CN108500249B - 一种球面底铁水包的包底内衬结构及砌筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种球面底铁水包的包底内衬结构及其施工方法。该内衬结构包括永久层和包底工作层，永久层从外向内依次由第一永久层、第二永久层和第三永久层组成。其具体砌筑时：首先在包底钢结构上正中心位置堆焊一个中心圆台，并以弧度板为基准浇筑球面捣打料垫层，然后依次施工三层永久层，每层永久层均使用圆盘状专用模具置于中心点，并围绕模具向四周砌筑外围区域，然后取出模具采用直形砖砌筑中心区域，相邻两层永久层的中心区域的砌筑方向相反，最后砌筑包底工作层，并在包底与包壁连接部位的空隙处使用刚玉浇注料浇注填充。本发明砌筑后的铁水包，在保证铁水包安全前提下提高铁水包使用寿命，降低耐材吨钢成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，具体是一种用于装容铁水的球面底铁水包包底耐火内衬结构及砌筑方法。
背景技术
在钢铁冶金行业中，铁水包承担铁水的装容、脱硫和转运的任务。现有的铁水包包壳有平底和球底两种形状，其球形底的钢壳受力好、强度高、安全性好，在进行铁水预处理时，铁水在铁包内的流场形状理想，混匀时间短，不存在“死区”，有利于脱硫后的夹杂物上浮，而且球底铁水包包底耐材抗侵蚀性、抗冲击性能好，有利于铁水包的安全使用。由于铁水包具有装容铁水、脱硫、兑铁等功能，从炼钢工艺到搅拌脱硫工序要求便于搅拌脱硫，而且安全性能也比较重要，所以一般会选择球形底钢水包。
但是现有的球形底钢水包的包底砌筑须用楔形砖，其砖形多、内衬砌筑比较困难；再加上铁水包一般都是由钢结构和耐火内衬组成，现有球底包的耐火内衬目前较多采用定型耐火制品砌筑而成，一般由永久层和工作层组成，其包底工作层与包壁工作层连接处经常会存在空隙，导致结合不紧密，容易出现渗铁现象；而且在砌筑过程中其包底中心起头处以及包底与包壁的结合处施工难以控制，易造成质量问题。
发明内容
本发明根据现有技术的不足提供一种球面底铁水包的包底内衬结构及砌筑方法，该钢水包包底内衬结构的永久层由三层耐火砖砌筑而成，工作层使用铝碳化硅质耐火砖砌筑而成，中心处以及包底与包壁结合处采用专用散装耐火材料，解决了了施工过程中砖缝超标、同缝等质量问题，保证铁水包安全前提下提高铁水包使用寿命，降低耐材吨钢成本。
本发明提供的技术方案：所述一种球面底铁水包的包底内衬结构，包括永久层和包底工作层，其特征在于：所述永久层从外向内依次由第一永久层、第二永久层和第三永久层组成，在第一永久层与钢结构包底之间设有球面捣打料垫层，所述球面捣打料垫层是以弧面半径为2570～2600mm的弧度板为基准采用高铝捣打料直接在钢结构包底内表面捣打而成的球面垫层；在钢结构包底中心位置焊接有一个凸出包底钢结构内表面的中心圆台；所述第一永久层、第二永久层和第三永久层均以中心圆台为中心从中间向四周采用环形砌筑法砌筑而成，且相邻两个永久层的砌筑缝隙相互错开；所述包底工作层与包壁工作层的接缝处填充有浇注料填充层。
本发明较优的技术方案：所述每层永久层均由圆形中心区域和外围区域组成，其中心区域采用直形砖从左向右或从右向左砌筑而成，外围区域是采扇形砖从内向外环形砌筑而成，在外围区域最内环与中心区域以及外围区域最外环与包壁之间均填充有刚玉浇筑料层；所述第一永久层和第三永久层的圆形中心区域的直径为730～750mm，第二永久层的圆形中心区域的直径为950～970mm，且第一永久层和第三永久层中心区域的砌筑方向相同，并与第二永久层的圆形中心区的砌筑方向相反。
