CN108588355B - 电工钢连续退火快速加热方法及其循环加热输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电工钢连续退火快速加热方法及其循环加热输送系统，该方法包括如下步骤：步骤一、通过加热炉的熔盐进出口与外加热输送管路形成的循环加热输送系统将加热至退火温度的熔盐导入加热炉内对钢带进行盐浴加热；步骤二、加热后的钢带经均热炉保温退火后导出。本发明实现快速加热和氧化的减轻，使退火后的电工钢磁性能提高。由于表面氧化减轻，后续能够提高退火温度，铁损降低，提高产品表面质量。

Description

电工钢连续退火快速加热方法及其循环加热输送系统

技术领域

本发明属于冶金行业产品的热处理技术领域，具体涉及一种电工钢连续退火快速加热方法及其循环加热输送系统。

背景技术

现代冷轧电工钢生产需要进行退火。现行退火采用连续退火炉完成，通用的退火是采用燃气燃烧的直接加热，然后再用完全隔离的辐射管加热。冷轧电工钢连续退火炉用保护气体(氮氢混合气体)防止(降低)高温条件下的表面氧化、内氧化和內氮化现象的发生，改善冷轧电工钢性能。保护气体维持正压阻止炉外气体的进入炉内。

冷轧电工钢连续退火的加热速度对最终产品的性能有显著影响，加热速度高可以改善产品性能。此外氧化程度也同样有显著影响产品性能，这一点在高牌号电工钢上尤为突出。

为了提高电工钢加热速度，日本特开平5-59441(JPH0559441A，1993.03.09)是利用电工钢带的电阻，通电依靠电阻发热把电工钢的温度升高到完成再结晶需要的温度。但是，电回路的连接点，由于电工钢的运动、板形造成接触电阻的巨大波动，从而使钢带无法均热加热。

同样，日本新日铁的专利CN02814192.X-《高磁场铁损和涂层特性优异的超高磁通密度单取向电工钢板及其制造方法》为了获得高磁感、低铁损的取向硅钢，在脱碳退火前要求加热速度＞100℃/s，实际是300℃/s或400℃/s。日本新日铁的专利CN200780014827.6-《高磁通密度的方向性电磁钢板的制造方法》和CN200780018947.3-《高磁通密度的方向性电磁钢板的制造方法》同样要求加热速度，为了快速加热要求感应加热。

日本新日铁的专利CN200880011115.3-《具有居里点的钢带的连续退火方法以及连续退火设备》在用高速钢等制造的工具或模具的热处理时(块状)，为了保证加热的均匀(防止、减小变形)、防止氧化和快速，采用盐浴加热。由于这种热处理处理的工件小，盐浴炉的体积小，盐是静止的。同时，为了钢中碳化物的溶解，加热时间长。由于工件的热处理温度比较高，同样盐浴的熔点也高。

钢带连续加热过程中，钢带的温度与加热炉温度和运行速度(时间)有关。因此钢带的温度受影响因素多，波动大，氧化状态控制比较困难。

电工钢热处理过程中的高速加热能够提高磁性能，但由于钢存在居里点(铁磁性消失温度)，采用感应加热提高钢带加热温度时，居里点温度以上感应加热的效率大幅度降低，加热速度收到制约。而其它方法的加热速度难以提高，需要新的高速加热方法。

工具钢的盐浴加热是针对小的工件进行，针对连续钢带加热不能适应(熔点、氧化性、加热时间、流动性等)。工具钢的流态化床加热，利用的是导电粉末，是电加热。

目前冷轧电工钢多采用连续退火生产线，退火产品厚度薄，一般为0.50mm、0.35mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm等，宽度一般在1000mm～1250mm，运行速度在100m/min以上；为实现较高的加热速度，一般退火线加热炉前端采用无氧化加热(NOF)，采用明火燃烧的方式，对带钢进行加热，加热速度一般控制在数十℃(20～30℃/s)，尚不能满足产品质量进一步改善的需求，此外还不可避免的会造成带钢表面氧化，造成带钢性能(特别是铁损)的降低；而改进型的加热方式是采用辐射管加热(RTF)，但加热速度明显降低(≤20℃/s)。采用这两种加热方法，往往还会因为加热不均匀造成热应力，影响带钢板形。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种电工钢连续退火快速加热方法及其循环加热输送系统，目的是通过盐浴的快速、均匀的无氧化加热，使电工钢通过连续热处理线后的磁性能提高。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种电工钢连续退火快速加热方法，包括如下步骤：

