專利名稱：Rh精煉爐及其插入管和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金生產(chǎn)的爐外精煉技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種RH精煉爐(gp，真空循環(huán)脫氣精煉爐，簡(jiǎn)稱為RH爐)及其插入管和制備方法。
背景技術(shù)：
1957年德國蒂森鋼鐵公司發(fā)明真空循環(huán)脫氣一 RH法，隨后的七十年代和八十年代，日本先后開發(fā)了 RH-OB法、RH-KTB法以及RH-PB法，不斷完善RH的精煉功能。隨著RH精煉鋼種的不斷擴(kuò)大，確立了其在爐外精煉中的主導(dǎo)地位。國內(nèi)外多數(shù)鋼廠均配置了 RH精煉裝置，使用過程中RH插入管使用條件苛刻，尤其是外層澆注料容易損毀，直接影響RH插入管的使用壽命和精煉設(shè)備的生產(chǎn)效率。在RH處理過程中，插入管下部經(jīng)受急冷急熱的熱沖擊使裂紋產(chǎn)生，然后裂紋擴(kuò)展惡化高溫性能，導(dǎo)致開裂剝落的發(fā)生。中部與熔渣作用出現(xiàn)侵蝕和滲透，降低其使用壽命。專利文獻(xiàn)CN200810229738.X通過改變真空循環(huán)脫氣插入管錨爪的分布形式，消除插入管不同方向產(chǎn)生的應(yīng)力，防止剛玉澆注料形成裂紋；同時(shí)實(shí)施在線熱噴補(bǔ)與鋼水頂渣熱補(bǔ)相結(jié)合的修補(bǔ)方法，實(shí)現(xiàn)插入管壽命的提高。專利CN201110441219.1引入致密剛玉，開發(fā)了一種無水泥結(jié)合的RH真空爐用插入管剛玉質(zhì)澆注料，使用壽命在80次左右。專利文獻(xiàn)CN102503449A為了解決現(xiàn)有澆注料抗渣侵蝕性能及抗熱震性差，耐材掛渣嚴(yán)重的問題，提供一種包括骨料及基質(zhì)材料組成的混合料、以及添加劑的澆注料，所述基質(zhì)材料中含有重量百分比為7.5-23.5% SiC0專利CN101475385與目前使用的剛玉質(zhì)澆注料不同，提供了一種電熔鋯剛玉質(zhì)的澆注料用于插入管，有效地提高了抗渣侵和滲透，但存在成本偏聞的不足。然而，上述技術(shù)均 未完全解決因插入管下部經(jīng)受急冷急熱的熱沖擊使裂紋產(chǎn)生，然后裂紋擴(kuò)展惡化高溫性能，導(dǎo)致澆注層開裂剝落的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠具有良好的抗熱震和抗渣侵性能的RH精煉爐及其插入管和制備方法。本發(fā)明的一方面提供了一種RH精煉爐的插入管，所述插入管包括筒狀鋼結(jié)構(gòu)、砌筑在所述鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上的耐火磚以及形成在鋼結(jié)構(gòu)外壁上的澆注層，所述澆注層包括彼此接觸的下澆注層和上澆注層，其中，所述上澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)不與鋼水接觸；所述下澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)與鋼水接觸，并且按重量百分比計(jì)，所述下澆注層由與所述上澆注層的成分相同的成分以及1.0% 4.0%的納米二氧化鋯粉和2.0%
5.0%的氧化鋁空心球組成。在本發(fā)明的RH精煉爐的插入管的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述上澆注層含有
3.0% 5.0%的鎂鉻磚細(xì)粉。本發(fā)明的另一方面提供了一種RH精煉爐的插入管的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:形成筒狀鋼結(jié)構(gòu)；在所述鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上砌筑耐火磚；在鋼結(jié)構(gòu)外壁上澆注形成彼此接觸的下澆注層和上澆注層，其中，所述上澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)不與鋼水接觸；所述下澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)與鋼水接觸，并且按重量百分比計(jì)，所述下澆注層由與所述上澆注層的成分相同的成分以及1.0% 4.0%的納米二氧化鋯粉和
