【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1 111 所示。 表 17 濮耐鋼包水口座磚主要理化指標(biāo) 項(xiàng)目 PNWS6 PNWS8 PNWS9 化學(xué)成分 ,%。≥ Al2O3 82 83 84 MgO 5 4 4 Cr2O3 3 4 體積密度 ,g/cm3?！?1500℃ 3h 抗折強(qiáng)度 ,MPa?！?1500℃ 3h 15 15 12 耐壓強(qiáng)度 ,MPa?！?1500℃ 3h 80 80 60 表 18 濮耐上水口主要理化指標(biāo) 名稱 化學(xué)成分 ,% 物理指標(biāo) 化學(xué)成分 MgO Al2O3 ZrO2 C 體積密度 ,g/cm3 顯氣孔率 ,% 耐壓強(qiáng)度 ,MPa PNKLTM ≥80 ≤6 ≥ ≤15 ≥70 PNKLTM2 ≥75 ≤6 ≥ ≤15 ≥60 PNKLTO ≥65 ≥4 ≥ ≤15 ≥45 PNKLTA ≥68 ≤8 ≥ ≤15 ≥40 PNKLTB ≥60 ≤8 ≥ ≤15 ≥40 PNKLTH ≥70 ≥3 ≥ ≤15 ≥40 PNSLHM39 ≥60 ≥4 ≥3 ≥ ≤15 ≥40 表 19 滑板的材質(zhì)及主要理化指標(biāo) 名 稱 鋁碳質(zhì) 鋁碳鋯質(zhì) 鎂碳質(zhì) 尖晶石碳質(zhì) 氧化鋯質(zhì) 體積密度 ,g/cm3 顯氣孔率 ,% 49 610 211 耐壓強(qiáng)度 ,MPa 130200 150230 130180 160190 150560 抗折強(qiáng)度 ,MPa。1400℃ 3h 1114 1316 3045 3036 914 熱膨脹率 ,%。1500℃ 3h 化學(xué)成分 ,% Al2O3 7075 7075 815 MgO 8090 ZrO2 710 9397 C 1215 510 35 濮陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 7 頁(yè) 表 110 濮耐下水口主要理化指標(biāo) 名稱 化學(xué)成分 ,% 物理指標(biāo) MgO Al2O3 C 體積密度 ,g/cm3 顯氣孔率 ,% 耐壓強(qiáng)度 ,MPa PNKLTM2 ≥75 ≤6 ≥ ≤15 ≥60 PNKLTA ≥68 ≤8 ≥ ≤15 ≥40 PNKLTB ≥60 ≤8 ≥ ≤15 ≥40 PNKLTN ≥60 ≥4 ≥ ≤15 ≥40 表 111 濮耐引流砂主要理化指標(biāo) 名稱 SiO2,％ ?！?Fe2O3,%。≥ Cr2O3,%?！?C,% 耐火度 ,℃ ?！?松裝比重 ,g/cm3?！?PNYK10 27 30 2 1750 PNYK5 35 5 25 2 1750 鋼包吹氬系統(tǒng)用耐火材料 鋼包透氣磚作為爐外精煉關(guān)鍵的功能元件，其作用是加速冶金物化反應(yīng)的進(jìn)行，均勻鋼水成分和溫度 ， 縮短冶煉時(shí)間，同時(shí)促進(jìn)鋼液中夾 雜物隨氣體上浮，減少鋼液中非金屬夾雜，潔凈鋼水，提高鋼的質(zhì)量， 其 使用效果直接影響到精煉操作能否順利、安全地實(shí)施[11]。表 112 是透氣座磚和透氣磚的理化指標(biāo) [12]。 表 112 透氣磚、座磚主要理化指標(biāo) 項(xiàng)目 指標(biāo) T80 T85 Z80 ZB80 Z85 ZB85 Al2O3,%。≥ 80 85 80 80 85 85 (Al2O3+Cr2O3+MgO),%?！?92 92 92 92 92 92 顯氣孔率 ,%?！?20 20 20 19 20 19 常溫耐壓強(qiáng)度 ,MPa?！? 85 40 85 45 荷重軟化開(kāi)始溫度 ,℃ 。