本發(fā)明涉及煉鋼用轉爐爐襯砌筑技術領域，尤其涉及一種大型轉爐爐襯及砌筑方法。

背景技術：

本發(fā)明涉及煉鋼用轉爐爐襯砌筑技術，通常煉鋼用轉爐為堿性轉爐，爐襯是由永久層、中間填料層、工作層三部分組成，工作層材質一般采用鎂碳質耐火磚。轉爐爐襯按照爐內(nèi)不同部位從下向上可分為爐底部位、熔池接縫部位、爐身部位和爐帽部位，在水平方向又可分為加料側、左耳軸側、出鋼側和右耳軸側，結合圖2，圖4，圖6，由于各部位在冶煉過程中的侵蝕、損壞機理和侵蝕程度不同，因此在轉爐的不同部位，需要砌筑不同材質、不同長度的爐襯磚，使之成為“等強度”的整體，稱之為“綜合砌爐”。本發(fā)明主要涉及公稱容量150噸以上的大型轉爐爐襯砌筑方法的改進。

山東鋼鐵股份有限公司濟南分公司煉鋼廠210區(qū)域現(xiàn)有210t轉爐兩座，2015年以前一直采用現(xiàn)有爐襯砌筑技術，如附圖2所示，爐齡一般在9000爐左右。爐齡超過5000爐以后，由于長期受鐵水廢鋼沖擊、爐渣侵蝕、鋼水和煙氣沖刷、冷熱變化導致的剝落脫等因素影響，爐襯磚厚度明顯減薄，嚴重威脅轉爐安全生產(chǎn)，同時維護成本大幅升高。

其中侵蝕比較嚴重的部位主要是爐身部位加料側和左右兩側熔池接縫部位。爐身加料側，如附圖3所示主要長期受爐渣侵蝕和廢鋼鐵水沖刷兩類對爐襯損害最嚴重的因素影響，侵蝕速度比其他部位更快。雖然該部位維護難度不大，但需要大量采用大面自流澆注料進行投補或貼補，補爐成本較高，補爐用時較長，影響生產(chǎn)節(jié)奏；同時由于補爐料受到高溫鋼水沖刷部分進入鋼水中影響鋼水質量。

另外一個侵蝕比較嚴重的部位是左右兩側熔池接縫部位(如附圖6所示)。該部位由于長期受鋼水沖刷，爐內(nèi)碳氧反應過程導致襯磚表面出現(xiàn)脫碳氧化現(xiàn)象，并逐步被侵蝕。雖然該部位侵蝕速度沒有爐身倒渣側快，但由于靠近爐底，且處于兩側耳軸下方，維護手段少，維護難度大，導致該部位成為整個爐襯最薄弱的部位，目前國內(nèi)多數(shù)漏鋼事故都是由于該部位被過度侵蝕導致的。

本發(fā)明主要針對以上兩個重點部位侵蝕較快的問題開展研究，分析問題產(chǎn)生的原因，并提出解決方案。

一、分析轉爐爐襯倒渣側和兩側熔池接縫的侵蝕機理

1、分析轉爐加料側部位襯磚的侵蝕機理：從該部位襯磚在日常作業(yè)的不同步驟所接觸的蝕損因素進行分析：(1)加廢鋼時受到廢鋼斗的沖擊，(2)兌鐵水時受到鐵水的沖刷，(3)轉爐吹煉過程收到爐渣的侵蝕和高溫煙氣的沖刷，(4)倒渣過程受到氧化性爐渣的侵蝕。可以說，該部位是整個爐襯中受到蝕損因素最多的部位。

2、分析轉爐兩側熔池接縫部位的侵蝕機理：該部位襯磚在日常作業(yè)的不同步驟中所接觸的主蝕損要因素有：(1)吹煉過程鋼水翻騰過程的物理沖刷，(2)碳氧反應過程自由氧與襯磚中的碳反應造成的化學侵蝕。

二、目前轉爐爐襯維護的主要手段

1、濺渣護爐：濺渣護爐基本原理就是利用高MgO含量的轉爐爐渣，用高壓氮氣噴吹到轉爐爐襯上進而凝固到爐襯上，減緩爐襯磚的侵蝕速度，從而提高轉爐爐齡。濺渣層對爐襯的保護作用是：對Mg-C磚表面的脫碳層起到固化作用，減輕了高溫爐渣對鎂碳磚表面的直接沖刷侵蝕，抑制了鎂碳磚表面的繼續(xù)氧化，減緩襯磚的侵蝕速度。

