有涂层的片状金属带材的冷却的制作方法

有涂层的片状金属带材的冷却的制作方法
【专利摘要】本文描述的冷却系统用于连续冷却片状金属带材。该冷却系统安装在连续炉的下游，该连续炉干燥施加于所述片状金属上的涂层。冷却系统设有用于将冷却空气吹至所述片状金属带材上的装置。对于至少一部分用于将冷却空气吹至所述片状金属带材上的装置，该冷却系统包括用于在将冷却空气吹至所述片状金属上之前提高冷却空气的温度的装置。还公开了使用这种冷却系统的方法，例如用于冷却涂层，该涂层包括施加在晶粒取向电钢上的氧化镁。
【专利说明】有涂层的片状金属带材的冷却

【技术领域】
[0001] 片状金属带材需要在施加于其上的涂层干燥和/或固化之后和在盘绕之前进行 冷却。本发明涉及一种冷却系统，它减小了在冷却处理后在涂层中有自由水含量的危险。这 在包含氧化镁的分离器涂层（当施加在晶粒取向电钢（GOES)上时）中特别重要。本发明 还涉及使用这种冷却系统的合适的冷却方法。

【背景技术】
[0002] 晶粒取向电钢的片状金属带材在它的制造处理过程中设有涂层。使用包括氧化镁 的涂层，用作分离器。在施加涂层后，涂层在连续干燥炉中干燥，片状金属带材处于一定温 度（通常在130-160°C之间），该温度对于盘绕该片状金属来说太高。因此，片状金属带材 必须在盘绕它之前冷却至例如在40至80°C范围内的温度。
[0003] 在现有技术的工艺的状况下，冷却系统安装在干燥炉和盘绕装置之间。冷却系统 包括喷嘴，该喷嘴将环境空气（从建筑物内部或外部来获取，生产线位于该建筑物中）吹至 片状金属带材上以便充分冷却它。
[0004] 已知在晶粒取向电钢的分批退火处理（该分批退火处理在施加涂层和该涂层干 燥后进行）中存在有水可能削弱电钢的电特性（例如见US3841925和US3941623)。专利公 开文本介绍了包含涂层配方的特定氧化镁、它们的制备以及它们的应用，以便减少氢氧化 镁和水在涂层中的存在（例如 US3841925、US3941623、US3941623 和 EP-A-0416420)。
[0005] 即使当使用合适的涂层配方和涂层处理时，在片状金属带材卷上的涂层可能局部 或整体有过多水含量也是个问题。


【发明内容】

[0006] 本发明的主要目的是提供一种用于有涂层的片状金属带材的冷却系统，它使得 在片状金属带材上的涂层的水含量更低且更恒定。本发明能够有利地用于晶粒取向电钢 (GOES)的制造处理中，特别是当包含氧化镁的涂层施加于其上时。
[0007] 根据本发明的第一方面，提供了一种用于连续冷却片状金属带材的冷却系统。冷 却系统安装在连续炉的下游，该连续炉干燥施加于片状金属带材上的涂层。该炉可以是连 续的红外线干燥炉，例如包括烧气的红外线发射器，并优选是改进为在炉中有空气抽取和 吹气系统。冷却系统设有用于将冷却空气吹至片状金属带材上的装置。冷却空气可以是环 境空气（从建筑物内部或外部获取的空气），该空气可以首先通过过滤器以便消除灰尘。冷 却空气的吹送能够通过合适的装置来进行，例如通过一个风扇或多个风扇，该风扇输送和 加速冷却空气，并通过喷嘴来吹送冷却空气。能够使用的喷嘴的实例是具有通孔的板或梁， 冷却空气通过该通孔而吹至片状金属带材上。对于至少一部分用于将冷却空气吹至片状金 属带材上的装置，冷却系统包括用于在将冷却空气吹至片状金属上之前提高该冷却空气的 温度的装置。
[0008] 冷却系统能够有超过一个的用于将冷却空气吹至片状金属带材上的装置：
[0009]-可行的是，用于将冷却空气吹至片状金属带材上的这些装置中的一些将通过用 于它的装置而增加温度的冷却空气吹至片状金属带材上以便冷却该片状金属带材。
