軋無取向硅鋼連續(xù)退火線干燥爐設(shè)計(jì)

1、冷軋無取向硅鋼連續(xù)退火線干燥爐設(shè)計(jì)龔彥兵摘要：以理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),詳細(xì)闡述了用于冷軋無取向硅鋼片絕緣涂層的干燥爐的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等全部要素的設(shè)計(jì)方法,同時(shí)簡單地介紹了漂浮器這一新設(shè)備。關(guān)鍵詞：冷軋無取向硅鋼干燥爐設(shè)計(jì)DESIGN OF DRYING FURNACE IN CONTINUOUS ANNEALING LINE FORCOLD ROLLED NONORIENTED SILICON STRIPGong Yanbing(Wuhan Iron & Steel Design And Research Institute)Abstract：On the base of theor

2、etical and practical experiences the present article described in detail the design method about the drying furnace used for treatment of the insulation coating on the surface of the silicon steel, including design task, heating process and structure features.In addition a new equipment floater was

3、briefly introduced.Keywords：cold rolled non orientedsilicon stripdrying furnace design1前言在近年的國內(nèi)無取向硅鋼生產(chǎn)中,實(shí)踐已經(jīng)嚴(yán)峻地證明了干燥爐在連續(xù)退火線(APL)上的價(jià)值和地位。它在讓人們品嘗順利生產(chǎn)的喜悅的同時(shí),也在扮演著制約生產(chǎn)的“瓶頸”的角色。然而科技畢竟是無可質(zhì)疑的,只要嚴(yán)格遵從先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法,“自頂向下,逐步求精”,和系統(tǒng)論原則,“整體等于部分之和”,不遺漏、不忽視任一設(shè)計(jì)要素,干燥爐一定是切實(shí)可靠的。幸運(yùn)的是,實(shí)踐也正在毫不含糊地證明這一點(diǎn)。2干燥爐的作用無取向硅鋼帶經(jīng)最終退火處理后,進(jìn)行

4、絕緣涂層,隨及進(jìn)入干燥爐干燥、燒結(jié),然后送到精整車間。絕緣涂層的研究與開發(fā)一直在不斷的發(fā)展之中。目前國內(nèi)主要采用所謂的“無機(jī)鹽+有機(jī)鹽”的半有機(jī)絕緣膜。經(jīng)干燥爐處理后的絕緣膜應(yīng)具有以下性能:(1)耐熱性好;(2)絕緣膜薄且均勻;(3)層間電阻高;(4)附著性好;(5)沖片性好;(6)耐蝕性和防銹性好;(7)焊接性好。以上各項(xiàng)性能的檢測和要求都具有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。3確定干燥爐的工藝干燥爐處理涂層的理論是在生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的,并在“設(shè)計(jì)生產(chǎn)檢驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)”的反復(fù)過程中得到了強(qiáng)化。在何忠治編著的電工鋼中總結(jié)的涂層處理工藝為:半有機(jī)涂層燒結(jié)時(shí),在加熱到130時(shí),以15/s(輻射管加熱爐)或20/

5、s(高頻感應(yīng)加熱爐)速度加熱,然后再以2530/s升到250450,使絕緣膜硬化(約130時(shí))前將涂料中水(占80%90%)充分蒸發(fā),可防止絕緣膜表層龜裂和出現(xiàn)孔洞,附著性和絕緣性提高,層間電阻30.cm2/片1?？蓪⑦@一工藝歸納為帶鋼溫度T()與帶鋼溫升速率V(/s)及加熱時(shí)間t(s)或爐長L(m)之間的函數(shù)關(guān)系,即T=f(v,t/L),或繪制成曲線(見圖1)。圖1帶鋼溫度與爐長的關(guān)系曲線在國內(nèi)完全國產(chǎn)化的第一條連續(xù)退火機(jī)組CA-5(武鋼硅鋼片廠)的干燥爐設(shè)計(jì)中,以上述理論為指導(dǎo),結(jié)合傳熱理論計(jì)算,制定了干燥爐的爐內(nèi)板溫曲線(見圖2),作為干燥爐的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。圖2爐內(nèi)板溫曲線其中,有關(guān)參數(shù)為:

6、鋼種為低牌號無取向硅鋼(S20,S23,S3060);規(guī)格為0.50.9 mm(厚)7501 050 mm(寬);帶鋼速度為150 m/min;絕緣涂層為半有機(jī)涂層(L涂層)。CA-5機(jī)組在1997年建成并成功投產(chǎn),驗(yàn)證了干燥爐設(shè)定工藝的合理性。4干燥爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與一般臥式爐相比,干燥爐結(jié)構(gòu)的特色之處在于干燥段的爐膛空間大小。由于鋼帶涂層燒結(jié)以前不能接觸硬性物體,即帶鋼在爐內(nèi)呈懸垂?fàn)?造成干燥段爐膛空間較高。確定干燥段的爐膛空間的前提有兩個(gè)帶鋼垂度與傳熱效果。4.1帶鋼垂度的理論計(jì)算方法干燥爐內(nèi)懸垂段的帶鋼由涂層輥及一個(gè)爐輥支撐,見圖3。圖3爐內(nèi)帶鋼位置圖任意點(diǎn)x處的懸垂量y的計(jì)算公式為:y=

