CN212350352U

CN212350352U - 一种钢包结构

Info

Publication number: CN212350352U
Application number: CN202020003002.7U
Authority: CN
Inventors: 孙乐飞; 宋小伟; 帅勇; 王国文; 方炜; 操瑞宏; 郭文波; 王学林; 李声延; 刘志芳; 杨帆; 潘津; 傅清霞; 邱香花
Original assignee: Xinyu Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Xinyu Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-01-02
Filing date: 2020-01-02
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2030-01-02

Abstract

本实用新型公开了一种钢包结构，包括钢包壳体、包底永久层、筑底耐火砖、透气砖、水口砖和包身的保温层、永久层和工作层，保温层介于钢包壳体、永久层之间，所述包身永久层厚度45～55mm，包身永久层与工作层之间设置有保护层，从外至内依次为保温层、永久层、保护层、工作层，在钢包渣线区域的外围钢包壳体上设置有热电偶及温度显示器；所述保温层采用纳米绝热板制成；所述永久层采用半轻质耐火浇注料浇注而成。本实用新型有效提高钢包的安全性，减少钢水热量损失，大幅度降低钢包维修工作量和材料消耗。

Description

一种钢包结构

技术领域

本实用新型涉及一种冶金设备制造技术领域，特别涉及一种钢包制造技术，具体为一种钢包结构。

背景技术

钢包作为冶金工业转炉、电炉炼钢过程中重要容器，是炼钢工艺流程中熔炼、炉外精炼和连铸中间等环节必不可少钢水承载工具，是炼钢工序稳定有序进行的根本保证，因此，钢包的使用性能对整个炼钢生产过程的顺行起到至关重要的作用。

现有钢包包衬包括包底、包身，包身由内至外依次为工作层、永久层和保温层。工作层与钢水和液渣接触，一旦工作层侵蚀至安全厚度，必须下线。下线的钢包必须将工作层、永久层和保温层全部拆除，重新制作，消耗大量人力、物力，并且重新制作的钢包永久层需要烘烤，煤气消耗高。保温层采用硅酸铝质石棉毡（通常导热系数在0.15 W/m·k左右），永久层采用硅酸铝质纤维（通常导热系数在1.5 W/m·k左右）整体浇注成型，而这些耐火材料的导热系数大，保温效果不好，导致钢包外壁温度高，钢水热损失大，钢包使用过程中钢水温降过大。这就要求提高转炉出钢温度或增加LF精炼时间，增加能耗，而对于经过吹氩站直上连铸的钢种，容易导致浇注过程中因钢水温度低中途换钢水和停机事故发生。

现有钢包正常使用过程中，其工作层的侵蚀深度采用目测的方法来判断，没有专用的检测方法。由于钢包使用中处于高温环境，工作状况恶劣，并且工作层表面有结渣的存在，工作层的侵蚀情况难以准确判断。当工作层耐材残余厚度低于设定的安全厚度而没有及时发现时，存在安全隐患，易导致钢水穿包事故，造成重大经济损失。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提供一种钢包结构，改变现有钢包结构和制造方法，通过缩减永久层，在永久层与工作层之间增加一层保护层砖，并且替换保温层及永久层的材质，来提高钢包的安全性，减少钢水热量损失，大幅度降低钢包维修工作量和材料消耗。

本实用新型所采用的技术方案是：一种钢包结构，包括钢包壳体、包底永久层、筑底耐火砖、透气砖、水口砖和包身的保温层、永久层和工作层，保温层介于钢包壳体、永久层之间，其特征在于，所述包身永久层厚度45～55mm，包身永久层与工作层之间设置有保护层，从外至内依次为保温层、永久层、保护层、工作层，在钢包渣线区域的外围钢包壳体上设置有热电偶及温度显示器；所述保温层采用纳米绝热板制成；所述永久层采用半轻质耐火浇注料浇注而成。

