CN106282480B - 大型转炉炉衬及砌筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大型转炉炉衬及砌筑方法，包括炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位，炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位包括永久层、中间填料层、工作层，在左耳轴侧、右耳轴侧的熔池接缝部位的工作层采用MT‑18A牌号镁碳砖制作，所述MT‑18A牌号镁碳砖的长度相同，多块所述MT‑18A牌号镁碳砖砌筑成内侧光滑的圆弧过渡面。所述炉帽封口部位打楔形砖，并用捣打料填实；包括步骤1)衬砖砌筑顺序，2)砌筑过程所有砖型需按预砌顺序砌筑；3)每砌筑一层需要测量衬砖上平面倾角，确保各个部位倾角一致；4)在砌筑完圆弧过渡面部位最后一层后测量衬砖水平度；5)砌筑过程实行全程监理，验收合格后方可烘炉。

Description

大型转炉炉衬及砌筑方法

技术领域

本发明涉及炼钢用转炉炉衬砌筑技术领域，尤其涉及一种大型转炉炉衬及砌筑方法。

背景技术

本发明涉及炼钢用转炉炉衬砌筑技术，通常炼钢用转炉为碱性转炉，炉衬是由永久层、中间填料层、工作层三部分组成，工作层材质一般采用镁碳质耐火砖。转炉炉衬按照炉内不同部位从下向上可分为炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位，在水平方向又可分为加料侧、左耳轴侧、出钢侧和右耳轴侧，结合图2，图4，图6，由于各部位在冶炼过程中的侵蚀、损坏机理和侵蚀程度不同，因此在转炉的不同部位，需要砌筑不同材质、不同长度的炉衬砖，使之成为“等强度”的整体，称之为“综合砌炉”。本发明主要涉及公称容量150吨以上的大型转炉炉衬砌筑方法的改进。

山东钢铁股份有限公司济南分公司炼钢厂210区域现有210t转炉两座，2015年以前一直采用现有炉衬砌筑技术，如附图2所示，炉龄一般在9000炉左右。炉龄超过5000炉以后，由于长期受铁水废钢冲击、炉渣侵蚀、钢水和烟气冲刷、冷热变化导致的剥落脱等因素影响，炉衬砖厚度明显减薄，严重威胁转炉安全生产，同时维护成本大幅升高。

其中侵蚀比较严重的部位主要是炉身部位加料侧和左右两侧熔池接缝部位。炉身加料侧，如附图3所示主要长期受炉渣侵蚀和废钢铁水冲刷两类对炉衬损害最严重的因素影响，侵蚀速度比其他部位更快。虽然该部位维护难度不大，但需要大量采用大面自流浇注料进行投补或贴补，补炉成本较高，补炉用时较长，影响生产节奏；同时由于补炉料受到高温钢水冲刷部分进入钢水中影响钢水质量。

另外一个侵蚀比较严重的部位是左右两侧熔池接缝部位(如附图6所示)。该部位由于长期受钢水冲刷，炉内碳氧反应过程导致衬砖表面出现脱碳氧化现象，并逐步被侵蚀。虽然该部位侵蚀速度没有炉身倒渣侧快，但由于靠近炉底，且处于两侧耳轴下方，维护手段少，维护难度大，导致该部位成为整个炉衬最薄弱的部位，目前国内多数漏钢事故都是由于该部位被过度侵蚀导致的。

本发明主要针对以上两个重点部位侵蚀较快的问题开展研究，分析问题产生的原因，并提出解决方案。

一、分析转炉炉衬倒渣侧和两侧熔池接缝的侵蚀机理

1、分析转炉加料侧部位衬砖的侵蚀机理：从该部位衬砖在日常作业的不同步骤所接触的蚀损因素进行分析：(1)加废钢时受到废钢斗的冲击，(2)兑铁水时受到铁水的冲刷，(3)转炉吹炼过程收到炉渣的侵蚀和高温烟气的冲刷，(4)倒渣过程受到氧化性炉渣的侵蚀。可以说，该部位是整个炉衬中受到蚀损因素最多的部位。