2.0% 5.0%的氧化鋁空心球組成。在本發(fā)明的RH精煉爐的插入管的制備方法的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述形成彼此接觸的下澆注層和上澆注層的步驟包括以下步驟:按照下澆注層和上澆注層的成分進(jìn)行配料，形成用于下澆注層的第一混合料和用于上澆注層的第二混合料；對(duì)所述第一混合料進(jìn)行第一次混練，然后加入占第一混合料重量的5% 6%的水后進(jìn)行第二次混練，對(duì)所述第二混合料進(jìn)行第一次混練，然后加入占第二混合料重量的5% 6%的水后進(jìn)行第二次混練；使用模具澆注形成下澆注層和上澆注層，并且在使用模具進(jìn)行澆注的同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)。優(yōu)選地，第一次混練和第二次混練的時(shí)間均為3 5min。本發(fā)明的又一方面提供了一種RH精煉爐。所述RH精煉爐包括用于鋼水冶金反應(yīng)的真空槽、用于向所述真空槽提供動(dòng)力的真空系統(tǒng)和設(shè)置在所述真空槽下方的具有上述結(jié)構(gòu)的插入管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括:具有良好的抗熱震性能；能夠延長(zhǎng)插入管的使用壽命；此外，還能夠減小渣線部位的渣侵和粘渣。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的RH精煉爐及其插入管和制備方法。根據(jù)本發(fā)明的一方面提供了一種RH精煉爐的插入管。所述插入管包括筒狀鋼結(jié)構(gòu)(例如，為了方便連接和維修，所述筒狀鋼結(jié)構(gòu)的上部可以設(shè)置有法蘭)、砌筑在所述鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上的耐火磚以及形成在鋼結(jié)構(gòu)外壁上的澆注層。所述澆注層包括彼此接觸的下澆注層和上澆注層，其中，所述上澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)不與鋼水接觸；所述下澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)與鋼水接觸，并且按重量百分比計(jì)，所述下澆注層由與所述上澆注層的成分相同的成分以及1.0% 4.0%的納米二氧化鋯粉和2.0% 5.0%的氧化鋁空心球組成。也就是說，所述下澆注層可以由1.0% 4.0%的納米二氧化鋯粉、2.0% 5.0%的氧化鋁空心球以及余量的上澆注層的物料組成。發(fā)明人根據(jù)插入管澆注料層不同部位損毀方式的不同，對(duì)澆注層與鋼水接觸部位(即，下澆注層)和澆注層不與鋼水接觸部位(即，上澆注層)的成分進(jìn)行了區(qū)別設(shè)置，從而形成了澆注層的組成呈梯度變化的RH精煉爐用插入管。在下澆注層中添加納米二氧化鋯粉和氧化鋁空心球所起到的技術(shù)效果包括:能夠利用納米二氧化鋯的增韌機(jī)理和氧化鋁空心球的保溫作用，從而有效地增強(qiáng)了插入管在RH間隙處理過程中熱沖擊耐受性能，有效地抑制裂紋的形成以及延緩裂紋擴(kuò)展產(chǎn)生的損毀。也就是說，本發(fā)明的插入管設(shè)置有組成和高溫性能呈梯度變化的澆注層，從而其具有良好的抗熱震性能以及更長(zhǎng)久的使用壽命。在本發(fā)明的RH精煉爐的插入管的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述上澆注層含有
