板带材周期变温度差异化退火方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属轧制产品技术领域，具体涉及一种板带材周期性变温度差异化退 火方法和装置，该方法用于对板带材的性能进行差异化控制。
【背景技术】
[0002] 在节能减排的背景下，出现了根据负载变化情况改变厚度的纵向变厚度差厚板， 以实现节材减重。本发明提出的性能差异化思想可用于板材生产，取得进一步节省材料、减 轻结构重量、提高材料使用效能的效果。
[0003] 利用周期变厚度轧制方法生产出来的差厚板分为薄区、厚区和过渡区，在后续的 退火中，因其薄区与厚区的变形程度不同，各区的再结晶出现差别，导致在同样的退火制度 下，各区的性能不同。无论是要获得性能均匀的板材，还是要获得性能具有确定差异量的差 异化板材，都需要对板带材薄区与厚区的退火制度进行差异化控制。
[0004] 另一方面，近年来对产品使用性能要求越来越精细化，有些场合需要把厚度均匀 的板材经过热处理变成同体性能差异化板材。在这种情况下，也需要对板带材实施周期变 温度退火。
[0005] 将经周期变温度退火的板带材按照确定的周期剪切后，便可以获得各段性能得到 合理控制目标产品。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种板带材周期性变温度差异化退火方法和装置，采用该 方法可以使差厚板的性能均匀性得到控制，或者使差厚板的性能差异量得到控制；或者对 等厚度的普通板材使其获得分段差异化性能。
[0007] 为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
[0008] -种板带材周期变温度差异化退火方法，适用于性能得到分段合理控制的以下三 种类型板材：
[0009] 1)具有性能与尺寸双重差异化的差厚板；
[0010] 2)具有性能差异化的等厚度板材；
[0011] 3)性能均匀性得到控制的差厚板。
[0012] 以上三种板带材均经历如下步骤：
[0013] (1)待退火的板带材装到开卷机上开卷，带材以设定的速度经具有变温控制功能 的退火炉（以下简称控温炉）向卷取机方向运行；通过计算机控制系统设定待退火的板带材 为上述板带材中的哪一种类型；
[0014] (2)利用带有编码器的测速辊测量板带材的运行速度；利用计算机的微跟踪功能 计算出板带材各个区段的位置；计算机控制系统根据测量的运行速度和位置计算出目标区 段运行到控温炉中各区的时间；
[0015] (3)当目标区段运行到控温炉中预热区时，由计算机控制系统根据设定的预热制 度对板带材进行预热，预热的目的是提高带材的温度，减少后续加热时间，使工件组织产生 部分回复；
[0016] (4)当目标区段运行到控温炉中加热保温区时，由计算机控制系统根据设定的 温度制度对板带材进行加热与保温，使工件在设定的温度条件下发生再结晶，消除加工硬 化；
[0017] (5)当目标区段运行到控温炉中冷却区时，由计算机控制系统根据设定的冷却制 度对板带材进行冷却，冷却介质可为氮氢混合气体，也可以是纯氢冷却，冷却速度根据产品 的性能要求进行控制；
[0018] (6)冷却后的带钢进入卷取机卷取，目标区段完成退火过程；
[0019] (7)随后的各个区段依次重复上述过程，在计算机程序控制下，对同一区段中的薄 区、过渡区和厚区采用不同的加热温度、加热速度、保温时间和冷却速度，以获得同一区段 不同部位的目标性能。
[0020] 步骤（1)中板带材由开卷机向卷取机方向运行的方式为连续式或间歇式。
[0021] 所述连续式的方式是指：将后一卷的头部与前一卷的尾部焊接到一起，实现连续 化生产；这种方式需要有二个开卷机，二个卷取机，在线焊接机，在线剪切机，飞剪和活套。
[0022] 所述间歇式的方式是指：在每一卷的尾部焊接上引带后重卷，上一卷完成退火过 程后停机，将上一卷尾部引带与下一卷头部焊接起来，利用引带把下一卷的头部引入到变 温度差异化退火炉中，开始新卷退火。
[0023] 步骤（2)中所述计算机控制系统根据测量的运行速度和位置计算出目标区段运行 到控温炉中各区的时间，具体计算过程如下 ：
[0024] 以测速辊处为起始点，从测速辊到预热区、加热保温区、冷却区的距离分别是Ip 12、I3，带材上的任一点从测速辊处运行到这三个区的时间分别为h、t2、t 3 :
[0025] 当带材以恒定速度Vtl运行时：
【主权项】
1. 板带材周期变温度差异化退火方法，其特征在于：该方法包括如下步骤： (1) 待退火的板带材装到开卷机上开卷，带材以设定的速度向卷取机方向运行；通过计 算机控制系统设定待退火的板带材的类型； (2) 利用带有编码器的测速辊测量板带材的运行速度；利用计算机的微跟踪功能计算 出板带材各个区段的位置；计算机控制系统根据测量的运行速度和位置计算出目标区段运 行到控温炉中各区的时间； (3) 当目标区段运行到控温炉中预热区时，由计算机控制系统根据设定的预热制度对 板带材进行预热，以提高板带材温度，减少后续加热时间，使工件组织产生部分回复； (4) 目标区段经过预热区后运行到控温炉中加热保温区，此时由计算机控制系统根据 设备的温度制度对板带材进行加热与保温，使工件在设定的温度条件下发生再结晶，消除 加工硬化； (5) 当目标区段经过加热保温区后运行到控温炉中冷却区时，由计算机控制系统根据 设定的冷却制度对板带材进行冷却，冷却速度根据目前产品的性能要求进行控制； (6) 经步骤（5)冷却后的带钢进入卷取机卷取，目标区段完成退火过程； (7) 板带材的各个区段依次重复步骤（1)- (6)过程，在计算机程序控制下对同一区段 中的薄区、过渡区和厚区采用不同的加热温度、加热速度、保温时间和冷却速度，以获得各 个区段的目标性能。
