退火生產(chǎn)基礎(chǔ)知識

退火生產(chǎn)基礎(chǔ)知識天羽鋁箔廠古濤2017年1月目錄1.名詞解釋2.退火的目的3.退火的工藝過程4.各種產(chǎn)品的工藝流程5.退火過程中組織和性能變化過程6.退火的分類7.退火工藝參數(shù)8.常用合金狀態(tài)的意義9.退火廢品的名稱、產(chǎn)生原因及消除辦法10.退火爐設(shè)備介紹11.退火爐工藝操作規(guī)程12.退火爐安全操作規(guī)程

名詞解釋1.退火：

指把工件以一定的加熱速度加熱到適當?shù)臏囟?，保持一定時間（保溫），以緩慢的速度冷卻的一種工藝過程。

2.再結(jié)晶：冷變形金屬加熱至一定溫度時，將開始形成一些位向與變形晶粒不同、內(nèi)部缺陷較少的等軸小晶粒，這些小晶粒不斷向周圍的變形金屬中擴展長大，直到冷變形金屬組織完全消失為止的過程。3.再結(jié)晶溫度

指再結(jié)晶的開始溫度。即在一定的變形程度和保溫時間的條件下，開始發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度，也就是開始形成再結(jié)晶新晶粒的溫度，有時又稱此溫度為再結(jié)晶開始的溫度。把再結(jié)晶過程進行完了的溫度，即金屬由變形組織全部轉(zhuǎn)變?yōu)樵俳Y(jié)晶組織的溫度，稱為再結(jié)晶終了溫度。影響再結(jié)晶溫度的主要因素有：變形程度、金屬純度、退火溫度、加熱速度和保溫時間等。退火的目的1.中間厚度產(chǎn)品：消除加工硬化，有利于進一步軋制；改善最終制品的內(nèi)部組織和機械性能。

2.成品厚度產(chǎn)品：改善和控制產(chǎn)品的內(nèi)部組織和機械性能;燃燒和揮發(fā)掉軋制時滯留在板面上的軋制油，確保產(chǎn)品表面潔凈衛(wèi)生;對鋁箔，還要求表面平整并能自由展開。

退火的工藝過程

退火工藝過程由加熱、保溫及冷卻三個階段組成，其示意圖如下：

各種產(chǎn)品的工藝流程

工藝流程是指產(chǎn)品所經(jīng)過的工序及順序，即金屬的流向。經(jīng)退火的鋁及鋁合金板帶材，其生產(chǎn)工藝流程如下：⑴PS版基：鑄軋卷→冷軋→橫切→退火→檢查→包裝⑵裝飾板材：鑄軋卷→冷軋→縱切→退火→檢查→包裝⑶空調(diào)箔材：鑄軋卷→冷軋→退火→檢查→包裝⑷鋁箔坯料：鑄軋卷→冷軋→中退→冷軋→檢查→發(fā)貨退火過程中組織和性能變化過程

隨著加熱溫度增加，其組織和性能的變化過程可分為回復、再結(jié)晶、及晶粒長大三個階段。其示意圖如下：

1.回復階段

加熱溫度低于金屬再結(jié)晶溫度，只能消除變形金屬的晶格歪扭和畸變，而不能形成新的再結(jié)晶晶粒，金屬的內(nèi)部組織沒有任何的變化。

此時，金屬的強度和硬度稍有降低，塑性略有提高；金屬的電阻和內(nèi)應(yīng)力發(fā)生了明顯的下降。2.再結(jié)晶階段

冷變形金屬的再結(jié)晶階段是個成核和長大的過程，它沒有一個固定的結(jié)晶溫度，而是在加熱過程中自某一個溫度開始，隨著溫度的升高或時間的延長而進行成核及長大的過程，