[0010]-或者，还可以是，只有用于将冷却空气吹至片状金属带材上的这些装置中的一些 将通过用于它的装置而增加温度的冷却空气吹至片状金属带材上以便冷却该片状金属带 材，用于将冷却空气吹至片状金属带材上的其它装置将并没有增加温度的冷却空气吹至片 状金属带材上。
[0011] 优选是，冷却系统设置成这样，使得冷却空气从片状金属带材的两侧吹至该片状 金属带材上。冷却系统能够布置成用于水平运行的片状金属带材、用于坚直运行的片状金 属带材、以及用于与地面成任意角度地运行的片状金属带材。
[0012] 使用根据本发明的冷却系统能够降低在片状金属带材上的涂层的水含量，例如在 晶粒取向电钢上的氧化镁涂层。水含量不仅较低，而且还在片状金属带材的卷上更恒定。
[0013] 用于提高温度的装置的实例是使用一个或多个电阻加热器来提高冷却空气的温 度。
[0014] 在优选实施例中，用于提高冷却空气的温度的装置通过使用从连续炉中抽取的热 量来提高温度，冷却系统安装在该连续炉的下游。因为连续炉中的空气处于高温，通常超过 200°C，通常为350°C，因此能够这样进行。有利的是该热量很容易获得。
[0015] 在另一优选实施例中，用于提高温度的装置包括混合装置，其中，冷却空气（例如 在建筑物内部或外部获取的周围空气）与热空气混合，例如与从连续炉内部抽取的空气混 合。当使用从连续炉内部抽取的空气时，在将冷却空气吹至片状金属带材上以便冷却它之 前，混合装置使用从炉中抽取的热量来提高冷却空气的温度。在连续炉中的空气处于较 高温度，通常超过20(TC，通常350°C。优选是，空气从连续炉的最后部分抽取，在该最后部 分中，空气处于较高温度和较低水含量（小于0. 09kg水每kg干燥空气，甚至更通常小于 0. 07kg水每kg干燥空气），以便有利地实现在冷却后在涂层中的较低自由水含量。
[0016] 在可选实施例中，用于提高温度的装置包括在用于冷却空气的流体槽道和用于热 空气（例如从连续炉中抽取的热空气）的流体槽道之间产生换热的装置。当使用从连续炉 中抽取的热空气时，通过使用从连续炉抽取的热量来提高冷却空气的温度。
[0017] 在另一优选实施例中，用于提高温度的装置包括换热器，其中，换热接触的流体槽 道用于冷却空气和用于热空气，例如从连续炉中抽取的热空气。
[0018] 在任意所述实施例中，该冷却系统能够包括沿片状金属带材的生产方向的不同部 分。可以只有一些所述部分设有用于将通过用于它的装置而提高温度的冷却空气吹至片状 金属带材上以便使其冷却的装置。其它部分可以设有用于将冷却空气吹至片状金属带材上 的装置，它吹送并未提高温度的冷却空气。这意味着当设计用于特定情况的冷却系统时的 设计自由度。
[0019] 优选是，用于吹送由合适装置提高温度的冷却空气的装置布置在最终冷却部分或 冷却系统的最终冷却部分中。应当知道，在冷却系统的最终部分吹送提高温度的冷却空气 将特别有利于降低在片状金属带材的涂层中的水含量。
[0020] 还可以选择根据特定涂层处理的需要而使用或不使用用于提高冷却空气的温度 的装置：可以关闭加热系统（例如电加热）或停止使用从连续炉抽取的热量（例如停止在 从连续炉中抽取的空气与冷却空气之间的换热，或者停止从连续炉中抽取的空气与冷却空 气的混合）。它能够在处理中提供灵活性，例如，根据需要（例如涂层处理、钢片、涂层厚度 或类型……）来打开或关闭用于提高冷却空气的温度的装置（或者通过控制系统来控制 它）。
[0021] 根据本发明的第二方面，介绍了一种用于涂覆片状金属带材的连续生产线。该连 续生产线包括连续炉，该连续炉干燥施加在片状金属带材上的涂层，该连续生产线还包括 在连续炉下游的、如本发明第一方面的任意实施例中的冷却系统。
