CN111790899B - 一种钢锭浇注用中间包及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢锭浇注用中间包及其制备方法，中间包包括工作层和设置在工作层外侧的永久层，工作层包括包底部、沿包底部周向设置的包脚部以及包壁部，包脚部设置于包底部上，并贴合包壁部的内壁；永久层包括包底衬部和沿包底衬部周向设置的包壁衬部，包底衬部设置于包底部的下方，包壁衬部设置于包壁部的外侧。本发明通过包脚部设置，能够在中间包的包底部损坏严重、包壁部状况良好的情况下，仅更换包底部和包脚部，即可满足中间包的使用要求，从而延长包壁部的使用寿命。

Description

一种钢锭浇注用中间包及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢锭生产技术领域，尤其涉及一种钢锭浇注用中间包及其制备方法。

背景技术

现有大型钢锭生产一般采用电炉粗炼、炉外精炼、真空浇注三个冶炼工序，真空浇注是钢水由精炼包注入中间包内，再由中间包注入钢锭模内，钢锭模放置在真空罐内，中间包与真空罐之间密封，满足钢锭的真空浇注要求。中间包起到多包钢水浇注衔接作用，并调节钢水浇注速度、浇注温度，防止钢水二次氧化等作用。

目前中间包砌筑一般由永久层、工作层组成，其中永久层多采用粘土或高铝浇注料打结而成，工作层分为包壁和包底两部分，多采用高铝质的烧结耐火砖砌筑而成。

中间包使用过程中，一方面，钢水在中间包内会与包壁、包底的耐火砖发生侵蚀反应，造成耐火砖表面侵蚀，同时，钢水在浇注进中间包初始阶段，会对包底产生较强的机械冲刷，会造成包底耐火砖冲击凹坑，现有做法是在中间包包底冲击区采用预制整体冲击板、涂抹防冲刷涂层等方法，由于其冲击区材料的不稳定性，容易对钢水造成二次污染，并且清理困难，按传统砌筑方法，中间包包底损坏程度严重时，需要把包壁与包底全部拆除重新砌筑，但此时的中间包包壁仍然可以继续使用，存在包底与包壁使用寿命不同步的问题。另一方面，在中间包的耐火砖拆除时，容易对打结而成的永久层造成损坏，降低永久层的使用寿命。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案，以至少解决其中一个问题。

发明内容

本发明旨在提供一种钢锭浇注用中间包及其制备方法，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种钢锭浇注用中间包，包括工作层和设置在所述工作层外侧的永久层，

所述工作层包括包底部、沿所述包底部周向设置的包脚部以及包壁部，所述包脚部设置于所述包底部上，并贴合所述包壁部的内壁；

所述永久层包括包底衬部和沿所述包底衬部周向设置的包壁衬部，所述包底衬部设置于所述包底部的下方，所述包壁衬部设置于所述包壁部的外侧。

本发明的一个较佳实施例中，所述包脚部具有一朝向所述包底部倾斜的倾斜面。

本发明的一个较佳实施例中，所述工作层采用砖砌而成，所述包壁部采用砖体一砌筑，所述包脚部采用所述砖体一和砖体二砌筑，所述包底部采用砖体三砌筑。

本发明的一个较佳实施例中，所述永久层采用砖砌而成，所述包壁衬部采用砖体四砌筑，所述包底衬部采用砖体五砌筑。

本发明的一个较佳实施例中，所述砖体四和/或所述砖体五为高铝砖。

本发明的一个较佳实施例中，所述砖体一、所述砖体二和/或所述砖体三为锆莫来石砖。

本发明的一个较佳实施例中，所述锆莫来石砖含10%-15%氧化锆。

本发明的一个较佳实施例中，所述锆莫来石砖含12%氧化锆。

本发明的一个较佳实施例中，所述砖体一为双层结构，包括第一层和第二层，所述砖体一的工作面位于所述第一层，所述砖体一的非工作面位于所述第二层。

本发明的一个较佳实施例中，所述第一层采用原料一配制，所述第二层采用原料二配制，所述第一层和所述第二层一体压制成型，并经高温烧结所得，所述砖体一的工作面采用所述原料一配制，所述砖体一的非工作面采用所述原料二配制。

本发明的一个较佳实施例中，所述第一层的厚度不小于50mm。

本发明的一个较佳实施例中，所述第一层的厚度不小于55mm。

本发明的一个较佳实施例中，所述砖体一和所述砖体四为侧厚楔形砖。

本发明的一个较佳实施例中，所述砖体二为拱脚砖。

本发明的一个较佳实施例中，所述砖体三和所述砖体五为直形砖。

本发明的一个较佳实施例中，还包括包壳、水口以及水口座砖、包口压块，所述包壳设置于所述永久层的外侧，所述水口贯通所述工作层、所述永久层和所述包壳的底部，所述水口座砖沿所述水口周向设置，所述包口压块设置于所述工作层和所述永久层的顶端。

