CN104831026A - 一种电工钢可调退火加热装置及其退火加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电工钢可调退火加热装置及其退火加热方法，采用高温等离子体局部加热，完成电工钢带(4)在更高温度下再结晶，同时对退火炉(1)内的其它部件的要求低，实现对退火炉(1)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

一种电工钢可调退火加热装置及其退火加热方法

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可调退火加热装置及其退火加热方法。

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提供一种采用高温等离子体局部加热，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可调退火加热装置及其退火加热方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电工钢可调退火加热装置，具有：对钢带进行退火加热的退火炉，还具有：

设置在退火炉内、对钢带进行再加热的再加热装置，

其中，所述在加热装置具有：

在钢带表面设置的电极组，所述电极组包括两个电极，所述两个电极分别连接到电源的两端。

所述钢带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。

所述电极组的两个电极之间设有可喷出气体的气体供应管。

所述电极组的两个电极之间的距离可调，所述电极组与钢带的相对位置可调。

沿钢带运动方向，退火炉内分别设有加热段和均热段，所述再加热装置位于均热段靠近加热段位置。

所述气体供应管供应的是氢气。

所述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。

所述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表面，电极组的两个电极的一条棱相对。

所述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。

一种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)钢带运动到再加热装置位置时，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，产生热量对钢带再次加热；

3)钢带离开再加热装置后，在离开均热段时，钢带温度接近炉温。

再加热装置部分的钢带温度比炉温高10～150℃，退火炉内加热段和均热段的温度在950～1100℃。

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，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，由于钢带到达支承辊时的温度基本保持与炉温一致，减少支承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可调退火加热装置的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

上述图中的标记均为：1、退火炉，2、第一电极组，3、第二电极组，4、钢带，5、电源，6、气体供应管；其中2a、2b、3a、3b为电极。

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1，一种电工钢可调退火加热装置，具有：对钢带4进行退火加热的退火炉1，还具有：

设置在退火炉1内、对钢带4进行再加热的再加热装置，

其中，在加热装置具有：

如图2所示，在钢带4表面设置的电极组，所述电极组包括两个电极，所述两个电极分别连接到电源5的的不同输出极。在连续退火炉1中安装一组电极，一组电极通电和喷射的氢气放电电弧形成高温等离子体，高温等离子体用于钢带4的加热。钢带4上表面和下表面各设有一组电极组，分别为第一电极组2和第二电极组3。

在外电源5的电流作用下，电极与钢带4之间通过氢的等离子体化形成电弧，电弧的高温传递给钢带4，钢带4被加热到高于炉温，实现电工钢的快速高温退火。

电极组的两个电极之间设有可喷出气体的气体供应管6。

电极组的两个电极之间的距离可调，电极组与钢带4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4的加热功率密度，有效调节钢带4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4的一面配备的一对电极的距离及电极组与钢带4的距离，调节氢等离子加热的功率密度，实现对钢带4的加热速度和加热到的温度的调节。

钢带4加热温度能够通过调整钢带4运行速度、对氢等离子体输入的电功率、电极之间的距离、电极与钢带4的距离和钢带4的厚度进行调整。

沿钢带4运动方向，退火炉1内分别设有加热段和均热段，再加热装置位于均热段靠近加热段位置。钢带4到达均热段远端的支承辊时的温度基本保持与炉温一致，减少支承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4能够获得好的表面质量。

气体供应管6供应的是氢气，也可以是氩气或其他气体。

电极的长度大于退火炉1的宽度，电极伸出退火炉1外的部分与电源5连接。电极的端部伸出炉外。炉外的部分是为了连接供电电源5。因此，电极的两端为圆形，方便电的连接。中间为尖刀型，刀口正对钢带4表面，实现放电。钢带4上、下表面各配置一个电极。电极是用耐热、导电材料制造，例如：碳化硅、石墨、W或Mo等。

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4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6与电极平行，气体供应管6上均匀分布有孔或缝隙。氢气是从气体供应管6喷出，气体供应管6的出氢口面向电极，气体供应管6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4上表面一个，下表面一个：上表面电回路，电源5a→电极2a→氢气6a→钢带4→氢气6a→电极2b→电源5a；下表面电回路，电源5b→电极3a→氢气6b→钢带4→氢气6b→电极3b→电源5b。由于氢气在钢带4表面放电造成电弧形成高温，钢带4作为电回路的两个极，即：电的双电极效应。