≥ 1680 1680 1680 1680 1680 1680 T、 Z、 B 分別是透氣磚、座磚、不燒的意思 鋼包用耐火材料的設(shè)計(jì)思路 精煉用的磚砌鋼包設(shè)計(jì)思路 保溫層 保溫層一般采用輕質(zhì)耐火材料，其要具有比重輕、耐高溫、熱傳導(dǎo)率低、熱容小、受濮陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 8 頁(yè) 熱膨脹小、隔熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。 永久層 永久層要求導(dǎo)熱率低，隔熱性能好，還要求它能夠在 13001400℃ 下長(zhǎng)期使用，并具有足夠的常溫和高溫強(qiáng)度。 工作層 鋼包內(nèi)襯耐火材料的選擇應(yīng)考慮材質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性、精煉工藝、冶煉的鋼種等因素 [2]。 a 鋼包內(nèi)襯的材質(zhì)對(duì)鋼包的使用安全非常重要。理論上，應(yīng)根據(jù)鋼液溫度、鋼液在鋼包內(nèi)的存放時(shí)間 、耐火材料的理化性能、預(yù)期的使用壽命來(lái)確定內(nèi)襯的材質(zhì)和砌筑厚度，但在實(shí)際 設(shè)計(jì)時(shí) ，通常根據(jù)各種耐火材料的蝕損速 率 來(lái)選擇耐材種類(lèi)和厚度。 b 經(jīng)濟(jì)性對(duì)鋼包內(nèi)襯選用的影響。選用耐火材料的經(jīng)濟(jì)性通常用噸鋼成本來(lái)衡量，它可以用下式計(jì)算： 噸鋼成本 (元 )=∑［單耗 (Kg/t)耐 火 材 料 單價(jià) (元 /噸 )］ c 精煉工藝對(duì)鋼包內(nèi)襯選用的影響。在精煉過(guò)程中 ，鋼包內(nèi)襯的工作條件是： (1)高溫，一般精煉溫度在 16001700℃ ，甚至高達(dá) 1800℃ ； (2)在高真空下，襯磚與鋼水反應(yīng)加劇，影響內(nèi)襯的穩(wěn)定性； (3)當(dāng)采用電弧加熱時(shí)，距電弧最近處的包襯局部過(guò)熱；(4)精煉爐渣成分和堿度范圍波動(dòng)大； (5)鋼液在鋼包內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，有些精煉時(shí)間長(zhǎng)達(dá)160230min； (6)鋼液、爐渣、氣流的強(qiáng)烈沖刷，使得工作襯磚受到嚴(yán)重的熱震作用 和間歇式溫度劇變等。因此精煉鋼包，特別是重要部位的內(nèi)襯，要選用高檔耐火材料。 d 冶煉鋼種對(duì)鋼包內(nèi)襯選用的影響。冶煉 鋼種不同，應(yīng)選用不同材質(zhì)的耐 火材料。如冶煉超低碳鋼、 IF 鋼、鋁鎮(zhèn)靜鋼宜采用高鋁尖晶石澆注料或高鋁磚，不宜采用含碳的鎂碳磚、鋁鎂碳磚和鎂鋁碳磚。而冶煉含錳量和含氧量較高的鋼種，宜用抗侵蝕的鎂碳磚和鋁鎂碳磚，而不宜選用高鋁磚。對(duì)于澆注含 Ti 和 Al 的不銹鋼宜用鋯英石磚。對(duì)于要求含鉻量極低的鋼種，不宜用鎂鉻質(zhì)磚。對(duì)于低 P 低 S 鋼種以及要求夾雜少的特殊鋼種，宜用白云石質(zhì)類(lèi)的堿性磚，不宜用粘土磚、葉臘石磚。在澆注沸騰鋼時(shí)，應(yīng)盡量避免選用含碳耐火材料，否則內(nèi)襯使用壽命較低。 普通的澆注鋼包設(shè)計(jì)思路 普通澆注鋼包在設(shè)計(jì)時(shí)也要考慮以上 中所提到的條件，只是若采用剝皮套澆技術(shù)，其一般不設(shè)永久層只做保溫層和工作襯，但設(shè)計(jì)思路不變。 選擇課題的背景 學(xué)習(xí)鋼包用耐火材料的知識(shí)，學(xué)習(xí)鋼包方案的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)公司現(xiàn)有產(chǎn)品的使用情況， 嘗試 優(yōu)化 設(shè)計(jì) 鋼包耐材配置。 