CN204779700U - 一种电工钢退火还原用氢等离子发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电工钢退火还原用氢等离子发生装置，具有：内部具有腔体的壳体(1)，其中，壳体(1)上部设有气体出口(11)；壳体(1)下部设有可通入氢气的介质气体入口(6)；壳体(1)上部材质为导电材质，并作为放电电极(4)，放电电极(4)与电源一端连接；设置在壳体(1)的腔体内的导电棒(2)，导电棒(2)与电源另一端连接；设置在壳体(1)的腔体内、一端与导电棒(2)连接、另一端与放电电极(4)相对的导电电极(3)，产生的氢气等离子体对电工钢表面氧化物的强还原，使得电工钢再结晶过程避免形成表面细晶粒和内氧化减弱，从而使退火电工钢的磁性能更优良。

Description

一种电工钢退火还原用氢等离子发生装置

技术领域

本实用新型属于电工钢处理设备技术领域，尤其涉及一种电工钢退火还原用氢等离子发生装置

背景技术

现代冷轧金属薄带材料的生产过程中，热轧钢卷通过酸洗、冷轧获得金属本色的表面和高尺寸精度。冷轧后的钢带强度过高、塑性过低，其它性能也非常差，例如磁性能。

冷轧后的钢带尺寸精度高、表面质量好。如果要获得强度、塑性合适和磁性能好的冷轧带钢，需要通过退火的方式解决。

高效化的冷轧带钢退火是在连续退火炉中进行退火和完成冷轧变形纤维组织的再结晶。钢带从室温升高到要求的退火温度，为了节省能源，连续退火炉的入口段采用废热预热升温，然后明火加热，再保护气氛下加热，之后进入均热段。保护气氛加热和均热均在含有氢气的气氛中完成。氢气的作用是防止氧化和微氧化后的还原。

连续退火炉中保护气氛中氢气的含量是根据退火钢材的种类、加热后钢带的氧化程度确定。一般希望氢气含量在满足钢带表面还原后符合随后工艺的要求和产品性能条件下，保持低的含量。因为氢气的价格高，在条件允许时会发生***。例如：1)普通碳素钢在采用明火加热时为了还原，最高氢气含量在10～25％；2)普通碳素钢全程采用保护气氛加热时为了还原，最高氢气含量在4～10％；3)电工钢钢中硅和铝含量＜2％，保护气氛中氢气含量在25％左右。硅和铝含量＞2％，保护气氛中氢气含量在45～100％。

由于电工钢的化学成分中硅含量高、铝含量也高。硅含量最高可以＞3.2％、硅含量最高可以＞1.0％，硅和铝在高温下是非常容易氧化的元素，氧化物非常难以还原。尤其是高硅和高铝电工钢，在还原不足时铝形成表面层下的大量、微细内氧化物薄层。

电工钢磁性能与冷轧退火过程中再结晶晶粒大小和取向有关系。退火后晶粒大、铁损低，磁性能好；退火后晶粒{100}面织构含量高，铁损低、磁感高，磁性能好。

电工钢冷轧退火加热过程中，由于低温钢带表面总带有含水水膜。虽然水膜非常薄，由于升温过程的气化，保护气氛中的水(氧)含量降低非常困难。连续退火炉存在入口和出口的大气接触，辐射管、炉辊、仪表等的安装部位都会与大气交换，保护气氛中氧含量降低非常困难。

电工钢加热、退火过程中的氧化，主要发生在加热段。然后在均热段依靠氢气还原。钢带在加热的后期，温度已经非常高，虽然在保护气氛中表面仍然被氧化，表面氧化影响再结晶晶粒大小和有利织构含量。

电工钢硅和铝含量＞3.5％，为了获得非常的铁损，冷轧退火全程采用保护气氛的间接加热和保护气氛中氢含量非常高的方法和方式。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种使氢气在高温条件下的等离子化，提高氢气的还原速度和能力，通过电工钢冷轧退火加热段将氧化物层还原，提高退火电工钢的磁性能和表面质量的电工钢退火还原用氢等离子发生装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种电工钢退火还原用氢等离子发生装置，具有：

