CN106011389A

CN106011389A - Rh真空炉低应力浸渍管

Info

Publication number: CN106011389A
Application number: CN201610554088.0A
Authority: CN
Inventors: 欧阳德刚; 罗安智
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: CN106011389B

Abstract

本发明公开了一种RH真空炉低应力浸渍管，由内向外依次包括耐火砖内衬、填充层和钢筒；钢筒壁面不开孔，钢筒底面焊接有环形金属圆管或环形金属圆棒，钢筒顶部下方的外壁上和环形金属圆管或环形金属圆棒外壁上均铺设有缓冲层，钢筒外壁和环形金属圆管或环形金属圆棒外壁沿钢筒轴向间隔分层周向均匀焊接有V形金属锚固件与双V形金属锚固件，且V形金属锚固件与双V形金属锚固件穿过缓冲层。本发明有效缓解浸渍管复合体结构中各部件间材质性能显著差异带来的破损恶化问题，达到降低浸渍管结构应力与热应力低、提高浸渍管抗裂纹剥落损毁能力、提高浸渍管整体性与结构稳定性、延长浸渍管使用寿命等综合目的。

Description

RH真空炉低应力浸渍管

技术领域

本发明涉及炼钢厂RH真空炉，具体地指一种RH真空炉低应力浸渍管。

背景技术

钢水真空处理技术采用RH真空炉对钢水进行炉外精炼，以去除钢水中的氢和杂质，生产高纯净钢。RH真空处理技术是一种工艺先进、能有效提高钢水质量的多功能的二次精炼方法。RH真空炉由1个RH真空室和2个位于最底部的RH真空炉浸渍管(上升管和下降管)构成。在RH真空炉的炉外精炼过程中，浸渍管浸入钢水，真空室抽真空，从浸渍管的上升管吹入氩气，使钢包中的钢水从上升管进入真空室，然后从浸渍管中的下降管流回至钢包，直到工艺结束，因而，RH真空炉浸渍管是钢水循环流动的通道，也是气体驱动的动力来源；此后，RH真空炉升起至等待工位，浸渍管离开钢水处于自然冷却状态，完成一炉次的钢水精炼，因而，在RH真空炉间歇式工作运行过程中，浸渍管承受着下降插入钢水和升起自然冷却的频繁交替变化。由此可见，浸渍管是RH真空炉中工况条件最恶劣、蚀损最快的部位，也是制约RH真空炉服役寿命的关键因素。

