[发明专利]一种退火炉保护气氛回收利用方法

说明书

技术领域

本发明属于取向硅钢生产工艺，尤其涉及取向硅钢连续渗氮退火炉及炉内气氛的回收利用方法。

背景技术

取向硅钢的典型生产方法如下：用转炉(或电炉)炼钢，进行二次精炼及合金化，连铸成板坯，其基本化学成分为Si(2.5～4.5％)、[C](0.01～0.10％)、Mn(0.03～0.1％)、S(0.012～0.050％)、Als(0.01～0.05％)、N(30～120ppm)，有的成分体系还含有Cu、Mo、Sb、Cr、B、Bi等元素中的一种或多种，其余为铁及不可避免的杂质元素；板坯在专用高温加热炉内加热到1400℃左右的温度，并进行30分钟以上的保温，使夹杂物充分固溶，以便在随后的热轧过程中在硅钢基体内析出细小、弥散的第二相质点，即抑制剂；热轧板常化(或不常化)后，进行酸洗，除去表面氧化铁皮；用一次冷轧或包括中间退火的两次以上冷轧方法轧到成品厚度，进行脱碳退火和涂布以MgO为主要成分的退火隔离剂，把钢板中的[C]脱到不影响成品磁性的程度(一般应在30ppm以下)；高温退火过程中，钢板发生二次再结晶、Mg₂SiO₄底层形成及净化(除去钢中的S、N等对磁性有害的元素)等物理化学变化，获得取向度高、铁损低的取向硅钢；最后，经过涂布绝缘涂层和拉伸退火，得到商业应用形态的取向硅钢产品。在这种取向硅钢生产方法中，脱碳退火及中间退火炉由加热段、均热段、还原段及冷却段构成，为了保证产品质量和实现工艺目的，炉内通20％以上H₂含量的保护气氛保护钢带，这些保护气氛基本上是通过炉段间设置的排气装置及炉子进出口自然排出炉外或燃烧掉，而不能回收利用，造成能源浪费。

新日铁从1980年代开始进行了低温板坯加热生产取向硅钢的工艺技术开发，其技术特点为通过脱碳退火工序的渗氮，获得对二次再结晶至关重要的抑制剂；在[平3-211232]及[特开平5-112827]等日本专利中，介绍了其生产技术方法。脱碳渗氮炉由加热段、脱碳段、还原段、渗氮段及冷却段组成，炉内保护气氛为高含H₂量的氮氢混合气体，渗氮介质为NH₃。渗氮退火炉内的保护气氛回收利用，通过PSA法提取混合气氛中的H₂，作为保护气氛，再次通入炉内，循环使用。

阿奇亚斯佩丝阿里特尔尼公司、Posco等公司也提出了低温取向硅钢生产技术，但均未涉及渗氮退火炉内的保护气氛回收利用技术。

国内宝钢股份公司张丕军等提出脱碳前对钢板渗氮的新技术方法，对渗氮退火炉的结构及生产工艺提出了保护要求，但未涉及保护气氛的处理技术。

低温板坯加热生产取向硅钢的技术中，作为形成抑制剂的关键工序的脱碳渗氮工序，基本上都采用H₂含量为20％以上的保护气氛，而且作为渗氮介质的NH₃，分解后的气氛含H₂量为75％，大量H₂排出炉外，造成能源浪费和成本提高。在能源供应日趋紧张的今天，对保护气氛进行回收利用有利于提高经济效益和社会效益。

日本的渗氮设备及气氛回收利用技术：

(1)平3-122222中介绍的技术

渗氮段在整个炉子脱碳段的后面，为了满足渗氮工艺条件，对各炉段的气氛进行了隔离处理。该专利申请的要点为气氛隔离装置及渗氮气氛通入炉内的装置。

(2)平4-304317中介绍的技术

本专利涉及保护气氛的回收利用技术。技术要点如下：从炉内回收的气氛经净化和精制后，进行加热处理，重新通入炉内，作为保护气氛使用，具体方法为：加热段前端的气体取出口与均热段后端的循环气氛供给口，形成循环回路；还原段出口的保护气体也与回路连接，作为回收气体的一部分；循环回路中包括循环气体精处理设备、控制保护气体量的装置、控制保护气体取出量的装置。循环气体供给口前的气氛加热装置。

该项保护气氛回收使用技术，可以使保护气氛循环使用，其缺点是必须配套整套气氛回收设备，如高精度的保护气氛净化装置，去除气氛中的灰份等夹杂物；价格高昂的保护气氛精制设备，如PSA法精制设备等，提高了气氛回收的成本；由于精制技术的限制，回收气氛中H₂的回收率只有总量的70％左右，N₂回收率15％左右，气氛回收率偏低等。

(3)平10—212527中介绍的技术