CN111747760A - 一种转炉炉口的浇注料及浇筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉炉口的浇注料及浇筑方法，通过采用Al2O3、Cr2O3按比例进行混合制成浇注料，将所述浇注料与水混合制成浇筑料浆，在炉口衬套上设置浇筑模具，将所述浇筑料浆倒入所述浇筑模具，然后将浇筑模具中的浇筑料浆进行脱水固化形成炉口内衬，最后进行脱模处理以完成浇筑。本发明根据转炉炉口衬套的结构，采用刚玉耐火材料对炉口衬套内壁进行浇筑，在炉口衬套内壁上形成一层炉口内衬，该炉口内衬具有较高的理化性能，抗压、抗震能力强，并且耐腐蚀、耐侵蚀，降低和减少了炉口内衬因被破坏而需要修补的难度和次数，提高了转炉炉口的寿命，降低了铜冶炼的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及铜冶炼领域，尤其涉及一种转炉炉口的浇注料及浇筑方法。
背景技术
PS转炉作为冰铜吹炼环节广泛应用的一种成熟技术，具有建设投资成本低、吃粗吃杂能力强、生产组织灵活、快进快出等特点。现有技术中，通常是采用耐火镁铬砖对转炉炉口进行砌筑，该砌筑方法砌筑的炉口耐火砖内衬在高温情况下的抗压强度低，防撞击、振打、震动冲击损伤性能较差，因而炉口整体性较差。在受到外力冲击或热力损伤时，易造成掉砖的情况。炉口出现掉砖后，随着高温熔体侵蚀、冲刷、外力冲击，会造成炉口耐火砖大面积掉砖，整个炉口耐火砖内衬就会遭到破坏，导致炉壳发红、烧穿。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种转炉炉口的浇筑方法，旨在解决现有技术中的炉口砌筑方法易导致炉口耐火砖内衬易被破坏，导致炉口寿命降低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种转炉炉口的浇筑料，其中，包括Al2O3和Cr2O3；其中，所述Al2O3和Cr2O3的质量比为10～100:1。
所述的浇筑料，其中，所述Al2O3和Cr2O3的质量比为30～90:1。
一种转炉炉口的浇筑方法，其中，所述转炉炉口包括：炉体，所述炉体上设置有炉口，所述炉体内壁上设置有炉体内衬；所述炉口包括：与所述炉体连接并延伸至所述炉体外的炉口衬套，与所述炉口衬套和所述炉体内衬连接的炉口内衬；
所述浇筑方法包括步骤：
将如上所述的浇筑料与水在预设温度下搅拌均匀，得到浇筑料浆；其中，所述浇筑料与水的质量比为5～10:1；
在所述炉体上设置炉口衬套，并在所述炉口衬套上设置浇筑模具，采用所述浇筑料浆对所述浇筑模具进行浇筑；其中，所述浇筑模具与所述炉口衬套、所述炉体内衬可拆卸连接；
对所述浇筑模具中的浇筑料浆进行脱水固化形成所述炉口内衬，最后进行脱模处理以完成浇筑。
所述的浇筑方法，其中，所述在所述炉体上设置炉口衬套，包括步骤：
在所述炉体上设置炉口衬套；
在所述炉口衬套上焊接若干排V型爪钉；
在所述炉口内衬与所述炉体内衬的连接处涂覆防水膨胀涂料。
所述的浇筑方法，其中，所述V型爪钉的夹角为30°～170°，所述V型爪钉的垂直高度为80mm～150mm，所述V型爪钉的直径为8～10mm，每排所述V型爪钉之间的距离为50mm～150mm。
所述的浇筑方法，其中，所述防水膨胀涂料采用改性沥青防水涂料、聚氨酯防水涂料、丙烯酸防水涂料或陶瓷防腐涂料。