本发明较优的技术方案：所述包底工作层是由四块中心砖砌筑而成的圆形中心部位与扇形砖采用环形砌筑法砌筑而成环形部位组成，每块中心砖为截面呈弧形的异形砖，且四块中心砖大小形状相同；所述包底工作层的中心砖和扇形砖均采用铝碳化硅耐火砖。
本发明较优的技术方案：所述中心圆台的直径为10～15mm，高度5～10mm。
本发明较优的技术方案：所述三层永久层在砌筑过程中，分别使用与圆形中心区域面积相同的模具置于该区域内，并围绕模具将外围区域砌筑好之后，再砌筑圆形中心区域；所述模具是由直径与待砌筑永久层圆形中心区域直径相等的圆形底座和置于圆形底座上的提手组成，在圆形底座的中心位置开设有直径为20～30mm的定位圆孔。
本发明提供的一种球面底铁水包的包底内衬结构的砌筑方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)首先在包底钢结构上正中心位置堆焊一个直径10～15mm，高度5～10mm小圆台作为砌筑耐火内衬的中心点；
(2)在钢结构与第一层永久层之间利用弧面半径为2570—2600mm的弧度板为基准，使用高铝半干质捣打料捣打成球面，形成球面捣打料垫层，且捣打料垫层的最低点不高于步骤(1)中堆焊的中心圆台最高点；
(4)制作两个包底永久层中心砌筑用专用模具，两个模具的形状相同，均为圆形，其中心留有直径20～30mm定位圆孔，两个模具的直径分别为730～750mm和950～970mm；
(5)砌筑第一层永久层，先将步骤(4)中直径为730～750mm的专用模具安放到包底钢结构上，其定位圆孔与步骤(1)堆焊在钢结构中心位置的中心圆台对齐，然后围绕此圆盘状专用模具向四周砌筑，在第一层永久层的外围区域砌筑完成之后，取出模具，在模具所在区域以东、西方向水平直砌，切砖加工砌筑完成第一永久层中心区域位置的砌筑，并在第一层永久层中心区域空隙处使用刚玉浇注料浇注严实；
(6)在步骤(5)中第一层永久层砌筑完成之后，在第一层永久层的中心做一个标记，然后将步骤(4)中直径为950～970mm专用模具安放到第一层永久层上，其定位圆孔与标记的第一层中心点对齐，然后围绕此圆盘状模具向四周砌筑，在第二层永久层的外围区域砌筑完成之后，取出模具，在模具所在区域以南、北方向水平直砌，切砖加工砌筑完成第二永久层中心区域位置的砌筑，并在第二层永久层中心区域空隙处使用刚玉浇注料浇注严实；
(7)在步骤(6)中第二层永久层砌筑完成之后，在第二层永久层的中心做一个标记，先将步骤(4)中直径为730～750mm的专用模具安放到第二层永久层上，其定位圆孔与标记的第二层中心点对齐，然后围绕此圆盘状专用模具向四周砌筑，在第三层永久层的外围区域砌筑完成之后，取出模具，在模具所在区域以东、西方向水平直砌，切砖加工砌筑完成第三永久层中心区域位置的砌筑，并在第三层永久层中心区域空隙处使用刚玉浇注料浇注严实；
(8)在步骤(7)中第三层永久层砌筑完成之后，开始砌筑包底工作层，包底工作层首先砌筑中心砖，并以中心砖为基准环形向四周发散砌筑；
(9)在包底工作层砌筑完成之后，在包底与包壁连接部位的空隙处使用刚玉浇注料浇注填充，然后按照常规的方式进行包壁永久层和工作层的砌筑。
本发明较优的技术方案：所述步骤(8)中包底工作层的中心砖为四块尺寸相同、且截面呈弧形的异形砖，四块砖拼组成一个完整圆形；所述包底工作层外围部分采用扇形砖环形砌筑而成，且中心砖和扇形砖均采用铝碳化硅耐火砖，其碳化硅含量≥5％。
本发明较优的技术方案：所述步骤(5)、步骤(6)、步骤(7)和步骤(9)中的刚玉浇注料均采用氧化铝含量≥90％的刚玉浇筑料。
