A. 罩式退火
B. 连续退火
连续退火机组问世于1936年，但是直到上世纪60年末期有关带钢连续退火金属学的研究才取得了重大进展。1959年BLICKWEDE提出了热轧高温卷取连续退火生产冶金原理，1969年他又提出了低碳钢板均热后快速冷却和过时效处理的理论，从而到一条合适的方法，使得钢中固溶碳能够在较短时间内充分析出、并且使得铁素体晶粒长大。这一划时代的技术进步，为带钢连续退火生产奠定了理论基础。1972年日本新日铁君津厂建成了世界上第一条软质带钢的连续退火线，它被公认为是世界上第一条完备的冷轧带钢立式连续退火线，它的出现标志着连续退火技术发展进入到一个新的时代。 连续退火工艺将脱脂、退火、平整、分卷等数个工序集成在一条机组内，与罩式炉相比，具备有以下优点：（1）（2）
产品质量高：连续退火产品表面光洁，残碳和铁粉含量远低于罩式退火；板型好，性能均
匀，缺陷少。
生产率高：生产周期可由原来10天左右缩短到至多1个小时左右，由此生产备料大减，生产过程简化，管理方便。
节省劳动生产力：由于工序的合并，加之连续退火机组较高的自动化程度，使得操作人员数量大量节省。
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美女故事 成品率高：工艺过程紧凑，避免了罩式退火工艺中钢卷多次搬运擦伤、粘结、折边等缺陷。
当然，在具备上述优点的同时，连续退火机组也存在着不足，主要表面在以下方面：
中小学数学网 极限规格带钢（厚度大于2.5mm或0.15mm以下的超薄规格）用立式连续退火生产比较困难。
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设备和技术复杂，要求技术人员、机组操作和维护人员的素质要求较高。
目前全世界已经建成和投产近六十多条连续退火机组，随着各种新工艺和新技术的不断开
发和完善，连续退火技术正在广泛地取代了罩式退火技术，实现冷轧带纲快速、经济和大规模的生产。在镀锡原板品种上，连续退火机组已经能够生产从T1 – T5，DR8 – DR10全部调质度；在冷轧板品种上，连续退火机组不仅能够生产DDQ、EDDQ等深冲和超深冲软材，还能够生产各类高强钢（HSS），不仅有CQ级HSS，DQ级HSS，而且还出现了DDQ深冲级HSS、烘烤硬化性DQ级HSS，以及低屈服点超高强钢（LOW YR/SUPER-HSS）和TRIP等高强钢新品种。
失效分析与预防
随着连续退火工艺技术和设备的不断完善和发展，产量和速度也在不断提高，机组最高年产量已经达到和超过100万t/a/（如韩国POSCO光阳2#线和日本川铁的千叶3#线），日本川铁的千叶4#KM-CAL机组最高速度已达1000m/min。
a. 连续退火带钢金属热处理工艺
冷轧板的性能由钢的化学成份、冷热轧制条件以及退火工艺来确定。为了获得良好的带钢成型性，必须调整生产过程中的各道生产条件，从而达到最优控制带钢的析出条件、显微构造和组织的目的。
与罩式退火不同，连续退火机组高温均热时间较短，冷却速度较快，因此必须在炼钢时对钢的化学成份作相应调整和控制，为获得满意的再结晶状况和成形特性，须将填隙式溶解元素（碳和氮）以及固溶加强元素（锰，硅和磷）维持在较低含量水平。
带钢在热轧时，就必须满足合适的条件，诸如完全析出以及粗大的碳化物和氮化物的生成。均匀一致大的铁素体晶粒。
图12.5.2.5B-1 连续退火的冶金过程吹破气球
