改進型高壽命低耗材冶煉鋼包的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，包括鋼包殼體，鋼包殼體內(nèi)壁砌筑有永久層，永久層內(nèi)壁澆注有循環(huán)型工作層，循環(huán)型工作層內(nèi)壁砌筑有消耗型工作層。其中，所述永久層由與循環(huán)型工作層相連的內(nèi)側(cè)永久層和與鋼包殼體相連的外側(cè)永久層組合而成，所述內(nèi)側(cè)永久層由高溫高強隔熱塊砌筑而成，所述外側(cè)永久層由交錯設(shè)置的高溫高強隔熱塊和低導(dǎo)熱率隔熱塊砌筑而成。上述方案可在保證鋼包保溫性能的同時大幅提高其整體強度，有效降低鋼包外側(cè)永久層的工作溫度，確保低導(dǎo)熱率隔熱塊的工作溫度低于其最高工作溫度；通過上述方法砌筑的冶煉鋼包永久層顯著提高包壁的使用安全性能和隔熱保溫性能，延長了永久層的使用壽命。
【專利說明】改進型高壽命低耗材冶煉鋼包

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及對中國發(fā)明專利申請公布號為CN103464735A中所記載的冶煉鋼包的優(yōu)化設(shè)計，具體地指一種改進型高壽命低耗材冶煉鋼包。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)冶煉鋼包內(nèi)襯用耐火結(jié)構(gòu)主要分為兩層，即永久層和工作層，永久層通常不與鋼水直接接觸，厚度約為80?150mm，其主要作用是隔熱保溫，防止鋼包溫度下降過快；此外，特殊情況下工作層因意外損毀將造成永久層直接與鋼水接觸，所以在正常冶煉工況下，還要求永久層能承受I?2爐次鋼水的侵蝕與沖刷；工作層與鋼水直接接觸，厚度約為150?240mm。為實現(xiàn)鋼包冶煉的功能，需要工作層具有良好的抵抗鋼水與鋼渣的侵蝕與沖刷性能。
[0003]目前，國內(nèi)鋼廠80%以上大中型鋼包的工作層均采用磚制品砌筑而成。在特殊情況下，如LF、RH等爐外精煉過程中，由于冶煉溫度較高、沖刷和侵蝕更為嚴(yán)重等惡劣使用條件出現(xiàn)時，工作層消耗過快，永久層的安全性得不到保障。因此，在工作層消耗到一定程度時鋼包就要停止使用，更換工作層，以保障永久層及鋼包的使用安全。實際操作中，工作層剩余殘磚厚度在50?70mm時鋼包結(jié)束使用，即為一個包役。工作層殘磚在每個包役結(jié)束鋼包大修時均以廢舊耐火材料形式丟棄。據(jù)統(tǒng)計，我國每年丟棄的鋼包工作層殘磚高達百萬噸以上，造成極大的資源浪費。
[0004]為了解決上述問題，本 申請人:在公布號為CN103464735A的發(fā)明專利申請說明書中，提出了一種高壽命低耗材冶煉鋼包，其將傳統(tǒng)冶煉鋼包的工作層設(shè)計成兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)，由澆注的循環(huán)型工作層和砌筑的消耗型工作層組合而成。這樣，較好地解決了工作層殘磚資源浪費的難題，大幅降低了冶煉每噸鋼水所需耐火材料的消耗量，有效延長了鋼包的使用壽命，降低了鋼包運行成本。但是，上述技術(shù)方案并未過多地考慮冶煉鋼包永久層所起的作用，因此它仍然有繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計的必要。
[0005]冶煉鋼包永久層用耐火材料理論上不僅需要有優(yōu)良的抗侵蝕性能和較高的安全性能，而且更要具有良好的保溫性能，但是以現(xiàn)有工藝制作出同時滿足上述三點使用要求的永久層較為困難。如永久層常用的高鋁礬土磚具有優(yōu)良的抗侵蝕性能和較高的安全性能，但是其保溫性能較差；而具有良好保溫性能的保溫氈或隔熱板，其抗侵蝕性能和安全性能又較差。
[0006]近年來，國內(nèi)外冶煉鋼包的永久層采用的耐火材料主要包括以下兩個類型:
[0007]其一，以粘土磚、高鋁礬土磚、礬土水泥澆注料等材質(zhì)為主，其材料體積密度大，雖然具有優(yōu)良的抗侵蝕性能和較高的使用溫度，但其導(dǎo)熱系數(shù)較大，保溫性能較差。
[0008]其二，以纖維板或纖維氈等材質(zhì)為主，雖然其體積密度小，導(dǎo)熱系數(shù)低，但是在使用過程中易結(jié)晶粉化，強度較低，且不耐高溫；也有以輕質(zhì)澆注料或納米微孔隔熱材料為主的，其體積密度小，導(dǎo)熱系數(shù)低，但其使用溫度和強度均較低，故其安全性能較差。
