一种多点布控锁砖的转炉炉底结构及其砌筑方法
【专利摘要】本发明提供一种多点布控锁砖的转炉炉底结构及其砌筑方法。所述多点布控锁砖的转炉炉底结构包括炉底外壳，在炉底外壳内砌筑镁质砖永久层，之后再按照十字形对称的方式砌筑炉底部位工作层，再采用镁碳砖平砌环绕在炉底部位工作层外缘的压边部位工作层，在砌筑压边部位工作层时，对应炉底部位工作层十字形轴线的四个端点位置分别采用镁碳锁砖砌筑形成主锁砖区，在每两个主锁砖区之间的压边部位工作层内分别采用镁碳锁砖砌筑至少一个辅助锁砖区，所述镁碳锁砖的其中一侧为斜面，在砌筑过程中倾斜面与炉底部位工作层最外圈的镁碳砖外表面紧密接触。本发明既结合了十字形砌筑的优点，又解决了十字形砌筑的缺点，具有广泛的推广应用价值。
【专利说明】一种多点布控锁砖的转炉炉底结构及其砌筑方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶金领域，具体是一种多点布控锁砖的转炉炉底结构及其砌筑方法。
【背景技术】
[0002]顶底复合氧气吹炼转炉炼钢法是20世纪70年代中后期出现的炼钢新工艺，是我国大多数钢铁联合企业的炼钢基本操作工艺。
[0003]转炉的炉衬结构是由耐火材料组成，分为永久层和工作层。其中，永久层衬砖多选用烧成镁砖，有良好的物理化学性能和抗冲击侵蚀能力，并具备较好的隔热作用。工作层衬砖多选用镁碳砖，能承受高温及温度的剧烈波动，具备良好的耐炉渣的化学侵蚀和能抵抗钢水的机械冲击和磨损性能。不同炉型的转炉的炉衬结构的设计以及砌筑维护质量的好坏直接影响了转炉的炉龄，其中转炉的炉底结构的稳定是核心的关键。
[0004]目前，我国绝大多数转炉的炉底砌筑都是采用的环形砌筑的构造方式(见图1)。它的优点是炉底砖环与环间可自由膨胀，压边部位整圈为锁砖，炉底稳定性能好。缺点是砖型十分复杂，每环砖型都不同，需要设计十余种砖型；且整个炉底在出厂前必须预砌筑，块块打磨加工，对于制造精度要求很高；现场砌筑砖型调解余地小，施工复杂，易混淆砖型；实际生产运行中炉底砖环与环间自由膨胀易产生砖缝，炉役后期易造成夹钢和渗钢；炉底砖成套成本很高，在当前我国钢铁工业形势严峻的情况下，不能满足我国钢铁企业降成本低能耗的要求。
[0005]国内一些大型钢铁企业，如武钢和邯钢等极少数钢厂采用过或曾尝试采用低成本的十字砌筑的构造炉底，但因其技术的不成熟和不完全可靠性导致该技术的应用范围十分有限。这种构造方式的优点是炉底砖成套成本较低，整套炉底砖型只有两种，十分简单；出厂前整个炉底无须预砌筑，对于制造精度要求较低；现场砌筑砖型调节余地大，施工十分简单；实际生产运行中炉底砖不易产生砖缝，炉役后期夹钢和渗钢现象较少见。但是由于炉底是使用十字砌筑的构造方式，实际运行中易出现炉底耐火砖衬力学稳定性不好，炉底易松动，摇炉吹炼中有明显的炉底砖滑动，转炉炉龄不高的现象。而转炉炉底力学稳定性能不好主要在于炉底锁砖区布控锁定区位不足以及锁砖锁止功能部分失效造成的。
【发明内容】
[0006]本发明根据现有技术的缺陷，针对炉底十字砌筑的构造方式，研制出一种多点布控锁砖的转炉炉底结构及其砌筑方法，该结构解决了炉底力学稳定性不好，炉底易产生松动的难题。
[0007]本发明提供一种多点布控锁砖的转炉炉底结构包括炉底外壳以及沿着炉底外壳的开口方向依次设置在炉底外壳内的镁质砖永久层和镁碳砖工作层，所述镁碳砖工作层是由中间部位的炉底部位工作层和环绕在炉底部位工作层外缘的压边部位工作层组成，所述压边部位工作层即翻身部位，所述炉底部位工作层是由镁碳砖从炉底中心按照十字形对称砌筑而成，并在炉底部位工作层上形成横向轴线与转炉的耳轴连线对应的十字形轴线，且炉底部位工作层由十字形轴线分成四个直角弧形区域，其特征在于:在压边部位工作层内对应炉底部位工作层十字形轴线的四个端点位置分别布设有主锁砖区，在压边部位工作层内对应炉底部位工作层四个直角区域的位置分散布设有多个辅助锁砖区，且每个直角区域内至少分布一个辅助锁砖区，所述主锁砖区和辅助锁砖区均采用其中一侧为斜面，另一侧为垂直面的镁碳锁砖砌筑而成，且每块镁碳锁砖的倾斜面与炉底部位工作层最外圈的镁碳砖外表面紧密接触，另一端与对应部位的镁质砖永久层卡紧。
