CN110501082B - 取向硅钢钢卷温度测量方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了取向硅钢钢卷温度测量方法以及装置，所述方法包括：将一个以上耐高温垫铁卷入钢卷内部预设位置；从所述钢卷一端向所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙填充隔热材料；将所述钢卷吊装至环形炉的炉台底板上；从所述钢卷另一端向所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙插入一个以上热电偶的测量端；从所述钢卷另一端向所述耐高温垫铁、所述钢卷以及所述热电偶的测量端之间的空隙填充所述隔热材料；将所述热电偶的补偿端依次穿过所述钢卷内圈和预先设置在所述炉台底板上的接线孔，使所述热电偶的补偿端通过补偿导线连接终端机。本发明提供的方法以及装置，实现了对取向硅钢在环形高温退火炉退火过程中的温度进行连续、全面的检测。
Description
技术领域
本发明涉及取向硅钢制造技术领域，具体涉及一种取向硅钢钢卷温度测量方法以及装置。
背景技术
取向硅钢的高温退火工艺是决定取向硅钢成品性能优劣的关键工序，主要目的是将带钢升温至850摄氏度至1050摄氏度，发展二次再结晶形成单一的(110)晶面平行于轧制面、[001]晶向平行于轧制方向的织构；升温至1000摄氏度至1100摄氏度通过氧化镁和表面氧化膜中的二氧化硅发生化学反应，形成硅酸镁底层；在1200摄氏度高温环境中保温进行净化退火，去除钢中的硫、氮杂质，使二次晶粒组织更加完整。此过程中钢卷的温度与成品质量直接相关，在退火升温、保温和降温过程如果钢卷温差过大就会造成局部磁性、板形、表面等出现问题。
正常生产过程中，钢卷重量为17吨至20吨，外径约1800毫米至1900毫米，钢卷放置在特殊形式的炉台上，外部扣好内罩来隔离炉内烟气与罩内保护气体，如图1所示。整个温度控制系统通过炉温及罩内温度来实现温度的控制，而对钢卷的实际温度无法检测，仅通过炉温及底板温度来间接判断，无法准确监控钢卷的实际温度状态，如果温度参数设置不合理，钢卷易出现大批量质量问题。同时，取向硅钢不同于其余钢种，在环形炉入炉前表面涂有一层氧化镁涂层，氧化镁是很强的隔热材，对钢卷实际温度变化的判断也增加了干扰，一些在别的钢种上做的有关钢卷温度的研究根本无法借鉴。
发明内容
本发明所要解决的是无法准确检测环形炉中取向硅钢钢卷温度的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种取向硅钢钢卷温度测量方法，包括：
在对取向硅钢进行卷取时，将一个以上耐高温垫铁卷入钢卷内部预设位置；
从所述钢卷一端向所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙填充隔热材料；
将所述钢卷吊装至环形炉的炉台底板上，使所述钢卷一端的端面与所述炉台底板接触；
从所述钢卷另一端向所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙插入一个以上热电偶的测量端；
从所述钢卷另一端向所述耐高温垫铁、所述钢卷以及所述热电偶的测量端之间的空隙填充所述隔热材料；
将所述热电偶的补偿端依次穿过所述钢卷内圈和预先设置在所述炉台底板上的接线孔，使所述热电偶的补偿端通过补偿导线连接终端机。
可选的，在所述将一个以上耐高温垫铁卷入钢卷内部预设位置之前，还包括：
确定所述预设位置以及所述耐高温垫铁的数量。
基于同样的发明构思，本发明还提供一种取向硅钢钢卷温度测量装置，包括一个以上耐高温垫铁、一个以上热电偶以及隔热材料；
所述耐高温垫铁设置于在环形炉中退火的取向硅钢钢卷内部预设位置；
所述热电偶的测量端设置在所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙中，所述热电偶的补偿端依次穿过所述钢卷内圈和预先设置在所述环形炉的炉台底板上的接线孔，并通过补偿导线连接主控室的终端机；
所述隔热材料填充在所述耐高温垫铁、所述钢卷以及所述热电偶的测量端之间的空隙。
可选的，所述耐高温垫铁为长方体结构。
可选的，所述耐高温垫铁为耐热合金。
可选的，所述耐高温垫铁在1250℃高温状态下不分解、不变形，所述耐高温垫铁的抗压强度大于500MPa，所述耐高温垫铁的表面硬度大于100HB。
可选的，所述隔热材料的成分包括Al2O3、SiO2以及Fe2O3。
可选的，Al2O3的质量百分比为73.40％，SiO2的质量百分比为25.10％，Fe2O3的质量百分比为0.50％。