此階段消除了各種塑性變形給金屬造成的晶體缺陷，金屬加工硬化現(xiàn)象消除，金屬的強度和硬度急劇下降，塑性明顯上升。3.晶粒長大階段

冷變形金屬在再結(jié)晶之后，如果加熱溫度很高，或者加熱時間過長，表面能小的大晶粒開始吞并表面能大的小晶粒，這種晶粒長大的過程，也稱為聚集再結(jié)晶。

當退火溫度超過一定溫度后，聚集再結(jié)晶有些過度，晶粒長得特別粗大，塑性開始緩慢降低，這種現(xiàn)象叫做“過熱”。

當退火溫度特別高，接近金屬熔點時，強度和塑性同時開始急劇降低，引起了“過燒”現(xiàn)象，此時晶界發(fā)生了嚴重的氧化，或者晶間雜質(zhì)發(fā)生了局部熔化。在生產(chǎn)中，一定要防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。退火的分類

1.完全再結(jié)晶退火

對于要求軟狀態(tài)供貨的產(chǎn)品，需進行完全再結(jié)晶退火，

退火溫度要求在再結(jié)晶溫度以上，保溫時間要充分長。2.不完全再結(jié)晶退火

不完全再結(jié)晶退火包括消除應(yīng)力退火和部分軟化退火。

(1)消除內(nèi)應(yīng)力退火:金屬的組織不發(fā)生變化，仍保持著加

工變形組織，只消除了鋁材內(nèi)部的殘余應(yīng)力。

(2)部分軟化退火:金屬組織發(fā)生部分變化，除了存在著加

工變形組織外，還存在著一定量的再結(jié)晶組織。根據(jù)

對制品軟硬程度要求的不同，可采取不同溫度和時間

的退火制度。退火工藝參數(shù)

退火工藝參數(shù)指退火過程中的加熱速度、加熱溫度、保溫時間、冷卻速度等。1.加熱速度

單位時間內(nèi)所升高的溫度。確定加熱速度所要考慮因素：

（1）裝爐量：裝爐量越大，為保持各部分溫度均勻，使產(chǎn)品的性能均勻一致，就需要較長的均熱時間，因而加熱速度應(yīng)相應(yīng)的慢一些；反之則不用。

（2）工件大小和形狀：工件體積越大，形狀越復雜，導熱性能越差，則加熱速度就應(yīng)相應(yīng)的慢一些，以防止熱應(yīng)力造成工件變形及開裂等不良后果。（3）晶粒度：部分合金對加熱速度非常的敏感。比如3A21

合金退火過程中極易出現(xiàn)晶粒不均勻現(xiàn)象，防止的辦法就是快速加熱。（4）退火質(zhì)量：緩慢的加熱速度對鋁箔來說可以減輕或防

止粘連。（5）生產(chǎn)效率：從生產(chǎn)效率考慮，加熱速度應(yīng)越快越好。（6）爐子結(jié)構(gòu)：有鼓風機（如軸流式風機）時，由于傳熱

速度快，加熱速度可相應(yīng)提高。2.加熱溫度和保溫時間

加熱溫度和保溫時間是影響退火質(zhì)量的主要工藝參數(shù)。在一定的條件下，提高加熱溫度與延長保溫時間對退火質(zhì)量的影響是等效的。加熱溫度高時，保溫時間可相應(yīng)縮短，加熱溫度低時，加熱時間可相應(yīng)延長，選擇加熱溫度與保溫時間的考慮的因素如下：（1）產(chǎn)品質(zhì)量的要求

表面質(zhì)量、機械性能及內(nèi)部組織與成品退火的加熱溫度和保溫時間都有很大關(guān)系。從去除產(chǎn)品表面殘留軋制油的角度來看，加熱溫度越高，保溫時間越長，則去油性能越好。從產(chǎn)品內(nèi)部組織與機械性能方面來考慮，溫度過高，時間過長，有可能造成內(nèi)部晶粒過大，機械性能下降，從而不能滿足內(nèi)部組織及機械性能的要求。