[0022] 根据本发明的第三方面，介绍了一种用于连续冷却片状金属带材的方法。冷却系 统安装在连续炉的下游，该连续炉干燥施加在片状金属带材上的涂层。该方法包括以下步 骤：
[0023] -使得有涂层的片状金属带材在超过100°C (例如在130°C和160°C之间）的温度 进入冷却系统；
[0024] -通过本发明第一方面的冷却系统将冷却空气吹至片状金属带材上，从而使得有 涂层的片状金属带材冷却至低于90°C的温度（优选是在40和80°C之间的温度）。冷却空 气或者至少一部分冷却空气的温度在将它吹至片状金属带材上之前通过使用从连续炉中 抽取的热量而提1?。
[0025] 优选是，片状金属带材在冷却之后盘绕。
[0026] 优选是，通过使得冷却空气（例如从建筑物内部或外部获取的周围空气）与从连 续炉中抽取的空气混合而提高冷却空气的温度。冷却空气再吹至片状金属带材上以便使其 冷却。更优选是，少于10%质量的、从连续炉中抽取的空气添加至冷却空气中。甚至更优选 是，少于6%质量的、从连续炉中抽取的空气添加至冷却空气中。这产生了吹至片状金属带 材上的冷却空气的合适条件。
[0027] 在可选方法中，通过在用于冷却空气的流体槽道和用于从连续炉中抽取的热空气 的流体槽道之间的换热关系而产生冷却空气的温度的提高。
[0028] 优选是，冷却空气的温度的提高在5至25°C的范围内。
[0029] 甚至更优选是，在该方法中，对冷却空气的温度的提高和/或温度进行控制，优选 是通过反馈控制系统。优选是，冷却空气的温度提高至20°C和30°C之间的温度，更优选是 在20°C和25°C之间的温度，因为这些范围是用于冷却空气的最合适的温度。
[0030] 能够测量冷却空气的温度，且通过反馈控制系统，冷却空气的温度的提高能够被 控制。当使用空气混合系统时，能够对电磁阀或风扇速度进行控制，以便控制从连续炉中抽 取的、与冷却空气混合的空气量。当通过在用于冷却空气的流体槽道和用于从连续炉中抽 取的热空气的流体槽道之间或者在换热器（在该换热器中，换热流体槽道用于所述冷却空 气和用于从所述连续炉中抽取的所述空气）中的换热来实现冷却空气的温度的提高时，反 馈控制例如能够是通过控制从连续炉中抽取的热空气量，该热空气将与冷却空气换热。这 种控制方法很有利，能够在所有条件下（例如在用作冷却空气的周围空气的不同条件下） 获得高效冷却，同时防止不可接受的自由水含量水平。
[0031] 优选是，在冷却后在片状金属带材上的涂层的自由水含量低于涂层材料的〇. 5% 质量，优选是低于涂层材料的〇. 3%质量。涂层的水含量能够这样获得，即通过称重试样、对 试样加热以便除去全部水、以不会吸收水汽的方式来使其冷却、以及重新称重该试样。
[0032] 冷却系统和用于冷却的方法能够有利地用于这样的处理，在该处理中，片状金属 带材是晶粒取向电钢带材。另一优选用途是涂层包括氧化镁（更优选是当涂层包括超过涂 层干质量的20%质量的氧化镁时,更优选是超过50%质量）的情况，这在晶粒取向电钢中 频繁使用。因为在晶粒取向电钢上的这种涂层中的残余水含量在进一步的处理中很不利， 因此涂覆有这种涂层的晶粒取向电钢特别受益于采取减小水含量的措施。

【专利附图】

【附图说明】
[0033] 图1表示了用于涂覆片状金属带材的连续生产线，该生产线包括根据本发明第一 方面的冷却系统。
[0034] 图2表示了包括控制系统的本发明实施例。

【具体实施方式】
[0035] 图1表示了用于涂覆片状金属带材的连续生产线。表示了连续炉105的最终部分， 在片状金属带材110上的涂层在该最终部分中干燥。连续炉105后面是冷却系统115。在 冷却后，片状金属带材110在盘绕装置118处进行盘绕。
