專利名稱：一種復(fù)合式烘干取向硅鋼板絕緣涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及取向硅鋼板絕緣涂層的涂布方法，具體地屬于一種復(fù)合式烘干取向硅 鋼板絕緣涂層的方法。
背景技術(shù)：
電工鋼廣泛應(yīng)用于各種電機、壓縮機、變壓器等電器產(chǎn)品中。在使用過程中，電工 鋼帶通常需要沖片后疊裝，加工成疊片鐵心。為了保證疊片間的絕緣，電工鋼產(chǎn)品表面需要 涂布絕緣涂層。
無取向電工鋼表面涂敷含鉻的絕緣涂層在N2中450°C X 30S烘干燒結(jié)。取向電 工鋼表面涂敷組成為100 mL的30%膠狀SiO2 + 75 mL的5%磷酸鋁+ 9 g無水鉻酸的絕 緣涂層，在450°C X 305烘干和90%隊+ 10% H2中800°C 900°C X 60S燒結(jié)固化。電 工鋼絕緣涂層一般都是水溶性的，其中的水質(zhì)量百分含量較大，能達(dá)到60%-70%。其干燥過 程中會有大量的水汽揮發(fā)，為避免水氣揮發(fā)產(chǎn)生氣孔，對涂層的干燥速度有一定要求。
目前電工鋼絕緣涂層的干燥燒結(jié)過程主要有兩種，一種是采用明火燒嘴加熱，另 一種是采用電阻絲加熱。這兩種方法的優(yōu)點是爐體設(shè)備設(shè)計安裝簡便，發(fā)熱元件易于維修 更換，但是其缺點也非常明顯。
采用明火燒嘴加熱，熱量的傳導(dǎo)在爐內(nèi)分布不均勻。燒嘴一般會分布在爐內(nèi)兩側(cè)， 涂布有絕緣涂層的鋼帶在爐內(nèi)穿過，升溫速度快；升溫速度慢，這會導(dǎo)致升溫過程中鋼帶表 面溫度不均勻，沿鋼板寬度方向邊部溫度與中心溫度差異較大。絕緣涂層固化過程中因為 溫度不均勻，離燒嘴近的部位溫度過高，表面容易產(chǎn)生微裂紋，影響絕緣性能導(dǎo)致層間電阻 偏低；離燒嘴遠(yuǎn)的部位溫度偏低，涂層固化溫度不夠，影響絕緣涂層的固化效果導(dǎo)致附著性 變差。
采用電阻絲加熱，熱交換速率慢，使絕緣涂層的干燥固化需要比較長的時間完成。 在其完全干燥的過程中，外層的絕緣涂層最先干燥，由于熱交換慢，內(nèi)層的絕緣涂層還未干 燥，其產(chǎn)生的水汽會對已經(jīng)干燥的外層產(chǎn)生影響，導(dǎo)致外層涂層結(jié)構(gòu)松散，破壞涂層的均勻 性。
為完善電工鋼絕緣涂層干燥方式，近年來，人們對電工鋼絕緣涂層的干燥方法進(jìn) 行了一些研究，申請了一些專利。經(jīng)檢索，刊登于1992 (2)-40-41的《新技術(shù)新工藝》上的 《感應(yīng)加熱在金屬涂層干燥上的應(yīng)用》文獻(xiàn)中，介紹了一種涂層感應(yīng)加熱干燥方法，其雖然 具有質(zhì)量好、節(jié)能、效率高的特點，但其存在的不足是取向硅鋼鋼帶厚度一般都在O. 3mm 以下，針對這類薄板，單獨使用感應(yīng)加熱溫度最高只能達(dá)到700°C，在這個溫度下取向電工 鋼絕緣涂層未能固化而導(dǎo)致涂層強度不夠，附著力不牢，容易從鋼板基體上脫落，因此，其 是不適合取向硅鋼絕緣涂層的干燥固化。
中國專利申請?zhí)朇N201120125760. 7的專利文獻(xiàn)，其公開了 一種采用組合式爐溫 控制系統(tǒng)的涂層干燥和燒結(jié)爐，其組合式爐溫控制系統(tǒng)主要包括爐體、循環(huán)噴箱、大功率明 火燒嘴供熱系統(tǒng)；其中，爐體主要由結(jié)構(gòu)殼體、內(nèi)襯耐火及隔熱材料組成；爐體內(nèi)套設(shè)循環(huán)噴箱，循環(huán)噴箱與爐體之間間隔一定距離，循環(huán)噴箱上設(shè)置有多個噴射孔；設(shè)置在爐體上的大功率明火燒嘴能力是常用小功率燒嘴的燃燒能力的8 10倍。