一种半钢冶炼转炉用底吹供气元件护砖与砌筑方法 |
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| 申请号 | CN202410037683.1 | 申请日 | 2024-01-10 | 公开(公告)号 | CN117887927A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 攀钢集团西昌钢钒有限公司; | 发明人 | 张彦恒; 杨利彬; 文林; 王杰; 杨晓东; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种半 钢 冶炼 转炉用底吹供气元件护砖与砌筑方法，包括工作层护砖、保护套砖和永久层护砖，永久层护砖安装在 炉壳 上，工作层护砖安装在永久层护砖上，保护套砖套在工作层护砖外，保护套砖安装在永久层护砖上；工作层护砖中部开有第一贯穿孔，永久层护砖中部开有第二贯穿孔，炉壳中部开有第三贯穿孔，第一贯穿孔、第二贯穿孔和第三贯穿孔同轴连通构成安装孔，底吹供气元件从下方插入至安装孔中，底吹供气元件顶部穿出第一贯穿孔。本发明可实现工作永久层护砖与炉底永久层、工作层护砖与保护套砖、保护套砖与炉底工作层的契合，通过优化安装顺序完成底吹供气元件、护砖与转炉的砌筑，为转炉高效、长寿命复吹冶炼提供良好的 基础 条件。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种半钢冶炼转炉用底吹供气元件护砖，其特征在于，包括：工作层护砖(2)、保护套砖(3)和永久层护砖(5)，所述永久层护砖(5)安装在炉壳(7)的上表面，所述工作层护砖(2)安装在永久层护砖(5)的上表面，所述保护套砖(3)套设在工作层护砖(2)的外部，且所述保护套砖(3)安装在永久层护砖(5)的上表面；所述工作层护砖(2)的中部开有第一贯穿孔，所述永久层护砖(5)的中部开有第二贯穿孔，所述炉壳(7)的中部开有第三贯穿孔，所述第一贯穿孔、第二贯穿孔和第三贯穿孔同轴连通构成安装孔，底吹供气元件(1)从下方插入至安装孔中，且底吹供气元件(1)的顶部贯穿出第一贯穿孔。 |
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| 说明书全文 | 一种半钢冶炼转炉用底吹供气元件护砖与砌筑方法技术领域背景技术[0002] 相比顶吹转炉，复吹转炉冶炼过程中底部吹入惰性气体极大优化了转炉熔池动力学条件，促使转炉冶炼过程中温度、成分更加均匀，并进一步促成了转炉低铁耗、低氧化性、高效率、高洁净度冶炼，带来转炉冶炼的极大变革。 [0004] 转炉底吹供气元件的合理安装是保证转炉复吹效果的先决条件，转炉供气元件多为管式或透气砖式，管式供气元件的护砖多分为上护砖与下护砖，透气砖式供气元件的护砖多分为芯砖和外套砖。 [0005] 传统的管式供气元件上护砖设计存在的问题为：设定环形保护套砖所占据环数为Z，当Z＝1时，上护砖尺寸较小，保护力弱，在烘炉与热试过程中会发生高出炉底工作层高度部分崩裂等问题；当Z>1时，上护砖尺寸较较大，砌筑过程起重安装较为麻烦，且中心开孔较小容易发生底吹管式供气元件弯曲等问题。 [0006] 传统的透气砖式供气元件的护砖，因为供气元件需贯穿工作层与永久层，芯砖与外套砖都为直通式设计与安装，即芯砖、套砖均贯穿工作层与永久层，在芯砖与套砖、套砖与炉底砖间均形成自上而下的贯通缝隙，存在漏钢风险，给转炉冶炼带来极大风险； [0007] 通过上述分析发现，目前管式、透气砖式供气元件与护砖的设计均不能满足半钢转炉冶炼过程中底吹风口更高砌筑与维护的要求。容易出现供气元件与座砖熔损或熔蚀不一致，导致透气座砖侵蚀严重，工作层掉砖或永久层护砖脱落的问题，需要设计使用新型的底吹供气元件护砖与砌筑方法。 发明内容[0009] 根据上述提出的技术问题，而提供一种半钢冶炼转炉用底吹供气元件护砖与砌筑方法。本发明将底吹供气元件护砖设计为永久层护砖、工作层护砖与保护套砖，通过各部分形状与尺寸设计，实现工作永久层护砖与炉底永久层、工作层护砖与保护套砖、保护套砖与炉底工作层的契合，并通过优化安装顺序完成底吹供气元件、护砖与转炉的砌筑，进而实现转炉砌筑过程中底吹供气元件、护砖的安装，为转炉高效、长寿命复吹冶炼提供良好的基础条件。 [0010] 本发明采用的技术手段如下： [0011] 一种半钢冶炼转炉用底吹供气元件护砖，包括：工作层护砖、保护套砖和永久层护砖，所述永久层护砖安装在炉壳的上表面，所述工作层护砖安装在永久层护砖的上表面，所述保护套砖套设在工作层护砖的外部，且所述保护套砖安装在永久层护砖的上表面；所述工作层护砖的中部开有第一贯穿孔，所述永久层护砖的中部开有第二贯穿孔，所述炉壳的中部开有第三贯穿孔，所述第一贯穿孔、第二贯穿孔和第三贯穿孔同轴连通构成安装孔，底吹供气元件从下方插入至安装孔中，且底吹供气元件的顶部贯穿出第一贯穿孔。 [0012] 进一步地，所述保护套砖的外部至少套设一层炉底工作层砖，所述炉底工作层砖安装在永久层护砖的上表面。 [0013] 进一步地，所述永久层护砖的外部周向布置有多层永久层烧镁砖，所述永久层烧镁砖安装在炉底工作层砖和炉壳之间，所述多层永久层烧镁砖呈上下叠加设置。 [0014] 进一步地，所述永久层护砖的上下端面为长度为L1的正方形，高度为H永，所述第二贯穿孔的半径为R永； [0015] 所述工作层护砖呈圆台结构，高度为H工，上端面半径为R1、下端面半径为R2，所述第一贯穿孔的半径为R工； [0016] 所述保护套砖的高度为H护，端面为梯形，上端面为内边长为L2内、外边长为L2外、高度为h上的梯形，下端面为内边长为L3内、外边长为L3外、高度为h下的梯形。 [0017] 进一步地，所述永久层护砖的上下端面的长度L1＝200～300mm，高度H永＝h×n，h为炉底永久层烧镁砖的层高，n为永久层烧镁砖的层数；所述第二贯穿孔的半径R永＝R+2，R为底吹供气元件的外径； [0018] 所述工作层护砖的高度H工＝H+50～H+100mm，H为炉底工作层砖的高度，上端面半径为R1＝40～50mm，下端面半径为R2＝R1+2mm；所述第一贯穿孔的半径为R工＝R+1； [0019] 所述保护套砖的高度H护＝H+50～H+100mm，上端面内边长为L2内＝Z×l2内、外边长为L2外＝Z×l2内、高度为h上＝Z×h环上；下端面内边长为L3内＝Z×l3内、外边长为L3外＝Z×l3内、高度为h下＝Z×h环下；Z为环形其中保护套砖所占据环数，Z＝2～4，l2内为上端面L2内边所在环炉底工作层护砖内边长，l2外为上端面L2外边所在环炉底工作层护砖外边长，l3内为下端面L3内边所在环炉底工作层护砖内边长，l3外为下端面L3外边所在环炉底工作层护砖外边长；H工≥H护。 [0020] 进一步地，所述底吹供气元件为环缝式、支管式或套管式。 [0021] 本发明还提供了一种半钢冶炼转炉用底吹供气元件护砖的砌筑方法，底吹供气元件、护砖与转炉的砌筑顺序为： [0022] S1、将底吹供气元件插入至炉壳的第三贯穿孔中并固定； [0023] S2、将永久层护砖安装在炉壳的上表面，且底吹供气元件贯穿出第二贯穿孔； [0024] S3、将工作层护砖安装在永久层护砖的上表面，且底吹供气元件贯穿出第一贯穿孔； [0025] S4、将炉底永久层烧镁砖安装在炉壳的上表面，且布置在永久层护砖的外部四周； [0026] S5、将保护套砖安装在永久层护砖的上表面，且套设在工作层护砖的外部； [0027] S6、将炉底工作层砖安装在永久层护砖和永久层烧镁砖的上表面，且套设在保护套砖的外部； [0028] S7、炉底砌筑完用镁砂将缝隙填充。 [0029] 进一步地，所述永久层烧镁砖与永久层护砖之间的缝隙＜3mm，并将缝隙用镁砂填充。 [0030] 进一步地，所述保护套砖与炉底工作层砖之间的距离≤1mm；相邻两层所述炉底工作层砖的间距≤2mm。 [0031] 较现有技术相比，本发明具有以下优点： [0032] 1、本发明将底吹供气元件护砖设计为永久层护砖、工作层护砖与保护套砖，通过各部分形状与尺寸设计，实现工作永久层护砖与炉底永久层、工作层护砖与保护套砖、保护套砖与炉底工作层的契合，并通过优化安装顺序完成底吹供气元件、护砖与转炉的砌筑，进而实现转炉砌筑过程中底吹供气元件、护砖的安装，为转炉高效、长寿命复吹冶炼提供良好的基础条件。 [0033] 2、采纳本发明方案设计的透气砖护砖、工作层护砖、保护套座砖及永久层护砖，按照流程组装和砌筑后，转炉的透气砖全炉役无漏气和漏钢，实现了全炉役复吹，复吹寿命为8400炉，转炉的底吹效果稳定，经济技术指标和质量指标有所改善，透气砖和座砖熔损严重，熔蚀不稳定的问题得到改善。 [0035] 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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0036] 图1为本发明底吹供气元件、护砖砌筑示意图。 [0037] 图2为本发明底吹供气元件示意图。 [0038] 图3为本发明永久层护砖示意图。 [0039] 图4为本发明工作层护砖示意图。 [0040] 图5为本发明保护套砖示意图。 [0041] 图中：1、底吹供气元件；2、工作层护砖；3、保护套砖；4、炉底工作层砖；5、永久层护砖；6、永久层烧镁砖；7、炉壳。 具体实施方式[0042] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 [0043] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。 [0044] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。 [0045] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。 [0046] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者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：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。 [0047] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。 [0049] 本发明的目的：发明一种半钢转炉冶炼用底吹供气元件护砖与砌筑方法，该设计将底吹供气元件护砖设计为永久层护砖、工作层护砖与保护套砖，通过各部分形状与尺寸设计，实现工作永久层护砖与炉底永久层、工作层护砖与保护套砖、保护套砖与炉底工作层的契合，并通过优化安装顺序完成底吹供气元件、护砖与转炉的砌筑，进而实现转炉砌筑过程中底吹供气元件、护砖的安装，为转炉高效、长寿命复吹冶炼提供良好的基础条件。 [0050] 底吹供气元件与转炉炉壳、永久层、工作层、护砖的砌筑示意图见图1～图5。 [0051] 本发明的一种半钢转炉冶炼用底吹供气元件护砖与砌筑方法，该设计将底吹供气元件护砖设计为永久层护砖、工作层护砖与保护套砖，通过各部分形状与尺寸设计，实现工作永久层护砖与炉底永久层、工作层护砖与保护套砖、保护套砖与炉底工作层的契合，并通过优化安装顺序完成底吹供气元件、护砖与转炉的砌筑，进而实现转炉砌筑过程中底吹供气元件、护砖的安装。 [0052] 所述半钢转炉冶炼用底吹供气元件护砖包括：工作层护砖2、保护套砖3和永久层护砖5，永久层护砖5安装在炉壳7的上表面，工作层护砖2安装在永久层护砖5的上表面，保护套砖3套设在工作层护砖2的外部，且保护套砖3安装在永久层护砖5的上表面；工作层护砖2的中部开有第一贯穿孔，永久层护砖5的中部开有第二贯穿孔，炉壳7的中部开有第三贯穿孔，第一贯穿孔、第二贯穿孔和第三贯穿孔同轴连通构成安装孔，底吹供气元件1从下方插入至安装孔中(从下至上依次贯穿第三贯穿孔、第二贯穿孔、第一贯穿孔)，且底吹供气元件1的顶部贯穿出第一贯穿孔。保护套砖3的外部至少套设一层炉底工作层砖4，炉底工作层砖4安装在永久层护砖5的上表面。永久层护砖5的外部周向布置有多层永久层烧镁砖6，永久层烧镁砖6安装在炉底工作层砖4和炉壳7之间，多层永久层烧镁砖6呈上下叠加设置。 [0053] 作为优选的实施方式，永久层护砖、工作层护砖和保护套砖的形状设计分别为： [0054] 永久层护砖5的上下端面为长度为L1的正方形，高度为H永，中间供气元件通道(第二贯穿孔)半径为R永； [0055] 工作层护砖2呈圆台结构，高度为H工，上端面半径为R1、下端面半径为R2，中间供气元件通道(第一贯穿孔)半径为R工； [0056] 保护套砖3的高度为H护，端面为梯形，上端面尺寸为内边长为L2内、外边长为L2外、高度为h上的梯形，下端面为内边长为L3内、外边长为L3外、高度为h下的梯形。 [0057] 作为优选的实施方式，永久层护砖、工作层护砖和保护套砖的尺寸分别为： [0058] 永久层护砖5：上下端面的长度L1＝200～300mm，高度H永＝h×n，h为炉底永久层烧镁砖的层高，n为永久层烧镁砖的层数；第二贯穿孔的R永＝R+2，R为底吹供气元件的外径；永久层护砖5的上下表面为正方形，上下面的长度的设定考虑了长度L1>保护套砖3的L3内\外，完全对保护套砖3进行支撑，并对外部的炉底永久层砖也进行支撑。