CN204842949U - 一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖及座砖模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖及座砖模具，该座砖包括座砖本体，座砖本体整体呈圆柱形，座砖本体包括上本体和下本体，上本体高度h为260～300mm，上本体内壁沿圆周方向横向设有沿高度方向均匀分布的凹沟，上本体内壁上的凹沟为3~5条，凹沟的深度与宽度一致，为6～10mm。应用本实用新型制备的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖性价比优于现有的复合透气砖座砖，侵蚀速率同比降低0.5mm/炉以上，使用寿命同比提高10炉以上。

Description

一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖及座砖模具

技术领域

本实用新型涉及一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖及座砖模具，属炼钢耐火材料技术领域。

背景技术

钢包是炼钢装运钢水和LF、RH等炉外精炼的基本容器，透气砖是向钢水内吹入氩气的透气元件，有外装式和整体透气砖两种，而透气砖座砖是定位外装式透气砖、置于钢包包底内衬耐火材料元件。目前，现有技术生产的钢包透气座座砖寿命低，是影响钢包工作衬耐火材料寿命和成本的几个关键共性技术难题之一。现有技术生产的钢包透气砖座砖存在以下问题和不足：（1）透气砖座砖本体的上部、下部采用相同品级的浇注料浇注成型，性价比低，使用寿命低；（2）钢包透气砖座砖本体与安装孔采用两种材质和机压、浇注两次成型工艺，工艺复杂，生产成本高。（3）目前的座砖多为方砖，由于方砖壁厚不均匀，会产生热应力，导致座砖部分部位缩孔、变形、裂纹，使座砖使用寿命缩短。

中国专利文献CN202097397U（申请号：201120136171.9）公开了一种复合透气砖座砖，属冶金设备用耐火材料，包括上部座砖、下部座砖，其中，下部座砖的高度要略低于工业上规定的透气砖残余砖芯的高度，在透气砖投入使用时，上部座砖采用铬刚玉、板刚玉、锆刚玉、白刚玉、棕刚玉等高档材料制备；下部座砖采用低档材料制备，与座砖整体全部采用高档材料制备相比较，生产成本大幅降低，该专利制备的复合透气砖座砖存在以下不足：一是在使用和烧洗过程中，钢水、钢渣沿透气砖与透气砖座砖之间的环缝渗入，加剧了透气砖、透气砖座砖的侵蚀，影响使用寿命；二是制备上部座砖采用铬刚玉、板刚玉、锆刚玉、白刚玉、棕刚玉等高档材料制备，能提高其抗侵蚀性能，但其热震稳定性差，易发生裂纹、断裂问题，使该实用新型的复合透气砖座砖使用寿命缩短。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖，该钢包透气砖座砖生产成本低，使用寿命长，可以防止钢水、钢渣下渗。

本实用新型还提供一种用于制备复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖的模具。

本实用新型的技术方案如下：

一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖，包括座砖本体，座砖本体整体呈圆柱形，座砖本体中部设置有贯穿座砖本体的安装孔；所述的座砖本体包括上本体和下本体，其特征在于，上本体高度h为260～300mm，上本体内壁沿圆周方向横向设有沿高度方向均匀分布的凹沟，上本体内壁上的凹沟为3~5条，凹沟的深度与宽度一致，为6～10mm。

本实用新型优选的，上本体和下本体分别采用不同的浇注料一次浇注成型，上本体高度h为280～290mm，下本体采用铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型。

本实用新型优选的，所述座砖本体的外径D为360～380mm，座砖本体的总高度H为420～470mm。

本实用新型的座砖本体的平均壁厚为50～100mm。

本实用新型优选的，所述安装孔为截头圆台形，圆台形上端口直径d1为125～150mm，圆台形下端口直径d2为195～220mm。

用于制备上述复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖的模具，包括模芯、固定框、模框和底板，模芯位于模框内部中心，模芯和模框的底部固定于底板上，固定框位于模框外周，固定框由四块可拆装的平板钢板通过螺栓固定在一起，其特征在于，在模芯的上部外壁表面沿圆周方向横向设置有凹沟成型圈，所述的凹沟成型圈为3-5条，在模芯上部高度方向上上下平均分布，凹沟成型圈的厚度与纵截面的宽度一致，为6～10mm。