干燥段和燒結(jié)爐段采用循環(huán)噴箱噴射對帶鋼進(jìn)行干燥和燒結(jié)，冷卻段由循環(huán)噴箱進(jìn)行冷卻。其存在的不足是干燥段和燒結(jié)段結(jié)合起來對爐溫進(jìn)行控制，這是一種將明火燒嘴加熱進(jìn)行改進(jìn)的方式，把干燥段和燒結(jié)段分開控制，提高爐溫控制的均勻性，但是這種方法仍然沒有擺脫明火燒嘴加熱本質(zhì)上的缺點。大功率的明火燒嘴產(chǎn)生的熱量通過循環(huán)噴箱上噴射孔對帶鋼加熱，噴射孔不可能完全覆蓋整個爐內(nèi)，噴射孔直接噴射的地方加熱能力強，升溫速度快，未直接噴射的地方加熱能力相對較差，升溫速度慢，造成帶鋼表面溫度有差別，帶鋼表面的絕緣涂層在固化過程中會因為溫度不均勻而導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生和附著性變差。
日本專利申請?zhí)朖P011902301的專利文獻(xiàn)，其公開了一種采用高頻感應(yīng)加熱進(jìn)行電工鋼涂層烘烤的方法，該方法是將涂有絕緣涂層組合物的電工鋼板通過高頻感應(yīng)加熱爐以一定的加熱速率加熱到130°C，使其形成一個穩(wěn)定的高品質(zhì)的絕緣涂層膜。但由于其采用單一加熱方式，其加熱溫度較低，不能滿足取向電工鋼絕緣涂層的燒結(jié)溫度要求。
上述各發(fā)明，由于都存在不能有效的使鋼板均勻加熱到800°C以上較高的溫度，因此容易導(dǎo)致取向硅鋼絕緣涂層未能完全固化而使涂層強度不夠，附著力不牢，容易從鋼板基體上脫落，不適用于取向硅鋼絕緣涂層的干燥固化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的取向硅鋼絕緣涂層烘干技術(shù)中，單獨采用電阻爐或輻射管加熱存在的加熱速度慢，板溫不均勻而導(dǎo)致涂層不均勻，并在燒結(jié)后的涂層表面容易出現(xiàn)裂紋，使絕緣性能、防銹性能、涂層附著性造成較大影響的不足，提供一種通過電磁感應(yīng)加熱和電阻爐加熱相結(jié)合的方法，在能提高取向硅鋼的表面絕緣涂層均勻、防銹性和附著性能優(yōu)良的前提下，表面電阻至少在4000 Ω · mm2/片，并能縮短整個烘干時間50%以上。
實現(xiàn)上述目的的措施·一種復(fù)合式烘干取向硅鋼板絕緣涂層的方法，其步驟1)對經(jīng)高溫退火后的取向硅鋼板涂布絕緣涂層，并控制涂層量在3.5 10g/m2，涂層厚度控制在1. 4 5Mm ;2)對涂布后的取向硅鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥溫度控制在600 700°C，干燥氣氛為N2，干燥時間控制在I 10S，取向硅鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)的運行速度控制在3 20m/ min ；3)將干燥后的取向硅鋼板送入電阻式加熱爐的加熱段進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)溫度在 800 900°C，取向硅鋼板在電阻式加熱段內(nèi)的運行速度控制在5 15m/min ;加熱時間控制在3 10S，并采用體積百分比含量為90%的N2+10%的H2的混合氣作為保護(hù)氣體；4)在電阻式加熱爐的冷卻段進(jìn)行冷卻，采用N2冷卻至溫度不超過100°C；5)出爐后自然冷卻至室溫。
