一种电工钢氢离子还原方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电工钢处理设备技术领域，尤其涉及一种电工钢氢离子还原方法。
【背景技术】
[0002]现代冷轧金属薄带材料的生产过程中，热轧钢卷通过酸洗、冷轧获得金属本色的表面和高尺寸精度。冷轧后的钢带强度过高、塑性过低，其它性能也非常差，例如磁性能。
[0003]冷轧后的钢带尺寸精度高、表面质量好。如果要获得强度、塑性合适和磁性能好的冷轧带钢，需要通过退火的方式解决。
[0004]高效化的冷轧带钢退火是在连续退火炉中进行退火和完成冷轧变形纤维组织的再结晶。钢带从室温升高到要求的退火温度，为了节省能源，连续退火炉的入口段采用废热预热升温，然后明火加热，再保护气氛下加热，之后进入均热段。保护气氛加热和均热均在含有氢气的气氛中完成。氢气的作用是防止氧化和微氧化后的还原。
[0005]连续退火炉中保护气氛中氢气的含量是根据退火钢材的种类、加热后钢带的氧化程度确定。一般希望氢气含量在满足钢带表面还原后符合随后工艺的要求和产品性能条件下，保持低的含量。因为氢气的价格高，在条件允许时会发生爆炸。例如:1)普通碳素钢在采用明火加热时为了还原，最高氢气含量在10?25%;2)普通碳素钢全程采用保护气氛加热时为了还原，最高氢气含量在4?10% ；3)电工钢钢中硅和铝含量< 2%，保护气氛中氢气含量在25%左右。娃和销含量> 2%，保护气氛中氢气含量在45?100%。
[0006]由于电工钢的化学成分中硅含量高、铝含量也高。硅含量最高可以> 3.2%、硅含量最高可以> 1.0%，硅和铝在高温下是非常容易氧化的元素，氧化物非常难以还原。尤其是高硅和高铝电工钢，在还原不足时铝形成表面层下的大量、微细内氧化物薄层。
[0007]电工钢磁性能与冷轧退火过程中再结晶晶粒大小和取向有关系。退火后晶粒大、铁损低，磁性能好；退火后晶粒{100}面织构含量尚，铁损低、磁感尚，磁性能好。
[0008]电工钢冷轧退火加热过程中，由于低温钢带表面总带有含水水膜。虽然水膜非常薄，由于升温过程的气化，保护气氛中的水(氧)含量降低非常困难。连续退火炉存在入口和出口的大气接触，辐射管、炉辊、仪表等的安装部位都会与大气交换，保护气氛中氧含量降低非常困难。
[0009]电工钢加热、退火过程中的氧化，主要发生在加热段。然后在均热段依靠氢气还原。钢带在加热的后期，温度已经非常高，虽然在保护气氛中表面仍然被氧化，表面氧化影响再结晶晶粒大小和有利织构含量。
[0010]电工钢硅和铝含量> 3.5%，为了获得非常的铁损，冷轧退火全程采用保护气氛的间接加热和保护气氛中氢含量非常高的方法和方式。
【发明内容】
[0011]本发明所要解决的技术问题是一种使氢气在高温条件下的等离子化，提高氢气的还原速度和能力，通过氢离子将电工钢氧化物层还原，提高退火电工钢的磁性能和表面质量的电工钢氢离子还原方法。
[0012]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种电工钢氢离子还原方法，包括炉体，所述炉体内具有:
[0013]对钢带进行退火的加热段和均热段；
[0014]在炉体内支撑钢带的支撑辊；
[0015]设置在加热段和均热段、对钢带进行还原的等离子发生装置；
[0016]还原过程包括如下步骤:
[0017]I)钢带在退火炉中的加热段与均热段时加热到退火温度并且保温；
[0018]2)在钢带退火过程中，在钢带运行到等离子发生装置时，等离子发生装置喷出氢等离子体对钢带表面氧化物进行还原；
