CN107382330B - 一种加强整体性的高寿命cas-ob浸渍罩的生产使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种加强整体性的高寿命CAS‑OB浸渍罩的生产使用方法,具体方法如下:1)减少金属结构件所占比重,在与浇注料接触的金属结构件高度方向上切割出若干膨胀缝;2)向浇注料耐材中引入氧化镁材料,利用其与水的反应随温度增高而加剧,生成氢氧化镁形成体积膨胀,使预制块产生均匀的微裂纹;3)向钢渣表面添加高铁高钙镁砂,调整钢渣成份,快速使钢渣变粘稠,使一部分粘稠的钢渣覆盖在浸渍罩浇注料的表面,使得裂纹缺陷得以修补改善,同时附着的钢渣也减轻了钢水对浸渍罩浇注料耐材的侵蚀、冲刷损坏。本发明加强CAS‑OB浸渍罩的整体性,提高CAS‑OB浸渍罩的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢厂CAS-OB二次精炼用浸渍罩的生产工艺,尤其涉及一种加强整体性的高寿命CAS-OB浸渍罩的生产使用方法。
背景技术
钢水的二次炉外精炼处理工艺成为精品钢钢铁生产中极为关键、不可缺少的环节。CAS—OB是目前钢铁冶炼中一种比较常见的二次炉外精炼处理工序,而CAS—OB浸渍罩则是其最为主要和关键的耐材。
目前CAS—OB浸渍罩多采用刚玉-尖晶石质材料,使用中表现出耐侵蚀性一般,烘烤或使用常出现较多的大裂纹,致使这种浸渍罩,多数因为大的裂纹,或大面积损毁脱落而被迫下线报废,难以满足钢铁生产的需要。
在对CAS-OB浸渍罩的生产过程、烘烤及高温冶炼条件的大量试验跟踪之后,确定裂纹原因为:一方面浸渍罩浇注料与内部大量金属结构件锚固件,热膨胀系数相差很大,在烘烤及高温使用时,浇注料内部的金属结构膨胀尺寸远远大于外层浇注料的膨胀尺寸,当浇注料的整体强度无法抵抗这个膨胀力时,浇注料结构损坏,出现裂纹;另一方面CAS-OB浸渍罩的整体结构为圆管状,由于圆的比表面积最小,在受热时比表面积增大,沿半径方向向外膨胀,造成浇注料外表面出现大的纵向裂纹,这是通过大量生产及试验验证的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加强整体性的高寿命CAS-OB浸渍罩生产使用方法,通过优化CAS-OB浸渍罩浇注料与金属结构件之间的热膨胀缓解设计,加强CAS-OB浸渍罩的整体性,提高CAS-OB浸渍罩的使用寿命。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种加强整体性的高寿命CAS-OB浸渍罩的生产使用方法,具体方法如下:
1)减少金属结构件所占比重,在与浇注料接触的金属结构件高度方向上切割出若干膨胀缝;
2)向浇注料耐材中引入氧化镁材料,利用其与水的反应随温度增高而加剧,生成氢氧化镁形成体积膨胀,使预制块产生均匀的微裂纹;
3)向钢渣表面添加高铁高钙镁砂,调整钢渣成份,快速使钢渣变粘稠,使一部分粘稠的钢渣覆盖在浸渍罩浇注料的表面,包括裂纹在内的浇注料被钢渣包裹保护,使得裂纹缺陷得以修补改善,同时附着的钢渣也减轻了钢水对浸渍罩浇注料耐材的侵蚀、冲刷损坏。
所述膨胀缝的数量为4-16道/圆周。
向浇注料耐材中加入占总重量百分比为1-7%的氧化镁材料,使预制块产生均匀的微裂纹,用众多均匀、细小、无害的微裂纹,替代有害的、大尺寸的裂纹。
所述高铁高钙镁砂是以重烧氧化镁粉、煅烧白云石为主要原料,以铁粉为添加剂,高温煅烧而成,技术指标为:MgO 68%-78%,Fe2O3 8%-10%,CaO 7%-9%,SiO2≤5%,气孔率≤0.8%,粒度0-8mm。
