CN104831039B - 一种电工钢退火加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电工钢退火加热方法，采用高温等离子体局部加热，完成电工钢带(1)在更高温度下再结晶，同时对退火炉内的其它部件的要求低，实现对退火炉没有更高的耐温要求，也能完成更高温度的退火，在钢的冶金质量相同的条件下，获得更低铁损的电工钢。同时表面质量好。

Description

一种电工钢退火加热方法

技术领域

本发明属于电工钢处理设备技术领域，尤其涉及一种电工钢退火加热方法。

背景技术

冷轧高牌号电工钢大规模连续化生产是通过提高钢的Si、Al含量，降低钢的杂质元素，合理热轧和提供连续退火(高温)而实现。高牌号电工钢牌号越高，铁损越低。铁损降低，冷轧退火温度提高是必不可少的手段。

冷轧无取向电工钢的退火是在连续退火炉中实现。连续退火炉的功能能够实现在还原气氛下、通过水蒸气的存在于钢中碳形成一氧化碳从钢中脱除多余的碳和高的退火温度实现要求的再结晶。要实现钢带的脱碳和再结晶，在连续退火炉中的不同部分的保护气氛和加热温度不同，脱碳部分的气氛由氢气、氮气和水蒸气组成，露点高、温度较低；再结晶部分的保护气氛由氢气、氮气组成，露点低、温度高，温度超过1000℃退火是希望能够达到。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：电工钢磁性能对内应力非常敏感，退火过程要求保证低内应力，为此连续退火炉的高温部分禁止钢带通过转向辊造成钢带弯曲而形成应力。即冷轧电工钢连续退火均采用水平退火炉退火，在水平炉中现有技术是采用支撑辊支持钢带。为防止支持辊对钢带表面造成损伤，对支撑辊表面有非常高的要求。现在支撑辊基本上是采用碳素材料(石墨)或陶瓷制造辊套与带钢表面接触。

由于高硅电工钢退火需要经过高湿度、高温环境，钢的表面被氧化，再在高氢气气氛、高温条件下还原，钢表面非常软，在高温和自重条件下，非常容易粘附在碳素材料(石墨)或陶瓷制造的支持辊表面，使退火钢带表面严重受损。

高温加热有多种方法，电工钢在高温下变为非铁磁性材料，感应加热的效率非常低。

提高加热段和均热段温度，对加热元件或和相关部件提出更高的耐热要求，要实现也非常困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种采用再加热装置局部加热，完成电工钢带在更高温度下再结晶，同时对退火炉内的其它部件的要求低，实现对退火炉没有更高的耐温要求，也能完成更高温度的退火的电工钢退火加热方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电工钢退火加热方法，包括炉体，所述炉体内具有：

对钢带进行退火的加热段和均热段；

在炉体内支撑钢带的支撑辊；

设置在均热段、对钢带进行再次加热的再加热装置；

退火加热过程包括如下步骤：

1)钢带在退火炉中的加热段与均热段时加热到退火温度并且保温；

2)在钢带退火过程中，在钢带运行到再加热装置时，再加热装置对钢带再次加热；

3)之后钢带进入炉体的冷却段，冷却到室温。

所述再加热装置对钢带进行再加热、使再加热装置部分的钢带温度比炉温高10～150℃，退火炉内加热段与均热段的温度在950～1100℃。

所述加热段和均热端通过设置隔墙隔开。

所述支撑辊在炉体内均匀分布。

所述再加热装置设置在相邻两个支撑辊之间，并且靠近钢带运行方向后方的支撑辊。

在第2步中，向再加热装置中通入气体，并使再加热装置通电，再加热装置放电使气体等离子化，产生热量对钢带再次加热。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，再加热装置采用电极使氢气或氮气或氩气等形成高温等离子体，并放出热量，在电工钢冷轧退火炉中对运动中的钢带进行比常规加热高10～150℃的快速、短时加热，显著降低冷轧退火电工钢的铁损，提高磁性能。在完成局部、超高温加热退火的同时，对退火炉及其部件的要求没有明显变化，退火炉及其部件的寿命没有显著的影响。同时，由于钢带到达支撑辊时的温度基本保持与炉温一致，减少支撑辊表面发生粘接和损坏的概率。在获得更高温度退火、铁损更低的效果的同时，退火钢带能够获得好的表面质量。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的电工钢退火加热装置的结构示意图；

图2为图1的再加热装置的第一种实施方式的结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图1的再加热装置的第二种实施方式的结构示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

上述图中的标记均为：1、钢带，2、炉体，3、加热段，4、均热段，5、再加热装置，6、支撑辊，7、隔墙。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

