專利名稱：一種冷軋鈦帶卷惰性氣保護(hù)罩式退火方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種效率高、工藝穩(wěn)定、改造方便、一機(jī)多能、可靠性高的冷軋鈦帶卷惰性氣保護(hù)罩式退火方法及其裝置。
背景技術(shù)：
由于鈦及其鈦合金具有密度小、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕等諸多優(yōu)異的特性，被稱之為第三金屬，是最具發(fā)展前途的新型結(jié)構(gòu)材料。冷軋鈦帶卷是以海綿鈦為原料，經(jīng)熔煉、熱軋、冷軋及冷軋退火等工藝生產(chǎn)的板材，廣泛應(yīng)用于航天、航空、潛艇、核電等高新技術(shù)領(lǐng)域。鈦在882°C以下為密排六方結(jié)構(gòu)，是一種各向異性顯著的材料。工業(yè)純鈦在材料生產(chǎn)過程中加工硬度效應(yīng)很大，因此在鈦材生產(chǎn)過程中，經(jīng)冷、熱加工后，為了恢復(fù)塑性，得到穩(wěn)定的細(xì)晶粒組織和均勻的機(jī)械性能，應(yīng)進(jìn)行再結(jié)晶退火。鈦由于具有很高的化學(xué)活潑性，與空氣中的氧、氮有極高的親和力，氧和氮對鈦污染的結(jié)果是使鈦強(qiáng)度和硬度增高而塑性降低。目前，工業(yè)純鈦及其鈦合金的退火一般采用真空爐退火的方式，能夠保證與空氣隔絕并能析出前工序吸附的氫氣。由于真空爐退火需要增加真空泵等裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；而且由于鈦及其鈦合金為熱的不良導(dǎo)體，真空退火進(jìn)一步加劇了熱傳導(dǎo)緩慢，因此只能緩慢升溫和降溫，造成真空退火時(shí)間長、生產(chǎn)效率低。全氫或氮?dú)湔质酵嘶馉t是對冷鋼帶卷用高純度氫氣或氮?dú)渥鰹楸Ｗo(hù)氣氛，對鋼板卷進(jìn)行光亮式退火的設(shè)備，主要保護(hù)氣氛介質(zhì)是氫氣，中間用氮?dú)獯祾咧脫Q。如果用于鈦帶卷板的退火，鈦金屬會(huì)易吸氫，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成TiH2，生產(chǎn)氫脆；高溫下，鈦與氮不僅會(huì)反應(yīng)產(chǎn)生金黃色的氮化鈦，而且氮在鈦中的溶解度較高，強(qiáng)烈提高強(qiáng)度降低塑性，不能滿足鈦帶卷板產(chǎn)品性能和表面質(zhì)量要求。因此，采用成熟的全氫或氮?dú)湔质酵嘶馉t對冷軋鈦帶卷退火，必須選擇氬氣等惰性氣體作為保護(hù)氣。但現(xiàn)有鋼帶卷全氫或氮?dú)湔质酵嘶馉t設(shè)備不能直接供入氬氣，供入氬氣的方式也不明確，所以有必要根據(jù)鈦帶卷退火的工藝要求，設(shè)計(jì)制造一種新的輔助裝置， 向全氫或氮?dú)湔质酵嘶馉t供入氬氣做為保護(hù)氣氛，滿足對鈦帶卷板進(jìn)行退火的工藝要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種效率高、工藝穩(wěn)定、改造方便、一機(jī)多能、可靠性高的冷軋鈦帶卷惰性氣保護(hù)罩式退火方法及其裝置。本發(fā)明的退火方法是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括調(diào)壓、裝爐排氣、氮?dú)庵脫Q、加熱退火、冷卻步驟，具體包括:
A、調(diào)壓:調(diào)節(jié)氬氣供氣壓力至200 400mbar；
B、裝爐排氣:按裝爐計(jì)劃組垛鈦帶卷裝爐，壓緊罩式退火爐之內(nèi)罩后經(jīng)冷密封測試，用氮?dú)獍踩祾咧脫Q空氣；
