一种钢包透气砖的结构及砌筑结构的制作方法

本发明涉及钢铁冶金炉外精炼底吹氩系统，特别是一种钢包透气砖的产品结构及砌筑后的结构。

背景技术：

钢铁冶金行业内，炉外精炼的出现是炼钢工艺的颠覆性发展，是将调整钢水成分、温度去除夹杂的任务转移到钢包中冶炼的二次精炼工艺，因此钢包透气砖是高品质钢的核心功能元件。

目前钢铁冶金行业耐火材料的管理模式逐步由耐火材料制造商总体负责，如钢包用耐火材料则由具有一定实力的钢包用耐火材料专业制造商来供应或组织供应所有耐火材料，包括砌筑服务，在这种大环境和模式下，很多产品在工厂制作时可加工成半成品，直接砌筑在钢包上之后，随着其它耐火材料共同整体砌筑或烘烤，比如，钢包透气砖可以无须烘烤，或者适度烘烤，砌筑之后随着钢包上线前整体充分烘烤，如此可节约成本，减少碳、氮氧化物、硫等的排放，具有良好的社会效益。

钢包透气砖是由生产制造商制作成整体砖或分体砖，砌筑于钢包包底相应位置之上，包底镁碳砖砌筑完毕之后与透气砖之间的缝隙则由刚玉质接缝料灌注，包底如果是浇注料，则将透气砖直接浇注，经养护后再烘烤，砌筑结构详见附图。

随着前文所述钢包耐火材料及施工整体承包模式的推广，大多承包商对现场的砌筑及管理已达到较高水平，结合钢包透气砖的砌筑结构，如果将透气砖制作成“半成品”或在结构上进行优化，只制作“一部分”，其余工序或部分在钢包内完成，如此可大大节省成本，并能提高透气砖供给效率。

技术实现要素：

为实现上述理念，以达到相应有益效果，本发明采取的技术方案是：

1，整体透气砖制作时，座砖上表面的最低面高度小于透气芯总高度的二分之一，座砖纵向剖面图可呈台阶状或类似平面状，制作成台阶状时，台阶部分的上表面最高可与透气芯表面平齐，台阶部分的横截面外观可以是四方形或圆形，并且座砖所有埋在灌注浇注料中的上表面呈瓦楞状或凸凹状，以实现与灌注浇注料的牢固结合，座砖底部包埋透气芯20mm-100mm，座砖周围有束紧钢圈，吊钩在透气芯小头。

透气砖中座砖的高度设计较低，目的是让其余座砖部分在透气砖砌筑到钢包中以后连同传统的接缝料部分转移到钢包内进行施工，座砖制作成台阶状可进一步有效保护透气芯。

2，砌筑时，先将所述透气砖置于包底钢板上，保证座砖底面紧贴包底钢壳，如遇包壳变形，须在座砖底部涂抹一层找平火泥，或在座砖底部铺一层厚度不超过50mm的耐火浇注料，然后将包底砖砌筑完毕，然后施工灌注浇注料，如果包底是浇注料式，需将透气砖部位预留，施工完包底浇注料并凝固后再砌筑透气砖，同样要经过透气砖底面的处理，然后施工灌注浇注料。

本步骤所提及的措施非常关键，传统透气砖的座砖与透气芯平齐，砌筑时对包底的要求不太严格，但本发明座砖较低，必须保证底部受理完全。

3，灌注浇注料必须经过强力搅拌机来加水搅拌，搅拌轴转速不低于35r/min，并且一锅浇注料一次型搅拌完成施工所需量，施工时须经振动施工，施工时环境温度为2℃-35℃，加水量不超过4.51wt％，凝固时间80分钟-100分钟；灌注浇注料中的钢纤维含量为1.01wt％-3.01wt％，有机纤维含量为0.08wt％-0.12wt％，颗粒的临界粒度为25mm，1620℃烧后的线变化率为+0.03％-+0.45％，1620℃烧后耐压强度大于等于180MPa，1620℃烧后抗折强度大于等于32MPa，耐火度大于等于1770℃，500℃处理后的耐压强度大于等于60MPa，500℃处理后的抗折强度大于等于15MPa，热震要求为：将样块从1500℃炉内保温30min后于1min之内转移到1250℃炉内保温30min，再于1min之内转移到1500℃炉内，保温30min，如此循环5次冷却后样条冷态抗折强度保持率大于等于60％。

本步骤中提及的对搅拌机和其它方面的要求也是必要措施，只有在所述条件下施工才能保证透气砖的可靠性，此外所述的灌注浇注料的指标也是必要条件。

4，灌注浇注料施工完后，将钢包立置4小时以上，方可开始烘烤，烘烤须满足以下条件：开始烘烤时，透气砖热面温度不能超过150℃，并且保持4h以上方可继续升温，继续升温时透气砖热面温度在200℃，并且持续3h以上方可继续升温，再次升温时透气砖热面温度不超过300℃，并保温1h以上，后续烘烤不做要求。

本步骤限制烘烤温度主要为避免烘烤过程中产生的爆裂问题，因为浇注体积相对较大。

本发明的有益效果是：技术方案的特点是将透气砖座砖部分的结构特殊设计，将部分工作转移到应用部位连同其它相关部分同时砌筑施工；限制了关键材料灌注浇注料的一些指标和参数，同时对施工砌筑方面的要求等，如此可保证本技术方案应用于任何大型精炼钢包，如目前300吨精炼钢包，从而具有节约劳动强度、减少污染物排放、提高透气砖供给效率、降低综合材料成本等方面有重要意义。