可选的，所述热电偶的补偿端通过航空插头连接所述终端机。
可选的，所述热电偶的测量温度为0℃至1250℃。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提供的取向硅钢钢卷温度测量方法以及装置，通过将耐高温垫铁卷入钢卷内部预设位置，可在钢卷内部形成空隙，容纳热电偶的测量端，由所述热电偶将钢卷芯部温度实时检测传输给终端机，实现对取向硅钢在环形高温退火炉退火过程中的温度进行连续、全面的检测，为取向硅钢高温退火工艺的优化升级奠定坚实的基础，为工艺参数制定者提供更加详细的数据基础，以便对炉内温度控制策略及时进行调整，有效避免钢卷因温度不均匀出现的各类质量问题，特别适用于生产高磁感取向硅钢。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为取向硅钢钢卷在环形炉中退火的结构示意图；
图2为本发明实施例的取向硅钢钢卷温度测量方法的流程图；
图3为本发明实施例的温度检测点的分布示意图；
图4为本发明实施例的耐高温垫铁的结构示意图；
图5为本发明实施例的热电偶安装示意图；
图6为采用本发明实施例的温度测量装置测量取向硅钢钢卷温度的结构示意图。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供一种取向硅钢钢卷温度测量方法，图2是所述取向硅钢钢卷温度测量方法的流程图，所述取向硅钢钢卷温度测量方法包括：
步骤S11，在对取向硅钢进行卷取时，将一个以上耐高温垫铁卷入钢卷内部预设位置。
具体地，在取向硅钢的制造过程中，在对取向硅钢冷轧脱碳退火涂布氧化镁隔离涂层后，会对取向硅钢进行卧式卷取，翻转为立卷后送入环形炉进行高温退火，出炉后再次翻转为卧式卷，再到拉伸平整机组进行开卷和涂布绝缘涂层。在连续退火线对取向硅钢进行卧式卷取时，将所述耐高温垫铁卷入所述钢卷内部。在所述将一个以上耐高温垫铁卷入钢卷内部预设位置之前，还包括：确定所述预设位置以及所述耐高温垫铁的数量。所述耐高温垫铁的数量和所述预设位置根据实际需求进行设置，所述预设位置为需要进行温度监控的温度检测点。以十个温度检测点为例，图3是本实施例的温度检测点的分布示意图。
所述耐高温垫铁可以是一种或者几种复合的耐高温材料，例如，可以为耐热合金该材料在0℃至1250℃温度范围内稳定，具有一定的强度且不易变形，材料的基本特征要求为：1250℃高温状态下不分解、不变形；抗压强度大于500MPa；表面硬度大于100HB。在本实施例中，所述耐高温垫铁为长方体结构，结构示意图如图4所示。所述耐高温垫铁的长度L、宽度W以及厚度H根据实际需求进行设置，只要保证所述耐高温垫铁在所述钢卷内部形成的空隙能够容纳热电偶的测量端即可。当然，所述耐高温垫铁也可以为其他形状，例如圆柱体，本实施例对此不进行限定。
步骤S12，从所述钢卷一端向所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙填充隔热材料。
将所述耐高温垫铁卷入所述钢卷内部后，在所述钢卷处于卧卷状态下，从所述钢卷一端塞入所述隔热材料，填充所述耐高温垫铁与所述钢卷一端之间的空隙。在本实施例中，所述隔热材料的成分包括Al2O3、SiO2以及Fe2O3，Al2O3的质量百分比为73.40％，SiO2的质量百分比为25.10％，Fe2O3的质量百分比为0.50％。
步骤S13，将所述钢卷吊装至环形炉的炉台底板上，使所述钢卷一端的端面与所述炉台底板接触。
填充所述隔热材料后，将所述钢卷翻转至立卷状态，保持所述钢卷的另一端向上，将所述钢卷吊装放置在所述炉台底板上。
步骤S14，从所述钢卷另一端向所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙插入一个以上热电偶的测量端。
所述热电偶包括测量端、补偿端、与所述补偿端连接的补偿导线以及与所述补偿导线连接的航空接头，在本实施例中，所述测量端外径在0.3mm至3mm范围内，测量温度范围为0℃至1250℃，精度偏差为±5℃，所述补偿导线长度为10m内。对于每个所述耐高温垫铁，可以对应插入一个热电偶，也可以对应插入多个热电偶。例如，可以在所述耐高温垫铁的两侧各插入一个热电偶，参考图5所示的热电偶安装示意图。进一步，所述热电偶的总数量根据实际需求进行设置，只要不超过终端机的数据采集通道数量即可。
步骤S15，从所述钢卷另一端向所述耐高温垫铁、所述钢卷以及所述热电偶的测量端之间的空隙填充所述隔热材料。
