一种冷轧油桶板富氢循环退火工艺的制作方法

1.本发明涉及一种冷轧油桶板富氢循环退火工艺。


背景技术：

2.冷轧退火炉采用氢气作为保护气氛，由于其耐氧化性好，在保护气氛下作用下退火加热可以获得无氧化高表面的冷轧钢卷，目前工艺氢气尾气不回收循环利用，氢气消耗量较大，每生产一吨钢需消耗2~2.3立方米氢气。高等级油桶板由于其盛装油品纯度高，价值昂贵，对冷轧钢板的表面质量要求非常严格。
3.在现有技术状况下：经过一次使用的氢气随着尾气经过废气简单处理后排放至大气中，不再进行循环利用。尾气中包含不纯的氢气以及杂质等，不经提纯处理难以再次利用。氢气可增强传热能力，使加热与冷却速度约提高40%-50%。使带钢表面粗糙度明显降低。因氢分子的渗透力强，与带钢表面附着的润滑剂作用而加快了蒸发速度，在温差不大的情况下料堆内部产生的蒸发物和外层带钢接触时不裂解。由于氢的密度小，升温后炉台风机的功率消耗迅速减少，由于热处理周期缩短而使能耗明显降低。氢气用量与产品质量具有较大的相关性。
4.现有工艺退火参数如下：预热阶段从室温到400℃，加热速度50~100℃/h。加热阶段钢卷由400℃加热到保温温度，升温速度为30-80℃/h。
5.检索文献：在国内现有技术中：1、法孚斯坦因冶金技术（上海）有限公司申报的发明专利（在审）“一种冷轧处理线退火炉氢气回收系统”，专利号cn201810419014.5，提供了一种冷轧处理线退火炉氢气回收系统，包括：处理线退火炉、带钢、排放口、主排放回收处理系统和次排放回收处理系统，处理线退火炉内有带钢运行，处理线退火炉通过排放口分别与主排放回收处理系统和次排放回收处理系统连接。本发明与传统技术相比，基于燃料电池与余热回收装置的废氢气发电与余热回收系统，采用钢铁厂冷轧处理线与氢燃料电池，及余热回收装置相结合的一体化技术；根据废氢气排放量确定不同的回收流程，解决了传统冷轧处理线废氢气无法回收利用的问题。
6.2、鞍钢集团工程技术有限公司申报的发明专利“一种冷轧退火用全氢罩式炉氢气回收工艺及系统”，专利号cn201410377827.4，提供了本发明涉及一种冷轧退火用全氢罩式炉氢气回收工艺及系统，各个全氢罩式炉底部氢气排出口通过氢气管道连接至氢气总管；全氢罩式炉吹扫后排出的氢气通过氢压机加压后输送到氢气罐储存，氢气罐内的氢气通过分子筛除去多余的氧，过滤后的氢气经过氢气/氧气检测仪检测，达到使用要求的合格氢气通过氢气回用管道输回全氢罩式炉进行再利用，不合格的氢气通过氢气回送管道输送至氢压机上游的氢气总管中进行重新处理。本发明在实现氢气循环利用的同时确保证生产的安全性。
7.3、艾伯纳工业炉（太仓）有限公司申报的发明专利“立式光亮退火线氢气回收装置”，专利号cn201410377827.4，本发明涉及一种立式光亮退火线氢气回收装置，该装置包括以下部件：用于去除氢气中润滑油残留物或污染物的活性炭过滤器、用于去除氢气中灰尘的纸过滤器、用于去除氢气中氧气的催化转化器以及用于控制氢气露点温度的分子筛吸附组件，上述各部件通过密闭管路进行连接并设置有用于控制上述部件及管路的阀体。本发明能有效的将使用过的氢气经行回收处理再利用，最大可节约55%的氢气用量，能有效起到节约能源，减低污染排放，保护环境的效果。