实施例二

一种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4在进入退火炉1时，在退火炉1的加热段加热到退火温度；

2)钢带4运动到再加热装置位置时，气体供应管6向电极喷出气体，电极放电使气体等离子化，产生热量对钢带4再次加热；

3)钢带4离开再加热装置后，在离开均热段时，钢带4温度接近炉温。

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

连续退火炉1把钢带4加热到退火温度保温，保温段充填保护气体，保护气体由氢气和氮气组成。

在均热段的两个支持辊之间，靠近钢带4运行入口(相对于两个支持辊而言)，设置高温等离子加热炬。钢带4离开电极的等离子体加热区，温度开始下降，到达下一个支承辊时，温度接近退火规定的炉温。结果是，电工钢钢带4在高于一般的退火温度下退火，炉温没有增加。炉体、炉内部件的要求没有提高，退火电工钢钢带4的铁损降低、磁性能提高、表面质量提高。

冷轧高硅电工钢退火炉1的加热段和均热段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4通过高温等离子加热炬加热，钢带4温度比炉温高10～150℃，钢带4在两个支持辊之间完成高温再结晶，在钢带4到达出口(相对于两个支持辊而言)，钢带4温度降低到接近炉膛温度，使支承辊和退火炉1膛的工作温度低(相对于钢带4实际加热最高温度)。

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1中对运动中的钢带4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1及其部件的要求没有明显变化，退火炉1及其部件的寿命没有显著的影响。同时，由于钢带4到达支承辊时的温度基本保持与炉温一致，减少支承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4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4采用局部高温加热，使退火电工钢钢带4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 (10)

1.一种电工钢可调退火加热装置，具有：对钢带(4)进行退火加热的退火炉(1)，其特征在于，还具有：

设置在退火炉(1)内、对钢带(4)进行再加热的再加热装置，

其中，所述在加热装置具有：

在钢带(4)表面设置的电极组，所述电极组包括两个电极，所述两个电极分别连接到电源(5)的两端。

2.如权利要求1所述的电工钢可调退火加热装置，其特征在于，所述钢带(4)上表面和下表面各设有一组电极组，分别为第一电极组(2)和第二电极组(3)。

3.如权利要求1所述的电工钢可调退火加热装置，其特征在于，所述电极组的两个电极之间设有可喷出气体的气体供应管(6)。

4.如权利要求3所述的电工钢可调退火加热装置，其特征在于，所述电极组的两个电极之间的距离可调，所述电极组与钢带(4)的相对位置可调。

5.如权利要求3所述的电工钢可调退火加热装置，其特征在于，沿钢带(4)运动方向，退火炉(1)内分别设有加热段和均热段，所述再加热装置位于均热段靠近加热段位置。

6.如权利要求5所述的电工钢可调退火加热装置，其特征在于，所述电极的长度大于退火炉(1)的宽度，电极伸出退火炉(1)外的部分与电源(5)连接。

7.如权利要求6所述的电工钢可调退火加热装置，其特征在于，所述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(4)表面，电极组的两个电极的一条棱相对。

8.如权利要求3所述的电工钢可调退火加热装置，其特征在于，所述气体供应管(6)与电极平行，气体供应管(6)上均匀分布有孔或缝隙，所述气体供应管(6)供应的是氢气。

9.一种如权利要求3-8任一所述的电工钢可调退火加热装置的加热方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)钢带(4)在进入退火炉(1)时，在退火炉(1)的加热段加热到退火温度；

2)钢带(4)运动到再加热装置位置时，气体供应管(6)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(4)再次加热；

3)钢带(4)离开再加热装置后，在离开均热段时，钢带(4)温度接近炉温。

10.如权利要求8所述的电工钢可调退火加热装置的加热方法，其特征在于，再加热装置部分的钢带(4)温度比炉温高10～150℃，退火炉(1)内加热段和均热段的温度在950～1100℃。