濮陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 9 頁(yè) 第二章 鋼包用耐火材料的設(shè)計(jì) 隨著煉鋼工業(yè)的不斷發(fā)展，鋼包的使用壽命也在不斷的提高，但是提高鋼包的使用壽命不能只靠單純的提高材質(zhì)的質(zhì)量，還要根據(jù)鋼包的使用環(huán)境和損毀部位合理的砌筑鋼包內(nèi)襯，從而達(dá)到提高鋼包使用壽命。以下分別從澆注鋼包和磚砌鋼包的設(shè)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行探討。 澆注鋼包的設(shè) 計(jì)方法 包壁絕熱層的設(shè)計(jì)方法 在國(guó)內(nèi)采用硅酸鋁纖維作為大中型鋼包的纖維隔熱保溫板，這種產(chǎn)品導(dǎo)熱率低并能抵抗一定的鋼水靜壓力，可加強(qiáng)鋼包的保溫，減少鋼水熱能損失，降低鋼包包殼溫度，減少鋼包周轉(zhuǎn)過(guò)程中的溫降，從而達(dá)到降低出鋼溫度、節(jié)能降耗、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的 [13]。材料性能指標(biāo)見(jiàn)表 21。 表 21 硅酸鋁纖維的性能指標(biāo) 項(xiàng)目 指標(biāo) Al2O3+SiO2 ％ 體積密度 710kg/m3 加熱線變化率 ,1100℃ 6h ％ 導(dǎo)熱率 (熱面 1000℃ ) 壓縮 強(qiáng)度 (厚度方向壓縮 20％ ) 耐火度 1800℃ 保溫層采用硅酸鋁纖維，一般情況下貼 10mm 厚即可。施工時(shí)先用粘結(jié)劑和火泥配制成泥漿，用泥漿將其與包體貼合在一起并合縫壓實(shí)。材料與材料之間必須合縫勾漿，不留任何空隙。保證鋼包均勻受力，不致使鋼包襯局部應(yīng)力集中而破裂。保溫板粘貼牢固且具有一定強(qiáng)度后再進(jìn)行永久襯 或工作襯 的澆注。 鋼包工作層的設(shè)計(jì)方法 澆注鋼包根據(jù)使用時(shí)的環(huán)境，從普通不精煉鋼包和精煉鋼包來(lái)分別闡述在設(shè)計(jì)時(shí)鋼包內(nèi)壁厚度以及材料的體積重量等計(jì)算方法。 普通不精 煉鋼包 圖 21 是普通不精煉小鋼包的設(shè)計(jì)圖，由圖中所給的數(shù)據(jù)根據(jù)下面的計(jì)算公式 (22 24)可以推出： 包壁的體積、包底的體積和保溫層的面積，從而根據(jù)選用的材質(zhì)體積密度依據(jù) 計(jì)算 式 (21)計(jì)算出 各種材料的數(shù)量和重量。 將鋼包內(nèi)壁工作層看作是圓臺(tái)，根據(jù)圓臺(tái)的體積計(jì)算方法來(lái)計(jì)算包壁工作層所用的耐材的體積。 工作層所用材料的質(zhì)量： )21 VVM ?? （? (21) 濮陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 10 頁(yè) 包壁的體積 ： ? ?? ? ? ?? ? SbDdDdddHddDDH ????????????? )4 d4 d4(31]444[31V 211121221 ?? (22) 包底的體積： ? ?? ? ? ?? ? )44 d4 d(31V 2221212 ddDdDdh ???????? ? (23) 保溫層面積： LDd ???? 