2、補爐：補爐主要是針對爐役中后期倒渣側與出鋼側侵蝕倒一定程度時所進行的預防性維護，在轉爐倒凈爐渣后，將補爐料(油浸鎂砂或鎂碳質補爐料)倒入爐內(nèi)，攤平到所要修補的部位，燒結一定時間后，再裝鐵冶煉。

3、噴補：噴補是利用專門的噴補設備把散裝料噴補到紅熱爐襯的表面形成噴補層，該方法設備簡單，操作方便，燒結時間短，是爐襯局部小范圍維護的有效方法。

三、現(xiàn)有爐襯維護手段對于重點部位的維護效果及不利影響

1、轉爐加料側：主要采用濺渣護爐+補爐的手段，爐襯維護效果較好，但補爐料消耗較高，一方面造成成本增加，另一方面由于補爐料在補完爐前三爐會出現(xiàn)部分脫落，脫落的耐材進入鋼水會影響鋼水質量。

2、轉爐兩側熔池接縫：主要采用濺渣護爐+噴補的手段，成本增加不多，對鋼水質量影響較小，但由于噴補只適用于小范圍的修補，對于面積較大、深度較深的凹坑維護效果很差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，提供一種大型轉爐爐襯及砌筑方法。采用本發(fā)明的大型轉爐爐襯及砌筑方法，熔池接縫及爐身加料側厚度增加，采用該方式砌筑的爐襯，轉爐爐齡由9000爐提高到10000爐，而且對轉爐生產(chǎn)操作無影響，采用圓弧過渡部位襯磚保證整磚強度均衡。本發(fā)明適用于大于150噸公稱容量的轉爐圓弧過渡半徑、能夠滿足圓弧過渡磚前后端厚度比大于0.5的要求，避免小于150噸公稱容量的轉爐圓弧過渡半徑小導致前后端厚度比小于0.5會造成后端強度過小的問題。

本發(fā)明解決技術問題的技術方案為：

一種大型轉爐爐襯，包括爐底部位、熔池接縫部位、爐身部位和爐帽部位，所述的爐底部位、熔池接縫部位、爐身部位和爐帽部位包括永久層、中間填料層、工作層，所述工作層采用鎂碳質耐火磚制作，所述工作層在水平方向包括連接為整體結構的加料側工作層、左耳軸側工作層、出鋼口側工作層和右耳軸側工作層；在左耳軸側、右耳軸側的熔池接縫部位的工作層采用MT-18A牌號鎂碳磚制作，所述MT-18A牌號鎂碳磚的長度相同，多塊所述MT-18A牌號鎂碳磚砌筑成內(nèi)側光滑的圓弧過渡面。所述爐帽封口部位打楔形磚，并用搗打料填實。

所述砌筑熔池接縫部位襯磚結構為前端厚度105mm，后端厚度205mm，寬度90mm，磚型Ⅰ長度為900mm，磚型Ⅱ長度為950mm。

爐身加料側的襯磚在爐體內(nèi)腔直徑方向上的長度比現(xiàn)有技術的其他部位的襯磚長50mm。

所述加料側工作層采用MT-14A牌號鎂碳磚制作，所述MT-14A牌號鎂碳磚比現(xiàn)有技術采用的襯磚厚度增加50mm。

所述出鋼口周圍的襯磚尺寸不小于原磚尺寸的60％。

一種大型轉爐爐襯的砌筑方法，包括如下步驟：

1)襯磚砌筑順序：先砌筑出鋼口并固定牢靠，再砌筑底吹透氣磚，然后按順序依次砌筑爐底部位、熔池接縫部位、爐身部位和爐帽部位，爐底部位砌筑前需測量確定爐底中心位置；對爐底部位和砌筑熔池接縫部位襯磚進行預砌，并進行適當打磨，確保磚縫合格；預砌完后按順序編號，避免砌筑時弄錯磚型磚號；

