CN108580867A - 一种安全钢包内衬 - Google Patents
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Abstract
一种安全钢包内衬,设置于钢包的钢壳内壁上,包括从钢壳内壁向内依次设置的保温涂料层、保温板组、工作性永久衬和工作衬,所述工作性永久衬由含石墨的复合耐火砖砌筑而成,工作性永久衬中,含石墨的复合耐火砖前端的石墨含量高于后端的石墨含量、且低于或等于构成工作衬的耐火砖中的石墨含量;所述保温涂料层由保温涂料涂抹在钢壳内壁上形成,所述保温板组由多层保温板粘接而成,保温板组相对的两面分别粘贴在保温涂料层和工作性永久衬上。本发明可以提高钢包内衬自身的安全性,降低因工作衬全部被侵蚀后造成穿包后果的几率,并由于提高了钢包使用寿命,降低了钢包长期使用的成本。
Description
技术领域
本发明属于金属冶炼设备技术领域,涉及炼钢厂用的钢包,尤其是一种安全钢包内衬。
背景技术
钢包是钢铁冶金过程中非常重要的热工设备,主要起着盛接、运输、精炼和浇注钢水的作用。由于钢包特殊的工作环境,需要对钢包进行内衬设计。钢包内衬一般从内向外分为工作衬、永久衬和保温衬。工作衬一般为抵抗熔渣和钢水侵蚀性较好的含石墨定形耐火制品,如镁碳砖、镁铝碳砖、铝镁碳砖等,永久衬一般采用高铝砖或者铝硅系浇注料,保温衬一般采用限位板等。
钢包内衬三层结构设计主要是出于两种目的:其一,为了降低钢水通过钢包壳体散热损失,避免钢壳温度过高,设置用以隔热的保温衬;其二,为确保钢包的使用安全,设置永久衬,具有一定的保温性,并且当需要拆除工作衬进行更换时,永久衬可以保留,因此“永久”是相对于需要更换的工作衬来说的。
但是,目前钢包使用中,钢包内衬存在的缺点是:由于构成三层结构的材质截然不同,泾渭分明,使得包内热面至钢壳,温度梯度在层界面区域变化剧烈,容易导致永久衬过烧结而出现收缩、开裂掉块等问题,通常包役越多,永久衬的平整度越差,对前端工作衬也会带来不利影响。
而且考虑到永久衬的作用,目前永久衬的耐用性最为人们关注。为了提高永久衬的耐用性,一般会采用安全性较好的材质,使其能抵抗住钢水的侵蚀,例如用铝镁体系的钢包浇注料作为永久衬,但是由于铝镁体系浇注料导热性比铝硅系永久衬浇注料大,因此不利于钢包的保温;而如果采用导热率小保温性好的材料,又很难抵抗钢水、熔渣的侵蚀。因此,永久衬的设计如何能够兼顾到保温性和耐侵蚀性成为本领域的一个难点。
此外,由于钢包内空间有限,因此钢包内衬的厚度是有限的,理论上讲,衬体越厚,保温性越好,但是实际使用中,为了提高包龄即工作衬的使用寿命,很多时候需要加厚工作衬,减薄永久衬,也就是牺牲一定保温性能而获得较高寿命。因此,永久衬的设置在保温性和耐侵蚀性之外,还需要考虑要保证工作衬有足够的厚度以抵御钢水侵蚀,提高钢包寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全钢包内衬,从材质和结构上对永久衬进行改进,使其成为兼具工作衬和传统永久衬功能的工作性永久衬,具有较好的耐侵蚀性,并对保温结构进一步优化,以解决永久衬所面临的保温性和耐侵蚀性这一矛盾,由于工作性永久衬的特点,还可以有效提高工作衬的有效工作厚度,甚至在同样有效工作厚度下,使得工作衬具有更小的厚度,从而降低成本。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种安全钢包内衬,设置于钢包的钢壳内壁上,包括从钢壳内壁向内依次设置的辅助性保温涂料层、保温板组、工作性永久衬和工作衬,所述工作性永久衬由含石墨的复合耐火砖砌筑而成,工作性永久衬中,前端的石墨含量高于后端的石墨含量、且低于或等于构成工作衬的耐火砖中的石墨含量;所述辅助性保温涂料层由保温涂料涂抹在钢壳内壁上形成,所述保温板组由多层保温板粘接而成,保温板组相对的两面分别粘贴在辅助性保温涂料层和工作性永久衬上。