参见图1，一种电工钢退火加热方法，包括炉体2，炉体2内具有：

对钢带1进行退火的加热段3和均热段4；

在炉体2内支撑钢带1的支撑辊6；

设置在均热段4、对钢带1进行再次加热的再加热装置5；

退火加热过程包括如下步骤：

1)钢带1在退火炉中的加热段3与均热段4时加热到退火温度并且保温；

2)在钢带1退火过程中，在钢带1运行到再加热装置5时，再加热装置5对钢带1再次加热；

3)之后钢带1进入炉体2的冷却段，冷却到室温。

再加热装置5对钢带1进行再加热、使再加热装置5部分的钢带1温度比炉温高10～150℃，退火炉内加热段3与均热段4的温度在950～1100℃。

电工钢在连续退火炉中的退火钢带1是通过预热后进入加热段3，加热达到规定的退火温度后进入均热段4。在均热段4保温完成要求的再结晶，完成再结晶后冷却到室温，完成退火。

退火钢带1在连续炉中退火为了加热均匀，连续生产，在退火中设置支撑辊6，支撑辊6的转速使得线速度与钢带1运行速度一致。由于连续退火炉为了实现脱碳和防止氧化，和氧化物的还原，炉内充满保护气体。保护气体由氢气、氮气和水蒸气组成。因此，支撑辊6的外表面是石墨(碳素材料)、陶瓷、石英等组成。

加热段3与均热段4之间设置隔墙7，目的是隔离两段之间的保护气体，实现均热段4高还原性。

在退火炉的均热段4设置等离子体加热装置。位置是按照带钢的运行方向，靠近入口的支撑辊6，原因是：通过等离子体的快速加热，钢带1温度高于炉温，离开等离子体加热装置，温度开始下降，到达下一个支撑辊6时，钢带1温度比最高温度时有大幅度降低，接近炉温(规定的退火温度)。这样，虽然钢带1退火温度提高，但对退火炉内部件不会有显著影响，发生支撑辊6结瘤的概率大幅度下降。

支撑辊6在炉体2内均匀分布。

再加热装置5设置在相邻两个支撑辊6之间，并且靠近钢带1运行方向后方的支撑辊6。

在第2步中，向再加热装置5中通入气体，并使再加热装置5通电，再加热装置5放电使气体等离子化，产生热量对钢带1再次加热。

冷轧高硅电工钢退火炉的加热段3和均热段4是在高氢气浓度的氮气和氢气混合保护气氛条件下加热，均热段4的温度在950～1100℃。

高温等离子加热炬采用氢气或氮气或氩气作为工作介质，出口温度＞1150℃。高温等离子加热炬的宽度在20～200mm。钢带1通过高温等离子加热炬加热，钢带1温度比炉温高10～150℃，钢带1在两个支持辊之间完成高温再结晶，在钢带1到达出口(相对于两个支持辊而言)，钢带1温度降低到接近炉膛温度，使支撑辊6和退火炉膛的工作温度低(相对于钢带1实际加热最高温度)。

如图2和3所示，再加热装置5具有：

在钢带1两侧相对设置的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别连接到电源的两端。

第一电极和第二电极附近均设有可喷出气体的气体供应管。

气体供应管供应的是氢气。

第一电极和第二电极的长度大于退火炉的宽度，第一电极和第二电极伸出退火炉外的部分与电源连接。

第一电极和第二电极的两端为圆柱形，第一电极和第二电极的中部为等边三棱柱形，等边三棱柱的一条棱正对钢带1表面，三个棱是等效作用，每一个棱都能够作为电极的放电部分使用，提高电极寿命(一个寿命结束，用另一个)。

气体供应管与第一电极和第二电极平行，气体供应管上均匀分布有孔或缝隙。氢气是从气体供应管喷出，气体供应管的出氢口面向电极，气体供应管上开有孔或缝隙把氢气喷射到电极的放电区，电极放电的导电是依靠氢气的等离子体化实现。保证加热是在非氧化(还原)条件下完成。

电回路是：电源→电极→氢气→钢带1→氢气→电极→电源。由于氢气在钢带1表面放电造成电弧形成高温，钢带1的两面为电回路的两个极，即：电的双电极效应。

电工钢退火加热装置的加热方法，包括如下步骤：

1钢带1在进入退火炉时，在退火炉的加热段3加热到退火温度；

2钢带1运动到再加热装置5位置时，气体供应管向第一电极和第二电极喷出气体，第一电极和第二电极放电使气体等离子化，产生热量对钢带1再次加热；

3钢带1离开再加热装置5后，在离开均热段4时，钢带1温度接近炉温。

再加热装置5部分的钢带1温度比炉温高10～150℃，退火炉内加热段3和均热段4的温度在950～1100℃。

实施例二

如图4和5所示，为再加热装置5的第二种实施方式的结构示意图。

其中，再加热装置具有：

在钢带1表面设置的电极组，电极组包括两个电极，两个电极分别连接到电源的两端。

钢带1上表面和下表面各设有一组电极组，分别为第一电极组和第二电极组。

电极组的两个电极之间设有可喷出气体的气体供应管。

电极组的两个电极之间的距离可调，电极组与钢带1的相对位置可调。电极之间距离的调节能够调整氢等离子体对电极之间钢带1的加热功率密度，有效调节钢带1的升温速度和能够达到的最高温度。通过改变在电工钢钢带1的一面配备的一对电极的距离及电极组与钢带1的距离，调节氢等离子加热的功率密度，实现对钢带1的加热速度和加热到的温度的调节。