所述保护层、工作层采用耐火砖错缝砌筑而成，构成双环砖结构。

所述保护层厚度55～65mm，渣线区域工作层厚度155～190mm，钢水区域工作层厚度140～150mm。

所述纳米绝热板由纳米SiO₂粉料压制成型后铝箔封装制成，其物理性质为：导热系数≤0.015 W/m·k，重烧线变化率-1.8～-1.6%，容重330～370 kg/m³。

所述半轻质耐火浇注料包括主成分Al₂O₃52.0～58.0%，CaO 1.0～2.0%，其物理性质为：导热系数≤1.291 W/m·k，重烧线变化率0～0.50%。

一种钢包结构的制造方法，包括包底永久层、筑底耐火砖、透气砖、水口砖和包身保温层、永久层、保护层、工作层的砌筑，具体操作步骤：

（1）砌筑包底：在钢包壳体内先用半轻质耐火浇注料打底，构筑包底永久层，在其上砌筑筑底耐火砖、透气砖、水口砖，构建包底平台；

（2）贴保温层：在钢包壳体内壁错缝紧贴两层纳米绝热板，厚度为8～12mm；

（3）砌筑保护层和工作层：从包底平台上距离保温层45～55mm处砌筑保护层耐火砖，再砌筑工作层耐火砖，构成双环砖结构，保护层砖和工作层砖砌筑时做到同层错缝，异层压缝；

（4）浇注包身永久层：从砌筑双环砖开始，每砌筑2～3层双环砖，在纳米绝热板与保护层砖之间注入半轻质浇注料，压实，厚度45～55mm，构筑包身永久层，重复此步骤直到钢包口沿；

（5）在钢包渣线区域的外围钢包壳体上打孔安装热电偶，测温探头与保护层接触，连接温度显示器。

进一步地，步骤（1）、（4）所述半轻质耐火浇注料包括主成分Al₂O₃52.0～58.0%，CaO 1.0～2.0%，其物理性质为：导热系数≤1.291 W/m·k，重烧线变化率0～0.50%。

进一步地，步骤（2）所述纳米绝热板由纳米SiO₂粉料压制成型后铝箔封装制成，其物理性质为：导热系数≤0.015 W/m·k，重烧线变化率-1.8～-1.6%，容重330～370 kg/m³。

进一步地，步骤（3）所述保护层厚度55～65mm，渣线区域工作层厚度155～190mm，钢水区域工作层厚度140～150mm。

本实用新型与现有技术相比，有益效果是：1、在永久层与工作层之间增加一层保护层砖，保护层砖与工作层砖构成双环砖结构，一旦钢包工作层砖局部耐材侵蚀异常或脱落，保护层砖构成第二道防线，钢包放完钢热修时更容易检查发现，可及时用耐火材料喷补，提高钢包包龄；同时在钢包最容易侵蚀穿包的渣线区域外围钢包壳体上设置热电偶及温度显示器，可以有效监测工作层温度异常，这样提高了钢包使用安全性，杜绝了包衬的穿钢漏钢事故。2、钢包设置保护层砖的好处是，一旦工作层侵蚀至安全厚度，下线维修只需拆除残余工作层，就可重新制作，并且不存在永久层重新烘烤，大幅度降低钢包维修工作量和材料、能源消耗。3、通过缩减永久层，保温层、永久层选择导热系数小的新材料，合理搭配保护层与工作层的厚度，增加钢包容积，减少钢水热量损失，有效的降低生产成本，提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型钢包结构的剖视图。