2S SinaHL ? (24) D:鋼包殼上部?jī)?nèi)壁直徑 b:鋼包絕熱層厚度 d: 鋼包殼底部?jī)?nèi)壁直徑 H:鋼包高度 d1:鋼包口工作層內(nèi)徑 h:鋼包底工 作層厚度 d2: 鋼包熔池底內(nèi)徑 L:鋼包母線長(zhǎng)度 ρ:材料的密度 a:鋼包母線與水平面的夾角 圖 21 普通不精煉小鋼包設(shè)計(jì)圖 簡(jiǎn)單爐后處理的精煉鋼包 精煉鋼包的使用條件比較苛刻，所以使得鋼包內(nèi)部造成了不同程度的損毀，為了使鋼包內(nèi)襯損毀達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，就在損毀嚴(yán)重的部位把工作層加厚或者使用高檔料來(lái)達(dá)到要求。圖 22 是某鋼廠澆注精煉鋼包 。 該精煉鋼包在耐火纖維氈外面又鋪設(shè)了一層粘土磚作為永久層，大多數(shù)澆注鋼 包一般不設(shè)永久層，在使用過(guò)程中采用剝皮套澆技術(shù)。上渣線部位采用 高檔鋁鎂澆注料，下渣線采用加厚的方式，從而加強(qiáng)了渣線的抗侵蝕能力。 濮陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 11 頁(yè) 鋼包在設(shè)計(jì)完成后，通過(guò) AotoCAD 直接生成不同材質(zhì)面域的體積，然后根據(jù)不同部位使用的材質(zhì)體積密度，從而求出各種材質(zhì)所用的質(zhì)量和價(jià)格。鋼包內(nèi)所用的各種材料，在技術(shù)方案里要附上材料的理化指標(biāo)和耐材消耗明細(xì)表。表 22 列出了圖 22 鋼包使用耐材消耗情況明細(xì)樣表。 圖 22 某鋼廠澆注精煉鋼包設(shè)計(jì)圖 表 22 鋼包使用耐材消耗情況明細(xì)樣表 序號(hào) 砌筑部位 材料名稱 牌號(hào)PN 數(shù)量 單重 總重 包裝 運(yùn)費(fèi) 零利潤(rùn)出廠價(jià) 單價(jià) 總價(jià) 噸鋼零利潤(rùn)價(jià) 塊 Kg t 元 /噸 元 /噸 元 /噸 元 /噸 元 元 /噸鋼 1 絕熱層 2 永久層 3 渣線 4 熔池 /包底 5 整體 透氣磚 6 水口座磚 7 上水口 8 上、下 滑板 9 下水口 10 鉻剛玉火泥 11 粘土火泥 12 引流砂 濮陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 12 頁(yè) 澆注鋼包施工方案 整體澆注鋼包施工方法 (1)包底澆注料完全凝固有足夠 強(qiáng)度后才能澆注包壁。 (2)首先將胎模上均勻 刷上一層黃油或者廢機(jī)油，然后安裝胎模，要求胎模安放平、穩(wěn)、實(shí)，并且要求四周與包壁鋼板的間距盡量保持均勻，才能保證澆注的工作層厚度一致。 (3)胎模放置好后， 一定要固定牢，必要時(shí)可以焊接。 (4)澆注工作層之前，要把必要的準(zhǔn)備工作 (攪拌機(jī)、振動(dòng)棒等 )做好，然后按照要求進(jìn)行施工，包括加水量的控制，加料方式位置，要求盡量從鋼包四周均勻加料，防止胎模移位，振動(dòng)充分，直到完全泛漿為止，才能保證施工后的工作層沒(méi)有較多的麻面和氣孔。 (5)鋼包工作層要求一次性施工完畢。 (6)一般在施工完畢 816 小時(shí)以后可以脫模 (視環(huán)境溫度而定 )，但是脫模前必須檢查表面澆注料的強(qiáng)度，如果仍有料沒(méi)有凝固，要延長(zhǎng)脫模時(shí)間，必須等到澆注料有足夠的強(qiáng)度才能脫模。 (7)脫模自然干燥 24 小時(shí)后，可 以烘烤。 采用剝皮套澆的澆注鋼包施工方法 精煉鋼包在新包使用一段時(shí)間后可采用剝皮套澆來(lái)降低噸鋼耐材消耗，其施工方法如下： (1)清除工作面和夾在里面露出的殘鋼殘?jiān)?，不得有任何一點(diǎn)殘鋼。 (2)觀察準(zhǔn)備剝皮鋼包包壁澆注料狀況 ， 如沒(méi)有大的問(wèn)題可以決定不剝皮，進(jìn)行鋼包澆注料工作襯套澆。 (3)下胎模測(cè)試，如胎模能夠落位，周?chē)骄g隙大于 30mm，則提起胎模進(jìn)行直接套澆的準(zhǔn)備。 (4)如包壁較厚胎模不能落位，可采取措施修補(bǔ)上部，更換渣線