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1、(10)申请公布号 CN 102989647 A (43)申请公布日 2013.03.27 C N 1 0 2 9 8 9 6 4 7 A *CN102989647A* (21)申请号 201210542545.6 (22)申请日 2012.12.14 B05D 5/12(2006.01) B05D 3/02(2006.01) B05D 3/04(2006.01) (71)申请人武汉钢铁（集团）公司 地址 430080 湖北省武汉市武昌区友谊大道 999号 (72)发明人杨皓 胡守天 张刚 骆忠汉 郭小龙 毛炯辉 方泽民 刘婷 党宁员 朱业超 (74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限 公司。
2、 42102 代理人段姣姣 (54) 发明名称 一种复合式烘干取向硅钢板绝缘涂层的方法 (57) 摘要 一种复合式烘干取向硅钢板绝缘涂层的方 法：对经高温退火后的取向硅钢板涂布绝缘涂 层；在感应炉内干燥；在电阻式加热炉内进行烧 结及冷却；自然冷却至室温。本发明通过采用电 磁感应加热和电阻式加热相结合的方法对取向硅 钢板的绝缘涂层进行干燥烧结固化，涂层烘干效 果良好，钢板表面电阻至少在4000mm 2 /片，整 个烘干时间由现有技术的至少要用30S缩短为不 超过20S，使烘干工序用时大为缩短，生产效率提 高，且带钢受热均匀，涂层烘干由内而外使均匀性 好，带钢表面质量显著提高；烘干工艺易于转换 和。
3、控制，满足不同涂层工艺对涂层烘干的条件要 求。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种复合式烘干取向硅钢板绝缘涂层的方法，其步骤： 1）对经高温退火后的取向硅钢板涂布含铬绝缘涂层，并控制涂层量在3.510g/m 2 ， 涂层厚度控制在1.45m； 2）对涂布后的取向硅钢板在感应炉内进行干燥，干燥温度控制在600700，干燥 气氛为N 2 ，干燥时间控制在110S, 取向硅钢板在感应炉内的运行速度控制在320m/ min； 3）将干燥后的取向。
4、硅钢板送入电阻式加热炉的加热段进行烧结，控制烧结温度在 800900，取向硅钢板在电阻式加热段内的运行速度控制在515m/min；加热时间控 制在310S,并采用体积百分比含量为：90%的N 2 +10%的H 2 的混合气作为保护气体； 4）在电阻式加热炉的冷却段进行冷却，采用N 2 冷却至温度不超过100； 5）出炉后自然冷却至室温。 权 利 要 求 书CN 102989647 A 1/5页 3 一种复合式烘干取向硅钢板绝缘涂层的方法 技术领域 0001 本发明涉及取向硅钢板绝缘涂层的涂布方法，具体地属于一种复合式烘干取向硅 钢板绝缘涂层的方法。 背景技术 0002 电工钢广泛应用于各种电机。
5、、压缩机、变压器等电器产品中。在使用过程中，电工 钢带通常需要冲片后叠装，加工成叠片铁心。为了保证叠片间的绝缘，电工钢产品表面需要 涂布绝缘涂层。 0003 无取向电工钢表面涂敷含铬的绝缘涂层在N 2 中450 30S烘干烧结。取向电 工钢表面涂敷组成为100 mL的30%胶状SiO 2 + 75 mL的5%磷酸铝 + 9 g无水铬酸的绝 缘涂层，在450 30S烘干和90% N 2 + 10% H 2 中800900 60S烧结固化。电 工钢绝缘涂层一般都是水溶性的，其中的水质量百分含量较大，能达到60%-70%。其干燥过 程中会有大量的水汽挥发，为避免水气挥发产生气孔，对涂层的干燥速度有一。
