数理统计在罩式炉退火工艺改进中的应用.doc

数理统计分析在罩式炉退火工艺改进中的应用
摘要：本文介绍了利用数理统计分析的方法对罩式炉退火工艺的过程数据进行比较分析，从而逐步改进罩式炉退火工艺参数，实现了降低能耗、提高效率、改善产品性能的目的。
关键词：数理统计 罩式炉 装炉制度 冷点温度
1、引言：
东南薄板有限公司从奥地利EBNER公司引进全氢罩式退火炉，对冷轧带钢进行光亮退火。罩式退火工艺将其冷硬卷加热到再结晶温度以上，奥氏体转化温度以下，并保温度一定时间，形成新的等轴晶粒，产生再结晶现象。从而使带钢的硬度降低，塑韧性增加，从而获得良好的工艺及使用性能。全氢罩式退火就是将冷硬卷装在一个充满高纯度氢气的密闭炉罩内被加热，高纯氢气通过炉台变频风机在此空间内形成强对流循环，使得轧制过程中带来的乳化液在高温下被挥发和分解，之后随气氛出口排出，同时其表面的氧化物与氢发生还原反应被还原，最终得到了表面清洁、光亮的退火钢卷。
2、数理统计的引入：
由于冷轧原料的来自不同的厂家，原料成分和性能有较大的差异。在投产初期采用艾伯纳公司推荐的退火工艺参数，常常导致退火后的带钢性能参数差异很大。为了保证退火后的冷轧板性能的一致性，退货工艺参数需要根据原料的不同而有所调整。冷轧产品是面对终端用户的高档产品，同样规格的冷轧板不同的用户对性能的要求差异很大，也需要调整退火工艺参数。为此我们引进数理统计分析的方法，对不同原料的冷硬卷的退火工艺参数和退火后带钢的性能进行跟踪分析，逐步探索出一套完整的针对不同原料、不同用户的退火工艺参数方案。
3、用数理统计分析不同原料对产品性能的影响
我们对常用的四家公司原料生产的冷硬卷进行了跟踪和数据统计分析，找出不同厂家原料的冷硬板退火后的性能差异，从而探索针对不同厂家原料的退火工艺参数。下面列出了三家原料退火后的性能比较，可以看出原料对产品性能的影响：
卷 号
规格（mm）
屈服σp0.4(Mpa)
抗拉强度N/mm4
伸长率(δ82)%
硬度 (HV)
厂家
T120***7RB
0.465*1004
230
350
34.0
117
A公司
T120***7RB
0.465*1004
225
345
35.5
113
A公司
T120***0RB
0.465*1004
245
370
36.5
110
A公司
T120***1RB
0.465*1004
230
355
37.0
107
A公司
T120***8RB
0.465*1004
230
355
37.5
114
A公司
T120***9RB
0.465*1005
205
315
41.0
110
B公司
T120***1RB
0.465*1005
205
310
43.0
108
B公司
T120***2RB
0.465*1005
200
305
40.0
112
B公司
T120***4RB
0.465*1005
215
345
39.5
110
B公司
T120***0RB
0.465*1005
215
335
39.5
109
B公司
T120***6RB
0.465*1005
205
315
40.0
104
C公司
T120***0RB
0.465*1005
205
330
39.0
107
C公司
T120***9RB
0.465*1005
210
335
38.5
103
C公司
T120***1RB
0.465*1005
220
350
38.5
114
C公司
T120***7RB
0.465*1004
215
350
41.5
113
C公司
T120***7RB
0.465*1004
205
325
38.0
111
C公司
从比较表中可以看出，同一个规格但不同原料的退火后的冷轧板产品性能有较大的差别。其中，A公司的屈服强度较高，伸长率较小；B公司的屈服强度较低，伸长率较大；C公司的性能接近B公司，但起伏较大。为此要针对合同用户的不同要求，在安排生产计划时选择原料厂家。在原料厂家无法选择时，就要采取修正退火工艺参数以保证性能。
4、用数理统计分析方法探索装炉制度
罩式退火炉内不同垛位的钢卷和同一钢卷的不同部位其温度是不同的, 每一炉钢卷在加热和冷却过程中有一个温度最高点热点和最低点冷点, 试验测得热点通常在钢卷的边部, 冷点通常在钢卷心部靠内侧, 退火过程的每个阶段是在一个温度范围内进行, 因此只要将冷点和热点的温差△T控制在规定的范围内, 就能达到对退火过程的控制, 从而控制最终产品性能。在此基础上，为了实现最短的退火时间，提高产量和节约能源，需要探索适当的装炉制度。
4.1 试验材料
试验材料为同堆垛重量同轧制规格的SPCC冷轧钢卷，共4卷。
冷轧卷号
来料钢种
轧制规格
重量
外径
H
SPCC
0.485*1255
21T
1751mm
L
SPCC
0.485*1255
21T
1751mm
P
SPCC
0.485*1255
21T
1751mm
X
SPCC
0.485*1255
24T
1862mm
试验采用二级系统对冷点的模拟，探讨不同组跺对 △T 以及退火工艺时间的影响。设定工艺控温为700℃，冷点为650℃。
4.2当X钢卷组跺在第一个时