2)砌筑過程所有磚型需按預砌順序砌筑，磚縫必須符合工藝規(guī)定要求；

3)在砌筑熔池接縫部位的圓弧過渡面部位時，每砌筑一層需要測量襯磚上平面傾角，確保各個部位傾角一致；

4)在砌筑完圓弧過渡面部位最后一層后測量襯磚水平度，確保襯磚前后水平高度差不大于10mm；

5)砌筑過程實行全程監(jiān)理，結束后進行聯(lián)合驗收，驗收合格后方可烘爐。

底吹透氣磚周圍切磚，切磚后的襯磚尺寸不小于原磚尺寸的60％；

所述步驟1)熔池接縫部位襯磚的前端厚度105mm，后端厚度205mm，寬度90mm，所述熔池接縫部位襯磚，通過以下步驟制成：在壓磚機上施加10000kN以上的壓力；襯磚壓制完成后，在180—220℃溫度下烘烤16-24小時，后端強度及前端強度大于35MPa，以滿足大型轉爐對襯磚強度的要求。

本發(fā)明的有益效果：

1.通過采用本發(fā)明的大型轉爐爐襯及砌筑方法，熔池接縫及爐身加料側厚度增加，采用該方式砌筑的爐襯，轉爐爐齡由9000爐提高到10000爐，而且對轉爐生產(chǎn)操作無影響。采用圓弧過渡部位襯磚保證整磚強度均衡，本發(fā)明適用于大于150噸公稱容量的轉爐圓弧過渡半徑、能夠滿足圓弧過渡磚前后端厚度比大于0.5的要求，避免小于150噸公稱容量的轉爐圓弧過渡半徑小導致前后端厚度比小于0.5會造成后端強度過小的問題。

2.使用和實驗證明，采用本方案后，分別統(tǒng)計采用本發(fā)明的轉爐倒渣側爐襯砌筑方法與現(xiàn)有技術砌筑的轉爐在爐齡達到3000爐時的補爐料消耗情況和爐襯侵蝕情況對比情況看出，見件表格1，采用本方法后，轉爐開始補爐的爐齡比現(xiàn)有方法晚了550爐，爐襯侵蝕速度0.022mm/爐，比現(xiàn)有方法的0.025mm/爐降低了12％，取得了明顯的效果。

3.使用和實驗還證明，采用本發(fā)明后兩側熔池接縫部位厚度比現(xiàn)有砌筑的轉爐在3000爐爐齡時兩側耳軸下方厚度分別為849mm和833mm，侵蝕速度分別為0.067mm和0.072mm，侵蝕速度降低了6.9％。見表2和表3。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的爐襯砌筑總圖；

圖2為現(xiàn)有技術的爐襯砌筑總圖；

圖3為本發(fā)明的爐襯砌筑爐身平面圖；

圖4為現(xiàn)有技術的爐襯砌筑爐身平面圖；

圖5為本發(fā)明的熔池接縫部位砌筑詳圖；

圖6為現(xiàn)有技術的熔池接縫部位砌筑詳圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結合附圖來詳細解釋本發(fā)明的實施方式。

如圖1，圖3，圖5所示，一種大型轉爐爐襯，包括爐底部位、熔池接縫部位、爐身部位和爐帽部位，所述的爐底部位、熔池接縫部位、爐身部位和爐帽部位包括永久層、中間填料層、工作層，所述工作層采用鎂碳質耐火磚制作，所述工作層在水平方向包括連接為整體結構的加料側工作層、左耳軸側工作層、出鋼口側工作層和右耳軸側工作層；在左耳軸側、右耳軸側的熔池接縫部位的工作層采用MT-18A牌號鎂碳磚制作，所述MT-18A牌號鎂碳磚的長度相同，由11塊所述MT-18A牌號鎂碳磚砌筑成內(nèi)側光滑的圓弧過渡面。

所述砌筑熔池接縫部位襯磚結構為前端厚度105mm，后端厚度205mm，寬度90mm，磚型Ⅰ長度為900mm，磚型Ⅱ長度為950mm。

爐身加料側的襯磚在爐體內(nèi)腔直徑方向上的長度比現(xiàn)有技術的其他部位的襯磚長50mm。將爐身加料側鎂碳磚長度由750mm加長到800mm。

所述加料側工作層采用MT-14A牌號鎂碳磚制作，所述MT-14A牌號鎂碳磚比現(xiàn)有技術采用的襯磚厚度增加50mm，如附圖3所示。通過采用抗高溫沖刷性能更好的MT-14A，同時將襯磚厚度加厚50mm，如附圖3所示，提高了襯磚的抗高溫沖刷性能，減緩加料側襯磚侵蝕速度，減輕了現(xiàn)有技術的加料側受鐵水廢鋼沖刷嚴重的情況。

