鋼水處理爐內襯及其修補方法
2023-06-03 09:46:56
專利名稱：鋼水處理爐內襯及其修補方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼水處理爐內襯及其修補方法。具體地說本發明通過對所述鋼水處理爐內襯的不定形構造材料的改進，提出一種簡便的修補方法。
背景技術：
與傳統的採用定型耐火製品的鋼包砌築材料相比，不定形耐火材料具有施工方便、整體性好、使用壽命長、節能降耗等優點。世界各國對不定形耐火材料的開發和應用都十分重視。20年來，我國耐火材料工作者在不定形耐火材料領域做了大量的研究工作，尤其是90年代以來，隨著低水泥、超低水泥和無水泥系列耐火澆注料的成功開發，我國的不定形耐火材料應用水平得到了迅速提高。不定形耐火材料佔耐火材料總量的比例目前已達到30％左右。而在西方發達國家不定形耐火材料的使用達到40-60％、日本則超過90％。
目前鋼包部分或全部採用不定形耐火材料整體澆築是普遍的一種築襯方式。但鋼包內襯在工作狀態下需要經受長時間高溫處理操作、全程吹氬而引發的嚴重的鋼水衝刷所造成的磨損、高鹼度的渣與合金成分的化學侵蝕、巨大的溫度變化等。鋼包用各種澆注料中，一般以鋁-尖晶石澆注料為主要材料，目前則廣泛應用抗侵蝕性能和抗渣滲透性能更優的鋁-鎂質澆注料。但是，對於鋁鎂質澆注料來說，大量的游離鎂在熱面聚集形成尖晶石導致較大的體積膨脹，在此過程中，依次從容器外殼向容器內腔形成原質層(即材質基本不變的內襯部分)、變質層及熔渣層，其中所述熔渣層極易產生結構上的剝落。事實上澆注料的損毀往往是通過平行於熱面的裂紋和由於金屬滲透到裂紋中引起的剝落造成的。在鋼包使用過程中，當溫度梯度較大時，這種情況會更經常的發生。因此，鋼包內襯的整體澆築部分用到一定程度時要進行修補。
現有技術中所公開的修補方式有多種，目前國內普遍採用的修補方式為剝皮套澆，所謂的剝皮套澆就是將鋼包使用後殘餘工作層澆注料表面的熔渣層和變質層拆除，然後在原質層表面補充澆築新的工作層澆注料的施工方法。如中國專利文獻CN1371773A介紹了一種整體鋼包內襯修補工藝，包括清理包襯、包底澆築、安裝胎膜、包身澆築、脫模、烘烤和更換透氣磚工序，其特徵在於所述的包身澆築採用胎膜振動方法；該工藝可提高包齡、降低修理成本、減輕工人勞動強度和提高生產效率。
此外，在日本專利文獻JP10281663A、JP4110594A還公開的其它幾種修補方式。如在剝皮後在原質層上塗上粘接材料，然後在粘接材料上用修補材料進行修補等。
由上述對現有技術的分析可見，現有技術中之所以普遍採用剝皮後進行套澆修補的工藝，主要是考慮到普通耐火材料在長時間受到金屬熔液的浸泡和侵蝕後，由普通耐火材料所築成的襯的外層成為一種疏鬆的狀態的熔渣層以及在所述熔渣層與所述原質層之間的變質層。這種襯表面難以承受金屬溶液在工作過程中的進一步侵蝕。如不及時修補會導致所屬襯結構的進一步惡化。另一方面，如果不剝皮直接在殘襯表面套澆澆注料，在後面的使用過程中所述殘襯的疏鬆狀態的所述熔渣層和所述變質層會產生大面積的剝落，使得修補材料不牢固，使用不耐久。因此，以公知的常識，冶金容器內襯的相應的整體澆築部分通常採用剝皮套澆修補。
然而，在剝皮套澆的過程中要剝去鋼包襯的變質層，有時由於施工工人的熟練程度和施工機具的問題可能導致要拆掉部分的原質層，這就直接導致了澆注料的消耗較大；此外清掉變質層需小心謹慎操作，施工進度慢，耗時長，這對於目前快鋼廠的快節奏生產的影響很大；另一方面，由于振動胎模一般振動效果差，澆注料不夠密實，其使用壽命短。
就鋼包澆注料使用條件下理想的澆注料內襯應滿足以下性能(1)良好的體積穩定性。