退火工艺：加热：700℃ 11.0h；保温：700℃ 16.9h；带罩冷却：0 5.0h；总需时间为32.9h.
4.3当X钢卷组跺在第二个时，

退火工艺：加热：700℃ 11.0h；保温：700℃ 18.5h；带罩冷却：5.0h；总需时间为34.5h.
4.4当X钢卷组跺在第三个时

退火工艺：加热：700℃ 11.0h；保温：700℃ 19.6h；带罩冷却：5.0h；总需时间为35.6h.
4.5当X钢卷组跺在最上面时

退火工艺：加热：700℃ 11.0h；保温：700℃ 16.6h；带罩冷却：0 5.0h；总需时间为32.6h.
由此我们不难发现同堆垛重量同轧制规格下，不同的组跺方式对退火工艺时间的影响，上述4种不同组跺方式中，当X卷在第三种方式下耗时最长，冷点最难到达；其次是当X卷在第二种方式下耗时34.5h；第一种方式与第四种耗时比较接近，分别为32.9h与32.6h。所以在实际装炉作业中，卷重量偏重、卷径大或者同组炉中厚度最薄，不应放置第三个位置。
5、用数理统计分析方法探索不同的控温和冷点温度对性能的影响
为了生产出满足不同用户需要、性能差异较大的冷轧板，我们应用数理统计分析的方法，探索了不同设定温度和冷点温度对退火冷轧板的性能的影响。下面列出了同厂家同批次热轧原料SPCC，在同规格冷轧板在不同设定温度和冷点温度下的性能比较。
卷 号
轧制规格（mm）
屈服σp0.2(Mpa)
抗拉强度N/mm2
伸长率(δ80)%
硬度 (HV)
退火工艺
T120***5RB
0.565*1004
205
325
37.5
106
690℃ 0.0
T120***2RB
0.565*1004
235
345
37.0
109
690℃ 23.6
T120***0RB
0.565*1004
200
320
37.5
115
0 0.0
T120***5RB
0.565*1004
215
335
35.5
107
0 0.2
T120***9RB
0.565*1004
210
325
39.0
113
冷点：635℃
T120***6RB
0.565*1004
210
330
37.5
112
690℃ 0.0
T120***8RB
0.565*1004
200
325
41.5
107
690℃ 24.6
T120***6RB
0.565*1004
215
335
40.0
111
0 0.0
T120***7RB
0.565*1004
210
330
39.5
109
0 2.0
T120***8RB
0.565*1004
191
315
40.5
107
冷点：640℃
T120***9RB
0.565*1004
215
335
40.0
111
700℃ 0.0
T120***7RB
0.565*1004
205
330
39.5
107
700℃ 23.7
T120***3RB
0.565*1004
205
325
42.0
106
0 0.0
T120***4RB
0.565*1004
210
330
39.0
107
0 0.0
T120***8RB
0.565*1004
200
325
37.5
107
冷点：645℃
从表中可以看出，适当提高冷点温度，可以显著提高冷板的伸长率，降低屈服强度，满足较高的深冲性能要求。
6、结束语
几年来，我们把生产过程统计数据不断进行汇总整理分析，工程技术人员利用这些数据不断改进退火工艺参数，实现了利用普通CQ板生产出DQ甚至DDQ性能的冷轧板，为公司创造了较好的经济效益。