[0008]本发明较优的技术方案:所述辅助锁砖区也有四个，分别布设在炉底部位工作层四个直角弧形区域，以炉底中心点为起点的平分线上，四个辅助锁砖区与四个主锁砖区交替分布，如果以转炉耳轴方向的中心线为基准，其出钢口的方向为0°，则四个主锁砖区分布在炉底0°、90°、180°和270°的位置，四个辅助锁砖区分布在炉底45°、135°、225°和315°的位置，每两个相邻锁砖区中线与炉底中心连线之间形成的夹角为45°。
[0009]本发明的较优技术方案:所述主锁砖区和辅助锁砖区均有多层镁碳锁砖平砌而成，一般以五层为最佳方案，具体根据炉底部位工作层的厚度而定，且所有主锁砖区和辅助锁砖区的高度与压边部位工作层的其它区域高度一致，且上表面与炉底部位工作层加工找平后上表面的外缘高度一致。
[0010]本发明的较优技术方案:所述炉底部位工作层是由镁碳砖从炉底中心按照由耳轴中线方向和前后大面中线方向构建的十字形对称砌筑而成。
[0011]本发明的较优技术方案:所述压边部位工作层与炉底镁质砖永久层之间设有找平层，所述主锁砖区和辅助锁砖区均在找平层上砌筑，找平层是采用酒精树脂镁碳捣打料砌筑而成，所述酒精树脂镁碳捣打料是由浓度为99%的工业酒精与树脂结合镁碳捣打料按照重量比100:7-10混合制备而成。
[0012]本发明较优的技术方案:所述主锁砖区和辅助锁砖区每层均有至少五块镁碳锁砖水平砌筑而成；且主锁砖区和·辅助锁砖区的每层镁碳锁砖斜面的倾斜角度与对应炉底部位工作层最外圈的镁碳砖外表面倾斜角度相同，并能与炉底部位工作层最外圈的镁碳砖外表面紧密接触，每层镁碳锁砖的直角面下边缘均与对应的镁质砖永久层卡紧。
[0013]本发明提供的另外一种技术方案为:所述一种多点布控锁砖的转炉炉底结构的砌筑方法，具体步骤如下:
[0014](I)根据炼钢工艺的要求，按照正常的炼钢转炉炉底砌筑方法采用镁质砖在炉底外壳上砌筑镁质砖永久层，一般情况镁质砖永久层为三层，之后米用镁碳砖从炉底中心按照十字形对称砌筑炉底部位工作层，砌筑好的炉底部位工作层由十字形轴线分成四个直角弧形区域；在砌筑镁质砖永久层时，按照炼钢工艺要求在透气砖的布置位置处预留透气方孔，在砌筑镁碳砖工作层时，便可在对应透气方孔的位置砌筑透气砖；
[0015](2)在砌筑好的炉底部位工作层外缘浇筑填料找平，形成找平层，并压紧；采用酒精树脂镁碳捣打料浇筑，所述酒精树脂镁碳捣打料是由浓度为99%的工业酒精与树脂结合镁碳捣打料按照重量比100:7-10混合制备而成。具体的浇筑方法为先测量四个主锁砖区的上表面水平标高，找出最低点，以该点水平基准向下返垂直距离500mm，在转炉锥体段的镁质永久层上标记出测量的水平标记，并划出水平控制线作为作为拐角区域(即炉底部位向炉身部位的压边区域捣打层的控制线，然后在找平区域铺设酒精树脂镁碳捣打料，用捣固锤(电动夯机)进行捣打，铺料时要求分层进行，每层铺料厚度为100mm，捣打时应控制好水平，并比控制线低2至3mm，水平度lmm/lm，要求捣打结实，表面光滑；
[0016](3)根据步骤(1)中砌筑而成的炉底部位工作层最外圈镁碳砖外表面的倾斜角度准备与其倾斜面相匹配的镁碳锁砖；镁碳锁砖必要时可进行现场精加工，以确保加工精确；