RH真空炉浸渍管主要由耐火砖内衬、钢筒、焊接在钢筒外壁的锚固件和浇注料外衬组成，其中，耐火砖内衬与钢筒之间的缝隙采用自流浇注料填充密实。根据资料报道，RH真空炉浸渍管的损毁形式主要有：高温钢水的冲刷、熔渣侵蚀、温度波动造成的热剥落与结构剥落、耐火材料下沉与断裂等。基于RH真空炉浸渍管结构特点及其主要破损形式，国内外学者开展了系列长寿化研究，并在实际生产中取得了较好的应用效果。如：文献“RH-TB浸渍管长寿技术研究与应用，中国冶金，2009，No2”系统分析了浸渍管的损毁机理为：浸渍管的内壁衬砖受高速气流和钢水的湍流的冲刷，外壁的浇注料则受熔渣侵蚀、合金成分的强烈化学作用，以及清渣时的机械力作用；同时浸渍管的衬砖和浇注料又要承受急冷急热的应力冲击。由于目前浸渍管浸渍的内壁衬砖大都采用优质镁铬砖，浸渍管掉砖的现象比较少见，从现场使用的情况来看基本上都是浇注料的损毁影响了浸渍管的使用寿命，主要破损形式有：浸渍管浇注料的开裂、浸渍管渣线部位浇注料的侵蚀以及浸渍管浇注料的分离和剥落。通过优化烘烤制度、维护方式、生产组织模式和生产工艺，有效地提高了鞍钢1700ASP线RH—TB浸渍管的使用寿命。文献“250tRH真空精炼炉浸渍管的改进，河北冶金，2012，No3”，针对。邯钢250tRH真空炉浸渍管使用寿命短的问题，通过损毁状况损毁机理分析，指出了现有浸渍管结构设计与耐火材料砌筑工艺的不足，制定了防止内衬耐火砖下沉、强化钢筒与浇注料结合紧密性、防止钢水对浸渍管底部耐火砖冲刷等改进措施，并在实际生产中取得了浸渍管使用寿命由原来的30炉左右增加到90炉以上的优良效果。申请号为201310070632.0的中国发明专利公开了一种RH精炼炉及其插入管与制备方法，其针对RH真空炉浸渍管外衬浇注料更易破损的特征，通过国内外浸渍管外衬耐火材料技术现状分析，指出了现有技术未能有效解决浇注料外衬的热震裂纹引起的剥落损毁问题，并根据浸渍管浸入与非浸入钢水段工况条件的显著差异，将浸渍管外衬设计为浸入钢水的下段与非浸入钢水的上段，并提供了相应的上段浇注料与下段浇注料组成，通过下段浇注料中纳米氧化锆和氧化铝空心球的加入，改善下段浇注料外衬的热震稳定性与抗渣侵蚀性能，达到延长浸渍管使用寿命的目的。日本文献“RH浸渍管的耐用性能改善，太钢译文，2012，No1”报道了钢筒变形对浇注料外衬裂纹损毁的影响，指出了Y锚固件合适的柱状段长度、钢筒下部增厚加强以及钢筒外壁隔热涂层有利于浇注料外衬裂纹的形成与发展。文献“RH炉浸渍管设计的优化，耐火材料，2011，No1”，针对浸渍管浇注料外衬裂纹剥落问题，通过钢筒挖孔，减小钢筒有效周长与径向膨胀，缩小钢筒与浇注料外衬间的热膨胀差异；通过浇注料外衬内设置钢网，抑制热应力裂纹的形成；针对浸渍管底部镁铬砖剥落的问题，通过钢筒底部“L”型或锥形端头结构，提高镁铬砖内衬的结构稳定性与抗冲刷能力；针对浸渍管内衬底部镁铬砖剥落问题，通过浇注料包裹底部镁铬砖，避免底部镁铬砖与钢水的直接接触；针对氩气管高温损毁与漏气问题，通过将氩气管的钢筒穿出位置上移至环流管，避免钢渣的侵蚀和钢水的热辐射，有效地保护了氩气管，从而减少了因氩气管损坏而造成的浸渍管非正常下线，保证了RH炉的稳定运行。申请日为201420617387.0的中国实用新型专利公开了一种RH真空插入管，其针对RH真空浸渍管的钢筒、浇注料、耐火砖膨胀系数不一致而产生的热应力裂纹破损问题，通过在钢筒上设置圆孔，减小钢筒的膨胀量，延缓了裂纹的产生；通过在RH真空插入管的钢筒内壁上粘贴一层耐火纤维，延缓了裂纹的产生，有利于提高RH真空插入管的使用次数。

综上所述，国内外学者从RH真空炉浸渍管结构、制备材料与制备工艺以及现场维护等多方面开展了大量的长寿化技术研究工作，但浸渍管的破损形式仍未改变，浇注料外衬寿命仍不能与耐火砖内衬同步、浸渍管底部仍是浸渍管破损的重灾区，浸渍管使用寿命仍长时间徘徊，因而，如何有效克服浸渍管组件间固有的热膨胀系数差异引起的热应力破损问题，仍需本领域技术人员持续研究与改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种RH真空炉低应力浸渍管,具有结构简单、制作方便、结构应力与热应力低、抗裂纹剥落损毁能力强、浸渍管整体性与结构稳定性优、使用寿命长等特点。