[0009]如何充分利用現(xiàn)有的耐火材料設(shè)計或構(gòu)造出耐壓強度高、抗侵蝕性能好、且保溫效果佳的冶煉鋼包永久層，一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員試圖攻克的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實用新型的目的就是要對上述冶煉鋼包進行改良設(shè)計，提供一種改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，使其不僅具有優(yōu)良的抗侵蝕性能和較高的安全性能，而且更具有優(yōu)良的保溫性能，從而進一步增加其使用周期，降低材料消耗。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設(shè)計的改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，包括鋼包殼體，所述鋼包殼體內(nèi)壁砌筑有永久層，所述永久層內(nèi)壁澆注有循環(huán)型工作層，所述循環(huán)型工作層內(nèi)壁砌筑有消耗型工作層，其特殊之處在于:所述永久層由與循環(huán)型工作層相連的內(nèi)側(cè)永久層和與鋼包殼體相連的外側(cè)永久層組合而成，所述內(nèi)側(cè)永久層由高溫高強隔熱塊砌筑而成，所述外側(cè)永久層由交錯設(shè)置的高溫高強隔熱塊和低導(dǎo)熱率隔熱塊砌筑而成。
[0012]作為優(yōu)選方案之一，所述外側(cè)永久層中的高溫高強隔熱塊自上而下沿鋼包殼體內(nèi)壁周向間隔布置有多圈，同一圈中相間隔的高溫高強隔熱塊之間布置多塊低導(dǎo)熱率隔熱塊，相鄰兩圈中的高溫高強隔熱塊錯位布置。這樣，高溫高強隔熱塊和低導(dǎo)熱率隔熱塊構(gòu)成類似“橋梁結(jié)構(gòu)”，以高溫高強隔熱塊作為“橋墩”支撐在內(nèi)側(cè)永久層與鋼包殼體之間，而低導(dǎo)熱率隔熱塊作為“橋面”，保證永久層的保溫性能。
[0013]進一步地，所述外側(cè)永久層中的高溫高強隔熱塊自上而下沿鋼包殼體內(nèi)壁周向間隔布置有8?14圈，同一圈中兩塊高溫高強隔熱塊之間布置3?5塊低導(dǎo)熱率隔熱塊。這樣，既可達到永久層的強度要求又可保證永久層的保溫性能。
[0014]作為優(yōu)選方案之二，所述外側(cè)永久層中的高溫高強隔熱塊自上而下沿鋼包殼體內(nèi)壁布置呈網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的空腔中填充多塊低導(dǎo)熱率隔熱塊。這樣，高溫高強隔熱塊和低導(dǎo)熱率隔熱塊構(gòu)成類似“井字結(jié)構(gòu)”，高溫高強隔熱塊構(gòu)成支撐骨架設(shè)置在內(nèi)側(cè)永久層與鋼包殼體之間，而多塊低導(dǎo)熱率隔熱塊構(gòu)成保溫面，最大限度保證永久層的保溫性能。
[0015]進一步地，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的空腔呈矩形或菱形，其內(nèi)填充3?5塊低導(dǎo)熱率隔熱塊。這樣，可以兼顧永久層的強度性能以及保溫性能。
[0016]進一步地，所述高溫高強隔熱塊是耐壓強度5?20Mpa、體積密度0.6?1.5g/cm3、800°C導(dǎo)熱率0.20?0.50ff/mk的隔熱塊；所述低導(dǎo)熱率隔熱塊是耐壓強度0.10?0.50Mpa、體積密度0.2?0.5g/cm3、800°C導(dǎo)熱率0.04?0.15ff/mk的隔熱塊；所述內(nèi)側(cè)永久層的厚度為5?50mm ;所述外側(cè)永久層的厚度為5?30mm。這樣,通過上述性能參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，可以用較薄的設(shè)計厚度實現(xiàn)永久層最優(yōu)的結(jié)構(gòu)強度性能以及保溫性能。