所述的浇筑方法，其中，所述炉口内衬内侧的厚度为为200～250mm，所述炉口内衬外侧的厚度比所述炉口内衬内侧的厚度小0～100mm。
所述的浇筑方法，其中，所述预设温度为5～35℃，所述搅拌时间为10～30min；所述脱水固化具体为：在常温下水分自然蒸发，固化12～24h。
所述的浇筑方法，其中，所述脱模处理后，所述浇筑方法还包括步骤：
对所述炉口内衬进行烘烤。
所述的浇筑方法，其中，所述炉口内衬的理化性能为：经过1500℃的高温处理后，所述炉口内衬的体积密度≥3g/cm3，抗折强度≥12Mpa，耐压强度≥80Mpa，0.2Mpa荷重下的软化开始温度≥2000℃。
有益效果：本发明通过采用Al2O3、Cr2O3按比例进行混合制成浇注料，将所述浇注料与水混合制成浇筑料浆，在炉口衬套上设置浇筑模具，将所述浇筑料浆倒入所述浇筑模具，然后将浇筑模具中的浇筑料浆进行脱水固化形成炉口内衬，最后进行脱模处理以完成浇筑。本发明根据转炉炉口衬套的结构，采用刚玉耐火材料对炉口衬套内壁进行浇筑，在炉口衬套内壁上形成一层炉口内衬，该炉口内衬具有较高的理化性能，抗压、抗震能力强，并且耐腐蚀、耐侵蚀，降低和减少了炉口内衬因被破坏而需要修补的难度和次数，提高了转炉炉口的寿命，降低了铜冶炼的生产成本。
附图说明
图1为采用本发明一种转炉炉口的浇筑方法对炉口进行浇筑后的转炉结构示意图。
图2为本发明一种转炉炉口的浇筑方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种转炉炉口的浇筑方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例提供了一种转炉炉口的浇筑料，包括Al2O3和Cr2O3，其中，Al2O3和Cr2O3的质量比为10～100:1。
本发明实施例中的浇筑料适用于转炉炉口的浇筑。根据转炉炉口的结构采用本实施例的浇注料与水混合后可塑性高，炉口浇筑成型后形成的炉口内衬气孔率低，具有高体积密度、高抗折强度、高耐压强度的特性，还具有抗压、抗热震能力强，耐腐蚀、耐侵蚀的特点，降低和减少了炉口内衬因被破坏而需要修补的难度和次数，提高了转炉炉口的寿命，降低了铜冶炼的生产成本。
在一种实施方式中，Al2O3和Cr2O3的质量比为30～90:1。Cr2O3的熔点高于Al2O3的熔点，Al2O3与Cr2O3形成的转炉炉口内衬对铜渣的的侵蚀抵抗性显著增强。并且，加入少量Cr2O3能抑制Al2O3晶体过分增长，从而减小了晶体内部应力，提高了材料的理化性能。进一步，在浇注料中还可以添加ZrO2、SiO2等其他组分，其中，Al2O3、Cr2O3、ZrO2、SiO2的质量比为30～90:1:5～10:5～20，添加ZrO2和SiO2能够进一步提高浇注料的抗热振性能，浇注料固化后的整体结构更致密，气孔率减小，具有更高的耐火性能。
其中Al2O3和Cr2O3的总质量与其他组分的质量比例为16:1。
本实施例还提供一种转炉炉口的浇筑方法。请参阅图1，图1为采用本发明一种转炉炉口的浇筑方法对炉口进行浇筑后的转炉结构示意图。所述转炉包括：炉体1，所述炉体1上设置有炉口，所述炉体1内壁上设置有炉体内衬2；所述炉口包括：与所述炉体1连接并延伸至所述炉体1外的炉口衬套3，与所述炉口衬套3和所述炉体内衬2连接的炉口内衬4。
请参阅图2，图2为本发明一种转炉炉口的浇筑方法较佳实施例的流程图，如图所示，其中，包括步骤：
S100、将如上所述的浇筑料与水在预设温度下搅拌均匀，得到浇筑料浆；其中，所述浇筑料与水的质量比为5～10:1；
