CN108715925A - 薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐及其加热方法 - Google Patents

Abstract

一种薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐及其加热方法，所述熔盐由氯化钠与氯化锌、氯化锰或氯化镁中的任意一种或多种组成，所述熔盐的熔点为200‑500℃。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。液体盐对带钢的完全覆盖，使带钢加热过程中与氧气的隔绝，减少氧化的发生。

Description

薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐及其加热方法

技术领域

本发明属于热处理加热熔盐技术领域，具体涉及一种薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐及其加热方法。

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，本发明提供一种薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐及其加热方法，目的是提高加热效果，通过这种熔盐连续热处理线后的电工钢带的磁性能提高。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐，所述熔盐由氯化钠与氯化锌、氯化锰或氯化镁中的任意一种或多种组成，所述熔盐的熔点为200-500℃。

所述熔盐由氯化钠与氯化锌组成，每一摩尔熔盐中，氯化锌的含量为0.4-0.9摩尔。

所述氯化锌的含量为0.68摩尔，熔盐的熔点为260℃。

所述熔盐由氯化钠与氯化锰组成，每一摩尔熔盐中，氯化钠的含量为0.45-0.63摩尔。

所述氯化钠的含量为0.55摩尔，熔盐的熔点为440℃。

所述熔盐由氯化钠与氯化镁组成，每一摩尔熔盐中，氯化镁的含量为0.35-0.50摩尔。

所述氯化镁的含量为0.43摩尔，熔盐的熔点为460℃。

本发明还提供一种采用氯化钠系熔盐加热薄带钢的方法，所述方法是将氯化钠系熔盐加热至退火温度，之后从加热炉的带钢出口端喷至带钢上，然后喷入的加热熔盐与带钢逆向运动，且使带钢被熔盐浸没，最后熔盐从加热炉的带钢进口端流出进入熔池。

优选的，加热炉的带钢出口端设置的熔盐进口与熔池之间通过循环加热输送系统进行加热及输送熔盐。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。

上述方法中，熔盐在炉外被加热到700～900℃，通过管道输送，然后通过喷嘴喷入连续退火炉中加热炉的出口带钢上。被加热的熔盐与带钢逆向运动，带钢被熔盐浸没。通过电工钢带与熔盐的接触，从而完成快速热交换。同时，带钢的温度不会高于熔盐进入连续退火炉加热炉时温度。之后熔盐从加热炉的带钢入口端设置的熔盐出口流入熔池，熔池的的液体盐被加热后，再流向带钢连续加热炉的熔盐入口，形成加热、冷却的循环，完成钢带的连续加热。

本发明采用熔盐的盐浴加热，加热速度快、温度均匀、防止钢带氧化。采用熔盐的盐浴加热结果使经过连续退火的产品铁损降低、磁感高、表面质量提高。

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。液体盐对带钢的完全覆盖，使带钢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，使退火后的带钢磁性能提高。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。

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、带钢，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，11、排出口，12、真空管，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。

通过冶炼、连铸、热轧，然后酸洗冷轧到成品厚度和宽度的电工钢带，需要进行退火获得需要的性能。本发明提供一种宽温度范围液体的熔盐，通过这种熔盐连续热处理线后的电工钢的磁性能提高。下面对该熔盐进行详细说：

一种薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐，熔盐由氯化钠与氯化锌、氯化锰或氯化镁中的任意一种或多种组成，熔盐的熔点为200-500℃。通过上述氯化钠系熔盐组成低熔点盐，这种低熔点盐加热效果好，通过这种熔盐连续热处理线后的电工钢的磁性能提高。

作为一种优选的氯化钠系熔盐，该熔盐由氯化钠与氯化锌组成，每一摩尔熔盐中，氯化锌的含量为0.4-0.9摩尔。为了使进入退火炉内冷的带钢造成盐的结晶能够被迅速熔化。液态的熔盐能够获得高的加热速度，氯化锌的含量优选为0.68摩尔，熔盐的熔点为260℃。

作为第二种优选的氯化钠系熔盐，该熔盐由氯化钠与氯化锰组成，每一摩尔熔盐中，氯化钠的含量为0.45-0.63摩尔。为了使进入退火炉内冷的带钢表面不形成或极少量结晶能够被迅速熔化。液态的熔盐能够获得高的加热速度，氯化钠的含量优选为0.55摩尔，熔盐的熔点为440℃

作为第三种优选的氯化钠系熔盐，该熔盐由氯化钠与氯化镁组成，每一摩尔熔盐中，氯化镁的含量为0.35-0.50摩尔。为了使进入退火炉内冷的带钢造成盐的结晶能够被迅速熔化。液态的熔盐能够获得高的加热速度，氯化镁的含量优选为0.43摩尔，熔盐的熔点为460℃。

本发明还提供一种采用氯化钠系熔盐加热薄带钢的方法，该方法是将氯化钠系熔盐加热至退火温度，之后从加热炉的带钢出口端喷至带钢上，然后喷入的加热熔盐与带钢逆向运动，且使带钢被熔盐浸没，最后熔盐从加热炉的带钢进口端流出进入熔池。

优选的，加热炉的带钢出口端设置的熔盐进口与熔池之间通过循环加热输送系统进行加热及输送熔盐。如图1所示，循环加热输送系统包括熔盐输送管路、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，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。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。