本發(fā)明工藝的特點在于感應(yīng)加熱是通過電器設(shè)備在感應(yīng)線圈中加載一定頻率的大電流，產(chǎn)生一沿線圈軸向的交變電磁場。在此交變電磁場的作用下，鋼帶自身產(chǎn)生交變感應(yīng)電流，從而自身發(fā)熱達(dá)到快速加熱的目的。該感應(yīng)電流平行于鋼帶的橫向。由于是通過電磁場控制，所以不同品種規(guī)格的鋼帶進(jìn)行感應(yīng)加熱工藝轉(zhuǎn)換非常快捷簡單。電磁感應(yīng)的自動化控制程度高，便于滿足不同工藝、不同涂層的干燥要求。
申請人對上述工藝的深入研究發(fā)現(xiàn)，采用電磁感應(yīng)加熱進(jìn)行絕緣涂層干燥時，由于其干燥溫度控制在600 700°C的較高溫度，使絕緣涂層在鋼板溫度的作用下由內(nèi)而外進(jìn)行干燥，使得絕緣涂層內(nèi)層與鋼帶基體間的結(jié)合更加緊密。同時絕緣涂層干燥過程中的水汽由內(nèi)而外排出，使得內(nèi)層干燥的水汽不再影響外層的干燥；再由于在很短即I IOS的時間內(nèi)快速的將溫度升到600 700°C，從而避免了常規(guī)的由外向內(nèi)干燥過程中內(nèi)層水汽對外層已干燥層的破壞，避免了氣孔以及涂層裂紋的產(chǎn)生，提高了涂層表面質(zhì)量；電磁感應(yīng)加熱過程中，由于鋼帶自身加熱更加均勻，使得干燥后的絕緣涂層質(zhì)量在縱向和橫向上都很均勻，而且還能避免涂層干燥過程對取向硅鋼磁性能的影響。
取向硅鋼絕緣涂層的燒結(jié)固化溫度控制為800 900°C，電阻式加熱爐能將加熱溫度提高，根據(jù)此特點，經(jīng)大量試驗，將取向硅鋼溫度提高到800°C 900°C，能使取向電工鋼絕緣涂層固化更加牢靠，穩(wěn)固，使鋼帶與絕緣涂料層結(jié)合的更加緊密。若燒結(jié)固化溫度 <800°C，涂層固化不完全，導(dǎo)致表面電阻偏低；若燒結(jié)固化溫度>900°C，超過涂層的耐受溫度，表面產(chǎn)生大量裂紋，降低表面電阻的同時，影響涂層與鋼帶的結(jié)合，降低涂層附著性，容易與鋼帶脫落。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過采用電磁感應(yīng)加熱和電阻式加熱相結(jié)合的方法對取向硅鋼板的絕緣涂層進(jìn)行干燥燒結(jié)固化，使不同規(guī)格鋼帶表面的涂層都能得到良好的涂層烘干效果，烘干后涂層表面質(zhì)量優(yōu)良，磁性能更優(yōu)，表面電阻至少在4000 Ω · _2/片，而現(xiàn)有技術(shù)的不超過3850 Ω ^mm2/片；而且整個烘干時間由現(xiàn)有技術(shù)的至少要用30S縮短為不超過20S，使烘干工序用時大為縮短，生產(chǎn)效率提 高，且?guī)т撌軣峋鶆颍繉雍娓捎蓛?nèi)而外使均勻性好，帶鋼表面質(zhì)量顯著提高；同時電磁感應(yīng)加熱干燥設(shè)備占地少，能耗低，烘干工藝易于轉(zhuǎn)換和控制，滿足不同涂層工藝對涂層烘干的條件要求。


圖1為本發(fā)明試驗鋼的表面絕緣涂層狀況；圖2為本發(fā)明試驗鋼的表面絕緣涂層狀況；圖3為僅采用電阻式加熱爐烘烤后取向硅鋼表面絕緣涂層狀況；上述所述附圖均是在X1000倍顯微鏡下觀測大的取向硅鋼表面絕緣涂層狀況。
具體實施方式