[0017](4)砌筑压边部位工作层，在找平层上开始使用镁碳砖分层平砌压边部位工作层，在砌筑过程中对应每个锁砖区(包括以转炉耳轴方向的中心线为基准，其出钢口的方向为O。，分布在炉底0°、90°、180°和270°的四个主锁砖区和分布在炉底45°、135°、225°和315°的四个辅助锁砖区)的部位采用步骤(3)中准备的镁碳锁砖砌筑，每个锁砖区每层至少由五块镁碳锁砖平砌而成，并确保每块镁碳锁砖的倾斜面与炉底部位工作层最外圈的镁碳砖外表面紧密贴紧，另一端的直角面下边缘均与对应的镁质砖永久层卡紧；每砌筑一层压边部位工作层，在锁砖区的镁碳锁砖与永久层的镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与永久层的镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与炉底部位工作层的镁碳砖之间的三角缝采用填料的方式砌筑，并压实，当压边部位工作层砌筑到与炉底部位工作层加工找平后的外缘高度相等时,便完成压边部位工作层的砌筑过程，即完成炉底部位的砌筑工作。
[0018]本发明进一步要求保护的方案:步骤(1)中炉底部位工作层的砌筑方法为:转炉摇至零位后(转炉的出钢口对应的方向为0° )沿着转炉两耳轴方向的中心线在炉底上的投影线砌筑第一排竖向的镁碳砖，并以该排镁碳砖为中心线向两侧各砌筑2-3排镁碳砖,最优方案是两侧各两排，一共五排；再沿着与转炉两耳轴连线垂直方向的中心线在炉底上的投影砌筑第一排横向的镁碳砖，并以该排镁碳砖为中心线向两侧各砌筑2-3排镁碳砖,最优方案为两侧各两排，一共五排；多排横向的镁碳砖与多排竖向的镁碳砖形成相互垂直的十字形轴线，将炉底部位工作层分成四个直角弧形区域，然后以十字形轴线对称砌筑炉底部位工作层的四个直角弧形区域，每个直角弧形区域按照人字形从炉底中心向其直角边交替砌筑而成。
[0019]本发明进一步要求保护的技术方案为:在步骤(4)中的所述的压边部位工作层共有五层，每层单独砌筑，要求:在炉底拉十字线的横排镁碳砖以及竖排镁碳砖收尾区域分别砌筑主锁砖区，采用一端面为斜面的镁碳锁砖砌筑，其倾斜面直接与炉底工作层最外圈的镁碳砖外表面顶紧，不设填料(因此，此区域的砖缝< 2mm)，砌筑好主锁砖区的第一层后，开始砌筑其它区域的第一层压边砖，砖号为MTD303、304长450mm两种砖型配合砌筑，并在砌筑过程中在45°、135°、225°、315°处增加四处辅助锁砖区，用以增强炉底强度，控制好压边砖层的水平及砖体表面无错台；砌筑第二、第三、第四、第五层压边砖，非锁砖区分别采用 MTD305、306 (第二环)MTD307、308 (第三环)MTD309、310 (第四环)MTD313、314 (第五环)调节砌筑，以靠永久层一端下沿靠紧永久层为准，锁砖区域分别采用650mm长(第二层)750mm长(第三层)800mm长(第四层)900mm长(第五层)砖加工压紧；压边砖第一至五层要求水平lmm/lm砖缝< 2mm ;第五层砌完后,将炉底工作层超出五层压边砖水平的部分加工找平；合门选择在45°或315°区域，采用先顶紧砖缝量尺寸，再根据实际尺寸切砖加工合门，合门砖须> 1/2整砖宽度；其中第一、二、五层中锁砖区的镁碳锁砖与永久层的镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与永久层的镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与炉底部位工作层的镁碳砖之间的三角缝采用铬刚玉质捣打料捣实；第三、四层锁砖区的镁碳锁砖与永久层的镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与永久层的镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与炉底部位工作层的镁碳砖之间的三角缝采用酒精树脂镁碳捣打料捣实，所述酒精树脂镁碳捣打料是由浓度为99%的工业酒精与树脂结合镁碳捣打料按照重量比100:7-10混合制备而成。