所述保温板组由2-3块保温板组成,保温板采用轻质多孔结构。
所述保温涂料的体积密度为0.8~1.0g/cm3。
所述的工作衬由含石墨定形耐火制品砌筑而成,含石墨定形耐火制品为镁碳砖、镁铝碳砖或铝镁碳砖中的一种。
所述的永久性工作衬中含石墨的复合耐火砖采用镁碳砖、镁铝碳砖或铝镁碳砖中的一种。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
第一,本发明的钢包内衬结构为:工作衬-工作性永久衬-保温衬-辅助性保温涂料层,与现有技术相比,本发明的优势在于把工作衬的“工作”性和永久衬的“永久”性、“保温”性结合起来,打破旧有方案各层泾渭分明的问题,使得温度梯度缓慢变化,在层界面处的变化不那么剧烈;永久衬的耐用性和安全性与工作衬相当,使用性能更好,安全系数更高;而工作性永久衬的复合结构以及辅助性保温涂料层还可以保证将钢包内衬的导热性控制在正常要求范围内。
第二,由于改进后的工作性永久衬采用含石墨的复合耐火砖砌筑而成,该耐火砖的前端朝向工作衬,后端远离工作衬,因此为了兼顾工作性和保温性,前端的石墨含量高于后端的石墨含量,使得前端一定程度上可以抵抗钢水和钢渣的侵蚀,从而起到工作衬的作用,这样在实际使用时,一旦出现意外情况,工作性永久衬的前端不至于很快被钢水侵蚀,提高钢包内衬的安全性,同时还可以在工作衬厚度不变的情况下甚至是减少工作衬自身的厚度情况下,增加有效工作厚度,从而降低工作衬自身的成本;此外,由于工作性永久衬的后端石墨含量低,导热性差,因此温度在工作性永久衬上呈梯度传递,不会使得热量快速朝钢壳方向传递,并且加之保温衬的多层结构以及设置的辅助性保温涂料层,可以保证衬体整体足够的保温性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1中A处局部放大图;
图中标记:1、钢壳内壁,2、辅助性保温涂料层,3、保温板组,4、工作性永久衬,5、工作衬。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图,通过具体的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图所示,一种安全钢包内衬,设置于钢包的钢壳内壁1上,从钢壳内壁1向内依次设置辅助性保温涂料层2、保温板组3、工作性永久衬4和工作衬5,工作衬5采用含石墨定型耐火制品,如镁碳砖、镁铝碳砖、铝镁碳砖等,通过砌筑而成,工作性永久衬4由含石墨的复合耐火砖砌筑而成,含石墨的复合耐火砖从整体上采用和工作衬5所用耐火制品的材料相同或相近,所不同的是,两者石墨含量的不同,而且工作性永久衬4中含石墨的复合耐火砖前端的石墨含量略低于或等于工作衬5所用耐火制品的石墨含量,含石墨的复合耐火砖后端的石墨含量低于前端的石墨含量,使石墨浓度在工作衬5、工作性永久衬4前端、工作性永久衬4后端依次递减,这样含石墨的复合耐火砖的复合结构可以将前端作为工作衬5使用,也就是说当钢水将全部工作衬5厚度消耗掉时,工作性永久衬4的前端依然可以抵挡住钢水的侵蚀,不至于出现穿包,这样就可以提高钢包内衬的安全性,基于工作性永久衬4的特点,在实际使用中,工作衬5的有效工作厚度可以提高,减少剩余工作衬5的厚度,从而延长钢包包役;与此同时,含石墨的复合耐火砖