[0036] 在本发明的第一实例中，从连续炉105中抽取热空气120。热空气的一定容积部分 125被排出，热空气120的另一容积部分130在换热器134中与冷却空气132 (该空气从环 境获取，从建筑物内部或外部）换热。在已经经过换热器134之后，从炉中抽取的空气在处 理后被排出，例如通过烟囱送出。冷却空气132通过风扇138 (并通过喷嘴，图中未示出） 而吹至片状金属带材110上，以便冷却片状金属带材110。作为实例，从连续炉105抽取的 热空气120处于350°C的温度。冷却空气132从建筑物内部获取，例如在15°C的温度。通 过从热空气130的所述容积部分到冷却空气132的热交换，冷却空气132的温度提高至例 如25°C，且该冷却空气吹至片状金属带材110上，以便使其冷却。
[0037] 在第二实例中，冷却空气142(环境空气，例如从建筑物内部或外部来获取）通过 加热装置而被加热，例如通过电加热器145,随后由风扇148吹至片状金属带材110上，以便 冷却片状金属带材110。
[0038] 在第三（和优选）实例中，从连续炉105中抽取热空气150。获取冷却空气152(例 如来自建筑物内部和外部的环境空气），并在混合装置156中与从连续炉中抽取的热空气 150的一定容积部分混合。风扇158将冷却空气157吹至片状金属带材110上，以便冷却片 状金属带材。
[0039] 图2表示了本发明的更详细实施例。图2表示了连续炉205的最终部分，片状金 属带材210上的涂层在该连续炉205中干燥。连续炉205的下游安装了多个冷却系统212。 在冷却后,片状金属带材210在盘绕装置214处盘绕。优选是，烧气的辐射干燥器220用于 在连续炉205中干燥在片状金属带材210上的涂层。抽取热空气224的抽取装置222安装 在连续炉205中。抽取的热空气224通过一个或多个质量传递风扇226来输送。抽取的热 空气的第一部分228通过吹风系统230而在连续炉205中吹至片状金属带材210上，以便加 强干燥处理并更有能量效率地利用烧气的辐射干燥器220。抽取的热空气的另一部分232 排出，一部分234用于冷却系统212中（在各冷却系统中、或者在一些冷却系统中，但优选 是在盘绕单元214之前的最后冷却系统中）加热冷却空气240。获取冷却空气240 (例如 环境空气），并在过滤单元242中过滤它后使它与抽取的热空气的部分234混合，冷却空气 250再通过风扇244来输送。通过吹风装置252,冷却空气250吹至片状金属带材210上， 以便使其冷却。能够提供反馈控制系统，该反馈控制系统通过冷却空气250的温度的测量 260来控制电磁阀262,以便控制所抽取的热空气234的、与冷却空气240混合的容积部分。
[0040] 处理的片状金属带材的普通宽度在0. 75米和1. 68米之间。片状金属带材通过冷 却系统的普通线速度是80-120m/min。
[0041] 在本发明的一个实例中，混合装置使得冷却空气与从连续炉抽取的空气混合。例 如，在12 °C的温度从建筑物内部获取100kg/h的冷却空气，且每kg干燥空气有0. 01kg的水 含量。从连续炉中抽取的5kg/h的空气在混合装置内加入冷却空气中，该空气处于300°C， 并包含0. 07kg水每kg干燥空气。空气混合物吹至片状金属带材上以便使其冷却。这意味 着一定容积的冷却空气为l〇5kg/h并在25. 7°C的温度，且水含量为0. 013kg水每kg干燥空 气。
