CN108660297A - 电工钢退火线导电式加热方法及其加热循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电工钢退火线导电式加热方法及其加热循环系统，该方法包括如下步骤：步骤一、在退火炉内填充满加热至液态的熔盐；步骤二、在退火炉的钢带进出口端分别设置浸入液体熔盐的电极，两电极通过导线与电源连接形成的电加热回路对电工钢进行加热。采用盐浴的导电性使电工钢电阻加热形成回路，熔盐液体与钢带良好直接接触，使得接触电阻低、电流在电工钢带横断面的分布均匀，从而在高速电加热的条件下，带钢加热后的温度均匀，能够到达的高的退火温度。

Description

电工钢退火线导电式加热方法及其加热循环系统
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退火线导电式加热方法及其加热循环系统。
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退火线导电式加热方法及其加热循环系统，目的是通过盐浴和带钢电阻的快速、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：
一种电工钢退火线导电式加热方法，包括如下步骤：
步骤一、在退火炉内填充满加热至液态的熔盐；
步骤二、在退火炉的钢带进出口端分别设置浸入液体熔盐的电极，两电极通过导线与电源连接形成的电加热回路对电工钢进行加热。
所述方法还包括通过与退火炉的熔盐进出口形成循环输送加热熔盐的辅助加热步骤。
所述辅助加热步骤是先通过预热器将退火炉的熔盐出口导出的熔盐进行预热，之后通过熔盐泵将预热后的熔盐依次经燃气加热器加热和电加热器加热后导入退火炉的熔盐进口。
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。
所述熔盐在加热炉内的流动方向与钢带的运动方向相反。
所述退火炉的钢带进出口端均设置熔盐槽，电极穿过熔盐槽与加热炉内的熔盐接触。
一种用于电工钢退火线导电式加热的加热循环系统，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，所述系统还包括电源、导线和设于加热炉钢带进出口的电极，两电极均通过导线与电源连接。
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、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。
本发明的有益效果：采用盐浴的导电性使电工钢电阻加热形成回路，熔盐液体与钢带良好直接接触，使得接触电阻低、电流在电工钢带横断面的分布均匀，从而在高速电加热的条件下，带钢加热后的温度均匀，能够到达的高的退火温度。
采用本发明的盐浴加热，根据需要能够快速、均匀的把薄的电工钢带加热到700～1300℃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、电极，10、电源。
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，一种用于电工钢退火线导电式加热的加热循环系统，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，该系统还包括电源10、导线11和设于加热炉钢带进出口的电极9，两电极9均通过导线11与电源10连接。通过此种结构设置，在电工钢连续退火生产线上，加热采用电工钢带自身电阻升温、液态盐浴导电的方完成电工钢带的连续加热、升温。盐浴的要求是：入口(室温)液相温度低保证形成完整的电加热回路和带钢入口内外气体隔离，出口(加热炉)液相温度高形成完整的电加热回路。具体设置时，在加热炉的钢带进出口各设置一个熔盐槽，电极插入熔盐槽后进入加热炉，与加热炉内的液体熔盐接触以导电，此时，根据现有加热炉的常规设置需求，应保证加热炉内的液体熔盐不会从熔盐槽流出。
采用上述循环加热输送系统，本发明的电工钢退火线导电式加热方法，包括如下步骤：
步骤一、在退火炉内填充满加热至液态的熔盐；
步骤二、在退火炉的钢带进出口端分别设置浸入液体熔盐的电极，两电极通过导线与电源连接形成的电加热回路对电工钢进行加热。采用盐浴的导电性使电工钢电阻加热形成回路，加热采用电工钢带自身电阻升温、液态盐浴导电的方完成电工钢带的连续加热、升温。并且熔盐液体与钢带良好直接接触，使得接触电阻低、电流在电工钢带横断面的分布均匀，从而在高速电加热的条件下，带钢加热后的温度均匀，能够到达的高的退火温度。
为了进一步保证电工钢带加热到需要的工艺温度，上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4、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加热后的熔盐进一步加热的电加热器7。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。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，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。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。
同样冶金质量的电工钢钢卷，采用上述加热方法，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，铁损降低，提高产品表面质量。
实例1
熔盐的盐浴加热的盐的组成为KCl摩尔含量为0.70、BaCl2摩尔含量为0.30的BaCl2系熔盐。在退火生产线上的入口，设置一个熔盐槽，熔盐被加热到400～700℃，具有好的流动性和导电性。在加热炉的出口，设置一个熔盐槽，熔盐被加热到950℃(电工钢退火工艺温度)，具有好的流动性和导电性。熔盐通过循环熔盐泵泵送到入口钢带，熔盐密封和隔离炉内、外的气体，加热回路的电极浸入在熔盐中，通过电源→导线→电极→熔盐→电工钢带→熔盐→电极→导线→电源形成电工钢带的电加热回路，对化学成分为：0.0025％C、3.13％Si、0.20％Mn、0.0008％S、1.05％Al、0.0020％N、0.01％Sn，其他为Fe及不可避免的杂质的0.20mm电工钢带的电阻快速加热，然后钢带在均热段保温一段时间后进行冷却、涂层，获得最终产品，产品P1.0/1000为32.3W/kg，磁感B50为1.661T。
对比例1
实施例中的带钢，采用无氧化加热(NOF)将带钢到950℃，然后进入均热段保温一段时间后进行冷却、涂层，获得最终产品，产品P1.0/1000为37.6W/kg，磁感B50为1.638T。
对比例2
实施例中的带钢，采用辐射管加热(RTF)将带钢加热到950℃，然后进入均热段保温一段时间后进行冷却、涂层，获得最终产品，产品P1.0/1000为36.5W/kg，磁感B50为1.640T。
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 (9)

1.一种电工钢退火线导电式加热方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在退火炉内填充满加热至液态的熔盐；
步骤二、在退火炉的钢带进出口端分别设置浸入液体熔盐的电极，两电极通过导线与电源连接形成的电加热回路对电工钢进行加热。
2.根据权利要求1所述电工钢退火线导电式加热方法，其特征在于，所述方法还包括通过与退火炉的熔盐进出口形成循环输送加热熔盐的辅助加热步骤。
3.根据权利要求2所述电工钢退火线导电式加热方法，其特征在于，所述辅助加热步骤是先通过预热器将退火炉的熔盐出口导出的熔盐进行预热，之后通过熔盐泵将预热后的熔盐依次经燃气加热器加热和电加热器加热后导入退火炉的熔盐进口。
4.根据权利要求2所述电工钢退火线导电式加热方法，其特征在于，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。
5.根据权利要求2至4任一项所述电工钢退火线导电式加热方法，其特征在于，所述熔盐在加热炉内的流动方向与钢带的运动方向相反。
6.根据权利要求1或5所述电工钢退火线导电式加热方法，其特征在于，所述退火炉的钢带进出口端均设置熔盐槽，电极穿过熔盐槽与加热炉内的熔盐接触。
7.一种用于电工钢退火线导电式加热的加热循环系统，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，其特征在于，所述系统还包括电源、导线和设于加热炉钢带进出口的电极，两电极均通过导线与电源连接。
8.根据权利要求7所述加热循环系统，其特征在于，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、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。
9.根据权利要求8所述加热循环系统，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。
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