CN103343173A

CN103343173A - 取向硅钢加热炉炉渣改性剂

Info

Publication number: CN103343173A
Application number: CN2013103059549A
Authority: CN
Inventors: 李明晖; 丁翠娇; 蒋扬虎; 欧阳德刚; 韩斌; 赵利洪; 宋中华; 朱善合; 罗巍; 刘钢锋
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明公开了一种其特殊之处在于：它由以下重量百分比的原料组成：40~60%的石英砂、20~40%的焦炭、15~30%的石灰石和5~10%的萤石粉；或者它由以下重量百分比的原料组成：60%~75%的石英砂、20~30%的焦炭和5~10%的萤石粉；或者它由以下重量百分比的原料组成：60%~75%的石英砂和25~40%的焦炭。该炉渣改性剂能有效降低炉渣熔点，促进固态炉渣液态化并顺利排出，减少加热炉检修与清渣频率，减轻人工清渣劳动强度，提高取向硅钢周期轧制量，大幅度提高取向硅钢生产效率。

Description

取向硅钢加热炉炉渣改性剂

技术领域

本发明涉及工业炉炉渣改性剂，具体是指一种取向硅钢加热炉炉渣改性剂。

背景技术

取向硅钢是电力工程、电机制造等行业必不可少的关键材料，因而，生产取向硅钢对于钢铁企业经济效益十分显著。相对于普通钢材，取向硅钢不仅生产工艺复杂，而且制造技术要求严格，被誉为“特钢艺术品”，很多生产环节限制了硅钢产量的进一步提高。例如，取向硅钢生产过程中，为了使成品磁性稳定，减少加热不均带来的磁性波动，在热轧前加热炉内板坯的加热温度和加热时间要远远高于普通钢材，其高温段加热温度达1390℃，加热时间大于560分钟。因此，在长时间高温加热过程中，板坯表面氧化铁皮熔化形成大量液态熔融炉渣，并沿横梁、立柱等部位不断下淌，凝固后沉积于炉底。随着炉底炉渣的不断增加，特别是炉底围堤附近炉渣厚度过高，不仅会严重影响加热炉机械传动系统的正常工作，甚至会使板坯淌下的液态熔渣溢出立柱围堤，流进炉底水封槽而发生爆炸。因此，取向硅钢加热炉在生产一段时间，炉渣达到一定量时，必须停炉进行人工清渣。这不仅严重限制了高附加值取向硅钢的产能，同时也使加热炉检修维护频繁，使用寿命降低，增加了生产成本与人工劳动强度。

针对上述问题，国内外目前主要通过设置液态出渣装置、改变加热炉炉体结构与使用清理装置等技术措施，提高液态出渣量与清渣效率，以期延长加热炉生产周期。例如：公开号为CN2363184Y的中国专利，公开了一种连续加热炉新型液态排渣装置，由出渣口烧嘴、出渣口通道、粒化装置及炉门密封等组成。通过改变烧嘴结构与增加出渣通道倾斜角度等技术措施，使炉内液态渣排出顺利，不会在排渣通道内产生凝固现象，提高了轧制周期量，减少了加热炉故障停机次数。公开号为CN202660889U的中国专利，公开了一种液态出渣高温取向硅钢步进梁式板坯加热炉，其特征在于加热炉第二加热段与均热段为5°斜坡结构，并在侧墙设有液态出渣口，提高了液态出渣量，减缓了高温段炉底钢渣堆积速度，延长了加热炉周期作业时间。公开号为CN102944122的中国专利，公开了一种硅钢炉化渣清理装置及应用方法，具体包括钢板、清渣杆、锁紧螺栓和撬棍，通过停炉后清渣过程中清渣杆与水梁积渣接触时的机械作用，使积渣破碎、脱落，提高了人工清渣效率。

虽然上述技术在一定程度上，促进了液态渣的排出，减轻了停炉后人工清渣强度，起到了改善生产过程中炉内积渣程度的作用，但对于凝固后沉积于炉底的固态渣无法进行有效在线排出；取向硅钢实际生产过程中，仍然存在加热炉作业周期内轧制量不高、加热炉停炉检修频繁、生产效率低与人工劳动强度大等问题。通过对取向硅钢加热炉内固态炉渣的取样分析，其主要物相为高熔点的的Fe₃O₄与Fe₂O₃，在加热炉工作温度下，固态渣根本无法熔化并通过液态出渣装置流出。因而，如何降低炉底固态渣熔点，提高其流动性，使其能够在线从液态出渣口排出，成为提高加热炉生产效率与硅钢周期轧制量的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种取向硅钢加热炉炉渣改性剂，通过生产过程中向加热炉炉底喷吹，使改性剂与炉渣之间发生化学反应，降低炉渣熔点，促进固态炉渣液态化并顺利排出，减少加热炉检修与清渣频率，提高取向硅钢周期轧制量。