本发明还提供了一种钢锭浇注用中间包的制备方法，包括以下步骤：

S1砌筑所述永久层：

S1.1使用若干所述砖体五砌筑完成所述包底衬部；

S1.2沿所述包底衬部边缘由下往上使用若干所述砖体四砌筑完成所述包壁衬部；

S2砌筑所述工作层：

S2.1使用若干所述砖体一沿所述包底衬部的边缘以及所述包壁衬部的内壁由下往上砌筑完成所述包壁部；

S2.2使用若干所述砖体三沿所述包底衬部的上方至所述包壁部的边缘砌筑完成所述包底部；

S2.3使用若干所述砖体一沿所述包底部的边缘以及所述包壁部的内壁由下往上砌筑至少一层，再使用所述砖体二砌筑一层，完成所述包脚部。

本发明的一个较佳实施例中，所述永久层和所述工作层采用错缝砌筑。

本发明的一个较佳实施例中，砌筑所述永久层和所述工作层时使用非水性粘接剂。

本发明的一个较佳实施例中，所述包底部与所述包壁部之间填充有填充料。

本发明的一个较佳实施例中，所示填充料为石英砂。

本发明的一个较佳实施例中，步骤S2.3中，所述砖体一砌筑有三层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明通过包脚部设置，能够在中间包的包底部损坏严重、包壁部状况良好的情况下，仅更换包底部和包脚部，即可满足中间包的使用要求，从而延长包壁部的使用寿命，一般而言，通过本发明使得中间包永久层平均使用寿命达到120炉次，中间包包壁部平均使用寿命达到20炉次，每个炉龄期内中间包包底部挖修2次，达到延长中间包包壁部使用寿命的目的，明显降低中间包的使用成本。

（2）本发明通过采用高铝砖砌筑永久层，可以在中间包拆包时，可以降低中间包永久层表面的损坏程度，延长中间包永久层的使用寿命。

（3）本发明通过包脚部的倾斜面达到了缓冲钢水的作用，降低了钢水对包底部的冲刷，延长包底部的使用寿命。

（4）本发明采用锆莫来石砖砌筑工作层，提高了工作层的抗侵蚀性能，延长了工作层的使用寿命；进一步地，采用含10%-15%氧化锆的锆莫来石砖达到了性能需求和生产成本的协调。

（5）本发明采用双层结构的砖体一，一体压制、高温烧结制得，通过两层采用不同原料配制，例如工作面采用新料，非工作面采用废旧砖等再生原料，有效利用了废旧砖等工业废料，减少环境污染，同时，降低了中间包的制备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的剖视示意图；

图2为本发明中砖体一的三视示意图；

图3为本发明中砖体二的三视示意图；

图4为本发明中砖体三的三视示意图；

图5为本发明中砖体四的三视示意图；

图6为本发明中砖体五的三视示意图。

具体地，110、包底部；111、砖体三；

120、包壁部；121、砖体一；

130、包脚部；131、砖体二；132、倾斜面；

140、包底衬部；141、砖体五；

150、包壁衬部；151、砖体四；

160、包壳；

170、水口；171、水口座砖；

180、包口压块。

具体实施方式

下面将结合本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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种钢锭浇注用中间包，包括工作层和设置在工作层外侧的永久层。工作层包括包底部110、沿包底部110周向设置的包脚部130以及包壁部120。包脚部130设置于包底部110上，并贴合包壁部120的内壁。本中间包通过包脚部130设置，能够在包底部110损坏严重、包壁部120状况良好的情况下，仅更换包底部110和包脚部130，即可满足中间包的使用要求，从而延长包壁部120的使用寿命。一般而言，通过本发明使得中间包永久层平均使用寿命达到120炉次，中间包包壁部120平均使用寿命达到20炉次，每个炉龄期内中间包包底部110挖修2次，达到延长中间包包壁部120使用寿命的目的，明显降低中间包的使用成本。包脚部130优选具有一朝向包底部110倾斜的倾斜面132，从而达到缓冲钢水的作用，降低了钢水对包底部110的冲刷，延长包底部110的使用寿命。

本中间包的永久层包括包底衬部140和沿包底衬部140周向设置的包壁衬部150，包底衬部140设置于包底部110的下方，包壁衬部150设置于包壁部120的外侧。

如图1-4所示，在本发明的一个较佳实施例中，工作层采用砖砌而成。具体地，包壁部120采用砖体一121砌筑，包脚部130采用砖体一121和砖体二131砌筑，包底部110采用砖体三111砌筑。通过采用不同砖体使得能够较为紧密、快捷地设置工作层。进一步地，包脚部130采用至少一层砖体一121和一层砖体二131砌筑，再进一步地，包脚部130采用三层砖体一121和一层砖体二131砌筑。

