CN110499487A - 一种用于高磁感取向硅钢渗氮处理的氨气喷管结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于高磁感取向硅钢渗氮处理的氨气喷管结构,该氨气喷管结构,包括炉壳、氨气喷管,该氨气喷管可伸进和退出炉壳,该氨气喷管伸进和退出的运动方向与钢带的运动方向垂直,该氨气喷管上设有若干喷气孔,其特征在于:喷气孔斜向对着钢带的运动方向,该喷气孔与氨气喷管中心连线与垂直线呈的夹角为〆,该发明由于采用了喷孔出气方向与带钢运行方向呈一定夹角〆的结构,喷出的氨气与钢带的接触时间长,提供了氨气的分解量,提高了氨气的使用效率和渗氮质量。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料热处理技术领域,特别是涉及高磁感取向硅钢渗氮处理技术领域,具体地,涉及一种用于高磁感取向硅钢渗氮处理的氨气喷管结构。
技术背景
金属材料的氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。NH3气在570℃时开始热分解如下:NH3→〔N〕Fe+3/2H2经分解出来的N,随而扩散进入钢的表面形成Fe2-3N气体渗氮。高磁感取向硅钢二次再结晶之前,ALN质点越多,成品磁感应强度就越大。在钢中加入氮元素,需要更高的热轧温度,并且会造成板坯质量缺陷。在冷轧脱碳退火阶段进行渗氮处理可以有效的解决上述问题。
现有技术的高磁感取向硅钢渗氮处理的氨气喷管结构如图2A和B所示,热处理炉的炉壳1两侧面设有可水平进入炉壳的氨气喷管,在进行渗氮处理时,待作渗氮处理的钢带或者工件在炉壳内纵向移动,图2A为显示为钢带运动方向垂直的截面,钢带的运动方向为进入纸面或离开纸面方向,在离开钢带的上方和下方一定距离分别设有氨气喷管。如图2B所示,上下氨气喷管向运动中的钢带垂直喷出氨气。炉内气体因NH3分解后分布不均匀,导致进行渗氮效率低。
在现有的渗氮机组中,氨气渗氮通入方式有两种,一是氨气通过炉壳侧墙的通入管直接喷向炉膛内部,在炉内形成氨气的气氛,对高磁感取向硅钢进行渗氮处理(见图1)。
另一种是采用不锈钢喷管通入,其中,不锈钢喷管为间距100mm,孔径3mm,喷射角度为垂直带钢喷射。
在第一种氨气通入方式中,因氨气是从两侧通入的,造成沿炉膛横截面方向氨气浓度分布不均匀,最终导致高磁感取向硅钢渗氮量沿横截面方向出现两侧高,中间低的现象,影响成品的电磁性能。
在第二种氨气通入方式中,采用耐高温不锈钢管通入氨气,优点是在900℃的高温状态下,不锈钢管性能稳定,不会发生热变形,有利于连续生产。缺点是,不锈钢中的Ni是促进氨气分解的催化剂,在氨气通入的过程中,喷管内的氨气发生分解反应,生成氮气和氢气,最终喷向高磁感取向硅钢表面的氨气量就会减少,影响了渗氮效果。另外,因喷孔间距过大,造成喷射到带钢表面的氨气量分布不均匀,造成渗氮效果差。
因此,市场需要解决喷射氨气量分布不均匀、造成渗氮效果差的渗氮技术,本申请经过研究开发,创造出了本发明的一种用于高磁感取向硅钢渗氮处理的氨气喷管结构。
发明内容
本发明的目的在于公开一种用于高磁感取向硅钢渗氮处理的氨气喷管结构,该结构用于高磁感取向硅钢渗氮处理,为解决在渗氮过程中氨气流量、压力分布均匀而设计。
本发明的目的是按如下的方式来实现的:一种用于高磁感取向硅钢渗氮处理的氨气喷管结构,包括炉壳、氨气喷管,该氨气喷管可伸进和退出炉壳,该氨气喷管伸进和退出的运动方向与钢带的运动方向垂直,该氨气喷管上设有若干喷气孔,其特征在于:喷气孔斜向对着钢带的运动方向,该喷气孔与氨气喷管中心连线与垂直线呈的夹角为〆。
所述的若干喷气孔排列方向与喷气管的轴线平行。
所述的喷气孔之间的间距为40mm到100mm,喷气孔的孔径为2mm到4mm。