插入所述热电偶后，从所述钢卷另一端塞入所述隔热材料，填充所述耐高温垫铁与所述钢卷另一端之间的空隙。通过填充所述隔热材料，一方面可以对所述热电偶进行固定，防止所述热电偶的测量端在测量过程中偏离所述预设位置；另一方面，可以防止炉内气流进入所述钢卷内部，使所述热电偶测量获得的温度更接近所述钢卷的真实温度，进一步提高温度测量的准确性。
步骤S16，将所述热电偶的补偿端依次穿过所述钢卷内圈和预先设置在所述炉台底板上的接线孔，使所述热电偶的补偿端通过补偿导线连接终端机。
所述热电偶的测量端安装好之后，将所述热电偶的补偿端穿过所述钢卷内圈，再穿过预先设置在所述炉台底板上的接线孔，通过后续补偿导线连接的航空接头连接至主控室的终端机，如图6所示，使检测温度最终显示在所述终端机的控制画面上。通过采用所述航空接头将所述补偿导线直接连接所述终端机，监控人员可以直接从主控室就能观察温度数据，不用去现场的记录仪查看，自动化程度更高。并且，所述终端机可以对温度数据进行实时分析，整个测量周期持续一周左右，对测量结果的处理更加及时和灵活。
以下举例说明：
采用重量为18吨的取向硅钢，共设置20个不同的温度检测点，对钢卷温度场分布进行检测。在连续退火机组卷入20根耐高温垫铁，所述耐高温垫铁各项性能参数如表一所示：
表一
| 名称 | 屈服强度 | 抗拉强度 | 延伸率 | 表面硬度 | 最高使用温度 |
| 典型值 | 325MPa | 627MPa | 50％ | 160HB | 1250℃ |
卷入所述耐高温垫铁后，将所述钢卷吊装至环形炉的炉台底板上，在所述耐高温垫铁处逐个插入热电偶，并用隔热材料进行固定。所述隔热材料的基本特征为：1200℃时热导率为0.57W/m·K；常温20℃强度抗压强度为3MPa；线性热膨胀率为0.9。所述隔热材料的成分表如表二所示：
表二
| Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 |
| 73.40％ | 25.1％ | 0.50％ |
所述热电偶的测量端外径为1mm，测量温度范围为0℃至1250℃，精度偏差±5℃。采用本实施例提供的温度测量方法对取向硅钢在环形炉退火过程中的温度进行了20个点位的连续、全面检测，测量结果实时显示在主控室HMI画面上，检测的同时对炉内温度控制点进行了调整。
本实施例提供的取向硅钢钢卷温度测量方法，通过将耐高温垫铁卷入钢卷内部预设位置，可在钢卷内部形成空隙，容纳热电偶的测量端，由所述热电偶将钢卷芯部温度实时检测传输给终端机，实现对取向硅钢在环形高温退火炉退火过程中的温度进行连续、全面的检测，为工艺参数制定者提供更加详细的数据基础，以便对炉内温度控制策略及时进行调整，有效避免钢卷因温度不均匀出现的各类质量问题，特别适用于低温工艺生产高磁感取向硅钢。
实施例2
本实施例提供一种取向硅钢钢卷温度测量装置，图6为采用所述温度测量装置测量取向硅钢钢卷温度的结构示意图。参考图6，所述取向硅钢钢卷温度测量装置包括一个以上耐高温垫铁、一个以上热电偶以及隔热材料。
具体地，所述耐高温垫铁设置于在环形炉中退火的取向硅钢钢卷内部预设位置，可在连续退火线对取向硅钢进行卧式卷取时，将所述耐高温垫铁卷入所述钢卷内部。所述耐高温垫铁可以是一种或者几种复合的耐高温材料，例如，可以为耐热合金该材料在0℃至1250℃温度范围内稳定，具有一定的强度且不易变形，材料的基本特征要求为：1250℃高温状态下不分解、不变形；抗压强度大于500MPa；表面硬度大于100HB。在本实施例中，所述耐高温垫铁为长方体结构。当然，所述耐高温垫铁也可以为其他形状，例如圆柱体，本实施例对此不进行限定。
所述热电偶的测量端设置在所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙中，所述热电偶的补偿端依次穿过所述钢卷内圈和预先设置在所述环形炉的炉台底板上的接线孔，并通过补偿导线连接主控室的终端机。所述热电偶包括测量端、补偿端、与所述补偿端连接的补偿导线以及与所述补偿导线连接的航空接头，在本实施例中，所述测量端外径在0.3mm至3mm范围内，测量温度范围为0℃至1250℃，精度偏差为±5℃，所述补偿导线长度为10m内。对于每个所述耐高温垫铁，可以对应设置一个热电偶，也可以对应设置多个热电偶。例如，可以在所述耐高温垫铁的两侧各插入一个热电偶。进一步，所述热电偶的总数量根据实际需求进行设置，只要不超过终端机的数据采集通道数量即可。
所述热电偶的补偿端通过航空插头连接所述终端机。通过采用所述航空接头将所述补偿导线直接连接所述终端机，监控人员可以直接从主控室就能观察温度数据，不用去现场的记录仪查看，自动化程度更高。并且，所述终端机可以对温度数据进行实时分析，整个测量周期持续一周左右，对测量结果的处理更加及时和灵活。
