[发明专利]一种消除冷轧硅钢连续退火炉无氧化水印缺陷的方法

说明书

技术领域:

本发明属于冶金企业中高牌号无取向硅钢退火技术，具体涉及一种消除冷轧硅钢连续退火炉无氧化水印缺陷的方法。

背景技术

冷轧硅钢连续退火炉无氧化炉段因其升温快、可提高磁性能而在硅钢连续退火线上广泛应用。无取向硅钢连续退火机组均使用NOF（无氧化炉）炉段，但在生产高牌号无取向硅钢的过程中，出现无氧化水印的缺陷。

为了克服这一缺点，避免在NOF炉段产生的水印缺陷，目前国内各硅钢生产企业成功应用的主要方法有以下几种：

⑴将无氧化炉段改造为辐射管隔焰加热炉段（RTF）（备注：具有NOF炉段的连续退火线仅生产50W470以下中低牌号硅钢）。该方法设备改造投资大，周期长，短期效益损失大。

⑵减小水冷辊的水流量。仅靠该法不能彻底消除无氧化水印缺陷，且较难调整到合适的水流量（既减少无氧化缺陷同时保证水冷辊的正常冷却）。

发明内容

为了克服上述设备、技术的局限性，生产出表面光洁、没有无氧化炉段水印缺陷且磁性能优良的无取向硅钢产品，本发明提供一种消除冷轧硅钢连续退火炉无氧化水印缺陷的方法。

无氧化水印缺陷形成机理：硅钢尤其高牌号硅钢，硅含量高，在氧化气氛（含有O₂、CO₂、H₂O等）气氛中极易氧化，因为硅比铁更容易氧化，而且硅的氧化反应是不可逆的。NOF炉一般采用的空燃比＜1，煤气没有充分燃烧，炉内的气氛中既有还原性气体又有氧化性气体。在这种高温气氛中发生内氧化还是外氧化，决定于氧原子通量的大小。如果氧原子的通量大于Si的原子通量，氧原子渗入基体金属内将发生内氧化。在上述无氧化燃烧状态下，Si比Fe更易氧化，在选择氧化作用下，其氧化方式将以内氧化为主。通过内氧化形核和长大过程逐渐发展。当内氧化达到一定极限浓度时，就向外扩展形成一个连续的SiO₂膜，使内氧化终止。

钢板表面形成FeO ·SiO₂膜的地方与未形成的地方颜色不一致，便成为表面缺陷。因此种缺陷是冷凝水附着在带钢表面形成的，故称作无氧化水印缺陷。

（1）硅钢退火炉PH+NOF段共有6段，其中PH段，NOF段5段，炉长42.3m。

（2）无氧化采用明火燃烧，直接加热带钢。焦炉煤气的主要成分：甲烷CH₄占20—30%、氢气H₂占50—60%。

 2CH₄+3O₂=2CO₂+2H₂O

 2H₂+O₂=2H₂O

无氧化段煤气燃烧产生大量水。

（3）PH/NOF段共有21支炉辊，具体炉段与炉辊对应如下：

                                                 。

（4）形成原因

ⅰ、当NOF段炉温较高时，需要更多的焦炉煤气；焦炉煤气燃烧形成大量水；水汽在温度较低的水冷辊表面凝结，带钢通过水冷辊时沾在带钢表面形成“无氧化水印”；

ⅱ、硅钢尤其高牌号硅钢，硅含量高（1.5%—3.2%），在氧化气氛（含有O₂、CO₂、H₂O等）气氛中极易氧化，因为硅比铁更容易氧化，而且硅的氧化反应是不可逆的。NOF炉一般采用的空燃比＜1，煤气没有充分燃烧，炉内的气氛中既有还原性气体又有氧化性气体。 

ⅲ、50TW800以下低牌号硅钢表面发生的化学反应

           Fe+O₂→FeO

           Fe+H₂O→FeO

         50TW600以上中高牌号表面发生的化学反应

           Fe+O₂→FeO

           SiO₂+2Fe+2H₂O →2 FeO ·SiO₂+2H₂

    低牌号硅钢表面化学成分一致，颜色均匀；中高牌号表面有部分FeO ·SiO₂，与带钢基板颜色不一致，产生色差即为“无氧化水印”缺陷。