【導讀】對鋼包用耐火材料進行了設計，分為2套鋼包即澆注鋼包和砌筑鋼。分別對其進行分析確定了他們的絕熱層和工作層的設計方法，對于澆注鋼包。進行了優(yōu)化選擇。

　　

【正文】 外徑 177。 177。 177。 177。1 177。1 177。1 子母臺高度 177。1 177。1 177。1 177。1 177。1 177。1 子母臺外徑 177。1 177。1 177。1 177。1 177。1 177。1 注：此表中公差設計只適合于一般的滑板、水口設計，特殊滑動機構的圖紙設計還需要根據實際情況確定合適的公差范圍。 第二 :鑄孔設計。上水口鑄孔應主要考慮同上滑板的嚙合面 ,它的小頭大小理論上可以根據模具設計規(guī)則控制 。必須嚴格控制上水口鑄孔的尺寸 ,并設計過程中走上公差 。特殊產品要特殊標注。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 鋼包用耐火材料的設計 18 第三 :滑動水口外徑設計。上水口的外徑大小 ,主要取決于水口座磚內的空腔尺寸和制度基礎 ,在理論上設計可以負公差 。 第四 :子母臺的尺寸設計。子母臺主要配合滑板的字母臺 ,由于上水口需要在鋼 包熱循環(huán)過程連續(xù)使用 ,所以子母臺被漸進破壞。所以它的形貌尺寸不是很重要。公差可適當放寬 ,只要和滑板配合不出現問題就行。 第五 :高度的設計。水口高度的控制是所有尺寸中一個相對來說較為寬泛的一個大小，因此 ,可以根據成形過程和市場積累的設計相關領域的工作經驗設計。 下水口是同滑板同步使用的耐火材料 ,在熱修的時候需要同滑板一道替換。因為它需要被安裝在水口自旋套內 ,再同滑板配合對鋼液進行控流 ,因此需要考慮在設計過程之中。 第一 :下水口外直徑和定位段。外徑與下水口定位段主要配合下水口旋套 。同時長水口是同定位斜段相配合的 。下水口外型大小取決于鋼殼的直徑 ,因此 ,只要嚴格控制鋼殼 ,理論上 ,可以很好的控制定位部分和外直徑。 第二 :鑄孔設計。下水口的孔設計同上水口基本相同。 第三 :子母平臺設計。下水口子母臺的設計與上水口也基本相同 ,可以基于上水口上再嚴格一點。 第四：高度的設計。上門口設計相同。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 鋼包用耐火材料的選擇 19 5 鋼包用耐火材料的 選擇 鋼包用耐火材料的要求 近年來，隨著潔凈鋼的需求增長 ,爐外精煉技術和連續(xù)鑄造機發(fā)展 ,鋼包的功能也在不斷的擴大 ,煉鋼工藝求對鋼包包襯耐火材料的要求也非常嚴厲 ，希望鋼包使用壽命越高越好，表 為國內 部分鋼廠的包襯耐火材料的使用情況 [13]。 鋼包內襯應符合下列要求 [11]： (1)鋼水溫度增加：因為采用爐外精煉和連鑄技術 ,使轉爐的出鋼溫度較之前提高了 80℃ ~100℃ 。 (2)熔渣對包襯的侵蝕：由于冶煉合金鋼、硅鋼和鋼包噴粉的粉劑中通常含有多種成分如 CaF2，也大大提高了 FeO含量 ,有的甚至多達 20%～ 25%,使渣成分更復雜 ,渣量增加 ,堿度范圍變大 ,熔渣侵蝕鋼包內襯更嚴重。 (3)劇烈的攪拌和沖刷：因為使用真空處理、粉末噴涂、吹氬技術 ,使得鋼液在鋼包襯磚流動強烈，受到的沖刷加劇。 (4)周期性的任務 :磚縫開裂、熱 循環(huán)頻繁、散落。 (5)鋼水滯留時間長：由于連鑄、吹氬溫度調節(jié)和爐外精煉等 ,使鋼包盛鋼時間比之前翻了一倍左右。 (6)鋼包由傳統意義上的運輸鋼液和承接功能擴展為兼有的冶金功能。因此需要鋼包內襯在惡劣的工作的條件下 ,有較長的使用壽命和降低耐火材料消耗和鋼包的數量。 (7)鋼包內襯耐火材料導熱系數低 ,降低了鋼水的溫度 ,從而減少 “包底 ”剩余鋼材和減少變形 ,提高了鋼包本體成本 [12]。 (8)操作方便 ,降低了工人勞動強度。 (9)鋼包內襯的雜質很少，從而可以降低對于鋼水的污染。 國內部分煉鋼廠鋼包內襯的使用情況 廠名 鋼包容量（ t） 包襯材質 平均壽命（次） 鞍鋼三煉 200 200 高鋁鎂磚 粘土磚 30 15 包鋼煉鋼廠 70 一級高鋁磚 25 武鋼二煉 80 80 高鋁磚 鋁鎂碳磚 38 50 馬鋼一煉 105 105 二級輕燒高鋁磚 高鋁尖晶石澆注料 22 65 首鋼 40 粘土磚 21 攀鋼 135 高鋁磚 20 鋼包 內襯耐火材料，需要考慮技術和經濟兩方面的因素，具體應考慮使用壽命、蝕損速度、耐火材料單耗、噸鋼成本、安全性能、精煉工藝、澆鑄工藝、配攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 鋼包用耐火材料的選擇 20 砌的耐火磚、冶煉的鋼種、使用的部位和吊車噸位等因 素。 （ 1） 冶煉的鋼種對耐火材料的要求：冶煉的鋼種不同，對耐火材料的要求也不同。如冶煉超低碳鋼、 lF 鋼、鋁鎮(zhèn)靜鋼宜用高鋁尖晶石澆注料或高鋁磚，不宜 采用含碳的鎂碳磚和鋁鎂碳磚。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，宜用白云石質等堿性磚，不宜用粘土磚、葉臘石磚。 （ 2） 使用部分要求耐火材料 :不同的地 方 ,宜選用不 一樣的 耐火材料。通常鋼包耐火材料使 用的工作層 、 永久層、渣線層 、 隔熱層和 包底層 。 鋼包 的隔熱層 要求的耐火材料導熱系數低 ,保溫性能好 ： 表 為 部分耐火材料的 性能 參數 ，從 已知隔熱磚 的保溫性能最好 ,所以隔熱層可以使用輕質 隔熱磚 。 表 幾種常用耐火材料的性能參數 耐火 60 種類 體積密度 /g cm－ 3 導熱系數 /W（ mK） － 1 測 定溫度 /℃ 高鋁質隅熱磚 ～ ～ 325～ 375 莫來石質隔熱磚 ～ 325～ 375 粘上質隔熱磚 ～ ～ 325～ 375 高強輕質澆注料 ～ ～ 350 粘上質 25％ A12O3（可塑） 1100 粘上質 26％ (干的 ) 1100 高鋁質 60 ％～80％ A12O3 ～ ～ 1100 鋯質 65％～ 95％ZrO2 ～ ～ 1100 碳化硅 1100 鎂質 1100 鎂鉻質 ～ ～ 1100 白云石質 1100 鎂碳磚 ～ 10～ 12 1000 永久層耐火材料的導熱系數低 ,保溫性能好 ,還要求它能在 1300℃ 到 1400℃長期使用 ,有 足夠的常溫、高溫強度 ,可以短時間來抵抗鋼水的 沖擊 影響 ,以防止磨損 鋼包的 事故。所以永久層可以使用一種保溫性能好 的 新型的高強度輕質澆注料攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 鋼包用耐火材料的選擇 21 澆注或黏土磚。墻和底部層耐火材料濫用抗侵蝕 ,抗剝落、熱穩(wěn)定性好、不粘渣 ,容易拆包。 包底和包壁 可以選擇耐腐蝕、抗剝落 、 使用安全、熱穩(wěn)定性好、不粘渣 、 易拆包鋁鎂碳磚、高鋁尖晶石澆注料作為一個整體內襯。渣線層宜選用耐腐蝕、渣的抗腐蝕性、良好的熱穩(wěn)定性、高溫結構 的 性能穩(wěn)定的鎂碳磚及鎂鉻磚 ,它可以克服形態(tài)學結構剝落造成鋼水和熔渣滲透現象 :座磚可以采用耐熱抗震的高鋁質座磚， 水口 用 耐腐蝕、耐沖刷 的 玉 質 門 口 磚 [14]。 鋼包耐火材料的選用 本設計 鋼包永久層和隔熱層采用高強 的 輕質澆注料，施工 也比較 方便，脫模時間 比較 短，使 用 壽命長，粉塵 比較 少，工人 的 勞動強度低。其理化性能如 下 表。 表 高強輕質澆注料的理化性能 牌號 Q－ 1 Q－ 2 GQJ－ 1 AL2O3/% ≥50 ≥55 耐火度 /℃ 1790 ≥1650 耐壓強度 /MPa 18~20 20~0 20~25 抗折強度 /MPa 3~5 6~8 熱導率 /W m－ 1 ℃ － 1 ≤ 體積密度 /g cm－ 3 ~ ~ ~ 包底和包壁工作層選用 的是 鋁鎂碳磚，渣線部位 則 選用 的是 鎂碳磚。 而 鋁鎂碳磚具有抗剝落、抗侵蝕、不粘包、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能 [15]。鋁鎂碳磚的理化性能如下表 。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 鋼包用耐火材料的選擇 22 表 鋁鎂碳磚的理化性能 牌號 LMT－ A LMT－ B LMT－ C 武鋼二煉 AL2O3 /% ≥64 ≥64 ≥65 ≥63 ≥63 63 MgO/% 10~14 10~14 10~12 11~15 11~15 12 C/% 10~12 8~10 5~6 10~12 ≥6 6 氣孔率 /% ≤5 ≤12 ≤16 ≤5 7~10 8 常溫耐壓強度 /MPa ≥50 ≥45 ≥30 ≥50 ≥50 50 荷重軟化溫度 /℃ ≥1700 ≥1600 ≥1450 1620 1620 1600 體積密度 /g cm－ 3 ≥ ≥ ≥ ≥ 使用壽命 /次 40~60 50~60 鎂碳磚對 于 爐渣 的 潤濕性 較 小，有 比較好 的耐剝落、耐侵蝕、高溫結構穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性能，適合 用于 鋼包的渣線 位置 ， 尤其 是 在 多爐連澆的 時候 [16]。