CN113333724B - 一种方圆形钢包及其耐火材料砌筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种方圆形钢包,由圆形钢包改造而成,且不改变钢壳高度、耳轴间距、钢包包底透气砖孔及水口孔的定位,包壁横截面由4组圆弧段1和4组圆弧段2交替线拼接而成;圆弧段1的角度θ1与圆弧段2的角度θ2之和为90°;在同一包壁横截面上,圆弧段1的半径R1为圆形钢包在相同高度的包壁横截面上的半径R的0.5~0.8倍,圆弧段2的半径R2为圆形钢包在相同高度的包壁横截面上的半径R的1.5~2.5倍。本发明还提供了方圆形钢包的耐火材料砌筑方法,其中熔池工作层、渣线工作层均采用3种砖型砌筑形成。本发明可满足精炼和连铸工艺要求,在不进行大规模技改下增加钢壳的内容积,提高炼钢的生产效率、降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金用钢包技术领域,具体涉及一种方圆形钢包及其耐火材料砌筑方法。
背景技术
钢包是炼钢厂重要的热工设备,随着炼钢技术不断发展,冶炼温度提高和精炼比增加,钢水在钢包中停留时间延长,尤其是炉外精炼LF、RH工艺对钢包内衬要求越来越苛刻,钢包的结构、内衬材质、施工工艺需不断改进,满足精炼和连铸工艺要求。目前最常用的钢包都是倒圆台形上圆大下圆小,圆形空间限制了钢包的有效容积,而增加钢水的装入量,将导致钢包内净空高度的减少,从而在精炼过程中易使钢液/钢渣溅出钢包,影响安全和精炼效果。
钢铁企业的目标始终是提高炼钢生产效率和降低生产成本,提高市场竞争力,但在钢厂产线、设备、高温冶金炉窑已经固化,无法进行大规模技改的情况下,需寻求经济、可靠、相对简便的措施来达到此目标。采用钢包扩容,增加钢水装载量,是行之有效的方案。
“扩容钢包”CN201310345415.8专利介绍的是将钢包内衬耐火材料减薄,以达到140t的钢包容量。但在冶炼工况苛刻的条件下,其影响耐材使用的安全性。专利CN201190170Y、CN201210007615.8和CN201220011228.7,分别介绍了一种小型椭圆形钢包结构优化,增大了精炼钢包的容积。从文献及专利技术调研分析,钢包扩容技术多为小型椭圆形钢包或圆形包耐材减薄,而方圆形钢包扩容方法未见公开报道。
发明内容
为了满足精炼和连铸工艺要求,不进行大规模技改(这就要求不改变钢壳高度、耳轴间距、包底透气砖孔及水口孔的定位尺寸、耐火材料内衬工作厚度等),增加钢壳的内容积,提高炼钢的生产效率、降低生产成本,本发明提供了将圆形钢包改为方圆形钢包的设计方案。
本发明的目的之一是为了解决因精炼要求造成的钢包净空高不足,且不能大规模设备更换的要求,本发明提出了一种改进式方圆形钢包及其耐火材料砌筑方法,增加钢包的内容积和钢水装载量,确保钢包的使用寿命和安全稳定,提高炼钢生产效率和降低生产成本。
本发明的另一目的是提供一种方圆形钢包的耐火材料砌筑方法,该方法能够制造具有长寿命和安全稳定的方圆形钢包。
一种方圆形钢包,由圆形钢包改造而成,且不改变钢壳高度、耳轴间距、钢包包底透气砖孔及水口孔的定位,包壁横截面由4组圆弧段1和4组圆弧段2交替线拼接而成;
圆弧段1的角度θ1与圆弧段2的角度θ2之和为90°;
在同一包壁横截面上,圆弧段1的半径R1为所述圆形钢包在相同高度的包壁横截面上的半径R的0.5~0.8倍,圆弧段2的半径R2为所述圆形钢包在相同高度的包壁横截面上的半径R的1.5~2.5倍。
在一优选例中,圆弧段2的角度θ2为20-40°。