[0020]上述方法中的酒精树脂镁碳捣打料是由浓度为99%的无水工业酒精与树脂结合镁碳捣打料按照重量比100:7-10混合制备而成，其中树脂结合镁碳捣打料为购买的成品，其购买成品中已经将树脂结合到镁碳捣打料中，镁碳捣打料的主要成分为MgO ^ 90%和C ^ 2%，，其余为杂质，树脂采用872-A型树脂。所述酒精树脂镁碳捣打料的理化指标:
[0021]
【权利要求】
1.一种多点布控锁砖的转炉炉底结构,包括炉底外壳(I)以及沿着炉底外壳的开口方向依次设置在炉底外壳内的镁质砖永久层(2)和镁碳砖工作层，所述镁碳砖工作层是由中间部位的炉底部位工作层(3)和环绕在炉底部位工作层(3)外缘的压边部位工作层(4)组成，所述炉底部位工作层(3)是由镁碳砖从炉底中心按照十字形对称砌筑而成，并在炉底部位工作层(3)上形成横向轴线与转炉的耳轴连线对应的十字形轴线，且炉底部位工作层(3)由十字形轴线分成四个直角弧形区域，其特征在于:在压边部位工作层(4)内对应炉底部位工作层(3)十字形轴线的四个端点位置分别布设有主锁砖区(5)，在压边部位工作层(4)内对应炉底部位工作层(3)四个直角区域的位置分散布设有多个辅助锁砖区(6)，且每个直角区域内至少分布一个辅助锁砖区(6)，所述主锁砖区(5)和辅助锁砖区(6)均采用其中一侧为斜面，另一侧为垂直面的镁碳锁砖(8)砌筑而成，且每块镁碳锁砖(8)的倾斜面与炉底部位工作层(3)最外圈的镁碳砖外表面紧密接触，另一端与对应部位的镁质砖永久层(2)卡紧。
2.根据权利要求1所述的多点布控锁砖的转炉炉底结构，其特征在于:所述辅助锁砖区(6)也有四个，分别布设在炉底部位工作层(3)四个直角弧形区域以炉底中心点为起点的平分线上，四个辅助锁砖区(6)与四个主锁砖区(5)交替分布，每两个相邻锁砖区中线与炉底中心连线之间形成的夹角为45°。
3.根据权利要求1或2所述的多点布控锁砖的转炉炉底结构，其特征在于:所述炉底部位工作层(3 )是由镁碳砖从炉底中心按照由耳轴中线方向和前后大面中线方向构建的十字形对称砌筑而成。
4.根据权利要求1或2所述的多点布控锁砖的转炉炉底结构，其特征在于:所述主锁砖区(5)和辅助锁砖区( 6)均有多层镁碳锁砖(8)平砌而成，且所有主锁砖区(5)和辅助锁砖区(6)的高度与压边部位工作层(4)的其它区域高度一致，且上表面与炉底部位工作层(3)加工找平后的上表面外缘高度一致。
5.根据权利要求1或2所述的多点布控锁砖的转炉炉底结构，其特征在于:所述压边部位工作层(4)与炉底镁质砖永久层之间设有找平层(7)，所述主锁砖区(5)和辅助锁砖区(6 )均在找平层(7 )上砌筑。
6.根据权利要求1或2所述的多点布控锁砖的转炉炉底结构，其特征在于:所述主锁砖区(5)和辅助锁砖区(6)每层均有至少五块镁碳锁砖(8)水平砌筑而成；且主锁砖区(5)和辅助锁砖区(6)的每层镁碳锁砖(8)斜面的倾斜角度与对应炉底部位工作层(3)最外圈的镁碳砖外表面倾斜角度相同，并能与炉底部位工作层(3)最外圈的镁碳砖外表面紧密接触，每层镁碳锁砖(8)的直角面下边缘均与对应的镁质砖永久层(2)卡紧。