步骤一、通过加热炉的熔盐进出口与外加热输送管路形成的循环加热输送系统将加热至退火温度的熔盐导入加热炉内对钢带进行盐浴加热；

步骤二、加热后的钢带经均热炉保温退火后导出。

所述熔盐在加热炉内的流动方向与钢带的运动方向相反。

所述加热至退火温度的熔盐从加热炉的钢带出口端设置的熔盐进口导入，加热炉内的熔盐与钢带传热后经加热炉的钢带进口端设置的熔盐出口导出进入外加热输送管路。

优选的，熔盐进口导入的熔盐通过设于加热炉内且设于加热炉靠近均热炉一端的喷嘴喷向钢带。此结构的设置，便于将加热至退火工艺温度的熔盐导向钢带，并且加快加热炉内钢带与熔盐的反向流动。

所述退火温度为700-1200℃。

在连续退火炉中，加热炉和均热炉是隔离的，两者之间通过炉喉连接，炉喉内为气密保护，并且能够通过吹风气流将钢带表面的高温熔盐吹掉，保证钢带进入退火炉时表面没有熔盐。

一种用于电工钢连续退火快速加热的循环加热输送系统，包括熔盐输送管路，熔盐输送管路的进出口分别与加热炉的熔盐进出口连接，所述系统还包括从熔盐输送管路的进口端到出口端方向依次设置的熔盐预热器和熔盐加热器组。

所述熔盐加热器组包括用于对预热器预热后的熔盐进行加热的燃气加热器和用于对燃气加热器加热后的熔盐进一步加热的电加热器。

通过熔盐泵将预热器预热后的熔盐导入熔盐加热器组进行加热，之后从熔盐输送管路的出口导入加热炉的进口。

所述熔盐泵设于预热器与燃气加热器之间的输送管道上。

本发明是在电工钢连续退火生产线上，加热采用盐浴的方法。盐浴的要求是：液相温度区域宽，在热处理的工艺温度为液体。盐浴在炉外被加热到热处理的工艺温度，依靠泵和喷嘴使液体盐喷向要求加热的钢带表面。液体盐从连续退火的加热段与均热段的分界处喷到钢带上，然后逆流到钢带的入口排出。排出的液体盐再被加热后，形成加热、冷却的循环，完成钢带的连续加热。在熔盐循环过程中，加热炉内填充满高温熔盐，使钢带充分处于盐浴状态。

本发明的有益效果：采用盐浴加热，液体盐与钢带直接接触、加热速度高，温度和氧化可控性高，被加热的带钢温度均匀、变形小。液体盐是完全覆盖钢板，加热均匀，大幅度降低了温度差造成的钢板应力从而引起钢板的变形。液体盐对钢带的完全覆盖，是钢带加热过程中与氧气的隔绝，减少氧化的发生。采用该方法能够实现快速加热和氧化的减轻，使退火后的电工钢磁性能提高。由于表面氧化减轻，后续能够提高退火温度，铁损降低，提高产品表面质量。

采用本装置的盐浴加热，根据需要能够快速、均匀的把薄的电工钢带加热到700-1200℃之间需要的工艺温度。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明设置净化装置的结构示意图。

图中标记为：

1、钢带，2、加热炉，3、均热炉，4、预热器，5、熔盐泵，6、燃气加热器，7、电加热器，8、喷嘴，9、引入管，10、容器，13、真空装置。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1所示，一种用于电工钢连续退火快速加热的循环加热输送系统，包括熔盐输送管路，熔盐输送管路的进出口分别与加热炉2的熔盐进出口连接，加热炉内填充高温液态熔盐，退火电工钢带被加热炉内的熔盐完全覆盖，由于熔盐的导热性好，被加热的电工钢带受热均匀(板形容易控制)、加热速度非常高。该循环加热输送系统还包括从熔盐输送管路的进口端到出口端方向依次设置的熔盐预热器4和熔盐加热器组。通过熔盐泵5将预热器预热后的熔盐导入熔盐加热器组进行加热，之后从熔盐输送管路的出口导入加热炉的进口。