本实用新型优选的，凹沟成型圈为圆圈形橡皮筋。

本实用新型上本体采用的高纯度铬镁莫来石刚玉浇注料，原料组分如下，均为重量百分比：10mm≦粒度<15mm的电熔白刚玉12~20%，5mm≦粒度<10mm的电熔白刚玉5~12%，3mm≦粒度<5mm的电熔白刚玉8.0~15%，1mm≦粒度<3mm的电熔白刚玉3.0~10%，0.088mm≦粒度<1mm的电熔白刚玉5.0~10%，0.044mm≦粒度<0.088mm的板状刚玉细粉5.0~10%，粒度<0.044mm的板状刚玉微粉3.0~8.0%，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉1.0~5.0%，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉1.0~5.0%，1mm≦粒度<3mm的电熔锆莫来石5~20%，0.088mm≦粒度<1mm的电熔锆莫来石3.0~10%，电熔Cr₂O₃微粉2.0~6.0%，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉3.0~8.0%，α-Al₂O₃微粉1.0~5.0%，活性SiO₂微粉2.0~6.0%，纯铝酸钙水泥2.0~5.0%，木钙0.03~0.15%，三聚磷酸钠0.05~0.2%，耐热钢纤维0.03~0.1%。

下本体采用的铬镁莫来石刚玉浇注料，原料组分如下，均为重量百分比：10mm≦粒度<15mm的矾土基刚玉15~25%，5mm≦粒度<10mm的矾土基刚玉5.0~10%，3mm≦粒度<5mm的矾土基刚玉10~15%，1mm≦粒度<3mm的矾土基刚玉3.0~10%，0.088mm≦粒度<1mm的矾土基刚玉6.0~15%，0.044mm≦粒度<0.088mm的电熔白刚玉细粉2.0~10%，粒度<0.044mm的电熔白刚玉微粉2.0~10%，0.088mm≦粒度<0.5mm的电熔镁砂细粉1.0~5.0%，粒度≦0.044mm的电熔镁砂微粉1.0~5.0%，1mm≦粒度<3mm的电熔锆莫来石6~15%，0.088mm≦粒度<1mm的电熔锆莫来石1.0~5.0%，电熔Cr₂O₃微粉1.0~5.0%，粒度<0.044mm的电熔尖晶石微粉1.0~5.0%，α-Al₂O₃微粉2.0~8.0%，活性SiO₂微粉0.5~1.5%，纯铝酸钙水泥2.5~5.0%，木钙0.02~0.1%，三聚磷酸钠0.1~0.3%，耐热钢纤维0.01~0.05%。

所述电熔白刚玉是用工业氧化铝电熔生产，其Al₂O₃≥98.1%，SiO₂≤0.5%，Fe₂O₃≤0.3%，TiO2≤0.2%，CaO≤0.29%，MgO≤0.14%，K₂O≤0.05%，Na₂O≤0.41%，体积密度≥3.80g/cm³，显气孔率≤4.0%。

所述板状刚玉，是用工业氧化铝采用电熔法法生产，氧化铝晶粒达到完全的再结晶α-Al₂O₃，其Al₂O₃≥99.3%，SiO₂≤0.18%，Fe₂O₃≤0.1%，Na₂O≤0.28%，体积密度≥3.76g/cm³，显气孔率≤2.6%。

所述电熔镁砂选用牌号为BMS—97。

所述电熔锆莫来石，其Al₂O₃含量为42~47%，SiO₂含量为16~20%，ZrO₂含量为35~40%，Fe₂O₃、CaO等其他杂质含量为0.5~4.0%，体积密度≥3.60g/cm³，显气孔率≤3.0%。

