取向硅钢表面质量浅析
郑锦立张爱春
（新万鑫（福建）精密薄板有限公司，福建仙游 351200）
摘要硅钢片涂MgO后，在高温氢、氮气氛退火的工艺技术下，高温1150℃炉内气氛中，退火处理产生硅酸镁底层覆盖硅钢片表面，再经T2涂层形成最终的成品，一级的取向硅钢呈银灰无差表面光滑光泽性良好，水分是影响表面质量的最主要因素之一。
Surface Quality Study of Oriented Silicon Steel
Zheng Jinli Zhang Aichun
(New Wanxin (Fujian) Precision Sheet Limited Corporation, Xianyou Fujian, 351200)
Abstract After coating the silicon sheet with MgO, using the technology of high temperature annealing at hydrogen and nitrogen atmosphere and with the furnace temperature of 1150℃, a magnesium silicate underlayer generated through annealing treatment covered on the surface of silicon steel sheet. The finished product is formed after T2 coating is coated.
First degree oriented silicon steel has silver gray surface without chromatic aberration, and with good smoothness and glossiness. Water is one of the most essential factors influencing the surface quality.
Key words oriented silicon steel, cendol, water, coating
1取向硅钢表面主要缺陷
生产取向电工钢易出现的有露晶、氧化发紫发黑、条纹划伤、无光泽等质量缺陷。
2水是影响露晶氧化的主要成分
2.1改变以往观念
水要区分含水率，我们常犯的习惯性错误是提含水率，就直接误导是氧化镁含水率过高引起露晶的，但实际上是水在作怪，因为真正影响露晶是在罩退，含水率高只能说进炉的条件差。如果排水率好，即使含水率过高在发生露晶反应之前能够将水分排出就不会露晶。要打破习惯性思维，这样才能到真因，对其作出有效的改善。
以往一直都认为MgO的涂层少是影响露晶氧化的主要原因，从化学的角度看，固体和固体之间的化学
反应只有在接触面能够发生反应，没有接触的就不能反应，也就是说和硅钢接触的那些MgO会形成底层，其余多涂上的就是浪费。
钢卷中氢氧化镁在的高温罩式炉加热过程中，温度大于330℃开始分解：Mg(OH)2====MgO+H2O。 水蒸气是以扩散的方式排放到炉内气体中。如果炉内的气体含水量高，和钢卷里面的水分差异小，扩散 系数就小不利于水分的排放，反之则有利于水分的排放，见图1、图2。
图1 炉内水汽多、扩散系数小，扩散比较慢图2 炉内水汽少，扩散系数大，扩散比较快
随着水分的减少化学反应式就会正向反应，如果炉内气体的水含量多，那钢卷内的水蒸汽也难以排放，只能滞留在钢卷内，在高温情况下会促使钢卷氧化发紫发黑和露晶。
2.2钢卷的含水量和罩退加热过程中炉内气体水含量随时间的变化
2.2.1含水量
以1m2氧化镁含水率为3%为例，单面涂布量为6g，钢带宽650mm，长4000m为例，含水量为4000×6×3%×2×0.65 = 936(g)，一个罩退炉3颗钢卷，含水量约3kg水，水的沸点是100℃，在高温条件下，是以气体的形式存在，若罩退的排水系统好，能够尽快排出水汽，使钢卷内的水含量保持在3ppm，可以有效的防止氧化，也是形成良好底层的最佳条件，氧化镁和取向硅钢表面的二氧化硅在罩式炉高温退火中发生如下的反应：2MgO+SiO2=Mg2SiO4，MgO+SiO2=MgSiO。
反应结果硅酸镁和偏硅酸镁氧化镁为主的硅酸镁底层具有一定的绝缘性、耐热性以及防锈性。氧化镁的熔点高达2800℃，氧化镁涂布量多少不会造成露晶，主要是形成底层的条件和防止成卷取向硅钢在高温退火时熔融黏结。
2.2.2 炉内气体水含量随时间的变化
根据露点和含水量的关系（表1）计算炉内气体的含水量，以2.5m³的炉内气体为例，新万鑫某罩式炉露点情况计算见表2。
表1露点和含水量的关系
露点和含水量的关系
露点/℃含水量/g⋅m−3露点/℃含水量/g⋅m−3露点/℃含水量/g⋅m−3
