取向硅钢的制造工艺复杂,主要用作大型变压器和互感器的铁芯。高温退火工艺是决定取向硅钢产品等级的最重要工序之一;目前高温退火设备主要采用单体罩式炉或环形炉,但单体罩式炉设备占地面积大、生产效率较低、产品质量难以稳定控制,先进的环形炉制造技术又一直为国外垄断和封锁、进口价格昂贵。针对这种情况,本文针对课题组参与建设改造的国内首条取向硅钢隧道式高温退火生产线,进行了相关工艺的分析研究。在高温退火过程中,钢卷处于内罩和炉膛的覆盖下,通过直接测量的方法获取工艺参数极为困难。本文以隧道式退火炉作为研究对象,针对退火过程中的流动、传热等过程建立能量方程、动量方程和辐射传递方程等基本控制方程,利用FLUENT软件对隧道式退火炉各阶段的流动、传热问题进行数值求解,并对比了两种不同的烧嘴布置方式对退火过程的影响,完成了对预热段、加热段和保温段的数值模拟。结果表明,隧道式退火炉的流场分布符合生产实际,避免了高温烟气滞留在烧嘴出口附近,造成局部高温。内罩的温度分布趋势合理,虽然在升温过程中,由于来流侧烟气与烧嘴烟气的相互作用,内罩上不可避免的存在冷区,但随着加热时间的延长,内罩的均热性保持升高的趋势,最后内罩上的最大温差稳定在25℃左右。钢卷的温度分布全阶段保持一定的相似性,由于钢卷轴向的导热系数远大于径向的导热系数,钢卷径向的温度梯度始终高于轴向。在钢卷的升温过程中,钢卷上端面边缘的温度先升高,随后外表面温度升高,低温区则位于钢卷内芯处,位置在整个升温过程中保持不变,钢卷的高温区到低温区呈现明显的梯度分布。本文对改造前与改造后两种烧嘴布置方式进行了比较,其中改造后的隧道炉烧嘴采用上下左右交错布置的方法,在提升内罩和钢卷的均热性上更有优势,但随着加热时间的延长,因为烧嘴布置方式带来的优势会被逐渐追平,改造后内罩的温差稳定在25.4℃,钢卷的温差稳定在23.7℃;改造前内罩的温差稳定在25.8℃,钢卷的温差稳定在25.4℃。纵观这个升温过程,上下左右交错布置的方法不仅对钢卷温度均匀性有一定提升,并且可以减少烧嘴数量,提高烧嘴燃烧效率。