本发明属于取向硅钢加工与制造技术领域，具体涉及一种用于进行取向钢高温退火处理的遮热板组合装置及方法。
背景技术：
目前，取向硅钢主要用于制造变压器铁芯，其所有goss晶粒的取向在理想{100}<001>附近呈正态分布。而goss晶粒的形成是通过高温退火时的二次再结晶实现的。罩式炉及其改进型的硅钢环形退火炉是进行取向钢高温退火的重要设备，经过脱碳退火处理的钢带涂敷mgo涂层后成卷，装入硅钢罩式炉或硅钢环形炉中逐步升温到1200℃左右，保温一段时间后，再冷却到300℃以下出炉。期间钢带完成二次再结晶得到单一的高斯织构、形成硅酸镁底层及完成净化退火去除钢中的硫和氮。但采用硅钢罩式炉或硅钢环形退火炉加热也存在一个严重问题：钢卷内部各处温差大，冷点与热点间温差最大可达300℃，从而导致钢卷各处硅酸镁底层形成时间和二次再结晶时间差达几个到十几个小时。钢卷各部分温度差影响到整卷钢带磁性的均匀性，通常钢带头尾(即钢卷的内外圈)的铁损要高于钢带中部的(即钢卷中圈)。同时钢卷各部分的温差对钢带的硅酸镁底层质量也有影响。
取向钢卷在罩式炉(环形炉)中处理时钢带成卷放置(如图1所示，图中各部件分别为：1、钢卷2、底板3、内罩4、底座5、供气管6、砂封7、垫板)，钢卷上端面外圈温度最高，上端面内圈温度次之，上端面中圈温度较外圈低100℃左右。罩式炉(环形炉)中钢卷的传热方式主要是：1)辐射传热；2)底板与钢卷间的传导传热；3)对流传热；4)钢带竖向的传导传热；5)钢带间的传导传热。
由于钢卷为圆形，内罩也为圆形，钢卷中同一圈中钢带所接受的辐射传热、对流传热差异较小，因此钢卷周向温差较小可以忽略。钢带涂敷有mgo，mgo的导热系数远小于硅钢带本身的导热系数，因此钢卷径向传热较钢卷竖向传热要小的多。钢卷各部位主要传热方式如表1所示。钢卷各部分的传热量差异是导致钢卷各部分温度差的主要原因。
表1钢卷各部位主要传热方式
普通冷轧厂用罩式炉退火温度低，多通过采用增加气流量、改进导流板、使用全氢为导热介质等措施来增强钢卷内的对流传热，来降低钢卷内温差。由于取向硅钢高温退火时最高退火温度接近1200℃，对高压风机的要求非常高，因此难以增加罩式炉(或环形炉)内罩中的气流量。在钢卷升温过程中如采用全氢作为导致介质将导致加热过程中取向硅钢中抑制剂提前分解，导致取向硅钢二次再结晶不完成，退火后成品磁性能差，同时全氢气氛还可能对硅酸镁底层的形成有影响，因此升温过程中罩式炉(或环形炉)内罩中的使用全氢气氛也不合适。导流板可以改善钢卷层间对流，但由于取向钢退火温度高，导流板将严重恶化钢卷下端面板型，同时导流板自身变形问题也十分严重，因此导流板也不适用于取向钢高温退火。目前取向钢高温退火时仅通过增设等温平台和降低升温速度来达到降低钢卷内部温差的目的。这两种措施导致高温退火炉生产效率的降低。
技术实现要素：
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于进行取向钢高温退火处理的遮热板组合装置及方法。
第一方面，本发明实施例中提供了一种用于进行取向钢高温退火处理的遮热板组合装置，包括多层支架和多个圆环形遮热板；
所述支架的各层为由大于钢卷外径的圆环通过径向连接而成的平面体，所述平面体以圆环的最外侧及圆心处通过轴向垂直连接形成所述多层支架；
所述多个圆环形遮热板为内径不同的同心圆环薄板，按其内径由小到大排列，其中，第1个圆环内径略小于钢卷内径，第n个圆环的内径等于第n-1个圆环的外径，n为自然数；
所述多个圆环形遮热板按其内径的大小上下交错铺设在所述支架除最底层之外的各层的平面体上。
结合第一方面，本发明在第一方面的第一种实现方式中，所述多个圆环形遮热板的黑度系数各不相同。