该喷气孔与氨气喷管中心连线与垂直线呈的夹角为〆为300到600,最佳夹角为450
所述的氨气喷管与钢带的垂直距离为200mm-300mm。
所述的氨气喷管材质为碳化硅,碳化硅材质具有较好的高温稳定性,保证了高温状态下,喷管不会发生热变形。碳化硅材质中不含氨气分解催化剂Ni,不会导致氨气在通入过程中加速分解。
采用本发明的一种用于高磁感取向硅钢渗氮处理的氨气喷管结构后,带来了如下的
有益效果:
1、由于采用了喷孔出气方向与带钢运行方向呈一定夹角〆的结构,喷出的氨气与钢带的接触时间长,提供了氨气的分解量,提高了氨气的使用效率。
2、也是由于采用了喷孔出气方向与带钢运行方向呈一定夹角〆的结构,喷出的氨气与钢带的接触面增加,氨气与钢带的接触更均匀,渗氮质量好。
3、也是由于采用了喷孔出气方向与带钢运行方向呈一定夹角〆的结构,氨气达到钢带表面的距离大于垂直到达钢带的距离,氨气接触钢带表面时的速度相对较低,避免了氨气喷射到带钢表面时的速度不宜过快,而影响渗氮的均匀性。
4、也是由于采用碳化硅材质的氨气喷管,氨气在喷管内时的状态更加稳定,不会提前发生分解反应,提高了氨气的利用效率。为了更详细地理解本发明的构造,下面结合附图,通过具体实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1渗氮处理前的炉膛的结构示意图;
图2A现有技术渗氮处理中的氨气喷管结构示意图;
图2B显示图2A的侧面结构示意图;
图3A本发明的渗氮处理中的氨气喷管结构示意图;
图3B显示图3A的侧面结构示意图;
图4为本发明的上、下氨气喷管的喷气孔之间的位置示意图。附图中:
1—炉壳;
2—钢带,A—钢带行进方向;
3下氨气喷管,喷气孔31;
4—上氨气喷管,喷气孔41;
5—氨气流;
〆—氨气流与垂直线的夹角;
H—氨气喷管中心离钢带的垂直距离。
具体实施方式
图3A本发明的渗氮处理中的氨气喷管结构示意图;如图所示,一种用于高磁感取向硅钢渗氮处理的氨气喷管结构,包括炉壳1、氨气喷管3和4,氨气喷管3位于钢带2的下面,氨气喷管4位于钢带2的上面,氨气喷管3和4分别由氨气喷管驱动装置7和6驱动和控制,氨气喷管驱动装置7控制氨气喷管3伸进和退出炉壳1,氨气喷管驱动装置6控制氨气喷管4伸进和退出炉壳1,在控制氨气喷管3和4伸进炉壳1时,氨气喷管驱动装置7和6同时向氨气喷管3和4中输送具有设定压力的氨气,该喷管3和4中气体压力可根据与钢带1的垂直距离的大小进行调整。
该氨气喷管3和4可同时工作,也可以根据需要单个氨气喷管3或者4独立工作。在需要对钢带2的一面进行渗氮处理时,启动氨气喷管3和4的其中一个氨气喷管;当需要对钢带2的上下面都进行渗氮处理时,同时启动氨气喷管3和4工作。氨气喷管3和或4可伸进和退出炉壳1,该氨气喷管3、4伸进和退出的运动方向与钢带2的运动方向垂直。
图3B显示图3A的侧面结构示意图,如图所示,该氨气喷管3位于钢带2的下方,该氨气喷管3上设有若干喷气孔31,该喷气孔31斜向向上对着钢带2的运动方向,氨气喷管中心点和该喷气孔31之间的射线与垂直线的夹角为〆,氨气喷管中心点和该喷气孔31之间的射线与垂直线呈的夹角为〆为300到600,最佳夹角为450。
该氨气喷管4位于钢带2的上方,该氨气喷管4上设有若干喷气孔41,该喷气孔41斜向向下对着钢带2的运动方向A,氨气喷管中心点和该喷气孔41之间的射线与垂直线的夹角为〆,氨气喷管中心点和该喷气孔41之间的射线与垂直线呈的夹角为〆为300到600,最佳夹角为450。
设置在氨气喷管3的喷气孔31呈直线排列,直线的方向与喷气管3的轴线平行。其中所述的各个喷气孔31之间的间距为40mm到100mm,喷气孔31的孔径为2mm到4mm。所述的氨气喷管3与钢带2的垂直距离为200mm-300mm。
