1、概述

2011年，我國電工鋼表觀消費量約為783.35萬t，其中，冷軋無取向電工鋼表觀消費量約為601.49萬t。隨著我國工業(yè)化的發(fā)展和變革，無取向電工鋼板帶的需求量在不斷增長。冷軋無取向電工鋼生產(chǎn)中，需要進行脫脂清洗、退火、涂層固化處理。本文結(jié)合國內(nèi)外無取向電工鋼的發(fā)展情況，介紹了無取向電工鋼處理線的新技術(shù)。

2、冷軋無取向電工鋼處理線新技術(shù)

冷軋無取向電工鋼處理線是無取向電工鋼生產(chǎn)的核心，其集多種生產(chǎn)工藝于一體。

無取向電工鋼處理線技術(shù)的發(fā)展，主要體現(xiàn)在清洗技術(shù)、熱處理技術(shù)、涂層技術(shù)、帶鋼檢測技術(shù)的發(fā)展。

2.1、帶鋼脫脂清洗技術(shù)

帶鋼表面的清潔質(zhì)量是產(chǎn)品質(zhì)量的先決條件，沒有清洗潔凈的帶鋼將會直接影響到成品的電磁性能，還會造成爐輥結(jié)瘤。因此，帶鋼清潔技術(shù)至關(guān)重要。目前冷軋無取向電工鋼處理線采用聯(lián)合清洗技術(shù)，即對帶鋼先進行堿噴洗（或浸洗）加噴刷，然后進行水刷洗和熱水噴淋。為了達(dá)到更好的清洗效果，許多處理線除了采用常規(guī)的堿洗設(shè)備外，還增加了電解清洗設(shè)備，

帶鋼在經(jīng)過堿液化學(xué)清洗后，由于皂化作用和乳化作用有限，許多油污粒子和鐵粉等還附著在帶鋼表面的空隙里面，不易徹底清洗干凈，因此需要進行電解清洗。電解清洗技術(shù)發(fā)展很快，目前主要采用高密度電解清洗以達(dá)到更快更好的清洗效果。高密度電解即在電解過程中增加電流強度，在一定范圍之內(nèi)，電流強度越大，產(chǎn)生氣泡越多，電解清洗效果越明顯。一般常規(guī)電解清洗電流密度最大為15A/dm2，高密度電解清洗電流密度可達(dá)50~100A/dm2。

2.2、熱處理技術(shù)

熱處理技術(shù)是電工鋼生產(chǎn)的核心技術(shù)之一。熱處理中燃燒、加熱、冷卻技術(shù)一直在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。

（1）快速加熱技術(shù)

電工鋼退火爐的加熱速率一般約為20℃/s�？焖偌訜峒夹g(shù)，即采用快速加熱裝置（直接通電或感應(yīng)加熱），以100~550℃/s的加熱速率將帶鋼快速加熱到脫碳溫度，不僅大大提高了電工鋼的磁性，還提高了作業(yè)率。目前，日本住友、日本鋼管、新日鐵和美國Armco公司已將該項技術(shù)用于生產(chǎn)無取向電工鋼和取向電工鋼。

（2）全輻射管加熱技術(shù)

傳統(tǒng)無取向電工鋼退火爐采用無氧化加熱與輻射管加熱結(jié)合的方式，這對生產(chǎn)一般品質(zhì)的無取向電工鋼是可行的，但不宜生產(chǎn)品質(zhì)較高、要求加熱溫度較高的電工鋼產(chǎn)品。無氧化爐無氧化加熱采用明火與帶鋼接觸，通過控制空燃比來防止帶鋼氧化；而全輻射管加熱則是通過輻射加熱的方式，帶鋼存在于有保護氛圍的爐內(nèi)，不與火焰接觸，因而氧化幾率非常低。

與無氧化加熱相比，全輻射管加熱前面爐段中爐溫與板溫溫差相對較小，帶鋼升溫速率較低，達(dá)到工藝板溫所需要的爐長較長。因此，應(yīng)提高前面爐段輻射管能力，從而提高爐溫，此外，全輻射管加熱段長度較長，投資也有所增加。