为实现上述目的，本发明提供的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，其特殊之处在于：它由以下重量百分比的原料组成：40~60%的石英砂、20~40%的焦炭、15~30%的石灰石和5~10%的萤石粉；或者它由以下重量百分比的原料组成：60%~75%的石英砂、20~30%的焦炭和5~10%的萤石粉；或者它由以下重量百分比的原料组成：60%~75%的石英砂和25~40%的焦炭。

作为优选方案，所述石英砂中SiO₂的含量≥98%，粒度≤1mm。

作为优选方案，所述焦炭中固定碳含量≥85%，粒度为1~5mm。

作为优选方案，所述石灰石粒度≤0.150mm，以重量百分比计石灰石的主要化学成分为：0.07~1%的SiO₂、0.02~1%的Al₂O₃、0.03~1%的Fe₂O₃、48~55.22%的CaO、0.08~1%的MgO，0.78~51.80%的烧失量。

作为优选方案，所述萤石粉中CaF₂的含量≥85%，粒度≤0.178mm。

本发明的优点在于：该炉渣改性剂能有效降低炉渣熔点，促进固态炉渣液态化并顺利排出，减少加热炉检修与清渣频率，减轻人工清渣劳动强度，提高取向硅钢周期轧制量，大幅度提高取向硅钢生产效率。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例一：

取向硅钢加热炉炉渣改性剂，由以下重量百分比的原料组成：石英砂40%，粒度≤1mm；焦炭40%，粒度1~3mm；石灰石15%，粒度≤0.150mm；萤石粉5%，粒度≤0.178mm。将上述原料加入搅拌器内搅拌均匀，即得到所需的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，并按每袋5公斤进行装袋包装。采用制备的取向硅钢加热炉炉渣改性剂在实验室进行了改性实验，在坩埚内先加入100克固体炉渣，再在脱硫渣表面加入一半重量的炉渣改性剂，放入实验电炉内升温至1300℃，保温180分钟后，固体炉渣全部融化，流动性增强。

实施例二：

取向硅钢加热炉炉渣改性剂，由以下重量百分比的原料组成：石英砂60%，粒度≤1mm；焦炭20%，粒度3~5mm；石灰石15%，粒度≤0.150mm；萤石粉5%，粒度≤0.178mm。将上述原料加入搅拌器内搅拌均匀，即得到所需的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，并按每袋5公斤进行装袋包装。采用制备的取向硅钢加热炉炉渣改性剂在实验室进行了改性实验，在坩埚内先加入100克固体炉渣，再在脱硫渣表面加入一半重量的炉渣改性剂，放入实验电炉内升温至1300℃，保温180分钟后，固体炉渣全部融化，流动性增强。

实施例三：

取向硅钢加热炉炉渣改性剂，由以下重量百分比的原料组成：石英砂40%，粒度≤1mm；焦炭25%，粒度1~3mm；石灰石30%，粒度≤0.150mm；萤石粉5%，粒度≤0.178mm。将上述原料加入搅拌器内搅拌均匀，即得到所需的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，并按每袋5公斤进行装袋包装。采用制备的取向硅钢加热炉炉渣改性剂在实验室进行了改性实验，在坩埚内先加入100克固体炉渣，再在脱硫渣表面加入一半重量的炉渣改性剂，放入实验电炉内升温至1300℃，保温180分钟后，固体炉渣全部融化，流动性增强。

实施例四：

取向硅钢加热炉炉渣改性剂，由以下重量百分比的原料组成：石英砂45%，粒度≤1mm；焦炭30%，粒度1~3mm；石灰石15%，粒度≤0.150mm；萤石粉10%，粒度≤0.178mm。将上述原料加入搅拌器内搅拌均匀，即得到所需的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，并按每袋5公斤进行装袋包装。采用制备的取向硅钢加热炉炉渣改性剂在实验室进行了改性实验，在坩埚内先加入100克固体炉渣，再在脱硫渣表面加入一半重量的炉渣改性剂，放入实验电炉内升温至1300℃，保温180分钟后，固体炉渣全部融化，流动性增强。

实施例五：

取向硅钢加热炉炉渣改性剂，由以下重量百分比的原料组成：石英砂60%，粒度≤1mm；焦炭30%，粒度3~5mm；萤石粉10%，粒度≤0.178mm。将上述原料加入搅拌器内搅拌均匀，即得到所需的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，并按每袋5公斤进行装袋包装。采用制备的取向硅钢加热炉炉渣改性剂在实验室进行了改性实验，在坩埚内先加入100克固体炉渣，再在脱硫渣表面加入一半重量的炉渣改性剂，放入实验电炉内升温至1300℃，保温180分钟后，固体炉渣全部融化，流动性增强。