连续退火过程中加热期间，带钢中碳化物结构将部分或完全被溶解．这取决于含碳量以及碳化物的大小，如图12.5.2.5B-1所示。该过程还受加热速度快慢、退火温度高低和碳化物粗大程度的反作用影响。钢被加热到退火温度并均热后，碳的溶解达到了平衡，并且根据退火温度会发生有限的晶粒生长。然而，连续退火机组里较高的冷却速度阻碍了固溶碳的析出，使其在冷却阶段的碳化物析出偏离平衡，只有通过调整冷却和过时效参数，才能控制碳化物的分布和固溶碳
含量，从而获得合适的机械性能并消除时效影响。
连续退火处理的低碳钢深冲性较差是因为在过时效处理期间钢组织内部所形成细微碳化物弥散所至，因此在连续退火里，只有通过采用IF钢，才能获得特深冲级别的高rm和nm值。对IF钢的罩式退火和连续退火来讲，二者的组织结构之间没有显著的区别（见图12.5.2.5B-3）。
从金相的观点来看，采用连续退火生产冷轧高强钢具有潜在的优越性，譬如通过形成精细晶粒结构和精细碳化物析出，可用来提高钢的屈服强度（2）。
迄今建造的连续退火机组主要采用了二大类不同的退火周期制度，见图12.5.2.5B-2。
方法一为；加热到退火温度，保温，冷却到过时效温度，在此温度上保温，随后冷到室温。
方法二为：加热到退火温度，用喷气冷却法冷却到某一中间温度，随后快冷到较低温度（如水淬至室温），然后又重新加热到过时效温度，并在此温度上保温一段时间，最后再快冷到室温。生产双相钢时，带钢在第一次快冷后，无需加热到过时效温度过程。
图12.5.2.5B-2 连续退火典型退火周期制度
使用这二种方法的不同退火周期，可以制造各种质量的钢种，包括CQ（商用级），DQ（冲压级），DDQ（深冲级），HSS（高强钢）等品种。
(1) 低碳软钢、商用钢和冲压钢的连续退火原理（3）
冷轧板要求具备如下的可成形性：CQ板延展性、DQ板的延展性和慢速时效性（低屈服点延长）、DDQ板延展性和非时效性（几乎无屈服点延长）和深冲性（Landford值）。
罩式退火中，带钢均热后的冷却速度非常缓慢，冷却时存在于铁素体中的固溶碳在原有晶界碳化物和晶界上析出，所以其对室温下带钢延伸性和时效性没有影响。而连续退火中，带钢以较快的冷却速度进行冷却，钢中会存在大量过饱和固溶碳，从而导致带钢延伸性和耐时效性显著变差，为此，连续退火中需要过时效处理段，使得低碳钢中的碳在某个渐冷的温度区域中能够充分析出(11)。
深冲性由材料的组织所决定，并且可以通过调整材料成分和连续退火的保温时间来控制。延伸性和时效性主要受成品板材中碳和氮的存在状态（固溶或析出）的影响，对连铸低碳铝镇静钢，钢中氮元素在材料阶段可由铝固定，但碳的析出应选择适当的时效条件和快冷条件来控制。低碳铝镇静钢适用于CQ和DQ，而IF钢适用于要求无时效特性和对深冲性有要求的DDQ、EDDQ和SEDDQ。IF钢在炼钢阶段作了脱碳处理，并且其中的碳和氮还通过添加钛、铌等元素来进行固定，最后在连续退火过程中在相当高的温度中均热保温处理后，使其成为无时效产品。（7）
带钢晶粒大小直接影响其屈服限和延伸性，固溶Fe3C的析出物会降低其延伸性。间隙溶解碳和间隙氮的含量以及由于添加铝、硼、钛后与这二种元素形成的AlN、BN、TiN等化合物
的含量也都会对机械性能产生较大影响。
冷却和过时效的条件对冷轧低碳钢性能的影响简要解释如下：
带钢在A1温度时，碳在铁素体中溶解度按质量计约为2%， 并随温度降低而下降。在均热后的第一次冷却时，Fe3C沿着晶粒边界析出，冷却速度愈慢，则析出量愈多。当第一次冷却结束时，在固溶碳周围或多或少残留着饱和的铁素体。在第一次冷却后，接着是过时效处理过程。