（3）燒嘴燃燒及控制技術(shù)

針對電工鋼帶鋼需在盡量短的時間達(dá)到一定的高溫，同時為了盡量提高燒嘴的效率，燒嘴燃燒技術(shù)是快速加熱的一項重要技術(shù)。20世紀(jì)90年代末，日本鋼管公司（NKK）和日本工業(yè)爐公司（NFK）研制出了新型高效蓄熱式燃燒器，煙氣余熱的回收達(dá)到極限（空氣預(yù)熱溫度高達(dá)1000~1200℃），而排煙溫度則降至100℃左右，同時實現(xiàn)了低NOx物的排放，形成了真正意義上的高溫空氣燃燒技術(shù)、即“第2代再生燃燒技術(shù)”。這種高效蓄熱式燃燒技術(shù)在實際應(yīng)用中具有顯著的優(yōu)點：一是可節(jié)約能源25%~70%；二是爐體尺寸可縮小15%~30%；三是污染排放可降低25%以上。

除了控制燃燒效率達(dá)到節(jié)能效果之外，對于燒嘴控制和燒嘴的點火控制也很關(guān)鍵。傳統(tǒng)的電工鋼處理機組采用比例控制方式來調(diào)節(jié)爐區(qū)溫度，爐外配置有長明燒嘴進行手動點火。手動點火不僅增加了人員的操作強度，而且由于長明燒嘴始終在燃燒，造成了能源浪費。此外，使用比例控制方式調(diào)節(jié)燒嘴燃燒，其調(diào)節(jié)一個區(qū)段的空氣和燃?xì)獗壤�，在調(diào)節(jié)過程中不僅會帶來爐壓波動大，而且會導(dǎo)致空燃比調(diào)節(jié)一時難以匹配，燃燒不充分，從而造成能源浪費和廢氣排放不合格。

新型燒嘴采用脈沖控制方式，并帶有自動點火裝置，其優(yōu)點：一是自動點火方式減輕了人工的操作強度；二是沒有長明燒嘴，減少了不必要的能源浪費；三是每個燒嘴已經(jīng)調(diào)節(jié)好了固定的空燃比，只需進行開或關(guān)，燃燒效率高，不會造成能源浪費和廢氣排放不合格。

（4）高溫高氫退火技術(shù)

不同的鋼種，對退火溫度的要求不同，一般電工鋼牌號越高，要求爐溫越高，其對爐體輻射管、碳套、耐材等的要求也越高。

為了提高帶鋼的產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是為了獲得更加光潔的帶鋼表面質(zhì)量，需在高溫退火時通入高氫氣氛，氫氣含量可以達(dá)到70%以上。但氫氣為易燃?xì)怏w，能與空氣形成爆炸性混合物，遇熱或明火即爆炸，在空氣中其爆炸極限含量為4.1%~74.2%。因此，對爐子的氣密性、安全性、爐壓控制等要求更嚴(yán)格。

（5）氣墊懸浮帶鋼技術(shù)

在退火爐的高溫濕氣氛段，帶鋼表面沉積下來的氧化物（Fe3O4、Fe2O3、FeO、FeSiO、SiO2等）極易被還原，因此在與帶鋼接觸的此段爐輥上會形成結(jié)瘤而導(dǎo)致帶鋼劃傷。為了解決該問題，采用帶鋼氣墊懸浮裝置（圖3）來可取代爐輥。其工作原理是利用空氣動力學(xué)的基本原理，采用高溫循環(huán)風(fēng)機，使漂浮器噴嘴噴出的強大氣流在鋼帶下面產(chǎn)生一種托力，致使帶鋼懸浮從而代替了爐輥支持帶鋼。

氣墊懸浮裝置廣泛應(yīng)用于涂層后的帶鋼，由于其表面涂層液沒有完全固化，應(yīng)盡量避免與其他物體接觸，采用氣墊懸浮裝置，有利于保護涂層。此外，氣墊懸浮裝置本身帶有導(dǎo)流板，可以對帶鋼進行糾偏。

