[發明專利]高溫取向硅鋼加熱用步進式加熱爐爐梁與立柱耐火隔熱襯結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201310343256.8
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103388055A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 歐陽德剛;徐國濤;蔣揚虎;丁翠嬌
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C21D1/00
• 分類號: C21D1/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

技術領域

本發明屬于加熱爐領域，具體是一種高溫取向硅鋼加熱用步進式加熱爐爐梁與立柱耐火隔熱襯結構及其制備方法。

技術背景

高溫取向硅鋼高磁感、低鐵損性能而得到用戶的一致認可，然而，在高溫取向硅鋼（HiB鋼）生產過程中，鋼坯步進式加熱爐內加熱溫度高、在爐時間長，導致鋼坯爐內氧化燒損量大，鋼坯表面鐵、硅元素氧化形成的熔融物向支撐爐梁與立柱表面與爐底不斷流淌，其中，流向支撐爐梁的熔融物通過與爐梁和立柱耐火隔熱襯的接觸、滲透形成粘連，通過熔融物與爐梁和立柱耐火隔熱襯以及爐內氣氛間的物理化學反應，熔點上升，熔融物不斷凝固粘接，在重力作用下粘渣不斷長大，并向爐底方向伸展，形成大量形似冰柱的渣柱懸掛，加熱爐下部燃燒空間減少，影響了下部燒嘴噴射流場與火焰形狀，使加熱爐下部溫度降低、溫度場不均勻性增大，為了保證鋼坯加熱質量，必須延長加熱時間或提高加熱溫度，但鋼坯爐內氧化燒損增加，爐梁與立柱掛渣生長，進一步惡化了加熱爐下部空間的燃燒狀況，形成惡性循環，最終因不能滿足鋼坯爐內加熱質量和正常生產運行而停爐清渣，導致加熱爐煤氣消耗上升、生產效率低、停爐維護成本增加等，限制了高溫取向硅鋼的生產能力，提高了生產成本。由此可見，步進式加熱爐爐梁與立柱掛渣是影響高溫取向硅鋼大規模、低成本、高質量制造的關鍵因素之一。然而，針對高溫取向硅鋼加熱過程中爐梁與立柱掛渣的防止問題，目前國內外還未見到相關技術報道。

爐梁與立柱是步進式加熱爐的重要結構之一，它不僅承受著爐內坯料的全部重量，而且承擔者物料步進式前進的重任，因此，保證爐梁與立柱使用工況條件下的力學強度至關重要。為了防止爐梁與立柱高溫使用條件下強度降低和變形，需對爐梁與立柱進行冷卻，主要冷卻方式有通水冷卻和汽化冷卻，冷卻帶走的熱量為15~30%，其中，水冷方式中冷卻水帶走熱量難以回收利用而耗損，汽化冷卻方式中蒸汽帶走的熱量可通過蒸汽并網、發電等加以再利用，但卻使鋼坯加熱有效熱量降低，因而，不同的冷卻方式均導致加熱爐鋼坯能耗的上升，尤其是通水冷卻方式，還導致外排熱水的熱污染；同時，爐梁的冷卻降低了鋼坯支撐墊塊的溫度，引起鋼坯表面水冷“黑印”，惡化坯料的受熱條件，延長了加熱時間，降低了加熱質量。為了改善鋼坯加熱質量、降低加熱爐能耗，國內外均采用耐火材料對加熱爐爐梁與立柱進行了隔熱包扎，主要的隔熱襯結構有：單層耐火澆注料整體澆注結構、耐火澆注料與耐火纖維毯雙層結構和多層耐火纖維毯結構，其中，單層耐火澆注料結構因隔熱性能差、多層耐火纖維毯結構易結晶粉化而未推廣應用，尤其是加熱溫度≥1380℃的高溫取向硅鋼（HiB鋼）的加熱爐，由于市售耐火纖維制品最高使用溫度的限制而無法使用，因而，目前國內加熱爐均普遍采用耐火澆注料與耐火纖維毯雙層結構，尤其是高溫取向硅鋼（HiB鋼）加熱爐，其中，內層為耐火纖維毯，外層為耐火澆注料，通過內層耐火纖維毯強化隔熱襯的隔熱性能，通過外層澆注料優良的耐高溫性能與力學性能，提高隔熱襯的抗破損能力，如：2010年9月胡建平和高明軍在《經濟研究導刊》上公開了“步進式加熱爐水梁應用技術”，其報道了某鋼廠120噸／小時雙蓄熱步進式加熱爐水平支撐梁和立柱的耐火纖維毯和莫來石澆注料雙層隔熱襯結構，其中，內層耐火纖維毯厚度為20mm，外層澆注料厚度為60mm。公開號為CN100494852C的中國發明專利公開了“一種步進式加熱爐梁與柱及其施工方法”，其提供了一種步進式加熱爐梁與柱的纖維毯與澆注料雙層隔熱襯結構及其施工方法，其中，外層澆注料厚度為60mm，內層耐火纖維毯厚度為18~22mm，通過焊接在水管上的Y形錨固件實現隔熱襯與水管的結合，具有強度高、耐高溫、抗氧化性能好、使用壽命長的優點。然而，在實際生產應用過程中，對于普通鋼種的加熱，由于加熱溫度低、在爐時間短，鋼坯氧化少，氧化物為固態氧化鐵皮，達到了延長加熱爐爐梁與立柱隔熱襯使用壽命的目的，但對于高溫取向硅鋼的加熱，由于加熱溫度高、在爐時間長，鋼坯氧化嚴重，氧化物為熔融態氧化物，致使爐梁與立柱隔熱襯表面大量粘渣與渣柱懸掛，最終因無法滿足高溫取向硅鋼加熱質量要求而被迫停爐清渣，同時，惡劣的加熱條件也促進了爐梁與立柱隔熱襯的破損，頻繁的停爐清渣，加劇了爐梁與立柱隔熱襯的機械損傷，導致爐梁與立柱使用壽命短，維護成本急劇上升，加熱爐工作效率顯著下降。分析認為，對于常規的爐梁與立柱隔熱襯結構與材料，由于外層澆注料易被高溫取向硅鋼氧化熔融物浸潤侵蝕，導致爐梁與立柱粘渣，由于澆注料密度大、導熱系數高、澆注層厚，影響了隔熱襯的整體保溫性能，降低了隔熱襯表面溫度，致使高溫取向硅鋼加熱過程中形成的氧化熔融物在爐梁與立柱隔熱襯表面凝結粘連與掛渣的形成生長；此外，由于耐火纖維毯的高溫收縮以及耐火澆注料的熱膨脹，致使澆注料外層與耐火纖維毯層結合面形成間隙，破壞了隔熱襯的整體性，易使Y形錨固件高溫氧化以及耐火澆注料層熱震龜裂與結構剝落，不僅影響了加熱爐爐梁與立柱隔熱襯的隔熱保溫效果，而且爐梁與立柱冷卻熱損失高、表面溫度降低、掛渣進一步加劇。