一种转炉底吹护砖及其砌筑方法和冶炼方法与流程

本发明涉及转炉设备领域，尤其是一种提高转炉炉底使用寿命的转炉底吹护砖及其砌筑方法和冶炼方法。

背景技术：

自溅渣护炉技术被广泛应用于转炉维护工艺以来，转炉炉龄得到了不断的攀升，目前已经普遍能够达到10000炉左右。但在增长转炉炉龄的同时，复吹转炉的底吹供气效果因溅渣、炉底维护等得到不同程度的影响。

专利cn101487072b公开了一种炼钢多功能环缝式供气元件，利用环缝式透气能力强、易于维护的特点显著延长了转炉底吹供气元件的使用寿命，并优化了转炉复吹的冶炼效果。

专利cn203373382u公开了一种转炉底吹供气元件外套砖，通过定制的底吹供气元件套砖，将底吹供气元件埋于套砖中，以达到保护底吹供气元件、提高复吹寿命与效果的目的。

上述方法虽然提供了提高转炉复吹寿命的思路，但并不能解决诸如如何降低溅渣层对底吹供气的影响、如何利用溅渣层更好的维护底吹护砖、如何在冶炼过程减少底吹护砖侵蚀等问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种转炉底吹护砖，解决冶炼过程底吹护砖易侵蚀的问题。

具体的，本发明的转炉底吹护砖包括上护砖和下护砖；

上护砖底部有圆柱形的凸起，上表面至圆柱形凸起的下表面中心处有直通孔；

下护砖上表面的中心处开有与所述上护砖底部凸起相适应的圆柱形的凹槽，凹槽下表面至下护砖的下表面有贯通的圆孔；

上护砖的凸起安装于下护砖的凹槽内。

进一步地，上护砖的凸起直径与下护砖的凹槽直径相同，凸起的高度与凹槽的高度相同；

上护砖的直通孔与下护砖的圆孔半径相同。

进一步地，下护砖的高度与转炉炉底的永久层高度一致，上护砖的高度比转炉炉底的工作层高50～150mm；

转炉炉底位于金属炉壳内，最底层为永久层，由方砖砌成，其上方是工作层，由镁碳砖按照环形砌成。

进一步地，上护砖的位置与工作层的环形的圆环相对应，即其位置可占据圆环的一块镁碳砖，也可占据圆环的两块镁碳砖。

进一步地，上护砖及其周围的若干块保护砖均高出转炉炉底的工作层50～150mm。

本发明的另一个目的是提供一种该转炉底吹护砖的砌筑方法，解决底吹护砖难于维护的问题。

具体的，该砌筑方法包括以下步骤：

步骤s101，砌筑下护砖；

步骤s102，下护砖砌筑结束后，将上护砖与下护砖对接安装；

步骤s103，上护砖与下护砖对接结束后，将金属定位杆自上护砖直通圆孔插入，固定底吹护砖位置；

步骤s104，底吹护砖位置固定后，将金属定位杆拔出；将环缝式底吹供气元件自金属炉壳的开孔处由外部插入；

步骤s105，环缝式底吹供气元件外管插入长度剩余100～200mm时，在金属炉壳的开孔与环缝式底吹供气元件的缝隙处耐火泥；

步骤s106，将环缝式底吹供气元件外管剩余长度插入，用耐火泥将金属炉壳的开孔弥合，将金属短接件先点焊后满焊至金属炉壳；

步骤s107，金属短接件满焊结束后，将环缝式底吹供气元件的外管与底吹护砖开孔间的缝隙用电熔镁砂灌满，将缝隙弥合；

步骤s108，缝隙弥合后，将环缝式底吹供气元件露出上护砖的部分用金属防砸帽盖住。

进一步地，金属定位杆是一端带有把手的圆管，其自由端自上护砖的上端插入，由金属炉壳上的开孔处穿出，把手位于上护砖的上端面处。

进一步地，砌筑下护砖时，下护砖的圆孔与金属炉壳的开孔重合。

本发明还提供了使用该底吹护砖的冶炼方法，解决溅渣层影响底吹供气的问题。

本发明的底吹护砖结构简单，易于安装、维护，上护砖位置要比炉底高50～150mm，在冶炼之初就利于在炉底上方形成溅渣层，更好的起到保护的作用，且在提高炉底寿命的同时可同步提高环缝式底吹供气元件的寿命。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的转炉底吹护砖整体结构示意图；