7 7.75
20 17.3
−6 3.169
6 7.26
19 16.31
−7 2.946
18 15.37
5 6.797
−8 2.737
4 6.36
17 14.48包装袋印刷
−9 2.541
3 5.947
16 13.63
−10 2.358
续表1
露点和含水量的关系
露点/℃含水量/g⋅m−3露点/℃含水量/g⋅m−3露点/℃含水量/g⋅m−3
2 5.559
15 12.83
−11 2.186
捕虾机电路图
1 5.192
14 12.04
−12 2.026
4.523
13 11.35
−13 1.876
12 10.66
−1 4.487 −14 1.736
timev
11 10.01
−2 4.217 −15 1.605
10 9.309
−3 3.93 −16 1.483
9 8.819u盘摄像机
−-4 3.66 −17 1.369
8 8.27
−5 3.407 −18 1.261
表2露点情况
时间/h 7 12 18 23 27 36 49 61 露点/℃11.1 8.7 6.8 2.5 −2.37 −7.8 −11.2 −15.6
含水量/g⋅m−310.07 8.71 7.66 5.7 4.1 2.77 2.15 1.54
2.5m3炉内含水量/g 25.175 21.775 19.15 14.25 10.25 6.925 5.375
3.85
可以绘制出炉内气体在各个时间段的含水量图和水含量的趋势，见图3。
图3 含水量图
根据气体的流量和炉内气体的含水量也可以计算出各个时间段水分的排出量如第12个小时水分的排出
量约为：10.07×6×70% = 42.294(g)。
公式中，10.07为该时间段的单位体积的含水量，6为气体的排放量，70%为气体的利用率，由此可见
罩式炉气体的利用率不高的缺点，提高气体的利用率对表面质量的提高具有重要的意义，也是今后改善的空间。
2.3新旧罩退炉的结构和优缺点
新旧罩式炉结构改善图，见图4。
图4 新旧罩式炉结构改善图
旧罩式炉缺点：
（1）进气量，30%的进气量由下面开槽直接流失造成浪费；
（2）进气温度低，直接进入钢卷区域，会影响钢卷吸热尤其是下层钢卷的温度；
（3）炉内水汽不易排出，水份的扩散系数小不利水汽的排放；
（4）热量由外到里，而气体流量由里往外，不利于热量的传递。
新罩式炉优点：
（1）进气能够得到充分利用；
视觉定位系统（2）进气经过内罩内壁得到加热，不会影响钢卷吸热；
（3）气体单向流动有利水汽的排放，是钢卷内水分的扩散系数增大，有利于水汽的排放；
（4）气体从侧壁流向钢卷过程中可以充分吸收温度，使热量得到有效的利用。
3氧化镁涂布和收卷张力
涂布量的多少不影响露晶，以氧化镁涂层条纹为例，如果说条纹的涂布多，那么没有条纹的部位涂布少。那么存在涂布量满足要求的过渡段条纹，结果却是板中间露晶或者整板面露晶，这个更要引起大家深思的问题，如果是涂层问题，那也应该是一卷中的小局部涂层薄，而不是整卷涂层薄。
固体之间发生化学反应只在接触面，涂布量多少不是露晶的主要原因。涂布量的多少会影响到底层的颜，涂布量偏多的颜比较深偏暗，涂布量偏少了颜比较浅偏浅红，整体来说板面的质量都比较好，比较光滑，不会有露晶和氧化。
当然涂布量过少的话会粘带，从粘带附件的板带看，如果钢卷的整体表面质量好，粘带处的板带质量也比较好，没有出现露晶氧化等不良的底层，也证明了涂布量不是影响露晶的主要原因。
氧化镁涂层线的收取张力不是越小越好，从罩退出炉的情况看，当钢卷放置地上时，钢卷里面的氧化镁粉末就会喷出，钢卷都是扁的说明钢卷层与层之间的空隙足够大，没有再减小收卷张力的必要性，从钢卷的内外圈的质量对比看，外圈露晶与内圈比为4:1，内圈的表面质量偏黑没有露晶，也说明了收卷张力大、水分多时板面会比较黑。
4 T2涂层对表面质量的影响
T2涂层将填充覆盖凹凸不平的硅酸镁底层上，提高电阻和叠片系数，使其更耐用，T2涂层会影响表面
的光泽，从新旧辊产出的钢卷看，新辊产出的钢卷比较光滑，光泽性好，旧辊的产出多为条纹状，光泽差。涂布量多表面质量较好，涂布少了光泽相对差，涂布量过多就会发白或起粉，最佳的涂布量似发白又未发白，来保证板面的质量和粗糙度。
5 结论
水分多少和T2涂液的多少是影响板面质量的重要因素，尽量控制氧化镁涂层的含水量，研发排水速度快又多的新型罩退炉，提高T2涂液的分布量来保证良好的板面质量。
参考文献
叶轮加工
[1] 何忠治等. 电工钢[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2012.
[2] 邹子英等. 高温氢气退火提高硅钢片质量的研究.
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