（6）控冷技術(shù)

高溫退火后，帶鋼進入到緩冷段，緩冷到600℃左右的過程中對電工鋼帶鋼的磁性和板形至關(guān)重要，因此常規(guī)配置的緩冷段都有多分割閥，用于調(diào)節(jié)帶鋼的冷卻速率。對于不同寬度規(guī)格的帶鋼，多分割閥的開度不同。新開發(fā)的多分割閥配備有自動執(zhí)行機構(gòu)，可根據(jù)不同的工藝制度及不同的帶鋼寬度對多分割閥開度進行控制，可更加精準(zhǔn)地控制帶鋼冷卻速率。

（7）余熱利用回收技術(shù)

退火機組的余熱回收能大大提高節(jié)能效果。余熱回收主要是將退火爐排放的煙氣回收（圖4），利用到清洗段的介質(zhì)加熱，使其在正常穩(wěn)定生產(chǎn)下可以不使用蒸汽進行加熱。余熱回收方式有3種：一是低壓熱交換器余熱回收，二是余熱鍋爐回收，三是高溫水回收。對于電工鋼連續(xù)處理機組，采用高溫水回收是性價比最高的一種方式，其投資小，節(jié)能效果顯著。其利用煙氣加熱高溫水裝置，高溫水裝置是一個密閉循環(huán)的裝置，不僅可以對清洗段堿液加熱，也可以對清洗熱水加熱，還可以對熱風(fēng)干燥進行加熱。

2.3、涂層技術(shù)

電工鋼帶鋼表面需要涂覆一層絕緣層。電工鋼的絕緣性、耐熱性、附著性、沖片性、疊片系數(shù)、焊接性能、耐油性能、耐氟利昂性能等都與涂層有著密切的關(guān)系。為此，提高涂層的精度、開發(fā)新的涂層液，改善帶鋼涂覆和固化條件等是涂層技術(shù)發(fā)展的方向。

（1）高精度涂層機技術(shù)

涂層機是涂覆絕緣層的的關(guān)鍵設(shè)備，經(jīng)過多年發(fā)展，涂層機由原來的二輥涂層機（上下各1個輥）、四輥涂層機（上下各2個輥），發(fā)展到上下各3個輥的六輥涂層機。六輥涂層機輥子分別為涂布輥、粘液輥、計量輥，此外還有預(yù)噴涂嘴、機架及升降機。為了對帶鋼上下涂層進行調(diào)節(jié)，帶鋼上下表面各一套涂層機。目前這類涂層機又分成兩種，一種是先對帶鋼下表面進行涂層，經(jīng)過轉(zhuǎn)向后再對上表面進行涂層，上下表面涂層厚度可以分別控制，這種涂層機已在寶鋼應(yīng)用。另外一種是對帶鋼上下表面同時進行涂層，上下表面涂層均可控制，這種涂層機在日本、歐洲、中國臺灣等國家和地區(qū)廣泛應(yīng)用。

另外，為了達(dá)到精確的涂層控制要求，還配備有膜厚儀用于檢測涂層厚度，并利用檢測的厚度值對涂層機進行閉環(huán)控制，以達(dá)到實時控制涂層厚度的目的。

（2）新型涂層液的開發(fā)與選用

無取向電工鋼表面絕緣涂層主要有無機涂層、有機涂層和半無機涂層3大類。

目前，我國冷軋無取向電工鋼表面涂層大多為含鉻的絕緣涂層。在帶鋼表面涂覆絕緣層不僅要求其具有良好的粘著性、耐熱性、耐蝕性、耐油性和耐冷凍性，而且還應(yīng)具有連續(xù)沖制性和良好的焊接性能�？偟陌l(fā)展趨勢是有機涂層逐漸被淘汰，無機涂層逐漸代替半無機涂層。