3.0% 5.0%的鎂鉻磚細(xì)粉。在上澆注層中添加3.0% 5.0%的鎂鉻磚細(xì)粉(如直接結(jié)合鎂鉻磚、熔鑄鎂鉻磚)或者鉻剛玉細(xì)粉，能夠利用提高上澆注層的抗渣侵能力，并且能夠降低渣線位置澆注料的熔損。優(yōu)選地，上述鎂鉻磚粉為廢棄鎂鉻磚經(jīng)過再生處理(例如，去除廢棄直接結(jié)合鎂鉻磚中被渣侵蝕的部分)后獲得的鎂鉻磚細(xì)粉或者鉻剛玉細(xì)粉。這樣有利于回收利用廢棄的鎂鉻磚或者鉻剛玉制品。在本發(fā)明的RH精煉爐的插入管的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述納米二氧化鋯粉的粒徑為30nm IOOnm,所述氧化招空心球的粒徑為Imm 4mm,從而能夠確保所形成的下澆注料具有良好的高溫性能，并且使下澆注料在澆注時(shí)能夠具有良好的流動(dòng)性。此外，在本發(fā)明的RH精煉爐的插入管的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，為了能夠使?jié)沧⒘蠈优c筒狀鋼結(jié)構(gòu)牢固地結(jié)合，筒狀鋼結(jié)構(gòu)的外壁上可以設(shè)置有沿不同方向的貓爪，例如，貓爪的材質(zhì)可以為20g鋼筋,長(zhǎng)度可以為60 70mm。此外，在本發(fā)明的RH精 煉爐的插入管的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，為了能夠?qū)⑼矤钿摻Y(jié)構(gòu)方便地安裝在RH精煉爐的真空槽下部，筒狀鋼結(jié)構(gòu)的上部可以設(shè)置有法蘭。根據(jù)本發(fā)明另一方面提供了一種RH精煉爐的插入管的制備方法。所述制備方法包括以下步驟:形成筒狀鋼結(jié)構(gòu)；在所述鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上砌筑耐火磚；在鋼結(jié)構(gòu)外壁上澆注形成彼此接觸的下澆注層和上澆注層，其中，所述上澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)不與鋼水接觸；所述下澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)與鋼水接觸，并且按重量百分比計(jì)，所述下澆注層由與所述上澆注層的成分相同的成分以及1.0% 4.0%的納米二氧化鋯粉和
2.0% 5.0%的氧化鋁空心球組成。這里，所述耐火磚可以為鎂鉻磚，并且在鎂鉻磚與鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁的間隙之間可以填充有常用澆注料。在本發(fā)明的RH精煉爐的插入管的制備方法的一個(gè)優(yōu)選的示例性實(shí)施例中，所述形成彼此接觸的下澆注層和上澆注層的步驟包括以下步驟:按照下澆注層和上澆注層的成分進(jìn)行配料，形成用于下澆注層的第一混合料和用于上澆注層的第二混合料；對(duì)所述第一混合料進(jìn)行第一次混練，然后加入占第一混合料重量的5% 6%的水后進(jìn)行第二次混練，對(duì)所述第二混合料進(jìn)行第一次混練，然后加入占第二混合料重量的5% 6%的水后進(jìn)行第二次混練；使用模具澆注形成下澆注層和上澆注層，并且在使用模具進(jìn)行澆注的同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)。優(yōu)選地，第一次混練和第二次混練的時(shí)間均為3 5min。根據(jù)本發(fā)明又一方面提供了一種RH精煉爐。所述RH精煉爐包括用于鋼水冶金反應(yīng)的真空槽、用于向所述真空槽提供動(dòng)力的真空系統(tǒng)和設(shè)置在所述真空槽下方的插入管，并且該插入管具有如上的結(jié)構(gòu)。下面結(jié)合具體的示例來說明本發(fā)明的RH精煉爐及其插入管和制備方法的示例性實(shí)施例。在該示例性實(shí)施例中，澆注層以氧化鋁為主要材質(zhì)。上部帶法蘭的筒狀鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)采用20g，厚度為25 30mm。貓爪材質(zhì)為20g鋼筋，長(zhǎng)度為60 70mm，按一定角度分布在鋼結(jié)構(gòu)的各個(gè)方向。鎂鉻磚砌筑在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上，鎂鉻磚中Cr2O3含量為24wt% 30wt%。澆注層以氧化鋁為基材。