CN115838848A - 一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板，其结构包括底板本体，底板本体整体形状为空心圆柱体形，底板本体顶面上圆周向均匀设有两圈非贯通的圆柱体形孔洞、底面为平整面，两圈圆柱体形孔洞数量相同且两圈相邻两个圆柱体形孔洞为一组且位于经过底板本体圆心的直线上，每组圆柱体形孔洞底端连通一矩形体形孔洞，矩形体形孔洞端部连通底板本体中心孔即底板本体内径，高温退火时底板本体顶面朝上承托硅钢卷。本发明的优点：提供一种镂空的高温退火底板并配合优化设计高温退火方法，可加速化合水的排除，降低钢卷上下温差，改善成品表面质量。

Description

一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板
技术领域
本发明涉及的是一种可改善取向硅钢表面质量的高温退火底板，属于取向硅钢制造技术领域。
背景技术
取向硅钢是一种性能优良的软磁材料，主要用作变压器的铁芯，是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。对比于其它钢种，取向硅钢生产工艺复杂，主要包括了酸洗-一次冷轧-中间脱碳退火-二次冷轧-涂MgO涂层-高温退火-拉伸平整退火。抑制剂的固溶析出、脱碳退火、冷轧压下率的控制、氧化层的控制、初次再结晶的控制，均是为了在高温退火中生成锋锐的Goss织构以及附着性高的MgSiO3底层。所以，高温退火工艺对取向硅钢性能优劣发挥着重要作用。
高温退火的第一项工艺就是低保温排化合水，这一过程通常要持续25-35h。为防止钢带在烧结的过程中产生粘连以及形成MgSiO3底层，在进行高温退火工艺之前，需要涂MgO涂层。该涂层中含有1％-2％的Mg(OH)2，随着钢卷温度的升高，Mg(OH)2中的化合水会逐渐分解出来。
由于现有技术传统高温退火底板为无缝隙钢板，钢卷底部与底板封闭接触，排出的化合水只能通过钢卷层间间隙向上扩散排出。另外由于钢带层间间隙非常窄，放大层间化合水的比例，使层间露点温度升高，钢带表层存在较大的氧化风险，强氧化气氛会破坏钢带底层结构，对产品性能造成不利影响。
如果在低保温阶段不能将化合水去除干净，随着温度升高至800℃以上，H2O与钢带表面发生反应生成氧化铁，最终造成产品底层出现露晶，同时还会恶化绝缘涂层的附着性。
CN113088670A公开了一种取向硅钢高温退火底板，其在底板板面上放射状开设若干凹槽，然而其底板中心设有非刻槽区，导致中心部分的钢卷仍无法有效去除化合水，且凹槽设置在底板顶面，混合气体只能从底板边缘吹入钢卷层面间隙，导致越往中心气体越少，同样影响中心硅钢卷间隙内化合水的排出，无法有效解决上述技术问题。
综上所述，现有技术硅钢生产高温退火过程中存在退火炉内化合水排除不充分，炉内氧化性较强，成品表面质量差，钢卷上下温差较大等问题。
发明内容
本发明提出的是一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板，其目的旨在克服现有技术存在的上述缺陷，将镂空设计的高温退火底板与优化的高温退火工艺相结合，可加速化合水的排除，降低钢卷上下温差，改善成品表面质量。
本发明的技术解决方案：一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板，其结构包括底板本体，底板本体整体形状为空心圆柱体形，底板本体顶面上圆周向均匀设有两圈非贯通的圆柱体形孔洞、底面为平整面，两圈圆柱体形孔洞数量相同且两圈相邻两个圆柱体形孔洞为一组且位于经过底板本体圆心的直线上，每组圆柱体形孔洞底端连通一矩形体形孔洞，矩形体形孔洞端部连通底板本体中心孔即底板本体内径，高温退火时底板本体顶面朝上承托硅钢卷。
优选的，为了有助于化合水排除，所述的矩形体形孔洞由底板本体外径向内径倾斜，倾斜角度α为3°-10°。
优选的，相邻两组所述的圆柱体形孔洞的圆心角为36°、即共有10组圆柱体形孔洞，圆柱体形孔洞顶端开口带有圆角。
优选的，所述的底板本体内径R内小于硅钢卷内径r内，底板本体外径R外大于硅钢卷外径r外；靠近底板本体内径的圆柱体形孔洞的圆心所在圆周为(R外/3)+(2R内/3)、半径r1＝(R外-R内)/9，靠近底板本体外径的圆柱体形孔洞的圆心所在圆周为(R内/3)+(2R外/3)、半径r2＝(R外-R内)/6。
