CN104878180A - 一种电工钢等离子稳定悬浮装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电工钢等离子稳定悬浮装置及其制作方法，通过设置一个电加热腔。在电加热腔中，通过气体介质在强电流的加热下，气体温度提高，形成等离子体气流。这时的等离子体气体体积比室温下膨胀很多倍，体积膨胀后的气体通过等离子体柜和气体减缓装置喷出到运行中的钢带，形成对钢带支撑，避免或减少退火钢带表面受损。

Description

一种电工钢等离子稳定悬浮装置及其制作方法

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等离子稳定悬浮装置及其制作方法。

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炉退火炉退火，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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用等离子气体浮动支持电工钢，避免或减少退火钢带表面受损的电工钢等离子稳定悬浮装置及其制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电工钢等离子稳定悬浮装置，具有：

气流减缓装置，其连接在炉内的炉底板上，气流减缓装置的上端面设有气体出口，并且上端面作为电工钢的支撑面；

等离子柜，其内部具有腔体，等离子柜上设有与腔体连通的开口，开口与气流减缓装置连通；

电极棒，其伸入等离子柜的腔体内；

供电装置，包括电源，电源通过电路连接电极棒和等离子柜，等离子柜为导电材质，电极棒与等离子柜构成放电电极；

进气装置，其通过管道向等离子柜的腔体内通入气体。

所述气流减缓装置为喷嘴，喷嘴的喷头的直径大于喷嘴的进气口直径。

所述气流减缓装置为文丘里管，文丘里管的上端面设有排气口，并且上端面作为电工钢的支撑面。

所述文丘里管的缩颈部设有与炉内连通的进气孔。

所述等离子体的腔体上部为半球形；所述电极棒上端为球型。

通入等离子体柜的腔体内的气体为氢气/氮气/氩气。

所述等离子体为圆柱形。

所述等离子体一端开放，并设有底板封闭所述开放端；所述底板为绝缘材 质，所述电极棒穿过底板伸入等离子体柜的腔体内。

一种上述的电工钢等离子稳定悬浮装置的制作方法，包括如下步骤：

1)在炉底板打一个孔；

2)气流减缓装置安装在炉底板的炉内侧，气流减缓装置与炉底板上的孔的位置对应；

3)将等离子体的开口与炉底板的孔连通；

4)电极棒穿过等离子体伸入腔体内；

5)将电源通过电线连接等离子体柜和电极棒。

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，通过设置一个电加热腔。在电加热腔中，通过气体介质在强电流的加热下，气体温度提高，形成等离子体气流。这时的等离子体气体体积比室温下膨胀很多倍，体积膨胀后的气体通过等离子体柜和气体减缓装置喷出到运行中的钢带，形成对钢带支撑。

利用等离子体的中性性质和高温体积膨胀，依靠高温流体的伯努利效应，使得在退火过程的钢带，能够在没有辊道支撑或由于气体的支撑使得钢带对辊道的压力减小，减少了支撑辊高温、高湿度的损耗和结瘤，使得钢带能够在高于通常钢带的温度下退火。

同样质量钢卷冶金质量条件下，能够提高退火高，使电工钢的铁损降低。

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)由于钢带的悬浮，避免或减轻加热过程中对支撑辊的损坏或结瘤，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。

附图说明

图1为本发明实施例一中提供的一种电工钢等离子稳定悬浮装置的结构示意图；

图2为发明实施例二中提供的一种电工钢等离子稳定悬浮装置的结构示意图；

上述图中的标记均为：1、等离子柜，11、腔体，2、电极棒，3、底板，4、管道，5、电源，6、炉底板，7、文丘里管，71、进气孔，72、排气口，8、喷嘴，81、喷头。

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1，一种电工钢等离子稳定悬浮装置，具有：

气流减缓装置，其连接在炉内的炉底板6上，气流减缓装置的上端面设有气体出口，并且上端面作为电工钢的支撑面；

等离子柜1，其内部具有腔体11，等离子柜1上设有与腔体11连通的开口，开口与气流减缓装置连通；

电极棒2，其伸入等离子柜1的腔体11内；

供电装置，包括电源5，电源5通过电路连接电极棒2和等离子柜1，等离子柜1为导电材质，电极棒2与等离子柜1构成放电电极；

进气装置，其通过管道4向等离子柜1的腔体11内通入气体。

气流减缓装置为喷嘴8，喷嘴8的喷头81的直径大于喷嘴8的进气口直径。

文丘里管7的缩颈部设有与炉内连通的进气孔71。

等离子体的腔体11上部为半球形；电极棒2上端为球型。

通入等离子体柜的腔体11内的气体为氢气/氮气/氩气。

等离子体为圆柱形。

等离子体一端开放，并设有底板3封闭开放端；底板3为绝缘材质，起到等离子体和电极棒2之间的绝缘，电极棒2穿过底板3伸入等离子体柜的腔体11内。

1、高温等离子悬浮装置分两部分，以退火炉底板6为分界线：1)形成等离子体的装置，位于炉子的外部；2)起到对炉内钢带支持作用的喷嘴8，位于炉子内部、钢带的下方的中部。