熔盐加热器组包括用于对预热器4预热后的熔盐进行加热的燃气加热器6和用于对燃气加热器6加热后的熔盐进一步加热的电加热器7。优选的，熔盐泵设于预热器与燃气加热器之间的输送管道上。

具体而言，加热炉2内的熔盐，通过预热器4的预热(采用加热炉排出的废气，通过换热器对流经换热器的熔盐进行初次加热，提高能源利用效率，加热温度相对较低)后，被熔盐泵5送到燃气加热器6加热(可以采用煤气、天然气作为燃烧介质，在换热器内进行燃烧，熔盐从换热器外部回路中通过的过程通过热传导进行间接加热，加热温度接近工艺需要的温度)，之后再通过电加热器7的直接加热，将熔盐温度准确升高到电工钢薄带的退火工艺温度，通过管道输送到喷嘴8、喷射到钢带上。熔盐依靠逆向流动到钢带入口。钢带在运行过程中被加热，而熔盐被冷却。冷的熔盐再从钢带入口端设置的熔盐出口被送入预热器，循环上述加热过程，完成熔盐的加热循环，实现连续带钢的连续快速加热。

采用上述循环加热输送系统，本发明的电工钢连续退火快速加热方法，包括如下步骤：

步骤一、通过加热炉的熔盐进出口与外加热输送管路形成的循环加热输送系统将加热至退火温度的熔盐导入加热炉内对钢带进行盐浴加热；优选的，加热至退火温度的熔盐从加热炉的钢带出口端设置的熔盐进口导入，加热炉内的熔盐与钢带传热后经加热炉的钢带进口端设置的熔盐出口导出进入外加热输送管路，使熔盐流动方向与带钢运动方向相反，钢带在加热炉内从钢带进入端到导出端实现预热以及快速加热。熔盐进口导入的熔盐通过设于加热炉内且设于加热炉靠近均热炉一端的喷嘴喷向钢带，保证钢带从加热炉导出时准确达到工艺温度，加快加热炉内钢带与熔盐的反向流动，提升钢带在加热炉内的预热及加热效果。

步骤二、加热后的钢带经均热炉保温退火后导出。

退火后的钢带离开退火炉，完成后续工艺。该方法优选适宜退火的工艺温度为700-1200℃。

采用上述方法，冷轧薄电工钢带1通过连续退火炉，由于加热炉内填充高温熔盐，使钢带在加热炉内2被熔盐快速预热、加热到退火的工艺温度，然后在均热炉3保温退火，退火后的钢带离开退火炉，完成后续工艺。在连续退火炉中，加热炉2和均热炉3是隔离的，两者之间通过炉喉连接，炉喉内为高温气密保护，并且能够将钢带的熔盐吹掉，保证钢带进入退火炉时表面没有熔盐。在加热炉中，熔盐流动方向与钢带运动方向相反，退火电工钢带被加热炉的盐浴完全覆盖，钢带加热是依靠高温熔盐把热量传递给低温钢带，使钢带的温度快速升高到退火的工艺温度；由于熔盐的导热性好，被加热的电工钢带受热均匀(板形容易控制)、加热速度非常高。

采用上述方法，同样冶金质量的电工钢钢卷，退火过程升温速度高、氧化轻微和减轻内氧化，退火结果是：产品的磁性能能够大幅度提高，磁感高、铁损低。由于表面氧化减轻，后续能够提高退火温度，铁损降低，提高产品表面质量。

如图2所示，为了除去熔盐中的水分等易挥发物质，保持熔盐的非氧化性，使电工钢带被加热时，基本不氧化，上述循环加热输送系统中最好设置净化装置，净化装置容器10和用于对容器10内部进行抽真空的真空装置13，容器10的进口通过引入管9与加热炉2的熔盐导出口连接，容器10的排出口通过排出管与熔盐加热管路连接。