在一优选例中,所述方圆形钢包上口大下口小,包壁自外向内依次包括钢壳、由保温板砌筑而成的隔热层、由高铝浇注料浇注而成的包壁永久层、由刚玉尖晶石预制块砌筑而成的熔池工作层、由镁碳砖砌筑而成的渣线工作层、由可塑料砌筑而成的包口,包底由下向上依次包括由高铝浇注料浇注而成的包底永久层、由刚玉尖晶石浇注料浇注而成的包底工作层,包底安装透气砖和水口座砖。
在一优选例中,所述隔热层的厚度为10-30mm,包壁永久层的厚度为70-120mm,包底永久层的厚度为130-230mm,熔池工作层的厚度为120-240mm,渣线工作层的厚度为150-260mm,包底工作层的厚度为200-350mm。
其中,因包壁工作层中各区域侵蚀机理存在较大差异,熔池工作层采用刚玉尖晶石预制块或者刚玉尖晶石浇注料,渣线采用镁碳砖。
本发明还提供了所述的方圆形钢包的耐火材料砌筑方法,包括步骤:
隔热层砌筑:将保温板采用铝镁火泥贴敷在钢壳内壁,确保保温板之间要靠实充实,层与层之间错缝铺贴;保温板采用轻质微孔刚玉质预制块或者高强度轻质绝热板;
永久层的砌筑:在包底永久层未浇注前,以200~300mm的间距均匀焊接Y型锚固件,预留透气砖和水口座砖孔模具安置,包底采用高铝浇注料,加水量5-7wt%,采用振动棒进行水平震动,浇注完成后养护16h,待底部永久层有强度后,再放入永久层方圆形胎膜,进行包壁永久层的浇注,包壁采用高铝浇注料,方圆形胎膜需对中,且位置对应的相应的圆弧段1和圆弧段2,确保包身永久层厚度均匀且达标,经过膜内自然养护24h和膜外自然养护24h后,经过24h烘烤保温至500℃;
熔池工作层砌筑:砌筑包壁熔池工作层时,采用铝镁火泥对包底永久层找平,并抹成一定斜度,使最下面一环砖砌筑平整,因钢包截面为方圆形,圆弧段1采用砖型1和砖型2砌筑,圆弧段2采用砖型1和砖型3砌筑,砖体背面与永久层间隙≤3mm,相邻两块砖砌筑砖缝≤1mm,上下两环砖之间砖缝应错开,环砖砖缝≤1mm,采用铝镁火泥填充砖缝,采用刚玉尖晶石质预制块作为熔池工作衬;砖型1锥度:2.0-3.0°,砖型2锥度:4.0-10.0°,砖型3锥度:0.5-2.0°;
渣线工作层砌筑:采用镁铝火泥进行砌筑,因钢包截面为方圆形,圆弧段1采用砖型1和砖型2砌筑,圆弧段2采用砖型1和砖型3砌筑,砖体背面与永久层间隙≤3mm,相邻两块砖砌筑砖缝≤1mm,上下两环砖之间砖缝应错开,环砖砖缝≤1mm,采用镁碳砖作为渣线工作层;
包口砌筑:在距离渣线上层砖面50-70mm高度位置焊接包口法兰压板,压板采用厚度20-25mm的钢板,钢板两边满焊,压板与渣线镁碳砖之间采用可塑料填充,可塑料覆盖法兰上表面及包口钢壳;
包底工作层砌筑:安置透气砖、水口座砖,采用刚玉尖晶石浇注料浇注包底工作层,使用振动棒进行振动,排气充分后抹平,浇注完成后,自然养护24h后可进行烘烤,经过24h烘烤保温至1000℃。
在一优选例中,永久层的砌筑中,采用高铝浇注料,按质量分数的量加水6%,每次加水搅拌时间3-5min后出料。
在一优选例中,包底工作层砌筑中,采用刚玉尖晶石浇注料,按质量分数的量加水4.5%,每次加水搅拌时间3-5min后出料。
在一优选例中,所述铝镁火泥颗粒粒度<1mm,所述铝镁火泥的成分为成分Al2O3:65wt.%、MgO:25wt.%,其它10wt.%。
在一优选例中,熔池工作层采用铝镁火泥砌筑刚玉尖晶石预制块。因钢包横截面为方圆形,圆弧段1采用砖型1和砖型2砌筑,圆弧段2采用砖型1和砖型3砌筑,砖型1锥度:2.0-3.0°,砖型2锥度:4.0-10.0°,砖型3锥度:0.5-2.0°。