新的涂層液發(fā)展方向分為綠色環(huán)�；�（無鉻、無有機溶劑）、無機-有機納米雜化材料（摻雜材料）、自粘結(jié)涂層3個方面。日本、韓國以及我國部分涂層液廠家已經(jīng)開發(fā)了無鉻涂層液，如韓國采用無鉻稀土元素涂層液，日本采用磷酸鹽-有機樹脂絕緣涂層，我國采用含鉬酸鹽環(huán)保涂層液。此外，我國正在進行聚有機硅倍半氧烷涂層液的研發(fā)。

自粘結(jié)涂層電工鋼以自粘接涂層固定鐵芯疊片，而且是在鐵芯整個面上進行固定，固定強度大大提高，特別適合于其他固定方式會導(dǎo)致扭曲或剛性不夠以及不便于鉚接和焊接的情況，電工鋼磁性能損傷少，在達(dá)到相同的效果下電機可以做得更小，并且有效地減小了鐵芯中電工鋼片的振動和噪音，適用于高品質(zhì)音響電機。這種涂層電工鋼在磁懸浮列車上已經(jīng)得以應(yīng)用，而且前途和市場非常廣。

（3）后清洗裝置的選用

有的企業(yè)在無取向電工鋼退火生產(chǎn)線的退火爐段之后增加了后清洗裝置。后清洗裝置的作用是對經(jīng)過退火后的帶鋼進行清洗，以減少帶鋼表面殘余雜質(zhì)（如碳粉），獲得清潔的基板，以及進行板溫調(diào)節(jié)，達(dá)到最適合涂層的帶鋼溫度。

2.4、高精度帶鋼檢測技術(shù)

為了確保電工鋼的產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)線上配備了一系列在線檢測設(shè)備，其中常規(guī)配置有糾偏裝置、連續(xù)測厚儀、鐵損儀以及各種在線分析儀。

現(xiàn)在許多電工鋼處理線還配備了先進的檢測裝置，如在線膜厚儀、帶鋼缺陷檢測儀等。膜厚儀用于檢測帶鋼表面涂覆絕緣層的厚度和均勻性，目前膜厚儀有兩類，一類是在涂層前后都設(shè)置厚度檢測，利用前后差值來計算涂覆絕緣層厚度；另一類是在帶鋼涂覆之后通過X射線熒光攝像，對絕緣層中的某一化學(xué)成分進行分析，得出絕緣層厚度。有的處理線利用這膜厚儀測量值反饋給涂層機，涂層機根據(jù)反饋值進行實時調(diào)整，實現(xiàn)了閉環(huán)控制。

帶鋼缺陷檢測是利用影像技術(shù)，對連續(xù)運行的帶鋼進行跟蹤，把其與系統(tǒng)內(nèi)所有的缺陷進行對比，從而找出具體的帶鋼缺陷。

目前電工鋼處理線上膜厚儀、缺陷檢測儀雖然都在使用，但檢測精度較低。此外，退火爐為臥式爐，板溫的測量不夠準(zhǔn)確。

2.5、其他

另外，電工鋼處理線與其他板帶處理線一樣，在上卷、開卷、穿帶、焊接、卸卷等方面自動化控制技術(shù)較先進。

電工鋼新產(chǎn)品的開發(fā)已有成果，如的電動汽車用電工鋼、中高頻電機用極薄電工鋼片（0.15mm左右）、中高頻電機用高硅電工鋼片（硅含量達(dá)到6.5%）。隨著熱軋電工鋼今年將最終退出市場，以前一直在倡導(dǎo)，并且國外一直大量生產(chǎn)的低碳低硅半工藝電工鋼以低生產(chǎn)成本且節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢將取代熱軋電工鋼片。

3、結(jié)語

在全球石油資源緊張，電力消耗持續(xù)增長的大背景下，電工鋼具備在電子和磁特性上的優(yōu)勢，在鋼鐵生產(chǎn)中的地位越來越重。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，電工鋼生產(chǎn)線的技術(shù)也日新月異，我國應(yīng)在電工鋼處理線方面不斷地開發(fā)新工藝、新技術(shù)，以達(dá)到生產(chǎn)出能耗和成本更低、產(chǎn)量和質(zhì)量更高的冷軋電工鋼產(chǎn)品

(關(guān)鍵字：電工鋼 處理 技術(shù))