下面對本發(fā)明予以詳細(xì)描述實施例1一種復(fù)合式烘干取向硅鋼板絕緣涂層的方法，其步驟1)對經(jīng)高溫退火后的取向硅鋼板涂布絕緣涂層，涂層量在4g/m2，涂層厚度在1.4Mffl ；2)對涂布后的取向娃鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行干燥,干燥溫度為600 610°C,干燥氣氛為 N2，干燥時間在1. 5S,取向硅鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)的運行速度為20m/min ；3)將干燥后的取向硅鋼板送入電阻式加熱爐的加熱段進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度在805 815°C，取向硅鋼板在電阻式加熱段內(nèi)的運行速度為15m/min ;加熱時間為3. 5S,并采用體積百分比含量為90%的N2+10%的H2的混合氣作為保護(hù)氣體；4)在電阻式加熱爐的冷卻段進(jìn)行冷卻，采用N2冷卻至溫度為95°C；5)出爐后自然冷卻至室溫。
在X1000倍顯微鏡下觀測，取向硅鋼的表面絕緣涂層均勻，表面光滑，無裂紋；經(jīng)檢測，表面電阻為 4793. 5 Ω · mm2/片，P1 7/5。=0· 903W/KG，B8=L 917T。
實施例2一種復(fù)合式烘干取向硅鋼板絕緣涂層的方法，其步驟1)對經(jīng)高溫退火后的取向硅鋼板涂布絕緣涂層，涂層量在5g/m2，涂層厚度在2Mm；2)對涂布后的取向娃鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行干燥,干燥溫度為645 655°C,干燥氣氛為 N2，干燥時間在3S，取向硅鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)的運行速度為10m/min ；3)將干燥后的取向硅鋼板送入電阻式加熱爐的加熱段進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度在830 840°C，取向硅鋼板在電阻式加熱段內(nèi)的運行速度為llm/min ;加熱時間為5S，并采用體積百分比含量為90%的N2+10%的H2的混合氣作為保護(hù)氣體；4)在電阻式加熱爐的冷卻段進(jìn)行冷卻，采用N2冷卻至溫度為92°C；5)出爐后自然冷卻至室溫。
在XlOOO倍顯微鏡下觀測，取向硅鋼的表面絕緣涂層均勻，表面光滑，無裂紋；經(jīng)檢測，表面電阻為 5114. 7Ω · mm2/片，P1 7/5Q=0· 897W/KG，B8=L 921T。
實施例3一種復(fù)合式烘干取向硅鋼板絕緣涂層的方法，其步驟1)對經(jīng)高溫退火后的取向硅鋼板涂布絕緣涂層，涂層量在6g/m2，涂層厚度在2.5Mffl ；2)對涂布后的取向娃鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行干燥,干燥溫度為660 670°C,干燥氣氛為 N2，干燥時間在5S，取向硅鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)的運行速度為6m/min ；3)將干燥后的取向硅鋼板送入電阻式加熱爐的加熱段進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度在865 875°C，取向硅鋼板在電阻式加熱段內(nèi)的運行速度為8m/min ;加熱時間為7S，并采用體積百分比含量為90%的N2+10%的H2的混合氣作為保護(hù)氣體；4)在電阻式加熱爐的冷卻段進(jìn)行冷卻，采用N2冷卻至溫度為90°C；5)出爐后自然冷卻至室溫。
在XlOOO倍顯微鏡下觀測，取向硅鋼的表面絕緣涂層均勻，表面光滑，無裂紋；經(jīng)檢測，表面電阻為 8636. 3 Ω · mm2/ 片，P1^5tl=O. 931W/KG, B8=L 910T。