2. 根据权利要求1所述的板带材周期变温度差异化退火方法，其特征在于：步骤（1) 中，所述待退火的板带材的类型按照退火后的目标性能分为三种：①具有性能与尺寸双重 差异化的差厚板；②具有性能差异化的等厚度板材；③性能均匀性得到控制的差厚板。
3. 根据权利要求1所述的板带材周期变温度差异化退火方法，其特征在于：步骤（1)中 板带材由开卷机向卷取机方向运行的方式为连续式或间歇式。
4. 根据权利要求3所述的板带材周期变温度差异化退火方法，其特征在于：所述连续 式的方式是指：将后一卷的头部与前一卷的尾部焊接到一起，实现连续化生产；这种方式 需要有二个开卷机，二个卷取机，在线焊接机，在线剪切机和活套； 所述间歇式的方式是指：在每一卷的尾部焊接上引带，上一卷完成退火过程后停机，将 上一卷尾部引带与下一卷头部焊接起来，利用引带把下一卷的头部引入到变温度差异化退 火炉中，开始新卷退火。
5. 根据权利要求1所述的板带材周期变温度差异化退火方法，其特征在于：步骤（2)中 所述计算机控制系统根据测量的运行速度和位置计算出目标区段运行到控温炉中各区的 时间，具体计算过程如下： 以测速辊处为起始点，从测速辊到预热区、加热保温区、冷却区的距离分别是h、12、13， 带材上的任一点从测速辊处运行到这三个区的时间分别为h、t2、t3 : 当带材以恒定速度运行时：
当带材以变化速度运行时：设薄区的长度为lb，运行速度为vb ;厚区的长度为lh，运行 速度为Vh ;过渡区长度为lg，运行的平均速度为Vg ;
式（2)中n，m，p分别为从测速辊到目标位置的区间内薄区、厚区和过渡区的段数，由此 计算出的时间，来作为各个区段加热、保温或冷却的控制依据。
6. 根据权利要求1所述的板带材周期变温度差异化退火方法，其特征在于：对板带材 进行预热、加热保温或冷却的过程中，采用氮气和氢气的混合气体作为保护气体，或者采用 氢气为保护气体。
7. -种如权利要求1所述的板带材周期变温度差异化退火方法所用的装置，其特征在 于：该装置包括控温炉和计算机控制系统；其中：所述控温炉内设有预热区、加热保温区以 及冷却区，通过炉内加热装置对各区进行加热；炉内还设有用于测量各区内板带材表面温 度的测温仪，所述加热装置和测温仪分别连接计算机控制系统；通过计算机控制系统调整 加热装置供电参数来改变预热区、加热保温区和冷却区的温度。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述控温炉的两侧分别设置有开卷机和 卷取机，在开卷机和控温炉之间设有用于测试板带材运行速度的测速辊；所述测速辊的测 速信号由数据采集装置传送到计算机控制系统。
9. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述预热区和加热保温区的加热与保温 的方式及控制方法为如下三种方式： 1) 采用红外线辐射管构成的阵列加热，根据辐射管的开关数量组态和辐射管的功率控 制工件的温度； 2) 采用多组感应加热器构成的阵列加热，根据调整各部位感应器的电流来控制工件的 温度； 3) 采用红外线辐射管与多组感应加热器组合方式加热，分别采用辐射管的开关数量组 态及功率和感应器供电电流来控制工件的温度。
10. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述预热区、加热保温区和冷却区设有 气氛保护装置，气氛保护区域的入口和出口带有密封装置。
【专利摘要】本发明公开了一种板带材周期变温度差异化退火方法和装置，属于轧制产品开发领域。该方法在带材开卷后进行速度测量和位置跟踪，在带材上的特定位置运行到预热区、加热区和保温区时，对目标位置实施能够获得目标性能的动态变化退火制度，包括特定的加热温度、加热速度和保温时间。完成加热和保温过程的带钢段离开保温区后，运行到冷却区按照确定的速度进行冷却，冷却后的带钢进入卷取机卷取。随后的下一段带材按照上述流程，采用不同的退火温度、保温时间和冷却速度，使其获得目标性能。上述过程周期性进行，使差厚板厚区、薄区和过渡区的分段性能差异量得到控制，也可对普通等厚度板带材进行周期变温度退火，在一块板材上获得分段差异化性能。
【IPC分类】C21D9-52, C21D9-46, C21D1-26, C21D11-00
【公开号】CN104561517
【申请号】CN201310492195
【发明人】刘相华, 支颖, 胡贤磊, 彭良贵, 孙涛
【申请人】沈阳东宝海星金属材料科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月18日