(2)在各個溫度條件下均勻的組織結構。
(3)耐衝刷，具有較高的高溫抗折強度。
(4)良好的抗渣侵蝕性能和滲透性能。
發明內容
申請人近年來選用剛玉-氧化鎂-尖晶石體系作為研究對象，通過對原材料選擇、顆粒級配的設計、分散劑的選擇、常溫物理性能、高溫抗折強度、熱震穩定性、抗渣侵蝕和滲透性、殘襯和補澆澆注料之間的結合性能等項目進行試驗研究的結果表明耐火材料的純度與其在製作內襯時的結合強度有關，在一定條件下純度越高，材料的顆粒之間的自結合性越好。因此，高純原料自通過身的相互作用即可形成自結合體系。相對減少雜質量，能夠提高澆注料抗滲透性、抗侵蝕性，使內襯的變質層變薄。
在此基礎上，本發明的目的在於提出一種能較好的滿足鋼包澆注料使用條件的澆注料內襯。
本發明的進一步的目的在於提出一種對上述內襯進行不去除變質層的直接套澆修補方法。
為實現上述發明目的，本發明的鋼水處理爐內襯採用高純度剛玉-氧化鎂-尖晶石等體系耐火材料澆注料澆鑄而成。
所述高純剛玉-氧化鎂-尖晶石或高純度剛玉-氧化鎂體系耐火材料為電熔尖晶石、電熔鎂砂、電熔白剛玉、電熔棕剛玉、板剛玉、特級礬土、礬土尖晶石之一或任意組合做為主要原料的原料體系。
在所述澆注料中添加微米級或比微米更細級別的氮化矽、鎂阿隆(Mgalon)、氮化鎢、氮化鈦、氮化硼、碳化鎢、二氧化矽、氧化鋁、尖晶石、碳化矽、莫來石、矽微粉、賽龍(Sialon)、阿隆(Alon)等中的一種或兩種以上的任意組合的添加劑。通過這些微米級或比微米更細級別添加劑的表面活性，來進一步提高澆注料的燒結作用，使燒結後的襯體更加緻密，進而使所述變質層更薄。
本發明的上述鋼水處理爐內襯的修補方法，包括
a.清理內襯，將殘損內襯上的熔渣層清理掉；b.成型修補，將與原質層相同純度材料的澆注料配製完成後施加到殘損內襯需修補的部位，來恢復內襯的原設計形狀；c.內襯的養護，自然乾燥24小時至72小時；d.烘烤。
在所述b.成型修補步驟中，將所述配製完成後的澆注料施加到殘損內襯需修補的部位，包括以下步驟1.按照原設計形狀要求設置澆築用胎模；2.將所述配製完成後的澆注料澆築在所述胎模與清理後的所述殘損內襯之間；3.通過振動成型。
在上述振動成型步驟中，採用將振動器置入澆注料中振動的方式。
在上述振動成型步驟中，還可以採用在澆築過程中振動胎模的方式。
在所述b.成型修補步驟中，還可以採用以下步驟1.將所述澆注料配製成自流料形式；2.將所配置的自流料形式的所述澆注料施加到殘損內襯需修補的部位。
本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點過去經常採用矽酸鹽水泥等粉體做為結合劑，但是這些物質本身對於澆注料本身來說也是雜質成分，降低了澆注料的使用性能；本發明主要以電熔尖晶石、電熔剛玉、純鋁酸鈣等高純原料自身的相互作用形成自結合體系，相對減少了雜質量，提高了澆注料的抗滲透性和抗侵蝕性。並由此使得內襯的變質層變薄。在所述澆注料中採用表面活性更高的微米級或比微米更細級別的添加劑，使得促進燒結的作用更強，燒結後的襯體更加緻密；鋼水鋼渣更難滲入襯體材料中，也使得所述變質層更薄。過去的添加劑粒徑主要是從零點幾微米到幾毫米，其活性較低，促進燒結作用較差，材料質地相對疏鬆，鋼水易滲入料中，變質層較厚。本發明的鋼水處理爐內襯不僅施工方便，尤其是通過新的不剝皮套澆技術，進一步降低了冶金行業的耐火材料使用費用。和現用澆注料相比，使用壽命提高20％以上，節省耐火材料材料消耗40％以上，可在很大程度上降低冶金行業鋼包內襯建設、維修和使用成本。
具體實施例方式
結合實施例對本發明所述的鋼水處理爐內襯及修補工藝步驟作進一步說明。