后端因为石墨含量低,因此耐钢水侵蚀性不如前端,但是也由此降低了导热性,提高了隔热能力;对于所述的保温板组3,可以采用多层保温板用火泥粘贴的方式粘贴,并粘贴在工作性永久衬4的后端以及所述的辅助性保温涂料层上,其中保温板可采用轻质硅钙板、反射绝热板、多孔硬质板以及纤维毡等具有轻质多孔结构的材料,在本实施例中,使用两层或三层保温板组成保温板组3;所述的辅助性保温涂料层2是由体积密度在0.8~1.0g/cm3的保温涂料涂抹粘接在钢壳内壁1上形成的,该保温涂料采用市售的成品涂料,其成分最好能够包括具有纳米孔结构的轻质物料、化学粘接剂(如液体水玻璃、硅溶胶等)、高比面积的黏土类矿物、有机纤维和保湿剂,在施工时,将保温涂料涂抹在钢壳内壁1上,使其达到所需要的厚度,辅助性保温涂料层2必须要满足的要求是在高温烘烤后不会出现开裂的情况;保温板组3和辅助性保温涂料层2共同配合工作性永久衬4和工作衬5,形成五层结构,相较于现有技术中内衬结构,自包内热面至钢壳,温度梯度在层界面处的变化较为缓和,可充发挥工作性永久衬4的耐用性、安全性、保温性等综合性能。
下面通过对比试验,对本发明的技术效果进行说明。
对比例1
本例为传统方案,钢包内衬结构如下:工作衬200mm厚,选择镁碳砖砌筑而成,永久衬厚度为80mm,选择铝硅系永久衬浇注料浇注而成,保温衬采用两层反射绝热板;在钢包正常运转时,包壳温度200~320℃,在使用中,永久衬开裂掉块,导致包役减少,影响后续工作衬的砌筑,而且使用中,永久衬耐侵蚀性差,不能抵抗钢水侵蚀,容易穿包。
对比例2
本例为仅针对永久衬的改进,钢包内衬结构如下:工作衬200mm厚,选择镁碳砖砌筑而成,工作性永久衬厚度为80mm,选择镁碳砖砌筑而成,镁碳砖前端的石墨含量等于工作衬所用镁碳砖的石墨含量、后端石墨含量低于前端的石墨含量,保温衬采用两层反射绝热板;钢包运转时包壳温度230~360℃,工作性永久衬状态良好,不烧结;安全系数高,即使工作衬被侵蚀透,也不会穿包;但是衬体导热大,导致包壳温度高,钢水温降大,对冶炼不利,因此该方案不建议在实际中使用,仅供对比试验进行参考。
对比例3
本例为本发明所述的方案,钢包内衬结构如下:工作衬200mm厚,选择镁碳砖砌筑而成,工作性永久衬厚度为80mm,选择镁碳砖砌筑而成,镁碳砖前端的石墨含量等于工作衬所用镁碳砖的石墨含量、后端石墨含量低于前端的石墨含量,而且本例中工作性永久衬无论是前端还是后端的石墨含量均低于对比例2中工作性永久衬的石墨含量,保温衬采用两层反射绝热板,钢壳内壁上涂抹一层保温涂料作为辅助性保温涂料层;该方案除了具备对比例2中的效果,在钢包正常运转时,包壳温度210~320℃,与对比例1的传统方案相比,衬体的保温性能相当,但是永久衬的安全性却有了明显的提升。
本发明不仅可以使永久衬的安全性得到大幅提升,还可以降低钢包的运行成本。分析如下:目前,由于永久衬的安全性较低,在钢包运行中,为了避免钢水侵蚀永久衬造成穿包,与钢水接触的工作衬往往需要保留一定厚度作为安全厚度,例如200mm厚度的工作衬,当钢水侵蚀剩余70mm时,就需要将剩余工作衬拆除,重新砌筑工作衬,这样实际用到的有效工作厚度只有130mm;由于本发明采用工作性永久衬可耐钢水侵蚀,具有较好的安全性,因此工作衬保留的厚度就可以减少,例如同样的200mm厚度的工作衬,采用本发明的方案后,工作衬可以在剩余40mm甚至30mm时再进行拆除,这样工作衬可用的有效工作厚度就可达到160或170mm,相较于130mm,可以延长工作衬的使用时间,从而降低工作衬的单位时间成本,或者工作衬减少厚度,采用170mm,在剩余40mm时拆除,这样有效工作厚度仍然是130mm,也就是说,同样有效工作厚度,所需要的工作衬总厚度却减小了,节省了砌筑工作衬的材料成本。可见无论从哪一方面来看,本发明的方案都可以有效降低钢包的使用成本。