图2为本发明的转炉底吹护砖的上护砖的结构示意图；

图3为本发明的转炉底吹护砖的下护砖的结构示意图；

图4为本发明的转炉底吹护砖的安装结构示意图；

图5为本发明的占据圆环一环的上护砖高出炉底工作层示意图；

图6为本发明的占据圆环一环的上护砖及其周围的镁碳砖均高出炉底工作层示意图；

图7为本发明的占据圆环两环的上护砖高出炉底工作层示意图；

图8为本发明的占据圆环两环的上护砖及其周围的镁碳砖均高出炉底工作层示意图；

图9为本发明的底吹护砖安装金属定位杆示意图；

图10为本发明的底吹护砖安装耐火泥示意图；

图11为本发明的底吹护砖安装金属防砸帽示意图；

图12为本发明的底吹护砖安装完成示意图。

图中，1-底吹供气元件，2-上护砖，3-工作层，4-下护砖，5-永久层，6-金属炉壳，7-金属定位杆，8-耐火泥，9-金属防砸帽，10-溅渣层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种提高转炉炉底使用寿命的底吹护砖，如图1所示，包括上护砖2和下护砖4。

底吹护砖的上护砖2和下护砖4是分开的，避免上护砖2和下护砖4做成一体结构会导致强度降低。

如图2所示，上护砖2包括台体和凸起，为一体结构，该台体为横截面是圆环的柱体沿半径顺着轴向切削去除四分之三后剩余的部分，即四分之一的圆环柱体，包括六个面，分别是两圆弧曲面、两矩形面和两个四分之一圆环面，上护砖2的宽为沿径向圆环柱体的内圆环面与外圆环面之间的距离，长为四分之一圆环柱体横截面上内圆环和外圆环中间位置的圆环的长度。圆柱形的凸起22设置在上护砖2的底部，上护砖2的上表面至圆柱形凸起22的下表面中心处有直通孔21。

如图3所示，下护砖4为长方体形，上表面的中心处开有圆柱形的凹槽41，凹槽41下表面至下护砖4的下表面有贯通的圆孔42。

上护砖2的凸起22直径与下护砖4的凹槽41直径相同，凸起22的高度与凹槽41的高度相同，凸起22的半径为50～100mm，高度为50～100mm，上护砖2的凸起22伸入下护砖4的凹槽41内，使得上护砖2和下护砖4实现对接。

上护砖2的直通孔21与下护砖4的圆孔42半径相同，该半径较环缝式底吹供气元件1的外管直径增加2mm。

环缝式底吹供气元件1为几层套管相互嵌套，其中中心管位置用耐火材料封死，耐火材料为高纯镁砂，利用中心各管之间的缝隙进行气体输送，缝隙根据需要为0.5～5mm，环缝的数量为1～3环。

转炉炉底位于金属炉壳6内，最底层为永久层5，由方砖砌成，其上方是工作层3，由镁碳砖按照环形砌成。

底吹护砖的砌筑方法为非平面砌筑，下护砖4的高度与转炉炉底砌筑永久层高度一致，上护砖2位置较炉底工作层高50～150mm，在冶炼之初就在炉底上方形成溅渣层，更好的起到保护的作用，环缝式底吹供气元件的侵蚀与炉底耐火炉衬、底吹护砖的侵蚀是同步的，溅渣层的形成可以将炉衬和底吹护砖保护起来，减少炉衬和底吹护砖的侵蚀。若上护砖2位置较炉底工作层高出的高度大于150mm，在转炉第一炉冶炼的加废钢与废铁过程中容易将上护砖2损坏折断，反而影响底吹供气原件的安全，另外，容易导致形成的渣层太厚，影响转炉的熔池的内部结构，影响转炉的冶炼与维护工艺；若高出的高度小于50mm，会导致不利于炉渣的挡挂，不利于炉底上渣层的形成，起不到对炉底维护的效果。实践证明，上护砖2位置较炉底工作层高出的高度在100mm左右最为合适。

上护砖2位置较炉底工作层高50～150mm，包括两种情况，如图4所示，第一种情况是只有上护砖2高出转炉炉底工作层，如图5所示，第二种情况是上护砖2周围砌有若干块保护砖，可选的，保护砖可以是镁碳砖，包括上护砖2及其周围的若干块保护砖均高出炉底工作层，如图6所示，由于高出的部分而形成的空槽由溅渣层10填平。

保护砖高出炉底可以在转炉的炉底上形成高出工作层的凸起，这些凸起的存在有利于在工作层上形成炉渣层，将工作层保护在渣层之下，以减少侵蚀。同时，凸起又可以防止环缝式底吹供气元件1被埋在渣层之下，从而保证环缝式底吹供气元件1的透气效果。根据实际的需要，凸起的部分可以仅仅是上护砖2，也可以是上护砖2连同其周边的保护砖。下护砖4与炉底永久层一样高，这样有利于炉底工作层与上护砖2的砌筑。

底吹上护砖2的位置与工作层的环形相对应，即其位置可占据环形的圆环的一块镁碳砖，也可占据圆环的两块镁碳砖，也就是说，上护砖2的宽可以与镁碳砖的宽相同，也可以是镁碳砖宽度的两倍，图5和图6中为上护砖2占据圆环的一块镁碳砖，图7和图8为上护砖2占据圆环的两块镁碳砖。