6、定要求。 0004 目前电工钢绝缘涂层的干燥烧结过程主要有两种，一种是采用明火烧嘴加热，另 一种是采用电阻丝加热。这两种方法的优点是炉体设备设计安装简便，发热元件易于维修 更换，但是其缺点也非常明显。 0005 采用明火烧嘴加热，热量的传导在炉内分布不均匀。烧嘴一般会分布在炉内两侧， 涂布有绝缘涂层的钢带在炉内穿过，升温速度快；升温速度慢，这会导致升温过程中钢带表 面温度不均匀，沿钢板宽度方向边部温度与中心温度差异较大。绝缘涂层固化过程中因为 温度不均匀，离烧嘴近的部位温度过高，表面容易产生微裂纹，影响绝缘性能导致层间电阻 偏低；离烧嘴远的部位温度偏低，涂层固化温度不够，影响绝缘涂层的固化效果。
7、导致附着性 变差。 0006 采用电阻丝加热，热交换速率慢，使绝缘涂层的干燥固化需要比较长的时间完成。 在其完全干燥的过程中，外层的绝缘涂层最先干燥，由于热交换慢，内层的绝缘涂层还未干 燥，其产生的水汽会对已经干燥的外层产生影响，导致外层涂层结构松散，破坏涂层的均匀 性。 0007 为完善电工钢绝缘涂层干燥方式，近年来，人们对电工钢绝缘涂层的干燥方法进 行了一些研究，申请了一些专利。经检索，刊登于1992（2）-40-41的新技术新工艺上的 感应加热在金属涂层干燥上的应用文献中，介绍了一种涂层感应加热干燥方法，其虽然 具有质量好、节能、效率高的特点，但其存在的不足是：取向硅钢钢带厚度一般都在0。
8、.3mm 以下，针对这类薄板，单独使用感应加热温度最高只能达到700，在这个温度下取向电工 钢绝缘涂层未能固化而导致涂层强度不够，附着力不牢，容易从钢板基体上脱落，因此，其 是不适合取向硅钢绝缘涂层的干燥固化。 0008 中国专利申请号CN201120125760.7的专利文献，其公开了一种采用组合式炉温 控制系统的涂层干燥和烧结炉，其组合式炉温控制系统主要包括炉体、循环喷箱、大功率明 火烧嘴供热系统；其中，炉体主要由结构壳体、内衬耐火及隔热材料组成；炉体内套设循环 说 明 书CN 102989647 A 2/5页 4 喷箱，循环喷箱与炉体之间间隔一定距离，循环喷箱上设置有多个喷射孔；设置在炉。
9、体上的 大功率明火烧嘴能力是常用小功率烧嘴的燃烧能力的810倍。干燥段和烧结炉段采用 循环喷箱喷射对带钢进行干燥和烧结，冷却段由循环喷箱进行冷却。其存在的不足是：干燥 段和烧结段结合起来对炉温进行控制，这是一种将明火烧嘴加热进行改进的方式，把干燥 段和烧结段分开控制，提高炉温控制的均匀性，但是这种方法仍然没有摆脱明火烧嘴加热 本质上的缺点。大功率的明火烧嘴产生的热量通过循环喷箱上喷射孔对带钢加热，喷射孔 不可能完全覆盖整个炉内，喷射孔直接喷射的地方加热能力强，升温速度快，未直接喷射的 地方加热能力相对较差，升温速度慢，造成带钢表面温度有差别，带钢表面的绝缘涂层在固 化过程中会因为温度不均匀而导。
10、致裂纹产生和附着性变差。 0009 日本专利申请号JP011902301的专利文献，其公开了一种采用高频感应加热进行 电工钢涂层烘烤的方法，该方法是将涂有绝缘涂层组合物的电工钢板通过高频感应加热炉 以一定的加热速率加热到130，使其形成一个稳定的高品质的绝缘涂层膜。但由于其采用 单一加热方式，其加热温度较低，不能满足取向电工钢绝缘涂层的烧结温度要求。 0010 上述各发明，由于都存在不能有效的使钢板均匀加热到800以上较高的温度，因 此容易导致取向硅钢绝缘涂层未能完全固化而使涂层强度不够，附着力不牢，容易从钢板 基体上脱落，不适用于取向硅钢绝缘涂层的干燥固化。 发明内容 0011 本发明的目的。
11、在于克服现有的取向硅钢绝缘涂层烘干技术中，单独采用电阻炉或 辐射管加热存在的加热速度慢，板温不均匀而导致涂层不均匀，并在烧结后的涂层表面容 易出现裂纹，使绝缘性能、防锈性能、涂层附着性造成较大影响的不足，提供一种通过电磁 感应加热和电阻炉加热相结合的方法，在能提高取向硅钢的表面绝缘涂层均匀、防锈性和 附着性能优良的前提下，表面电阻至少在4000mm 2 /片，并能缩短整个烘干时间50%以 上。 0012 实现上述目的的措施： 一种复合式烘干取向硅钢板绝缘涂层的方法，其步骤： 1）对经高温退火后的取向硅钢板涂布绝缘涂层，并控制涂层量在3.510g/m 2 ，涂层 厚度控制在1.45m； 2）对涂。