（2）金屬的變形程度

退火前金屬的變形程度是影響退火制度的重要因素。金屬冷作硬化和程度越大，則再結(jié)晶溫度越低，其所需的加熱溫度和保溫時間也要相應(yīng)縮短。（3）爐子結(jié)構(gòu)

帶軸流式風機的爐子爐溫易于均勻，同時流動爐氣也有利于殘留軋制油的迅速揮發(fā)。故其保溫時間可稍微縮短。（4）料卷的大小和裝爐量

料卷的卷徑越大，寬度越寬，則退火時卷內(nèi)層與層之間的殘留軋制油所需的蒸發(fā)時間越長，因而就要相應(yīng)延長保溫時間。（5）生產(chǎn)效率

就退火周期來考慮，應(yīng)盡量提高加熱溫度，以縮短保溫時間，從而提高生產(chǎn)效率。3.冷卻速度

退火冷卻速度所要考慮的因素如下:

(1)工件的大小和形狀

工件越大，形狀越復雜，則冷卻速度應(yīng)越慢。以防熱應(yīng)力造成工件變形等情況。

(2)合金類型

對于不能熱處理強化的合金，冷卻速度的大小對于性能沒有多大影響，可以采用快速冷卻。

對熱處理強化效果大的合金進行再結(jié)晶軟化退火時，必須以很慢的速度進行冷卻。(3)生產(chǎn)周期

適當加快冷卻速度可減少整個的退火周期。從而有利于提高生產(chǎn)效率。但要在能夠滿足退火質(zhì)量的前提下進行快速冷卻，否則沒有意義。

總之，實際退火制度的選擇，受許多因素的影響，因而往往各因素之間是不能相互兼顧的。即在滿足這一因素時，對另一因素來說也可能是相違背的。用目前的科學方法系統(tǒng)地確定鋁材熱處理工藝參數(shù)是很困難的。實際工作當中主要是靠長時間的試驗室和現(xiàn)場試驗研究，積累大量的資料數(shù)據(jù)后來確定退火工藝的。常用合金狀態(tài)的意義

1.H后面的第1位數(shù)字表示獲得該狀態(tài)的基本處理程序。H1——單純加工硬化狀態(tài)。適用于未經(jīng)附加熱處理，只經(jīng)加

工硬化即獲得所需強度的狀態(tài)。

H2——加工硬化及不完全退火的狀態(tài)。適用于加工硬化程度

超過成品規(guī)定要求后，經(jīng)不完全退火，使強度降低到

規(guī)定指標的產(chǎn)品。2.H后面的第2位數(shù)字表示產(chǎn)品的加工硬化程度。數(shù)字8表示硬狀態(tài)。數(shù)字9表示比HX8加工硬化程度更大的超硬狀態(tài)。

通常采用O狀態(tài)的最小抗拉強度與下表規(guī)定的強度差值之和，來規(guī)定HX8狀態(tài)的最小抗拉強度值。對于O（退火）和HX8狀態(tài)之間的狀態(tài)，應(yīng)在HX代號后分別添加從1到7的數(shù)字來表示。退火廢品的名稱、產(chǎn)生原因及消除辦法

退火爐設(shè)備介紹1.退火爐構(gòu)造

強制熱風循環(huán)電阻加熱,箱式退火爐。

主要由爐體、爐門及升降機構(gòu)、加熱系統(tǒng)、空氣循環(huán)和吹掃系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、電氣與儀表控制柜及料車等部分組成。2.工作原理

加熱原理圖如下所示，由可控硅電加熱元件產(chǎn)生熱能，通過頂置風機抽風和兩側(cè)導流板導流，從而對爐內(nèi)產(chǎn)品形成強制熱風循環(huán)加熱。3.設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

