[发明专利]一种取向硅钢环形炉钢卷冷却装置

说明书

一种取向硅钢环形炉钢卷冷却装置，涉及冶金领域。该取向硅钢环形炉钢卷冷却装置用于控制环形炉的冷却一段内钢卷的冷却速度，其包括设于冷却一段的炉体内耐火层和绝热层之间的至少一块冷却板及多条设于绝热层内的冷却管，冷却管与一块冷却板贴合接触，冷却管设有用于控制流量的流量控制阀，绝热层还连接有贯穿其以对冷却板的温度进行检测的第一热电偶。本申请提供的取向硅钢环形炉钢卷冷却装置可满足不同品种和规格取向硅钢对冷却速度的要求，能够在满足出炉钢卷板形质量要求基础上减少钢卷在冷却一段的处理时间，提高环形炉的生产效益，同时能够减轻因钢卷重量波动、台车空装等因素对钢卷磁性能和板形质量的影响。

技术领域

本申请涉及冶金领域，具体而言，涉及一种取向硅钢环形炉钢卷冷却装置。

背景技术

取向硅钢具有高磁感、低铁损等特性，是电力、电子工业中不可缺少的重要软磁功能材料。目前取向硅钢的高温退火设备最常用的是硅钢高温环形退火炉，其是件钢卷成卷状立式放置在台车上，钢卷外罩有使用耐热合金制成的内罩，退火处理时内罩内按工艺要求通入氮气、氢气等保护性气体，控制内罩内气体压力大于炉膛内气体压力，将取向硅钢卷依次经过一次加热、低保温、二次加热、高保温处理后进入冷却阶段。

其中，钢卷在炉内成卷状立式放置，钢卷的钢带间涂敷有MgO₂等无机粉末作为隔离剂，导致钢卷沿半径方向(即径向)的导热系数远小于沿其高度方向的，又由于钢卷不同部位的传热条件存在差异，导致升降温过程中钢卷中径向和周向部分的钢带温度存在一定差异，升降温速度越大，钢卷的径向温差和周向温差越大，冷却过程中钢卷外圈的钢带温降速度较钢卷内部的快，导致钢卷外圈钢带的温度低于钢卷内部钢带的，钢圈内部钢带的温度高于钢卷外圈钢带的，使得钢卷内部钢带阻碍钢卷外圈钢带的收缩，并使钢卷外圈钢带受到拉应力，钢卷径向温差越大则其拉应力越大，当钢带上某一纤维条受到的拉应力大于其屈服强度时，钢带上该一纤维条将发生塑性变形，由于钢带屈服强随着温度上升而下降，对于同一处钢带来说，钢带温度降低时其不发生塑性变形的张应力临界值增大，其对应的径向温差临界值增大，对于同一圈钢带来说，其周向温差越大其表现出来的屈服强度越低，且塑性变形主要发生在温度高的区域，变形的不均匀性增大。在冷却过程中某一时刻，钢卷中某处钢带的塑性变形是由径向温差、周向平均温度及周向温差共同决定的，而出炉钢卷的板形是整个冷却过程的钢带塑性变形的叠加结果，因此为了出炉后钢卷具有良好的板形，需要对钢卷整个冷却阶段的冷却速度进行控制。

目前硅钢高温环形退火炉的冷却工艺分为四个阶段：1)冷却一段：钢卷在该段冷却速度5～15℃11，多采用随炉自然冷却；2)冷却二段：钢卷在此段冷却速度在10～50℃11，采取辐射管中通入冷空气来吸收炉内辐射来降低炉内温度，3)冷却三段：采取空气冷却，将外界低温空气直接通入炉内直接冷却内罩，再间接冷却钢卷，该阶段钢卷冷却速度为10～100℃11；4)当钢卷冷却到一定温度以下，揭开内罩，外界低温空气直接冷却钢卷。冷却一段位于高温区后段，与高保温区域无隔离，与冷却二段间有B门进行隔离；冷却二段与冷却三段间有C门隔离；冷却四段位于炉外，与冷却三段间无隔离；冷却二段采用辐射管冷却，加上冷却一段与冷却二段间有B门分割，导致钢卷特别是钢卷外圈钢带在B门后的冷却速度比B门前高很多；当钢带的冷却速度高于钢带不发生塑性变形的临界值，钢带发生塑性变形，出炉钢卷的板形恶化，出现边浪、船型、马蹄印等板型缺陷。

为了解决钢卷在B门后发生塑性变形导致板形恶化的问题，有两种途径：一是降低钢卷在B门后的冷却速度；二是降低钢卷进入B门时的钢卷温度。通过延长钢卷在冷却一段的时间可降低进入B门时钢卷温度，但会导致生产效率降低。或者增大冷却一段各炉段的冷却能力，但不同规格品种的钢卷在不同炉温时不发生塑性变形的临界冷却速度存在差异，因此要求冷却一段各炉段的冷却能力要基备一定的可调整性，目前在用的环形炉是不具备这种可调整性。