7、0.1x(L-x)/2N+2h/L式中y距爐輥x處帶鋼懸垂量/m帶鋼比重,硅鋼為7.65 t/m3x距爐輥中心距離/mL爐輥與涂層輥中心距/mN爐內(nèi)帶鋼張力/kgf.cm2h爐輥與涂層輥面高差/m顯然,對于任一給定的帶鋼張力值,就有一個(gè)固定的垂懸曲線。這樣,據(jù)此能方便地繪制出不同張力的帶鋼爐內(nèi)軌跡,以供與其它因素(整個(gè)機(jī)組的張力匹配、張緊輥的張力范圍選取)綜合比較。4.2爐內(nèi)帶鋼溫度的計(jì)算在已經(jīng)明確了供熱方式的情況下,綜合“爐子工藝”、“帶鋼懸垂量”的討論,運(yùn)用工業(yè)爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論,就能建立起干燥爐最佳傳熱物理模型。事實(shí)上,國內(nèi)無取向硅鋼生產(chǎn)中絕緣涂層的干燥均采用輻射加熱(輻射管或電熱體)的模

8、式。對于這樣的傳熱,爐溫是隨著帶鋼要求溫度的升高而相應(yīng)升高的2,它們之間的關(guān)系為:(TL/100)4=(TG/100)4+q/(4.882)式中TL爐溫/KTG鋼溫/Kq有效熱流/kcalm-2.h-12帶鋼表面黑度這樣,根據(jù)熱平衡計(jì)算,確定有效熱流q后由設(shè)定的板溫就能計(jì)算出相應(yīng)的爐溫。實(shí)際設(shè)計(jì)中的爐溫是分區(qū)段控制的,而控制段數(shù)的決定又以所要求的控制水平為基礎(chǔ)。最終用于自控設(shè)計(jì)和調(diào)試、生產(chǎn)的各段爐溫是在該段選取23個(gè)點(diǎn)的計(jì)算值的平均值。4.3應(yīng)用實(shí)例這里介紹一個(gè)最近設(shè)計(jì),并已經(jīng)在很好地生產(chǎn)的電加熱干燥爐的有關(guān)性能參數(shù),用以說明干燥爐設(shè)計(jì)理論的發(fā)展,并應(yīng)用于實(shí)踐的例證。爐型:臥式干燥爐;用途:無

9、取向硅鋼絕緣涂層的干燥與燒結(jié);能耗:電能,2 500 kW;加熱元件:電阻帶;機(jī)組速度:60 m/min;爐內(nèi)帶鋼張力：9 kg/cm2;爐內(nèi)帶鋼最大懸垂量:約0.8 m;有效爐長:30.2 m;爐內(nèi)寬:1 856 mm;爐溫、板溫:見表1。該爐干燥、燒結(jié)后的涂層質(zhì)量檢測結(jié)果:各項(xiàng)指標(biāo)均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。表1爐溫設(shè)定值及板溫測量值爐溫控制段12345678爐溫設(shè)定值440450470480490500520540板溫測量值1553405一種新技術(shù)飄浮器寶鋼三期工程1550冷軋廠硅鋼生產(chǎn)線是國內(nèi)首次、也是目前國內(nèi)唯一地使用漂浮器的作業(yè)線,這些漂浮器完全從日本“川崎”引進(jìn),將于2000年建成投產(chǎn)。

10、飄浮器實(shí)質(zhì)上是一種能使帶鋼漂浮的噴箱,示意圖見圖4。圖4飄浮器工作示意圖大功能的循環(huán)風(fēng)機(jī)吸入爐內(nèi)熱氣體,經(jīng)循環(huán)通道鼓入噴箱,氣流從特別形狀的孔高速噴出而托起帶鋼。這就是漂浮器的工作原理。毫無疑問,使用漂浮器替代爐輥具有重大意義。其一,避免了因爐輥而產(chǎn)生的帶鋼表面缺陷,產(chǎn)品更具有競爭力;其二,節(jié)省了爐輥這一耗材的費(fèi)用;其三,避免了因換輥或爐輥檢修的停機(jī),提高了生產(chǎn)率。另外,值得指出的是,在干燥爐內(nèi)使用漂浮器后,帶鋼不必再懸垂,因而減少了垂度控制系統(tǒng)的開支;同時(shí),由于帶鋼軌跡的規(guī)則化而受熱更均勻,同時(shí)改善涂層質(zhì)量。但是,由于漂浮器整套系統(tǒng)都工作在高溫的爐內(nèi),因而全部使用了昂貴的耐熱鋼材;再加之由于使用它,會(huì)使?fàn)t膛空間擴(kuò)大一倍,一次性投資與生產(chǎn)常用能耗的增加都將大為可觀。6結(jié)語冷軋硅鋼片,這一“鋼中工藝品”,在我國已有20年的生產(chǎn)歷史。就在這20年里,廣大的科研人員和生產(chǎn)實(shí)踐者,憑自己的智慧與勤勞,完成了全套生產(chǎn)工藝與設(shè)備國外引進(jìn)到完全國產(chǎn)化的重大轉(zhuǎn)變。并且,一直還在堅(jiān)持不懈地、卓有成效地進(jìn)行新工藝、新型涂層的研究與開發(fā)。同時(shí),也必須面對與發(fā)達(dá)國家存在較大差距的現(xiàn)實(shí)。隨著科學(xué)技術(shù),特別是電子電信、通訊、微電子等高