结合第一方面的第一种实现方式，本发明在第一方面的第二种实现方式中，所述支架每层的多个圆环形遮热板的黑度系数随内径增大呈先上升后下降的趋势，且外径最大的圆环黑度系数最小。
结合第一方面，本发明在第一方面的第三种实现方式中，所述圆环形遮热板为整体一个圆环薄板或由多个扇形拼合而成。
结合第一方面，本发明在第一方面的第五种实现方式中，所述支架由耐热合金钢筋或钢管焊接而成。
结合第一方面，本发明在第一方面的第六种实现方式中，所述支架为三层。
结合第一方面，本发明在第一方面的第七种实现方式中，所述支架除最底层之外的各层分别设有多个所述圆环形遮热板。
本发明的第二方面，公开了一种用于取向钢高温退火处理的硅钢炉，包括遮热板组合，所述遮热板组合为上述任一所述的遮热板组合装置。
本发明的第三方面，公开了一种用于取向钢高温退火的处理方法，在钢卷进行高温退火时，采用低黑度的金属薄板作为遮热板，将包括多个圆环形遮热板的一组遮热板组合放置在钢卷上，使所述遮热板组合能够遮盖钢卷的整个上端面，且对应各所述圆环形遮热板,钢卷上端面被分成多个环形面；通过适当设定各所述圆环形遮热板的黑度系数，使钢卷上端面各环面区域平均温度相近，从而将钢卷上端面的温度分布趋势由一个大的抛物线型转变为多个小波浪型。
结合第三方面，本发明在第三方面的第一种实现方式中，所述遮热板组合为如上述任一所述的遮热板组合装置。
本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明公开了一种用于进行取向钢高温退火处理的遮热板组合装置及方法，所述装置包括多层支架和多个圆环形遮热板；所述支架的各层为由多个半径相同的同心圆环通过径向连接而成的平面体，所述平面体以圆环的最外侧通过轴向垂直连接形成所述多层支架；所述多个圆环形遮热板为内径不同的同心圆环薄板，按其内径由小到大排列，其中，第1个圆环内径略小于钢卷内径，第n个圆环的内径等于第n-1个圆环的外径，n为自然数；所述多个圆环形遮热板按其内径的大小上下交错铺设在所述支架除最底层之外的各层的平面体上，一方面减小对钢卷周边气流流动的影响，另一方面避免各个环形遮热板间的热传导。由此解决了现有技术中取向钢退火时钢卷各部温差大，导致退火后成品磁性能差的技术问题，达到了在高温退火炉中能够提高取向硅钢的磁性能，特别是降低钢卷头尾的铁损的技术效果。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了现有技术硅钢罩式炉的结构示意图；
图2示出了采用本发明的遮热板组合装置的硅钢罩式炉的结构示意图；
图3示出了根据本发明一个实施例的遮热板组合装置的立体结构示意图；
图4示出了图3中的遮热板组合装置的俯视图；
图5示出了图3中的遮热板组合装置的侧视图；
图6示出了图4中沿a-a方向的遮热板组合装置的剖面图；
图7示出了未使用本发明遮热板组合装置时钢卷上端面温度趋势示意图；
图8示出了根据本发明一个实施例的遮热板组合对钢卷上端面温度分布影响示意图。
图中各部件分别为：1、钢卷2、底板3、内罩4、底座5、供气管6、砂封7、垫板8、遮热板组合21、支架22、圆环形遮热板。
具体实施方式
本发明提供一种用于进行取向钢高温退火处理的遮热板组合装置及方法，以解决现有技术中的取向钢退火时钢卷各部温差大，导致退火后成品磁性能差的技术问题，达到了在高温退火炉中能够提高取向硅钢的磁性能，特别是降低钢卷头尾的铁损的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
请参看图3-6所示，本实施例提供一种用于进行取向钢高温退火处理的遮热板组合装置，包括多层支架21和多个圆环形遮热板22；