鎂碳磚使用壽命 一般 為 50～ 60 次，其理化性能 如下 表 。 表 鎂碳磚的理化性能指標 自己比照前面改 用戶名稱 梅山 武鋼 MgO/% 76 C/% 14 顯氣孔率 /% ≤2 4 常溫耐壓強度 /MPa 42 25 體積密度 /g cm－ 3 ≥3 荷重軟化溫度 /℃ 1750 材料 （ 1） 滑板磚 。 工藝對滑板磚要求如下： (1)壽命與水口磚相同： (2)滑動面平滑： (3)高強度，特別是高溫下具備高強度： (4)耐散落性好，鋼水注入開始受到急劇加熱時，不許有散落、崩裂等現象： (5)對鋼流具有較好的耐磨損性和耐蝕性； (6)使用過程中不產生煙塵，改善操作環(huán)境。 （ 2） 上水口磚 。 由于上水口磚安裝在座磚內，周圍被圍住，對其耐散落性能可不必過分要求。但要注意防止?jié)沧X較高的鋁鎮(zhèn)靜鋼時，造成水口堵塞，還必須注意上水口磚的耐磨損性能和耐蝕性能，因此選用了含 Al2O3 為 90％以上的剛玉質磚。必須考慮上水口 磚和座磚的壽命平衡，慎重地選擇材質。 （ 3） 下水口磚 。 通常選用高鋁磚或鋯質磚。另外澆注要求夾雜少的特殊鋼時，也使用高鋁質或鋯質下水口磚。下水口磚一般應具備： (1)耐散落性好： (2)有較好的耐蝕性； (3)水口節(jié)流時，不粘附鋼水。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 鋼包用耐火材料的選擇 23 （ 4） 水口填料 。 滑動水口磚內，要事先放置填料。目的是： ① 防止鋼水在水口磚內凝固，容易用氧開澆或不經用氧吹刷也開澆； ② 保護滑板、座磚，提高壽命： ③ 防止滑板漏鋼和水口鎖閉等事故 [2]。 冶煉的鋼種，鋼水處理要求和鋼水罐容量等因素，選擇不同材質的填料，但都必須具備下列條件： ① 由于直接與鋼水 接觸，不能污染鋼水 ； ② 不能因鋼水熱量而使填料熔融或澆結 ；③ 滑板打開，鋼水必須很快流出： ④價格要便宜 。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 結論 24 結 論 通過實際生產的要求和大量查閱相關的文獻資料，對年產 200 萬噸鋼的轉爐煉鋼車間車間設計，確定出轉爐容量和產品的規(guī)模。根據轉爐容量及產品規(guī)模確定出鋼包的容量大小，對鋼包進行尺寸大小的設計并且計算實際生產中所需的鋼包的數量。對于普通不精煉鋼包，工作襯可采用澆注成型，施工時采用剝皮套澆技術。如果渣線侵蝕過快可局部加強處理來滿足使用要求；對于精煉鋼包，工作襯可采用磚砌，渣線和包底沖擊區(qū)采用增強設計，來 滿足生產需要；同時總結了透氣磚、滑動水口系統耐火材料的設計方法；最后根據鋼包耐火材料的要求，優(yōu)化選擇合適的耐火材料。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 參考文獻 25 參考文獻 [1] 桂明璽 ,桂劍宏 . 鋼包用耐火材料 [J]. 鞍鋼技術 ,1994(1):811. 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[16] GB/T 2258920xx 鎂碳磚 [S]. 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 致謝 26 致 謝 本設計的完成是在芶淑云老師的細心指導下和小組同學相互討論幫助下進行的。在設計過程也遇到很多的問題，但都在老師的悉心指導下，通過查閱大量的文獻資料，收集相關的數據信息 ，得到了圓滿的解決。從設計的選題到資料的搜集直至最后設計的修改的整個過程中，花費了老師很多的寶貴時間和精力，在此向老師表示衷心地感謝。同時在此過程中我們一起努力的課題小組的每位同學，正是由于大家互相幫助和學習，才使得本設計順利完成，在此對你們表示深深的謝意。同時對于本設計所涉及的資料、文獻的作者表示感謝。