本发明较优的技术方案：所述步骤(2)中的弧度板是由半径为2570—2600mm的弧面板和支撑架组成；其球面捣打料垫层具体施工过程为：根据球面半径和包底结构，在包底浇筑高铝半干质捣打料，以弧面板为基准，使用工具对捣打料下压，使高铝半干质捣打料以中心圆台为中心球面捣打料垫层。
本发明的技术方案有如下优点：
(1)本发明的包底是由永久层和工作层组成，永久层由三层耐火砖砌筑而成，工作层使用铝碳化硅质耐火砖砌筑而成，中心处以及包底与包壁结合处采用专用散装耐火材料，解决施工过程中砖缝超标、同缝等质量问题；
(2)本发明在包底钢结构的正中心位置设置有中心点，降低人工找中心点产生的误差，便于砌筑耐火内衬确定中心点；
(3)本发明的包底永久层砌筑采用专用模具，方便永久层砌筑，提高了工作效率，有效地解决了不同层砖同缝的弊端，提高了铁水包的使用安全系数，杜绝永久层渗铁现象；
(4)本发明在永久层的中心区域以及包底工作层与包壁工作层连接处空隙均填充有刚玉浇筑料，有效解决了永久层中心区域以及底工作层与壁工作层连接处空隙填充问题，结合紧密、无空隙，杜绝渗铁的隐患，同时提高施工人员工作效率；
(5)本发明的包底工作层使用铝碳化硅质耐火砖，提高了底砖的抗冲刷性和抗侵蚀性，在承担脱硫工序条件下，底工作层砖的侵蚀速度约为0.14mm/炉次，使用寿命达到650炉次以上，降低了耐材的消耗量；
本发明结构简单、砌筑施工方便，其砌筑后的铁水包使用寿命达到650炉次以上，吨钢耐材成本小于1.6元，具有良好的经济效益。保证铁水包安全前提下提高铁水包使用寿命，降低耐材吨钢成本。
附图说明
图1本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的包底永久层结构示意图；
图3是本发明的包底俯视图；
图4是单块包底工作层中心砖正面视图；
图5是单块包底工作层中心砖俯视图；
图6是包底工作层中心砖组合状态示意图；
图7是包底永久层专用模具正面示意图；
图8是包底永久层专用模具俯视图；
图9是本发明的弧形板结构示意图；
图10是实施例中球面捣打料垫层的施工示意图。
图11-图13是实施例中永久层的砌筑过程示意图；
图14是实施例中第一层永久层的的俯视图；
图15是实施例中第二层永久的俯视图；
图16是实施例中第三层永久层的俯视图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1和图2所示的一种球面底铁水包的包底内衬结构，包括永久层和包底工作层7，如图3所示，所述包底工作层7是由四块中心砖7-1砌筑而成的圆形中心部位与扇形砖采用环形砌筑法砌筑而成环形部位组成，每块中心砖7-1为截面呈弧形的异形砖，且四块中心砖7-1大小形状相同；所述包底工作层7的中心砖和扇形砖均采用铝碳化硅耐火砖。如图2所示，所述永久层从外向内依次由第一永久层4、第二永久层5和第三永久层6组成，在第一永久层4与钢结构包底1之间设有球面捣打料垫层3，在钢结构包底1中心位置焊接有一个凸出包底钢结构内表面的中心圆台8，所述中心圆台8的直径为10～15mm，高度5～10mm。所述第一永久层4、第二永久层5和第三永久层6均以中心圆台8为中心从中间向四周采用环形砌筑法砌筑而成，且相邻两个永久层的砌筑缝隙相互错开；所述包底工作层7与包壁工作层2的接缝处填充有浇注料填充层9。
如图10所示，所述球面捣打料垫层3是以弧面半径为2570～2600mm的弧度板11为基准采用高铝捣打料直接在钢结构包底1内表面捣打而成的球面垫层，具体是在包底浇筑高铝半干质捣打料，然后使用弧度板11为基准，使用工具对中心圆台8周围的捣打料压实，使高铝半干质捣打料以中心圆台为中心球面捣打料垫层。如图9所示，所述弧度板是由半径为2570～2600mm的弧面板和支撑架组成，其弧度板具体根据包底结构制作，确保球面捣打料垫层3与设计包底的球面相匹配。