过时效阶段区分二个机理，一个是在晶粒边界处继续析出Fe3C，另一个是铁素体结晶内部的析出。在过时效过程中，Fe3C继续析出，并随时效温度的下降，碳溶解度也在下降。析出的晶核有二种，一种是过时效过程中沿铁素体晶界析出的Fe3C碳化物，一种是始终存在的少量与碳结合的晶格畸变。多余的碳则被固溶在铁素体中。一次冷却速度越快，过时效中固溶碳的析出动能则越大，过时效后钢中铁素体里固溶碳的含量就愈少。另一方面，碳化物的形成对钢的性能会产生影响，结构中细小的碳化物会降低其延伸性，并同时提高材料的屈服强度。 铁素体中的固溶碳会引起时效，即随温度和时间的增加，带钢延伸率会降低而屈服限、0.2%延伸极限和抗张强度都会提高。
在连续退火的典型特性快速冷却期间内，铁素体里碳的溶解急剧降低。随着残遗在固溶体里碳的平衡，只会发生部分渗碳体的析出。较高的冷却速度导致铁基体里出现更大量的过饱和碳，在过时效的初期，原子析出沉淀的高势能受到细散碳化物迅速析出的影响而降低。这些碳化物为那些仍固溶的残留碳析出充当核的作用。由于碳化物之间的距离较短，在过时效期间，游离碳原子便会非均匀析出，即过时效时间会缩短。对于较低的冷却速度，碳化物的析出量较少，由于析出的势能较低，碳化物之间的间距变大，残留固溶碳由于需要经过较长的距离才能扩散至析出核和品界，故需要较长的过时效时间。
低碳钢在延伸性和时效性之间的平衡可以通过调节第一次冷却速度来确定，当要求较好延伸性时，则冷却速度必须降低，但带钢会再次出现时效现象，如果要求钢材具有较少时效，则冷却速度必须提高。但伴随而来的是韧性降低（3）。
以上所述机理适用于低碳钢。对无间隙（IF）钢，即那些含有钛或铌的理想配比或者略微超过理想配比的合金钢，则毋需过时效处理。由于IF钢中碳和氮元素主要在热轧期间以Ti—C－N或Nb－C2 析出，因此由于连续退火中将不会发生时效作用。
连续退火中，由于加热速度较快（约10～80℃／秒），故再结晶期间内钢组织不会受到影响。只有在600℃温度范围下，当均热时间足够长时，才能使在罩式退火工艺里对冷轧带材的深冲性起改善作用的AIN析出效应得到应用。由于在连续退火工艺中难以使该均热时间延长，因此通常冷轧低碳钢采用连续退火所能达到的 Lankford（rm）值较低（如图12.5.2.5B-3所示），即材料的深冲性不好。
钢的成分对连续退火带钢的性能影响起着至关重要的作用。铝镇静钢中的碳作为固溶碳，其对钢的时效性和退火时再结晶状态均有很大影响。由于连续退火热处理周期制度多少有
些不同，如果考虑时效性、延伸性的最佳平衡，碳的含量在 0.02%左右最理想。若在0.002～0.015%范围内，除非增加碳化物形成元素，否则即使加快连续退火的冷却速度、也得不到过时效处理所需要的过饱和度。碳含量0.002%以下的钢与连续退火的热过程无关，时效性良好。若碳含量0.02%以上则含碳量越多，时效性能越好，但随强度升高的同时，延伸率、深冲性变坏。AIN的N在热轧卷取时使其充分析出是非常必要的。AIN析出物数量少，再结晶后的晶粒成长性才变得良好，延伸率也上升，因而希望N的绝对量要少。AI除了起到脱氧剂作用外，还起到固定N的效果。因此在AIN析出中必须添加必要的数量。在一般情况下，热轧时要使AIN完全析出、需要添加比N当量稍多的量。Mn和O相互作用，对再结晶的结合组织有影响。钢中Mn含量高，深冲性rm值降低，并随含固溶碳含量增高，深冲性下降程度越厉害。由于Mn含量能够防止S引起热脆性，故Mn含量不可降得太低，一般为0.10-0.15%以宜。另外，Mn含量越低，过时效时碳化物越容易析出。
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