一种改善取向硅钢表面质量的高温退火方法，包括低保温阶段和高保温阶段，
低保温阶段分为两段式保温：
第一段升温速度为25-30℃/h，保温温度为400℃，低保温时间20h，
第二段升温速度为50℃/h，保温温度为650℃，低保温时间10h；
高保温阶段为一段式保温：第三段升温速度为15-17℃/h，高保温温度为1200℃，保温时间40h。
优选的，所述的第一段升温过程采用100％N2，低保温过程与第二、三段升温过程采用90％H2+10％N2，高保温过程采用100％H2。
本发明的优点：提供一种镂空的高温退火底板并配合优化设计高温退火方法，可加速化合水的排除，降低钢卷上下温差，改善成品表面质量，具体的：
(1)本发明通过带有一定倾斜角度的矩形体形孔洞和圆柱形孔洞，使得由底板内径吹入的混合气体通过孔洞进入钢卷层间间隙，可加速层间间隙内的化合水排出，缩短与钢带的接触时间，降低钢带层间露点温度，避免破坏钢卷氧化层结构；
(2)本发明采用钢带底部镂空设计，增加钢带底部与气氛的接触面积，可提高传热效率，降低钢卷温差，改善硅钢带性能均匀性；
(3)H2的流动性更好，传热效率为N2的70倍左右，本发明在低保温阶段采用两段式升温并提高气体中H2浓度，能够有效提高退火炉内温度均匀性，更有效的排尽钢卷中化合水。
附图说明
图1是本发明改善取向硅钢表面质量的高温退火底板一种实施例主视结构示意图。
图2是图1的截面图。
图3是高温退火工艺示意图。
图4是本发明实施例1-4所得钢卷底层表面实物图。
图5是本发明对比例1-4所得钢卷底层表面实物图。
图中的1是底板本体内径R内、2是底板本体外径R外、3是靠近底板本体内径的圆柱体形孔洞半径r1、4是靠近底板本体外径的圆柱体形孔洞半径r2、5是底板本体厚度H。
具体实施方式
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
为解决现有技术存在的上述技术问题，设计一种镂空的可改善取向硅钢表面质量的高温退火底板，并配合设计有一种可改善取向硅钢表面质量的高温退火方法，对硅钢卷进行高温退火。
具体的，一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板，包括底板本体，底板本体整体形状为空心圆柱体形，底板本体顶面上圆周向均匀设有两圈非贯通的圆柱体形孔洞、底面为平整面，两圈圆柱体形孔洞数量相同且两圈相邻两个圆柱体形孔洞为一组且位于经过底板本体圆心的直线上，每组圆柱体形孔洞底端连通一矩形体形孔洞，矩形体形孔洞端部连通底板本体中心孔(底板本体内径)，高温退火时底板本体顶面朝上承托硅钢卷。
相邻两组圆柱体形孔洞的圆心角为36°，即共有10组，圆柱体形孔洞顶端开口带有一定圆角。
底板本体内径(中心孔孔径)R内小于硅钢卷内径r内，底板本体外径R外大于硅钢卷外径r外；靠近底板本体内径的圆柱体形孔洞的圆心所在圆周为(R外/3)+(2R内/3)、半径r1＝(R外-R内)/9，靠近底板本体外径的圆柱体形孔洞的圆心所在圆周为(R内/3)+(2R外/3)、半径r2＝(R外-R内)/6。
矩形体形孔洞由底板本体外径向内径倾斜，倾斜角度α为3°-10°。
一种可改善取向硅钢表面质量的高温退火方法，包括低保温阶段和高保温阶段，
低保温阶段分为两段式保温：
第一段升温速度为25-30℃/h，保温温度为400℃，低保温时间20h，
第二段升温速度为50℃/h，保温温度为650℃，低保温时间10h；
高保温阶段为一段式保温：第三段升温速度为15-17℃/h，高保温温度为1200℃，保温时间40h。
第一段升温过程采用100％N2，低保温过程与第二、三段升温过程采用90％H2+10％N2，高保温过程采用100％H2。
实施例
实施例1-4与对比例1-4采用的改善取向硅钢表面质量的高温退火底板材质为铸钢，硅钢卷为同一批不同卷号的热轧卷原料，成分相同如表1所示；底板具体形状参数如表2所示；采用的高温退火方法如图3所示。
铸钢材质工作温度高，能抵抗高温退火温度。硅钢卷在放置时，钢卷的圆心与底板的圆心应在同一竖直线上。
进行高温退火处理后的钢卷按照GB/T2552-2017《电工钢片(带)表面绝缘电阻和附着性测试方法》标准，检测其附着性，根据检测结果按照由高到低分为六个等级(A、B、C、D、E、F)。根据肉眼观察情况，将其底层质量分为1-优良，2-一般，3-较差，三个等级。