实施例六：

取向硅钢加热炉炉渣改性剂，由以下重量百分比的原料组成：石英砂75%，粒度≤1mm；焦炭20%，粒度1~3mm；萤石粉5%，粒度≤0.178mm。将上述原料加入搅拌器内搅拌均匀，即得到所需的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，并按每袋5公斤进行装袋包装。采用制备的取向硅钢加热炉炉渣改性剂在实验室进行了改性实验，在坩埚内先加入100克固体炉渣，再在脱硫渣表面加入一半重量的炉渣改性剂，放入实验电炉内升温至1300℃，保温180分钟后，固体炉渣全部融化，流动性增强。

实施例七：

取向硅钢加热炉炉渣改性剂，由以下重量百分比的原料组成：石英砂60%，粒度≤1mm；焦炭40%，粒度1~3mm。将上述原料加入搅拌器内搅拌均匀，即得到所需的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，并按每袋5公斤进行装袋包装。采用制备的取向硅钢加热炉炉渣改性剂在实验室进行了改性实验，在坩埚内先加入100克固体炉渣，再在脱硫渣表面加入一半重量的炉渣改性剂，放入实验电炉内升温至1300℃，保温180分钟后，固体炉渣全部融化，流动性增强。

实施例八：

取向硅钢加热炉炉渣改性剂，由以下重量百分比的原料组成：石英砂75%，粒度≤1mm；焦炭25%，粒度3~5mm。将上述原料加入搅拌器内搅拌均匀，即得到所需的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，并按每袋5公斤进行装袋包装。采用制备的取向硅钢加热炉炉渣改性剂在实验室进行了改性实验，在坩埚内先加入100克固体炉渣，再在脱硫渣表面加入一半重量的炉渣改性剂，放入实验电炉内升温至1300℃，保温180分钟后，固体炉渣全部融化，流动性增强。

本发明的工作原理如下：本发明以石英砂、焦炭、石灰石和萤石粉为主要原材料，主要化学成分为SiO₂、C、CaO、和CaF₂。通过固定C和它燃烧后产生的CO的还原作用将炉渣中Fe₃O₄与Fe₂O₃还原为熔点较低的FeO，同时焦炭的燃烧将产生大量热量，进一步提高炉底温度，有利于改性反应的进行与生成液态熔渣的流动；通过还原生成的FeO与改性剂中SiO₂、CaO反应生成一系列低熔点化合物，大幅度降低固态炉渣熔点；通过CaF₂的助熔化渣作用，有效降低生成低熔点物质的粘度；通过改性剂中上述原料的综合作用，最终达到对固态炉渣改性，降低炉渣熔点，改善其流动性，促进炉渣从液态出渣口排出的目的。

本发明的取向硅钢加热炉炉渣改性剂的主要化学成分为SiO₂、C、CaO、和CaF₂，通过焦炭中固定C的燃烧放热与还原作用，将固态炉渣中Fe₃O₄与Fe₂O₃还原为熔点较低的FeO，并提高炉底温度，改善改性反应的热力学条件和生成液态熔渣的流动性；通过SiO₂、CaO与还原生成FeO的化学反应，形成系列低熔点的易熔复合化合物，但考虑到CaO对加热炉耐火材料的腐蚀性能，限制石灰石的重量百分比加入量不超过30%。CaF₂作为一种熔渣助熔剂，其助熔和降低粘度机制可以由无规网络学说给予解释，在熔体中，F~离子进入原料中由Si~O四面体形成的网络中，使原来的桥氧变为非桥氧，因而打断了Si~O四面体之间的联接，形成断网。特别是F^~进入网络中形成的断网处电价饱和，不会再被网络中间体联起来，可以有效降低熔体表面张力，增加熔体的润湿性，从保护炉底耐火材料角度出发，本发明限制萤石粉的重量百分比配入量不超过10%。

Claims

1.一种取向硅钢加热炉炉渣改性剂，其特征在于：它由以下重量百分比的原料组成：40~60%的石英砂、20~40%的焦炭、15~30%的石灰石和5~10%的萤石粉；或者它由以下重量百分比的原料组成：60%~75%的石英砂、20~30%的焦炭和5~10%的萤石粉；或者它由以下重量百分比的原料组成：60%~75%的石英砂和25~40%的焦炭。

2.根据权利要求1所述的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，其特征在于：所述石英砂中SiO₂的含量≥98%，粒度≤1mm。

3.根据权利要求1或2所述的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，其特征在于：所述焦炭中固定碳含量≥85%，粒度为1~5mm。

4.根据权利要求1或2所述的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，其特征在于：所述石灰石粒度≤0.150mm，以重量百分比计石灰石的化学成分为：0.07~1%的SiO₂、0.02~1%的Al₂O₃、0.03~1%的Fe₂O₃、48~55.22%的CaO、0.08~1%的MgO，40.78~51.80%的烧失量。

5.根据权利要求1或2所述的取向硅钢加热炉炉渣改性剂，其特征在于：所述萤石粉中CaF₂的含量≥85%，粒度≤0.178mm。