2、分析转炉两侧熔池接缝部位的侵蚀机理：该部位衬砖在日常作业的不同步骤中所接触的主蚀损要因素有：(1)吹炼过程钢水翻腾过程的物理冲刷，(2)碳氧反应过程自由氧与衬砖中的碳反应造成的化学侵蚀。

二、目前转炉炉衬维护的主要手段

1、溅渣护炉：溅渣护炉基本原理就是利用高MgO含量的转炉炉渣，用高压氮气喷吹到转炉炉衬上进而凝固到炉衬上，减缓炉衬砖的侵蚀速度，从而提高转炉炉龄。溅渣层对炉衬的保护作用是：对Mg-C砖表面的脱碳层起到固化作用，减轻了高温炉渣对镁碳砖表面的直接冲刷侵蚀，抑制了镁碳砖表面的继续氧化，减缓衬砖的侵蚀速度。

2、补炉：补炉主要是针对炉役中后期倒渣侧与出钢侧侵蚀倒一定程度时所进行的预防性维护，在转炉倒净炉渣后，将补炉料(油浸镁砂或镁碳质补炉料)倒入炉内，摊平到所要修补的部位，烧结一定时间后，再装铁冶炼。

3、喷补：喷补是利用专门的喷补设备把散装料喷补到红热炉衬的表面形成喷补层，该方法设备简单，操作方便，烧结时间短，是炉衬局部小范围维护的有效方法。

三、现有炉衬维护手段对于重点部位的维护效果及不利影响

1、转炉加料侧：主要采用溅渣护炉+补炉的手段，炉衬维护效果较好，但补炉料消耗较高，一方面造成成本增加，另一方面由于补炉料在补完炉前三炉会出现部分脱落，脱落的耐材进入钢水会影响钢水质量。

2、转炉两侧熔池接缝：主要采用溅渣护炉+喷补的手段，成本增加不多，对钢水质量影响较小，但由于喷补只适用于小范围的修补，对于面积较大、深度较深的凹坑维护效果很差。

发明内容

本发明的目的就是为解决现有技术存在的上述问题，提供一种大型转炉炉衬及砌筑方法。采用本发明的大型转炉炉衬及砌筑方法，熔池接缝及炉身加料侧厚度增加，采用该方式砌筑的炉衬，转炉炉龄由9000炉提高到10000炉，而且对转炉生产操作无影响，采用圆弧过渡部位衬砖保证整砖强度均衡。本发明适用于大于150吨公称容量的转炉圆弧过渡半径、能够满足圆弧过渡砖前后端厚度比大于0.5的要求，避免小于150吨公称容量的转炉圆弧过渡半径小导致前后端厚度比小于0.5会造成后端强度过小的问题。

本发明解决技术问题的技术方案为：

一种大型转炉炉衬，包括炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位，所述的炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位包括永久层、中间填料层、工作层，所述工作层采用镁碳质耐火砖制作，所述工作层在水平方向包括连接为整体结构的加料侧工作层、左耳轴侧工作层、出钢口侧工作层和右耳轴侧工作层；在左耳轴侧、右耳轴侧的熔池接缝部位的工作层采用MT-18A牌号镁碳砖制作，所述MT-18A牌号镁碳砖的长度相同，多块所述MT-18A牌号镁碳砖砌筑成内侧光滑的圆弧过渡面。所述炉帽封口部位打楔形砖，并用捣打料填实。