S200、在所述炉口衬套3上设置浇筑模具，采用所述浇筑料浆对所述浇筑模具进行浇筑；其中，所述浇筑模具与所述炉口衬套3、所述炉体内衬可拆卸连接；
S300、对所述浇筑模具中的浇筑料浆进行脱水固化形成所述炉口内衬4，最后进行脱模处理以完成浇筑。
具体来说，本实施例通过采用Al2O3、Cr2O3与水按照质量比为5～10：1的比例混合搅拌混合制成浇筑料浆，水含量过高会导致混合后浇注料可塑性降低，造成炉口浇筑质量降低；水含量过低会导致浇注料粘度降低，浇筑过程中浇注料气泡多，结合不紧密，固化后结构松散，强度降低达不到浇筑的要求。
进一步，浇筑模具采用冷轧板制备，将冷轧板设置在炉口衬套3上，冷轧板与炉口衬套3进行满焊，保证模具与炉口衬套3贴合紧密，便于浇注料浆形成符合要求的浇筑尺寸。浇筑模具设置好后，将浇筑料浆倒入浇筑模具，同时对浇筑料浆进行振捣，排除浇筑料浆中的气泡，直至浇筑模具内的浇筑料浆结合紧实，并使浇筑后成型的浇注料浆表面平整。再使浇筑模具中的浇筑料浆在常温下水分自然蒸发并固化，形成炉口内衬4，最后将浇筑模具与炉口衬套3的连接处折断，去掉浇筑模具以完成浇筑。
本实施例根据转炉炉口衬套3的结构，采用刚玉耐火材料对炉口衬套3内壁进行浇筑，在炉口衬套3内壁上形成一层炉口内衬4，该炉口内衬4具有较高的理化性能，抗压、抗震能力强，并且耐腐蚀、耐侵蚀，降低和减少了炉口内衬4因被破坏而需要修补的难度和次数，提高了转炉炉口的寿命，降低了铜冶炼的生产成本。
在一种实施方式中，在所述炉口衬套3上设置浇筑模具前，还包括步骤：
在炉口衬套3上焊接若干排V型爪钉；
在炉口待浇筑处与耐火砖的连接部涂覆防水膨胀涂料。
具体地，在炉口衬套3内壁上焊接若干排V型爪钉，V型爪钉的排列方式可以为每个V型爪钉的周围环绕有6个V型爪钉，形成梅花形结构，也可以每4个V型爪钉形成长方形结构，排列方式没有限定。在炉口衬套3上焊接多个V型爪钉能够提高炉口内衬4内衬的整体强度，并使得炉口内衬4不易从炉口衬套3上脱落。进一步，炉体内衬2是采用镁铬耐火砖在炉体1内壁砌筑而成，而炉体内衬2遇水后，镁铬耐火砖之间的结合剂和添加剂会与水发生水化反应，使结合剂和添加剂失去原有的结合能力，影响炉体内衬2的强度和耐火性能，在炉口内衬4与炉体内衬2的耐火砖连接部涂覆防水膨胀涂料，能够与防止浇筑料浆中的水分与镁铬耐火砖之间的结合剂和添加剂发生水化反应，同时，防水膨胀涂料的的膨胀系数高于镁铬耐火砖与炉口内衬4，防水膨胀涂料能够充分与炉口内衬4与炉体内衬2接触，渗透入炉口内衬4与炉体内衬2连接处的缝隙、锚孔，保证了炉体内衬2与炉口内衬4有效的物理性的接合。
在一种实施方式中，所述V型爪钉的夹角为30°～170°，所述V型爪钉的垂直高度为80mm～150mm，所述V型爪钉的直径为8～10mm，每排所述V型爪钉之间的距离为50mm～150mm。
在一种实施方式中，防水膨胀涂料采用但不限于改性沥青防水涂料、聚氨酯防水涂料、丙烯酸防水涂料或陶瓷防腐涂料。
在一种实施方式中，所述炉口内衬4内侧的厚度为为200～250mm，所述炉口内衬4外侧的厚度比所述炉口内衬4内侧的厚度小0～100mm。在进行浇筑时，浇注料浆要把炉体内衬2暴露的侧面部分完全覆盖，防止炉体内衬2的耐火砖与浇注料固化后形成的炉口内衬4的连接处被有害物质侵蚀，破坏炉体内衬2的结构，进一步，浇注块外侧的厚度可以与炉口内衬4内侧的厚度相同，也可以比炉口内衬4内侧的厚度稍微小一些，炉口内衬4外侧厚度较小可以增大炉口外圈的面积，使铜冶炼的过程中，出料和进料更方便。