[0017]本實用新型的優(yōu)點在于:采用上述方案，充分發(fā)揮了低導(dǎo)熱率隔熱塊良好保溫性能和高溫高強隔熱塊高強度耐侵蝕耐高溫的優(yōu)點；由于利用高溫高強隔熱塊為支撐骨架，可以在保證永久層保溫性能的同時大幅提高保溫層整體強度，兼顧了鋼包永久層保溫性能和強度要求，進而防止由于低導(dǎo)熱率隔熱材料強度過低而造成保溫層垮塌的不足。內(nèi)側(cè)永久層采用高溫高強隔熱塊可有效降低外側(cè)永久層工作溫度，確保低導(dǎo)熱率隔熱塊的工作溫度低于其最高工作溫度。通過上述方法砌筑的冶煉鋼包永久層顯著提高了包壁的使用安全性能和隔熱保溫性能，延長了永久層的使用壽命，從而進一步增加其使用周期，降低材料消耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為一種改進型聞壽命低耗材冶煉鋼包的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0019]圖2為圖1中A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為圖1中外側(cè)永久層的展開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為另一種改進型聞壽命低耗材冶煉鋼包的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0022]圖5為圖4中B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6為圖4中外側(cè)永久層的展開結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:鋼包殼體I ;永久層2 (其中:內(nèi)側(cè)永久層21、外側(cè)永久層22、高溫高強隔熱塊22a、低導(dǎo)熱率隔熱塊22b);循環(huán)型工作層3 ;消耗型工作層4。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0026]實施例1:
[0027]如圖1?3中所示的一種改進型高壽命低耗材冶煉鋼包,包括鋼包殼體I,鋼包殼體I內(nèi)壁砌筑有永久層2，永久層2內(nèi)壁澆注有循環(huán)型工作層3，循環(huán)型工作層3內(nèi)壁砌筑有消耗型工作層4。永久層2由與循環(huán)型工作層3相連的內(nèi)側(cè)永久層21和與鋼包殼體I相連的外側(cè)永久層22組合而成。其中，內(nèi)側(cè)永久層21由高溫高強隔熱塊22a砌筑而成，外側(cè)永久層22由交錯設(shè)置的高溫高強隔熱塊22a和低導(dǎo)熱率隔熱塊22b砌筑而成；具體地，高溫聞強隔熱塊22a自上而下沿鋼包殼體I內(nèi)壁周向間隔布置有8圈，同一圈中相間隔的聞溫高強隔熱塊22a之間布置有4塊低導(dǎo)熱率隔熱塊22b，相鄰兩圈中的高溫高強隔熱塊22a錯位布置。形象地，其類似“橋梁結(jié)構(gòu)”，以高溫高強隔熱塊22a為“橋墩”，低導(dǎo)熱率隔熱塊22b為“橋面”。
[0028]本實施例中，內(nèi)側(cè)永久層21的厚度為5?50mm;外側(cè)永久層22的厚度為5?30mm。高溫高強隔熱塊22a采用耐壓強度5?20Mpa、體積密度0.6?1.5g/cm3、800°C導(dǎo)熱率0.20?0.50ff/mk的隔熱塊；低導(dǎo)熱率隔熱塊22b采用耐壓強度0.10?0.50Mpa、體積密度0.2?0.5g/cm3、800°C導(dǎo)熱率0.04?0.15ff/mk的隔熱塊。
[0029]采用上述方案的冶煉鋼包，其永久層顯著提高了包壁的使用安全性能和隔熱保溫性能，進而延長了鋼包的使用壽命。
[0030]實施例2:
[0031]如圖4?6中所示的另一種改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，其總體結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，所用材料性能、厚度等參數(shù)也一樣。只是其外側(cè)永久層22中的高溫高強隔熱塊22a自上而下沿鋼包殼體I內(nèi)壁布置呈網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的矩形空腔中填充有4塊低導(dǎo)熱率隔熱塊22b。當(dāng)然，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)也可以采用菱形空腔。形象地，其類似“井字結(jié)構(gòu)”，高溫高強隔熱塊22a構(gòu)成井形支撐骨架，井形支撐骨架之間填充多塊低導(dǎo)熱率隔熱塊22b構(gòu)成保溫面。