所述砌筑熔池接缝部位衬砖结构为前端厚度105mm，后端厚度205mm，宽度90mm，砖型Ⅰ长度为900mm，砖型Ⅱ长度为950mm。

炉身加料侧的衬砖在炉体内腔直径方向上的长度比现有技术的其他部位的衬砖长50mm。

所述加料侧工作层采用MT-14A牌号镁碳砖制作，所述MT-14A牌号镁碳砖比现有技术采用的衬砖厚度增加50mm。

所述出钢口周围的衬砖尺寸不小于原砖尺寸的60％。

一种大型转炉炉衬的砌筑方法，包括如下步骤：

1)衬砖砌筑顺序：先砌筑出钢口并固定牢靠，再砌筑底吹透气砖，然后按顺序依次砌筑炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位，炉底部位砌筑前需测量确定炉底中心位置；对炉底部位和砌筑熔池接缝部位衬砖进行预砌，并进行适当打磨，确保砖缝合格；预砌完后按顺序编号，避免砌筑时弄错砖型砖号；

2)砌筑过程所有砖型需按预砌顺序砌筑，砖缝必须符合工艺规定要求；

3)在砌筑熔池接缝部位的圆弧过渡面部位时，每砌筑一层需要测量衬砖上平面倾角，确保各个部位倾角一致；

4)在砌筑完圆弧过渡面部位最后一层后测量衬砖水平度，确保衬砖前后水平高度差不大于10mm；

5)砌筑过程实行全程监理，结束后进行联合验收，验收合格后方可烘炉。

底吹透气砖周围切砖，切砖后的衬砖尺寸不小于原砖尺寸的60％；

所述步骤1)熔池接缝部位衬砖的前端厚度105mm，后端厚度205mm，宽度90mm，所述熔池接缝部位衬砖，通过以下步骤制成：在压砖机上施加10000kN以上的压力；衬砖压制完成后，在180—220℃温度下烘烤16-24小时，后端强度及前端强度大于35MPa，以满足大型转炉对衬砖强度的要求。

本发明的有益效果：

1.通过采用本发明的大型转炉炉衬及砌筑方法，熔池接缝及炉身加料侧厚度增加，采用该方式砌筑的炉衬，转炉炉龄由9000炉提高到10000炉，而且对转炉生产操作无影响。采用圆弧过渡部位衬砖保证整砖强度均衡，本发明适用于大于150吨公称容量的转炉圆弧过渡半径、能够满足圆弧过渡砖前后端厚度比大于0.5的要求，避免小于150吨公称容量的转炉圆弧过渡半径小导致前后端厚度比小于0.5会造成后端强度过小的问题。

2.使用和实验证明，采用本方案后，分别统计采用本发明的转炉倒渣侧炉衬砌筑方法与现有技术砌筑的转炉在炉龄达到3000炉时的补炉料消耗情况和炉衬侵蚀情况对比情况看出，见件表格1，采用本方法后，转炉开始补炉的炉龄比现有方法晚了550炉，炉衬侵蚀速度0.022mm/炉，比现有方法的0.025mm/炉降低了12％，取得了明显的效果。

3.使用和实验还证明，采用本发明后两侧熔池接缝部位厚度比现有砌筑的转炉在3000炉炉龄时两侧耳轴下方厚度分别为849mm和833mm，侵蚀速度分别为0.067mm和0.072mm，侵蚀速度降低了6.9％。见表2和表3。

附图说明

图1为本发明的炉衬砌筑总图；

图2为现有技术的炉衬砌筑总图；

图3为本发明的炉衬砌筑炉身平面图；

图4为现有技术的炉衬砌筑炉身平面图；

图5为本发明的熔池接缝部位砌筑详图；

图6为现有技术的熔池接缝部位砌筑详图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

如图1，图3，图5所示，一种大型转炉炉衬，包括炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位，所述的炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位包括永久层、中间填料层、工作层，所述工作层采用镁碳质耐火砖制作，所述工作层在水平方向包括连接为整体结构的加料侧工作层、左耳轴侧工作层、出钢口侧工作层和右耳轴侧工作层；在左耳轴侧、右耳轴侧的熔池接缝部位的工作层采用MT-18A牌号镁碳砖制作，所述MT-18A牌号镁碳砖的长度相同，由11块所述MT-18A牌号镁碳砖砌筑成内侧光滑的圆弧过渡面。