2、等离子形成体使气体从气体入口进入，这里气体可以是氢气、氮气、氩气等。等离子体形成是依靠电极连接到外部电源5，电源5供电在内部形成电弧放电。电弧放电使气体温度迅速升高、体积膨胀巨大，形成高速气流进入第二部分的喷嘴8。等离子形成体的大部分是电绝缘的，只保留在电极棒2的前端形成电弧放电。

3、形成的高温、高速等离子流体通过炉底的孔进入炉内，到达对带钢支撑的喷嘴8。由于其目的是对带钢的支撑作用，喷嘴8的喷头81直径变大，形成大的支撑面积和低的流速。大的支撑面积和低的流速使钢带的运行更稳定，支撑效果更好。

等离子体发生装置安装在退火炉炉体之外，在炉内设置一个喷嘴8。喷嘴8和等离子体发生装置由炉底板6隔开。等离子体发生装置用的介质气体从管道4进入等离子体发生装置。等离子体发生装置依靠电极棒2和等离子体、气体介质依靠电源5使介质气体在电极棒2的顶端周围放电，形成电弧。介质气体在电弧和电场的作用下升温、形成中性的等离子体。等离子体气体的温度很高，体积膨胀非常大，形成高速气流。高温、高速气体通过炉底进入喷嘴8。由于产 生的等离子体是为了支撑钢带，即在气体的大流量作用下，对钢带形成一个有效支撑。高温、高速气体通过炉底进入喷嘴8的上端的直接与入口相比大很多，减缓气流的冲击，形成有效的支撑。

实施例二

参见图2，一种电工钢等离子稳定悬浮装置，

1、高温等离子悬浮装置分两部分，以退火炉底为分界线：1)位于炉子的外部的等离子体发生装置；2)起到对炉内钢带支持作用的气流减缓装置，位于炉子内部、钢带的下方的中部。

2.气体从气体入口进入，这里气体可以是氢气、氮气、氩气等。等离子体是依靠电极连接到外部电源5，电源5供电在内部形成等离子体和电极棒2的一对电极的电弧放电。电弧放电使气体温度迅速升高、体积膨胀巨大，形成高速气流进入第二部分的气流减缓装置。等离子形成体的大部分是电绝缘的，只保留在电极棒2的前端形成电弧放电。

3.气流减缓装置的结构是一个文丘里管7，文丘里管7的两端直径大、中间直径小。直径小的地方流速大、直径大的地方流速小。流速高压强低，造成等离子体流动过程中，从喷嘴8外部吸入大量的气体(这里是退火炉内的保护气体)。使实际流量大于形成的等离子体量。由于吸入气体低温气体，对带钢形成支撑作用的气流流量增大、温度降低。由于喷入的气体目的是对带钢的支撑作用，喷嘴8出口直径变大，形成大的支撑面积和低的流速。大的支撑面积和低的流速使钢带的运行更稳定，支撑效果更好。

等离子体发生装置安装在退火炉炉体之外，在炉内设置一个文丘里管7。文丘里管7和等离子体发生装置由炉底板6隔开。等离子体发生装置用的介质气体从管道4进入等离子体发生装置。等离子体发生装置依靠电极棒2和等离子 体、气体介质依靠电源5使介质气体在电极棒2的顶端周围放电，形成电弧。介质气体在电弧和电场的作用下升温、形成中性的等离子体。等离子体气体的温度很高，体积膨胀非常大，形成高速气流。高温、高速气体通过炉底进入文丘里管7。由于产生的等离子体是为了支撑钢带，即在气体的大流量作用下，对钢带形成一个有效支撑。高温、高速气体通过炉底进入文丘里管7。文丘里管7中部有喉部。等离子体通过喉部时的流速非常高，在喉部形成负压。由于喉部形成负压，通过进气孔71把炉内的保护气体吸入，通过吸入炉内保护气体(温度与退火问题一致)，等离子体的温度降低，流量大幅度增加，对运行的钢带形成有效支撑。

