CN111394532B - 高炉摆动溜槽及其流嘴用高强预制件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耐火材料应用领域，尤其涉及一种高炉摆动溜槽，包括钢壳，所述钢壳内设置有耐火砖衬层，所述耐火砖衬层表面设置有工作衬层，所述工作衬层表面设置有流嘴，所述流嘴上设置有沟槽，所述流嘴由高强预制件拼接而成，所述钢壳下端设置有摆动驱动装置，所述摆动驱动装置包括底座，所述底座上设置有向上的支撑柱，所述钢壳能够在支撑柱上端摆动，所述钢壳至少有一端与底座之间连接有升降驱动件，结构简单且稳定性高，铁水流经沟槽，温度自高强预制件依次向外传递，通过工作衬层、耐火砖衬层的保护以及钢壳的支撑，能够保证高强预制件流嘴工作稳定。

Description

高炉摆动溜槽及其流嘴用高强预制件

技术领域

本发明涉及耐火材料应用领域，尤其涉及一种高炉摆动溜槽及其流嘴用高强预制件。

背景技术

随着炼铁工艺的进步，高炉向大型化发展，摆动溜槽是大中型高炉出铁通道的关键部位，摆动溜槽流嘴内衬工艺设计及材料使用寿命对高炉炼铁的安全顺利运行起着非常重要的作用，摆动溜槽工作衬层及流嘴衬层要求具有良好的高温铁水的抗冲刷耐磨性和热震稳定性。现在3200m³以上高炉用摆动溜槽工作衬层和流嘴衬层部位材料一般统一采用Al2O3-SiC-C质低水泥浇注料使用，一次通铁量一般为8-10万吨左右。根据对摆动溜槽工作衬层及流嘴工作衬层在实际使用过程中其使用寿命的影响进行分析认为：流嘴部位不但要经受高温铁水的磨损，还有铁流的热冲击且损耗较快、使用寿命短、维修周期长，影响高炉正常安全生产；如何有效的稳定提高3200m³高炉用摆动溜槽流嘴衬层部位的一次通铁量在13万吨以上。这种情况下，急需开发设计一种施工安装快捷、强度高和抗热震稳定性优良、耐高温铁水冲刷性能优异及长寿命的产品。

因此，提供一种优化设计、配方合理、制备方法简单易实现，可降低摆动溜槽内衬材料综合运行成本、提高3200m³以上高炉摆动溜槽及流嘴衬层整体使用寿命的新型产品，具有现场安装简单、安全、长寿命、广泛的市场推广前景及应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种结构简单、工作稳定性高、使用寿命长的高炉摆动溜槽及其流嘴用高强预制件。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种高炉摆动溜槽，包括钢壳，所述钢壳内设置有耐火砖衬层，所述耐火砖衬层表面设置有工作衬层，所述工作衬层表面设置有流嘴，所述流嘴上设置有沟槽，所述流嘴由高强预制件拼接而成，所述钢壳下端设置有摆动驱动装置，所述摆动驱动装置包括底座，所述底座上设置有向上的支撑柱，所述钢壳能够在支撑柱上端摆动，所述钢壳至少有一端与底座之间连接有升降驱动件。

进一步地，所述升降驱动件为向上的驱动油缸，所述支撑柱、驱动油缸与钢壳之间均通过摆动连接组件连接，所述摆动连接组件包括与钢壳连接的第一连接座、与相应的支撑柱或者驱动油缸连接的第二连接座，所述第一连接座和第二连接座均包括基板，所述基板上设置有支撑件，所述支撑件上设置有连接槽，所述第一连接座和第二连接座相应的连接槽之间通过连接块连接。

进一步地，所述钢壳横截面为U型，所述钢壳两侧壁向外倾斜0-30°，所述钢壳上端设置有向外的弯折板，所述耐火砖衬层包括底层和侧层，所述底层包括铺设在钢壳底部的垫层以及铺设在垫层上表面的面层，所述垫层及侧层均由多块砖块一组成，所述面层由多块砖块二组成，所述砖块二的宽度值大于砖块一的宽度值，所述垫层的砖缝与面层的砖缝不重合。

进一步地，所述工作衬层上端延伸至耐火砖衬层上侧，所述流嘴上端与工作衬层上端面平齐，所述流嘴上端面加工有吊耳孔。

一种高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件，由以下重量份数的原料制成：电熔莫来石30-45份、烧结板状刚玉20-30份、黑碳化硅10-25份、锆英砂3-5份、高纯尖晶石微粉3-6份、氧化铝微粉5-8份、二氧化硅微粉1-3份、高强固体结合剂2-4份、烧结剂1-4份、抗氧化剂1-3份、防爆裂剂0.1-0.3份、复合分散剂0.2-0.5份。

