CN203550585U - 液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构 - Google Patents

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本实用新型公开的液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构,包括组成炉底起支撑作用的钢结构,在钢结构上方设有耐火材料衬,其特征在于:在炉长方向,所述耐火材料衬在各平行排列的水梁立柱围堰的中心线处沿炉长方向向两侧向下倾斜0.5~1°,形成液态炉渣流动通道;在炉宽方向,所述液态炉渣流动通道由炉宽中心线处沿炉宽方向向两侧炉壁向下倾斜0.5~2°;所述耐火材料衬从上至下依次为抗渣层、耐火层和隔热层。本实用新型可以有效提高高温取向硅钢周期加热量、延长加热炉使用寿命、降低耐火材料消耗成本、遏制炉墙立柱下部外移;具有结构简单、施工方便、成本低廉、使用性能优良等优点。

Description

液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构
技术领域
[0001] 本实用新型属于冶金工业炉领域,具体是高温取向硅钢加热用液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构。
背景技术
[0002] 钢铁企业常规钢种热轧步进式加热炉的炉温约为1300°C,炉内加热时间约为110分钟,钢坯炉内加热形成的氧化铁皮较少,固态氧化铁皮炉内脱落量更少。因此,炉底氧化铁皮炉渣堆积到影响加热炉下部烧嘴正常燃烧的一定高度需持续较长时间,一般为6〜9个月。在加热炉停炉小修时可进行人工清渣,恢复加热炉的炉内有效容积与热工性能。对于高温取向硅钢,由于加热炉炉温高达1380〜1400°C、炉内加热时间最长达600分钟,因此,钢坯炉内加热氧化严重,钢坯表面形成氧化亚铁与硅酸亚铁为主的低熔点氧化物熔体(液态炉渣),流淌并滴落到炉底,炉底液态渣的不断聚集,在较短的时间炉底炉渣堆积便会对加热炉下部烧嘴的正常燃烧构成影响,需要停炉进行人工入炉清渣;一般把前后两次停炉清渣期间炉子加热的高温取向硅钢总量称为“周期加热量”,以此来衡量高温硅钢加热炉的生产水平。根据相关资料报道,常规人工清渣的加热炉,高温取向硅钢的实际周期加热量仅为5000t,具有液态出渣功能的高温取向硅钢加热炉的设计周期加热量可达10000〜12000t能力,由此可见,液态出渣有效地提高了加热炉高温取向硅钢的加热能力与产量,同时,减少了加热炉停炉降温、投产升温的能源消耗以及清渣修炉维护工作量。
[0003] 公开号为CN102252528A、发明名称为一种高温硅钢加热炉液态出渣装置及方法的中国发明专利申请提供了一种包括斜坡炉底、出渣口烧嘴、出渣口通道、出渣口炉门、粒化装置、冲渣装置等构成的液态出渣装置,炉底坡度4〜10°,出渣口通道坡度10〜20°,液态出渣方法是钢坯在第二加热段和均热段以1380〜1400°C炉温加热,钢坯在炉内加热过程中产生的大量的液态钢渣掉落到斜坡炉底上,熔融钢渣沿着斜坡炉底表面流到出渣口,在出渣口通道顶部设置渣口烧嘴燃烧高热值煤气,保证出渣口通道〜1400°C工况温度和液态钢渣的流动性,通过坡底出渣口通道流出,经过粒化装置的粒化渣流入冲渣槽收集。然而,在实际生产过程中,由于炉内气氛的氧化以及炉渣对加热炉炉底耐火材料的侵蚀反应,沉积炉底的液态渣逐步形成熔点高、成分复杂的高粘度半熔融态或固态炉渣,并粘附炉梁与立柱表面形成挂渣或在炉底堆积,导致加热炉液态出渣量下降、炉底快速上涨,炉底坡度增大、熔渣空间缩小。同时,积渣还使加热炉下部燃烧空间缩小,阻碍了炉内煤气与助燃空气的混合燃烧,加热炉炉底炉宽方向温度分布不均匀,炉宽方向的中部区域炉底温度明显降低,促进了该区域炉底的炉渣堆积与上涨以及炉底坡度,导致高温取向硅钢实际周期加热量大幅降低。