C、氮?dú)庵脫Q:接通罩式退火爐的氬氣，進(jìn)行點(diǎn)火前氬氣吹掃置換氮?dú)猓籇、加熱退火:通入氬氣并保持退火爐臺(tái)料室壓力55 70 mbar，按預(yù)定工藝對冷軋鈦帶卷進(jìn)行升溫和保溫。E、冷卻出爐:保溫結(jié)束后對冷軋鈦帶卷進(jìn)行風(fēng)冷或水冷，冷卻結(jié)束后關(guān)閉退火爐氬氣連接通道并出爐；
本發(fā)明的退火裝置是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括罩式退火爐、氮?dú)夤?yīng)裝置，所述氮?dú)夤?yīng)裝置與罩式退火爐內(nèi)罩連通，還包括氬氣供應(yīng)裝置，所述氬氣供應(yīng)裝置與罩式退火爐內(nèi)罩連通。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn):
1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了普通鋼帶卷罩式退火爐對鈦卷板的退火，退火方法效率高、工藝性能穩(wěn)定，產(chǎn)品能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。2、現(xiàn)有罩式退火爐改造方便，退火裝置在不需要對鈦卷板退火的時(shí)候，可以隨時(shí)恢復(fù)對冷鋼帶卷的退火，實(shí)現(xiàn)了罩式退火爐一機(jī)多能。3、罩式退火爐鈦卷板退火過程中，氬氣流量、壓力等參數(shù)及各進(jìn)氣、排氣閥門可以接入原退火爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)顯示和自動(dòng)控制。4、不須頻繁抽堵盲板工作，避免抽堵盲板帶來的漏氣等隱患。


圖1為本發(fā)明退火方法工藝流程示意 圖2為本發(fā)明退火裝置結(jié)構(gòu)示意 圖中:100-調(diào)壓、200-裝爐排氣、300-氮?dú)庵脫Q、400-加熱退火、500-冷卻出爐，1-罩式退火爐、2-氮?dú)夤?yīng)裝置、21-氮?dú)饪偣堋?2-氮?dú)忾y、3-氬氣供應(yīng)裝置、31-液氬氣瓶、32-氬氣緩沖裝置、33-調(diào)節(jié)閥、34-氬氣閥、35-氣管、36-氬氣總管、37-換熱器、38-壓力表、4-流量表、5-差壓送變器、6-進(jìn)氣閥、7-排氣閥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，本發(fā)明所述的退火方法包括調(diào)壓、裝爐排氣、氮?dú)庵脫Q、加熱退火、冷卻步驟，具體包括:
A、調(diào)壓:調(diào)節(jié)氬氣供氣壓力至200 400mbar；
B、裝爐排氣:按裝爐計(jì)劃組垛鈦帶卷裝爐，壓緊罩式退火爐之內(nèi)罩后經(jīng)冷密封測試，用氮?dú)獍踩祾咧脫Q空氣；
C、氮?dú)庵脫Q:接通罩式退火爐的氬氣，進(jìn)行點(diǎn)火前氬氣吹掃置換氮?dú)猓?br> D、加熱退火:通入氬氣并保持退火爐臺(tái)料室壓力55 70mbar，按預(yù)定工藝對冷軋鈦帶卷進(jìn)行升溫和保溫；
E、冷卻出爐:保溫結(jié)束后對冷軋鈦帶卷進(jìn)行風(fēng)冷或水冷，冷卻結(jié)束后關(guān)閉退火爐氬氣連接通道并出爐。所述B步驟中的氮?dú)獯祾邥r(shí)間為20 30分鐘。所述C步驟中置換后的爐內(nèi)氬氣氣氛純度大于99%。所述D步驟中以100 150°C /h的速率升溫至650 700°C，保溫I 3h。