在具体的实施过程中，本遮热板组合由具有三层以上的多层平行结构的支架和一组圆环形薄板组成，置于硅钢罩式炉(或硅钢环形炉)的内罩中钢卷上端面上，如图2中的遮热板组合8所示位置。
所述支架21的各层为由多个半径相同的同心圆环通过径向连接而成的平面体，所述平面体以圆环的最外侧及圆心处通过轴向垂直连接形成所述多层支架；
在具体的实施过程中，支架至少为3层。各平面体是平行的，外轮廓为圆柱状。各平面体的半径均大于钢卷的外径。
所述多个圆环形遮热板为内径不同的同心圆环薄板，按其内径由小到大排列，其中，第1个圆环形遮热板内径略小于钢卷内径，第n个圆环形遮热板的内径等于第n-1个圆环形遮热板的外径，n为自然数；
在具体的实施过程中，本遮热板组合由具有至少3层平行结构的支架和一组圆环形薄板组成。该组圆环形薄板为一系列同心圆环，其内外径满足以下条件：
第1个圆环内径略小于钢卷内径。第n个圆环的内径等于第n-1个圆环的外径，即rn内＝rn-1外。
所述多个圆环形遮热板按其内径的大小上下交错铺设在所述支架除最底层之外的各层的平面体上。
在具体的实施过程中，多个圆环形遮热板按其内径的大小上下交错铺设在支架的上层和中层。一方面减小对钢卷周边气流流动的影响，另一方面避免各个环形遮热板间的热传导。由此解决了现有技术中取向钢退火时钢卷各部温差大，导致退火后成品磁性能差的技术问题，达到了在高温退火炉中能够提高取向硅钢的磁性能，特别是降低钢卷头尾的铁损的技术效果。
作为一种可选的实施方式，所述多个圆环形遮热板的黑度系数各不相同。
在具体的实施过程中，由于各环形遮热板黑度系数不同，对辐射传热的热阻不同，从而通过环形遮热板辐射到钢卷上端面各对应区域的换热量有不同削弱。
作为一种可选的实施方式，所述支架每层的多个圆环形遮热板的黑度系数随内径增大呈先上升后下降的趋势，且外径最大的圆环黑度系数最小。
在具体的实施过程中，本遮热板组合能够有效降低钢卷上端面温度差，在钢卷升温过程中，钢卷上端面最大温差可降低到20℃以内，进而在钢卷升温过程中降低整卷温度差，有利于得到磁性能良好和硅酸镁底层质量良好的整卷取向硅钢成品。
作为一种可选的实施方式，所述圆环形遮热板为整体一个圆环薄板或由多个扇形拼合而成。
在具体的实施过程中，各圆环形遮热板可为整体一个，也可由多个扇形拼合而成。使得本发明遮热板组合结构更加简单，成本降低，易于安装和使用。
本发明中，各圆环形遮热板的宽度可以相等也可以不相等。以适应对各圆环形遮热板黑度系数的不同要求。通过适当设定各换热板的黑度系数，能够使钢卷上端面各环面区域平均温度相近，从而将钢卷上端面的温度分布趋势由一个大的抛物线型转变为多个小波浪型(如图8所示)，从而达到降低钢卷上端面温度差的目的，进而降低整卷钢带的温度差，使得各圈钢带的上端面硅酸镁底层形成时间和二次再结晶开始形成时间更集中，有利于得到磁性能良好和硅酸镁底层质量良好的整卷取向硅钢成品。
作为一种可选的实施方式，所述支架由耐热合金钢筋或钢管焊接而成。
在具体的实施过程中，支架由耐热合金钢筋或钢管焊接而成，更耐热，使用寿命更长。
如图4所示，为了简化结构，作为一种可选的实施方式，所述支架为三层。
如图3所示，作为一种可选的实施方式，所述支架除最底层之外的各层分别设有3个所述圆环形遮热板。
本发明实施例还提供一种用于取向钢高温退火处理的硅钢炉，包括遮热板组合，所述遮热板组合为上述任一所述的遮热板组合装置。
在具体的实施过程中，可用于罩式炉或环形炉，在钢卷进行高温退火时，例如图2所示，将遮热板组合8放置在钢卷7上，用于进行取向钢高温退火处理。