如表3所示，其中实施例1-4为使用本发明高温退火底板相关参数配合本发明高温退火方法生产所得钢卷的实验数据，对比例1-3为采用本发明高温退火底板配合现有技术传统方法、对比例4为采用现有技术普通两面平整的平板配合现有技术传统方法所得钢卷的实验数据。
现有技术传统方法具体是：低保温与高保温均为一段式保温：
第一段升温速度为25-35℃/h，保温温度为550℃，低保温时间30h；
第二段升温速度为15-20℃/h，高保温温度1200℃，高保温时间40h；
第一段升温过程采用100％N2，低保温过程与第二段升温过程采用70％H2+30％N2，高保温过程采用100％H2。
通过实施例与对比例的实验结果可以看出，实施例的附着性和表面质量普遍高于对比例。
表1实施例与对比例热轧卷所用原料成分
Figure BDA0003875219970000051
表2实施例与对比例高温退火底板具体参数
R<sub>内</sub> R<sub>外</sub> H(mm) r<sub>1</sub>(mm) r<sub>2</sub>(mm) α 备注
实施例1 200 1000 200 100 150 5° /
实施例2 300 1000 200 80 120 10° /
实施例3 200 1100 200 100 150 5° /
实施例4 300 1100 200 80 120 10° /
对比例1 200 1000 200 100 150 0° 无倾角
对比例2 300 1100 200 80 120 20° 倾角过大
对比例3 200 1000 200 50 70 5° 开孔较小
对比例4 300 1100 200 / / / 普通平板
表3实施例与对比例所得硅钢卷底层质量对比
Figure BDA0003875219970000061
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板，其特征在于，包括底板本体，底板本体整体形状为空心圆柱体形，底板本体顶面上圆周向均匀设有两圈非贯通的圆柱体形孔洞、底面为平整面，两圈圆柱体形孔洞数量相同且两圈相邻两个圆柱体形孔洞为一组且位于经过底板本体圆心的直线上，每组圆柱体形孔洞底端连通一矩形体形孔洞，矩形体形孔洞端部连通底板本体中心孔即底板本体内径，高温退火时底板本体顶面朝上承托硅钢卷。
2.如权利要求1所述的一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板，其特征在于，所述的矩形体形孔洞由底板本体外径向内径倾斜，倾斜角度α为3°-10°。
3.如权利要求2所述的一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板，其特征在于，相邻两组所述的圆柱体形孔洞的圆心角为36°、即共有10组圆柱体形孔洞，圆柱体形孔洞顶端开口带有圆角。
4.如权利要求3所述的一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板，其特征在于，所述的底板本体内径R内小于硅钢卷内径r内，底板本体外径R外大于硅钢卷外径r外；靠近底板本体内径的圆柱体形孔洞的圆心所在圆周为(R外/3)+(2R内/3)、半径r1＝(R外-R内)/9，靠近底板本体外径的圆柱体形孔洞的圆心所在圆周为(R内/3)+(2R外/3)、半径r2＝(R外-R内)/6。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板的高温退火方法，其特征在于，包括低保温阶段和高保温阶段，
低保温阶段分为两段式保温：
第一段升温速度为25-30℃/h，保温温度为400℃，低保温时间20h，
第二段升温速度为50℃/h，保温温度为650℃，低保温时间10h；
高保温阶段为一段式保温：第三段升温速度为15-17℃/h，高保温温度为1200℃，保温时间40h。
6.如权利要求5所述的一种改善取向硅钢表面质量的高温退火底板的高温退火方法，其特征在于，所述的第一段升温过程采用100％N2，低保温过程与第二、三段升温过程采用90％H2+10％N2，高保温过程采用100％H2。
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