在线钢包安全残厚标示方法及对应的钢包与流程

本发明涉及炼钢安全装置与方法，更具体地说，涉及在线钢包安全残厚标示方法及对应的钢包。

背景技术：

炼钢用钢包耐火材料主要由钢壳1、永久层和保温层2、工作层4和部分功能元件组成，如图1所示为一典型钢水罐内耐火材料结构图。其中工作层4可以用不定形浇注料浇注料或耐火砖砌筑。在钢包使用过程中，经过钢水的高温化学侵蚀和机械冲刷，工作层4耐火材料不断被侵蚀，残厚(残存厚度)不断减少。当工作层4耐火材料残厚减少到一定程度时，为了安全起见就不能上线使用了。目前安全残厚的设定主要是根据现场操作及漏钢事故数据分析得出的大概残厚规定值。

在钢包使用过程中，特别是钢包盛放钢水时，目前没有有效的监测手段检测钢包工作层4的实际残厚，即使是浇钢完毕之后返回的钢包由于粘结冷钢和钢渣的原因也不能准确地判断其实际残厚。

目前公知的手段主要是靠操作人员的经验积累和目测进行判定，部分厂家还通过钢壳1温度参考分析。由于在高温状态下同时钢包各区域实际厚度本就不均匀，准确判工作层4的残厚有一定的困难，即使熟练工人对不同的钢包状态判断误差也不一定，一般误差在25～50mm之间。因此，每年由于误判造成事故或者钢包残厚判定不准而提前下线造成的损失很大，有的甚至会漏钢造成重大安全事故，所以迫切需要一种简单可行又行之有效的方法来准确判断在线钢包耐材的残厚，确保钢包安全。

现有技术中，文献“300t钢包包壁工作层维护技术应用”指出以往判断钢包工作层预制块残厚主要依靠作业人员依据工作经验判定，存在着较大的不确定因素，可能有误判、错判的情况，按照误判、错判之后的数据确定修理方案，存在钢包修理不到位产生质量隐患或者修理过于保守，导致浪费耐材的现象。后通过对下线钢包进行观察，认为残面宽度和残砖厚 度存在一定的比例关系。根据这种比例关系，测定整个预制块最薄处耐火砖的宽度之后，可以判定该处残砖的厚度，消除钢包使用质量安全隐患，同时也可避免耐材砌筑浪费。但这个方法必须是下线钢包应用，还必须人为判断，而安全事故往往是钢包盛放钢水的上线应用过程中发生的，所以该方法还是有局限性。

此外，“激光测厚仪在宝钢300t钢包上的应用”文献也提供了一种测钢包工作层残后的方法：首先使用激光测厚仪扫描测量工作层，获得新包工作层厚度，然后在钢包使用一段时间后，再经过激光测厚仪的测量，通过和使用前各部位耐材厚度的对比，便可了解钢包内衬的耐材情况。但该文同时也指出：由于激光测厚仪固定在一个倾转台前，只能测量放入该倾转台的下线钢包，而钢包放入该倾转台又受到钢包台车、行车和生产物流的影响，固定式激光测厚仪在现场的使用上有一定的局限性。另外钢包在使用过程中粘渣现象较严重，由于测厚仪测量是利用激光射出与接受到反射回的光线之间的时间差来计算厚度的，所以遇包衬粘渣较厚时，都会使测量出现一些盲区，使测量不够全面。关键是激光测量无法区分渣钢还是耐材，粘渣使测量结果显示的不仅仅是耐火材料的厚度，从而对耐火材料实际残厚的判断带来影响，这些因素都将对钢包激光测厚准确性有一定影响。

专利CN203024696U“一种钢包包壁耐火材料残厚测量工具”介绍了利用操作杆、轴向测量器、内壁顶杆等工具组合测量包壁耐材残厚，是钢包下线冷却后人工直接测量。专利CN203240996U“一种高炉主铁沟沟壁耐火材料残厚即时测量器”也介绍了利用测量器、旋转套管、支架、角度器的工具人工测量耐材残厚度方法，也是耐材衬下线冷却后人工直接测量法。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的现有技术难以在线测量钢包安全残厚的问题，本发明的目的是提供在线钢包安全残厚标示方法及对应的钢包。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢包，从外至内的各层包括有：钢壳、永久层及保温层、标示耐火层、工作层，标示耐火层内含有熔解于钢水的标示元素。

根据本发明的一实施例，标示耐火层为耐火砖，耐火砖的选材范围包括蜡石砖、高铝砖、粘土砖。

根据本发明的一实施例，耐火砖中加入氧化钡作为标示元素。

根据本发明的一实施例，氧化钡的含量为2％～5％。

根据本发明的一实施例，耐火砖的厚度为20～40mm。

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

一种在线钢包安全残厚标示方法，包括：步骤1，制作带有标示耐火层的钢包，钢包从外至内各层依次为钢壳、永久层及保温层、标示耐火层、工作层，且标示耐火层内含有熔解于钢水的标示元素；步骤2，分析标示元素的含量；步骤3，判断标示元素含量是否异常增加，从而决定钢包是否需要修理。

根据本发明的一实施例，步骤2进一步包括：步骤2.1，通过钢样和渣样获得标示元素的含量数据；步骤2.2，收集钢包使用前期标示元素含量数据形成对比曲线；步骤2.3，将当前检测数据与对比曲线数据进行对比。

