变压器生产厂家对取向硅钢的平直度、表面绝缘性和磁感性的要求越来越严格。为了满足日益严格的产品市场需求，俄罗斯新利佩茨克钢铁集团公司对电工钢生产线进行了改造，采用最新设计的热平整线、绝缘覆层以及现代化的烘干炉和电气设备生产出高质量取向硅钢。
取向（GO）电工钢广泛用于电力和变压器制造以及其它高端电气设备和家电的生产。全球仅有几家世界一流的取向电工钢生产厂家，俄罗斯新利佩茨克钢铁集团公司（NLMK）是全球最重要的取向与非取向电工钢的提供商之一。
NLMK集团正在进行大规模的装备与工艺升级改造，目的是生产高磁性取向硅钢。新建的硅钢热平整线6#是取向硅钢生产线中的精整线，它采用了最新的技术、过程自动化和控制措施，这是由于取向硅钢的生产在控制工艺参数上需要最严格的控制精度。
热平整线
这条为NLMK集团设计的生产线属于最新一代的硅钢热平整线，设计可以加工出满足最高市场和环境要求的产品。生产线能够加工冷轧各向异性和高温退火钢卷，产品厚度0.2-0.3mm，最大宽度1350mm。由于在轧制过程中材料易遭外界因素干扰以及罩式退火处理设备能力的限制，最大卷重受到限制。
输出的产品是高性能的取向硅钢带，具有良好的平直度、涂层电绝缘性和磁钢性（铁损）。铁损是直接代表在变压器内能量损失的参数，降低铁损是每一硅钢生产商的目标。当在20世纪50年代开始大规模生产硅钢时，取向硅钢的铁损范围超过3W/kg。目前，最好材料的铁损已经远低于1 W/kg，并且还在继续降低。
过去，热平整线处理速度约40-50m/min，而现代的生产要求需要工艺速度超过以往速度的两倍以上。如今，热平整线的设备设计可以对所有工序进行优异过程控制：
◆来料钢带清洗；
◆硅钢涂层；
◆钢带热处理；
◆钢带处理与张力控制。
涂层前表面处理
在处理取向硅钢过程中，必须对从开卷开始的生产中全部工序进行特别仔细的操作。钢带连接最常见的方式是缝合，这是由于这种方式快速、可靠且在退火过程中牢固。此外，缝合时不会污染钢带表面。
硅钢涂层前表面处理涉及到一系列的机械和化学过程。第一步工序是机械地清除在罩式退火中产生的残留MgO粉末，以保证涂层过程能够在钢带表面进行电绝缘清漆涂层。在罩式退火过程中，必须使用MgO层，它参与化学反应，防止在一个星期长的高温退火过程中钢带粘结。
入口段配有专门设计的吸入设备，以减少在开卷过程中入口段周围的粉末污染。在钢带开卷之后，专门设计的干式预清理设备就开始清除MgO粉末。
在经过钢带缝合机后，钢带通过一个湿式刷设备进行仔细清理，刷子长度和数量按照最大带速精心选择。
钢带经入口活套后在酸洗槽内酸洗，彻底地从钢带表面清除MgO残余物，并活化表面，进行涂层处理。酸洗槽长度，也即浸入时间，是保证完美酸洗表面的关键。使用的典型化学剂是硫酸或盐酸稀释液，溶液温度在一定范围内（见图1）。应该指出的是，浸洗槽进行酸洗，优于喷淋槽，这是由于浸洗槽能保证钢带全部表面浸入，实现均匀酸洗。
随后进行涮洗、喷淋清洗和干燥，实现钢带合适的清洁度。废水通过处理线附近的专门处理系统进行处理。
入口和出口储料活套为水平式，以最大程度降低钢带弯曲次数。根据空间大小和基坑开挖的可能性，选择4或6个机架。通过安装在炉子入口侧的非接触式系统在线测量钢带平直度。
图1 酸洗段
钢带涂层
涂层是给钢带涂上一层电绝缘表面，而这在钢带被裁减并叠压在变压器内时，通过限制涡流，而降低能耗。涂层处理的核心是两个专门设计的涂镀机（见图2），它们具有最大的灵活性，可在不中断涂层作业的情况下进行机器维护。
图2 涂层设备
每一涂层机都能够在垂直方向跟随钢带的准确位置，因此，操作员可自由地按照操作规程设定钢带张力。涂层辊配有精确测力系统、驱动涂层辊、补偿惯性损失和摩擦损失。
通过调整涂覆机的压力，可精确控制涂层厚度，必须在钢带上下表面均匀地涂清漆。干燥后的涂层厚度在几个微米范围内，可以薄至仅1μm。涂层厚度公差主要取决于在线测量仪的精度。
涂层机可以让缝合缝在无需作业终止的情况下通过涂层辊，这种设计结构保证了改善电工钢磁性的所谓张力型涂层产品的使用。
涂层厚度的控制由安置在烘干炉后的在线测量仪辅助完成。涂层后的钢带的绝缘性主要取决于底层条件，其中在罩式退火中形成的玻璃薄膜起重要作用。
烘干炉
钢带通过一个烘干炉进行热机械处理。在6#热平整线上，烘干炉的第一段为一个带有明火烧嘴的烘干箱。烘干箱可保证在涂层烘干过程中均匀、一致的加热，从而避免涂层燃烧或结晶等问题。
在第二段，烘干箱将钢带逐渐加热到要处理的最高温度。在第三段（均热段）开始，一架热平整机对钢带进行一定的拉伸，以矫直钢带。与老式生产线相比，新的热平整机具有消除在随后均热处理过程中由于矫直而产生的应力的优点。
冷却段分成三个冷却区，第一区是慢喷射冷却区，进行非常轻的、均匀的冷却，产生的温度梯度有限，避免材料产生热张力。冷却速度可低至10℃/s。一旦钢带温度低于临界值，启动喷射冷却机组，将温度快速降下来。冷却的最后一道工序是由空冷机完成的。
材料性能和出口段控制
测量烘干炉出口侧钢带的平直度，以对处理后的钢带进行连续的质量监测。测量钢带出烘干炉后的平直度及入口侧的平直度，可以优化炉内钢带的延伸率。在出口活套处连续在线测量钢带的磁性（铁损）。最后，钢带进入垂直的检查站，进行涂层表面的表面评价。
结构特点
钢带处理辊设计成合适的直径，以最大程度减少机械应力，并避免钢带塑性变形，保护最终产品的磁性和平直度。磁性直接影响了节能，而平直度则影响最终设备的性能（如变压器噪音）。
导向辊可以实现钢带的更好对中，并防止钢带边部出现异常的张力状态。而过程自动化产生决定性作用，它必须保证在处理过程中材料内完全没有自由应力，特别是在热处理段，必须获得完美的稳定张力。
处在炉内的钢带单位张力低至3N/mm2。张力控制系统根据热处理段前后独立的、闭张力控制环工作，可以过滤掉入口和出口活套可能产生的张力扰动。为了实现这一点，淘汰了在前一设计中使用的传统钢带活套（活套坑），而采用现代的控制张力辊，在稳定、动态下对钢带张力实现最精确地控制。
过程自动化也对炉内的钢带延伸进行严格的控制。钢带延伸率在1mm/m范围内，它是控制钢带形状的最重要工艺参数。使用安装在操纵电机上的编码器，保证对延伸率进行最精确的控制。
来源：铁诺咨询
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