[0032]本實用新型利用高溫高強隔熱塊22a和低導(dǎo)熱率隔熱塊22b的復(fù)合砌筑，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，彌補缺點，兼顧了鋼包永久層強度性能和保溫性能的要求，實現(xiàn)了材料的最優(yōu)配置，使所設(shè)計的冶煉鋼包不僅具有優(yōu)良的抗侵蝕性能和較高的安全性能，而且更具有優(yōu)良的保溫性能，進一步增加其使用周期，降低材料消耗。
[0033]最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯然，本實用新型不限于上述實施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，包括鋼包殼體(I)，所述鋼包殼體(I)內(nèi)壁砌筑有永久層(2)，所述永久層(2)內(nèi)壁澆注有循環(huán)型工作層(3)，所述循環(huán)型工作層(3)內(nèi)壁砌筑有消耗型工作層(4)，其特征在于:所述永久層(2)由與循環(huán)型工作層(3)相連的內(nèi)側(cè)永久層(21)和與鋼包殼體(I)相連的外側(cè)永久層(22)組合而成，所述內(nèi)側(cè)永久層(21)由高溫高強隔熱塊(22a)砌筑而成，所述外側(cè)永久層(22)由交錯設(shè)置的高溫高強隔熱塊(22a)和低導(dǎo)熱率隔熱塊(22b)砌筑而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，其特征在于:所述外側(cè)永久層(22)中的高溫高強隔熱塊(22a)自上而下沿鋼包殼體(I)內(nèi)壁周向間隔布置有多圈，同一圈中相間隔的高溫高強隔熱塊(22a)之間布置多塊低導(dǎo)熱率隔熱塊(22b)，相鄰兩圈中的高溫高強隔熱塊(22a)錯位布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，其特征在于:所述外側(cè)永久層(22)中的高溫高強隔熱塊(22a)自上而下沿鋼包殼體(I)內(nèi)壁周向間隔布置有8?14圈，同一圈中兩塊高溫高強隔熱塊(22a)之間布置3?5塊低導(dǎo)熱率隔熱塊(22b)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，其特征在于:所述外側(cè)永久層(22)中的高溫高強隔熱塊(22a)自上而下沿鋼包殼體(I)內(nèi)壁布置呈網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的空腔中填充多塊低導(dǎo)熱率隔熱塊(22b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，其特征在于:所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的空腔呈矩形或菱形，其內(nèi)填充3?5塊低導(dǎo)熱率隔熱塊(22b)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，其特征在于:所述高溫高強隔熱塊(22a)是耐壓強度5?20Mpa、體積密度0.6?1.5g/cm3、800°C導(dǎo)熱率0.20?0.50ff/mk的隔熱塊；所述低導(dǎo)熱率隔熱塊(22b)是耐壓強度0.10?0.50Mpa、體積密度0.2?0.5g/cm3、800°C導(dǎo)熱率0.04?0.15ff/mk的隔熱塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，其特征在于:所述內(nèi)側(cè)永久層(21)的厚度為5?50mm ;所述外側(cè)永久層(22)的厚度為5?30mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改進型高壽命低耗材冶煉鋼包，其特征在于:所述內(nèi)側(cè)永久層(21)的厚度為5?50mm ;所述外側(cè)永久層(22)的厚度為5?30mm。
【文檔編號】B22D41/02GK204018709SQ201420530448
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】洪學(xué)勤, 田先明, 周輝, 雷中興, 易碧輝, 劉良兵, 劉華勝, 王志強 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司