公司冷軋用40T、60T退火爐主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)如下：4.熱電偶常識

測溫用熱電偶是由兩根不同的導體構(gòu)成的，這兩根導體的一端焊接在一起，稱為熱端（或工作端），測溫時，此端處于被測介質(zhì)中，另一端稱冷端（或稱自由端），接入電測設(shè)備。

將兩種不同的導體連接成閉合回路，只要兩端有溫度差，回路中就有電流通過，產(chǎn)生相應(yīng)的電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)（或稱溫差效應(yīng)），熱電偶就是基于這一原理測量溫度的。熱電偶根據(jù)材料不同，主要有K型、S型、和E型三種。對于不可熱處理強化合金和箱式退火爐，退火溫度一般在200-600℃，測溫常用的熱電偶為K型，即鎳鉻-鎳硅熱電偶，這是目前使用量最大的一種。5.熱電偶的使用方法

對于H24狀態(tài)鋁及鋁合金板帶材，一般采用測溫型退火工藝。在裝爐退火前，需要在產(chǎn)品上打放熱電偶，以便把實際金屬溫度理想控制在工藝要求的范圍內(nèi)，從而可獲得所需的機械性能。

正確使用熱電偶非常重要，其使用方法一般如下：⑴檢查并確認熱電偶合格，并在有效期內(nèi)使用。⑵收取熱電偶時，不可折曲扭壓，以免損害熱電偶。⑶工件上打放電偶的位置通常為：

對板材，位于下垛底盤30-50mm處，深度大于50mm；

對卷材，位于內(nèi)園或外園15-20mm處，深度大于20mm退火爐工藝操作規(guī)程1.作業(yè)前準備

（1）裝爐前應(yīng)將爐膛內(nèi)、鋁卷、料架上的鋁屑、臟物清

除干凈。

（2）裝爐前，應(yīng)檢查電氣設(shè)備、儀表、風源、水源等，

確認正常后方可裝爐。

（3）裝爐前，操作工應(yīng)核對工藝卡片與退火料上的批

號、卷號、規(guī)格、合金狀態(tài)是否相符。核對退火的

工藝是否正確。2.生產(chǎn)流程

1.準備備料與裝爐1.1檢查天車、電動夾具是否正常。1.2查找待退火的料卷，檢查料卷是否有碰傷。如有碰傷

應(yīng)及時通知調(diào)度，并作好記錄。準備裝爐。1.3將電動夾具裝到天車鉤頭上，開動天車至待退火料卷

正上方，確認夾具打開至最大開度，緩慢下降到位后

夾緊。提升料卷至適當高度，再移至料盤卷座正上方，

緩慢下降鉤頭，將料卷平穩(wěn)放置在料盤卷座上后，打開

夾具移開天車。1.4松開爐門汽缸手柄，開啟爐門上升到位。1.5開動料車將料盤平穩(wěn)地升到位，送料盤進爐。進爐時要

注意觀察行進位置，發(fā)現(xiàn)有超越限位應(yīng)及時停車，以免

撞壞爐門、爐壁及料卷。1.6入爐到位后，將料盤平穩(wěn)地放在爐內(nèi)支撐架上后，把料

車退出爐外。1.7下降爐門到位，扳下爐門汽缸手柄，壓緊爐門2.工藝輸入3.啟動運行3.1確認爐門已關(guān)好，氣壓、水壓及水溫正常。3.2檢查各系統(tǒng)的主開關(guān)、空氣開關(guān)、接觸器、繼電器等沒

有問題后，開關(guān)柜送電：確認變壓器的電源送到后，先

儲能、再合閘。3.3將1區(qū)及2區(qū)風機開關(guān)、爐門開關(guān)、控制電源開關(guān)合上。3.4合上可控硅冷卻風機開關(guān)與PLC柜內(nèi)開關(guān)。按要求輸入工

藝參數(shù)，并運行退火工藝。4．結(jié)束出爐4.1關(guān)閉吹洗風機、蝶閥、循環(huán)風機、可控硅冷卻風機。4.2