所述E步驟中冷軋鈦帶卷冷卻至低于60°C時(shí)出爐空冷并停止退火爐氬氣供應(yīng)。所述氮?dú)夂?或氬氣進(jìn)入退火爐前經(jīng)干燥裝置脫除水分。所述鈦帶卷包括純鈦帶卷、鈦合金帶卷。如圖2所示，本發(fā)明所述的退火裝置包括罩式退火爐1、氮?dú)夤?yīng)裝置2，所述氮?dú)夤?yīng)裝置2與罩式退火爐I內(nèi)罩連通，其特征在于還包括氬氣供應(yīng)裝置3，所述氬氣供應(yīng)裝置3與罩式退火爐I內(nèi)罩連通。所述氬氣供應(yīng)裝置3包括液氬氣瓶31、氬氣緩沖裝置32、調(diào)節(jié)閥33、氬氣閥34、氣管35、氬氣總管36，所述液氬氣瓶31通過調(diào)節(jié)閥33經(jīng)氣管35與氬氣緩沖裝置32進(jìn)氣口連通，所述氬氣緩沖裝置32出氣口通過氬氣總管36經(jīng)氬氣閥34與罩式退火爐I內(nèi)罩連通。所述罩式退火爐I進(jìn)氣口和/或氮?dú)夤?yīng)裝置2和/或氬氣供應(yīng)裝置3設(shè)置有氣體過濾干燥裝置。所述氬氣緩沖裝置32設(shè)置有壓力表38檢測氬氣氣壓。所述氬氣供應(yīng)裝置3的調(diào)節(jié)閥33和/或氬氣閥34和/或壓力表38和/或退火裝置的流量表4與罩式 退火爐I的自動(dòng)控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)氬氣遠(yuǎn)程自動(dòng)控制和實(shí)時(shí)顯示以及手動(dòng)調(diào)節(jié)。所述氬氣供應(yīng)裝置3由多個(gè)液氬氣瓶31組成。

所述氬氣供應(yīng)裝置3通過氮?dú)夤?yīng)裝置2的連接管道與罩式退火爐I的內(nèi)罩連通，所述氬氣供應(yīng)裝置3和氮?dú)夤?yīng)裝置2的管道連接前分別設(shè)置有閥門。所述罩式退火爐I不少于2臺(tái)，各臺(tái)罩式退火爐I的進(jìn)氣口分別與所述氬氣供應(yīng)裝置3出氣口連通。本發(fā)明工作原理和工作過程:
關(guān)閉氬氣閥34、氮?dú)忾y22、進(jìn)氣閥6 ;打開并調(diào)節(jié)液氬氣瓶31與氬氣緩沖裝置32間的連接調(diào)節(jié)閥33，使氬氣緩沖裝置32內(nèi)的氣體壓力達(dá)到200 400mbar ;按裝爐計(jì)劃組垛鈦帶卷裝爐，壓緊內(nèi)罩后經(jīng)冷密封測試，打開氮?dú)忾y22和進(jìn)氣閥6，用氮?dú)獍踩祾咧脫Q空氣；然后關(guān)閉氮?dú)忾y22并打開氬氣閥34，接通罩式退火爐的氬氣，進(jìn)行點(diǎn)火前氬氣吹掃置換氮?dú)?；置換氮?dú)夂?，調(diào)節(jié)氬氣閥34和排氣閥7并繼續(xù)通入氬氣并保持退火爐臺(tái)料室壓力55 70 mbar，按預(yù)定工藝對冷軋鈦帶卷進(jìn)行升溫和保溫；保溫結(jié)束后對冷軋鈦帶卷進(jìn)行風(fēng)冷或水冷，冷卻結(jié)束后關(guān)閉氬氣閥34和進(jìn)氣閥6，打開內(nèi)罩使冷軋鈦帶卷出爐空冷，完成退火過程。實(shí)施例1:
A、關(guān)閉氬氣閥34，打開并調(diào)節(jié)液氬氣瓶31與氬氣緩沖裝置32間的連接調(diào)節(jié)閥33，使氬氣緩沖裝置32內(nèi)的氣體壓力達(dá)到220mbar ；
B、按裝爐計(jì)劃將2077kg鈦帶卷組垛裝爐，壓緊退火爐內(nèi)罩后經(jīng)冷密封測試，打開氮?dú)忾y22、進(jìn)氣閥6和排氣閥7，用氮?dú)獍踩祾咧脫Q空氣20分鐘；
C、排出空氣后關(guān)閉氮?dú)忾y22并迅速打開氬氣閥34，接通罩式退火爐的氬氣，進(jìn)行點(diǎn)火前氬氣吹掃置換氮?dú)庵翣t內(nèi)氣氛氬氣純度99.9%結(jié)束；
D、置換氮?dú)夂螅{(diào)節(jié)氬氣閥34和排氣閥7并繼續(xù)通入氬氣并保持退火爐臺(tái)料室壓力55mbar,對冷軋鈦帶卷按100°C /h的速率升溫至650°C,保溫2h ；