采用上述净化装置，电工钢连续退火炉中加热钢带后的熔盐，通过引入管9排入容器10中，在真空保持的条件下，熔盐中的水分等容易挥发物质被排出，保持从熔盐排出口排出的熔盐的纯净度。容器10上的真空管接口通过真空管连接到真空设备。通过真空净化后的熔盐，从排出口排出。然后进入熔盐加热循环系统加热后，送入加热炉加热钢带。真空装置可以采用现有的真空设备实现，比如真空抽滤机等。在容器的排出口最好设有过滤结构，避免熔盐通过真空管导出。

优选的，引入管9与容器壁相切。或者，引入管与容器壁倾斜连接，倾斜角度为0-5°。使进入容器的熔盐在容器壁旋转、然后慢慢落下，增加了熔盐暴露在真空中的时间，提高熔盐的纯净度。

下面通过优选的实施例进行详细说明：

实施例1

按照示图1的电工钢连续退火炉，在加热炉2中的熔盐有低熔点的氯化钠和氯化锌组。熔盐被加热到840℃加热电工钢钢带，加热钢带后的熔盐温度在280℃以上，保证熔盐为液态能够在熔盐回路中循环、被加热。

该实施例采用宽度为1200mm，厚度为0.25mm的钢带连续运行通过退火线，被快速加热到840℃，然后保温、冷却等成为成品。

该实施例中，薄的钢带被加热的速度高，防止氧化，加热均匀。

实施例2

按照示图1的电工钢连续退火炉，在加热炉2中的熔盐有低熔点的氯化钠和氯化镁组。熔盐被加热到940℃加热电工钢钢带，加热钢带后的熔盐温度在480℃以上，保证熔盐为液态能够在熔盐回路中循环、被加热。

该实施例采用宽度为1200mm，厚度为0.20mm的钢带连续运行通过退火线，被快速加热到940℃，然后保温、冷却等成为成品。

该实施例中，薄的钢带被加热的速度高，防止氧化，加热均匀。

以上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。只要是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，将本发明的上述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 (6)

1.一种电工钢连续退火快速加热方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、通过加热炉的熔盐进出口与外加热输送管路形成的循环加热输送系统将加热至退火温度的熔盐导入加热炉内对钢带进行盐浴加热；

步骤二、加热后的钢带经均热炉保温退火后导出；

所述熔盐在加热炉内的流动方向与钢带的运动方向相反；所述加热至退火温度的熔盐从加热炉的钢带出口端设置的熔盐进口导入，加热炉内的熔盐与钢带传热后经加热炉的钢带进口端设置的熔盐出口导出进入外加热输送管路；循环加热输送系统中设置净化装置，净化装置包括容器和用于对容器内部进行抽真空的真空装置，容器的进口通过引入管与加热炉的熔盐出口连接，容器的排出口通过排出管与熔盐加热管路连接，引入管与容器壁相切；或者，引入管与容器壁倾斜连接，倾斜角度为0-5°，熔盐进口导入的熔盐通过设于加热炉内且设于加热炉靠近均热炉一端的喷嘴喷向钢带。

2.根据权利要求1所述电工钢连续退火快速加热方法，其特征在于，所述退火温度为700-1200℃。

3.根据权利要求1所述电工钢连续退火快速加热方法，其特征在于，所述循环加热输送系统还包括从熔盐输送管路的进口端到出口端方向依次设置的熔盐预热器和熔盐加热器组。

4.根据权利要求3所述电工钢连续退火快速加热方法，其特征在于：所述熔盐加热器组包括用于对预热器预热后的熔盐进行加热的燃气加热器和用于对燃气加热器加热后的熔盐进一步加热的电加热器。

5.根据权利要求3或4所述电工钢连续退火快速加热方法，其特征在于：通过熔盐泵将预热器预热后的熔盐导入熔盐加热器组进行加热，之后从熔盐输送管路的出口导入加热炉的进口。

6.根据权利要求5所述电工钢连续退火快速加热方法，其特征在于：所述熔盐泵设于预热器与燃气加热器之间的输送管道上。

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