在一优选例中,圆弧段1和圆弧段2采用砖型1、砖型2和砖型3配合砌筑,每层砌筑高度为230mm时,熔池工作层砌筑为12-13层,渣线工作层砌筑为6-7层;每层砌筑高度为100mm时,熔池工作层砌筑为27-30层,渣线工作层砌筑为14-16层。
在一优选例中,熔池工作层中自下而上第一层的厚度小于第二层的厚度,这两层砖型厚度形成凹凸结构,防止包底浇注料脱落。
本发明与现有技术相比,主要优点包括:
本发明中提供的方圆形钢包,由圆形钢包改造而成,不改变钢壳高度、耳轴间距、包底透气砖和水口座砖的定位尺寸、耐火材料工作厚度,通过小规模的有效的改造,可充分对钢包进行扩容,增加钢水装入量,满足精炼和连铸工艺要求,提高炼钢的生产效率、降低生产成本。
附图说明
图1为圆形钢包示意图(A-A为原用的圆钢包主视图,B-B为原用的圆形钢包截面俯视图);
图2为方圆形钢包示意图(C-C为方圆形钢包主视图,D-D为方圆形钢包截面俯视图);
图3、图4为方圆形钢包中包壁工作层采用熔池预制块平砌,渣线镁碳砖竖砌示意图;
图5为图2方圆形钢包中包壁渣线工作层截面示意图;
图6为包壁工作层砖型尺寸示意图;
图中:
1钢壳;2隔热层;3永久层;4熔池工作层;5渣线工作层;6包口;7包底工作层;8透气砖;9水口座砖。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。
以砌筑300吨钢包为例,
钢包改造基本做法:将图1所示的圆形钢包设计中相对的两个圆弧段1上口距离增加376mm(间距由4624mm增加至5000mm),相对的圆弧段2上口间距仍为4624mm,钢包截面由4组圆弧段1(角度:θ1 62.86°,半径R1 1600mm)和4组圆弧段2(角度:θ2 27.14°,半径4312mm)线拼接而成,如图2,按照与长条的圆形钢包相同的方式制作钢壳,保持圆弧段角度不变,经过改造后钢包可盛装320吨钢水。
方圆形钢包耐火材料砌筑方法:如图2,先砌筑隔热层2,在全修的钢包内,紧贴内部采用铝镁火泥贴敷隔热层2,确保隔热层2与钢壳之间要靠实充实,层与层之间错缝铺贴,隔热层2选用轻质微孔刚玉预制块,强度高、隔热效果好,隔热层2厚度控制在18mm,即轻质微孔刚玉预制块厚18mm。
再在钢包底部浇注包底永久层3,在包底永久层未浇注前,以200~300mm的间距均匀焊接Y型锚固件,预留透气砖和水口座砖孔模具安置,包底采用高铝浇注料,加水量6wt%,采用振动棒进行水平震动,包底永久层的浇注厚度为150mm,浇注完成后养护16h。
然后砌筑包壁永久层3,待底部永久层有强度后,再放入包壁永久层方圆形胎膜,进行包壁永久层的浇注,包壁采用高铝浇注料,方圆形胎膜需对中,且位置对应的相应的圆弧段1和圆弧段2,确保包身永久层厚度均匀且达标,包壁永久层的浇注厚度为80mm,经过膜内自然养护24h和膜外自然养护24h后,经过24h烘烤保温至500℃。
永久层砌筑完毕后,先砌筑包壁工作层4,砌筑包壁熔池工作层4时,采用铝镁火泥对包底永久层找平,并抹成一定斜度,使最下面一环砖砌筑平整,熔池工作层自下而上第一层砖的厚度小于第二层砖的厚度,这两层砖型厚度形成凹凸结构,因钢包截面为方圆形,圆弧段1采用砖型1和砖型2砌筑,圆弧段2采用砖型1和砖型3砌筑,砖体背面与永久层间隙≤3mm,相邻两块砖砌筑砖缝≤1mm,上下两环砖之间砖缝应错开,环砖砖缝≤1mm,采用铝镁火泥填充砖缝,采用刚玉尖晶石质预制块作为熔池工作衬。熔池工作层的砌筑厚度为120-240mm,圆弧段1采用砖型1和砖型2砌筑,圆弧段2采用砖型1和砖型3砌筑,每层砌筑高度为230mm,砖型1锥度:2.7°,砖型2锥度:6.1°,砖型3锥度:0.7°,L1为靠永久层端长度,L2为靠钢水端长度,L3为工作厚度,H为砌筑高度(图6)。
