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传导是一个高温部分到低温部分的传递过程，当带钢是薄带钢的时候可以认为带钢温度是均匀的，相对于带钢的速度传热时间较长，所以在实际运行中可以忽略热传导。
对流是一个通过与物体接触的流体运动来加热或冷却物体的传热方式。对流可分为自然对流和强制对流两种方式。其中伴随温差的密度差异所产生的对流称之为自然对流；而通过泵或风机使介质产生运动称之为强制对流。
辐射是热量以电磁波的形式将热量通过空间从一个物体传给另一个物体。炉子和带钢的大部分热交换都是通过辐射传热来实现。
(2)热辐射
不直接接触的两个物体可以不依赖其间的任何介质而传递辐射热， 通常把物体发射能以及辐射能的传播称为辐射，如果发射的辐射能是与物体的温度有关的热能转换的，则称为热辐射[13]。热物体发射的辐射能投射到另一个物体的表面时(见图3-11)，一部分被物体吸收(QA)，一部分被反射回去(QR)，一部分透过物体(QD)，其中被吸收的这部分可以转换为热能。
图3-11 辐射能放射示意图
其中：QA+QR+QD=Q
A+R+D=1
式中：A、R、D分别为物体的吸收率、反射率和透过率[14]。
(3)加热分析
在辐射管加热室内，共有3个物体直接交换热量，薄板、辐射管和炉壁。在加热室内，应该独立计算每个控制区域的热量交换，以及薄板边部包括辐射管之间的热量交换。通常薄板和炉壁都选用一半的高度处做计算依据。在每一面，都进行热平衡计算，薄板接收到的热量和升温所需要的热量应该是一致的。
5.退火炉工艺过程
冷轧板带钢立式连续退火炉基本结构如图3-12[15]。
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图3-12 冷轧板带钢立式连续退火炉基本结构
(1)预热段
带钢进炉子入口密封装置后，经4个垂直道次，由预热后的保护气体（氮氢混合气体）预热到220～260℃后进入加热段。
该段保护气体由加热段和保温段辐射管中的废气通过2台换热器加热到430℃（最高），再由循环风机抽取预热后的保护气体通过4个带圆形喷嘴的气体喷射箱强制喷射到带钢上。
一个张力测量辊，一台工业电视监视在炉内带钢运行情况。
(2)加热段
带钢经过预热段与加热段之间的炉喉进入加热段，加热段共22个道次。该段采用辐射管加热分多个温度控制区，出口辐射高温计测量带钢温度反馈控制各温度控制区温度。
燃烧系统由主烧嘴（带有助燃空气换热器）、点火烧嘴（点火装置-点火电极和火焰检测器）、点火助燃风机、助燃风机、W型辐射管（306套）和热交换器等组成。烧嘴采用“抽-鼓”式烧嘴，燃烧控制精确，燃烧效率好。
为减小辐射管对炉辊的直接热辐射，减小带钢的热瓢曲，在该段安装遮热挡板，使薄板与炉辊温度一致。
一套辊凸度控制装置安装在该段5套炉顶辊的炉辊室内。由于在加热段入口带钢温度较低，而炉内温度较高，为了保证炉辊辊凸度，对加热段入口5个炉顶辊边部喷射氮氢保护气体，减少带钢跑偏和热瓢曲倾向。
加热段设二套双辊纠偏装置，一个张力测量辊，2台工业电视。
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(3)保温段（均热段）
保温段的设计和加热段相同，带钢被W型辐射管烧嘴（39套）加热并保持在保温温度。保温段共9个道次，分2个温度控制区。一台出口辐射高温计测量带钢温度反馈控制各温度区温度。
燃烧系统与加热段相同，与加热段共用废气排放风机，与缓冷段共用一套双纠偏辊，设一个张力测量辊，一台工业电视。
(4)缓冷段
缓冷段共5个道次。该段采用气体喷射冷却，循环风机把经过冷却器冷却的保护气体由4个冷却气体喷箱通过扁平喷嘴喷射到薄板上。
缓冷段设4个温度控制区，从靠近出口的第四冷却控制区开始逐区开始冷却。出口辐射高温计测量薄板温度反馈控制各温度区温度。
电加热器用于预热（开炉时）和冷速过快时进行辅助加热以保证缓冷段出口薄板温度。
为了尽量减小带钢通过炉顶辊时薄板变形，缓冷段在上炉辊室设辊凸度控制系统和炉辊遮热板保证炉辊辊形，减少带钢瓢曲倾向。
该段与保温段共用一套双纠偏辊，设一个张力测量辊，一台工业电视。
(5)快冷段
