冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY Vol.40No.3 May.2021
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无取向硅钢SACL机组飘浮器型涂层干燥炉热过程解析
李立强
（宝钢工程技术集团有限公司）
观音山风景区摘要文章针对飘浮器型涂层干燥炉，利用气体辐射及强制对流的热工计算模型工具对各
工艺段分别进行了深度热过程解析，揭示了各工艺段的带钢传热机理与影响因素，可利用此
方法实现新涂层工艺开发、涂层表面质量异议追溯与分析，并进一步揭示出该类炉型在适应
带钢加热制度调整的灵活性方面，具有更多的调整措施和手段，加热温度调整的适应能力也
更强。
关键词无取向硅钢绝缘涂层飘浮器干燥炉对流辐射
文献标识码：A文章编号：1001-1617（2021）03-0036-03
Analysis of thermal process in the floating type drying furnace
for non-oriented silicon steel SACL unit
Li Liqiang
(Baosteel Engineering and Technology Group Co.,Ltd.)
Abstract Floating type coating drying furnace,on the depth of respectively in each ction by using
the thermal process analysis,reveals the process of heat transfer mechanism and influencing factors,
can u this method to realize the development of new coatings,coating surface quality objection to
trace and analysis,and further reveals this type furnace in meet the flexibility of strip steel heating sys
tem adjustment,have more adjustment measures and means of heating adjustment ability to adapt is
stronger.
Keywords non-oriented silicon steel insulation coating floatation drying furnace convection
我的小手
radiation
硅钢俗称矽钢片或硅钢片，是电力、电子和军事工业不可或缺的含碳极低的硅铁软磁合金。根据材料生产工艺和最终产品性能的不同，又分为“取向硅钢”和“无取向硅钢”。其中无取向硅钢片是制造电机和发电机等产品的主要原材料。无取向硅钢需要在带钢表面涂覆绝缘涂层，并需要对绝缘涂层进行干燥和烘烤，使其完成脱水并在一定温度下实现烧结硬化，以使带钢表面的绝缘涂层很好地附着在带钢表面并具有一定硬度。涂层干燥采用明火+辐射管加热，炉辐传动的传统型式干燥炉，也可采用喷箱喷吹高温烟气对带钢进行加热的飘浮器型干燥炉。随着近些年行业内越来越高的环保要求和对硅钢涂层性能的特殊要求，环保涂层和自粘结涂层的硅钢片需求比重显著上升。针对此类型绝缘涂层，飘浮器型干燥炉是首选。
文章主要针对无取向硅钢产品的SACL机组脱碳退火后，经辐涂机进行表面绝缘涂层涂覆，对绝缘涂层进行干燥、烧结硬化工艺段所采用的飘浮器型干燥炉进行炉内带钢的热过程解析。
收稿日期=2020-10-27
李立强（1981-），高级工程师,201999上海市宝山区。
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ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
Vol. 40 No. 3May. 2021
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1飘浮器型涂层干燥炉的工艺段组成
干燥炉工艺段由DS 段、BS 段和CS 段组
成，其中BS 段又细分为IBS 段和2BS 段，分别 实现带钢加热和均热。带钢入炉先后经过加热、
均热和冷却后出炉，再经过在线检测、卷曲和包
装即成为最终产品。