图2是本实用新型钢包结构S-S向俯视图。

图中：1、钢包壳体；2、保温层；3、永久层；4、保护层；5、工作层；6、筑底耐火砖；7、透气砖；8、水口砖；9、热电偶；10、温度显示器；A-钢水区域；B-渣线区域；C-渣线加强区域。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。参见图1、图2，一种钢包结构，包括钢包壳体1、包底永久层3、筑底耐火砖6、透气砖7、水口砖8和包身的保温层2、永久层3和工作层5，保温层2介于钢包壳体1、永久层3之间，其特征在于，所述包身永久层3厚度45～55mm，包身永久层3与工作层5之间设置有保护层4，从外至内依次为保温层2、永久层3、保护层4、工作层5，在钢包渣线区域B的外围钢包壳体1上设置有热电偶9及温度显示器10；所述保温层2采用纳米绝热板制成；所述永久层3采用半轻质耐火浇注料浇注而成。所述保护层4、工作层5采用耐火砖错缝砌筑而成，构成双环砖结构。所述保护层4厚度55～65mm，渣线区域B工作层5厚度155～190mm，钢水区域A工作层5厚度140～150mm。所述纳米绝热板由纳米SiO₂粉料压制成型后铝箔封装制成，其物理性质为：导热系数≤0.015 W/m·k，重烧线变化率-1.8～-1.6%，容重330～370 kg/m³。所述半轻质耐火浇注料包括主成分Al₂O₃52.0～58.0%，CaO 1.0～2.0%，其物理性质为：导热系数≤1.291 W/m·k，重烧线变化率0～0.50%。

结合图1、图2，一种钢包结构的制造方法，包括包底永久层3、筑底耐火砖6、透气砖7、水口砖8和包身保温层2、永久层3、保护层4、工作层5的砌筑，具体操作步骤：

（1）砌筑包底：在钢包壳体1内先用半轻质耐火浇注料打底，构筑包底永久层3，在其上砌筑筑底耐火砖6、透气砖7、水口砖8，构建包底平台；

（2）贴保温层2：在钢包壳体1内壁错缝紧贴两层纳米绝热板，厚度为8～12mm；

（3）砌筑保护层4和工作层5：从包底平台上距离保温层2的45～55mm处砌筑保护层4耐火砖，再砌筑工作层5耐火砖，构成双环砖结构，保护层4砖和工作层5砖砌筑时做到同层错缝，异层压缝；

（4）浇注包身永久层3：从砌筑双环砖开始，每砌筑2～3层双环砖，在纳米绝热板与保护层4砖之间注入半轻质浇注料，压实，厚度45～55mm，构筑包身永久层，重复此步骤直到钢包口沿；