[0004] 根据上述分析,炉底耐火材料衬的侵蚀反应是炉渣粘度上升、流动性下降的一个关键因素。为此,国内多家钢铁企业从降低炉底耐火材料侵蚀速度、提高炉底耐火材料衬结构使用寿命的角度出发,对高温取向硅钢步进式加热炉高温段炉底耐火材料进行了抗渣性处理,一般采用镁铬耐火浇注料进行炉底耐火材料衬工作层的浇注,如授权公告号为CN202141340U、发明名称为一种高温硅钢加热炉液态出渣装置的中国实用新型专利介绍了高温取向娃钢加热炉炉底耐火材料衬的镁铬耐火烧注工作层厚度为50_。然而,根据国内外相关镁铬耐火材料破损机理的研究报道可见,镁铬耐火材料对高碱性渣具有优良的抗渣侵蚀性能,但对硅酸盐渣的抗侵蚀性能不足,易导致侵蚀层组织性能劣化与剥落。此外,其抗热震稳定性不佳,易形成热震裂纹,通过裂纹的熔渣渗透,引起结构剥落。
[0005] 又如:文献“烧成带用各种镁铬砖的损毁状况”,国外耐火材料,1990 (11),16-18对水泥窑上使用后的三种镁铬耐火砖进行了破损机理分析,指出了提高镁铬砖热剥落性、机械剥落性及挂窑皮附着性的研究方向。文献“不同类型高温窑炉用镁铬砖损毁机理分析”,武汉科技大学学报,2009(5 ),514-517分析了 RH炉、炼铜炉、水泥回转窑等典型高温窑炉用镁铬砖的损毁机理,指出了熔渣侵蚀及渗透是造成镁铬砖损坏的最关键性因素。
[0006] 基于上述原因,高温取向硅钢加热炉实际生产的周期加热量大幅下降,并在炉底耐火材料衬工作层熔渣裂纹渗透与侵蚀反应过程中,耐火材料体积膨胀,炉底耐火材料衬沿炉宽方向的不断膨胀,导致炉墙立柱下部外移,影响了加热炉的安全运行,加热炉大修周期大幅度缩短。由此可见,改善高温取向硅钢加热炉炉底耐火材料衬结构是提高加热炉热工性能、延长加热炉使用寿命的重要研究方向。
发明内容
[0007] 本实用新型的目的在于克服上述背景技术的不足,提供一种能提高高温取向硅钢周期加热量、延长加热炉使用寿命、降低耐火材料消耗成本、遏制炉墙立柱下部外移的液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料衬结构,该结构具有结构简单、施工方便、成本低廉、使用性能优良等优点。
[0008] 为达到上述目的,本实用新型所设计的液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构,包括组成炉底起支撑作用的钢结构,在钢结构上方设有耐火材料衬,其特征在于:在炉长方向,所述耐火材料衬在各平行排列的水梁立柱围堰的中心线处沿炉长方向向两侧向下倾斜0.5〜1°,形成液态炉渣流动通道;在炉宽方向,所述液态炉渣流动通道由炉宽中心线处沿炉宽方向向两侧炉壁向下倾斜0.5〜2° ;所述耐火材料衬从上至下依次为抗渣层、耐火层和隔热层。
[0009] 进一步的,所述液态炉渣流动通道仅由抗渣层组成,所述抗渣层是以各平行排列的水梁立柱围堰的中心线处为最高点沿炉长方向向两侧向下倾斜0.5〜1°形成液态炉渣流动通道。
[0010] 进一步地,所述抗渣层从上至下依次设有防氧化层和铝镁碳质耐火浇注料层。
[0011] 再进一步地,所述防氧化层为含碳耐火涂料。采用喷涂或涂抹等涂覆在铝镁碳质耐火浇注料层上,这样,可以有效的遏制铝镁碳质耐火浇注料层的氧化。
[0012] 再进一步地,所述铝镁碳质耐火浇注料层为刚玉方镁石碳浇注料。将刚玉方镁石碳浇注料浇注在耐火层上制备,这样,由于刚玉方镁石碳浇注料中石墨材料的难浸润与难侵蚀性,降低熔渣对炉底耐火材料的渗透与侵蚀;少量镁质材料的引入以及高温条件下铝镁尖晶石的反应膨胀,提高铝镁碳质耐火浇注料层的致密性、抗热震与抗剥落性能,进一步降低熔渣对下方耐火层的渗透与侵蚀。
[0013] 作为优选方案,所述耐火层从上至下依次设有铝镁浇注料层、可塑料层、高铝矾土砖层和粘土砖层。这样,采用铝镁浇注料层取代常规的高铝浇注料层,进一步地改善耐火材料衬的抗熔渣侵蚀与防渗透能力,延长耐火材料衬使用寿命。
[0014] 进一步地,所述可塑料层为高铝矾土质耐火可塑料层。通过捣打成型设于高铝矾土砖层上方。