图1飘浮器型涂层干燥炉示意图下面以某公司SACL 机组飘浮器型涂层干燥 炉为例，对炉内带钢热过程进行解析。
带钢种类：中高牌号无取向硅钢。带钢规格：0. 5mm x 1206mm x 150mpm o
2热工模型工具
热工计算模型工具是专门针对飘浮器型干燥
炉编制开发的专用模型计算工具，该模型工具主
要由加热段炉气辐射传热计算模型、加热段喷箱
热风喷吹强制对流传热计算模型和冷却段喷箱空
气喷吹强制对流冷却计算模型组成，各子模型的
理论计算结果精度均经过与产线实际运行数据的 比对与修正。
3各工艺段炉内带钢热过程解析
3. 1 DS 段DS 段，Drying Section，即为干燥段。表面 绝缘涂层涂覆后的带钢进入DS 段，在该段内从
常温缓慢加热至约140〜150兀。带钢加热速率 要求V 15弋/s，以使涂层中的水分（涂层含水率 约80% -90%）充分蒸发⑴。加热速率过快,
会导致绝缘涂层表层龟裂和出现孔洞，引发质量 问题⑴。DS 段缓慢加热可以提高绝缘涂层的附
着性和绝缘性能，对产品质量有利。
DS 段炉内带钢加热过程：安装在炉子侧壁
十四阿哥的烧嘴燃烧产生的高温烟气与炉内烟气混合后,
再通过引风机从炉内抽取送至布置在带钢上下的 喷箱，热烟气由喷箱喷吹在带钢表面对带钢进行
加热。因此，DS 段炉内带钢加热方式为炉气强
制对流+炉气辐射。
通过模型工具计算热过程输出结果见表10
表1模型工具计算热工参数
热工参数数据
DS 炉长
26m 带钢在DS 段停留时间
10. 4s 段平均炉温
500T 计算需要的循环风量
6463m 3/h(标态)
喷箱开孔喷吹流速 6. 7m/s 对流换热系数
etl工程师
35. 47kJ/(m 2hT)
带钢表面黑度
0.3炉气黑度0. 28
综合辐射系数 5. 35kJ/(m 2hT 4)平均辐射传热热流密度18174. 64kJ/(m 2h)
对流传热贡献占比
64. 28%辐射传热贡献占比35. 72%
入口带钢温度
20T
出口带钢温度约149弋
特别说明：DS 段计算时按照涂层含水量
90%，涂层厚度10|xm 考虑。由于涂层中所含水
分在该段内完全蒸发，因此，计算过程忽略水分
蒸发的复杂过程，仅考虑涂层本身的比热对带钢 加热温度的影响。
3.2 BS 段
BS 段，Baking Section，即为烧结段。从DS
段出来的带钢随即进入BS 段。BS 段又分为IBS
和2BS O IBS 为加热段，把从DS 段出来的带钢
继续加热升温至目标温度320弋，升温速率最高
不超过25弋/s 为宜。2BS 为均热段，带钢在该
段内停留一段时间实现均热，且有利于涂层的固
化。对于某些特殊涂层，带钢在BS 段停留固化 时间有特殊要求的，需要满足。根据产品大纲极
限规格和工艺要求，计算设计2BS 合理的段长
度以满足特殊涂层的固化时间要求。
1BS 段加热方式与DS 段相同，也是通过布
置在带钢上下的喷箱，高温热烟气喷吹在带钢表
面，对带钢进行加热。因此，IBS 段炉内带钢加 热方式为炉气强制对流+炉气辐射。
通过模型工具计算热过程输出结果见表2。
IBS 段喷箱系统与DS 段喷箱系统的介质喷
吹参数设计不同，DS 段因为考虑涂层尚未固化, 喷箱喷口喷速较低，避免喷吹对涂层质量产生不
利影响。因此DS 段加热过程，
炉气对流传热占
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表2 模型工具计算热工参数
热工参数数据BS 段炉长
46 m
带钢在BS 段停留时间
18. 4s 段平均炉温
450T ：
计算需要的循环风量2669m 3/h (标态)
喷箱开孔喷吹流速19. 8m/s 对流换热系数
117. 48kJ/ (m 2hT)
带钢表面黑度
0.3炉气黑度
0. 15
ps怎么打字综合辐射系数 4. 39kJ/ (m 2hT 4)
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平均辐射传热热流密度
9007. 9kJ/ (m 2h)
对流传热贡献占比73.91%辐射传热贡献占比26. 09%
入口带钢温度150°C 出口带钢温度
320X ：
比相对较小。带钢进入IBS 段时，由于表面涂 层已实现完全脱水并逐渐固化，因此喷箱系统喷
口喷速设计较高，以强化热烟气强制对流换热,
提高加热效率。
3.3 CS 段
CS 段，Cooling Section，即为冷却段。从
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2BS 段出来的带钢随即进入CS 段。
CS 段冷却采用将厂房内空气通过布置在带