技术实现要素：

8.本发明采用一种冷轧油桶板富氢循环退火工艺，退火过程提高氢气使用量，可以大幅提高退火过程表面控制能力，提高油桶板产品表面质量。
9.本发明一种冷轧油桶板富氢循环退火工艺，具体实施步骤如下：1）步骤一，钢卷化学成分：c含量0.04~0.08%，si含量0.02~0.03%，mn含量0.26~0.33%，p小于0.01%，s＜0.005%，其余fe和残余元素，经热轧、冷轧轧制后的油桶板冷轧钢卷置于罩式退火炉炉台上，先扣内罩，再扣加热罩，连接介质管路，氮气吹扫空气、氢气吹扫氮气，按以下退火工艺进行退火；油桶板退火工艺参数如下：采用430℃、680℃两个保温的工艺，在430℃保温3小时可以将钢卷表面的乳化液残留物进行吹扫挥发，确保表面残留物少，在680℃退火保温7小时实施再结晶温度退火，使变形晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒，消除形变强化和残余应力，退火过程中排放的氢气
尾气通过总管路进行收集；2）步骤二，收集后的罩式退回炉尾气首先通过冷却器，将温度冷却到接近常温，然后进入一级处理器，把尾气中的油类物质、乳化剂、固体颗粒、液态水进行脱除；然后经过缓冲罐稳定气压；压力稳定的气体进入罗茨风机增压，使气体压力升到0.01~0.03mpa；然后再次进入缓冲罐稳定气压；随后通过二级处理器将油类物质、乳化剂、固态颗粒、液态水杂质进行二次脱除；然后再经过氢气压缩机二次增压,将压力提升到0.5~0.8mpa；再经过过滤器进行三级过滤，然后气体进入气体净化设备纯化，先经过催化脱氧器，在脱氧催化剂作用下，使气体中的氧分子和氢分子反应生成水；然后经过水冷却器把气体温度降到常温，最后进入变压吸附分离系统，将气体中残存的氮气和二氧化碳气体等大分子气体从氢气中分离出来，得到氢气纯度为99.999%，露点-65℃以下，氧含量5ppm以下的氢气；3）步骤三，经流量计和调压稳压阀送至炉前供氢管道中，与外网能源管道供应的氢气汇合，通过供氢管道进入罩式炉内循环使用，实现氢气循环利用；4）步骤四，退火后的钢卷经过1.1%延伸率平整处理，并使用3%~5%浓度的平整液清洗钢卷表面，获得高表面的油桶板产品。
10.本发明用于高表面油桶板产品的生产，采用430℃、680℃两个退火温度保温工艺，在大流量氢气保护气氛下实施富氢退火，退火后的钢卷经过1.1%延伸率平整处理。退火过程中释放掉的含氢气尾气，采用物理与化学方法相结合的方式，将杂质去除掉，经过滤和分离两个步骤重新获得高纯度的氢气。通过多级过滤将尾气中的油类物质、乳化剂、固体颗粒、液态水过滤掉，确保能将尾气中的杂质过滤干净；通过吸附和再生分离器、变压吸附装置将尾气中含有的氮气、二氧化碳等大分子气体分离，最终得到高纯度氢气。工艺过程采用冷却器的降低气体温度，通过缓冲罐稳定系统压力。
11.采用本发明工艺生产油桶板的力学性能以及表面质量良好，应用于高等级油桶制造，经过重复多次试验效果验证可靠。在上述的控制点的要求下能实现批量生产。
12.结合上述的实验以及现有技术的对比来看，本发明具有良好的是市场前景，其油桶板产品表面质量光洁，美观大气，可推广应用于冷轧退火工艺。采用氢气循环利用工艺，能源利用率高，采用430℃与680℃两个保温温度的工艺可以应用同类型高表面质量要求的冷轧产品退火生产工艺中。
具体实施方式
13.本发明一种冷轧油桶板富氢循环退火工艺：本发明方法的具体实施步骤如下：1）步骤一，钢卷化学成分：c含量0.04~0.08%，si含量0.02~0.03%，mn含量0.26~
0.33%，p小于0.01%，s＜0.005%，其余fe和残余元素，经热轧、冷轧轧制后的油桶板冷轧钢卷置于罩式退火炉炉台上，先扣内罩，再扣加热罩，连接介质管路，氮气吹扫空气、氢气吹扫氮气，按以下退火工艺进行退火；油桶板退火工艺参数如下：采用430℃、680℃两个保温的工艺，在430℃保温3小时可以将钢卷表面的乳化液残留物进行吹扫挥发，确保表面残留物少，在680℃退火保温7小时实施再结晶温度退火，使变形晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒，消除形变强化和残余应力，退火过程中排放的氢气尾气通过总管路进行收集；2）步骤二，收集后的罩式退回炉尾气首先通过冷却器，将温度冷却到接近常温，然后进入一级处理器，把尾气中的油类物质、乳化剂、固体颗粒、液态水进行脱除；然后经过缓冲罐稳定气压；压力稳定的气体进入罗茨风机增压，使气体压力升到0.01~0.03mpa；然后再次进入缓冲罐稳定气压；随后通过二级处理器将油类物质、乳化剂、固态颗粒、液态水杂质进行二次脱除；然后再经过氢气压缩机二次增压,将压力提升到0.5~0.8mpa；再经过过滤器进行三级过滤，然后气体进入气体净化设备纯化，先经过催化脱氧器，在脱氧催化剂作用下，使气体中的氧分子和氢分子反应生成水；然后经过水冷却器把气体温度降到常温，最后进入变压吸附分离系统，将气体中残存的氮气和二氧化碳气体等大分子气体从氢气中分离出来，得到氢气纯度为99.999%，露点-65℃以下，氧含量5ppm以下的氢气；3）步骤三，经流量计和调压稳压阀送至炉前供氢管道中，与外网能源管道供应的氢气汇合，通过供氢管道进入罩式炉内循环使用，实现氢气循环利用；4）步骤四，退火后的钢卷经过1.1%延伸率平整处理，并使用3%~5%浓度的平整液清洗钢卷表面，获得高表面的油桶板产品。
14.实例1使用4卷1.0*920mm冷轧冷硬卷进行罩式退火工艺处理，将钢卷经过7阶段退火，并施加大流量的吹氢工艺，在430℃保温3小时，按30 m3/h的氢气流量进行吹扫3小时，在680℃保温7小时，3小时按25 m3/h的氢气流量进行吹扫。退火过程氢气尾气经过滤和分离后重复循环使用。
15.退火完成后的钢卷进行平整机，按1.1%的平整延伸率进行轧制，消除屈服平台。平整过程使用4%浓度的平整液进行清洗，可以彻底去除退火后油桶钢卷表面残留物，获得反射率达到65%的表面质量，力学性能优异。