12、布后的取向硅钢板在感应炉内进行干燥，干燥温度控制在600700，干燥 气氛为N 2 ，干燥时间控制在110S, 取向硅钢板在感应炉内的运行速度控制在320m/ min； 3）将干燥后的取向硅钢板送入电阻式加热炉的加热段进行烧结，控制烧结温度在 800900，取向硅钢板在电阻式加热段内的运行速度控制在515m/min；加热时间控 制在310S,并采用体积百分比含量为：90%的N 2 +10%的H 2 的混合气作为保护气体； 4）在电阻式加热炉的冷却段进行冷却，采用N 2 冷却至温度不超过100； 5）出炉后自然冷却至室温。 0013 本发明工艺的特点在于： 感应加热是通过电器设备在感应线圈中加载。
13、一定频率的大电流，产生一沿线圈轴向的 交变电磁场。在此交变电磁场的作用下，钢带自身产生交变感应电流，从而自身发热达到快 说 明 书CN 102989647 A 3/5页 5 速加热的目的。该感应电流平行于钢带的横向。由于是通过电磁场控制，所以不同品种规 格的钢带进行感应加热工艺转换非常快捷简单。电磁感应的自动化控制程度高，便于满足 不同工艺、不同涂层的干燥要求。 0014 申请人对上述工艺的深入研究发现，采用电磁感应加热进行绝缘涂层干燥时，由 于其干燥温度控制在600700的较高温度，使绝缘涂层在钢板温度的作用下由内而外 进行干燥，使得绝缘涂层内层与钢带基体间的结合更加紧密。同时绝缘涂层干燥过。
14、程中的 水汽由内而外排出，使得内层干燥的水汽不再影响外层的干燥；再由于在很短即110S的 时间内快速的将温度升到600700，从而避免了常规的由外向内干燥过程中内层水汽 对外层已干燥层的破坏，避免了气孔以及涂层裂纹的产生，提高了涂层表面质量；电磁感应 加热过程中，由于钢带自身加热更加均匀，使得干燥后的绝缘涂层质量在纵向和横向上都 很均匀，而且还能避免涂层干燥过程对取向硅钢磁性能的影响。 0015 取向硅钢绝缘涂层的烧结固化温度控制为800900，电阻式加热炉能将加热 温度提高，根据此特点，经大量试验，将取向硅钢温度提高到800900，能使取向电工 钢绝缘涂层固化更加牢靠，稳固，使钢带与绝缘涂料。
15、层结合的更加紧密。若烧结固化温度 900，超过涂层的耐受温 度，表面产生大量裂纹，降低表面电阻的同时，影响涂层与钢带的结合，降低涂层附着性，容 易与钢带脱落。 0016 本发明与现有技术相比，通过采用电磁感应加热和电阻式加热相结合的方法对取 向硅钢板的绝缘涂层进行干燥烧结固化，使不同规格钢带表面的涂层都能得到良好的涂层 烘干效果，烘干后涂层表面质量优良，磁性能更优，表面电阻至少在4000mm 2 /片，而现 有技术的不超过3850mm 2 /片；而且整个烘干时间由现有技术的至少要用30S缩短为不 超过20S，使烘干工序用时大为缩短，生产效率提高，且带钢受热均匀，涂层烘干由内而外使 均匀性好，带。
16、钢表面质量显著提高；同时电磁感应加热干燥设备占地少，能耗低，烘干工艺 易于转换和控制，满足不同涂层工艺对涂层烘干的条件要求。 附图说明 0017 图1为本发明试验钢的表面绝缘涂层状况； 图2为本发明试验钢的表面绝缘涂层状况； 图3为仅采用电阻式加热炉烘烤后取向硅钢表面绝缘涂层状况； 上述所述附图均是在X1000倍显微镜下观测大的取向硅钢表面绝缘涂层状况。 具体实施方式 0018 下面对本发明予以详细描述： 实施例1 一种复合式烘干取向硅钢板绝缘涂层的方法，其步骤： 1）对经高温退火后的取向硅钢板涂布绝缘涂层，涂层量在4g/m 2 ，涂层厚度在1.4m； 2）对涂布后的取向硅钢板在感应炉内进行干。
17、燥，干燥温度为600610，干燥气氛为 N 2 ，干燥时间在1.5S, 取向硅钢板在感应炉内的运行速度为20m/min； 3）将干燥后的取向硅钢板送入电阻式加热炉的加热段进行烧结，烧结温度在805 说 明 书CN 102989647 A 4/5页 6 815，取向硅钢板在电阻式加热段内的运行速度为15m/min；加热时间为3.5S,并采用体 积百分比含量为：90%的N 2 +10%的H 2 的混合气作为保护气体； 4）在电阻式加热炉的冷却段进行冷却，采用N 2 冷却至温度为95； 5）出炉后自然冷却至室温。 0019 在X1000倍显微镜下观测，取向硅钢的表面绝缘涂层均匀，表面光滑，无裂纹；经。