按相同的方式砌筑包壁渣线工作层5,采用镁铝火泥进行砌筑,因钢包截面为方圆形,圆弧段1采用砖型1和砖型2砌筑,圆弧段2采用砖型1和砖型3砌筑。圆弧段1采用砖型1和砖型2砌筑,圆弧段2采用砖型1和砖型3砌筑(图5),每层砌筑高度为230mm,砖型1锥度:2.7°,砖型2锥度:4.9°,砖型3锥度:0.6°,L1为靠永久层端长度,L2为靠钢水端长度,L3为工作厚度,H为砌筑高度。
熔池工作层和渣线工作层砌筑高度为230mm时,熔池工作层预制块砌筑13层,渣线工作层镁碳砖砌筑7层(图2);熔池工作层砌筑高度为100mm和渣线工作层砌筑高度为230mm时,熔池工作层预制块砌筑28层,渣线工作层镁碳砖砌筑7层(图3);熔池工作层和渣线工作层砌筑高度为100mm时,熔池工作层预制块砌筑28层,渣线工作层镁碳砖砌筑16层(图4)。
包口6砌筑,在距离渣线上层砖面50-70mm高度位置焊接包口法兰压板,包沿压板需采用厚度20-25mm的钢板,钢板两边满焊,压板与渣线镁碳砖之间采用可塑料填充,可塑料覆盖法兰上表面及钢包口钢壳。
包底工作层7砌筑,安置透气砖8、水口座砖9,采用刚玉尖晶石浇注料浇注包底工作层,使用振动棒进行振动,排气充分后抹平,浇注完成后,自然养护24h后可进行烘烤,经过24h烘烤保温至1000℃。
砌筑完成后的钢包从外观来看为方圆形,圆形钢包与方圆形钢包的示意图见图1、图2。
圆形钢包与方圆形钢包参数比较见表1。
表1圆形钢包与方圆形钢包参数
由于两个钢包的高度、耳轴间距、包底透气砖孔及水口孔的定位尺寸及工作层耐火材料的厚度相同,即不影响钢包的运转、吊运和大修使用炉龄。
在砌筑过程中,所述方圆形钢包的包壁工作层采用了三种砖型,增加了2种砖型,通过计算和实际砌筑,可以砌筑完方圆形钢包,耐火材料重量增加约6吨,在净空高度接近下,钢水装入量增加20吨。
本发明的方圆形钢包使用大修包龄达到140-150炉,相比现有圆形钢包,包龄未见明显降低,但单炉钢水装入量增加约20吨,方圆形钢包运转正常,满足精炼工艺要求,提高炼钢的生产效率、降低生产成本。
此外应理解,在阅读了本发明的上述描述内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种方圆形钢包,其特征在于,由圆形钢包改造而成,且不改变钢壳高度、耳轴间距、钢包包底透气砖孔及水口孔的定位,包壁横截面由4条圆弧段1和4条圆弧段2交替线拼接而成;
圆弧段1的角度θ1与圆弧段2的角度θ2之和为90°;
在同一包壁横截面上,圆弧段1的半径R1为所述圆形钢包在相同高度的包壁横截面上的半径R的0.5~0.8倍,圆弧段2的半径R2为所述圆形钢包在相同高度的包壁横截面上的半径R的1.5~2.5倍。
2.根据权利要求1所述的方圆形钢包,其特征在于,圆弧段2的角度θ2为20-40°。
3.根据权利要求1所述的方圆形钢包,其特征在于,所述方圆形钢包上口大下口小,包壁自外向内依次包括钢壳(1)、由保温板砌筑而成的隔热层(2)、由高铝浇注料浇注而成的包壁永久层(3)、由刚玉尖晶石预制块砌筑而成的熔池工作层(4)、由镁碳砖砌筑而成的渣线工作层(5)、由可塑料砌筑而成的包口(6),包底由下向上依次包括由高铝浇注料浇注而成的包底永久层、由刚玉尖晶石浇注料浇注而成的包底工作层(7),包底安装透气砖(8)和水口座砖(9)。