所述电熔Cr₂O₃微粉，浅绿至深绿色细小六方结晶，Cr₂O₃≥99%,熔点2266±25℃，水分含量≤0.2%，320目筛余物≤0.5%。

所述电熔尖晶石，其MgO含量为28.4~36.6%，Al₂O₃含量为52.9~70.4%，SiO₂含量为0.3~3.33%，Fe₂O₃含量为0.3~1.89%，CaO含量为0.4~0.89%，TiO₂含量为2.10~2.52%，体积密度≥3.17g/cm³，显气孔率≤6.9%。

所述活性SiO₂微粉，是生产金属硅或硅铁合金的副产品，硅灰中SiO₂含量≥92%，粒度小于5μm，且粒度小于2μm的占80～85％。

所述α-Al₂O₃微粉，是工业氧化铝煅烧制成的，其Al₂O₃微粉＞99%，粒度小于2μm。

所述纯铝酸钙水泥，其牌号为CA-70。

所述木钙，是一种多组分高分子聚合物阴离子表面活性剂，其木质素含量为55-65%，水不溶物为0.5-1.5%，还原物为5-13%，PH值：4.5–7。

所述耐热钢纤维，是用含铬镍等合金元素的耐热钢生产的，选用牌号为310。

所述矾土基烧结刚玉，是用铝土矿烧结生产，其Al₂O₃≥98.7%，SiO₂≤0.01%，Fe₂O₃≤0.12%，TiO₂≤0.01%，CaO≤0.02%，MgO≤0.02%，K₂O≤0.02%，Na₂O≤0.05%，体积密度≥3.67g/cm³，显气孔率≤1.8%。

经无数次实验，本实用新型意外发现：（1）座砖本体整体为圆柱形，横剖面为圆形，上本体采用高纯度铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型，高度h为250～300mm，下本体采用普通铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型，同比横剖面以圆的直径为边长的正方形的钢包水口座砖本体，浇注料用量同比减少21.5%，降低了生产成本，使得本实用新型的复合式钢包透气砖座砖，其性价比高于现有技术生产的钢包透气砖座砖；本实用新型的设计是基于钢包钢包透气砖座砖本体上部、下部不同的使用条件和使用性能要求，本体上部直接与高温钢水、熔渣接触，要求其抗冲刷、抗侵蚀性能强，而本体下部不直接与高温钢水、熔渣接触，其抗冲刷、抗侵蚀性能可适当降低，而高度h为220～270mm，这是基于高温钢水、熔渣对本体上部的最大侵蚀高度，是通过实验室抗渣性测试和现场应用验证后确定的；上本体内壁圆周方向设置若干条凹沟，防止透气砖在使用和烧洗过程中钢水、钢渣沿透气砖与透气砖座砖之间的环缝渗入导致的透气砖与透气砖座砖的异常侵蚀和穿钢事故。圆柱形座砖本体壁厚均匀，在制备烘烤和浇钢使用过程中，温度沿壁分布均匀，减少了热应力，避免缩孔、变形、裂纹，同时延长了座砖使用寿命。

本实用新型的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖的制备方法，先浇注下本体，后浇注上本体，包括步骤如下：

1）将制备透气砖座砖的模具内壁均匀刷油后，放置到振动台上；

2）按照下本体的铬镁莫来石刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混5~10分钟，混合均匀后加入物料总重量5.0～5.5%的水，湿混5~10分钟，混合均匀，得下本体泥料；

3）将下本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至上本体泥料的高度为(H－h)mm；

4）按照上本体的高纯度铬镁莫来石刚玉浇注料的组分配比配料后，先干混5~10分钟，混合均匀后加入物料总重量4.5～5.0%的水，湿混5~10分钟，混合均匀，得上本体泥料；

