冶金爐底吹用複合式供氣元件的製作方法
2023-06-10 23:24:01 1
專利名稱：冶金爐底吹用複合式供氣元件的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於煉鋼用輔助裝置。主要適用於各種煉鋼爐、精煉爐和鋼水包等底吹供氣系統。
目前正在轉爐、電爐和鋼包等底吹供氣系統中採用的供氣元件耐火材料部分大多數均由一種單一材質組成，如單種鎂質、鎂白雲石質、高鋁質或鎂碳質組成(如中國專利申請92104500.X)。
上述材質中，鎂碳質具有很高的熔點，優良的耐高溫性能、抗熱震性能和抗渣性能，從而作為供氣元件，已在轉爐、電爐底吹供氣系統得到廣泛應用。但鎂碳質又具有抗氧化性能差的弱點。由於煉鋼溫度較高，一般可達1650～1750℃，在採用電弧爐冶煉某些特殊鋼種時，甚至可高達1900℃。在高溫下，氧化鎂與石墨中的C發生氧化還原反應MgO＋C＝Mg＋CO(1)當溫度高於1400℃時，上述反應開始進行，並隨著溫度的上升，反應速度加快。由於鎂碳質供氣元件直接與鋼水接觸，使供氣元件工作面溫度很高，接近鋼水溫度，這就導致鎂碳質氧化還原反應加劇，降低了鎂碳質供氣元件的使用壽命。往往由於這種氧化還原反應加速了供氣元件的損壞。
另一方面，由於供氣元件工作面直接與高溫鋼渣液相接觸，鋼、渣液中的FeO與鎂碳質中的碳發生反應FeO＋C＝Fe＋CO(2)
上述反應(2)也是導致鎂碳質耐火材料損壞的原因之一。
本實用新型的目的在於提供一種能抗氧化還原反應，又能減少熱量向爐底方向傳遞的冶金爐底吹用複合式供氣元件。
針對上述目的，本實用新型的技術方案是該供氣元件除了氣道、氣室、導氣管和包殼外，其耐火材料的主體採用複合式結構，即由頂部、本體和底層組成，三部分採用不同的耐火材料製成頂部採用鎂質透氣性打結料；本體採用鎂碳質耐火材料，底層採用全鎂砂料(燒結鎂砂或電熔鎂砂)。而且鎂質透氣性打結料為顆粒狀。
頂部直接與鋼水、熔渣接觸，採用抗氧化性能優異的鎂質透氣性打結料。這一層打結料在供氣元件頂部，形成具有良好透氣性能的燒結層，這一層使供氣元件脫離與鋼水、熔渣的直接接觸，它既可以透氣，又可以消除由於攪拌氣體所產生的剪切力、衝擊力以及上升的氣泡對供氣元件表面的反擊力的直接作用。根據對供氣元件吹氣條件下溫度場的研究表面，供氣元件出氣口四周溫度梯度較大。當在供氣元件出氣口一方加上一定厚度的打結層時，該層的熱導性比鎂碳質差得多(因不含碳)，這樣就大大降低了供氣元件鎂碳質最上方的溫度。供氣元件頂部的高度為30～100mm。
供氣元件本體採用鎂碳質耐火材料。由於鎂碳質耐火材料具有熔點高，耐高溫性能、抗熱震性能和抗渣性能優良，能夠滿足供氣元件必須具備的良好的抗高溫性能和熱傳導性能和要求。
供氣元件底層在氣室上方，其高度相當於供氣元件全高度的1／3～1／5。這一層採用全燒結鎂砂料製成，其作用有兩個方面一是起到隔離本體鎂碳質耐火材料向爐底方面的傳熱作用，防止導氣管、氣室等軟熔變形；二是採用全鎂砂料比鎂碳質耐火材料便宜，可降低供氣元件的成本。由於煉鋼溫度高，以及供氣元件本體的鎂碳質耐火材料中碳的存在，使之具有極好的導熱作用，往往容易引起氣室及氣室外導氣管溫度太高，導致導氣管軟熔變形，同時，當採用不鏽鋼管做氣道時，不鏽鋼管與氣室底板之間的焊口也會脫落。本實用新型採取的全鎂砂底層，則克服了上述弊病。
本實用新型供氣元件的氣道，可採用不鏽鋼管，也可採用開槽的耐火材料組合而成。
與現有技術相比，本實用新型具有如下優點1、由於頂部採用透氣性好的、且耐高溫的鎂質透氣性打結料，降低供氣元件本體上方的溫度，避免了本體直接與高溫的鋼液和熔渣接觸，可延長整個供氣元件的壽命。
2、底層採用全鎂砂料，一方面有絕熱作用，防止不鏽鋼管氣道軟化等，另一方面全鎂砂料比鎂碳質耐火材料便宜，可降低供氣元件的成本。
附圖1和附圖2均為本實用新型冶金爐底吹複合式供氣元件的結構示意圖。
圖中1為頂部，2為本體，3為氣道，4為外包鐵殼，5為底層，6為氣室，7為導氣管。底層處於氣室上方(附圖1)或除氣室外，底層包圍整個氣室(附圖2)。
權利要求1.一種冶金爐底吹用複合式供氣元件，包含有耐火材料做成的主體、氣道、氣室和導氣管，其特徵在於A、耐火材料的主體採用複合式結構，即由頂部(1)、本體(2)和底層(5)組成；B、頂部採用鎂質透氣性打結料，主體採用鎂碳質耐火材料，底層採用全鎂砂料；C、頂部高度為30～100mm；底層高度為供氣元件全高度的1/3～1/5。
2.根據權利要求1所述的供氣元件，其特徵在於頂部的鎂質透氣性打結料為顆粒狀。
3.根據權利要求1所述的供氣元件，其特徵在於底層(5)處於氣室(6)的上方，或除氣室底部外，包圍整個氣室。
專利摘要本實用新型涉及煉鋼用輔助裝置。提供了一種冶金爐底吹用供氣元件，其特徵是該供氣元件為複合式結構，它由頂部、本體、底層、氣道、氣室和導氣管組成。頂部、本體和底層分別採用鎂質透氣性打結料、鎂碳質耐火材料和全鎂砂料組成。且鎂質透氣性打結料為顆粒狀。頂部高度為30～100mm，底部高度為供氣元件全高度的1/3～1/5。氣道可採用不鏽鋼管，也可採用開槽的耐火材料組合而成。主要優點是可延長供氣元件的壽命，並降低成本。
文檔編號C21C7/072GK2169633SQ93218398
公開日1994年6月22日 申請日期1993年7月14日 優先權日1993年7月14日
發明者朱德智, 張曉軍, 劉開齊 申請人:冶金工業部鋼鐵研究總院