所述砌筑熔池接缝部位衬砖结构为前端厚度105mm，后端厚度205mm，宽度90mm，砖型Ⅰ长度为900mm，砖型Ⅱ长度为950mm。

炉身加料侧的衬砖在炉体内腔直径方向上的长度比现有技术的其他部位的衬砖长50mm。将炉身加料侧镁碳砖长度由750mm加长到800mm。

所述加料侧工作层采用MT-14A牌号镁碳砖制作，所述MT-14A牌号镁碳砖比现有技术采用的衬砖厚度增加50mm，如附图3所示。通过采用抗高温冲刷性能更好的MT-14A，同时将衬砖厚度加厚50mm，如附图3所示，提高了衬砖的抗高温冲刷性能，减缓加料侧衬砖侵蚀速度，减轻了现有技术的加料侧受铁水废钢冲刷严重的情况。

所述出钢口周围的衬砖尺寸不小于原砖尺寸的60％。

所述炉帽封口部位打楔形砖，并用捣打料填实。

表1：炉龄达到3000炉时的补炉料消耗情况和炉身侵蚀情况对比

表2：本发明实施3000炉时转炉熔池接缝位置测厚结果

表3：现有砌筑方法3000炉时转炉熔池接缝位置测厚结果

本发明针对两侧熔池接缝部位受炉渣侵蚀严重的情况，选用抗渣性更好的MT-18A型号镁碳砖，并改变炉底与炉身接缝部位砖型和砌筑方法，由原来的返平砖砌筑改为圆弧过渡砌筑方式，如附图5所示，由于全部使用正常长度的衬砖，从而避免了由于返平砖蚀损导致接缝漏钢事故的发生；同时，由于圆弧过渡砖整个端面接触钢水，比采用返平砖的尖角接触钢水的情况侵蚀速度更慢，同时配合溅渣护炉和喷补等维护手段，能够有效减少接缝部位的侵蚀速度，确保炉衬安全，提高转炉炉龄。

一种大型转炉炉衬的砌筑方法，包括如下步骤：

1)衬砖砌筑顺序：先砌筑出钢口并固定牢靠，再砌筑底吹透气砖，然后按顺序依次砌筑炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位，炉底部位砌筑前需测量确定炉底中心位置；对炉底部位和砌筑熔池接缝部位衬砖进行预砌，并进行适当打磨，确保砖缝合格；预砌完后按顺序编号，从而避免砌筑时弄错砖型砖号，保证砌筑质量、提高砌筑速度；

2)砌筑过程所有砖型需按预砌顺序砌筑，砖缝必须符合工艺规定要求；

3)在砌筑熔池接缝部位的圆弧过渡面部位时，每砌筑一层需要测量衬砖上平面倾角，确保各个部位倾角一致；

4)在砌筑完圆弧过渡面部位最后一层后测量衬砖水平度，确保衬砖前后水平高度差不大于10mm；

5)砌筑过程实行全程监理，结束后进行联合验收，验收合格后方可烘炉。

所述步骤2)底吹透气砖周围尽可能不切砖，如确需切砖，切砖后的衬砖尺寸不小于原砖尺寸的60％；

所述前端厚度105mm，后端厚度205mm，宽度90mm的所述砌筑熔池接缝部位衬砖通过以下步骤制成：

采用公称压力为10000kN的压砖机加压，然后在180—220℃温度下烘烤16-24小时，后端强度及前端强度大于35MPa，以满足大型转炉对衬砖强度的要求。本发明涉及砖型由于头前后端厚度差距大，后端厚度达到200mm以上，远大于普通砖型的150mm以内的厚度，为了保证衬砖前后端部强度均大于35MPa的要求，必须要求采用更大压下力的压砖机才能保证衬砖强度，本发明采用压下力为10000kN的压砖机，解决了现有技术通常采用7000kN压下的压砖机生产砖型存在的强度差的问题。经测试，分别在180℃，200℃，220℃温度以及在烘烤时间分别为24小时，20小时，16小时的工艺条件下，采用该方法生产的衬砖，后端强度达到37MPa以上，前端强度可达40MPa以上，完全满足大型转炉对衬砖强度的要求。