5）将下本体泥料摊平，在下本体泥料凝固前立即将上本体泥料加入模具内，边加料边振动，直至泥料与模具上边缘持平，继续振动至表面致密泛浆；

6）在温度17-25℃、湿度大于90%的条件下养护2～3天后，脱模，制得透气砖座砖本体生坯；

7）将透气砖座砖本体生坯烘烤，然后自然冷却，钢包水口座砖本体成品。

本实用新型优选的，透气砖座砖本体生坯烘烤及冷却按如下流程；a、从0～150℃以10℃/h升温速度升温，升温至135～150℃；b、在135～150℃保温，保温时间12～16h；c、再从135～150℃以10℃/h升温速度升温，升温至235～250℃；d、在235～250℃保温，保温时间8～12h；e、再从235～250℃以15℃/h升温速度升温，升温至575～600℃，f、在575～600℃保温8～12h后，停火自然冷却，冷却时间12～24h，复合式钢包透气砖座砖制备完成。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖本体上本体采用高纯度铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型，高度h为250～300mm，下本体采用普通铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型，座砖本体整体呈圆柱形，上本体内壁周向设置若干条凹沟，取得了预料不到的技术效果：使得本实用新型的复合式钢包透气砖座砖的性价比高于现有专利CN202097397U（申请号：201120136171.9）生产的复合透气砖座砖，生产成本相当，但复合透气砖座砖使用寿命同比提高10炉以上，同时防止透气砖在使用和烧洗过程中钢水、钢渣沿透气砖与透气砖座砖之间的环缝渗入导致的透气砖与透气砖座砖的异常侵蚀和穿钢事故。

（2）本实用新型的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖应用后，侵蚀速率降低，由此减缓了高温钢水、熔渣对定位于座砖内的透气砖的直接侵蚀、冲刷，延长了配套使用的透气砖的使用寿命，第1块透气砖寿命同比提高5炉以上，第2块透气砖寿命同比提高7炉以上。

附图说明

图1是本实用新型的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖的主视结构示意图；

图2是本实用新型的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖的俯视结构示意图；

图3是本实用新型用于制备复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖的模具结构示意图。

图中：1-上本体；2-下本体；3-安装孔；4-凹沟；5-圆圈形橡皮筋；6-模芯；7-固定框；8-模框；9-螺栓；10-底板。

具体实施方式

以下实施例是对实用新型的制备工艺进一步说明，但本实用新型并不局限于此。

实施例1

一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖，结构如图1、2所示，包括座砖本体，座砖本体整体呈圆柱形，座砖本体中部设置有贯穿座砖本体的安装孔3，装孔为截头圆台形，圆台形上端口直径d1为125mm，圆台形下端口直径d2为195mm。座砖本体包括上本体1和下本体2，上本体1和下本体2分别采用不同的浇注料一次浇注成型，上本体1采用高纯度铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型，上本体1高度h为300mm，下本体2采用铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型，上本体内壁沿圆周方向横向设有沿高度方向均匀分布的凹沟4，凹沟4为5条，凹沟4的深度与宽度一致，均为6mm。

座砖本体的外径D为360mm，座砖本体的总高度H为470mm。

实施例2

一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖，同实施例1，不同之处在于：

圆台形上端口直径d1为150mm，圆台形下端口直径d2为220mm。座砖本体包括上本体1和下本体2，上本体1高度h为260mm，上本体内壁沿圆周方向横向设有沿高度方向均匀分布的凹沟4，凹沟4为3条，凹沟4的深度与宽度一致，均为10mm。

实施例3

一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖，同实施例1，不同之处在于：

圆台形上端口直径d1为135mm，圆台形下端口直径d2为205mm。座砖本体包括上本体1和下本体2，上本体1高度h为270mm，上本体内壁沿圆周方向横向设有沿高度方向均匀分布的凹沟4，凹沟4为4条，凹沟4的深度与宽度一致，均为8mm。

实施例4

用于制备实施例1所述的透气砖座砖的模具，结构如图3所示，包括模芯6、固定框7、模框8和底板10，模芯6位于模框8内部中心，模芯6和模框8的底部固定于底板10上，固定框7位于模框8外周，固定框8由四块可拆装的平板钢板通过螺栓9固定在一起，在模芯6的上部外壁表面沿圆周方向横向设置有5条凹沟成型圈，凹沟成型圈为圆圈形橡皮筋5，在模芯6上部高度方向上上下平均分布，圆圈形橡皮筋5的厚度与纵截面的宽度一致，为6mm。

