提高高温加热炉排渣效果方法与流程

本发明涉及钢铁领域加热炉排渣方法，具体的说是一种提高高温加热炉排渣效果方法。

背景技术：
钢铁企业常规钢种热轧步进式加热炉高温加热炉温约为1300℃，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的时间，一般为6～9个月，在加热炉停炉小修时进行人工清渣，恢复加热炉的炉内有效容积与热工性能。而对于在加热炉内加热温温度高、加热时间长的部分钢种而言，如取向硅钢，轧前加热要求出炉温度高(高温段加热温度1390±10℃)，加热时间长(总在炉时间≥560分钟)，钢坯在炉内会产生大量液态熔融钢渣，熔融钢渣在炉内不断积聚，特别是当炉底钢渣集聚到一定高度后会破坏炉体设备，迫使加热炉无法正常运行，严重影响正常生产，因此取向硅钢加热炉在较短的生产周期(通常为20天左右)内就必须停炉清渣，炉底积渣严重成为限制加热炉硅钢产能的主要环节。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化渣清理装置等技术措施以提高出渣量与清渣效率，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，使炉内熔渣排出顺利，不会再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，起到了改善生产过程中炉内积渣程度的作用，但在实际生产过程中，由于沉积炉底的液态渣通过炉内气氛的进一步氧化及其对加热炉耐火材料的侵蚀反应，会逐步形成熔点高、成分复杂的炉渣，导致炉渣粘度不断提高，液态出渣量远低于40％的设计水平，高温取向硅钢实际周期加热量也低于设计水平。因而，提高熔渣流动性是提高周期加热量的重要研究方向。