本发明实施例还提供了一种用于取向钢高温退火的处理方法，在钢卷进行高温退火时，采用低黑度的金属薄板作为遮热板，将包括多个圆环形遮热板的一组遮热板组合放置在钢卷上，使所述遮热板组合能够遮盖钢卷的整个上端面，且对应各所述圆环形遮热板,钢卷上端面被分成多个环形面；通过适当设定各所述圆环形遮热板的黑度系数，使钢卷上端面各环面区域平均温度相近，从而将钢卷上端面的温度分布趋势由一个大的抛物线型转变为多个小波浪型。
在具体的实施过程中，钢卷进行高温退火时，如图2所示，将遮热板组合8放置在钢卷7上，遮热板组合8的外径较钢卷7外径大，其内径略小于钢卷7内径，即遮热板能够遮盖钢卷7的整个上端面。
未使用遮热板组合时，如图7所示，取向钢卷在罩式炉(或环形炉)升温阶段时上端面温度呈两端高中间低的抛物线形。
在钢卷上端面放置遮热板组合后，对应各环形遮热板,钢卷上端面被分成多个环形面。由于各环形遮热板黑度系数不同，对辐射传热的热阻不同，从而通过环形遮热板辐射到钢卷上端面各对应区域的换热量有不同削弱。适当设定各换热板的黑度系数，能够使钢卷上端面各环面区域平均温度相近，从而将钢卷上端面的温度分布趋势由一个大的抛物线型转变为多个小波浪型(如图8所示)，从而达到降低钢卷上端面温度差的目的，进而降低整卷钢带的温度差，使得各圈钢带的上端面硅酸镁底层形成时间和二次再结晶开始形成时间更集中，有利于得到磁性能良好和硅酸镁底层质量良好的整卷取向硅钢成品。
圆环型遮热板按其内径的大小上下交错铺设在框架的上层和中层。一方面减小对钢卷周边气流流动的影响，另一方面避免各个环形遮热板间的热传导。
通常，采用低黑度的金属薄板作为遮热板，插在两辐射换热表面中间，辐射传热的热阻的大幅度增加，可取得明显减弱辐射换热的效果。遮热板在工程技术中应用甚广，如测量高温气流温度用的遮热罩抽气式热电偶、深度制冷设备中的多层隔热保温材料等。
为了更好地对技术效果进行说明，假设两个表面面积为a1＝a2＝a的平行平板之间插入一面积a3＝a的遮热板3，遮热板3两侧表面黑度分别为ε3和ε’3。板1、2的温度分别为t1、ε1和t2、ε2。
插入遮热板前，板1、2间的辐射换热量为
插入遮热板后，板1、2间的辐射换热量为
两者的比值
从上式可以看出ε3和ε’3越小，q1,3,2/q1,2越小，即遮热板的效果越好。
虽然实际辐射传热时，虽然两个辐射面并不一定是平行的，还与两个面之间的相对位置有关。但遮热板黑度系数对两个面间辐射传热的影响趋势是相同的。
作为一种可选的实施方式，所述遮热板组合为如上述任一所述的遮热板组合装置。
在具体的实施过程中，可以参见装置实施例的具体描述，这里不再赘述。
需要说明的是，上述各个实施例的具体特征，可以相互结合形成新的实施方式，这里不再赘述。
本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明公开了一种用于进行取向钢高温退火处理的遮热板组合装置及方法，所述装置包括多层支架和多个圆环形遮热板；所述支架的各层为由多个半径相同的同心圆环通过径向连接而成的平面体，所述平面体以圆环的最外侧通过轴向垂直连接形成所述多层支架；所述多个圆环形遮热板为内径不同的同心圆环薄板，按其内径由小到大排列，其中，第1个圆环内径略小于钢卷内径，第n个圆环的内径等于第n-1个圆环的外径，n为自然数；所述多个圆环形遮热板按其内径的大小上下交错铺设在所述支架除最底层之外的各层的平面体上，故而通过该遮热板组合装置将低黑度的金属薄板插在两辐射传热表面中间，辐射传热的热阻大幅度增加，取得减弱辐射传热的效果。由此解决了现有技术中取向钢退火时钢卷各部温差大，导致退火后成品磁性能差的技术问题，达到了在高温退火炉中能够提高取向硅钢的磁性能，特别是降低钢卷头尾的铁损的技术效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。