实施例5

用于制备实施例2所述的透气砖座砖的模具，与实施例4所述透气砖座砖的模具的不同之处在于：

在模芯6的上部外壁表面沿圆周方向横向设置有3条凹沟成型圈，凹沟成型圈为圆圈形橡皮筋5，在模芯6上部高度方向上上下平均分布，圆圈形橡皮筋5的厚度与纵截面的宽度一致，为10mm。

实施例6

用于制备实施例3所述的透气砖座砖的模具，与实施例4所述透气砖座砖的模具的不同之处在于：

在模芯6的上部外壁表面沿圆周方向横向设置有4条凹沟成型圈，凹沟成型圈为圆圈形橡皮筋5，在模芯6上部高度方向上上下平均分布，圆圈形橡皮筋5的厚度与纵截面的宽度一致，为8mm。

对比例：中国专利文献CN202097397U（申请号：201120136171.9）的一种复合透气砖座砖，包括上部座砖、下部座砖，其中，上部座砖完全采用高档材料制备，下部座砖采用低档材料制备。

本实用新型实施例1-3与对比例CN202097397U（申请号：201120136171.9）的一种复合透气砖座砖的生产成本及在130tLF钢包上使用情况对比，如下表1所示：

表1

项目	生产成本/元/块	侵蚀速率/ mm/炉	透气砖座砖寿命/炉次	第1块透气砖寿命/炉次	第2块透气砖寿命/炉次
						实施例1	1250	5.1	50～55	28～32	22～25
实施例2	1170	5.3	46～50	26～30	20～23
						实施例3	1210	5.2	47～52	27～31	21～24
对比例	1230	5.8	35～42	22～26	13～17

通过上表1中的数据对比，应用本实用新型制备的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖性价比优于现有专利CN202097397U（申请号：201120136171.9）生产的复合透气砖座砖，生产成本相当，侵蚀速率同比降低0.5mm/炉以上，使用寿命同比提高10炉以上，与透气砖座砖配套使用的第1块透气砖寿命同比提高5炉以上，第2块透气砖寿命同比提高7炉以上。

Claims (6)

1.一种复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖，包括座砖本体，座砖本体整体呈圆柱形，座砖本体中部设置有贯穿座砖本体的安装孔；所述的座砖本体包括上本体和下本体，其特征在于，上本体高度h为260～300mm，上本体内壁沿圆周方向横向设有沿高度方向均匀分布的凹沟，上本体内壁上的凹沟为3~5条，凹沟的深度与宽度一致，为6～10mm。

2.根据权利要求1所述的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖，其特征在于，上本体和下本体分别采用不同的浇注料一次浇注成型，上本体高度h为280～290mm，下本体采用铬镁莫来石刚玉浇注料浇注成型。

3.根据权利要求1所述的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖，其特征在于，所述座砖本体的外径D为360～380mm，座砖本体的总高度H为420～470mm。

4.根据权利要求1所述的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖，其特征在于，所述安装孔为截头圆台形，圆台形上端口直径d1为125～150mm，圆台形下端口直径d2为195～220mm。

5.用于制备权利要求1所述的复合式高寿命、低成本钢包透气砖座砖的模具，包括模芯、固定框、模框和底板，模芯位于模框内部中心，模芯和模框的底部固定于底板上，固定框位于模框外周，固定框由四块可拆装的平板钢板通过螺栓固定在一起，其特征在于，在模芯的上部外壁表面沿圆周方向横向设置有凹沟成型圈，所述的凹沟成型圈为3-5条，在模芯上部高度方向上上下平均分布，凹沟成型圈的厚度与纵截面的宽度一致，为6～10mm。

6.根据权利要求5所述的模具，其特征在于，凹沟成型圈为圆圈形橡皮筋。