进一步地，所述烧结剂由硼酸和硼砂组成，所述硼酸与硼砂的重量比为3-5:4-7。

进一步地，所述抗氧化剂由金属硅和炭黑组成，所述金属硅与炭黑之间的重量比为3-7:4-8。

进一步地，所述防爆裂剂由金属铝和防爆裂纤维组成，所述金属铝和防爆裂纤维之间的重量比为4-7:2-5。

进一步地，所述复合分散剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠组成，所述三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的重量比为3-7:2-5。

进一步地，所述高强固体结合剂为固体磷酸二氢铝。

本发明的有益效果在于：高炉摆动溜槽，设置钢壳、耐火砖衬层、工作衬层、高强预制件制成，结构简单且稳定性高，铁水流经沟槽，温度自高强预制件依次向外传递，通过工作衬层、耐火砖衬层的保护以及钢壳的支撑，能够保证流嘴工作稳定，设置摆动驱动装置，能够驱动摆动溜槽摆动，进而将铁水分配至不同的容器；钢壳横截面为U型，钢壳两侧壁向外倾斜0-30°，钢壳上端设置有向外的弯折板，方便在铺设耐火砖层时定位，尤其是弯折板，能够防止钢壳上端弯折。施工安装简便快捷、安全性提升。

附图说明

图1为高炉摆动溜槽主视图示意图；

图2为钢壳及流嘴结构图示意图；

图3为温度检测装置安装位置图示意图；

图4为测温板与钢壳连接关系剖面图示意图；

图5为测温板与压板连接关系图示意图；

图6为钢壳仰视图示意图；

图7为摆动连接组件主视剖面图示意图；

图8为第一连接座结构图示意图；

其中：1-钢壳，2-弯折板，3-垫层，4-侧层，5-面层，6-工作衬层，7-高强预制件，8-吊耳孔，9-压板，10-螺柱，11-线缆，12-检测板，13-凹槽，14-热电偶，15-底座，16-支撑柱，17-第一连接座，18-驱动油缸，19-第二连接座，20-连接块，21-基板，22-支撑板，23-护板，24-套管。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

烧结剂由硼酸和硼砂组成，硼酸与硼砂的重量比为3-5:4-7；

抗氧化剂由金属硅和炭黑组成，金属硅与炭黑之间的重量比为3-7:4-8；

防爆裂剂由金属铝和防爆裂纤维组成，金属铝和防爆裂纤维之间的重量比为4-7:2-5；

复合分散剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠组成，三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的重量比为3-7:2-5；

高强固体结合剂为固体磷酸二氢铝，固体磷酸二氢铝的粒度为小于0.044mm，固体磷酸二氢铝中五氧化二磷含量为32%，可有效促进产品组合中的颗粒与细粉，微粉的结合快干强度及应用过程中的耐磨性；

电熔莫来石的粒度有5-8mm和3-5mm两种，采用标准YB/T104-2005，牌号DM-1，进行复配，电熔莫来石中氧化铝的含量为≥75%，大颗粒骨料采5-8mm、3-5mm两种复配，能够有效的发挥电容莫来石原料的热震稳定性及强度高的特点，进而提高产品骨架结构的稳定性；

烧结板状刚玉的粒度包括1-3mm和0.1-1mm 两种，牌号TAL-99，烧结板状刚玉中氧化铝含量为≥99%，中小颗粒采用两种复配，充分应用烧结板状刚玉的填充和流动性好，烧结性优，抗渣铁侵蚀性优良等优势；

黑碳化硅的粒度包括0.1-1mm和0.044mm两种，采用标准GB/T2480-2008,牌号C-B，黑碳化硅中碳化硅含量为≥98%，碳化硅以小颗粒和细粉两种复配，以合理填充促进烧结，提升产品的高温耐冲刷性能；

锆英砂的粒度为0.1mm至0.2mm，采用标准YB/834-87,牌号为特级品，锆英砂中氧化锆含量为65%，利用其高温强度稳定性优点，提升产品的高温耐磨性来延长寿命；

高纯尖晶石微粉的粒度≤2.5μm，高纯尖晶石微粉中氧化铝含量为≥87%、氧化镁含量≥8%，其特性为烧结强度高，耐高温冲击性能优越，牌号为90MA；

氧化铝微粉的粒度≤1.5μm，氧化铝微粉中氧化铝含量为99%，采用标准YS/T89-1995，牌号AN-03；

二氧化硅微粉的粒度≤1μm，二氧化硅微粉中氧化硅含量为95%，采用标准GB/T21236-2007，牌号SF96，其特性是具有良好的填充及流动性能，促进产品烧结；