如图14-16所示，所述每层永久层均由圆形中心区域3-1和外围区域3-2组成，其中心区域3-1采用直形砖从左向右或从右向左砌筑而成，外围区域3-2是采扇形砖从内向外环形砌筑而成，在外围区域3-2最内环与中心区域3-1以及外围区域3-2最外环与包壁之间均填充有刚玉浇筑料层；所述第一永久层4和第三永久层6的圆形中心区域的直径为730～750mm，第二永久层5的圆形中心区域的直径为950～970mm，且第一永久层4和第三永久层6中心区域的砌筑方向相同，并与第二永久层5的圆形中心区的砌筑方向相反。所述三层永久层在砌筑过程中，分别使用与圆形中心区域面积相同的模具10置于该区域内，并围绕模具将外围区域砌筑好之后，再砌筑圆形中心区域；所述图7和图8所示，所述模具10是由直径与待砌筑永久层圆形中心区域直径相等的圆形底座10-1和置于圆形底座10-1上的提手10-2组成，在圆形底座10-1的中心位置开设有直径为20～30mm的定位圆孔10-3。
下面结合实施例对本发明进一步说明，实施例中所述的一种球面底铁水包的包底内衬结构的砌筑方法，具体是针对某炼钢厂的铁水包包底进行砌筑，其具体砌筑步骤如下：
(1)首先在包底钢结构上正中心位置堆焊一个直径10～15mm，高度5～10mm小圆台作为砌筑耐火内衬的中心点；
(2)在钢结构与第一层永久层之间利用弧面半径为2570～2600mm的弧度板为基准，使用高铝半干质捣打料捣打成球面，形成球面捣打料垫层；其弧度板可以现场根据包底球面进行设计，具体如图9所示，包括一个半径为2570～2600mm的弧面板和支撑架，弧面板主要是为了将捣打料层的表面压制成球形面提供基准，支撑架主要是为了起到支撑作用，其球面捣打料垫层具体施工过程为：如图10所示，先在包底浇筑高铝半干质捣打料，然后使用弧面板为基准，分别使用工具对中心圆台周围的捣打料压实，形成以中心圆台为中心的球面捣打料垫层；
(4)制作两个包底永久层中心砌筑用专用模具，两个模具的形状相同，均为圆形，其中心留有直径20～30mm定位圆孔，两个模具的直径分别为730～750mm和950～970mm；
(5)在球面捣打料垫层上砌筑第一层永久层，先将步骤(4)中直径为730～750mm的专用模具安放到底部钢结构上，其定位圆孔与步骤(1)堆焊在钢结构中心位置的中心圆台对齐，然后采用扇形砖围绕此圆盘状专用模具向四周砌筑外围区域，砌筑方法采用环形砌筑法，在第一层永久层的外围区域砌筑完成之后，取出模具，在模具所在区域以东、西方向采用直形砖水平直砌，切砖加工砌筑完成第一永久层中心区域位置的砌筑，并在第一层永久层中心区域空隙处，以及最外环与包壁之间缝隙处均使用氧化铝含量≥90％的刚玉浇筑料浇注严实，其砌筑完成后的第一层永久层的平面状如图14所示，第一层永久层的厚度为32mm，均采用粘土砖砌筑，其纵向剖面如图11；
(6)在步骤(5)中第一层永久层砌筑完成之后，在第一层永久层的中心做一个标记，然后将步骤(4)中直径为950～970mm专用模具安放到第一层永久层上，其定位圆孔与标记的第一层中心点对齐，然后采用扇形砖围绕此圆盘状模具向四周砌筑，砌筑方法采用环形砌筑法，在第二层永久层的外围区域砌筑完成之后，取出模具，在模具所在区域以南、北方向采用直形砖水平直砌，切砖加工砌筑完成第二永久层中心区域位置的砌筑，并在第二层永久层中心区域空隙处，以及最外环与包壁之间缝隙处均使用氧化铝含量≥90％的刚玉浇筑料浇注严实，其砌筑完成后的第二层永久层的平面状如图15所示，第二层永久层的厚度为32mm，均采用高铝砖砌筑，其纵向剖面如图12；
