轧无取向硅钢连续退火线干燥炉设计.doc

冷轧无取向硅钢连续退火线干燥炉设计
龚彦兵
摘要：以理论与实践经验为基础,详细阐述了用于冷轧无取向硅钢片绝缘涂层的干燥炉的设计及生产工艺、结构特点等全部要素的设计方法,同时简单地介绍了漂浮器这一新设备。关键词：冷轧无取向硅钢干燥炉设计
DESIGNOFDRYINGFURNACEINCONTINUOUSANNEALINGLINEFORCOLDROLLEDNON—ORIENTEDSILICONSTRIP
GongYanbing(WuhanIron&SteelDesignAndResearchInstitute)
Abstract：Onthebaseoftheoreticalandpracticalexperiencesthepresentarticledescribedindetailthedesignmethodaboutthedryingfurnaceusedfortreatmentoftheinsulationcoatingonthesurfaceofthesiliconsteel,includingdesigntask,heatingprocessandstructurefeatures.Inadditionanewequipmentfloaterwasbrieflyintroduced.Keywords：coldrollednonorientedsiliconstripdryingfurnacedesign
1前言
在近年的国内无取向硅钢生产中,实践已经严峻地证明了干燥炉在连续退火线(APL)上的价值和地位。它在让人们品尝顺利生产的喜悦的同时,也在扮演着制约生产的“瓶颈”的角色。然而科技毕竟是无可质疑的,只要严格遵从先进的设计方法,“自顶向下,逐步求精”,和系统论原则,“整体等于部分之和”,不遗漏、不忽视任一设计要素,干燥炉一定是切实可靠的。幸运的是,实践也正在毫不含糊地证明这一点。
2干燥炉的作用
无取向硅钢带经最终退火处理后,进行绝缘涂层,随及进入干燥炉干燥、烧结,然后送到精整车间。绝缘涂层的研究与开发一直在不断的发展之中。目前国内主要采用所谓的“无机盐+有机盐”的半有机绝缘膜。经干燥炉处理后的绝缘膜应具有以下性能:(1)耐热性好;(2)绝缘膜薄且均匀;(3)层间电阻高;(4)附着性好;(5)冲片性好;(6)耐蚀性和防锈性好;(7)焊接性好。以上各项性能的检测和要求都具有相应的国家标准。
3确定干燥炉的工艺
干燥炉处理涂层的理论是在生产实践的基础上总结出来的,并在“设计—生产检验—优化设计”的反复过程中得到了强化。在何忠治编著的《电工钢》中总结的涂层处理工艺为:半有机涂层烧结时,在加热到≤130℃时,以＜15℃/s(辐射管加热炉)或＜20℃/s(高频感应加热炉)速度加热,然后再以25～30℃/s升到250～450℃,使绝缘膜硬化(约130℃时)前将涂料中水(占80%～90%)充分蒸发,可防止绝缘膜表层龟裂和出现孔洞,附着性和绝缘性提高,层间电阻＞30Ω.cm2/片［1］。可将这一工艺归纳为带钢温度T(℃)与带钢温升速率V(℃/s)及加热时间t(s)或炉长L(m)之间的函数关系,即T=f(v,t/L),或绘制成曲线(见图1)。

图1带钢温度与炉长的关系曲线
在国内完全国产化的第一条连续退火机组——CA-5(武钢硅钢片厂)的干燥炉设计中,以上述理论为指导,结合传热理论计算,制定了干燥炉的炉内板温曲线(见图2),作为干燥炉的设计基础。

图2炉内板温曲线
其中,有关参数为:钢种为低牌号无取向硅钢(S20,S23,S30～60);规格为0.5～0.9mm(厚)×750～1050mm(宽);带钢速度为150m/min;绝缘涂层为半有机涂层(L涂层)。CA-5机组在1997年建成并成功投产,验证了干燥炉设定工艺的合理性。
4干燥炉的结构特点
与一般卧式炉相比,干燥炉结构的特色之处在于干燥段的炉膛空间大小。由于钢带涂层烧结以前不能接触硬性物体,即带钢在炉内呈悬垂状,造成干燥段炉膛空间较高。确定干燥段的炉膛空间的前提有两个——带钢垂度与传热效果。4.1带钢垂度的理论计算方法干燥炉内悬垂段的带钢由涂层辊及一个炉辊支撑,见图3。

图3炉内带钢位置图
任意点x处的悬垂量y的计算公式为:
y=0.1×ρ×x×(L-x)/2N+2h/L
式中y——距炉辊x处带钢悬垂量/mρ——带钢比重,硅钢为7.65t/m3x——距炉辊中心距离/mL——炉辊与涂层辊中心距/mN——炉内带钢张力/kgf.cm2h——炉辊与涂层辊面高差/m显然,对于任一给定的带钢张力值,就有一个固定的垂悬曲线。这样,据此能方便地绘制出不同张力的带钢炉内轨迹,以供与其它因素(整个机组的张力匹配、张紧辊的张力范围选取)综合比较。4.2炉内带钢温度的计算在已经明确了供热