在上述技术方案中，本发明的在线钢包安全残厚标示方法及对应的钢包能够有效监测在盛放钢水时钢包工作层的安全状态，对于钢包漏钢作出提前预警，并能极大降低钢包漏钢事故发生，避免重大安全事故，同时可以减少由于经验和钢包内衬具体环境不同引起的误判，减少钢包由于误判而提前下线的比例，节省耐材消耗，降低生产成本。

附图说明

图1是现有技术中钢包的结构示意图；

图2是本发明的钢包结构示意图；

图3是本发明在线钢包安全残厚标示方法的流程图；

图4-7分别是各实施例中的标示元素监控曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图2，本发明的核心思路是在标示残存厚度的耐火材料内添加示踪高熔氧化物，用高熔氧化物作为指示剂来指示钢包耐火材料的实际厚度，当钢包使用到所需标示的残厚值时，残存耐材中的氧化物熔解进入钢水，通过检测钢水氧化物离子含量的波动进而达到监测钢包耐火材料残厚的目的。

因此，根据上述核心思路，本发明钢包的从外至内的各层包括有：钢壳1、永久层及保温层2、标示耐火层3、工作层4，标示耐火层3内含有熔解于钢水的标示元素。

具体来说，本发明在钢包工作层4与永久层之间设置一层标示耐火砖，可以是蜡石砖、高铝砖、粘土砖的任何一种，砖的砌筑厚度为20～40mm。标示耐火砖制作中加入2％～5％的氧化钡，使氧化钡能够均匀分布在耐火砖里面。在钢包底部工作层4施工之前也铺设一层标示耐火砖。这样整个需要监测残厚的工作层4后面都覆盖有含氧化钡的标示耐火砖。

如图3所示，应用上述钢包，本发明的在线钢包安全残厚标示方法主要包括包括：

步骤S1，制作带有标示耐火层3的钢包，钢包从外至内各层依次为钢壳1、永久层及保温层2、标示耐火层3、工作层4，且标示耐火层3内含有熔解于钢水的标示元素。

步骤S2，通过钢样和渣样获得标示元素的含量数据。

步骤S3，收集钢包使用前期标示元素含量数据形成对比曲线。

步骤S4，将当前检测数据与对比曲线数据进行对比。

步骤S5，判断标示元素含量是否异常增加，从而决定钢包是否需要修理。

概括上述步骤，在炼钢厂钢样分析内容中增加钡元素的检测内容，在制作好的钢包上线使用后收集钢样中的钡元素浓度数据作为基础数据，当钢包使用到一定程度，钢水接触到含有氧化钡的耐火砖时，示踪耐火砖中的钡元素进入钢水。这时不论钢包在那个工位，只要分析试样中显示钡元素浓度异常波动且上升，说明钢包工作层4已经有局部使用完毕(如图4 所示)，钢包需重点检查侵蚀部位并在浇钢结束后下线修理。

下面通过多个实施例来进一步说明上述结构和方法。

实施例1

制作含氧化钡2％的蜡石砖，厚度为40mm，同时减薄整个钢包永久层耐材40mm，完成钢包砌筑施工，上线使用。使用中每炉都检测钢水及渣样中的钡元素含量，与本底统计数据对比，得出图5所示的标示元素监控数据曲线图，如果标示元素含量异常增加，则钢包下线修理。

图5基本曲线显示钡元素在1～6ppm之间波动，在第85炉时钢水中钡元素突然升高至23ppm，钢包立刻下线检查，发现渣线部位有异常侵蚀，立即进行该部位修补。

实施例2

制作含氧化钡5％的粘土砖，厚度为20mm，同时减薄整个钢包永久层耐材20mm，完成钢包砌筑施工，上线使用。使用中每炉都检测钢水及渣样中的钡元素含量，与本底统计数据对比，得出图6所示的标示元素监控数据曲线图，如果标示元素含量异常增加，则钢包下线修理。

图6基本曲线显示钡元素在2～10ppm之间波动，在第75炉时钢水中钡元素突然升高至27ppm，钢包立刻下线检查，发现底部冲击区部位异常侵蚀，立即进行该部位修补。

实施例3

制作含氧化钡3.5％的蜡石砖，厚度为30mm，同时减薄整个钢包永久层耐材35mm，完成钢包砌筑施工，上线使用。使用中每炉都检测钢水及渣样中的钡元素含量，与本底统计数据对比，得出图7所示的标示元素监控数据曲线图，如果标示元素含量异常增加，则钢包下线修理。

图7基本曲线显示钡元素在3～9ppm之间波动，在第90炉时钢水中钡元素突然升高至29ppm，钢包立刻下线检查，发现包壁下渣线部位异常侵蚀，立即进行该部位修补。

综上所述，本发明可以有效监测在盛放钢水时钢包工作层的安全状态，对于钢包漏钢作出提前预警并能极大降低钢包漏钢事故发生。同时可以减少由于经验和钢包内衬具体环境不同引起的误判，减少钢包由于误判而提 前下线的比例，节省耐材消耗，降低生产成本。也适用于铁水包、钢渣灌、RH精炼炉、LF精炼炉等耐火材料工作层安全残厚的判断与应用，本技术实施投入少，方法简单实用、准确有效。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。