(7)在步骤(6)中第二层永久层砌筑完成之后，在第二层永久层的中心做一个标记，先将步骤(4)中直径为730～750mm的专用模具安放到第二层永久层上，其定位圆孔与标记的第二层中心点对齐，然后采用扇形砖围绕此圆盘状专用模具向四周砌筑，在第三层永久层的外围区域砌筑完成之后，取出模具，在模具所在区域以东、西方向采用直形砖水平直砌，切砖加工砌筑完成第三永久层中心区域位置的砌筑，并在第三层永久层中心区域空隙处，以及最外环与包壁之间缝隙处均使用氧化铝含量≥90％的刚玉浇筑料浇注严实，其砌筑完成后的第三层永久层的平面状如图16所示，第三层永久层的厚度为65mm，均采用高铝砖砌筑，其纵向剖面如图13；
(8)在步骤(7)中第三层永久层砌筑完成之后，开始砌筑包底工作层，包底工作层首先砌筑中心砖，并以中心砖为基准环形向四周发散砌筑；包底工作层的中心砖为四块尺寸相同、且截面呈弧形的异形砖，四块砖拼组成一个完整圆形；包底工作层外围部分采用扇形砖环形砌筑而成，且中心砖和扇形砖均采用铝碳化硅耐火砖，其碳化硅含量≥5％，砌筑完成的平面图如图3所示；
(9)在包底工作层砌筑完成之后，在包底与包壁连接部位的空隙处使用氧化铝含量≥90％的刚玉浇筑料浇注填充，然后按照常规的方式进行包壁永久层和工作层的砌筑，直至整个铁水包砌筑完成。
实施例中的铁水包在施工完成后具体使用过程中，并未出现漏铁现象，而且其铁水包使用寿命达到650炉次以上，吨钢耐材成本小于1.6元，具有良好的经济效益，保证铁水包安全前提下提高铁水包使用寿命，降低耐材吨钢成本。
Claims (7)
1.一种球面底铁水包的包底内衬结构，包括永久层和包底工作层（7），其特征在于：所述永久层从外向内依次由第一永久层（4）、第二永久层（5）和第三永久层（6）组成，在第一永久层（4）与钢结构包底（1）之间设有球面捣打料垫层（3），所述球面捣打料垫层（3）是以弧面半径为2570～2600mm的弧度板（11）为基准采用高铝捣打料直接在钢结构包底（1）内表面捣打而成的球面垫层；在钢结构包底（1）中心位置焊接有一个凸出包底钢结构内表面的中心圆台（8）；所述第一永久层（4）、第二永久层（5）和第三永久层（6）均以中心圆台（8）为中心从中间向四周采用环形砌筑法砌筑而成，且相邻两个永久层的砌筑缝隙相互错开；所述包底工作层（7）与包壁工作层（2）的接缝处填充有浇注料填充层（9）；每层永久层均由圆形中心区域（3-1）和外围区域（3-2）组成，圆形中心区域（3-1）采用直形砖从左向右或从右向左砌筑而成，外围区域（3-2）是采用扇形砖从内向外环形砌筑而成，在外围区域（3-2）最内环与圆形中心区域（3-1）以及外围区域（3-2）最外环与包壁之间均填充有刚玉浇注料层；所述第一永久层（4）和第三永久层（6）圆形中心区域的直径为730～750 mm，第二永久层（5）的圆形中心区域的直径为950～970 mm，且第一永久层（4）和第三永久层（6）圆形中心区域的砌筑方向相同，并与第二永久层（5）的圆形中心区域的砌筑方向相反；三层永久层在砌筑过程中，分别使用与圆形中心区域面积相同的模具（10）置于该区域内，并围绕模具将外围区域砌筑好之后，再砌筑圆形中心区域；所述模具（10）是由直径与待砌筑永久层圆形中心区域直径相等的圆形底座（10-1）和置于圆形底座（10-1）上的提手（10-2）组成，在圆形底座（10-1）的中心位置开设有直径为20～30mm的定位圆孔（10-3）。
2.根据权利要求1所述的一种球面底铁水包的包底内衬结构，其特征在于：所述包底工作层（7）是由四块中心砖（7-1）砌筑而成的圆形中心部位与扇形砖采用环形砌筑法砌筑而成环形部位组成，每块中心砖（7-1）为截面呈弧形的异形砖，且四块中心砖（7-1）大小形状相同；所述包底工作层（7）的中心砖和扇形砖均采用铝碳化硅耐火砖。