（5）在钢包渣线区域B的外围钢包壳体1上打孔安装热电偶9，测温探头与保护层4接触，连接温度显示器。

进一步地，步骤（3）所述保护层4厚度55～65mm，渣线区域B工作层厚度155～190mm，钢水区域A工作层厚度140～150mm。

实施例1：以制作本实用新型120吨钢包为例，对本实用新型的可实现方式做进一步说明。本实用新型120吨钢包与100吨顶底复吹转炉配套。如图1、图2所示，先用26mm厚的钢板制作可装载120吨钢水的钢包壳体1，包体直径2.77m，高度3.7m。在钢包壳体1内砌筑包底，先用半轻质耐火浇注料打底，构筑包底永久层3，厚度100mm，干燥后，在其上砌筑筑底耐火砖6，筑底耐火砖6采用镁碳砖，要求中心800mm×800mm区域筑底耐火砖6厚度比其他区域厚度为350mm筑底耐火砖6高50mm，以抗击钢水倒入时的冲刷，透气砖7、水口砖8的厚度为350mm，构建包底平台。包底平台干燥后，从包底平台开始，在钢包壳体1内壁往上用粘结剂错缝粘贴保温层2，用小铁锤等工具均匀敲打保温层2，使其与内壁紧密结合。保温层2粘贴两层，每层厚度5mm，总厚10mm。保温层2材质选用纳米绝热板，纳米绝热板由纳米SiO₂粉料压制成型后用铝箔贴面封装制成，其物理性质为：导热系数≤0.015 W/m·k，重烧线变化率-1.8～-1.6%，容重330～370 kg/m³。永久层3材质选用半轻质耐火浇注料，该浇注料包括主成分Al₂O₃52.0～58.0%，CaO 1.0～2.0%，其物理性质为：导热系数≤1.291 W/m·k，重烧线变化率0～0.50%。相比其它材料的隔热保温效果而言，选用导热系数小的耐火材料作为保温层2、永久层3的耐火材料，其隔热保温效果更好。保温层2贴好后，砌筑保护层4和工作层5，均采用镁碳砖，从包底平台上距离保温层2的50mm处往上砌筑保护层4耐火砖，厚度60mm，再砌筑工作层5耐火砖，构成双环砖结构，每砌筑2～3层双环砖，在纳米绝热板保温层2与保护层4砖之间注入半轻质浇注料，压实，厚度50mm，构筑永久层3，重复此步骤直到钢包口沿，砌筑完成。由于钢包在移动过程中上部渣线区域B的液渣晃动，对渣线区域B特别是渣线加强区域C的工作层5耐火砖冲刷厉害，所以砌筑工作层5耐火砖时，要考虑这种情况，要求钢水区域A的1～21层工作层5厚度145mm，渣线区域B的下部6层工作层5厚度160mm，渣线区域B的中部渣线加强区域C的4层工作层5厚度175mm，渣线加强区域C的上部3层工作层5厚度160mm，使钢包各部位工作层5的侵蚀程度基本一致，有效提高钢包利用率。保护层4砖和工作层5砖砌筑时要求同层错缝，异层压缝，避免钢水窜缝。整个砌筑过程采用湿砌法以镁质火泥作为填缝料，每一层砌筑完毕后，用工具敲打将砖挤紧并固定。以此类推，直到砌筑到钢包口。钢包砌筑完成后，烘烤待用。钢包正常使用时，工作层5厚度侵蚀至45mm残余安全厚度，必须下线维修。重新制作钢包，只需拆除残余工作层5就可，大大减少了维修工作量，大幅度减少人力、物力消耗。通常钢包最容易侵蚀穿包的是渣线区域B中的渣线加强区域C，为此，在钢包壳体1外围对应渣线加强区域C位置间隔1000mm围绕一圈设置8根热电偶9，连接对应温度显示器10，设定最高安全温度1350℃（该触点与声光报警器连接可以实现声光报警），可以在日常巡视过程中有效监测工作层5温度异常。热电偶9安装前先在钢包壳体1打孔，深度达到保护层4，使测温探头与保护层4接触，再连接温度显示器10。热电偶9选用市售的铂铑热电偶，型号：WRP-130；分度号：S；测量范围：0～1600℃。温度显示器10选用市售的XME-102热电偶温度显示仪，该显示仪性能：四键操作；双排四位LED数码显示，可同时显示测量值和设定值；供电：24V DC；电源消耗≤4W。

