CN106631075A - 一种整体结构稳定的rh炉浸渍管 - Google Patents

Abstract

一种整体结构稳定的RH炉浸渍管，包括RH环砖、钢结构件、浇注料层、自流料层，RH环砖、自流料层、钢结构件与浇注料层从内至外依次设置。本发明在RH环砖表面设置了凹槽，在RH环砖的下端打孔穿进金属钢锚固件，最大程度地增强了RH炉浸渍管底部的整体性，实现了底部浇注料与环砖的一体性，有效地避免了底部浇注料脱落，提高RH炉浸渍管的使用寿命；通过加大浇注料临界颗粒尺寸，并同时引进多晶氧化锆纤维、热震稳定剂及水泥高效增强剂，有效改善了浇注料的热震稳定性和高温机械强度，大大减少了浇注料在高温使用时出现的脱落。在钢结构件上引入膨胀缝的设计，避免相邻的外层浇注料被挤压开裂，提高RH炉浸渍管的整体性。

Description

一种整体结构稳定的RH炉浸渍管

技术领域

本发明涉及炼钢厂RH真空精炼设备，特别涉及一种高温使用时整体结构稳定性优良的RH炉浸渍管。

背景技术

近几十年，RH炉外精炼技术取得了巨大进展,由原来单一的脱气功能发展到现在的真空脱气、脱碳、吹氧脱碳、喷粉脱硫、温度补偿、去夹杂、均匀温度和成分等多种功能，成为目前冶炼精品钢最常用的二次精炼冶金方法。其中，RH炉浸渍管是RH真空精炼工序最重要的耐材，RH炉浸渍管从内向外，依次是镁铬(无铬)环砖、自流料、钢结构件及外层浇注料，RH炉浸渍管在高温使用中，如何保证整体结构的完整性，少裂纹，不脱落，不漏气，是高性能RH炉浸渍管的必备条件。

RH真空插入管工作时直接浸入钢水中，温度在1600℃以上，浸泡处理时间30-40分钟。由于RH炉浸渍管中的镁铬(无铬)环砖、自流料、钢结构件及外层浇注料等几种材料，热膨胀系数各不相同，尤其是钢结构与几种耐材的热膨胀系数相差近10倍，而如此大的差距，即便如何调整耐火材料的配方，也很难让彼此的热膨胀系数达到一致或是接近。

因此，在RH炉浸渍管生产过程中低温烘烤时(300-500℃)，在RH炉浸渍管上线前烘烤时(1100℃左右)，尤其是高温使用时(1600℃以上)，各种材料的热膨胀系数不一致，常常导致RH炉浸渍管的外层浇注料表面上、浇注料与镁铬(无铬)环砖之间，以及钢结构件与浇注料之间，因热膨胀不均而常常产生大量裂纹。这些裂纹如没有在喷补维护中有效控制，而继续加剧，在高温使用中，必将导致RH炉浸渍管整体结构稳定性欠佳且结构强度损失，有时会导致外层浇注料脱落，如果是上升管，一旦氩气管受损，直接造成RH炉浸渍管无法使用，提前下线；有时会导致与镁铬(无铬)环砖相连接的浇注料脱落，镁铬(无铬)环砖失去依托而下沉，也会成RH炉浸渍管因解体损坏而无法使用，提前下线。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种整体结构稳定的RH炉浸渍管，提高了RH炉浸渍管整体结构的稳定性，防止外层浇注料脱落、开裂，延长RH炉浸渍管的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种整体结构稳定的RH炉浸渍管，包括RH环砖、钢结构件、浇注料层、自流料层，RH环砖、自流料层、钢结构件与浇注料层从内至外依次设置；所述RH环砖的底部一高一低相隔交错砌筑，在高RH环砖的侧面设置有浇注料连接凹槽，同时在两个相邻的高RH环砖之间固定有锚固件，高RH环砖的底平面连接钢结构件，浇注料层的底部透过钢结构件底部的豁口渗入到高RH环砖与低RH环砖之间的空间，并通过浇注料连接凹槽和锚固件与RH环砖固定连接；所述自流料层透过钢结构件侧壁上的长形开口与浇注料层固定连接。

在所述钢结构件的侧壁上设置有长形开口，在钢结构件的底部设置有豁口。

所述浇注料层是由下述原料按重量份配比制成：10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉20-25份；5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉10-20份；3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉10-20份；1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒8-15份；

粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石8-15份；粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉10-20份；粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉8-18份；粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉2-10份；粒径＜5μm的活性氧化铝微粉1-5份；粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉0-4份；铝酸钙水泥3-6份；粒径＜1μm的硅灰0-2.5份；高效减水剂0.05-0.20份；水泥高效增强剂1-3份；热震稳定剂0.01-0.03份；多晶氧化锆纤维0.1-2份。