上护砖2与下护砖4均为一体成型的结构形式，其成分及质量配比为：mgo：70～85％，碳：10～25％，mgo+碳：92～96％，硅：4～8％。

可选的，成分及质量配比为：mgo:80％,碳16％，硅：4％。

镁碳砖中的主要成分是mgo，碳具有高导热性及低膨胀性，补偿了碱性制品抗剥落性差的缺点。硅在高温下可以形成蒸汽，且其与氧反应的活性大于碳，可以在碳之前与氧反应，起到保护碳的作用，进而保护底吹护砖。

本发明还提供了该底吹护砖的砌筑方法，包括以下步骤：

步骤s101，根据转炉金属炉壳6开孔位置，砌筑下护砖4；

砌筑下护砖4时，将下护砖4的的圆孔42与金属炉壳6的开孔重合，将下护砖4安放于金属炉壳6上；步骤s102，下护砖4砌筑结束后，将上护砖2与下护砖4对接安装，上护砖2位于下护砖4之上；

步骤s103，如图9所示，上护砖2与下护砖4对接结束后，将金属定位杆7自上护砖直通圆孔插入，确保金属炉壳开孔、下护砖开孔、上护砖开孔重合，固定底吹护砖位置；

金属定位杆7是一端带有把手的圆管，圆管自由端自上护砖2的上端插入，由金属炉壳6上的开孔处穿出，把手位于上护砖2的上端面处；

步骤s104，底吹护砖位置固定后，将金属定位杆7拔出，将环缝式底吹供气元件1自金属炉壳6的开孔处由外部插入；

步骤s105，环缝式底吹供气元件1的外管插入长度剩余100～200mm时，如图10所示，在金属炉壳6的开孔与环缝式底吹供气元件1的缝隙处打“蜡头型”耐火泥8；

蜡头型，即为像蜡烛火焰头一样形状的椎体；

步骤s106，将环缝式底吹供气元件1的外管剩余长度插入，用耐火泥将金属炉壳开孔弥合，将金属短接件先点焊后满焊至金属炉壳；

金属短接件是环缝式底吹供气元件的一部分，通过金属短接件实现供气元件与金属炉壳焊接，所谓满焊，指的是金属短接件与金属炉壳的接缝全部焊合，不遗留没有焊的漏点；

步骤s107，金属短接件满焊结束后，将环缝式底吹供气元件1的外管与底吹护砖开孔间的缝隙用＜100目的电熔镁砂灌满，将缝隙弥合；

步骤s108，缝隙弥合后，如图11所示，将环缝式底吹供气元件1露出上护砖2的部分用金属防砸帽9盖住。依次可完成所有底吹护砖的砌筑，如图12所示。

金属防砸帽9是内空的圆环形盒子，可将环缝式底吹供气元件1的末端和上护砖2的上部一起罩住，可防止在第一次冶炼开始添加废钢或者铁水时将环缝式底吹供气元件砸坏，起到保护作用，当高温铁水冶炼开始时，金属防砸帽9会像废钢一样被熔化掉，而不影响底吹供气元件的正常使用。

对于使用本发明的底吹护砖的冶炼方法时，包括以下步骤：

步骤s1，进行溅渣护炉操作，利用炉底容易挂渣的特点，将转炉炉底上涨至与底吹上护砖2高度齐平或者高出不超过200mm的位置；

步骤s2，冶炼过程根据实际需要进行底吹流量调整，调整方法包括以下两种：

第一种：根据钢种进行选择，其流量选择模式如下，

第二种：根据冶炼阶段进行选择，其流量选择模式如下，

综上所述，本发明提供了一种转炉底吹护砖及其砌筑方法，具有以下特点：

1.该结构的底吹护砖使得转炉透气性强，不宜堵塞，另外根据选定的气体输送模式，溅渣过程的底吹气量已经考虑到底吹透气性的需要，能够保证底吹供气元件不堵塞，使得底吹供气不受溅渣层的影响；

2.该底吹护砖结构简单，易于安装、维护，上护砖位置要比炉底高50～150mm，在冶炼之初就利于在炉底上方形成溅渣层，更好的起到保护的作用，环缝式底吹供气元件的侵蚀与炉底耐火炉衬、底吹护砖的侵蚀是同步的，溅渣层的形成可以将炉衬和底吹护砖保护起来，减少炉衬和底吹护砖的侵蚀；

3.转炉复杂的高温、高氧化性冶炼条件，使得转炉炉底处于相对稳定的状态，冶炼过程中环缝式底吹供气元件可能被溅渣层堵死，也可能裸露，因此根据冶炼钢种的不同与冶炼时间的不同，需要选择合理的流量输送模式，底吹护砖的结构形式以及砌筑的方法，更有利于炉底维护，提高炉底使用寿命。现实中，很多情况是因为底吹气体输送方法不当或者炉底维护不当，造成炉底波动大，底吹供气不能得到有效维护，为了保护炉底而放弃底吹供气，使得底吹供气与炉底寿命不能同步，而本发明在提高炉底寿命的同时可同步提高环缝式底吹供气元件的寿命。

尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下，各种修正都是允许的，它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。