[0015] 本实用新型的有益效果是:在炉长方向,在炉长方向,所述耐火材料衬在各平行排列的水梁立柱围堰的中心线处沿炉长方向向两侧向下倾斜0.5〜1°,形成液态炉渣流动通道;在炉宽方向,所述液态炉渣流动通道由炉宽中心线处沿炉宽方向向两侧炉壁向下倾斜0.5〜2。;这种小坡度耐火材料衬结构的设置,保证液态炉渣流动驱动力,与常规高温取向硅钢用液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料衬结构的大坡度炉底相比,降低炉底的整体高度,尤其是容易形成炉渣堆积的加热炉炉宽方向的中部区域,从而提高了加热炉炉渣容纳空间与高温取向硅钢的周期加热量。由防氧化层和铝镁碳质耐火浇注料层组成的抗渣层,在防氧化层的保护作用下,可遏制铝镁碳质耐火浇注料层的氧化,通过铝镁碳质耐火浇注料层中石墨材料的难浸润与侵蚀性,降低熔渣对炉底耐火材料的渗透与侵蚀,通过少量镁质材料的引入以及高温条件下铝镁尖晶石的反应膨胀,提高铝镁碳质耐火浇注料层的致密性、抗热震与抗剥落性能,进一步降低熔渣对炉底耐火材料衬的渗透与侵蚀,与常规的镁铬浇注料抗渣层相比,遏制了镁铬浇注料易热震开裂与剥落、被中性或酸性熔渣侵蚀与结构剥落以及引起的耐火材料衬膨胀、炉墙立柱下部外移。由铝镁浇注料层和可塑料层、高铝矾土砖层、粘土砖层组成的耐火层,用铝镁浇注料层取代常规的高铝浇注料层,进一步改善炉底耐火材料衬的抗熔渣侵蚀与防渗透能力,延长耐火材料的使用寿命。通过上述综合措施,最终达到提高高温取向硅钢周期加热量、延长加热炉使用寿命、降低耐火材料消耗成本、遏制炉墙立柱下部外移等综合目标。
附图说明
[0016] 图1为本实用新型液态出渣步进式加热炉在炉长方向耐火材料衬的剖视结构示意图;
[0017] 图2为本实用新型液态出渣步进式加热炉在炉宽方向耐火材料衬的剖视结构示意图;
[0018] 图3为图1中A处的局域放大结构示意图;
[0019] 图4为本实用新型液态出渣步进式加热炉在炉宽方向局部的剖视放大结构示意图;
[0020] 图5是图4的B-B剖视放大结构示意图。
[0021] 图中:抗渣层I (其中:防氧化层1.1和铝镁碳质耐火浇注料层1.2)、耐火层2 (其中:铝镁浇注料层2.1、可塑料层2.2、高铝矾土砖层2.3和粘土砖层2.4)、隔热层3、液态炉渣流动通道4、钢结构5、围堰6、炉壁7、出渣口 8、炉宽中心线9、水梁立柱围堰的中心线10。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0023] 液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构包括组成炉底起支撑作用的钢结构5,在钢结构5上方设有耐火材料衬,在炉长方向,所述耐火材料衬在各平行排列的水梁立柱围堰的中心线10处沿炉长方向向两侧向下倾斜0.5~1°,形成液态炉渣流动通道4,如图1所示,进而在炉长方向形成众多平行炉宽方向的液态炉渣流动通道4,如图5所示;在炉宽方向,所述液态炉渣流动通道4由炉宽中心线9处沿炉宽方向向两侧炉壁7向下倾斜0.5~2°,保证液态炉渣向设在炉宽方向上的两侧炉壁7的出渣口 8顺利流淌,如图2所示;所述耐火材料衬从上至下依次为抗渣层1、耐火层2和隔热层3,如图1和图2所示。为了液态炉渣流动通道4的加工更加方便和提高加工效率,所述液态炉渣流动通道4仅由抗渣层I组成,所述抗渣层I为以各平行排列的水梁立柱围堰的中心线10处为最高点沿炉长方向向两侧向下倾斜0.5~1°形成液态炉渣流动通道,如图1所示。
[0024] 如图3所示,抗渣层I从上至下依次设有防氧化层1.1和铝镁碳质耐火浇注料层1.2。所述防氧化层1.1为含碳耐火涂料,采用喷涂或涂抹等涂覆在铝镁碳质耐火浇注料层上,这样,可以有效的遏制铝镁碳质耐火浇注料层的氧化。所述铝镁碳质耐火浇注料层1.2为刚玉方镁石碳浇注料。将刚玉方镁石碳浇注料浇注在耐火层上制备,这样,由于刚玉方镁石碳浇注料中石墨材料的难浸润与难侵蚀性,降低熔渣对炉底耐火材料的渗透与侵蚀;少量镁质材料的引入以及高温条件下铝镁尖晶石的反应膨胀,提高铝镁碳质耐火浇注料层的致密性、抗热震与抗剥落性能,进一步降低熔渣对下方耐火层的渗透与侵蚀。耐火层2从上至下依次设有铝镁浇注料层2.1、可塑料层2.2、高铝矾土砖层2.3和粘土砖层2.4。可塑料层2.2为高铝矾土质耐火可塑料层,通过捣打成型设于高铝矾土砖层上方。这样,采用铝镁浇注料层取代常规的高铝浇注料层,进一步地改善耐火材料的抗熔渣侵蚀与防渗透能力,延长耐火材料衬使用寿命。