气体供应管供应的是氢气。

电极的长度大于退火炉的宽度，电极伸出退火炉外的部分与电源连接。

电极的两端为圆柱形，电极的中部为等边三棱柱形，等边三棱柱的一条棱正对钢带1表面，电极组的两个电极的一条棱相对。三个棱是等效作用，每一个棱都能够作为电极的放电部分使用，提高电极寿命(一个寿命结束，用另一个)。

气体供应管与电极平行，气体供应管上均匀分布有孔或缝隙。氢气是从气体供应管喷出，气体供应管的出氢口面向电极，气体供应管上开有孔或缝隙把氢气喷射到电极的放电区，电极放电的导电是依靠氢气的等离子体化实现。保证加热是在非氧化(还原)条件下完成。

电回路有两个，钢带1上表面一个，下表面一个：上表面电回路，电源→电极→氢气→钢带1→氢气→电极→电源；下表面电回路，电源→电极→氢气→钢带1→氢气→电极→电源。由于氢气在钢带1表面放电造成电弧形成高温，钢带1作为电回路的两个极，即：电的双电极效应。

上述的电工钢可调退火加热装置的加热方法，包括如下步骤：

1钢带1在进入退火炉时，在退火炉的加热段3加热到退火温度；

2钢带1运动到再加热装置5位置时，气体供应管向电极喷出气体，电极组的两个电极放电使气体等离子化，产生热量对钢带1再次加热；

3钢带1离开再加热装置后，在离开均热段4时，钢带1温度接近炉温。

采用上述的方案后，采用电极使氢气或氮气或氩气等形成高温等离子体，并放出热量，在电工钢冷轧退火炉中对运动中的钢带1进行比常规加热高10～150℃的快速、短时加热，显著降低冷轧退火电工钢的铁损，提高磁性能。在完成局部、超高温加热退火的同时，对退火炉及其部件的要求没有明显变化，退火炉及其部件的寿命没有显著的影响。同时，由于钢带1到达支撑辊6时的温度基本保持与炉温一致，减少支撑辊6表面发生粘接和损坏的概率。在获得更高温度退火、铁损更低的效果的同时，退火钢带1能够获得好的表面质量。

同样质量钢卷冶金质量条件下，退火温度高，电工钢的铁损降低。1)同样质量钢卷冶金质量条件下，能够获得更高牌号(铁损更低)的电工钢；2)由于钢带1采用局部高温加热，使退火电工钢钢带1的实际退火高温常规退火温度，获得高磁性能(低铁损、牌号更高)和表面质量优良的高硅、高牌号电工钢。同时由于炉内温度并没有提高，使得炉体2和炉内运行的部件要求(耐温、磨损和结瘤)没有提高，生产成本低、产品磁性能和表面质量更好。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种电工钢退火加热方法，包括炉体(2)，其特征在于，所述炉体(2)内具有：

对钢带(1)进行退火的加热段(3)和均热段(4)；

在炉体(2)内支撑钢带(1)的支撑辊(6)；

设置在均热段(4)、对钢带(1)进行再次加热的再加热装置(5)；

退火加热过程包括如下步骤：

1)钢带(1)在退火炉中的加热段(3)与均热段(4)时加热到退火温度并且保温；

2)在钢带(1)退火过程中，在钢带(1)运行到再加热装置(5)时，再加热装置(5)对钢带(1)再次加热；

3)之后钢带(1)进入炉体(2)的冷却段，冷却到室温；

所述再加热装置(5)对钢带(1)进行再加热、使再加热装置(5)部分的钢带(1)温度比炉温高10～150℃，退火炉内加热段(3)与均热段(4)的温度在950～1100℃；

在第2步中，向再加热装置(5)中通入气体，并使再加热装置(5)通电，再加热装置(5)放电使气体等离子化，产生热量对钢带(1)再次加热；

所述加热段(3)和均热端通过设置隔墙(7)隔开；

所述支撑辊(6)在炉体(2)内均匀分布。

2.如权利要求1所述的电工钢退火加热方法，其特征在于，所述再加热装置(5)设置在相邻两个支撑辊(6)之间，并且靠近钢带(1)运行方向后方的支撑辊(6)。