砖体一121、砖体二131和/或砖体三111优选为锆莫来石砖，从而能够提高工作层的抗侵蚀性能，延长了工作层的使用寿命。进一步地，锆莫来石砖含10%-15%氧化锆，以达到性能需求和生产成本的协调。最优地，锆莫来石砖含12%氧化锆。

在本发明的一个较佳实施例中，砖体一121为双层结构，包括第一层和第二层，砖体一121的工作面位于第一层，非工作面位于第二层。优选地，第一层采用原料一配制，第二层采用原料二配制，第一层和第二层一体压制成型，并经高温烧结所得，砖体一121的工作面采用原料一配制，砖体一121的非工作面采用原料二配制，例如原料一采用新料，原料二代用废旧砖等再生原料，有效利用了废旧砖等工业废料，减少环境污染，同时，降低了中间包的制备成本。进一步地，第一层的厚度不小于50mm，再进一步地，第一层的厚度不小于55mm，从而实现较佳的使用效果。一般而言，第一层的厚度在50-55mm即可，允许有偏差。在一实施例中，原料一的配方是ZrO₂含量不低于10%、Al₂O₃含量不低于60%、SiO₂含量不大于25%，原料二是使用后的废砖进行回收，清除表面残渣、冷钢，加工、粉碎后制作成原料。砖体一121压制前，在模具中放置挡板，先加入原料二，再加入原料一，抽出挡板，再进行一体压制。

如图1和图5-6所示，本发明的一个较佳实施例中，永久层采用砖砌而成。具体地，包壁衬部150采用砖体四151砌筑，包底衬部140采用砖体五141砌筑。砖体四151和/或砖体五141优选为高铝砖，可以在中间包拆包时，可以降低中间包永久层表面的损坏程度，延长中间包永久层的使用寿命。

如图2和图5所示，在本发明的一个较佳实施例中，砖体一121和砖体四151为侧厚楔形砖。侧厚楔形砖指的是大小头尺寸a及a1发生在厚度上的楔形砖，或者说小面为对称梯形的六面体的楔形砖。在一实施例中，砖体一121的长L1（即b）为230mm，宽W1为150mm，厚分别为80mm、70mm（即a为80mm，a1为70mm）；砖体四151的长L4（即b）为230mm，宽W4为80mm，厚分别为65mm、60mm（即a为65mm，a1为60mm）。当然砖体一121和砖体四151的具体尺寸不限于此，其砖型尺寸根据中间包包壳160形状和砖体制造压机能力定制，以上尺寸是最大尺寸。

如图3所示，在本发明的一个较佳实施例中，砖体二131为拱脚砖。在一实施例中，砖体二131的倾斜角α为47°，B为230mm，A为150mm，D为80mm，E为10mm，a为70mm，a1为60mm。当然砖体二131的具体尺寸不限于此，其砖型尺寸根据中间包包壳160形状和砖体制造压机能力定制，以上尺寸是最大尺寸。

如图4和图6所示，在本发明的一个较佳实施例中，砖体三111和砖体五141为直形砖。在一实施例中，砖体三111的长L3为200mm，宽W3为100mm，厚D3为80mm；砖体五141的长L5为230mm，宽W5为114mm，厚D5为65mm。当然砖体三111和砖体五141的具体尺寸不限于此，其砖型尺寸根据中间包包壳160形状和砖体制造压机能力定制，以上尺寸是最大尺寸。

如图1所示，在本发明的一个较佳实施例中，中间包还包括包壳160、水口170以及水口座砖171、包口压块180。包壳160设置于永久层的外侧，水口170贯通工作层、永久层和包壳160的底部，水口座砖171沿水口170周向设置，包口压块180设置于工作层和永久层的顶端。

本发明还提供了一种钢锭浇注用中间包的制备方法，包括以下步骤：

S1砌筑永久层：

S1.1使用若干砖体五141砌筑完成包底衬部140；

S1.2沿包底衬部140边缘由下往上使用若干砖体四151砌筑完成包壁衬部150；

S2砌筑工作层：

S2.1使用若干砖体一121沿包底衬部140的边缘以及包壁衬部150的内壁由下往上砌筑完成包壁部120；

S2.2使用若干砖体三111沿包底衬部140的上方至包壁部120的边缘砌筑完成包底部110；

S2.3使用若干砖体一121沿包底部110的边缘以及包壁部120的内壁由下往上砌筑至少一层，再使用砖体二131砌筑一层，完成包脚部130。

在本发明的一个较佳实施例中，永久层和工作层采用错缝砌筑。

在本发明的一个较佳实施例中，砌筑永久层和工作层时使用非水性粘接剂。

在本发明的一个较佳实施例中，包底部110与包壁部120之间填充有填充料。填充料优选采用石英砂。

在本发明的一个较佳实施例中，步骤S2.3中，砖体一121砌筑有三层。

在一具体实施例中，可以理解的是，砌筑时，先由中间包包底部110钢板的水口170开孔，定位水口座砖171的位置，沿水口座砖171铺设砖体五141至中间包包壳160，再由下往上砌筑砖体四151至包口压块180，完成中间包永久层的砌筑。

