改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法及环形炉技术

本发明专利技术公开了一种改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法及环形炉，在一次冷轧工序中，采用错边卷曲，卷曲张力按渐变张力进行控制且头尾的卷曲张力大、中部的卷曲张力小，MgO的涂覆量与卷曲张力同步变化且头尾的涂覆量少、中部的涂覆量多；在高温退火工序中，环形炉的底板上增设一层由若干扇形块绕中心均布形成的垫层，相邻扇形块之间存在空隙，环形炉的内罩内钢卷的上端加盖通风式的盖板，盖板底面的内圈间隙伸入钢卷孔、外圈间隙套在钢卷上、中间通过绕中心均布的导流槽支撑在钢卷端面上，导流槽呈螺旋状且入口与盖板内圈上的开口一一对应连通、出口延伸至盖板底面外圈内侧。本发明专利技术可显著减少表面缺陷，明显改善表面质量和磁性，操作容易。操作容易。操作容易。

【技术实现步骤摘要】
改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法及环形炉


[0001]本专利技术属于取向硅钢领域，具体涉及一种改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法及环形炉。

技术介绍

[0002]取向硅钢是一种优良的软磁材料，它的磁化具有强烈的方向性，在所需方向上的磁感高、铁损低，是制造变压器、互感器等电磁定向转换产品中最关键最主要的铁芯材料，但它的生产工序复杂、控制精度要求很高、生产难度较大。
[0003]取向硅钢的生产工艺包括：炼钢
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热轧
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酸洗常化
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一次冷轧
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脱碳退火
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高温退火
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热拉伸平整等工序。其中，炼钢成分中硅2.8％～3.5％，这为后期形成SiO2氧化层提供了保证；脱碳退火目的是完成初次再结晶，使基体中有足够数量的初次晶粒(二次晶核)有利于他们长大的初次再结晶织构和组织，同时将钢中碳脱到0.003％以下，保证以后高温退火时处于单一α相，发展完善的二次再结晶组织，并消除产品中的磁时效，脱碳退火的另一个重要作用就是让钢带表面形成一层致密的SiO2氧化膜，随后涂上MgO，在高温退火过程中脱碳板表层的SiO2会和MgO反应生产MgSiO4玻璃膜，使钢卷层间不粘连的同时为后续涂绝缘涂层形成强张力提供了良好的附着性。
[0004]脱碳退火是通过气氛中水蒸气，反应式为H2O+C＝H2+CO。在流动的气氛中CO不断排出炉外，反应不断向右进行，C从内部不断向表面扩散。钢带在脱碳反应的同时，钢中硅与水蒸气起以下氧化反应：Si+H2O＝SiO2+H2，表面形成以SiO2为主的致密氧化薄膜。氧化速度大于脱碳速度时，表层的SiO2的致密氧化膜会阻碍脱碳。通常会再脱碳气氛中会增加H2控制氧化反应的进程。因此PH20/PH2(水氢比)是控制脱碳和氧化过程的关键参数。
[0005]内氧化现象是指氧往钢内部扩散速度比溶质元素(如Si)往外扩散速度更快的氧化现象。当水氢比不同时，形成的内氧化层的组成也不同的，当PH20/PH2≈0.15时，形成SiO2内氧化膜；PH20/PH2＝0.15
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0.6(脱碳退火条件)时，形成表层为Fe2SiO4，内层为SiO2的内氧化层，在此条件下可顺利地进行脱碳；PH20/PH2＞0.6时，形成FeO外氧化层阻碍钢板表面与气氛直接接触，即脱碳反应形成的CO气体不易放出而影响脱碳，而且FEO对以后姓曾的底层有很坏的影响；PH20/PH2≈0.03时，形成致密的非晶质SiO2外氧化膜，可明显阻碍脱碳。
[0006]脱碳退火气氛对脱碳效应，底层质量有很大影响。通常氧化膜中Fe2SiO4和SiO2都是共存的，氧化膜中Fe2SiO4含量多和SiO2含量少时，以后形成的底层厚度不均匀，易出现亮点；但是Fe2SiO4含量过少，形成的底层页不均匀，而且由于氧化膜中总氧含量过低，底层附着性变坏。
[0007]高温退火时升到升到850℃～950℃低温区，Fe2SiO4与MgO先反应，先形成一部分Mg2SiO4，即Fe2SiO4+2MgO＝Mg2SiO4+2FeO，它可以起保护作用防止过氧化，并保持表层的抑制力。而且Fe2SiO4可以起到2MgO+SiO2＝Mg2SiO4反应的触媒作用，使Mg2SiO4底层开始形成的温度降低。高温退火过程的通常是通入纯N2赶走空气，升温至350～450℃时MgO中的Mg(OH)2开始分解放出化合水。升到550～650℃时换成含75％H2+25％N2气并保温1.0～1.5h去
除化合水。测定气氛露点控制露点＜0℃，否则表面氧化膜中FeO和Fe2SiO4含量增多，对以后形成的底层质量不好。然后缓慢升温到950
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1050℃发生二次再结晶。