内部具有腔体的壳体，其中，壳体上部设有气体出口；壳体下部设有可通入氢气的介质气体入口；壳体上部材质为导电材质，并作为放电电极，放电电极与电源一端连接；

设置在所述壳体的腔体内的导电棒，所述导电棒与电源另一端连接；

设置在所述壳体的腔体内、一端与导电棒连接、另一端与放电电极相对的导电电极。

所述壳体及壳体内腔体的横截面均为梯形，作为梯形的腰的两个侧壁由上下两个部分组成，上部为放电电极，下部为绝缘材质。

所述导电棒位于壳体的腔体的下部，并位于壳体宽度方向的中部；导电棒沿壳体长度方向设置。

所述导电电极至少有两个，在所述导电棒长度方向均匀分布；所述导电电极垂直壳体底部并垂直所述导电棒。

所述气体出口为长方形，长度不小于电工钢钢带的宽度。

所述导电电极横截面为圆形或正多边形。

所述壳体横截面为长方形。

一种上述的电工钢退火还原用氢等离子发生装置的还原方法，包括如下步骤：

1)钢带在进入退火炉时，在退火炉的加热段加热到退火温度；

2)钢带运动到等离子发生装置位置时，从介质气体入口向壳体的腔体内通入氢气，导电电极和放电电极放电使氢气等离子化，氢等离子体从气体出口喷出，喷射到钢带上，强还原性氢等离子体对电工钢表面氧化物进行还原；

3)钢带离开等离子发生装置后，在离开均热段时，钢带温度接近炉温。

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，就电工钢连续退火生产线中的表面氧化物的还原，采用在保护气氛加热的后段或均热段的初段设置氢气等离子体发生器。等离子体发生器采用氢气作为工作介质，氢气通过等离子体发生器成为等离子体。等离子体发生器生产的氢等离子体直接喷射到已经加热的电工钢带上，通过强还原性氢等离子体对电工钢表面氧化物的还原，使得电工钢再结晶过程避免形成表面细晶粒和内氧化减弱，从而使退火电工钢的磁性能更优良。采用等离子体发生器生产的氢等离子体对电工钢表面氧化物的快速还原，使退火后钢带的蓝色条带大幅度减轻。

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的电工钢退火还原用氢等离子发生装置的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

上述图中的标记均为：1、壳体，11、气体出口，2、导电棒，3、导电电极，4、放电电极，5、绝缘部，6、介质气体入口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

参见图1，一种电工钢退火还原用氢等离子发生装置，具有：

内部具有腔体的壳体1，其中，壳体1上部设有气体出口11；壳体1下部设有可通入氢气的介质气体入口6；壳体1上部材质为导电材质，并作为放电电极4，放电电极4与电源一端连接；安装在退火炉的均热段，工作环境温度800℃以上。

设置在壳体1的腔体内的导电棒2，导电棒2连接到炉体之外与电源的另一极，用耐热、导电材料制造，例如：碳矽棒(SiC)、石墨、W或Mo棒等。

设置在壳体1的腔体内、一端与导电棒2连接、另一端与放电电极4相对的导电电极3。

壳体1及壳体1内腔体的横截面均为梯形，作为梯形的腰的两个侧壁由上下两个部分组成，上部为放电电极4，用耐热导电导电材料制造，例如：石墨、碳化硅等制造，连接到炉体之外，然后连接电源的一极。下部为耐火绝缘材质，保持足够的耐火度和电绝缘，保证电弧放电限制在放电电极4和导电电极3之间。

导电棒2位于壳体1的腔体的下部，并位于壳体1宽度方向的中部；导电棒2沿壳体1长度方向设置。

导电电极3至少有两个，在导电棒2长度方向均匀分布；导电电极3垂直壳体1底部并垂直导电棒2。导电电极3数量根据退火钢带的最大宽度确定。导电电极3是形成导电、电弧的部件，氢气在此等离子体化。形状为圆形或多角型，材料与导电棒2相同，数量是满足退火钢板宽度。可以是与导电电极3制造为一体，也可以为单独，再安装到导电电极3上。