E、保溫結(jié)束后對冷軋鈦帶卷進(jìn)行隨爐風(fēng)冷，冷卻至50°C時(shí)關(guān)閉氬氣閥34和進(jìn)氣閥6，打開內(nèi)罩使冷軋鈦帶卷出爐空冷。實(shí)施例2:
A、關(guān)閉氬氣閥34，打開并調(diào)節(jié)液氬氣瓶31與氬氣緩沖裝置32間的連接調(diào)節(jié)閥33，使氬氣緩沖裝置32內(nèi)的氣體壓力達(dá)到400mbar ；
B、按裝爐計(jì)劃將2342kg鈦帶卷組垛裝爐，壓緊退火爐內(nèi)罩后經(jīng)冷密封測試，打開氮?dú)忾y22、進(jìn)氣閥6和排氣閥7，用氮?dú)獍踩祾咧脫Q空氣30分鐘；
C、排出空氣后關(guān)閉氮?dú)忾y22并迅速打開氬氣閥34，接通罩式退火爐的氬氣，進(jìn)行點(diǎn)火前氬氣吹掃置換氮?dú)庵翣t內(nèi)氣氛氬氣純度99%結(jié)束；
D、置換氮?dú)夂?，調(diào)節(jié)氬氣閥34和排氣閥7并繼續(xù)通入氬氣并保持退火爐臺(tái)料室壓力70mbar，對冷軋鈦帶卷按150°C /h的速率升溫至700°C，保溫1.5h ；
E、保溫結(jié)束后對冷軋鈦帶卷進(jìn)行隨爐風(fēng)冷，冷卻至60°C時(shí)關(guān)閉氬氣閥34和進(jìn)氣閥6，打開內(nèi)罩使冷軋鈦帶卷出爐空冷。實(shí)施例3:
A、關(guān)閉氬氣閥34，打開并調(diào)節(jié)液氬氣瓶31與氬氣緩沖裝置32間的連接調(diào)節(jié)閥33，使氬氣緩沖裝置32內(nèi)的氣體壓力達(dá)到300mbar ；
B、按裝爐計(jì)劃將1835kg鈦帶卷組垛裝爐，壓緊退火爐內(nèi)罩后經(jīng)冷密封測試，打開氮?dú)忾y22、進(jìn)氣閥6和排氣閥7，用氮?dú)獍踩祾咧脫Q空氣25分鐘；
C、排出空氣后 關(guān)閉氮?dú)忾y22并迅速打開氬氣閥34，接通罩式退火爐的氬氣，進(jìn)行點(diǎn)火前氬氣吹掃置換氮?dú)庵翣t內(nèi)氣氛氬氣純度99.99%結(jié)束；
D、置換氮?dú)夂螅{(diào)節(jié)氬氣閥34和排氣閥7并繼續(xù)通入氬氣并保持退火爐臺(tái)料室壓力60mbar，對冷軋鈦帶卷按120°C /h的速率升溫至670°C，保溫3h ；
E、保溫結(jié)束后對冷軋鈦帶卷進(jìn)行隨爐風(fēng)冷，冷卻至40°C時(shí)關(guān)閉氬氣閥34和進(jìn)氣閥6，打開內(nèi)罩使冷軋鈦帶卷出爐空冷。
權(quán)利要求
1.一種冷軋鈦帶卷惰性氣保護(hù)罩式退火方法，其特征在于包括調(diào)壓、裝爐排氣、氮?dú)庵脫Q、加熱退火、冷卻步驟，具體包括: A、調(diào)壓:調(diào)節(jié)氬氣供氣壓力至200 400mbar； B、裝爐排氣:按裝爐計(jì)劃組垛鈦帶卷裝爐，壓緊罩式退火爐之內(nèi)罩后經(jīng)冷密封測試，用氮?dú)獍踩祾咧脫Q空氣； C、氮?dú)庵脫Q:接通罩式退火爐的氬氣，進(jìn)行點(diǎn)火前用氬氣吹掃置換氮?dú)猓? D、加熱退火:通入IS氣并保持退火爐臺(tái)料室壓力55 70mbar,按預(yù)定工藝對冷軋鈦帶卷進(jìn)行升溫和保溫； E、冷卻出爐:保溫結(jié)束后對冷軋鈦帶卷進(jìn)行風(fēng)冷或水冷，冷卻結(jié)束后關(guān)閉退火爐氬氣連接通道并出爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退火方法，其特征在于所述B步驟中的氮?dú)獯祾邥r(shí)間為20 30分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退火方法，其特征在于所述C步驟中置換后的爐內(nèi)氬氣氣氛純度大于99%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退火方法，其特征在于所述D步驟中以100 150°C/h的速率升溫至650 700°C，保溫I 3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的退火方法，其特征在于所述E步驟中鈦帶卷冷卻至低于60°C時(shí)出爐，空冷并停止退火爐氬氣供應(yīng)。