实施例三

一种上述的电工钢等离子稳定悬浮装置的制作方法，包括如下步骤：

1)在炉底板6打一个孔； 

2)气流减缓装置安装在炉底板6的炉内侧，气流减缓装置与炉底板6上的孔的位置对应；

3)将等离子体的开口与炉底板6的孔连通； 

4)电极棒2穿过等离子体伸入腔体11内；

5)将电源5通过电线连接等离子体柜和电极棒2。

本装置的目的是形成大的气体流量来形成对钢带足够的支撑力、气体温度提高的幅度不是首要考虑的因素。因此，电极棒2的直径大、电极棒2对上腔体11和下腔体11的面积大，电极棒2的头部为类圆形，类圆形的另一个优点是放电面积大、在同样放电电流的情况下，电流密度小、电极消耗小、寿命高。

产生等离子体依靠电源5供电。

采用上述的方案后，通过设置一个电加热腔。在电加热腔中，通过气体介 质在强电流的加热下，气体温度提高，形成等离子体气流。这时的等离子体气体体积比室温下膨胀很多倍，体积膨胀后的气体通过等离子体柜和气体减缓装置喷出到运行中的钢带，形成对钢带支撑。

利用等离子体的中性性质和高温体积膨胀，依靠高温流体的伯努利效应，使得在退火过程的钢带，能够在没有辊道支撑或由于气体的支撑使得钢带对辊道的压力减小，减少了支撑辊高温、高湿度的损耗和结瘤，使得钢带能够在高于通常钢带的温度下退火。

同样质量钢卷冶金质量条件下，能够提高退火高，使电工钢的铁损降低。

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)由于钢带的悬浮，避免或减轻加热过程中对支撑辊的损坏或结瘤，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。

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 (9)

1.一种电工钢等离子稳定悬浮装置，其特征在于，具有：

气流减缓装置，其连接在炉内的炉底板(6)上，气流减缓装置的上端面设有气体出口，并且上端面作为电工钢的支撑面；

等离子柜(1)，其内部具有腔体(11)，等离子柜(1)上设有与腔体(11)连通的开口，开口与气流减缓装置连通；

电极棒(2)，其伸入等离子柜(1)的腔体(11)内；

供电装置，包括电源(5)，电源(5)通过电路连接电极棒(2)和等离子柜(1)，等离子柜(1)为导电材质，电极棒(2)与等离子柜(1)构成放电电极；

进气装置，其通过管道(4)向等离子柜(1)的腔体(11)内通入气体。

2.如权利要求1所述的电工钢等离子稳定悬浮装置，其特征在于，所述气流减缓装置为喷嘴(8)，喷嘴(8)的喷头(81)的直径大于喷嘴(8)的进气口直径。

3.如权利要求1所述的电工钢等离子稳定悬浮装置，其特征在于，所述气流减缓装置为文丘里管(7)，文丘里管(7)的上端面设有排气口(72)，并且上端面作为电工钢的支撑面。

4.如权利要求3所述的电工钢等离子稳定悬浮装置，其特征在于，所述文丘里管(7)的缩颈部设有与炉内连通的进气孔(71)。

5.如权利要求1所述的电工钢等离子稳定悬浮装置，其特征在于，所述等离子体的腔体(11)上部为半球形；所述电极棒(2)上端为球型。

6.如权利要求1所述的电工钢等离子稳定悬浮装置，其特征在于，通入等离子体柜的腔体(11)内的气体为氢气/氮气/氩气。

7.如权利要求2所述的电工钢等离子稳定悬浮装置，其特征在于，所述等离子体为圆柱形。

8.如权利要求1所述的电工钢等离子稳定悬浮装置，其特征在于，所述等离子体一端开放，并设有底板(3)封闭所述开放端；所述底板(3)为绝缘材质，所述电极棒(2)穿过底板(3)伸入等离子体柜的腔体(11)内。

9.一种如权利要求2-7任一所述的电工钢等离子稳定悬浮装置的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在炉底板(6)打一个孔；

2)气流减缓装置安装在炉底板(6)的炉内侧，气流减缓装置与炉底板(6)上的孔的位置对应；

3)将等离子体的开口与炉底板(6)的孔连通；

4)电极棒(2)穿过等离子体伸入腔体(11)内；

5)将电源(5)通过电线连接等离子体柜和电极棒(2)。