在钢水进站精炼处理前,向钢渣表面添加50-150公斤的高铁高钙镁砂,使钢渣变粘稠,再将浸渍罩浇注料反复在钢渣位置升降2-3次,使浇注料表面包裹一层粘稠的钢渣,既修补裂纹,也减少了钢水对浇注料的冲刷。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)本发明的CAS-OB浸渍罩金属结构件,由于优化设计,在保证金属结构件(钢胆)必要的高温强度和拉力的前提下,重新合理设计,尽可能减少金属结构件所占的比重,并在与浇注料接触的金属结构件(钢胆)高度方向上,等距离割开若干细长的孔隙,并辅助喷涂缓冲层等专利技术,有效地避免了CAS-OB浸渍罩因金属结构件高温使用时热膨胀,产生大量有害裂纹,并最终影响使用寿命。
2)本发明的CAS-OB浸渍罩,向浇注料耐材中引入1-7%的氧化镁材料,利用其与水的反应随温度增高而加剧,生产氢氧化镁形成体积膨胀,使预制块产生均匀的微裂纹,既保证浸渍罩的整体结构的稳定性,又能将浇注料因受热产生的膨胀应力得以分解释放。用众多均匀、细小、无害的微裂纹,替代有害的、大尺寸的裂纹,提高了CAS-OB浸渍罩的整体性。
同时,氧化镁与浇注料中大量的氧化铝材料,在高温使用环境下合成原位尖晶石,有效提高CAS-OB浸渍罩的使用寿命。
3)适量向钢渣表面添加高铁高钙镁砂,在不污染钢水的前提下,调整钢渣成份,快速使钢渣变粘稠,使一部分粘稠的钢渣覆盖在浸渍罩浇注料的表面,包括裂纹在内的浇注料被钢渣包裹保护,使得裂纹缺陷得以修补改善,同时附着的钢渣也减轻了钢水对浸渍罩浇注料耐材的侵蚀、冲刷损坏,提高CAS-OB浸渍罩的使用寿命。
4)CAS-OB浸渍罩经过以上措施:金属结构件优化设计,生产工艺改进,并辅助使用现场调渣、修补维护措施,以往影响使用寿命的裂纹问题得到明显改善,大大减少,使用寿命也因此得以提升。以某炼钢总厂180吨CAS-OB精炼生产线为例,采用以上措施之后,平均使用寿命由48次,提高到63次。
附图说明
图1是现有技术中CAS-OB浸渍罩钢结构件示意图。
图2是本发明CAS-OB浸渍罩钢结构件示意图。
图3是本发明CAS-OB浸渍罩钢结构件表面膨胀缓冲层形成的工艺过程图。
图4是现有技术中CAS-OB浸渍罩浇注料裂纹形成示意图。
图5是本发明CAS-OB浸渍罩浇注料微裂纹形成示意图。
图6是CAS-OB浸渍罩使用时向钢渣中添加高钙高铁镁砂的工艺图。
图中:1-侧壁纵向裂纹、2-侧壁网状裂纹、3-底口放射性裂纹、4-均匀的微裂纹、5-钢板、6-圆钢锚固件、7-膨胀缝、8-高钙高铁镁砂、9-胶层、10-高分子材料层、11-浇注料、12-缓冲层、13-钢水、14-钢渣、15-挂渣层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
一种加强整体性的高寿命CAS-OB浸渍罩的生产使用方法,具体方法如下:
1)见图2,减少金属结构件所占比重,在与浇注料接触的金属结构件高度方向上切割出若干膨胀缝7;
2)见图5,向浇注料耐材中引入氧化镁材料,利用其与水的反应随温度增高而加剧,生成氢氧化镁形成体积膨胀,使预制块产生均匀的微裂纹4;
3)见图6,向钢渣表面添加高铁高钙镁砂8,在不污染钢水13的前提下,调整钢渣14成份,快速使钢渣14变粘稠,使一部分粘稠的钢渣14覆盖在浸渍罩浇注料11的表面,包括裂纹在内的浇注料被钢渣包裹保护,使得裂纹缺陷得以修补改善,同时附着的钢渣也减轻了钢水对浸渍罩浇注料耐材的侵蚀、冲刷损坏。
所述膨胀缝7的数量为4-16道/圆周。
现有CAS-OB浸渍罩浇注料与金属结构件连接处,彼此热膨胀系数不同,众所周知,普通钢材的热膨胀系数约为12~16×10-6/℃,而普通耐火材料的热膨胀系数约为4~8×10-6/℃,可见高温下钢材的热膨胀是普通耐火材料的数倍。而在整个CAS-OB浸渍罩中,金属钢结构占总重量20-40%,可以说浇注料的裂纹,主要是由于内部与浇注料相邻金属结构件(钢胆)的受热膨胀而导致的,因此降低金属结构件(钢胆)的受热膨胀值是关键。
