通过改变退火均热温度和气体组成，研究了退火条件对表面特性的影响。J.T.Park[16]发现加热速率、退火温度和时间、冷却速率是影响退火织构形成的主要因素。江波[17]等人分析发现退火过程中径向应力产生的区域与实际相同，钢卷的内外?
2.实验材料与研究方法82.实验材料与研究方法2.1实验材料实验用冷轧带钢取自某冷轧厂，材质：St12。轧机乳化液实验时试样尺寸长宽厚为50mm×30mm×2mm，如图2.1所示。St12的化学成分如表2.1所示。实验中对表面进行打磨预处理，打磨后使用酒精对表面进行清洁，酒精的化学成分如表2.2所示。图2.1冷轧钢板试样:：(a)长度；(b)宽度Fig.2.1Sampleofcold-rolledsteelplate：(a)Length;(b)Width表2.1冷轧钢板St12化学成分Tab.2.1ChemicalcompositionofcoldrolledsteelplateSt12名称CSiMnPS含量，%≤0.10≤0.05≤0.50≤0.030≤0.035表2.2实验药品化学成分Tab.2.2Chemicalcompositionofexperimentaldrugs名称化学式品级产地无水乙醇CH3CH2OH分析纯（AR）辽宁泉瑞试剂有限公司2.2实验研究方法2.2.1表面元素检测方法XPS是对于材料特性表征技术检测是很有效的测试方法。本实验使用ESCALAB250X射线光电子能谱仪对色差部位和无色差部位的表面元素进行检测，对比色差试样和正常试样的表面颜色异同。(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]减少冷轧钢带表面乳化液斑缺陷的实践[J]. 樊亚杰,谭翠英,蔡婷. 柳钢科技. 2017(06)
[2]除鳞压力对桥壳钢板表面色差影响的研究[J]. 戴鑫,杨吉春,张满全,赵超. 包钢科技. 2017(05)
[3]冷轧薄板表面色差原因分析[J]. 吴圣杰,刘新院,赵刚,赵奇少,李化龙. 锻压技术. 2017(07)
[4]冷轧带钢消除残留乳化液的结构优化[J]. 代丽莉,刘岩. 冶金设备. 2017(S1)
[5]带钢表面粗糙度在线检测技术最新进展[J]. 瞿雪元,顾廷权,方百友. 电子测量与仪器学报. 2017(04)
[6]冷轧带钢表面氧化色膜层分析及成因研究[J]. 安恺,周一林,朱大军,安玉良. 表面技术. 2015(08)
[7]罩式退火炉热过程数学模型与实验验证[J]. 杨培培,温治,豆瑞锋. 中南大学学报(自然科学版). 2015(04)
[8]不锈钢钢卷边缘黑带缺陷改善[J]. 田伟光,徐佳林,李伟. 科技风. 2015(03)
[9]不锈钢薄板色差产生原因与消除方法探讨[J]. 张旭,孙建林,赵关雄,王士庭. 润滑油. 2014(02)
[10]罩式退火炉黑斑缺陷分析及防范措施[J]. 王生东. 酒钢科技. 2013(04)
博士论文
[1]全氢炉退火过程在线优化控制及退火性能评估诊断策略研究[D]. 李卫杰.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]全氢罩式退火炉热过程的数值模拟[D]. 谢南.东北大学 2014
[2]冷轧带钢表面清洁度与氧化色现象的探讨[D]. 史晓强.东北大学 2009
[3]全氢强对流罩式炉退火工艺设计系统研究[D]. 丁非.南京理工大学 2009
[4]全氢罩式炉控制系统分析研究[D]. 郭绍辉.华中科技大学 2007
本文编号：2922413
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