在一种实施方式中，所述预设温度为5～35℃，所述搅拌时间为10～30min；在浇注料与水的搅拌过程中，搅拌温度不宜过高，搅拌温度过高会导致水蒸发过快，使得还未开始浇筑，浇注料就开始固化，影响浇筑料浆的流动性。
所述脱水固化具体为：在常温下水分自然蒸发，固化12～24h。在浇注料与水的搅拌过程中，搅拌温度不宜过高，搅拌温度过高会导致水蒸发过快，使得还未开始浇筑，浇注料就开始固化，影响浇筑料浆的流动性。在脱水固化过程中，将结合紧实的浇筑料浆在常温下使水分自然蒸发，去除大部分的水。
在一种实施方式中，所述脱模处理后，所述浇筑方法还包括步骤：
对所述炉口内衬进行烘烤。在去除了浇注料中大部分的水分后，将炉口内衬进行缓慢升温至800～1000℃进行烘烤，以去除炉口内衬中的结晶水和剩余的自然水，避免在铜冶炼过程中由于炉温上升太快，水分蒸发迅速造成炉口内衬部分气孔爆裂或变形甚至脱落，影响炉口内衬的强度和使用寿命，同时高温烘烤能使炉口内衬更坚实致密，进一步增强了炉口内衬的理化性能，达到经久耐用、高温长寿的目的。
在一种实施方式中，经过1500℃的高温处理后，所述炉口内衬4的理化性能为：体积密度≥3g/cm3，抗折强度≥12Mpa，耐压强度≥80Mpa，0.2Mpa荷重下的软化开始温度≥2000℃。转炉经过高温使用过后，炉口的炉口内衬4还能够保持较高的理化性能，提高了转炉炉口的使用寿命。
下面通过实施例对本发明进行详细说明：
实施例1下炉口的浇筑
将转炉炉口的浇筑料按照Al2O3与Cr2O3的质量比为46：2的配比均匀混合，将混合后的浇注料与水按照质量比为6:1的配比进行均匀混合10min。再在下炉口衬套上焊接V型爪钉，在炉体内衬的侧面涂上改性沥青防水涂料，在下炉口衬套上设置冷轧板模具，冷轧板模具与下炉口衬套进行满焊。然后，将浇筑料浆倒入浇筑模具，同时对浇筑料浆进行振捣，使浇筑料浆完全包裹住下炉口衬套上的V型爪钉，并排除浇筑料浆中的气泡，直至浇筑模具内的浇筑料浆结合紧实。再将浇注料浆在常温下使水分自然蒸发，固化12h，浇筑完成。其中，下炉口内衬内侧的厚度为230mm，下炉口内衬外侧的厚度为160mm。
实施例2炉口的整体浇筑
将转炉炉口的浇筑料按照Al2O3与Cr2O3的质量比为46：2的配比均匀混合，将混合后的浇注料与水按照质量比为6:1的配比进行均匀混合10min。再在炉口衬套上焊接V型爪钉，在炉体内衬的侧面涂上改性沥青防水涂料，在炉口衬套上设置冷轧板模具，冷轧板模具与炉口衬套进行满焊。然后，按照上炉口、侧炉口、下炉口的顺序，将浇筑料浆先后倒入上炉口衬套、侧炉口衬套、下炉口衬套上的浇筑模具，同时对浇筑料浆进行振捣，使浇筑料浆完全包裹住下炉口衬套上的V型爪钉，并排除浇筑料浆中的气泡，直至浇筑模具内的浇筑料浆结合紧实。再将浇注料浆在常温下使水分自然蒸发，固化12h，浇筑完成。其中，上炉口内衬内侧的厚度为280mm，上炉口内衬外侧的厚度为250mm，侧炉口内衬内侧的厚度为200mm，侧炉口内衬外侧的厚度为170mm，下炉口内衬内侧的厚度为280mm，下炉口内衬外侧的厚度为250mm。
将经实施例2的方法浇筑炉口后的转炉进行冰铜吹炼300次后(风眼区更换周期)，停止吹炼，对炉口内衬的厚度进行测量，上炉口内衬厚度减小110mm，下炉口内衬厚度减小90mm，侧炉口内衬厚度几乎没有变化，整体浇筑效果显著，炉口内衬未见大面积损坏、裂纹、拉槽等现象，整体结构牢固，根据炉口内衬厚度的减小情况，炉口可继续使用一个风眼区更换周期。