實施例4一種復(fù)合式烘干取向硅鋼板絕緣涂層的方法，其步驟1)對經(jīng)高溫退火后的取向硅鋼板涂布絕緣涂層，涂層量在8g/m2，涂層厚度在3.4Mffl ；2)對涂布后的取向娃鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行干燥,干燥溫度為690 700°C,干燥氣氛為 N2，干燥時間在10S，取向硅鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)的運行速度為3m/min ；3)將干燥后的取向硅鋼板送入電阻式加熱爐的加熱段進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度在890 900°C，取向硅鋼板在電阻式加熱段內(nèi)的運行速度為6m/min ;加熱時間為9. 5S,并采用體積百分比含量為90%的N2+10%的H2的混合氣作為保護(hù)氣體；4)在電阻式加熱爐的冷卻段進(jìn)行冷卻，采用N2冷卻至溫度為88°C；5)出爐后自然冷卻至室溫。
在X1000倍顯微鏡下觀測，取向硅鋼的表面絕緣涂層均勻，表面光滑，無裂紋；經(jīng)檢測，表面電阻為 4862. 5 Ω · mm2/ 片，P1^5tl=1. 015W/KG, B8=L 905T。
上述實施例僅為最佳例舉，而并 非是對本發(fā)明的實施方式的限定。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合式烘干取向硅鋼板絕緣涂層的方法，其步驟 1)對經(jīng)高溫退火后的取向硅鋼板涂布含鉻絕緣涂層，并控制涂層量在3.5 10g/m2，涂層厚度控制在1. 4 5Mm ; 2)對涂布后的取向硅鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥溫度控制在600 700°C，干燥氣氛為N2，干燥時間控制在I 10S，取向硅鋼板在感應(yīng)爐內(nèi)的運行速度控制在3 20m/min ； 3)將干燥后的取向硅鋼板送入電阻式加熱爐的加熱段進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)溫度在800 900°C，取向硅鋼板在電阻式加熱段內(nèi)的運行速度控制在5 15m/min ;加熱時間控制在3 10S，并采用體積百分比含量為90%的N2+10%的H2的混合氣作為保護(hù)氣體； 4)在電阻式加熱爐的冷卻段進(jìn)行冷卻，采用N2冷卻至溫度不超過100°C； 5)出爐后自然冷卻至室溫。
全文摘要
一種復(fù)合式烘干取向硅鋼板絕緣涂層的方法對經(jīng)高溫退火后的取向硅鋼板涂布絕緣涂層；在感應(yīng)爐內(nèi)干燥；在電阻式加熱爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)及冷卻；自然冷卻至室溫。本發(fā)明通過采用電磁感應(yīng)加熱和電阻式加熱相結(jié)合的方法對取向硅鋼板的絕緣涂層進(jìn)行干燥燒結(jié)固化，涂層烘干效果良好，鋼板表面電阻至少在4000Ω·mm2/片，整個烘干時間由現(xiàn)有技術(shù)的至少要用30S縮短為不超過20S，使烘干工序用時大為縮短，生產(chǎn)效率提高，且?guī)т撌軣峋鶆颍繉雍娓捎蓛?nèi)而外使均勻性好，帶鋼表面質(zhì)量顯著提高；烘干工藝易于轉(zhuǎn)換和控制，滿足不同涂層工藝對涂層烘干的條件要求。
文檔編號B05D3/04GK102989647SQ20121054254
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者楊皓, 胡守天, 張剛, 駱忠漢, 郭小龍, 毛炯輝, 方澤民, 劉婷, 黨寧員, 朱業(yè)超 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司