下面对上述三个对比例各自成本进行分析。
三个对比例钢包单包役相对成本对比如下(单位:元):
工作衬 | 永久衬 | 保温衬 | 辅助层 | 总计 | 备注 | |
例1 | 1000 | 100 | 50 | 0 | 1150 | |
例2 | 1000 | 200 | 50 | 0 | 1250 | 失败 |
例3 | 950 | 150 | 50 | 10 | 1160 |
三个对比例永久衬按照包役平均分担后相对成本对比如下(单位:元):
工作衬 | 永久衬 | 保温衬 | 辅助层 | 总计 | 备注 | |
例1 | 1000 | 25 | 50 | 0 | 1075 | 4包役 |
例2 | 1000 | 200 | 50 | 0 | 1250 | 失败 |
例3 | 950 | 15 | 50 | 10 | 1025 | 10包役 |
需要说明的是,上述两个表格中,“永久衬”在例1中是传统方案中的永久衬,而在例2、3中均是指本发明所述方案中的工作性永久衬。
从以上表格可以看出:在第一个表格中,对比例3较对比例1成本略高,但是在长期使用以后,由于对比例3采用工作性永久衬后使得永久衬的安全性得到提升,因此,由表格2可知,钢包使用寿命由原先对比例1中的4包役提高到10包役,寿命的提高使得每次包役分担的成本得到大幅降低,因此,总计下来对比例3的成本较对比例1有了明显降低,也就是说本发明的方案可以有效降低钢包的直接成本,而在安全性、快速周转等间接性收益会更加显著。
对于对比例2在以上两个表格中的表现,由于该方案仅仅对永久衬进行优化,而没有解决优化后带来的导热性大的问题,因此无法保证钢包的正常运行,其结果为表中的“失败”。
Claims (5)
1.一种安全钢包内衬,其特征在于:包括从钢壳内壁(1)向内依次设置的辅助性保温涂料层(2)、保温板组(3)、工作性永久衬(4)和工作衬(5),所述工作性永久衬(4)由含石墨的复合耐火砖砌筑而成,工作性永久衬(4)中,前端的石墨含量高于后端的石墨含量、且低于或等于构成工作衬(5)的耐火砖中的石墨含量;所述辅助性保温涂料层(2)由保温涂料涂抹在钢壳内壁(1)上形成,所述保温板组(3)由多层保温板粘接而成,保温板组(3)相对的两面分别粘贴在辅助性保温涂料层(2)和工作性永久衬(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种安全钢包内衬,其特征在于:所述保温板组(3)由2-3块保温板组成,保温板采用轻质多孔结构板。
3.根据权利要求1所述的一种安全钢包内衬,其特征在于:所述辅助性保温涂料层(2)为一层涂抹在钢壳内壁(1)上的、体积密度为0.8~1.0g/cm3的保温涂料。
4.根据权利要求1所述的一种安全钢包内衬,其特征在于:所述的工作衬(5)由含石墨定形耐火制品砌筑而成,含石墨定形耐火制品为镁碳砖、镁铝碳砖或铝镁碳砖中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种安全钢包内衬,其特征在于:所述的工作性永久衬(4)中含石墨的复合耐火砖采用镁碳砖、镁铝碳砖或铝镁碳砖中的一种。
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2018
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