6.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的冷軋鈦帶卷惰性氣保護(hù)罩式退火方法的裝置，包括罩式退火爐(I)、氮?dú)夤?yīng)裝置(2)，所述氮?dú)夤?yīng)裝置(2)與罩式退火爐(I)內(nèi)罩連通，其特征在于還包括氬氣供應(yīng)裝置(3 )，所述氬氣供應(yīng)裝置(3 )與罩式退火爐(I)內(nèi)罩連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述氬氣供應(yīng)裝置(3)包括液氬氣瓶(31)、氬氣緩沖裝置(32)、調(diào)節(jié)閥(33)、氬氣閥(34)、氣管(35)、氬氣總管(36)，所述液氬氣瓶(31)通過調(diào)節(jié)閥(33)經(jīng)氣管(35)與氬氣緩沖裝置(32)進(jìn)氣口連通，所述氬氣緩沖裝置(32)出氣口通過氬氣總管(36)經(jīng)氬氣閥(34)與罩式退火爐(I)內(nèi)罩連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述氬氣供應(yīng)裝置(3)由多個(gè)液氬氣瓶(31)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述氬氣供應(yīng)裝置(3)通過氮?dú)夤?yīng)裝置(2)的連接管道與罩式退火爐(I)的內(nèi)罩連通，所述氬氣供應(yīng)裝置(3)和氮?dú)夤?yīng)裝置(2)的管道連接前分別設(shè)置有閥門。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述罩式退火爐(I)不少于2臺(tái)， 各臺(tái)罩式退火爐(I)的進(jìn)氣口分別與所述氬氣供應(yīng)裝置(3)出氣口連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冷軋鈦帶卷惰性氣保護(hù)罩式退火方法及其裝置，屬于有色冶金技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述的退火方法包括調(diào)壓、裝爐排氣、氮?dú)庵脫Q、加熱退火、冷卻出爐步驟；本發(fā)明所述的裝置包括罩式退火爐(1)、氮?dú)夤?yīng)裝置(2)、氬氣供應(yīng)裝置(3)，所述氮?dú)夤?yīng)裝置(2)與罩式退火爐(1)內(nèi)罩連通，所述氬氣供應(yīng)裝置(3)與罩式退火爐(1)內(nèi)罩連通。本發(fā)明通過在普通全氫或氮?dú)渫嘶馉t的基礎(chǔ)上，增加氬氣供應(yīng)裝置，滿足普通全氫或氮?dú)渫嘶馉t對冷軋鋼卷和鈦帶卷的不同退火要求，具有效率高、工藝穩(wěn)定、改造方便、一機(jī)多能、可靠性高的特點(diǎn)。
文檔編號C21D9/67GK103205559SQ20131013570
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者秦光林, 史亞鳴, 陳育生, 志云昆, 楊勇, 黎俊, 聶志文, 熊鑒, 童軍, 邢鵬濤 申請人:武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司