本发明采用上述熔盐配合上述加热工艺进行盐浴加热，加热速度快、温度均匀、防止钢带氧化。采用熔盐的盐浴加热结果使经过连续退火的产品铁损降低、磁感高、表面质量提高。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、喷射到带钢上(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带钢入口。带钢在运行过程中被加热，而熔盐被冷却。冷的熔盐再从带钢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。

采用上述方法，冷轧薄电工带钢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。

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11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12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。

采用上述熔盐的具体优选实例如下：

实施例1

熔盐的盐浴加热的盐的组成为NaCl和ZnCl₂，1摩尔的熔盐中，ZnCl₂摩尔含量为0.68，NaCl摩尔含量为0.32。混合后的NaCl和ZnCl₂在炉外被加热到850℃，获得均匀的盐溶液。850℃盐溶液从电工钢连续加热炉的出口处喷到要求加热的电工钢带上使钢带被加热到850℃，然后流入熔池，熔盐通过外管路加热后再流向电工钢连续加热炉的熔盐入口，通过逆向流动熔盐温度降低带钢温度升高，然后熔盐被排出到炉外再加热形成加热、冷却的循环。

由于熔盐的熔点低，为260℃。进入退火炉内冷的带钢造成盐的结晶能够被迅速熔化。液态的熔盐能够获得高的加热速度。

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0.27mm电工钢带快速加热，然后钢带在均热段980℃保温一段时间后进行冷却、涂层，获得最终产品，产品P_1.0/1000为52.3W/kg，磁感B₅₀为1.657T。

实施例2

熔盐的盐浴加热的盐的组成为MnCl₂和NaCl，1摩尔的熔盐中，NaCl摩尔含量为0.55、MnCl₂摩尔含量为0.45。混合后的MnCl₂和NaCl在炉外被加热到870℃，获得均匀的盐溶液。870℃盐溶液从电工钢连续加热炉加热段的出口处喷到要求加热的电工钢带上使钢带被加热到870℃，然后流入熔池，熔盐经过外管路加热后再流向电工钢连续加热炉加热段的入口，通过逆向流动熔盐温度降低带钢温度升高，然后熔盐被排出到炉外再加热形成加热、冷却的循环。

由于熔盐的熔点低，为440℃。进入退火炉内冷的带钢表面不形成或极少量结晶能够被迅速熔化。液态的熔盐能够获得高的加热速度。

通过本实施例的熔盐对实施例1中的电工钢带的快速加热，然后钢带在均热段980℃保温一段时间后进行冷却、涂层，获得最终产品，产品P_1.0/1000为51.8W/kg，磁感B₅₀为1.658T。

实施例3

熔盐的盐浴加热的盐的组成为NaCl和MgCl₂，1摩尔的熔盐中，MgCl₂摩尔含量为0.45、NaCl摩尔含量为0.55。混合后的NaCl和MgCl₂在炉外被加热到890℃，获得均匀的盐溶液。890℃盐溶液从电工钢连续加热炉加热段的出口处喷到要求加热的电工钢带上使钢带被加热到890℃，然后流入熔池，熔盐经过外管路加热后再流向电工钢连续加热炉加热段的入口，通过逆向流动熔盐温度降低带钢温度升高，然后熔盐被排出到炉外再加热形成加热、冷却的循环。

由于熔盐的熔点低，为460℃。进入退火炉内冷的带钢造成盐的结晶能够被迅速熔化。液态的熔盐能够获得高的加热速度。

通过本实施例的熔盐对实施例1中的电工钢带的快速加热，然后钢带在均热段980℃保温一段时间后进行冷却、涂层，获得最终产品，产品P_1.0/1000为51.4W/kg，磁感B₅₀为1.664T。

对比例1

对实施例1中的电工钢带采用无氧化加热(NOF)将带钢加热到980℃，然后进入均温段980℃，保温一段时间后进行冷却、涂层，获得最终产品，产品P_1.0/1000为60.2W/kg，磁感B₅₀为1.648T。

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 (8)

1.一种薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐，其特征在于，所述熔盐由氯化钠与氯化锌、氯化锰或氯化镁中的任意一种或多种组成，所述熔盐的熔点为200-500℃。

2.根据权利要求1所述薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐，其特征在于，所述熔盐由氯化钠与氯化锌组成，每一摩尔熔盐中，氯化锌的含量为0.4-0.9摩尔。

3.根据权利要求2所述薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐，其特征在于，所述氯化锌的含量为0.68摩尔，熔盐的熔点为260℃。

4.根据权利要求1所述薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐，其特征在于，所述熔盐由氯化钠与氯化锰组成，每一摩尔熔盐中，氯化钠的含量为0.45-0.63摩尔。

5.根据权利要求4所述薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐，其特征在于，所述氯化钠的含量为0.55摩尔，熔盐的熔点为440℃。

6.根据权利要求1所述薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐，其特征在于，所述熔盐由氯化钠与氯化镁组成，每一摩尔熔盐中，氯化镁的含量为0.35-0.50摩尔。

7.根据权利要求6所述薄带钢快速连续加热用氯化钠系熔盐，其特征在于，所述氯化镁的含量为0.43摩尔，熔盐的熔点为460℃。

8.一种采用氯化钠系熔盐加热薄带钢的方法，其特征在于，所述方法是将氯化钠系熔盐加热至退火温度，之后从加热炉的带钢出口端喷至带钢上，然后喷入的加热熔盐与带钢逆向运动，且使带钢被熔盐浸没，最后熔盐从加热炉的带钢进口端流出进入熔池。