设置在氨气喷管4的喷气孔41呈直线排列,直线的方向与喷气管4的轴线平行。其中所述的各个喷气孔41之间的间距为40mm到100mm,喷气孔41的孔径为2mm到4mm。所述的氨气喷管4与钢带2的垂直距离为200mm-300mm。
图4为本发明的上、下氨气喷管的喷气孔之间的位置示意图,如图4所示,设在上氨气喷管4上的两边的喷气孔41之间的距离为B2;设在下氨气喷管3上的两边的喷气孔31之间的距离也为B2,钢带的宽为B1,B2的宽度大于B1的宽度。B2的宽度范围能够完全覆盖B1的宽度。在具体实施例中,钢带的宽B1为1000mm,氨气管上的两侧边的喷气孔之间的距离B2为1100mm。氨气均匀地覆盖待处理的钢带,保证整条钢带的渗氮处理质量的一致。
所述的氨气喷管材质为碳化硅,碳化硅材质具有较好的高温稳定性,保证了高温状态下,喷管不会发生热变形。本发明采用碳化硅材质,既保证了高温状态下喷管不会发生热变形,又可以保证在通入氨气的过程中,氨气的分子稳定性,不会促使氨气发生分解,提高氨气的渗氮效率。
在另外的实施例中,为保证渗氮效果的均匀性,氨气喷射到带钢表面时的速度不宜过大,经试验,在距离渗氮喷管200mm的地方,喷射压力以100Pa最佳。所以,本发明所涉及的渗氮喷管上,喷射孔间距约50mm,喷射角度与带钢运行发现相反,夹角约45度,喷管入口处压力为300-500Pa,喷管中心距带钢的垂直距离为20cm。
本装置优选的是碳化硅材质,是一端可以通入氨气,另一端封闭的管装结构。沿喷管长度方向,按照50mm间距开有喷气孔,孔径3mm。喷孔沿需要渗氮处理的带钢中心线对称布置,喷孔数量根据被处理带钢宽度而定,最外侧喷孔间距大于带宽1000mm。安装时喷孔出气方向与带钢运行方向夹角为45°,喷出气体逆向带钢运行方向。
以上是对本发明的构思、工作原理和最佳实施例的说明,该说明不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制,依照本发明构思的其他实现方式也属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于高磁感取向硅钢渗氮处理的氨气喷管结构,包括炉壳、氨气喷管,该氨气喷管可伸进和退出炉壳,该氨气喷管伸进和退出的运动方向与钢带的运动方向垂直,该氨气喷管上设有若干喷气孔,其特征在于:喷气孔斜向对着钢带的运动方向,氨气喷管中心和该喷气孔之间的连接射线与垂直线的夹角为〆。
2.根据权利要求1所述的氨气喷管结构,其特征在于:氨气喷管中心和该喷气孔之间的连接射线与垂直线呈的夹角为〆为300到600。
3.根据权利要求4所述的氨气喷管结构,其特征在于:夹角为〆为450。
4.根据权利要求1所述的氨气喷管结构,其特征在于:所述的若干喷气孔呈直线排列,该直线与喷气管的轴心线平行。
5.根据权利要求1所述的氨气喷管结构,其特征在于:所述的喷气孔之间的间距为40mm到100mm,喷气孔的孔径为2mm到4mm。
6.根据权利要求5所述的氨气喷管结构,其特征在于:所述的喷气孔之间的间距为30mm,喷气孔的孔径为3mm。
7.根据权利要求1所述的氨气喷管结构,其特征在于:所述的氨气喷管与钢带的垂直距离H为150mm-300mm,优选地,所述的氨气喷管与钢带的垂直距离H为200mm。
8.根据权利要求1所述的氨气喷管结构,其特征在于:所述的氨气喷管两侧的喷气孔之间的距离大于钢带的宽度,喷气孔的范围完全覆盖钢带的宽度。
9.根据权利要求1所述的氨气喷管结构,其特征在于:所述的氨气喷管材质为碳化硅。
10.根据上述权利要求1至9任意一项所述的氨气喷管结构,其特征在于:在钢带的上方设有一根氨气喷管,在钢带的下方设有另一根氨气喷管。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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