實施例一.配方如下6-3毫米板剛玉20-30％、3-1毫米板剛玉20-30％、1-0毫米板剛玉8-15％、板剛玉粉7-15％、電熔尖晶石粉5-20％、鋁酸鈣水泥3-8％、鈉米氧化鋁微粉4-9％、三聚磷酸鈉0.2-0.5％。
施工過程(1)清理內襯清理包襯和包口的殘鋼及表層少量殘渣，拆卸殘餘透氣磚和水口座磚，打掉渣線磚(如果有的話)，安裝透氣磚和水口座磚；(2)澆注包底用振動棒振動澆注包底，待包底有一定強度後，吊入振動胎模，用螺栓緊固；(3)安裝胎模胎模為倒置的圓臺形，其壁厚為12毫米，內壁焊接兩條水平加強帶，振動器固定在加強帶的連接件上，在胎模上沿均勻布置三個掛鈎，安裝胎模時掛鈎掛在鋼包包沿上，並在胎模上沿設有對稱的壓板1和壓板2，壓板1和壓板2可與鋼包耳軸的加強板固定在一起，以防止振動過程中胎模上浮或下沉，胎模內壁設置了振動器，分上下兩排，每排6隻，振動器水平60°對稱布置，上下排之間振動器呈30°角交叉布置，振動器的電機功率為1.5KW、振動頻率為3200次/分，激振力為5500N。
(4)胎模振動第一鍋澆注料下料時，開始啟動胎模振動，整個振動過程振動器不能停止；連續的兩批料之間的間隔以澆注料泛漿、無大氣泡泛出、各部位澆注料均勻；最後一批料完畢後再振動5-8分鐘，以確保澆注料緻密均勻，上下兩批料之間結合良好；
(5)脫模澆注完畢後，室溫下自然乾燥24小時脫模；(6)烘烤先小火烘烤24小時，溫度從室溫逐漸升高到300℃左右，然後中火烘烤24小時，溫度從300℃升高到700℃，最後大火烘烤8小時以上，烘烤溫度在1100℃左右；(7)使用烘烤溫度達到1100℃以上，就可以直接投入使用。
通常，烘烤時間從理論上來說，越長越好，上述烘烤時間的確定是從經濟性和生產效率的角度考慮來確定的，另外也考慮到材料本身的性能。關於材料本身的性能與烘烤時間及烘烤溫度的關係通過公知技術來確定。
實施例二.配方如下6-3毫米板剛玉20-30％、3-1毫米板剛玉20-30％、1-0毫米板剛玉8-15％、板剛玉粉7-15％、電熔尖晶石粉5-20％、鋁酸鈣水泥3-8％、鈉米氧化鋁微粉4-9％、三聚磷酸鈉0.2-0.5％。
施工過程(1)清理內襯清理包襯和包口的殘鋼及表層少量殘渣，拆卸殘餘透氣磚和水口座磚，打掉渣線磚(如果有的話)，安裝透氣磚和水口座磚；(2)澆注包底用振動棒振動澆注包底，待包底有一定強度後，吊入胎模，用螺栓緊固；(3)振動振動棒採用φ50毫米、功率1.1KW、轉速2850轉/分、空載頻率200Hz、振幅1.15毫米。第一鍋澆注料下料時，開始啟動振動棒振動，整個振動過程振動棒不能停止；連續的兩批料之間的間隔以澆注料泛漿、無大氣泡泛出、各部位澆注料均勻；最後一批料完畢後再振動5-8分鐘，以確保澆注料緻密均勻，上下兩批料之間結合良好；(4)脫模澆注完畢後，室溫下自然乾燥24小時脫模；(5)烘烤先小火烘烤24小時，溫度從室溫逐漸升高到300℃左右，然後中火烘烤24小時，溫度從300℃升高到700℃，最後大火烘烤8小時以上，烘烤溫度在1100℃左右；(6)使用烘烤溫度達到1100℃以上，就可以直接投入使用。
實施例三.配方如下6-3毫米板剛玉10-20％、3-1毫米板剛玉20-30％、1-0毫米板剛玉8-15％、板剛玉粉10-20％、電熔尖晶石粉5-20％、鋁酸鈣水泥3-8％、鈉米氧化鋁微粉4-9％、鈉米氧化矽微粉1-5％、三聚磷酸鈉0.2-0.5％。