具體來講，澆注層按以下組成配料:(I)與鋼水接觸澆注料(即下澆注料)的組成5mm IOmm 白剛玉占 16wt% 18wt%, 3mm 5mm 白剛玉占 20wt% 25wt%, Omm 3mm白剛玉占23wt% 30wt%,小于0.074mm白剛玉細(xì)粉占18wt% 25wt%, α -氧化招粉占4wt% 8wt%，二氧化硅微粉占2wt% 3wt%，鋁酸鈣水泥(優(yōu)選地，為70牌號(hào)以上的鋁酸鈣水泥)占1.5wt% 2.0wt%,納米二氧化錯(cuò)粉占lwt% 4wt%,氧化招空心球占2wt% 5wt%,外加減水劑0.1 0.2wt%,不鎊鋼纖維lwt% 1.5wt%。(2)其余部分澆注料(即上澆注料)的組成5mm 8mm 白剛玉占 17wt% 20wt%, 3mm 5mm 白剛玉占 20wt% 25wt%, Omm 3mm白剛玉占23wt% 28wt%,小于0.074mm白剛玉細(xì)粉占18wt% 25wt%, α -氧化招粉占4wt% 8wt%，二氧化硅微粉占2wt% 3wt%，鋁酸鈣水泥(優(yōu)選地，為70牌號(hào)以上的鋁酸鈣水泥)占1.5wt% 2.0wt%,再生處理的直接結(jié)合鎂鉻磚細(xì)粉占3wt% 5wt%，外加減水劑
0.1 0.2wt%，不銹鋼纖維lwt% 1.5wt%。減水劑可以為聚磷酸鹽、聚羧酸或分散氧化鋁系高效減水劑中的一種或多種。其中，白剛玉化學(xué)成分可以為=Al2O3彡98wt%, SiO2 < 0.5wt%, FeO < 0.5wt% ;氧化招空心球的直徑優(yōu)選地在Imm 4mm之間；二氧化錯(cuò)粉的粒徑優(yōu)選地在30nm IOOnm之間；再生處理后的直接結(jié)合鎂鉻磚細(xì)粉小于0.074mm，化學(xué)成分滿足:Mg0>70wt%，Cr203>20wt%。澆注前，分別按上述(I)和(2)進(jìn)行配料，然后依次稱取適量的配料(I)和配料
(2),分別混練3 5min,加6wt%的水混3 5min。燒注時(shí),先將混好的配料(I)倒入模具內(nèi)，振動(dòng)30s后倒入混好的配料(2),振動(dòng)Imin 2min成型。24h后脫模,養(yǎng)護(hù)24h 48h,干燥后選取最高干燥溫度40(TC處理55h，插入管通過法蘭與真空室連接，然后進(jìn)行在線烘烤24h，溫度不低于1000°C。上述示例形成的RH精煉爐的插入管具有良好的抗熱震性能，能夠減小渣線部位的渣侵和粘渣，并且能夠延長(zhǎng)插入管的使用壽命。例如，插入管的使用壽命可達(dá)100次以上。此外，可對(duì)上述示例性實(shí)施例中的上澆注料的成分和粒度級(jí)配進(jìn)行調(diào)整。例如，上述示例性實(shí)施例中的白剛玉也可適當(dāng)用致密剛玉粉代替。上述示例性實(shí)施例中的上澆注料也可包括適量的鋁鎂尖晶石細(xì)粉、氧化鎂細(xì)粉等。上述示例性實(shí)施例中的鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑，也可采用水合氧化鋁微粉替代。盡管上面已經(jīng)結(jié)合 示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種RH精煉爐的插入管，所述插入管包括筒狀鋼結(jié)構(gòu)、砌筑在所述鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上的耐火磚以及形成在鋼結(jié)構(gòu)外壁上的澆注層，其特征在于，所述澆注層包括彼此接觸的下澆注層和上澆注層，其中， 所述上澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)不與鋼水接觸； 所述下澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)與鋼水接觸，并且按重量百分比計(jì)，所述下澆注層由與所述上澆注層的成分相同的成分以及1.0 % 4.0 %的納米二氧化鋯粉和2.0% 5.0 %的氧化鋁空心球組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RH精煉爐的插入管，其特征在于，所述上澆注層含有3.0% 5.0 %的鎂鉻磚細(xì)粉或者鉻剛玉細(xì)粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RH精煉爐的插入管，其特征在于，所述納米二氧化鋯粉的粒徑為30nm IOOnm,所述氧化招空心球的粒徑為Imm 4mm。