[0008]高温退火升温时钢卷外径的外表面最高，钢卷内径的内部温度最低，温度可相差几百摄氏度。由于钢卷下部分和底板接触，气体不易出下部排出。氧化镁结晶水分解或氧化层中FeO被还原后释放的H2O几乎全部从钢卷上端面排出，内罩和钢卷上端面有一定空间，含H20氧化性气氛会聚集在此，不易完全排出罩外。由于不能及时排走，氧化性气氛会从钢卷上端面和外圈较松动部位再次进入，加上这些部位温度偏高，导致钢带表面过氧化，严重时会阻碍这些部位底层形成，轻微时也会因为过氧化形成黑色氧化色条纹，或者形成大小各异密集分布的亮点缺陷，并且还会将这些部位的Alr氧化，无法与N形成足够多的ALN抑制剂，抑制力明显减弱，使得钢卷在纵向和横向上出现磁性不均匀的问题。
[0009]高温退火装炉时，由于环形炉的内罩明显比钢卷高大，钢卷在加热过程中释放的大量含水氧化气氛会聚集于环形炉内罩上方的空间，通入的干气是从钢卷内圈底部通入，虽然可以保证罩体内为正压，干气会带走水汽排出，但是由于气体难以在罩内产生定向流动，完全排出这些水汽的时间很长，且钢卷放置于底板上，钢卷下端面几乎无法排除气体，这就使排气速度更加缓慢，钢卷内部升温速度慢，也导致彻底排出钢卷内部水汽速度变慢，水汽释放慢，排出速度慢，就会导致水汽长期存在于内罩上方，还会慢慢渗透进钢卷层间，加上钢卷外圈和上端面温度最高，导致这些区域表面缺陷增多，磁性恶化，影响整卷钢的正品率。
[0010]高温退火装炉时，在钢卷上端面放一保护板，对防止钢卷上方、外圈钢带过氧化和底层出现亮点有一定效果，其原理是阻止氧化气氛和钢带上表面直接接触。但是由于罩内上端仍然存在氧化气氛，单层保护板无法完全阻止氧化气氛再次进入，因此采用这一方法的效果非常有限，而且由于氧化气氛始终没能快速有效排出内罩，最终还是会缓慢渗透到层间影响钢卷端面和外圈质量。
[0011]虽然CN103805767A公布了一种带导流板的取向硅钢高温热处理用钢卷支撑装置，包括支撑板、导流板和吊耳；在支撑板下表面沿圆心射线方向均匀布置导流板；在支撑板的侧部等间距设置三处吊耳。该装置可改善硅钢卷热处理过程中的流场和温度场，进而提高钢卷的热处理质量，解决了钢卷下端面气体流动和排气的问题，但是导流板设置过多，不仅布置过程繁琐，钢卷下端面受力点减少，不利于钢卷支撑，还会导致钢卷在热胀冷缩过程中移动困难，下端面板型受到影响。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是提供一种改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法及环形炉，可显著减少表面缺陷，明显改善表面质量和磁性，操作容易。
[0013]本专利技术所采用的技术方案是：
[0014]一种改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法，在一次冷轧工序中，采用错边卷曲且每隔一段距离进行一次错边直到卷曲完成，卷曲张力按渐变张力进行控制且头尾的卷曲张力大、中部的卷曲张力小，MgO的涂覆量与卷曲张力同步变化且头尾的涂覆量少、中部的涂覆量多；在高温退火工序中，采用改进的环形炉，环形炉的底板上增设一层由若干扇形块绕中心均布形成的垫层，扇形块的半径略小于底板半径，相邻扇形块之间存在空隙，扇
形块和底板间铺设MgO层，环形炉的内罩内钢卷的上端加盖通风式的盖板，盖板底面的内圈间隙伸入钢卷孔、外圈间隙套在钢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法，其特征在于：在一次冷轧工序中，采用错边卷曲且每隔一段距离进行一次错边直到卷曲完成，卷曲张力按渐变张力进行控制且头尾的卷曲张力大、中部的卷曲张力小，MgO的涂覆量与卷曲张力同步变化且头尾的涂覆量少、中部的涂覆量多；在高温退火工序中，采用改进的环形炉，环形炉的底板上增设一层由若干扇形块绕中心均布形成的垫层，扇形块的半径略小于底板半径，相邻扇形块之间存在空隙，扇形块和底板间铺设MgO层，环形炉的内罩内钢卷的上端加盖通风式的盖板，盖板底面的内圈间隙伸入钢卷孔、外圈间隙套在钢卷上、中间通过绕中心均布的导流槽支撑在钢卷端面上，导流槽呈螺旋状且入口与盖板内圈上的开口一一对应连通、出口延伸至盖板底面外圈内侧。2.如权利要求1所述的改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法，其特征在于：导流槽的高度为10
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15cm，盖板底面外圈比导流槽高20cm
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30cm。3.如权利要求1所述的改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法，其特征在于：盖板底面中间通过绕中心均布有两个、三个或四个导流槽。4.如权利要求1所述的改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法，其特征在于：扇形块的高度为3
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5cm，相邻扇形块之间的间隙为50
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100mm。5.如权利要求1所述的改善取向硅钢内外圈和边部表面质量的方法，其特征在于：在一次冷轧工序中，每隔2
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【专利技术属性】
技术研发人员：骆新根，郭小龙，高洋，程祥威，刘敏，申明辉，丁哲，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：