钢上下的喷箱喷吹在带钢表面对带钢进行强制对
流冷却。冷却空气通过风机从厂房内抽取送至喷 箱。因此，CS 段炉内带钢冷却过程为空气强制 对流。
通过模型工具计算热过程输出结果见表3。
CS 段出口带钢温度最高不超过80弋，否则
后续出口设备的橡胶辐无法承受带钢的温度。在
CS 段临近出口处，设置若干套炉辐传动系统，
表3 模型工具计算热工参数
热工参数数据
CS 段炉长37m 带钢在CS 段停留时间
14.8s
计算需要的冷却空气量19625m 3/h (标态)
冷却空气喷射速度43. 34m/s
对流换热系数477. 73kJ/ (m^^)
入口带钢温度320弋
出口带钢温度
77 T
该系统主要有两方面作用：
(1) 作为与干燥炉出口的炉辐传动系统过 渡衔接；
(2) 具有纠偏功能，可在干燥炉出口前对
跑偏的炉内带钢纠偏。
对于一些涂层，如自粘结涂层，由于涂层的
特殊性，要求带钢在接触CS 段的第一根炉辐前
温度低于60弋。因此，在干燥炉设计时需要针 对此特殊工艺计算确定CS 段合理长度和该段的
冷却能力配置。
3.4全炉段热过程曲线
通过上述对各炉段的加热和冷却过程计算解
析，带钢在炉内完整的热过程曲线见图2。从图
2可看出带钢以20弋入炉后，经过DS 段被加热
到149弋，经过IBS 段被加热到320兀，在2BS
段内保持320弋进行均热，最后经过CS 段被冷
却至77%出炉，完成带钢在炉内整个热过程。
该案例的模型工具计算分析结果，经过了与
某机组实际生产工艺参数比对、修正，计算结果
与带钢实际温度误差在2%以内，具有很高的准
确度与可信度。
图2炉内完整的热过程曲线
(下转第60
页)
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表1C-T命中率对比
模式种类碳含量测试炉数参数目标范围值命中率/%
C±0.012%92
烟气分析与副枪联合控制0.020%<0.050%100T±10花90.6
C+T C：±0.012%,T-±10°C87
C±0.012%89烟气分析系统0.020%<0.050%100T±ior78
C+T C：±0.012%,T：±10花74
C±0.015%87.4副枪系统0.020%<0.050%100T±ior86.2
C+T C：±0.015%,T：±ior7&2
说明：卩=实际值-计算值表2钢水磷(P)含量偏差值%
偏差值范围-0.020~-0.015-0.015--0.010-0.010--0.005-0.005-00-0.005炉次7632262
短炉次冶炼时间。
4结语
烟气分析系统与副枪系统的联合应用在提高终点C-T命中率发挥着重要作用，对于获得更高的经济效益，除了先进控制方法的使用，还需要进行更精准的模型计算以及获取准确数据的高精度设备，确保操作规范。因此，自动化炼钢还有很大发展空间。
参考文献
[1]林文辉.210t转炉副枪自动炼钢技术的开发与应用
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出发讨论钢厂智能化[J].钢铁，2017,52(6)：2-12.
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[J]•冶金设备，2006,(4):71.
[5]Apeldoom G J,Hubbueling P D,Gootjes P.达涅利康
力斯副枪系统的应用[J]・钢铁，2004,39(11)：29-32.
[6]孙贺，李勇强.转炉炼钢的技术进步及新技术应
用分析[J].山西冶金，2017,40(4)：55-57.
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(上接第38页)
4结语
文章通过对无取向硅钢SACL机组飘浮器型涂层干燥炉的各工艺段的热过程分别进行了深度解析，从传热机理层面深度分析了不同工艺段的热过程特点并进行精确的量化，主要优点为：
(1)有助于实现工艺段的涂层工艺开发与质量异议追溯、分析；
(2)可根据典型带钢规格和工艺需求，利用离线模型工具计算分析制定典型的生产工艺制度，可大大缩短传统的生产工艺制度摸索时间；
(3)揭示了加热段带钢加热过程机理为炉气强制对流+炉气辐射的方式，也进一步说明在带钢加热制度调整的适应性方面，飘浮器型干燥炉具有更灵活的调节手段和适应能力。
参考文献
[1]龚彦兵.冷轧无取向硅负连续退火线干燥炉设计
[J]•武钢技术，2000,(2)：39-41.
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