为实现上述目的，本发明提供的一种RH真空炉低应力浸渍管，由内向外依次包括耐火砖内衬、填充层和钢筒；所述钢筒壁面不开孔，所述钢筒底面焊接有环形金属圆管或环形金属圆棒，所述钢筒顶部下方的外壁上和环形金属圆管或环形金属圆棒外壁上均铺设有缓冲层，所述钢筒外壁和环形金属圆管或环形金属圆棒外壁沿钢筒轴向间隔分层周向均匀焊接有V形金属锚固件与双V形金属锚固件，且V形金属锚固件与双V形金属锚固件穿过缓冲层，所述缓冲层外壁和耐火砖内衬底面均浇筑有浇注料外衬，且浇注料外衬包裹V形金属锚固件与双V形金属锚固件。

进一步地，所述钢筒为整体直筒或上部为直筒下部为内锥筒。

再进一步地，所述填充层为耐火砖内衬与钢筒之间的镁铬质干式捣打料细粉填充密实层，其中，镁铬质干式捣打料细粉的原料按重量百分比计由80％～85％的废镁铬砖细粉、5％～10％的Cr₂O₃微粉、2％～5％的热固性酚醛树脂粉、1％～3％的硼酸和1％～3％的偏硅酸钠；所述废镁铬砖细粉粒度小于0.044mm。

再进一步地，所述缓冲层为碳纤维布层，采用水溶性有机硅树脂或水溶性有机硅改性环氧树脂。

再进一步地，所述V形金属锚固件与双V形金属锚固件之间的轴向层间距为100～150mm，所述V形金属锚固件和双V形金属锚固件周向间距均为100～150mm，所述V形金属锚固件垂直钢筒轴线水平布置，双V形金属锚固件四个顶点组成的正方形两邻边垂直与平行钢筒轴线，其中，V形金属锚固件高度为浇注料外衬厚度的2/3，双V形金属锚固件高度为浇注料外衬厚度的1/2，采用直径4～6mm的冷拔螺纹钢筋制备。

再进一步地，所述浇注料外衬中沿钢筒轴向均匀设置有多圈碳纤维束圆环，所述碳纤维束圆环绑扎在V形金属锚固件顶端，所述纤维束圆环表面涂刷水溶性有机硅树脂或水溶性有机硅改性环氧树脂。

再进一步地，所述环形金属圆管内密实填充有与浇注料外衬同材质的浇注料。

其它与常规RH真空炉浸渍管相同。

本发明的有益效果在于：

本发明针对RH真空炉浸渍管裂纹破损严重的问题，通过国内外有关浸渍管破损机理的研究成果的总结与分析，认为浸渍管裂纹破损的主要原因在于浸渍管的复合体结构特征，由于耐火砖内衬、钢筒和浇注料外衬材质、性能的显著差异，导致浸渍管频繁冷热交替工况条件下热应力大、结构应力集中，从而，使典型脆性材料的浇注料与耐火砖开裂，使弹塑性钢筒产生形变，进而使浇注料与耐火砖断裂、剥落。因而，缓解浸渍管各组件间固有的材质性能差异造成的结构应力是延长浸渍管使用寿命的有效途径。