4.一種RH精煉爐的插入管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟: 形成筒狀鋼結(jié)構(gòu)； 在所述鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上砌筑 耐火磚； 在鋼結(jié)構(gòu)外壁上澆注形成彼此接觸的下澆注層和上澆注層， 其中，所述上澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)不與鋼水接觸； 所述下澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)與鋼水接觸，并且按重量百分比計(jì)，所述下澆注層由與所述上澆注層的成分相同的成分以及1.0 % 4.0 %的納米二氧化鋯粉和2.0% 5.0 %的氧化鋁空心球組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RH精煉爐的插入管的制備方法，其特征在于，所述上澆注層含有3.0% 5.0 %的鎂鉻磚細(xì)粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RH精煉爐的插入管的制備方法，其特征在于，所述納米二氧化錯(cuò)粉的粒徑為30nm IOOnm,所述氧化招空心球的粒徑為Imm 4mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任意一項(xiàng)所述的RH精煉爐的插入管的制備方法，其特征在于，所述形成彼此接觸的下澆注層和上澆注層的步驟包括以下步驟: 按照下澆注層和上澆注層的成分進(jìn)行配料，形成用于下澆注層的第一混合料和用于上澆注層的第二混合料； 對(duì)所述第一混合料進(jìn)行第一次混練，然后加入占第一混合料重量的5% 6%的水后進(jìn)行第二次混練，對(duì)所述第二混合料進(jìn)行第一次混練，然后加入占第二混合料重量的5% 6%的水后進(jìn)行第二次混練； 使用模具澆注形成下澆注層和上澆注層，并且在使用模具進(jìn)行澆注的同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的RH精煉爐的插入管的制備方法，其特征在于，所述第一次混練和第二次混練的時(shí)間均為3 5min。
9.一種RH精煉爐，包括用于鋼水冶金反應(yīng)的真空槽、用于向所述真空槽提供動(dòng)力的真空系統(tǒng)和設(shè)置在所述真空槽下方的插入管，其特征在于，所述插入管為權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的插入管。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種RH精煉爐及其插入管和制備方法。所述插入管包括筒狀鋼結(jié)構(gòu)、砌筑在所述鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上的耐火磚以及形成在鋼結(jié)構(gòu)外壁上的澆注層，該澆注層包括彼此接觸的下澆注層和上澆注層，其中，上澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)不與鋼水接觸；下澆注層在進(jìn)行真空循環(huán)脫氣精煉時(shí)與鋼水接觸，下澆注層由1.0％～4.0％的納米二氧化鋯粉和2.0％～5.0％的氧化鋁空心球以及余量的與上澆注層的成分相同的成分組成。本發(fā)明的插入管具有組成和高溫性能呈梯度變化的澆注層，從而其具有良好的抗熱震性能以及更長(zhǎng)久的使用壽命。
文檔編號(hào)C21C7/10GK103114178SQ20131007063
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者李龍, 陳永, 陳天明, 陳煉, 李揚(yáng)洲, 李桂軍, 楊森祥, 王軍, 杜利華 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司