4.根据权利要求3所述的方圆形钢包,其特征在于,所述隔热层(2)的厚度为10-30mm,包壁永久层(3)的厚度为70-120mm,包底永久层(3)的厚度为130-230mm,熔池工作层(4)的厚度为120-240mm,渣线工作层(5)的厚度为150-260mm,包底工作层(7)的厚度为200-350mm。
5.根据权利要求1~4任一权利要求所述的方圆形钢包的耐火材料砌筑方法,其特征在于,包括步骤:
隔热层砌筑:将保温板采用铝镁火泥贴敷在钢壳内壁,确保保温板之间要靠实充实,层与层之间错缝铺贴;保温板采用轻质微孔刚玉质预制块或者高强度轻质绝热板;
永久层的砌筑:在包底永久层未浇注前,以200~300mm的间距均匀焊接Y型锚固件,预留透气砖和水口座砖孔,包底采用高铝浇注料,加水量5-7wt%,采用振动棒进行水平震动,浇注完成后养护16h,待底部永久层有强度后,再放入永久层方圆形胎膜,进行包壁永久层的浇注,包壁采用高铝浇注料,方圆形胎膜需对中,且位置对应的相应的圆弧段1和圆弧段2,确保包身永久层厚度均匀且达标,经过膜内自然养护24h和膜外自然养护24h后,经过24h烘烤保温至500℃;
熔池工作层砌筑:砌筑包壁熔池工作层时,采用铝镁火泥对包底永久层找平,并抹成一定斜度,使最下面一环砖砌筑平整,因钢包截面为方圆形,圆弧段1采用砖型1和砖型2砌筑,圆弧段2采用砖型1和砖型3砌筑,砖体背面与永久层间隙≤3mm,相邻两块砖砌筑砖缝≤1mm,上下两环砖之间砖缝应错开,环砖砖缝≤1mm,采用铝镁火泥填充砖缝,采用刚玉尖晶石质预制块作为熔池工作层;砖型1锥度:2.0-3.0°,砖型2锥度:4.0-10.0°,砖型3锥度:0.5-2.0°;
渣线工作层砌筑:采用镁铝火泥进行砌筑,因钢包截面为方圆形,圆弧段1采用砖型1和砖型2砌筑,圆弧段2采用砖型1和砖型3砌筑,砖体背面与永久层间隙≤3mm,相邻两块砖砌筑砖缝≤1mm,上下两环砖之间砖缝应错开,环砖砖缝≤1mm,采用镁碳砖作为渣线工作层;
包口砌筑:在距离渣线上层砖面50-70mm高度位置焊接包口法兰压板,压板采用厚度20-25mm的钢板,钢板两边满焊,压板与渣线镁碳砖之间采用可塑料填充,可塑料覆盖法兰上表面及包口钢壳;
包底工作层砌筑:安置透气砖、水口座砖,采用刚玉尖晶石浇注料浇注包底工作层,使用振动棒进行振动,排气充分后抹平,浇注完成后,自然养护24h后进行烘烤,经过24h烘烤保温至1000℃。
6.根据权利要求5所述的耐火材料砌筑方法,其特征在于,永久层的砌筑中,采用高铝浇注料,按质量分数的量加水6%,每次加水搅拌时间3-5min后出料。
7.根据权利要求5所述的耐火材料砌筑方法,其特征在于,包底工作层砌筑中,采用刚玉尖晶石浇注料,按质量分数的量加水4.5%,每次加水搅拌时间3-5min后出料。
8. 根据权利要求5所述的耐火材料砌筑方法,其特征在于,所述铝镁火泥颗粒粒度<1mm,所述铝镁火泥的成分为成分Al2O3:65wt.%、MgO:25 wt.%,其它10 wt.%。
9.根据权利要求5所述的耐火材料砌筑方法,其特征在于,圆弧段1和圆弧段2采用砖型1、砖型2和砖型3配合砌筑,每层砌筑高度为230mm时,熔池工作层砌筑为12-13层,渣线工作层砌筑为6-7层;每层砌筑高度为100mm时,熔池工作层砌筑为27-30层,渣线工作层砌筑为14-16层。
10.根据权利要求5所述的耐火材料砌筑方法,其特征在于,熔池工作层中自下而上第一层的厚度小于第二层的厚度,这两层砖型厚度形成凹凸结构,防止包底浇注料脱落。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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