综上所述，本发明通过采用Al2O3、Cr2O3按比例进行混合制成浇注料，将所述浇注料与水混合制成浇筑料浆，在炉口衬套上设置浇筑模具，将所述浇筑料浆倒入所述浇筑模具，然后将浇筑模具中的浇筑料浆进行脱水固化形成炉口内衬，最后进行脱模处理以完成浇筑。本发明根据转炉炉口衬套的结构，采用刚玉耐火材料对炉口衬套内壁进行浇筑，在炉口衬套内壁上形成一层炉口内衬，该炉口内衬具有较高的理化性能，抗压、抗震能力强，并且耐腐蚀、耐侵蚀，降低和减少了炉口内衬因被破坏而需要修补的难度和次数，提高了转炉炉口的寿命，降低了铜冶炼的生产成本。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种转炉炉口的浇筑料，其特征在于，包括Al2O3和Cr2O3；其中，所述Al2O3和Cr2O3的质量比为10～100:1。
2.根据权利要求1所述的浇筑料，其特征在于，所述Al2O3和Cr2O3的质量比为30～90:1。
3.一种转炉炉口的浇筑方法，其特征在于，所述转炉包括：炉体，所述炉体上设置有炉口，所述炉体内壁上设置有炉体内衬；所述炉口包括：与所述炉体连接并延伸至所述炉体外的炉口衬套，与所述炉口衬套和所述炉体内衬连接的炉口内衬；
所述浇筑方法包括步骤：
将如权利要求1或2所述的浇筑料与水在预设温度下搅拌均匀，得到浇筑料浆；其中，所述浇筑料与水的质量比为5～10:1；
在所述炉体上设置炉口衬套，并在所述炉口衬套上设置浇筑模具，采用所述浇筑料浆对所述浇筑模具进行浇筑；其中，所述浇筑模具与所述炉口衬套、所述炉体内衬可拆卸连接；
对所述浇筑模具中的浇筑料浆进行脱水固化形成所述炉口内衬，最后进行脱模处理以完成浇筑。
4.根据权利要求3所述的浇筑方法，其特征在于，所述在所述炉体上设置炉口衬套，包括步骤：
在所述炉体上设置炉口衬套；
在所述炉口衬套上焊接若干排V型爪钉；
在所述炉口内衬与所述炉体内衬的连接处涂覆防水膨胀涂料。
5.根据权利要求4所述的浇筑方法，其特征在于，所述V型爪钉的夹角为30°～170°，所述V型爪钉的垂直高度为80mm～150mm，所述V型爪钉的直径为8～10mm，每排所述V型爪钉之间的距离为50mm～150mm。
6.根据权利要求4所述的浇筑方法，其特征在于，所述防水膨胀涂料采用改性沥青防水涂料、聚氨酯防水涂料、丙烯酸防水涂料或陶瓷防腐涂料。
7.根据权利要求3所述的浇筑方法，其特征在于，所述炉口内衬内侧的厚度为为200～250mm，所述炉口内衬外侧的厚度比所述炉口内衬内侧的厚度小0～100mm。
8.根据权利要求3所述的浇筑方法，其特征在于，所述预设温度为5～35℃，所述搅拌时间为10～30min；所述脱水固化具体为：在常温下水分自然蒸发，固化12～24h。
9.根据权利要求3所述的浇筑方法，其特征在于，所述脱模处理后，所述浇筑方法还包括步骤：
对所述炉口内衬进行烘烤。
10.根据权利要求3所述的浇筑方法，其特征在于，所述炉口内衬的理化性能为：经过1500℃的高温处理后，所述炉口内衬的体积密度≥3g/cm3，抗折强度≥12Mpa，耐压强度≥80Mpa，0.2Mpa荷重下的软化开始温度≥2000℃。
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