[0025] 为了更好地说明上述倾斜的基准:
[0026] 如图4所示,为了保证液态炉渣向出渣口 8的顺利流淌,在炉宽中心线9处,所述液态炉渣流动通道4沿炉宽方向向两侧炉壁7向下倾斜一定角度a,也就是说液态炉渣流动通道4以炉宽中心线9为最高点沿炉宽方向向两侧炉壁向下倾斜a角。
[0027] 如图5所示,为了液态炉渣流动通道4的加工更加方便和提高加工效率,仅由抗渣层I组成,由平行炉宽方向排列的水梁立柱围堰的中心线10处沿炉长方向向两侧向下倾斜^角,在相邻两排平行炉宽方向排列的水梁立柱围堰之间形成所述液态炉渣流动通道4,也就是说液态炉渣流动通道4是以平行排列的水梁立柱围堰的中心线10处为最高点向下倾斜0角。
[0028]上述a的取值范围为0.5~2°,^的取值范围为0.5~1°,这种小坡度耐火材料衬结构的设置,保证液态炉渣流动驱动力,与常规高温取向硅钢用液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构的大坡度炉底相比,降低炉底的整体高度,尤其是容易形成炉渣堆积的加热炉处于炉宽方向的中部区域,从而提高了加热炉炉渣容纳空间与高温取向硅钢的周期加热量。

Claims (7)

1.一种液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构,包括组成炉底起支撑作用的钢结构(5),所述钢结构(5)上方设有耐火材料衬,其特征在于:在炉长方向,所述耐火材料衬在各平行排列的水梁立柱围堰的中心线(10)处沿炉长方向向两侧向下倾斜0.5〜1°,形成液态炉渣流动通道(4);在炉宽方向,所述液态炉渣流动通道(4)由炉宽中心线处沿炉宽方向向两侧炉壁(7)向下倾斜0.5〜2° ;所述耐火材料衬从上至下依次为抗渣层(I)、耐火层(2)和隔热层(3)。
2.根据权利要求1所述的液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构,其特征在于:所述液态炉渣流动通道(4)仅由抗渣层(I)组成,所述抗渣层(I)是以各平行排列的水梁立柱围堰的中心线处为最高点沿炉长方向向两侧向下倾斜0.5〜1°形成液态炉渣流动通道(4)。
3.根据权利要求1或2所述的液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构,其特征在于:所述抗渣层(I)从上至下依次设有防氧化层(1.1)和铝镁碳质耐火浇注料层(1.2)。
4.根据权利要求3所述的液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构,其特征在于:所述防氧化层(1.1)为含碳耐火涂料。
5.根据权利要求3所述的液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构,其特征在于:所述铝镁碳质耐火浇注料层(1.2)为刚玉方镁石碳浇注料。
6.根据权利要求1或2所述的液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构,其特征在于:所述耐火层(2)从上至下依次设有铝镁浇注料层(2.1)、可塑料层(2.2)、高铝矾土砖层(2.3)和粘土砖层(2.4)。
7.根据权利要求6所述的液态出渣步进式加热炉炉底耐火材料结构,其特征在于:所述可塑料层(2.2)为高铝矾土质耐火可塑料层。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104501586A (zh) * 2014-12-26 2015-04-08 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 一种实现厚料层还原的转底炉炉底结构

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