所述隔热材料填充在所述耐高温垫铁、所述钢卷以及所述热电偶的测量端之间的空隙。在本实施例中，所述隔热材料的成分包括Al2O3、SiO2以及Fe2O3，Al2O3的质量百分比为73.40％，SiO2的质量百分比为25.10％，Fe2O3的质量百分比为0.50％。通过设置所述隔热材料，一方面可以对所述热电偶进行固定，防止所述热电偶的测量端在测量过程中偏离所述预设位置；另一方面，可以防止炉内气流进入所述钢卷内部，使所述热电偶测量获得的温度更接近所述钢卷的真实温度，进一步提高温度测量的准确性。
本实施例提供的取向硅钢钢卷温度测量装置，通过在取向硅钢钢卷内部设置耐高温垫铁，可在钢卷内部形成空隙，容纳热电偶的测量端，由所述热电偶将钢卷芯部温度实时检测传输给终端机，实现对取向硅钢在环形高温退火炉退火过程中的温度进行连续、全面的检测，为工艺参数制定者提供更加详细的数据基础，以便对炉内温度控制策略及时进行调整，有效避免钢卷因温度不均匀出现的各类质量问题，特别适用于低温工艺生产高磁感取向硅钢。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种取向硅钢钢卷温度测量方法，其特征在于，包括：
在对取向硅钢进行卷取时，将一个以上耐高温垫铁卷入钢卷内部预设位置；
从所述钢卷一端向所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙填充隔热材料，所述隔热材料的成分包括Al2O3、SiO2以及Fe2O3，其中Al2O3的质量百分比为73.40％，SiO2的质量百分比为25.10％，Fe2O3的质量百分比为0.50％；
将所述钢卷吊装至环形炉的炉台底板上，使所述钢卷一端的端面与所述炉台底板接触；
从所述钢卷另一端向所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙插入一个以上热电偶的测量端；
从所述钢卷另一端向所述耐高温垫铁、所述钢卷以及所述热电偶的测量端之间的空隙填充所述隔热材料；
将所述热电偶的补偿端依次穿过所述钢卷内圈和预先设置在所述炉台底板上的接线孔，使所述热电偶的补偿端通过补偿导线连接终端机。
2.根据权利要求1所述的取向硅钢钢卷温度测量方法，其特征在于，在所述将一个以上耐高温垫铁卷入钢卷内部预设位置之前，还包括：
确定所述预设位置以及所述耐高温垫铁的数量。
3.一种取向硅钢钢卷温度测量装置，其特征在于，包括一个以上耐高温垫铁、一个以上热电偶以及隔热材料，所述隔热材料的成分包括Al2O3、SiO2以及Fe2O3，其中Al2O3的质量百分比为73.40％，SiO2的质量百分比为25.10％，Fe2O3的质量百分比为0.50％；
所述耐高温垫铁设置于在环形炉中退火的取向硅钢钢卷内部预设位置；
所述热电偶的测量端设置在所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙中，所述热电偶的补偿端依次穿过所述钢卷内圈和预先设置在所述环形炉的炉台底板上的接线孔，并通过补偿导线连接主控室的终端机；
所述隔热材料填充在所述耐高温垫铁、所述钢卷以及所述热电偶的测量端之间的空隙，其中，从所述钢卷一端向所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙填充隔热材料；
将所述钢卷吊装至环形炉的炉台底板上，使所述钢卷一端的端面与所述炉台底板接触；
从所述钢卷另一端向所述耐高温垫铁与所述钢卷之间的空隙插入一个以上热电偶的测量端；
从所述钢卷另一端向所述耐高温垫铁、所述钢卷以及所述热电偶的测量端之间的空隙填充所述隔热材料。
4.根据权利要求3所述的取向硅钢钢卷温度测量装置，其特征在于，所述耐高温垫铁为长方体结构。
5.根据权利要求3所述的取向硅钢钢卷温度测量装置，其特征在于，所述耐高温垫铁为耐热合金。
6.根据权利要求3所述的取向硅钢钢卷温度测量装置，其特征在于，所述耐高温垫铁在1250℃高温状态下不分解、不变形，所述耐高温垫铁的抗压强度大于500MPa，所述耐高温垫铁的表面硬度大于100HB。
7.根据权利要求3所述的取向硅钢钢卷温度测量装置，其特征在于，所述热电偶的补偿端通过航空插头连接所述终端机。
8.根据权利要求3所述的取向硅钢钢卷温度测量装置，其特征在于，所述热电偶的测量温度为0℃至1250℃。
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