其计算法为L1>Z×l3内\外，Z取占据环数2，L3内/外取70～200mm，即永久层护砖5在承担护砖的基础上，两边至少还要承担至少1块永久层砖。Z至少需要取值为3才能实现保证对炉底永久层的支持，所以计算值需要210mm的基础上，适当增加。故设定上下端面的长度为200‑300mm。 [0059] 工作层护砖2：高度H工＝H+(50～100mm)，H为炉底工作层砖的高度，上端面半径为R1＝40～50mm，下端面半径为R2＝R1+2mm；第一贯穿孔的半径为R工＝R+1；工作层护砖2高度设定为炉底高度H的正偏差50mm以上，是考虑保护透气砖芯；R1＝40～50mm是保证透气砖的水锤导致的凹坑面积，过小保护套砖3容易侵蚀，过多则制作难度大，成本高。穿孔半径R2＝R1+2mm是考虑透气砖芯(底吹供气元件1)在安装时套入元件，有少量的向上调整空间，并灌入镁砂填充。第一贯穿孔R工＝R+1是保证炉底的底吹供气元件1精密结合，烧结涨大时耐材不会膨胀破裂。 [0060] 保护套砖3：高度H护＝H+(50～100mm)，上端面内边长为L2内＝Z×l2内、外边长为L2外＝Z×l2内、高度为h上＝Z×h环上；下端面内边长为L3内＝Z×l3内、外边长为L3外＝Z×l3内、高度为h下＝Z×h环下；Z为环形其中保护套砖所占据环数，Z＝2～4，l2内为上端面L2内边所在环炉底工作层护砖内边长，l2外为上端面L2外边所在环炉底工作层护砖外边长，l3内为下端面L3内边所在环炉底工作层护砖内边长，l3外为下端面L3外边所在环炉底工作层护砖外边长；H工≥H护。保护套砖3的H护为炉底高度H的正偏差50mm以上，是考虑保护透气砖芯(底吹供气元件1)，在炉体耐材砌筑和炉内有炉渣回流时，由于H护、H工高度高于H(炉底)，不会被炉渣和砌筑时产生的颗粒堵塞；同时正偏差可保证在一定的侵蚀速度下，底吹供气元件1的高度高于炉底，溅渣时底吹供气元件1充分裸露，保证开炉期间和炉役前期的透气效果。 [0061] 较现有技术相比，本发明设计的尺寸具有以下优点：永久层护砖能与原有的烧镁砖的高度一致，烧镁砖多层砌筑也可实现与永久层护砖的紧密砌筑。永久层护砖尺寸上大于保护套砖，能够对工作层护砖、保护套砖起到支撑作用，并对部分炉底永久层砖进行支撑，对工作层护砖、保护套砖和透气砖芯起到保护作用，和炉身耐材紧密结合，并避免透气砖芯在砌筑过程的损伤。 [0062] 本发明还提供了一种半钢冶炼转炉用底吹供气元件护砖的砌筑方法，底吹供气元件、护砖与转炉的砌筑顺序为： [0064] S2、将永久层护砖5安装在炉壳7的上表面，且底吹供气元件1贯穿出第二贯穿孔； [0065] S3、将工作层护砖2安装在永久层护砖5的上表面，且底吹供气元件1贯穿出第一贯穿孔； [0066] S4、将炉底永久层烧镁砖6安装在炉壳7的上表面，且布置在永久层护砖5的外部四周； [0067] S5、将保护套砖3安装在永久层护砖5的上表面，且套设在工作层护砖2的外部； [0068] S6、将炉底工作层砖4安装在永久层护砖5和永久层烧镁砖6的上表面，且套设在保护套砖3的外部； [0069] S7、炉底砌筑完用镁砂将缝隙填充。 [0070] 本发明的安装可由安装人员在转炉内，使用悬臂吊吊运，定位好组合，并按照图形砌筑、填缝。 [0071] 作为优选的实施方式，永久层烧镁砖6与永久层护砖5之间的缝隙＜3mm，并将缝隙用镁砂填充。 [0072] 作为优选的实施方式，保护套砖3与炉底工作层砖4之间的距离≤1mm；相邻两层炉底工作层砖4的间距≤2mm。 [0073] 作为优选的实施方式，底吹供气元件1可为环缝式、支管式或套管式。 [0074] 本发明底吹供气元件护砖的设计和砌筑方法由自主设计，自主实施。于2022年1月在某炼钢厂1#、2#炼钢转炉中首次试验，采纳本方案设计的透气砖护砖、工作层护砖、保护套座砖及永久层护砖，按照流程组装和砌筑后，转炉的透气砖全炉役无漏气和漏钢，实现了全炉役复吹，复吹寿命为8400炉，转炉的底吹效果稳定，经济技术指标和质量指标有所改善，透气砖和座砖熔损严重，熔蚀不稳定的问题得到改善。 [0075] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。 |
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