所述浇注料层的制备方法，包括以下步骤：

1)制作复合添加剂：将上述重量份数的粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石；高效减水剂；水泥高效增强剂；热震稳定剂放入搅拌磨中共磨、搅拌10-15分钟，封闭待用；

2)按照上述重量份数称重，先将10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉、5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉、3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉、1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒、多晶氧化锆纤维，投入到行星式搅拌机中，一次混合2-6分钟；再加入粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉、粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉、粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉、粒径＜5μm的活性氧化铝微粉、粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥、粒径＜1μm的硅灰，最后再加入步骤1)中制备完成待用的复合添加剂，二次混合2-6分钟；然后加入3.8-4.8份的水，三次混合3-5分钟；最后浇注振动成型、养生、脱模、二次养生、干燥、拣选、检验、包装入库。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明的RH炉浸渍管底部环砖由于优化设计，在RH环砖表面设置了凹槽，在RH环砖的下端打孔穿进金属钢锚固件，最大程度地增强了RH炉浸渍管底部的整体性，最大程度地实现底部浇注料与环砖的一体性，有效地避免了底部浇注料脱落，提高RH炉浸渍管的使用寿命；

2)通过加大浇注料临界颗粒尺寸，并同时引进多晶氧化锆纤维、热震稳定剂及水泥高效增强剂，有效改善了浇注料的热震稳定性和高温机械强度，大大减少了浇注料在高温使用时出现的脱落。改进前后部分指标典型值对比见表1。

表1：

	改进前	改进后
			热震稳定性(水冷)	7次	10次
高温抗折强度(1500℃×3小时)	10.5MPa	12.5MPa
			高温耐压强度(1500℃×3小时)	105MPa	130MPa

3)本发明的RH炉浸渍管，在金属钢结构件(钢胆)上引入膨胀缝的设计，即在其高度方向上，等距离割开若干细长的孔隙，有效缓解其在高温时，水平方向上的剧烈膨胀，避免相邻的外层浇注料因钢结构件(钢胆)膨胀而被挤压开裂，有效解决了外层浇注料常常发生的脱落现象，提高了RH炉浸渍管的整体性。

附图说明

图1是本发明一种整体结构稳定的RH炉浸渍管的结构示意图；

图2是本发明中钢结构件的结构示意图；

图3是本发明中RH环砖的结构示意图；

图4是钢结构件设置有长形开口处其两侧自流料、浇注料相互连接的示意图。

图中：1-RH环砖、2-钢结构件、3-浇注料层、4-自流料层、5-氩气管、6-长形开口、7-豁口、8-高RH环砖、9-低RH环砖、10-浇注料连接凹槽、11-锚固件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进一步说明：

见图1-图4，一种整体结构稳定的RH炉浸渍管，包括RH环砖1、钢结构件2、浇注料层3、自流料层4，RH环砖1、自流料层4、钢结构件2与浇注料层3从内至外依次设置；所述RH环砖1的底部一高一低相隔砌筑，在高RH环砖8的侧面设置有浇注料连接凹槽10，同时在两个相邻的高RH环砖8之间固定有锚固件11，高RH环砖8的底平面连接钢结构件2，浇注料层3的底部透过钢结构件2底部的豁口7渗入到高RH环砖8与低RH环砖9之间的空间，并通过浇注料连接凹槽10和锚固件11与RH环砖1固定连接；所述自流料层4透过钢结构件2侧壁上的长形开口6与浇注料层4固定连接。

在所述钢结构件2的侧壁上设置有长形开口6，在钢结构件2的底部设置有豁口7。

现有RH炉浸渍管浇注料层的底部与RH环砖连接处，由于彼此热膨胀系数不同，加上喷补维护较难，常常产生底部浇注料与RH环砖衔接不好现象，最终底部浇注料大面积脱落，RH环砖失去依托而下沉，RH炉浸渍管因为解体损坏而无法使用，提前下线。

见图3，针对这个问题，本发明的技术方案是优化RH环砖1底部与浇注料层4底部连接处的砖型设计，在RH环砖1底部与浇注料的接触面上设置有浇注料连接凹槽10，同时在RH环砖1上固定金属锚固件11。这样，一方面加大了浇注料与砖的接触面积，使浇注料与砖在两个维度上形成交错镶嵌结构，有效避免浇注料脱落；另一方面通过增设的金属钢锚固件11，大大提高了底部浇注料的整体性。