本发明基于上述分析，提供了一种RH真空炉低应力浸渍管，由内向外依次包括耐火砖内衬、填充层、钢筒、缓冲层和浇注料外衬。通过钢筒壁面不开孔、钢筒底面焊接有环形金属圆管或环形金属圆棒的结构设计，避免了钢筒壁面开孔后轴向钢体周向长度不同带来的膨胀差异，缓解钢筒底面边角的应力集中，通过环形金属管内密实填充有与浇注料外衬同材质的浇注料，提高环形金属管的抗高温变形能力。通过采用镁铬质干式捣打料细粉填充耐火砖内衬与钢筒之间的间隙，其中，镁铬质干式捣打料细粉的重量百分比组成为：废镁铬砖细粉(粒度小于0.044mm)80％～85％，Cr2O3微粉5％～10％，热固性酚醛树脂粉2％～5％，硼酸1％～3％，偏硅酸钠1％～3％，提高耐火砖内衬与钢筒的结构稳定性，同时，通过镁铬质干式捣打料细粉干燥与烧结收缩，缓解耐火砖内衬与钢筒间的热膨胀差异。通过钢筒外壁和环形金属圆管或环形金属圆棒外壁粘贴的碳纤维布的缓冲层结构，抑制钢筒的热膨胀，缓解钢筒与浇注料外衬间的界面应力，同时，通过水溶性有机硅树脂或水溶性有机硅改性环氧树脂干缩与分解，弥补钢筒与浇注料外衬间的热膨胀差异，并强化粘贴碳纤维布与浇注料外衬间的结合强度，提高浇注料外衬结合面的抗破损能力。通过钢筒外壁和环形金属圆管或环形金属圆棒外壁沿钢筒轴向间隔分层周向均匀焊接有V形金属锚固件与双V形金属锚固件，轴向层间距为100～150mm，周向间距100～150mm，V形金属锚固件垂直钢筒轴线水平布置，双V形金属锚固件四个顶点组成的正方形两邻边垂直与平行钢筒轴线，并被浇注料外衬包裹，同时，通过V形金属锚固件高度为浇注料外衬厚度的2/3以及双V形金属锚固件高度为浇注料外衬厚度的1/2的结构设计，并采用直径4～6mm的冷拔螺纹钢筋制备，提高浇注料外衬与钢筒的结合强度与结合的层次作用，降低金属锚固件与浇注料外衬间的热膨胀差异，改善浇注料外衬与钢筒的结合整体性与结构稳定性。通过浇注料外衬中沿钢筒轴向均匀设置有多圈碳纤维束圆环的结构设计，同时，碳纤维束圆环绑扎在V形金属锚固件顶端，抑制浇注料外衬的热膨胀与纵裂纹的扩展，通过在纤维束圆环表面涂刷水溶性有机硅树脂或水溶性有机硅改性环氧树脂，改善浇注料外衬与纤维束圆环的结合紧密性。

由此可见，本发明的一种RH真空炉低应力浸渍管，通过系列新增机构及其相关材料的选择，可有效缓解浸渍管复合体结构中各部件间材质性能显著差异带来的破损恶化问题，达到降低浸渍管结构应力与热应力低、提高浸渍管抗裂纹剥落损毁能力、提高浸渍管整体性与结构稳定性、延长浸渍管使用寿命等综合目的。

附图说明

图1为本发明的一种RH真空炉低应力浸渍管的轴向剖面图；

图2为本发明的另一种RH真空炉低应力浸渍管的轴向剖面图；

图3为本发明RH真空炉低应力浸渍管的径向剖面图。

图中：耐火砖内衬1、填充层2、钢筒3、缓冲层4、浇注料外衬5、环形金属圆管或环形金属圆棒6、V形金属锚固件7、双V形金属锚固件8、碳纤维束圆环9。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1：

如图1和3所示：一种RH真空炉低应力浸渍管，由内向外依次包括耐火砖内衬1、填充层2和钢筒3；填充层2为耐火砖内衬与钢筒之间的镁铬质干式捣打料细粉填充密实层，其中，镁铬质干式捣打料细粉的原料按重量百分比计由80％～85％的废镁铬砖细粉、5％～10％的Cr₂O₃微粉、2％～5％的热固性酚醛树脂粉、1％～3％的硼酸和1％～3％的偏硅酸钠；废镁铬砖细粉粒度小于0.044mm。

钢筒3壁面不开孔，且钢筒3为上部为直筒下部为内锥筒，钢筒3底面焊接有环形金属圆棒6，环形金属圆管6内密实填充有与浇注料外衬同材质的浇注料。

钢筒3顶部下方的外壁上和环形金属圆棒6外壁上均铺设有缓冲层4，缓冲层4为碳纤维布层，采用水溶性有机硅树脂或水溶性有机硅改性环氧树脂。

钢筒3外壁和环形金属圆棒6外壁沿钢筒轴向间隔分层周向均匀焊接有V形金属锚固件7与双V形金属锚固件8，且V形金属锚固件7与双V形金属锚固件8穿过缓冲层4，缓冲层4外壁和耐火砖内衬1底面均浇筑有浇注料外衬，且浇注料外衬包裹V形金属锚固件7与双V形金属锚固件8。