气体出口11为长方形，长度不小于电工钢钢带的宽度。宽度是保证氢等离子体流量和氢等离子体喷出的集中度。长度是满足退火电工钢钢带板宽，使退火钢带整个宽度方向均有足够氢等离子体覆盖和对已经氧化的表面实现还原。

导电电极3横截面为圆形或正多边形。

壳体1横截面也可以是长方形。

氢气从介质气体入口6进入，依靠导电电极3和放电之间形成的电弧放电，使氢等离子化。氢等离子化后从气体出口11排出，喷向退火钢带表面。

电回路为：炉外的电源→导电棒2→导电电极3→导电电极3和放电电极4电弧放电的氢等离子体→放电电极4→炉外的电源。

实施例二

一种上述的电工钢退火还原用氢等离子发生装置的还原方法，包括如下步骤：

1)钢带在进入退火炉时，在退火炉的加热段加热到退火温度；

2)钢带运动到等离子发生装置位置时，从介质气体入口6向壳体1的腔体内通入氢气，导电电极3和放电电极4放电使氢气等离子化，氢等离子体从气体出口11喷出，喷射到钢带上，强还原性氢等离子体对电工钢表面氧化物进行还原；

3)钢带离开等离子发生装置后，在离开均热段时，钢带温度接近炉温。

采用上述的方案后，就电工钢连续退火生产线中的表面氧化物的还原，采用在保护气氛加热的后段或均热段的初段设置氢气等离子体发生器。等离子体发生器采用氢气作为工作介质，氢气通过等离子体发生器成为等离子体。等离子体发生器生产的氢等离子体直接喷射到已经加热的电工钢带上，通过强还原性氢等离子体对电工钢表面氧化物的还原，使得电工钢再结晶过程避免形成表面细晶粒和内氧化减弱，从而使退火电工钢的磁性能更优良。采用等离子体发生器生产的氢等离子体对电工钢表面氧化物的快速还原，使退火后钢带的蓝色条带大幅度减轻。

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

Claims (7)

1.一种电工钢退火还原用氢等离子发生装置，其特征在于，具有：

内部具有腔体的壳体(1)，其中，壳体(1)上部设有气体出口(11)；壳体(1)下部设有可通入氢气的介质气体入口(6)；壳体(1)上部材质为导电材质，并作为放电电极(4)，放电电极(4)与电源一端连接；

设置在所述壳体(1)的腔体内的导电棒(2)，所述导电棒(2)与电源另一端连接；

设置在所述壳体(1)的腔体内、一端与导电棒(2)连接、另一端与放电电极(4)相对的导电电极(3)。

2.如权利要求1所述的电工钢退火还原用氢等离子发生装置，其特征在于，所述壳体(1)及壳体(1)内腔体的横截面均为梯形，作为梯形的腰的两个侧壁由上下两个部分组成，上部为放电电极(4)，下部为绝缘材质。

3.如权利要求2所述的电工钢退火还原用氢等离子发生装置，其特征在于，所述导电棒(2)位于壳体(1)的腔体的下部，并位于壳体(1)宽度方向的中部；导电棒(2)沿壳体(1)长度方向设置。

4.如权利要求3所述的电工钢退火还原用氢等离子发生装置，其特征在于，所述导电电极(3)至少有两个，在所述导电棒(2)长度方向均匀分布；所述导电电极(3)垂直壳体(1)底部并垂直所述导电棒(2)。

5.如权利要求4所述的电工钢退火还原用氢等离子发生装置，其特征在于，所述气体出口(11)为长方形，长度不小于电工钢钢带的宽度。

6.如权利要求5所述的电工钢退火还原用氢等离子发生装置，其特征在于，所述导电电极(3)横截面为圆形或正多边形。

7.如权利要求1所述的电工钢退火还原用氢等离子发生装置，其特征在于，所述壳体(1)横截面为长方形。