实施例2-5中，高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件的制备方法如下：

步骤一，混料，称取原料，用强制式搅拌机拌料，首先将电熔莫来石、烧结板状刚玉、黑碳化硅、锆英砂、高纯尖晶石微粉、氧化铝微粉、二氧化硅微粉原料进行混合，转速100rpm，搅拌10min，再依次加入高强固体结合剂、烧结剂、抗氧化剂、防爆裂剂和复合分散剂进行混合搅拌均匀，转速100rpm，搅拌5min，得到混合料，将混合料称量后装入防潮包装袋中备用；

步骤二，浇注预制，将混合料加入高速混炼机中，加5%重量的自来水搅拌3分钟，材料干湿均匀、流动性好，混合料倒入预制件模具内，用Φ50振动棒插入振动，均匀成型；

步骤三，成型和干燥，预制件湿坯体在模具内自然干燥6小时后脱模，转入烘箱进行200℃干燥24小时，使其中的水分充分挥发，强度提高，然后自然冷却后得到高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件。

钢壳由厚度为20-30mm 的耐高温钢板制成，具体牌号为0Cr25Ni20；

耐火砖衬层由高铝碳化硅砖砌成，高铝碳化硅砖为河北昊兴公司的HX-LT70耐火砖。

工作衬层为铝碳化硅质浇注料，为河北昊兴公司的HX-LTJ65型材料，工作衬层壁厚为200～350mm。

以下各实施例中，高炉摆动溜槽安装步骤如下，

A，预制底座、支撑柱、钢壳、耐火砖、摆动连接组件、高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件；

B，固定底座，安装驱动油缸，在钢壳内砌耐火砖衬层，耐火砖衬层的耐火砖之间通过高铝质火泥填充粘结，具体为河北昊兴公司生产提供的牌号为HX-GL75水泥，在耐火砖衬层上表面织模，然后浇注铝碳化硅质浇注料，得到工作衬层，在工作衬层固化前，安装高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件，高炉摆动溜槽流嘴用高强预制件之间通过高温胶泥填缝粘结，选用河北昊兴公司的高铝-碳化硅质高温胶泥，牌号为HX-LTN65，常温固化；

C，安装温度检测装置，然后将钢壳安装在支撑柱及驱动油缸上方，得到高炉摆动溜槽。

实施例1

如图1-8所示，一种高炉摆动溜槽，包括钢壳1，钢壳横截面为U型，钢壳两侧壁向外倾斜15°，钢壳上端一体成型有向外的弯折板2，弯折板横向，能够对钢壳两翼起到很好的支撑作用，进而避免钢壳变形，还能够在织模的过程中提供平面，浇筑工作衬层后，能够通过弯折板导向刮平，还能够保护温度检测组件，钢壳内铺设有耐火砖衬层，耐火砖衬层包括底层和侧层4，底层包括铺设在钢壳底部的垫层3以及铺设在垫层上表面的面层5，垫层及侧层均由多块砖块一组成，面层由多块砖块二组成，砖块二的宽度值大于砖块一的宽度值，砖块二的长度值大于砖块一的长度值，垫层的砖缝与面层的砖缝不重合，能够保证耐火砖衬层的工作稳定性，避免底部漏液，能够保护钢壳，耐火砖衬层表面铺设有工作衬层6，工作衬层表面安装有流嘴7，工作衬层上端延伸至耐火砖衬层上侧，流嘴上端与工作衬层上端、弯折板上端平齐，流嘴由多个高强预制件拼接而成，高强预制件由，流嘴上端面加工有吊耳孔8，流嘴上端加工有沟槽，沟槽横截面下端为半圆形，上端内壁与钢壳平行，流量大，避免底部受力集中，进而提高使用寿命。

在钢壳外壁上安装有温度检测组件，温度检测组件包括沿钢壳长度方向安装的多个检测板12，相邻检测板之间的间距为300mm，检测板为铝板，检测板外贴附有压板9，压板为钢板，在钢壳外壁上焊接有向外的螺柱10，钢板上加工有与螺柱相配合的螺栓孔，在检测板的外表面贴附有热电偶14，在压板上加工有与热电偶相配合的凹槽13，热电偶的线缆11通过凹槽底部向外穿出压板，进而能够对钢壳进行温度检测，在安装时，通过螺母向内推动检测板，检测板为铝板，变形后与钢壳贴合，导热效率高。