快冷的目的就是将高温下溶解在铁素体晶格中的高浓度的碳，保持到较低的温度(250℃左右)，使铁素体晶格产生严重的晶格畸变，从而有利于Fe3C在铁素体晶粒内部形核，Fe3C形核之后的长大主要取决于热扩散过程，显然温度越高扩散系数越大，过时效时间就可缩短，所以快冷到250℃左右之后，又要加热到400℃左右的过时效温度，以利于过饱和固溶体中的碳尽快析出[16]。
快冷段介于4号和5号炉子张力辊之间，包括辊冷辊系统、辅助气体喷射冷却装置和加速气体冷却喷射装置。带钢在快冷段有1个道次。该段采用气体喷射冷却+辊冷方式（GJC+RC），先进行气体喷射冷却，后进行辊冷（辊冷带有辅助气体喷射冷却）。
上述辊冷辊横向是可以移动的，以便于薄板穿带。辊冷辊的辊筒内部有冷却水的循环通道，与传统辊冷辊相比此辊冷辊有如下优点：
①特殊设计的冷却水循环管道紧靠于辊身表面，凸度变化小。 ②薄板宽度方向上与辊冷辊紧密接触。
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③薄板与辊冷辊接触包角大时，不产生大的带钢变形。 ④提高了冷却能力，减小了冷却风机的功率。
快冷段前后设炉内张力辊（4号-5根，5号-4根），采用高张力运行，保证带钢运行的稳定性。喷气冷却设有3个带钢稳定辊，防止带钢由于气体喷射造成的抖动。
加速喷气冷却系统入口设一套密封辊装置，2根密封辊防止冷的混合保护气体进入张力辊室。张力辊室设有电加热器，保证炉辊凸度，减小带钢冷瓢曲现象。
快冷段入口设一个张力测量辊，一台工业电视。
(6)倾斜过时效段
过时效温度也不能固定在400℃，因为随着时效过程的进行，在400℃温度条件下，铁素体内碳的过饱和度越来越小，最后接近其平衡浓度，即Fe-Fe3C相图PQ线。如果缓慢降低过时效温度,即倾斜过时效的话，碳的平衡浓度将随着温度的降低沿PQ线而降低，这就相当于增加了倾斜过时效过程碳的过饱和度，故有利于固溶碳的进一步析出，使最后残余的固溶碳含量降低。这一方面可以降低固溶硬化，更主要的是减小了固溶碳对可动位错的封锁或者钉扎，使材料的抗时效性能、冲压性能显著提高。
在炉子过时效段，通过电加热方式使带钢在一定的过时效温度下，保持所需要的过时效时间。该段分2个过时效温度控制区，35个道次。
设一套双辊纠偏装置，一套单辊纠偏装置，2个张力测量辊，一台工业电视。
(7)终冷段
薄板在终冷段经过带圆孔形喷嘴的喷气冷却系统后冷却到150℃左右。冷却系统由带有圆形喷嘴的2套冷却喷箱（14个喷箱）、8台冷却气体循环风机和8台循环气体冷却器等组成。
该段有6个道次，一个张力测量辊和一套密封辊装置。经终冷段冷却后，薄板经气体密封装置后进入水淬槽。水淬槽循环水被一台板式换热器冷却，由循环泵进行循环以减少脱盐水的消耗。
在水淬槽之后，大部分水将被挤干辊挤干，剩余的水分由一台热风干燥器喷嘴喷射出的热空气吹干。在干燥器的出口，带钢温度在120-150℃。
水淬槽系统有2个沉没辊和1个转向辊。该段设一套双辊式纠偏辊和一个张力测量辊，一台工业电视。
退火炉数据见表3-1。
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表3-1 退火炉数据
段别 预热段(PHS) 加热段(HS) 保温段(SS) 缓冷段(SCS) 快冷段(RCS) 过时效段(OAS) 终冷段(FCS)
道次 4 22 9 5 1 35 6
主要设备 气体喷射设备 辐射管 辐射管 气体喷射设备 气体喷射设备 电加热 气体喷射设备
温度控制区
2 8 2 4 6辊 2 2
6.工艺制定
(1)加热制度的确定
正确选择加热工艺，不仅要考虑金属的加热温度是否达到了出炉的要求，还应考虑断面上的温度差，即温度的均匀性。金属的加热制度和金属种类、钢锭或钢坯的尺寸大小、温度状态及炉子结构有关。
钢材的加热制度，按炉内温度的变化，可以分为一段式加热制度、二段式加热制度、三段式加热制度和多段式加热制度。
本车间退火线采用二段式加热制度[17]。
二段式加热制度是使金属先后在两个不同的温度区域内加热，由预热期和加热期组成。该制度的特点是金属加热速度较慢，中心与表面的温差小，断面温度均匀性好，适合断面小的板带材。
(2)加热时间的确定
工件加热时间取决于工件的重量与炉子的热容量。计算加热时间是根据工件的有效厚度（或直径）乘以加热系数，
τ=αH
式中：τ——加热时间，min； α——加热系数，min/mm； H——有效厚度或直径，mm。
查得碳素结构钢在空气炉中加热，温度700~900℃时的加热系数为1.0min/mm[18]。
(3)加热速度的确定