7.一种多点布控锁砖的转炉炉底结构的砌筑方法，具体步骤如下: (1)按照正常的炼钢转炉炉底砌筑方法，采用镁质砖在炉底外壳上砌筑镁质砖永久层，之后采用镁碳砖从炉底中心按照十字形对称砌筑炉底部位工作层，砌筑好的炉底部位工作层由十字形轴线分成四个直角弧形区域；在整个砌筑过程中按照炼钢转炉的工艺要求，在透气砖的工艺布置位置砌筑透气砖； (2)在砌筑好的炉底部位工作层外缘浇筑填料找平，形成找平层，并压紧； (3)根据步骤(1)中砌筑而成的炉底部位工作层最外圈镁碳砖外表面的倾斜角度准备与其倾斜面相匹配的镁碳锁砖，确保每块镁碳锁砖的倾斜端面与炉底部位工作层最外圈镁碳砖外表面能够紧贴； (4)砌筑压边部位工作层，在找平层上开始使用镁碳砖分层平砌压边部位工作层，在砌筑过程中对应每个锁砖区的部位采用步骤(3)中准备的镁碳锁砖砌筑，每个锁砖区每层至少由五块镁碳锁砖平砌而成，并确保每块镁碳锁砖的倾斜面与炉底部位工作层最外圈的镁碳砖外表面紧密贴紧，另一端的直角面下边缘均与对应的镁质砖永久层卡紧；每砌筑一层压边部位工作层时，在锁砖区的镁碳锁砖与永久层的镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与永久层的镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与炉底部位工作层的镁碳砖之间的三角缝全部采用填料的方式砌筑，并压实；当压边部位工作层砌筑到与炉底部位工作层加工找平后的外缘高度相等时,便完成压边部位工作层的砌筑过程，即完成炉底部位的砌筑工作。
8.根据权利要求7所述的一种多点布控锁砖的转炉炉底结构的砌筑方法，其特征在于步骤(1)中炉底部位工作层的砌筑方法为:转炉摇至零位后，沿着转炉两耳轴方向的中心线在炉底上的投影线砌筑第一排竖向的镁碳砖，并以该排镁碳砖为中心线向两侧各砌筑2-3排镁碳砖，再沿着与转炉两耳轴连线垂直方向的中心线在炉底上的投影线砌筑第一排横向的镁碳砖，并以该排镁碳砖为中心线向两侧各砌筑2-3排镁碳砖,多排横向的镁碳砖与多排竖向的镁碳砖形成相互垂直的十字形轴线，将炉底部位工作层分成四个直角弧形区域，然后以十字形轴线对称砌筑炉底部位工作层的四个直角弧形区域，每个直角弧形区域按照人字形从炉底中心向其直角边交替砌筑而成。
9.根据权利要求7所述的一种多点布控锁砖的转炉炉底结构的砌筑方法,其特征在于所述步骤(2)中的找平层具体浇筑方法为:测量四个主锁砖区的上表面水平标高，找出最低点，以该点水平基准向下返垂直距离500mm，在转炉锥体段的镁质永久层上标记出测量的水平标记，并划出水平控制线作为拐角区域捣打层的控制线，然后在找平区域分层铺设酒精树脂镁碳捣打料，用捣固锤进行捣打结实形成比控制线低2至3mm，水平度lmm/lm，且表面光滑的找平层；所述酒精树脂镁碳捣打料是由浓度为99%的工业酒精与树脂结合镁碳捣打料按照重量比100:7-10混合制备而成。
10.根据权利要求7所述的一种多点布控锁砖的转炉炉底结构的砌筑方法，其特征在于:在步骤(4)中的所述的压边部位工作层共有五层，其中第一、二、五层中锁砖区镁碳锁砖与永久层镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与永久层的镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与炉底部位工作层的镁碳砖之间的三角缝采用铬刚玉质捣打料捣实；第三、四层锁砖区镁碳锁砖与永久层镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与永久层的镁质砖之间的三角缝、非锁砖区的压边镁碳砖与炉底部位工作层的镁碳砖之间的三角缝采用酒精树脂镁碳捣打料捣实，所述酒精树脂镁碳捣打料是由浓度为99%的工业酒精与树脂结合镁碳捣打料按照重量比100:7-10混合制备而成。
【文档编号】C21C5/48GK103740886SQ201410036021
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】杨引文, 廖海潮, 郭应旺, 段军喜, 宋律 申请人:武汉钢铁集团精鼎工业炉有限责任公司