钢壳下端连接有摆动驱动装置，摆动驱动装置包括底座15，底座为水泥座，底座上安装有向上的支撑柱16，支撑柱由工字钢或者管材制成，钢壳能够在支撑柱上端摆动，钢壳两端与底座之间连接有升降驱动件，具体为，升降驱动件为向上的驱动油缸18，支撑柱、驱动油缸与钢壳之间均通过摆动连接组件连接，摆动连接组件包括与钢壳连接的第一连接座17、与相应的支撑柱或者驱动油缸连接的第二连接座19，第一连接座和第二连接座均包括基板21，基板为钢板，第一连接座的基板与钢壳下表面贴合并焊接固定，第二连接座的基板与相应的支撑柱或者驱动油缸通过套管24连接，基板上安装有支撑件，支撑件上加工有连接槽，第一连接座和第二连接座相应的连接槽之间通过连接块20连接，为保证连接稳定，支撑件由多个相互平行的支撑板22组成，各支撑板端部均加工有弧形槽，各弧形槽之间形成连接槽，连接块为圆管，为避免连接块脱离连接槽，在基板端部焊接固定有护板23，在使用的过程中，通过控制两个驱动油缸的升降，使钢壳及沟槽向两个方向交替倾斜，倾斜角度控制在8°以内，进而将铁水导入两侧的容器，通过连接槽与连接块的配合，能够保证支撑柱及驱动油缸对钢壳的支撑，由于连接块为圆管、连接槽横截面为弧形，在摆动的过程中，摆动连接组件能够自动找到平衡位置，保证工作稳定性。

本实施例中工作衬层和高强预制件均由Al2O3-SiC-C质浇注料制成，由河北昊兴公司生产提供，高强预制件牌号为HX-GYZ-75，高强预制件的壁厚为300～600mm。

实施例2

如图1-8所示，一种高炉摆动溜槽，与其它实施例不同的是，高强预制件由以下重量的原料制成：电熔莫来石30Kg、烧结板状刚玉23Kg、黑碳化硅15Kg、锆英砂3.6Kg、高纯尖晶石微粉4.2Kg、氧化铝微粉7Kg、二氧化硅微粉1.9Kg、高强固体结合剂2.9Kg、烧结剂3.1Kg、抗氧化剂2.2Kg、防爆裂剂0.2Kg、复合分散剂0.3Kg，高强预制件的壁厚为250～450mm。

实施例3

如图1-8所示，一种高炉摆动溜槽，与其它实施例不同的是，高强预制件由以下重量的原料制成：电熔莫来石37Kg、烧结板状刚玉28Kg、黑碳化硅12Kg、锆英砂4.5Kg、高纯尖晶石微粉4.8Kg、氧化铝微粉6.2Kg、二氧化硅微粉2.3Kg、高强固体结合剂3.5Kg、烧结剂2.2Kg、抗氧化剂1.5Kg、防爆裂剂0.1Kg、复合分散剂0.4Kg，高强预制件的壁厚为250～450mm。

实施例4

如图1-8所示，一种高炉摆动溜槽，与其它实施例不同的是，高强预制件由以下重量的原料制成：电熔莫来石45Kg、烧结板状刚玉20Kg、黑碳化硅20Kg、锆英砂3Kg、高纯尖晶石微粉3.3Kg、氧化铝微粉8Kg、二氧化硅微粉3Kg、高强固体结合剂2Kg、烧结剂3Kg、抗氧化剂3Kg、防爆裂剂0.3Kg、复合分散剂0.2Kg，高强预制件的壁厚为250～450mm。

实施例5

如图1-4所示，一种高炉摆动溜槽，与其它实施例不同的是，高强预制件由以下重量的原料制成：电熔莫来石30Kg、烧结板状刚玉30Kg、黑碳化硅25Kg、锆英砂5Kg、高纯尖晶石微粉5.7Kg、氧化铝微粉5Kg、二氧化硅微粉1Kg、高强固体结合剂4Kg、烧结剂2Kg、抗氧化剂1Kg、防爆裂剂0.3Kg、复合分散剂0.4Kg，高强预制件的壁厚为250～450mm。

实施例1-5得到的高炉摆动溜槽，检测结果见附表1。

附表1

项目	壁厚/mm	一次通铁量/万吨
			实施例1	700	8.6
实施例2	500	13.1
			实施例3	480	12.8
实施例4	580	13.9
			实施例5	630	14.6