针对这个问题,本发明的技术方案是根据膨胀缝的原理,在保证金属结构件(钢胆)必要的高温强度和拉力的前提下,优化设计,尽可能减少金属结构件所占的比重,并在与浇注料接触的钢板5的高度方向上,等距离割开若干个细长的膨胀缝7(见图2),有效缓解钢结构件(钢胆)在高温受热时,水平方向上的剧烈膨胀,避免相邻的浇注料因钢结构件(钢胆)膨胀而被挤压开裂,造成损坏,提前下线。
同时,为进一步避免或减少金属结构件(含锚固件),在高温受热时,体积剧烈膨胀,造成与之相邻的浇注料被挤压开裂,造成裂纹甚至是损坏,措施是在金属结构件及锚固件外表面均匀喷涂胶结剂。然后将“圣诞喷雪”(一种罐装高分子树脂化合物),继续向金属结构件及锚固件外表面均匀喷涂,厚度为1.5-3.0mm,靠改变喷罐与金属件之间的距离远近来调整(需要厚,就近些;需要薄,就远些)。然后静置15-30分钟,使缓冲层具备一定强度。预制件在经过300-400℃的干燥工序时,金属结构件外表面的高分子树脂化合物,100%被熔掉分解,空出原厚度空间作为缓冲层12,供金属结构件膨胀占据。基本消除了以往耐火材料预制件干燥和使用时出现裂纹废品的现象。工艺过程见图3。
向浇注料耐材中加入占总重量百分比为1-7%的氧化镁材料,使预制块产生均匀的微裂纹4,用众多均匀、细小、无害的微裂纹,替代有害的、大尺寸的裂纹。
由于CAS-OB浸渍罩的整体结构为圆管状,由于圆的比表面积最小,在受热时比表面积必然增大,沿半径方向向外膨胀,造成浇注料外表面出现大的、规律性的侧壁纵向裂纹1,侧壁网状裂纹2和底口放射性裂纹3(见图4)。针对这个问题,为有效缓解外层浇注料形成预制块之后的内部应力,措施是在原有刚玉-尖晶石质材料引入1-7%的氧化镁材料,利用其与水的反应随温度增高而加剧,生成氢氧化镁形成体积膨胀,使预制块产生均匀的微裂纹4(见图5),既保证浸渍罩的整体结构的稳定性,又能将外层浇注料因受热产生的膨胀应力得以分解释放,将原来有害的大的裂纹,分散缓解成大量的、均匀的,无害的小型裂纹,保证了预制件的整体性。
引入氧化镁材料还有另一个好处,那就是氧化镁与浇注料中大量的氧化铝材料,在高温使用环境下合成原位尖晶石,由于原位尖晶石材料的特性,大大提高了CAS-OB浸渍罩的热震稳定性及耐剥落性,有效提高CAS-OB浸渍罩的使用寿命。方程式如下:Al2O3+MgO=MgAl2O4。
所述高铁高钙镁砂是以重烧氧化镁粉、煅烧白云石为主要原料,以铁粉为添加剂,高温煅烧而成,技术指标为:MgO 68%-78%,Fe2O3 8%-10%,CaO 7%-9%,SiO2≤5%,气孔率≤0.8%,粒度0-8mm。以上组份含量为重量百分比。
见图6,在钢水13进站精炼处理前,向钢渣14表面添加50-150公斤的高铁高钙镁砂8,使钢渣14变粘稠,再将浸渍罩浇注料反复在钢渣14位置升降2-3次,使外层浇注料11表面包裹一层粘稠的挂渣层15,既修补裂纹,也减少了钢水对浇注料的冲刷。
CAS-OB浸渍罩在使用过程中,出现裂纹是不可避免的。这时如果在不影响钢水13成分的前提下,让钢水13液面上层漂浮的钢渣14快速变粘稠,在浸渍罩上下升降经过渣层时,一部分粘稠的钢渣覆盖在浸渍罩外层浇注料11的表面,包括裂纹在内的浇注料被钢渣包裹保护,使得裂纹缺陷得以修补改善,同时附着的钢渣也减轻了钢水对浸渍罩浇注料耐材的侵蚀、冲刷损坏,提高CAS-OB浸渍罩的使用寿命。
表1中的三种高铁高钙镁砂都可适用于本发明:
表1:
实践证明,根据钢包钢水容量大小、钢渣实际粘稠程度,每次酌情向钢渣表面50-150公斤即可达到挂渣保护的目的,一套浸渍罩通常维护2-4次即可,投入成本增加与增加浸渍罩使用寿命相比,基本可以忽略。
实施例1:
以某炼钢总厂180吨CAS-OB精炼生产线为例,具体说明本发明提高浸渍罩使用寿命的新生产使用方法。