3.根据权利要求1或2所述的一种球面底铁水包的包底内衬结构，其特征在于：所述中心圆台（8）的直径为10～15mm，高度5～10mm。
4.一种球面底铁水包的包底内衬结构的砌筑方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）首先在包底钢结构上正中心位置堆焊一个直径10～15mm，高度5～10mm中心圆台作为砌筑耐火内衬的中心点；
（2）在钢结构与第一永久层之间利用弧面半径为2570～2600mm的弧度板为基准，使用高铝半干质捣打料捣打成球面，形成球面捣打料垫层，且捣打料垫层的最低点不高于步骤（1）中堆焊的中心圆台最高点；
（4）制作两个包底永久层中心砌筑用专用模具，两个模具的形状相同，均为圆形，其中心留有直径20～30mm定位圆孔，两个模具的直径分别为730～750mm和950～970mm；
（5）砌筑第一永久层，先将步骤（4）中直径为730～750mm的专用模具安放到包底钢结构上，其定位圆孔与步骤（1）堆焊在钢结构中心位置的中心圆台对齐，然后围绕此专用模具向四周砌筑，在第一永久层的外围区域砌筑完成之后，取出模具，在模具所在区域以东、西方向水平直砌，切砖加工砌筑完成第一永久层中心区域位置的砌筑，并在第一永久层中心区域空隙处使用刚玉浇注料浇注严实；
（6）在步骤（5）中第一永久层砌筑完成之后，在第一永久层的中心做一个标记，然后将步骤（4）中直径为950～970mm专用模具安放到第一永久层上，其定位圆孔与标记的第一层中心点对齐，然后围绕此专用模具向四周砌筑，在第二永久层的外围区域砌筑完成之后，取出模具，在模具所在区域以南、北方向水平直砌，切砖加工砌筑完成第二永久层中心区域位置的砌筑，并在第二永久层中心区域空隙处使用刚玉浇注料浇注严实；
（7）在步骤（6）中第二永久层砌筑完成之后，在第二永久层的中心做一个标记，先将步骤（4）中直径为730～750mm的专用模具安放到第二永久层上，其定位圆孔与标记的第二层中心点对齐，然后围绕此专用模具向四周砌筑，在第三永久层的外围区域砌筑完成之后，取出模具，在模具所在区域以东、西方向水平直砌，切砖加工砌筑完成第三永久层中心区域位置的砌筑，并在第三永久层中心区域空隙处使用刚玉浇注料浇注严实；
（8）在步骤（7）中第三永久层砌筑完成之后，开始砌筑包底工作层，包底工作层首先砌筑中心砖，并以中心砖为基准环形向四周发散砌筑；
（9）在包底工作层砌筑完成之后，在包底与包壁连接部位的空隙处使用刚玉浇注料浇注填充，然后按照常规的方式进行包壁永久层和工作层的砌筑。
5.根据权利要求4所述的一种球面底铁水包的包底内衬结构的砌筑方法，其特征在于：所述步骤（8）中包底工作层的中心砖为四块尺寸相同、且截面呈弧形的异形砖，四块砖拼组成一个完整圆形；所述包底工作层外围部分采用扇形砖环形砌筑而成，且中心砖和扇形砖均采用铝碳化硅耐火砖，其碳化硅含量≥5%。
6.根据权利要求4所述的一种球面底铁水包的包底内衬结构的砌筑方法，其特征在于：所述步骤（5）、步骤（6）、步骤（7）和步骤（9）中的刚玉浇注料均采用氧化铝含量≥90%的刚玉浇注料。
7.根据权利要求4所述的一种球面底铁水包的包底内衬结构的砌筑方法，其特征在于所述步骤（2）中的弧度板是由半径为2570—2600mm的弧面板和支撑架组成；其球面捣打料垫层具体施工过程为：根据球面半径和包底结构，在包底浇筑高铝半干质捣打料，以弧面板为基准，使用工具对捣打料下压，使高铝半干质捣打料以中心圆台为中心得到球面捣打料垫层。
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