附表1中，壁厚为工作衬层和高强预制件的壁厚总和。

由附表1可以知道，按照实施例2-5制得的高炉摆动溜槽，与实施例1相比，一次通铁量提升至13万吨以上，使用寿命延长30%以上。

实施例1-5得到的高强预制件性能检测结果见附表2。

附表2

项目	耐压强度一/MPa	抗折强度一/MPa	体积密度一/Kg/dm3	耐压强度二/MPa	抗折强度二/MPa	体积密度二/Kg/dm3	加热永久线变化率/%
								实施例1	72	9.2	2.97	85	10.1	2.88	0.3
实施例2	85	11.3	3.02	103	13.7	3.00	0.05
								实施例3	91	12.5	3.08	112	14.1	3.05	0.08
实施例4	81	11.8	3.12	108	13.9	3.10	0.07
								实施例5	94	12.3	3.03	114	14.4	3.00	0.12

附表2中，耐压强度一、抗折强度一、体积密度一为经过110℃×24h干燥后常温下检测值，耐压强度二、抗折强度二、体积密度二为经过1500℃×3h烧后常温下检测值，加热永久线变化率为经过1500℃×3h烧后永久线变化率。

由实施例1-5及附表1-2可以知道，本发明提供的高炉摆动溜槽，结构简单，工作稳定性高，尤其是实施例2-5中，通过对配方组合进行优化，采用精选优质原材料，引入高强固体结合剂，烧结剂等，得到高炉摆动溜槽及其流嘴用高强预制件，有效提升了高强预制件的致密度、热震稳定性，高温烧后永久线变化率呈微膨胀且比较稳定，高温耐压抗折强度较大提升；配方通过优化、将挥发性极强的含碳材料的减少或弃之，减少了碳含量的排放利用环保，可有效降低了摆动溜槽及其流嘴综合运行成本、节约优质耐火原料资源，可提升大型高炉用摆动溜槽一次通铁量提升至13万吨以上，使用寿命延长30%以上，该发明具有显著的经济和社会效益。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高炉摆动溜槽，其特征在于，包括钢壳，所述钢壳内设置有耐火砖衬层，所述耐火砖衬层表面设置有工作衬层，所述工作衬层表面设置有流嘴，所述流嘴上设置有沟槽，所述流嘴由高强预制件拼接而成，所述钢壳下端设置有摆动驱动装置，所述摆动驱动装置包括底座，所述底座上设置有向上的支撑柱，所述钢壳能够在支撑柱上端摆动，所述钢壳至少有一端与底座之间连接有升降驱动件，

所述高强预制件由以下重量份数的原料制成：电熔莫来石30-45份、烧结板状刚玉20-30份、黑碳化硅10-25份、锆英砂3-5份、高纯尖晶石微粉3-6份、氧化铝微粉5-8份、二氧化硅微粉1-3份、高强固体结合剂2-4份、烧结剂1-4份、抗氧化剂1-3份、防爆裂剂0.1-0.3份、复合分散剂0.2-0.5份，

所述烧结剂由硼酸和硼砂组成，所述硼酸与硼砂的重量比为3-5:4-7，

所述抗氧化剂由金属硅和炭黑组成，所述金属硅与炭黑之间的重量比为3-7:4-8，

所述防爆裂剂由金属铝和防爆裂纤维组成，所述金属铝和防爆裂纤维之间的重量比为4-7:2-5，

所述复合分散剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠组成，所述三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的重量比为3-7:2-5，

所述高强固体结合剂为固体磷酸二氢铝。

2.根据权利要求1所述的高炉摆动溜槽，其特征在于，所述升降驱动件为向上的驱动油缸，所述支撑柱、驱动油缸与钢壳之间均通过摆动连接组件连接，所述摆动连接组件包括与钢壳连接的第一连接座、与相应的支撑柱或者驱动油缸连接的第二连接座，所述第一连接座和第二连接座均包括基板，所述基板上设置有支撑件，所述支撑件上设置有连接槽，所述第一连接座和第二连接座相应的连接槽之间通过连接块连接。

3.根据权利要求1所述的高炉摆动溜槽，其特征在于，所述钢壳横截面为U型，所述钢壳两侧壁向外倾斜0-30°，所述钢壳上端设置有向外的弯折板，所述耐火砖衬层包括底层和侧层，所述底层包括铺设在钢壳底部的垫层以及铺设在垫层上表面的面层，所述垫层及侧层均由多块砖块一组成，所述面层由多块砖块二组成，所述砖块二的宽度值大于砖块一的宽度值，所述垫层的砖缝与面层的砖缝不重合。

4.根据权利要求1所述的高炉摆动溜槽，其特征在于，所述工作衬层上端延伸至耐火砖衬层上侧，所述流嘴上端与工作衬层上端面平齐，所述流嘴上端面加工有吊耳孔。