某炼钢总厂180吨CAS-OB精炼生产线(内部命名为ANS-OB),自1990年从日本引进并正式投入生产使用以来,已有20多年,使用寿命高高低低,一直不稳定,尤其是近年来,由于冶炼硅钢比例的加大,钢水温度高,钢渣变稀,CAS-OB浸渍罩多数因为产生浇注料大裂纹、浇注料脱落、浇注料冲刷变薄而损毁下线。
我公司采用本发明的方法将此CAS-OB浸渍罩做了如下改进:
1)见图1、图2,将与浇注料接触的金属结构件钢胆,钢板5厚度由原来的20mm,降为16mm,高度由原来的350mm,降为260mm,并增加膨胀缝13道/圆周,膨胀缝7长度175mm,宽度1mm;
圆钢锚固件6由原来的32根/圆周,减少为26根/圆周,圆钢直径由原来的20mm,降为16mm;
将原来圆钢锚固件6上的金属网线,由3mm增加到5mm,提高浇注料的整体性。
在金属结构件及锚固件外表面均匀喷涂胶结剂。然后将“圣诞喷雪”(一种罐装高分子树脂化合物),继续向金属结构件及锚固件外表面均匀喷涂,厚度为1.5-3.0mm,形成缓冲层12。
2)向原浇注料中,引入粒度为0.5-0.2mm的96电熔镁砂颗粒2%,产生适量微细裂纹,缓解释放浇注料热膨胀应力,减少大的、有害的裂纹。
3)在CAS-OB浸渍罩使用现场,根据浸渍罩使用中产生裂纹及受冲刷、钢渣粘稠度的实际情况,在钢水进站精炼处理前,向钢渣表面均匀投放80公斤高铁高钙镁砂,使钢渣变粘稠,再将CAS-OB浸渍罩浇注料反复在钢渣位置升降2-3次,使浇注料表面包裹一层粘稠的钢渣,既修补裂纹,也减少了钢水对浇注料的冲刷。
实施效果:
按以上方案实施之后,CAS-OB浸渍罩使用中大的、有害裂纹减少,整体完整性改善极为明显,同时,浸渍罩的挂渣效果也得到改善,最终使用寿命得到显著提高。CAS-OB浸渍罩改进前后使用寿命初步统计见表2:
表2:
从表2可以看出,通过本发明的方法,改善CAS-OB浸渍罩的整体性,使浸渍罩的使用寿命提高明显,提高幅度为30.71%,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 (2)
1.一种加强整体性的高寿命CAS-OB浸渍罩的生产使用方法,其特征在于,具体方法如下:
1)减少金属结构件所占比重,在与浇注料接触的金属结构件高度方向上切割出若干膨胀缝;
2)向浇注料耐材中引入氧化镁材料,利用其与水的反应随温度增高而加剧,生成氢氧化镁形成体积膨胀,使预制块产生均匀的微裂纹;
向浇注料耐材中加入占总重量百分比为1%-7%的氧化镁材料,使预制块产生均匀的微裂纹,用众多均匀、细小、无害的微裂纹,替代有害的、大尺寸的裂纹;
3)向钢渣表面添加高铁高钙镁砂,调整钢渣成份,快速使钢渣变粘稠,使一部分粘稠的钢渣覆盖在浸渍罩浇注料的表面,包括裂纹在内的浇注料被钢渣包裹保护,使得裂纹缺陷得以修补改善,同时附着的钢渣也减轻了钢水对浸渍罩浇注料耐材的侵蚀、冲刷损坏;
在钢水进站精炼处理前,向钢渣表面添加50-150公斤的高铁高钙镁砂,使钢渣变粘稠,再将浸渍罩浇注料反复在钢渣位置升降2-3次,使浇注料表面包裹一层粘稠的钢渣,既修补裂纹,也减少了钢水对浇注料的冲刷;
所述高铁高钙镁砂是以重烧氧化镁粉、煅烧白云石为主要原料,以铁粉为添加剂,高温煅烧而成,技术指标为:MgO 68%-78%,Fe2O3 8%-10%,CaO 7%-9%,SiO2≤5%,气孔率≤0.8%,粒度0-8mm。
2.根据权利要求1所述的一种加强整体性的高寿命CAS-OB浸渍罩的生产使用方法,其特征在于,所述膨胀缝的数量为4-16道/圆周。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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