实施例2：以制作本实用新型250吨钢包为例，对本实用新型的可实现方式做进一步说明。本实用新型250吨钢包与210吨顶底复吹转炉配套。如图1、图2所示，先用30mm厚的钢板制作可装载250吨钢水的钢包壳体1，包体直径3.8m，高度4.7m。在钢包壳体1内砌筑包底，先用半轻质耐火浇注料打底，构筑包底永久层3，厚度150mm，干燥后，在其上砌筑筑底耐火砖6，筑底耐火砖6采用镁碳砖，要求中心1000mm×1000mm区域筑底耐火砖6厚度比其他区域厚度为450mm筑底耐火砖6高80mm，以抗击钢水倒入时的冲刷，透气砖7、水口砖8的厚度为450mm，构建包底平台。包底平台干燥后，从包底平台开始，在钢包壳体1内壁往上用粘结剂错缝粘贴保温层2，用小铁锤等工具均匀敲打保温层2，使其与内壁紧密结合。保温层2粘贴两层，每层厚度6mm，总厚12mm。保温层2材质选用纳米绝热板，纳米绝热板由纳米SiO₂粉料压制成型后用铝箔贴面封装制成，其物理性质为：导热系数≤0.015 W/m·k，重烧线变化率-1.8～-1.6%，容重330～370 kg/m³。永久层3材质选用半轻质耐火浇注料，该浇注料包括主成分Al₂O₃52.0～58.0%，CaO 1.0～2.0%，其物理性质为：导热系数≤1.291 W/m·k，重烧线变化率0～0.50%。相比其它材料的隔热保温效果而言，选用导热系数小的耐火材料作为保温层2、永久层3的耐火材料，其隔热保温效果更好。保温层2贴好后，砌筑保护层4和工作层5，均采用镁碳砖，从包底平台上距离保温层2的55mm处往上砌筑保护层4镁碳砖，厚度65mm，再砌筑工作层5镁碳砖，构成双环砖结构，每砌筑2～3层双环砖，在纳米绝热板保温层2与保护层4砖之间注入半轻质浇注料，压实，厚度55mm，构筑永久层3，重复此步骤直到钢包口沿，砌筑完成。由于钢包在移动过程中上部渣线区域B的液渣晃动，对渣线区域B特别是渣线加强区域C的工作层5耐火砖冲刷厉害，所以砌筑工作层5耐火砖时，要考虑这种情况，要求钢水区域A的1～21层工作层5厚度150mm，渣线区域B的下部6层工作层5厚度165mm，渣线区域B的中部渣线加强区域C的4层工作层5厚度185mm，渣线加强区域C的上部3层工作层5厚度165mm，使钢包各部位工作层5的侵蚀程度基本一致，有效提高钢包利用率。保护层4砖和工作层5砖砌筑时要求同层错缝，异层压缝，避免钢水窜缝。整个砌筑过程采用湿砌法以镁质火泥作为填缝料，每一层砌筑完毕后，用工具敲打将砖挤紧并固定。以此类推，直到砌筑到钢包口。钢包砌筑完成后，烘烤待用。钢包正常使用时，工作层5厚度侵蚀至50mm残余安全厚度，必须下线维修。重新制作钢包，只需拆除残余工作层5就可，大大减少了维修工作量，大幅度减少人力、物力消耗。通常钢包最容易侵蚀穿包的是渣线区域B中的渣线加强区域C，为此，在钢包壳体1外围对应渣线加强区域C位置间隔900mm围绕一圈设置13根热电偶9，连接对应温度显示器10，设定最高安全温度1450℃（该触点与声光报警器连接可以实现声光报警），可以在日常巡视过程中有效监测工作层5温度异常。热电偶9安装前先在钢包壳体1打孔，深度达到保护层4，使测温探头与保护层4接触，再连接温度显示器10。热电偶9选用市售的铂铑30-铂铑6热电偶，型号：WRR-130；分度号：B；测量范围：0～1800℃。温度显示器10选用市售的XME-102热电偶温度显示仪，该显示仪性能：四键操作；双排四位LED数码显示，可同时显示测量值和设定值；供电：24V DC；电源消耗≤4W。

以本实用新型120吨钢包为例，砌筑完成后可减少原有120吨钢包钢水区域工作层5耐材厚度10mm，可增加钢包容积0.37m³，增加钢水量3.6吨。本实用新型120吨钢包的烘烤时间比原有钢包下降40小时，减少煤气消耗2m³/吨钢；钢包外表渣线、钢水区域中部和下部的温度比原有钢包分别低5℃、20℃和15℃。提高包龄8～10炉。

Claims

1.一种钢包结构，包括钢包壳体、包底永久层、筑底耐火砖、透气砖、水口砖和包身的保温层、永久层和工作层，保温层介于钢包壳体、永久层之间，其特征在于，所述包身永久层厚度45～55mm，包身永久层与工作层之间设置有保护层，从外至内依次为保温层、永久层、保护层、工作层，在钢包渣线区域的外围钢包壳体上设置有热电偶及温度显示器；所述保温层采用纳米绝热板制成；所述永久层采用半轻质耐火浇注料浇注而成。

2.根据权利要求1所述的一种钢包结构，其特征在于，所述保护层、工作层采用耐火砖错缝砌筑而成，构成双环砖结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种钢包结构，其特征在于，所述保护层厚度55～65mm，渣线区域工作层厚度155～190mm，钢水区域工作层厚度140～150mm。

4.根据权利要求1所述的一种钢包结构，其特征在于，所述纳米绝热板由纳米SiO₂粉料压制成型后铝箔封装制成，其物理性质为：导热系数≤0.015 W/m·k，重烧线变化率-1.8～-1.6%，容重330～370 kg/m³。