砌筑过程中，砖体五141与包壳160的边缘空隙用石英砂填充，砖与砖之间不允许涂抹泥浆等含有水分的粘结剂。中间包永久层仅在严重损坏变形、缺块的情况下，拆除后重新砌筑，一般拆包、挖修时，中间包永久层保留。

用砖体一121沿砖体五141往上砌筑，紧贴砖体四151至包口压块180，砌筑过程中，砖与砖之间不允许涂抹泥浆等含有水分的粘结剂。

用砖体三111沿水口座砖171砌筑，至包壁部120边缘，包底部110与包壁部120的边缘空隙用石英砂填充，砌筑过程中，砖与砖之间不允许涂抹泥浆等含有水分的粘结剂。

先用砖体一121靠近包壁部120由下往上砌筑三层，在使用砖体二131砌筑一层，起到缓冲钢水的作用，砌筑过程中，砖与砖之间不允许涂抹泥浆等含有水分的粘结剂。

在中间包包底部110损坏严重时，可以选择对包脚部130、包底部110进行挖修，拆除后重新砌筑包底部110和包脚部130，而不影响包壁部120，通过挖修，延长中间包的整体使用寿命。

特别指出，每层砖砌筑时，采用错缝砌筑方法。

综上所述，本发明通过包脚部设置，能够在中间包的包底部损坏严重、包壁部状况良好的情况下，仅更换包底部和包脚部，即可满足中间包的使用要求，从而延长包壁部的使用寿命。一般而言，通过本发明使得中间包永久层平均使用寿命达到120炉次，中间包包壁部平均使用寿命达到20炉次，每个炉龄期内中间包包底部挖修2次，达到延长中间包包壁部使用寿命的目的，明显降低中间包的使用成本。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种钢锭浇注用中间包，包括工作层和设置在所述工作层外侧的永久层，其特征在于，

所述工作层包括包底部、沿所述包底部周向设置的包脚部以及包壁部，所述包脚部设置于所述包底部上，并贴合所述包壁部的内壁，以在所述包底部损坏严重、包壁部状况良好的情况下，更换所述包底部和包脚部；

所述永久层包括包底衬部和沿所述包底衬部周向设置的包壁衬部，所述包底衬部设置于所述包底部的下方，所述包壁衬部设置于所述包壁部的外侧；

所述工作层采用砖砌而成，所述包壁部采用砖体一砌筑，所述包脚部采用所述砖体一和砖体二砌筑，所述包底部采用砖体三砌筑；

所述永久层采用砖砌而成，所述包壁衬部采用砖体四砌筑，所述包底衬部采用砖体五砌筑；

所述砖体四和/或所述砖体五为高铝砖。

2.根据权利要求1所述的钢锭浇注用中间包，其特征在于，所述包脚部具有一朝向所述包底部倾斜的倾斜面。

3.根据权利要求1所述的钢锭浇注用中间包，其特征在于，所述砖体一、所述砖体二和/或所述砖体三为锆莫来石砖。

4.根据权利要求3所述的钢锭浇注用中间包，其特征在于，所述锆莫来石砖含10%-15%氧化锆。

5.根据权利要求1或3或4所述的钢锭浇注用中间包，其特征在于，所述砖体一为双层结构，包括第一层和第二层，所述砖体一的工作面位于所述第一层，所述砖体一的非工作面位于所述第二层。

6.根据权利要求5所述的钢锭浇注用中间包，其特征在于，所述第一层的厚度不小于50mm。

7.根据权利要求1所述的钢锭浇注用中间包的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1砌筑所述永久层：

S1.1使用若干所述砖体五砌筑完成所述包底衬部；

S1.2沿所述包底衬部边缘由下往上使用若干所述砖体四砌筑完成所述包壁衬部；

S2砌筑所述工作层：

S2.1使用若干所述砖体一沿所述包底衬部的边缘以及所述包壁衬部的内壁由下往上砌筑完成所述包壁部；

S2.2使用若干所述砖体三沿所述包底衬部的上方至所述包壁部的边缘砌筑完成所述包底部；

S2.3使用若干所述砖体一沿所述包底部的边缘以及所述包壁部的内壁由下往上砌筑至少一层，再使用所述砖体二砌筑一层，完成所述包脚部。

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