见图2，本发明根据膨胀缝的原理，在保证钢结构件2必要的高温强度和拉力的前提下，在钢结构件2的高度方向上，等距离割开若干细长的孔隙，有效缓解钢结构件2在高温时，水平方向上的剧烈膨胀，避免相邻的浇注料层4因钢结构件2膨胀而被挤压开裂，造成损坏，提前下线。同时，由于在钢结构件2上开口，使钢结构件2内侧的自流料，与钢结构件2外侧的浇注料不再被分开，而是紧密结合，大大地调高了浇注料层4在钢结构件2上的附着性，有效解决了浇注料层4常常发生的脱落现象，提高了RH浸渍管的整体性。

所述浇注料层4是由下述原料按重量份配比制成：10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉20-25份；5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉10-20份；3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉10-20份；1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒8-15份；

粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石8-15份；粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉10-20份；粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉8-18份；粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉2-10份；粒径＜5μm的活性氧化铝微粉1-5份；粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉0-4份；铝酸钙水泥3-6份；粒径＜1μm的硅灰0-2.5份；高效减水剂0.05-0.20份；水泥高效增强剂1-3份；热震稳定剂0.01-0.03份；多晶氧化锆纤维0.1-2份。

浇注料层制备原料中主要成分的化学指标及说明见表2；

表2：

所述浇注料层的制备方法，包括以下步骤：

1)制作复合添加剂：将上述重量份数的粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石；高效减水剂；水泥高效增强剂；热震稳定剂放入搅拌磨中共磨、搅拌10-15分钟，封闭待用；

2)按照上述重量份数称重，先将10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉、5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉、3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉、1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒、多晶氧化锆纤维，投入到行星式搅拌机中，一次混合2-6分钟；再加入粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉、粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉、粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉、粒径＜5μm的活性氧化铝微粉、粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥、粒径＜1μm的硅灰，最后再加入步骤1)中制备完成待用的复合添加剂，二次混合2-6分钟；然后加入3.8-4.8份的水，三次混合3-5分钟；最后浇注振动成型、养生、脱模、二次养生、干燥、拣选、检验、包装入库。

实施例1：

浇注料层是由下述原料按重量份配比制成：10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉20份；5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉10份；3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉10份；1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒8份；

粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石8份；粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉10份；粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉8份；粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉2份；粒径＜5μm的活性氧化铝微粉1份；铝酸钙水泥3份；高效减水剂0.05份；水泥高效增强剂1份；热震稳定剂0.01份；多晶氧化锆纤维0.1份。

浇注料层的制备方法，包括以下步骤：

1)制作复合添加剂：将上述重量份数的粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石；高效减水剂；水泥高效增强剂；热震稳定剂放入搅拌磨中共磨、搅拌10-15分钟，封闭待用；

2)按照上述重量份数称重，先将10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉、5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉、3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉、1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒、多晶氧化锆纤维，投入到行星式搅拌机中，一次混合2-6分钟；加入粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉、粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉、粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉、粒径＜5μm的活性氧化铝微粉、粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥，最后再加入步骤1)中制备完成待用的复合添加剂，二次混合2-6分钟；然后加入3.8-4.8份的水，三次混合3-5分钟；最后浇注振动成型、养生、脱模、二次养生、干燥、拣选、检验、包装入库。

实施例2：

浇注料层是由下述原料按重量份配比制成：10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉25份；5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉20份；3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉20份；1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒15份；

粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石15份；粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉20份；粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉18份；粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉10份；粒径＜5μm的活性氧化铝微粉5份；粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉4份；铝酸钙水泥6份；粒径＜1μm的硅灰2.5份；高效减水剂0.20份；水泥高效增强剂3份；热震稳定剂0.03份；多晶氧化锆纤维2份。

浇注料层的制备方法同实施例1。

实施例3：

浇注料层是由下述原料按重量份配比制成：10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉21份；5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉11份；3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉11份；1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒9份；

粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石9份；粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉11份；粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉9份；粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉3份；粒径＜5μm的活性氧化铝微粉2份；粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉1份；铝酸钙水泥4份；粒径＜1μm的硅灰1份；高效减水剂0.06份；水泥高效增强剂2份；热震稳定剂0.02份；多晶氧化锆纤维0.2份。

浇注料层的制备方法同实施例1。

实施例4：

浇注料层是由下述原料按重量份配比制成：10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉22份；5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉12份；3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉12份；1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒10份；

粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石10份；粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉12.5份；粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉10份；粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉4份；粒径＜5μm的活性氧化铝微粉3份；粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉2份；铝酸钙水泥5份；粒径＜1μm的硅灰1.5份；高效减水剂0.07份；水泥高效增强剂2份；热震稳定剂0.02份；多晶氧化锆纤维0.3份。

浇注料层的制备方法同实施例1。

实施例5：

浇注料层是由下述原料按重量份配比制成：10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉23份；5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉15份；3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉15份；1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒12份；

粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石13份；粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉16份；粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉15份；粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉6份；粒径＜5μm的活性氧化铝微粉4份；粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉3份；铝酸钙水泥5份；粒径＜1μm的硅灰2份；高效减水剂0.10份；水泥高效增强剂2份；热震稳定剂0.02份；多晶氧化锆纤维1份。

浇注料层的制备方法同实施例1。

实施例6：

浇注料层是由下述原料按重量份配比制成：10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉23份；5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉17份；3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉18份；1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒14份；

粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石14份；粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉19.5份；粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉16份；粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉8份；粒径＜5μm的活性氧化铝微粉5份；粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉4份；铝酸钙水泥6份；粒径＜1μm的硅灰0.5份；高效减水剂0.15份；水泥高效增强剂3份；热震稳定剂0.03份；多晶氧化锆纤维1.5份。

浇注料层的制备方法同实施例1。

本发明通过在浇注料层4的制备原料中加入多晶氧化锆纤维，增加其基质强度。通过在原料中引入10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉大颗粒，增强浇注料的热震性能，改善材料的耐剥落性。通过在原料中加入热震稳定剂，使材料内部气孔均匀分散，也是为了进一步增强浇注料的热震性能。通过在原料中加入水泥高效增强剂，有利于促进浇注料层基质高温烧结，调整产品整体性能均一性，改善材料强度分布，从而达到改善浇注料的高温整体强度，减少或避免浇注料局部脱落。

实施效果：

按以上方案实施之后，RH炉浸渍管的整体完整性改善极为明显。RH炉浸渍管改进前后使用寿命初步统计见表3：

表3

从表3可以看出，通过本发明所采用的结构及浇注料层的制备方法，改善RH炉浸渍管的整体性，使浸渍管的使用寿命提高明显，提高幅度为19.89％，这样一方面很好地满足了钢厂冶炼的要求，同时也为耐火材料生产厂家创造了可观的效益。

Claims (4)

1.一种整体结构稳定的RH炉浸渍管，包括RH环砖、钢结构件、浇注料层、自流料层，RH环砖、自流料层、钢结构件与浇注料层从内至外依次设置；其特征在于，所述RH环砖的底部一高一低相隔交错砌筑，在高RH环砖的侧面设置有浇注料连接凹槽，同时在两个相邻的高RH环砖之间固定有锚固件，高RH环砖的底平面连接钢结构件，浇注料层的底部透过钢结构件底部的豁口渗入到高RH环砖与低RH环砖之间的空间，并通过浇注料连接凹槽和锚固件与RH环砖固定连接；所述自流料层透过钢结构件侧壁上的长形开口与浇注料层固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种整体结构稳定的RH炉浸渍管，其特征在于，在所述钢结构件的侧壁上设置有长形开口，在钢结构件的底部设置有豁口。

3.根据权利要求1所述的一种整体结构稳定的RH炉浸渍管，其特征在于，所述浇注料层是由下述原料按重量份配比制成：10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉20-25份；5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉10-20份；3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉10-20份；1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒8-15份；

粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石8-15份；粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉10-20份；粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉8-18份；粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉2-10份；粒径＜5μm的活性氧化铝微粉1-5份；粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉0-4份；铝酸钙水泥3-6份；粒径＜1μm的硅灰0-2.5份；高效减水剂0.05-0.20份；水泥高效增强剂1-3份；热震稳定剂0.01-0.03份；多晶氧化锆纤维0.1-2份。

4.根据权利要求1或3所述的一种整体结构稳定的RH炉浸渍管，其特征在于，所述浇注料层的制备方法，包括以下步骤：

1)制作复合添加剂：将上述重量份数的粒径为1mm-0.088mm的电熔镁铝尖晶石；高效减水剂；水泥高效增强剂；热震稳定剂放入搅拌磨中共磨、搅拌10-15分钟，封闭待用；

2)按照上述重量份数称重，先将10mm≥粒径＞5mm的板状刚玉、5mm≥粒径＞3mm的板状刚玉、3mm≥粒径＞1mm的板状刚玉、1≥粒径≥0.088mm的板状刚玉颗粒、多晶氧化锆纤维，投入到行星式搅拌机中，一次混合2-6分钟；再加入粒径≤0.044mm的板状刚玉细粉、粒径≤0.074mm的电熔镁铝尖晶石细粉、粒径＜10μm的电熔镁铝尖晶石微粉、粒径＜5μm的活性氧化铝微粉、粒径＜10μm的煅烧氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥、粒径＜1μm的硅灰，最后再加入步骤1)中制备完成待用的复合添加剂，二次混合2-6分钟；然后加入3.8-4.8份的水，三次混合3-5分钟；最后浇注振动成型、养生、脱模、二次养生、干燥、拣选、检验、包装入库。