[0042] 在本发明的另一实例中，提供了混合装置，以便使得冷却空气与从连续炉抽取的 空气混合。例如，在12°C的温度获取100kg/h的冷却空气，且每kg干燥空气有0. 01kg的水 含量。从连续炉中抽取的3kg/h的空气在混合装置内加入冷却空气中，该空气处于300°C， 并包含0.07kg水每kg干燥空气。空气混合物吹至片状金属上以便使其冷却。这意味着一 定容积的冷却空气为l〇3kg/h并在20. 4°C的温度，且水含量为0. 012kg水每kg干燥空气。 [0043] 使用这种冷却系统和这种方法的结果是晶粒取向电钢具有更低和更恒定的水含 量。在实例中，能够在将冷却空气吹至片状金属上之前测量冷却空气的温度。通过控制从 炉中抽取的空气的容积，冷却空气的温度能够被控制成例如保持低于30°C，或者例如低于 25°C，但是高于20°C。
[0044] 本发明的不同实施例和实例的不同特征可以组合，这些组合将在本发明内。
【权利要求】
1. 一种用于连续冷却片状金属带材的冷却系统，其中： 该冷却系统安装在连续炉的下游，该连续炉干燥施加于所述片状金属带材上的涂层； 其中，所述冷却系统设有用于将冷却空气吹至所述片状金属带材上的装置； 其中，对于至少一部分用于吹送冷却空气的所述装置，该冷却系统包括用于在将所述 冷却空气吹至所述片状金属带材上之前提高所述冷却空气的温度的装置。
2. 根据权利要求1所述的冷却系统，其中：用于提高所述冷却空气的温度的所述装置 通过使用从所述连续炉抽取的热量来提高所述温度。
3. 根据权利要求2所述的冷却系统，其中：用于提高所述冷却空气的温度的所述装置 包括混合装置，在所述混合装置中，冷却空气与从所述连续炉内部抽取的空气混合，因此， 混合装置通过使用从所述连续炉抽取的热量来提高所述冷却空气的温度。
4. 根据权利要求2所述的冷却系统，其中：用于提高所述冷却空气的温度的所述装置 包括在用于所述冷却空气的流体槽道和用于从所述连续炉抽取的热空气的流体槽道之间 产生热交换的装置，例如换热器，从而通过使用从所述连续炉抽取的热量来提高所述冷却 空气的温度。
5. 根据前述任意一项权利要求所述的冷却系统，其中： 该冷却系统包括沿片状金属带材的生产方向的不同部分；以及 其中，用于吹送提高了温度的冷却空气的装置布置在最终冷却部分中或所述冷却系统 的最终冷却部分中。
6. -种用于涂覆片状金属带材的连续生产线，包括：连续炉，该连续炉干燥施加于片 状金属带材上的涂层，并包括在所述连续炉下游的、如前述任意一项权利要求所述的冷却 系统。
7. -种用于连续冷却片状金属带材的方法，其中：如权利要求1至5中所述的冷却系 统安装在连续炉的下游，该连续炉干燥施加于所述片状金属带材上的涂层，所述方法包括 以下步骤： 使得有涂层的片状金属带材在超过l〇〇°C的温度进入所述冷却系统； 通过冷却空气使得所述有涂层的片状金属带材冷却至低于90°C的温度，其中，在所述 冷却空气吹至所述片状金属带材上之前，在所述冷却系统中，通过用于该冷却空气的装置 而提高至少一部分冷却空气的温度。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中：反馈控制系统用于控制所述冷却空气的温度。
9. 根据权利要求7-8所述的方法，其中：所述冷却空气在20°C和30°C之间的温度吹至 所述片状金属带材上，以便使其冷却。
10. 根据权利要求7-9所述的方法，其中：在冷却后在片状金属带材上的涂层的自由水 含量低于涂层材料的〇. 5 %质量。
11. 根据权利要求7-10所述的方法，其中：所述片状金属带材是晶粒取向电钢带材。
12. 根据权利要求7-11所述的方法，其中：所述涂层包括氧化镁。
【文档编号】C21D9/573GK104066857SQ201380006223
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年2月4日 优先权日:2012年2月13日
【发明者】P·勒努瓦, N·埃旺 申请人:索拉劳尼克斯股份有限公司