所述出鋼口周圍的襯磚尺寸不小于原磚尺寸的60％。

所述爐帽封口部位打楔形磚，并用搗打料填實。

表1：爐齡達到3000爐時的補爐料消耗情況和爐身侵蝕情況對比

表2：本發(fā)明實施3000爐時轉爐熔池接縫位置測厚結果

表3：現(xiàn)有砌筑方法3000爐時轉爐熔池接縫位置測厚結果

本發(fā)明針對兩側熔池接縫部位受爐渣侵蝕嚴重的情況，選用抗渣性更好的MT-18A型號鎂碳磚，并改變爐底與爐身接縫部位磚型和砌筑方法，由原來的返平磚砌筑改為圓弧過渡砌筑方式，如附圖5所示，由于全部使用正常長度的襯磚，從而避免了由于返平磚蝕損導致接縫漏鋼事故的發(fā)生；同時，由于圓弧過渡磚整個端面接觸鋼水，比采用返平磚的尖角接觸鋼水的情況侵蝕速度更慢，同時配合濺渣護爐和噴補等維護手段，能夠有效減少接縫部位的侵蝕速度，確保爐襯安全，提高轉爐爐齡。

一種大型轉爐爐襯的砌筑方法，包括如下步驟：

1)襯磚砌筑順序：先砌筑出鋼口并固定牢靠，再砌筑底吹透氣磚，然后按順序依次砌筑爐底部位、熔池接縫部位、爐身部位和爐帽部位，爐底部位砌筑前需測量確定爐底中心位置；對爐底部位和砌筑熔池接縫部位襯磚進行預砌，并進行適當打磨，確保磚縫合格；預砌完后按順序編號，從而避免砌筑時弄錯磚型磚號，保證砌筑質量、提高砌筑速度；

2)砌筑過程所有磚型需按預砌順序砌筑，磚縫必須符合工藝規(guī)定要求；

3)在砌筑熔池接縫部位的圓弧過渡面部位時，每砌筑一層需要測量襯磚上平面傾角，確保各個部位傾角一致；

4)在砌筑完圓弧過渡面部位最后一層后測量襯磚水平度，確保襯磚前后水平高度差不大于10mm；

5)砌筑過程實行全程監(jiān)理，結束后進行聯(lián)合驗收，驗收合格后方可烘爐。

所述步驟2)底吹透氣磚周圍盡可能不切磚，如確需切磚，切磚后的襯磚尺寸不小于原磚尺寸的60％；

所述前端厚度105mm，后端厚度205mm，寬度90mm的所述砌筑熔池接縫部位襯磚通過以下步驟制成：

采用公稱壓力為10000kN的壓磚機加壓，然后在180—220℃溫度下烘烤16-24小時，后端強度及前端強度大于35MPa，以滿足大型轉爐對襯磚強度的要求。本發(fā)明涉及磚型由于頭前后端厚度差距大，后端厚度達到200mm以上，遠大于普通磚型的150mm以內(nèi)的厚度，為了保證襯磚前后端部強度均大于35MPa的要求，必須要求采用更大壓下力的壓磚機才能保證襯磚強度，本發(fā)明采用壓下力為10000kN的壓磚機，解決了現(xiàn)有技術通常采用7000kN壓下的壓磚機生產(chǎn)磚型存在的強度差的問題。經(jīng)測試，分別在180℃，200℃，220℃溫度以及在烘烤時間分別為24小時，20小時，16小時的工藝條件下，采用該方法生產(chǎn)的襯磚，后端強度達到37MPa以上，前端強度可達40MPa以上，完全滿足大型轉爐對襯磚強度的要求。

嚴格控制襯磚公差。由于全部11層圓弧過渡層襯磚砌筑完后，需要保證上表面水平，所以對襯磚的公差要求更嚴，本發(fā)明要求襯磚加工公差小于0.5mm，且前后端部公差必須同為正值或同為負值，從而保證砌筑的水平度要求。本發(fā)明中，11層圓弧過渡磚砌筑完后，襯磚上表面水平公差控制在10mm以內(nèi)，完全滿足爐襯砌筑要求。

上述雖然結合附圖對發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。