严格控制衬砖公差。由于全部11层圆弧过渡层衬砖砌筑完后，需要保证上表面水平，所以对衬砖的公差要求更严，本发明要求衬砖加工公差小于0.5mm，且前后端部公差必须同为正值或同为负值，从而保证砌筑的水平度要求。本发明中，11层圆弧过渡砖砌筑完后，衬砖上表面水平公差控制在10mm以内，完全满足炉衬砌筑要求。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种大型转炉炉衬的砌筑方法，炉衬包括炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位，其特征是，所述的炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位包括永久层、中间填料层、工作层，所述工作层采用镁碳质耐火砖制作，所述工作层在水平方向包括连接为整体结构的加料侧工作层、左耳轴侧工作层、出钢口侧工作层和右耳轴侧工作层；在左耳轴侧、右耳轴侧的熔池接缝部位的工作层采用MT-18A牌号镁碳砖制作，所述MT-18A牌号镁碳砖的长度相同，多块所述MT-18A牌号镁碳砖砌筑成内侧光滑的圆弧过渡面；所述炉帽封口部位打楔形砖，并用捣打料填实，包括如下步骤：

1）衬砖砌筑顺序：先砌筑出钢口并固定牢靠，再砌筑底吹透气砖，然后按顺序依次砌筑炉底部位、熔池接缝部位、炉身部位和炉帽部位，炉底部位砌筑前需测量确定炉底中心位置；对炉底部位和砌筑熔池接缝部位衬砖进行预砌，并进行适当打磨，确保砖缝合格；预砌完后按顺序编号，避免砌筑时弄错砖型砖号；

2）砌筑过程所有砖型需按预砌顺序砌筑，砖缝必须符合工艺规定要求；

3）在砌筑熔池接缝部位的圆弧过渡面部位时，每砌筑一层需要测量衬砖上平面倾角，确保各个部位倾角一致；

4）在砌筑完圆弧过渡面部位最后一层后测量衬砖水平度，确保衬砖前后水平高度差不大于10mm；

5）砌筑过程实行全程监理，结束后进行联合验收，验收合格后方可烘炉。

2.如权利要求1所述的大型转炉炉衬的砌筑方法，其特征是，底吹透气砖周围切砖，切砖后的衬砖尺寸不小于原砖尺寸的60%。

3.如权利要求1所述的大型转炉炉衬的砌筑方法，其特征是，所述步骤1）熔池接缝部位衬砖的前端厚度105mm，后端厚度205mm，宽度90mm，所述熔池接缝部位衬砖，通过以下步骤制成：在压砖机上施加10000kN以上的压力；衬砖压制完成后，在180—220℃温度下烘烤16-24小时，后端强度及前端强度大于35MPa，以满足大型转炉对衬砖强度的要求。

4.如权利要求1所述的大型转炉炉衬的砌筑方法，其特征是，所述砌筑熔池接缝部位衬砖结构为前端厚度105mm，后端厚度205mm，宽度90mm，砖型Ⅰ长度为900mm，砖型Ⅱ长度为950mm。

5.如权利要求1所述的大型转炉炉衬的砌筑方法，其特征是，炉身加料侧的衬砖在炉体内腔直径方向上的长度比现有技术的其他部位的衬砖长50mm。

6.如权利要求1所述的大型转炉炉衬的砌筑方法，其特征是，所述加料侧工作层采用MT-14A牌号镁碳砖制作，所述MT-14A牌号镁碳砖比现有技术采用的衬砖厚度增加50mm。

7.如权利要求1所述的大型转炉炉衬的砌筑方法，其特征是，所述出钢口周围的衬砖尺寸不小于原砖尺寸的60%。