[0019]3)之后钢带进入炉体的冷却段，冷却到室温。
[0020]2.如权利要求1所述的电工钢氢离子还原方法，其特征在于，所述加热段和均热端通过设置隔墙隔开。
[0021]所述等离子发生装置具有:设置在炉体内支撑钢带的支撑辊；
[0022]设置在炉体内、钢带上方的喷管，其中，所述喷管一端封闭，另一端为可通入氢气的氢气进口 ；所述喷管侧面设有可使氢气喷出到钢带表面的氢气出口 ；
[0023]设置在炉外的电源，所述电源的一极与喷管连接，另一极与支撑辊连接。
[0024]所述氢气出口为沿喷管轴向延伸的狭缝，所述狭缝为整体式或间断式。
[0025]所述狭缝位于喷管正对钢带的一侧，所述狭缝的长度不小于钢带的宽度。
[0026]所述喷管有两个，两个喷管均与电源的一极连接；一个喷管位于加热段，另一个喷管位于均热段；加热段喷管长度大于均热段喷管长度。
[0027]所述电源另一极连接的是最靠近喷管的支撑辊。
[0028]所述喷管外表面涂有耐热电绝缘涂层。
[0029]所述等离子发生装置在钢带两侧均有设置。
[0030]钢带运动到等离子发生装置位置时，从氢气入口向喷管内通入氢气，喷管的氢气出口和钢带放电使氢气等离子化，氢等离子体从氢气出口喷出，喷射到钢带上，强还原性氢等离子体对电工钢表面氧化物进行还原。
[0031]上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，就电工钢连续退火生产线中的表面氧化物的还原，采用在保护气氛加热的后段或均热段的初段设置氢气等离子体发生器。电极的一端连接钢带、另一端连接喷管。喷管有氢气通过、是氢气的喷嘴。氢气喷嘴把氢气喷到钢带表面。氢气离开喷嘴后在电场作用下电离，电离的氢离子依靠电场加速到达钢带表面。通过强还原性氢等离子体对电工钢表面氧化物的还原，使得电工钢再结晶过程避免形成表面细晶粒和内氧化减弱，从而使退火电工钢的磁性能更优良。采用等离子体发生器生产的氢等离子体对电工钢表面氧化物的快速还原，使退火后钢带的蓝色条带大幅度减轻。
【附图说明】
[0032]图1为本发明实施例中提供的电工钢氢离子还原装置的结构示意图；
[0033]图2为图1的等离子发生装置的结构示意图；
[0034]上述图中的标记均为:1、钢带，2、加热段，3、均热段，4、喷管，5、电源，6、支撑辊，7、炉体，8、隔墙。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0036]参见图1，一种电工钢氢离子还原方法，包括炉体7，炉体7内具有:
[0037]对钢带I进行退火的加热段2和均热段3 ；
[0038]在炉体7内支撑钢带I的支撑辊6 ；
[0039]设置在加热段2和均热段3、对钢带I进行还原的等离子发生装置；
[0040]还原过程包括如下步骤:
[0041]I)钢带I在退火炉中的加热段2与均热段3时加热到退火温度并且保温；
[0042]2)在钢带I退火过程中，在钢带I运行到等离子发生装置时，等离子发生装置喷出氢等离子体对钢带I表面氧化物进行还原；
[0043]3)之后钢带I进入炉体7的冷却段，冷却到室温。
[0044]加热段2和均热端通过设置隔墙8隔开。
[0045]如图2所示，等离子发生装置具有:设置在炉体7内支撑钢带I的支撑辊6 ;退火钢带I在连续炉中退火为了加热均匀，连续生产，在退火中设置支撑辊6，支撑辊6的转速使得线速度与钢带I运行速度一致。由于连续退火炉为了实现脱碳和防止氧化，和氧化物的还原，炉内充满保护气体。保护气体有氢气、氮气和水蒸气组成。因此，支撑辊6的外表面是石墨(碳素材料)、陶瓷、石英等