技术实现要素：
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、有效提高排渣效果，降低炉渣沉积的高温加热炉排渣方法。本发明提高高温加热炉排渣效果方法为，高温加热炉停炉清渣后，在高温加热炉的第二加热段炉底表面铺设石英砂，铺设完后再启动高温加热炉进行加热生产。高温加热炉停炉清渣后，同时在高温加热炉的均段炉底表面铺设石英砂。所述石英砂的铺设厚度为50-100mm。所述石英砂粒度为0.5-3mm，石英砂中SiO2含量≥98wt％。本发明方法适用于需要在高温加热炉内进行高温(操作温度为1350℃以上)、长时间(操作时间即总在炉时间≥400分钟)加热的钢种，如高温取向硅钢等，这类钢种的钢坯在进入加热炉后由于工艺要求，需要在炉内进行高温长时间加热，因而存在背景技术中所述问题。针对上述问题，发明人改变了过去对加热炉或排渣装置进行结构改进的固有思维，通过对高温加热炉炉渣进行深入研究及取样分析与检测，探明了高温加热炉炉渣的形成机理，以硅钢为例，由于硅钢中含有约4％的Si，在加热过程中，板坯表面的Fe、Si元素氧化后便形成以铁撖榄石(2FeO·SiO2)为主要成分的氧化铁渣；而FeO-2FeO·SiO2的共晶温度是1177℃，在1200℃左右就有液相产生，到1340℃左右会完全转变为液相。因此，在长时间高温(1390±10℃)加热过程中，板坯表面形成以铁橄榄石和方铁石(FeO)为主的熔融渣并不断下淌，随着在炉时间的不断增加，熔融渣中富余的FeO和铁橄榄石中的FeO继续氧化生成Fe3O4、Fe2O3，熔渣流动性变差。最后，少量熔融渣通过液态排渣系统排出，大部分沉积于炉底，而随着氧化的继续进行，导致炉渣物相最终转化为Fe3O4与Fe2O3。本发明通过在加热炉二段和均热段均匀铺设石英砂，使流淌至炉底的液态熔融渣中的FeO与石英砂中SiO2发生反应(反应温度1177℃)，生成低熔点化合物硅酸亚铁Fe2SiO4(熔点1205℃)，从而大幅度降低炉渣熔点，改善炉底液态渣的流动性，促进其从液态排渣口排出。试验结果表明，采取本发明后，相同条件下炉底平均积渣厚度降低20％以上。对于石英砂的铺设，优选石英砂的铺设厚度为50-100mm，不可过薄，过薄会导致参加反应的SiO2数量不够，影响Fe2SiO4的生成量，降低排渣效果；也不可过厚，虽然石英砂铺设具有一定的厚度可以延长轧制周期，但过厚也会导致反应后石英砂数量富余，影响生产成本的降低和增加清渣过程中的劳动强度。进一步的，优选石英砂粒度为0.5-3mm，石英砂的粒度过大会导致比表面积降低，影响石英砂与熔融渣的反应效果，过小会导致熔融渣滴落过程中石英砂粉的飞扬，进而与钢坯接触反应，影响钢坯质量。有益效果：本发明工艺简单、构思巧妙，通过在高温加热炉内钢坯停留时间最长、加热温度最高的部分炉底铺设石英砂，使熔渣中的铁离子与石英砂中的SiO2反应生成低融点物质，以降低炉渣的熔点，从而改善液态融渣的流动性，提高高温加热炉的排渣效果，进而可延长加热炉生产周期，提高钢坯周期轧制产量，降低工人清渣劳动强度。附图说明图1为高温加热炉铺设石英砂的状态俯视图。图2为图1中炉底的A-A剖示图。图3为炉底积渣与炉底耐火材料结合界面微观结构的扫描电镜分析图。其中，1-高温加热炉、2-第二加热段、3-均热段、4-石英砂层、5-出渣口、6-炉底。具体实施方式下面以高温取向硅钢送入高温加热炉内进行高温加热的工艺为例对本发明提高排效效果的方法进行描述。所述高温加热炉为现有的步进式加热炉。实施例1：1)：在高温加热炉1炉底停炉清渣和耐材修补完毕后，将炉底清扫干净；2)：在高温加热炉1的第二加热段2和均热段3的炉底6表面均匀铺设石英砂层4(见图1及图2)；石英砂铺设厚度为50mm，石英砂粒度为0.5mm，石英砂SiO2含量为99％(质量百分比)。3)：铺设完石英砂层后再启动高温加热炉1，按照现有的高温取向硅钢钢坯炉内加热温度制度要求控制各段的炉温进行高温取向硅钢钢坯的正常加热生产，其中，加热炉第二加热段和均热段炉温为1380～1400℃，钢坯在炉内的总停留时间为600-800min。5)：开启出渣口烧嘴，保证出渣口通道高温状态，防止流经出渣口5通道的液态渣冷却凝固粘接，堵塞通道。6)当加热炉完成一个生产周期后，再次进行停炉清渣，再按照上述步骤1)-4)的顺序进行石英砂的铺设。实施例2：第二步中石英砂铺设厚度为100mm，石英砂粒度为1-3mm，石英砂SiO2含量为98％。其他步骤与实施例1中相同。实施例3：第二步中石英砂铺设厚度为75mm，石英砂粒度为2-3mm，石英砂SiO2含量为99％。其他步骤与实施例1中相同实施例4：第二步中石英砂铺设厚度为60mm，石英砂粒度为0.5-1mm，石英砂SiO2含量为98％。其他步骤与实施例1中相同。比较例：除在停炉清渣后不铺设石英砂层外，其余同实施例1。一个轧制周期后，采用实施例技术措施后，相比比较例，试验区域炉底积渣状况明显改善，炉底积渣平均厚度下降幅度达26％，炉内清渣量减少约30％，显著提高了液态渣排出比例。同时，由于底部液态渣流动性增强，加热炉关键耐火构件(如土围等)粘渣状况也有所改善；延长了加热炉单个周期生产时间(轧制周期可延长5％)，硅钢周期轧制量也可提高约5％；同时，也减少了加热炉维修次数，节约了耐火材料消耗和成本，减轻了工人劳动强度。进一步地，参见图3，对实施例1中的炉底积渣与炉底耐火材料结合界面微观结构，进行了扫描电镜分析。结果表明，炉底积渣与炉底耐火材料之间界限清晰，能谱分析结果(见表1及表2)表明石英砂与炉渣反应生成大量流动性较好的Fe2SiO4，进一步验证了试验效果和机理。