【文章內(nèi)容簡介】 1 111 所示。 表 17 濮耐鋼包水口座磚主要理化指標(biāo) 項目 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 抗折強度 ,MPa?！?1500℃ 3h 15 15 12 耐壓強度 ,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 耐壓強度 ,MPa 130200 150230 130180 160190 150560 抗折強度 ,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 濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 7 頁 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)的進行，均勻鋼水成分和溫度 ， 縮短冶煉時間，同時促進鋼液中夾 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 常溫耐壓強度 ,MPa?！? 85 40 85 45 荷重軟化開始溫度 ,℃ ?！?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)計思路 精煉用的磚砌鋼包設(shè)計思路 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、受濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 8 頁 熱膨脹小、隔熱性能好等優(yōu)點。 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℃ 下長期使用，并具有足夠的常溫和高溫強度。 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)的存放時間 、耐火材料的理化性能、預(yù)期的使用壽命來確定內(nèi)襯的材質(zhì)和砌筑厚度，但在實際 設(shè)計時 ，通常根據(jù)各種耐火材料的蝕損速 率 來選擇耐材種類和厚度。 b 經(jīng)濟性對鋼包內(nèi)襯選用的影響。選用耐火材料的經(jīng)濟性通常用噸鋼成本來衡量，它可以用下式計算： 噸鋼成本 (元 )=∑［單耗 (Kg/t)耐 火 材 料 單價 (元 /噸 )］ c 精煉工藝對鋼包內(nèi)襯選用的影響。在精煉過程中 ，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 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，距電弧最近處的包襯局部過熱；(4)精煉爐渣成分和堿度范圍波動大； (5)鋼液在鋼包內(nèi)停留時間長，有些精煉時間長達160230min； (6)鋼液、爐渣、氣流的強烈沖刷，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。對于澆注含 Ti 和 Al 的不銹鋼宜用鋯英石磚。對于要求含鉻量極低的鋼種，不宜用鎂鉻質(zhì)磚。對于低 P 低 S 鋼種以及要求夾雜少的特殊鋼種，宜用白云石質(zhì)類的堿性磚，不宜用粘土磚、葉臘石磚。在澆注沸騰鋼時，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)計思路 普通澆注鋼包在設(shè)計時也要考慮以上 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，學(xué)習(xí)鋼包方案的設(shè)計方法，根據(jù)公司現(xiàn)有產(chǎn)品的使用情況， 嘗試 優(yōu)化 設(shè)計 鋼包耐材配置。 濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 9 頁 第二章 鋼包用耐火材料的設(shè)計 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)計方法來進行探討。 澆注鋼包的設(shè) 計方法 包壁絕熱層的設(shè)計方法 在國內(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)過程中的溫降，從而達到降低出鋼溫度、節(jié)能降耗、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的 [13]。材料性能指標(biāo)見表 21。 表 21 硅酸鋁纖維的性能指標(biāo) 項目 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。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度后再進行永久襯 或工作襯 的澆注。 鋼包工作層的設(shè)計方法 澆注鋼包根據(jù)使用時的環(huán)境，從普通不精煉鋼包和精煉鋼包來分別闡述在設(shè)計時鋼包內(nèi)壁厚度以及材料的體積重量等計算方法。 普通不精 煉鋼包 圖 21 是普通不精煉小鋼包的設(shè)計圖，由圖中所給的數(shù)據(jù)根據(jù)下面的計算公式 (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) 計算 式 (21)計算出 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，根據(jù)圓臺的體積計算方法來計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) 濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 10 頁 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:鋼包殼上部內(nèi)壁直徑 b:鋼包絕熱層厚度 d: 鋼包殼底部內(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)計圖 簡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)襯損毀達到一個平衡狀態(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達到要求。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，從而加強了渣線的抗侵蝕能力。 濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 11 頁 鋼包在設(shè)計完成后，通過 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)和耐材消耗明細表。表 22 列出了圖 22 鋼包使用耐材消耗情況明細樣表。 圖 22 某鋼廠澆注精煉鋼包設(shè)計圖 表 22 鋼包使用耐材消耗情況明細樣表 序號 砌筑部位 材料名稱 牌號PN 數(shù)量 單重 總重 包裝 運費 零利潤出廠價 單價 總價 噸鋼零利潤價 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 濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 論文 第 12 頁 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油，然后安裝胎模，要求胎模安放平、穩(wěn)、實，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、振動棒等 )做好，然后按照要求進行施工，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，振動充分，直到完全泛漿為止，才能保證施工后的工作層沒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度，如果仍有料沒有凝固，要延長脫模時間，必須等到澆注料有足夠的強度才能脫模。 (7)脫模自然干燥 24 小時后，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間后可采用剝皮套澆來降低噸鋼耐材消耗，其施工方法如下： (1)清除工作面和夾在里面露出的殘鋼殘渣，不得有任何一點殘鋼。 (2)觀察準(zhǔn)備剝皮鋼包包壁澆注料狀況 ， 如沒有大的問題可以決定不剝皮，進行鋼包澆注料工作襯套澆。 (3)下胎模測試，如胎模能夠落位，周圍平均間隙大于 30mm，則提起胎模進行直接套澆的準(zhǔn)備。 (4)如包壁較厚胎模不能落位，可采取措施修補上部，更換渣線