(1)清理內襯清理包襯和包口的殘鋼及表層少量殘渣，拆卸殘餘透氣磚和水口座磚，打掉渣線磚(如果有的話)，安裝透氣磚和水口座磚；(2)澆注包底將自流澆注料澆注包底，待包底有一定強度後，吊入胎模，用螺栓緊固；(3)自流澆注料成型的過程中，每批料之間要間隔3分鐘左右的時間以便讓自流澆注料充分在自重的作用下排氣；(4)脫模澆注完畢後，室溫下自然乾燥24小時脫模；(5)烘烤先小火烘烤24小時，溫度從室溫逐漸升高到300℃左右，然後中火烘烤24小時，溫度從300℃升高到700℃，最後大火烘烤8小時以上，烘烤溫度在1100℃左右；(6)使用烘烤溫度達到1100℃以上，就可以直接投入使用。
顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬於本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
權利要求
1.一種鋼水處理爐內襯，其特徵在於採用高純度剛玉-氧化鎂-尖晶石或高純度剛玉-氧化鎂體系耐火材料澆注料澆鑄而成。
2.根據權利要求1所述的鋼水處理爐內襯，其特徵在於所述剛玉-氧化鎂-尖晶石體系耐火材料為電熔尖晶石、電熔鎂砂、電熔白剛玉、電熔棕剛玉、板剛玉、特級礬土、礬土尖晶石之一或其任意組合做為主要原料的原料體系。
3.根據權利要求2所述的鋼水處理爐內襯，其特徵在於在所述澆注料中添加微米級或比微米更細級別的氮化矽、鎂阿隆(Mgalon)、氮化鎢、氮化鈦、氮化硼、碳化鎢、二氧化矽、氧化鋁、尖晶石、碳化矽、莫來石、矽微粉、賽龍(Sialon)、阿隆(Alon)等中的一種或兩種以上的任意組合的添加劑。
4.一種對權利要求1至3所述鋼水處理爐內襯的修補方法，包括a.清理內襯，將殘損內襯上的熔渣層清理掉；b.成型修補，將與原質層相同純度材料的澆注料配製完成後施加到殘損內襯需修補的部位，來恢復內襯的原設計形狀；c.內襯的養護，自然乾燥24小時至72小時；d.烘烤。
5.根據權利要求4所述的鋼水處理爐內襯的修補方法，其特徵在於在所述b.成型修補步驟中，將所述配製完成後的澆注料施加到殘損內襯需修補的部位，包括以下步驟(1)按照原設計形狀要求設置澆築用胎模；(2)將所述配製完成後的澆注料澆築在所述胎模與清理後的所述殘損內襯之間；(3)通過振動成型。
6.根據權利要求5所述的鋼水處理爐內襯的修補方法，其特徵在於在所述振動成型步驟中，採用將振動器置入澆注料中振動的方式。
7.根據權利要求5所述的鋼水處理爐內襯的修補方法，其特徵在於在所述振動成型步驟中，還可以採用在澆築過程中振動胎模的方式。
8.根據權利要求4所述的鋼水處理爐內襯的修補方法，其特徵在於在所述b.成型修補步驟中，還可以採用以下步驟(1)將所述澆注料配製成自流料形式；(2)將所配置的自流料形式的所述澆注料施加到殘損內襯需修補的部位。
全文摘要
本發明涉及一種鋼水處理爐內襯及其修補方法。本發明的目的在於提出一種能較好的滿足鋼包澆注料使用條件的澆注料內襯。本發明的鋼水處理爐內襯採用高純度剛玉－氧化鎂－尖晶石等體系耐火材料澆注料澆鑄而成。包括電熔尖晶石、電熔鎂砂、電熔白剛玉、電熔棕剛玉、板剛玉、特級礬土、礬土尖晶石之一或任意組合做為主要原料的原料體系。修補方法，包括以下步驟a.清理內襯，將殘損內襯上的熔渣層清理掉；b.成型修補，將與原質層相同純度材料的澆注料配製完成後施加到殘損內襯需修補的部位，來恢復內襯的原設計形狀；c.內襯的養護，自然乾燥24小時至72小時；d.烘烤。通過這些微米級或比微米更細級別添加劑的表面活性，來進一步提高澆注料的燒結作用，使燒結後的襯體更加緻密，進而使所述變質層更薄。
文檔編號B22D41/02GK1796331SQ20041010244
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月24日 優先權日2004年12月24日
發明者劉百寬, 吳曉, 霍素珍, 孫榮海, 黃江文, 劉國威 申請人:濮陽濮耐高溫材料有限公司