18、 检测，表面电阻为4793.5mm 2 /片，P 1.7/50 =0. 903W/KG，B 8 =1.917T。 0020 实施例2 一种复合式烘干取向硅钢板绝缘涂层的方法，其步骤： 1）对经高温退火后的取向硅钢板涂布绝缘涂层，涂层量在5g/m 2 ，涂层厚度在2m； 2）对涂布后的取向硅钢板在感应炉内进行干燥，干燥温度为645655，干燥气氛为 N 2 ，干燥时间在3S, 取向硅钢板在感应炉内的运行速度为10m/min； 3）将干燥后的取向硅钢板送入电阻式加热炉的加热段进行烧结，烧结温度在830 840，取向硅钢板在电阻式加热段内的运行速度为11m/min；加热时间为5S,并采用体积 百分比。
19、含量为：90%的N 2 +10%的H 2 的混合气作为保护气体； 4）在电阻式加热炉的冷却段进行冷却，采用N 2 冷却至温度为92； 5）出炉后自然冷却至室温。 0021 在X1000倍显微镜下观测，取向硅钢的表面绝缘涂层均匀，表面光滑，无裂纹；经 检测，表面电阻为5114.7mm 2 /片，P 1.7/50 =0. 897W/KG，B 8 =1.921T。 0022 实施例3 一种复合式烘干取向硅钢板绝缘涂层的方法，其步骤： 1）对经高温退火后的取向硅钢板涂布绝缘涂层，涂层量在6g/m 2 ，涂层厚度在2.5m； 2）对涂布后的取向硅钢板在感应炉内进行干燥，干燥温度为660670，干燥气氛为。
20、 N 2 ，干燥时间在5S, 取向硅钢板在感应炉内的运行速度为6m/min； 3）将干燥后的取向硅钢板送入电阻式加热炉的加热段进行烧结，烧结温度在865 875，取向硅钢板在电阻式加热段内的运行速度为8m/min；加热时间为7S,并采用体积百 分比含量为：90%的N 2 +10%的H 2 的混合气作为保护气体； 4）在电阻式加热炉的冷却段进行冷却，采用N 2 冷却至温度为90； 5）出炉后自然冷却至室温。 0023 在X1000倍显微镜下观测，取向硅钢的表面绝缘涂层均匀，表面光滑，无裂纹；经 检测，表面电阻为8636.3mm 2 /片，P 1.7/50 =0.931W/KG，B 8 =1.91。
21、0T。 0024 实施例4 一种复合式烘干取向硅钢板绝缘涂层的方法，其步骤： 1）对经高温退火后的取向硅钢板涂布绝缘涂层，涂层量在8g/m 2 ，涂层厚度在3.4m； 2）对涂布后的取向硅钢板在感应炉内进行干燥，干燥温度为690700，干燥气氛为 N 2 ，干燥时间在10S, 取向硅钢板在感应炉内的运行速度为3m/min； 3）将干燥后的取向硅钢板送入电阻式加热炉的加热段进行烧结，烧结温度在890 900，取向硅钢板在电阻式加热段内的运行速度为6m/min；加热时间为9.5S,并采用体积 百分比含量为：90%的N 2 +10%的H 2 的混合气作为保护气体； 4）在电阻式加热炉的冷却段进行冷却。
22、，采用N 2 冷却至温度为88； 说 明 书CN 102989647 A 5/5页 7 5）出炉后自然冷却至室温。 0025 在X1000倍显微镜下观测，取向硅钢的表面绝缘涂层均匀，表面光滑，无裂纹；经 检测，表面电阻为4862.5mm 2 /片，P 1.7/50 =1.015W/KG，B 8 =1.905T。 0026 上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。 说 明 书CN 102989647 A 1/3页 8 图1 说 明 书 附 图CN 102989647 A 2/3页 9 图2 说 明 书 附 图CN 102989647 A 3/3页 10 图3 说 明 书 附 图CN 102989647 A 10 。