V形金属锚固件7与双V形金属锚固件8之间的轴向层间距为100～150mm，V形金属锚固件7和双V形金属锚固件8周向间距均为100～150mm，V形金属锚固件7垂直钢筒轴线水平布置，双V形金属锚固件8四个顶点组成的正方形两邻边垂直与平行钢筒轴线，其中，V形金属锚固件7高度为浇注料外衬厚度的2/3，双V形金属锚固件高度8为浇注料外衬厚度的1/2，采用直径4～6mm的冷拔螺纹钢筋制备。

浇注料外衬5中沿钢筒轴向均匀设置有多圈碳纤维束圆环9，碳纤维束圆环9绑扎在V形金属锚固件7顶端，纤维束圆环9表面涂刷水溶性有机硅树脂或水溶性有机硅改性环氧树脂。

实施例2

如图2和3所示：本实施例的RH真空炉低应力浸渍管与实施例1基本相同，不同之处：

钢筒3为整体直筒，钢筒3底面焊接有环形金属圆管6。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims

1.一种RH真空炉低应力浸渍管，由内向外依次包括耐火砖内衬(1)、填充层(2)和钢筒(3)；其特征在于：所述钢筒(3)壁面不开孔，所述钢筒(3)底面焊接有环形金属圆管或环形金属圆棒(6)，所述钢筒(3)顶部下方的外壁上和环形金属圆管或环形金属圆棒(6)外壁上均铺设有缓冲层(4)，所述钢筒(3)外壁和环形金属圆管或环形金属圆棒(6)外壁沿钢筒轴向间隔分层周向均匀焊接有V形金属锚固件(7)与双V形金属锚固件(8)，且V形金属锚固件(7)与双V形金属锚固件(8)穿过缓冲层(4)，所述缓冲层(4)外壁和耐火砖内衬(1)底面均浇筑有浇注料外衬，且浇注料外衬包裹V形金属锚固件(7)与双V形金属锚固件(8)。

2.根据权利要求1所述RH真空炉低应力浸渍管，其特征在于：所述钢筒(3)为整体直筒或上部为直筒下部为内锥筒。

3.根据权利要求1或2所述RH真空炉低应力浸渍管，其特征在于：所述填充层(2)为耐火砖内衬与钢筒之间的镁铬质干式捣打料细粉填充密实层，其中，镁铬质干式捣打料细粉的原料按重量百分比计由80％～85％的废镁铬砖细粉、5％～10％的Cr₂O₃微粉、2％～5％的热固性酚醛树脂粉、1％～3％的硼酸和1％～3％的偏硅酸钠，所述废镁铬砖细粉粒度小于0.044mm。

4.根据权利要求1或2所述RH真空炉低应力浸渍管，其特征在于：所述缓冲层(4)为碳纤维布层，采用水溶性有机硅树脂或水溶性有机硅改性环氧树脂。

5.根据权利要求1或2所述RH真空炉低应力浸渍管，其特征在于：所述V形金属锚固件(7)与双V形金属锚固件(8)之间的轴向层间距为100～150mm，所述V形金属锚固件(7)和双V形金属锚固件(8)周向间距均为100～150mm，所述V形金属锚固件(7)垂直钢筒轴线水平布置，双V形金属锚固件(8)四个顶点组成的正方形两邻边垂直与平行钢筒轴线，其中，V形金属锚固件(7)高度为浇注料外衬厚度的2/3，双V形金属锚固件高度(8)为浇注料外衬厚度的1/2，采用直径4～6mm的冷拔螺纹钢筋制备。

6.根据权利要求1或2所述RH真空炉低应力浸渍管，其特征在于：其特征在于：所述浇注料外衬(5)中沿钢筒轴向均匀设置有多圈碳纤维束圆环(9)，所述碳纤维束圆环(9)绑扎在V形金属锚固件(7)顶端，所述纤维束圆环(9)表面涂刷水溶性有机硅树脂或水溶性有机硅改性环氧树脂。

7.根据权利要求1或2所述RH真空炉低应力浸渍管，其特征在于：其特征在于：所述环形金属圆管(6)内密实填充有与浇注料外衬同材质的浇注料。