附图说明：

图1：传统透气砖剖面图；

图2：本发明没有台阶部分产品砌筑剖面图；

图3：本发明有台阶部分产品砌筑剖面图；

图4：本发明有台阶部分产品砌筑剖面图；

图5：包底整体浇注式透气砖砌筑剖面图；

图6：座砖台阶部分为圆形截面图；

图7：座砖台阶部分为四方形截面图。

图中：①：透气芯，②：座砖，③：接缝料，④：包底砖，⑤：永久衬，⑥：包底钢壳，⑦：灌注浇注料，⑧：吊钩，⑨：束紧钢圈，⑩：包底浇注料，H：包埋厚度为20-100mm。

具体实施方式

实施例1：包底为镁碳砖的形式

1.1，根据钢包底部耐火材料厚度、钢包吨位、精炼及操作等情况设计透气砖尺寸，一般而言在大型钢包上，透气芯①表面到座砖②底部的高度为480mm-550mm，本实施例中取500mm，在220吨钢包使用，座砖②底面截面的尺寸一般为320mm见方到360mm，本实施例取340mm，座砖②包埋透气芯①厚度H取35mm，座砖②最底面的高度取200mm，座砖②台阶部分最高面到座砖②底部的高度为280mm，台阶部分截面为圆形；透气芯①大、小头尺寸为φ116mm、φ171mm，高度为470mm，可制作成现有各种形式透气芯①，如弥散型、狭缝型等，本实施例取狭缝型，狭缝规格为0.2mm×20mm，数量为46条。

1.2，按照传统方法制作透气芯①，透气芯①需经1620℃烧成，经过包、焊外壳及尾管后组装在座砖②模具中，制作成整体砖，座砖②经最高200℃保温5h干燥。

1.3，在钢包内砌筑时，如果包底永久衬⑤浇注料需要修补，则先修补，然后在座砖②底部涂抹一层耐火泥浆以找平，耐火泥浆原料的临界粒度为1mm，将透气砖砌筑在包内相应位置，然后砌筑包底砖④镁碳砖及包壁砖、渣线砖、处理包口。

1.4，开始施工灌注浇注料⑦，本实施例中灌注浇注料⑦用量约100Kg，一次性搅拌完成，搅拌机主轴转速为35r/min，加水4.25wt％，环境温度为22℃，施工灌注浇注料⑦前将所施工部位用压缩空气吹干净里面的杂物、灰尘，然后加加入总量60wt％的灌注浇注料⑦，用φ40振动棒振动密实，然后加入剩余的灌注浇注料⑦并振动密实。

1.5，钢包静置10h后开始烘烤，烘烤制度如下：开启顶燃式烘烤器，保证透气砖热面温度不能超过150℃，可通过火焰大小来调整或烘烤器与钢包之间的间隙来调整，保温4h；然后逐步升温，保证透气砖热面温度不超过200℃，保温3h，再次升温时保证透气砖热面温度不超过300℃，保温1h，之后按照钢包其它耐火材料烘烤要求进行烘烤，烘烤共2天后，钢包具备上线条件。

所需灌注浇注料⑦的配方为：0-1mm粒度的白刚玉为2wt％-8wt％，实施例1为5wt％，1-3mm粒度的白刚玉为3wt％-9wt％，实施例1为6wt％，3-5mm粒度的白刚玉为3wt％-9wt％，实施例1为6wt％；0-1mm粒度的板状刚玉为2wt％-8wt％，实施例1为5wt％，1-3mm粒度的板状刚玉为3wt％-9wt％，实施例1为6wt％，3-5mm粒度的板状刚玉为3wt％-9wt％，实施例1为6wt％，5-8mm粒度的板状刚玉为8wt％-13wt％，实施例1为10wt％，8-10mm粒度的板状刚玉为10wt％-15wt％，实施例1为10wt％，10-15mm粒度的板状刚玉为10wt％-15wt％，实施例1为12wt％，15-25mm粒度的板状刚玉为3wt％-15wt％，实施例1为6wt％，325目的板状刚玉为4wt％-10wt％，实施例1为6wt％；d50为2微米的镁铝尖晶石为12wt％-20wt％，实施例1为15wt％，CA270水泥为3wt％-8wt％，实施例1选3wt％，双峰型α氧化铝微粉为2wt％-8wt％，实施例1选4wt％，外加310型钢纤维3wt％，有机纤维0.11wt％，外加聚羧酸盐类高效复合减水剂0.1wt％-0.5wt％，实施例1选0.2wt％。

实施例1中灌注浇注料⑦的理化指标：

加水量：4.25wt％，凝固时间80min，1620℃烧后的线变化率+0.15％，1620℃烧后耐压强度190MPa，1620℃烧后抗折强度32MPa，耐火度1770℃，500℃处理后耐压强度72MPa，500℃处理后的抗折强度20MPa，将样块从1500℃炉内保温30min后于1min之内转移到1250℃炉内保温30min，再于1min之内转移到1500℃炉内，保温30min，如此循环5次冷却后样条冷态抗折强度保持率73％。

实施例2：包底为浇注料的形式

2.1，根据钢包底部耐火材料厚度、钢包吨位、精炼及操作等情况设计透气砖尺寸，透气芯①表面到座砖②底部的高度为480mm，在80吨钢包使用，座砖②底面截面的尺寸为320×320mm，座砖②包埋透气芯厚度H取30mm，座砖②最底面的高度取150mm，座砖②无台阶部分；透气芯①大、小头尺寸为φ116mm、φ171mm，高度为450mm，可制作成弥散式透气芯①。

2.2，按照传统方法制作透气芯①，经过包、焊外壳及尾管后组装在座砖②模具中，制作成整体砖，座砖②经最高200℃保温5h干燥。

2.3，在钢包内砌筑前将透气砖部位用木头模具预留，然后浇注包底浇注料⑩和包壁及渣线，凝固后脱模，然后砌筑透气砖，在座砖②底部铺一层厚度为30mm的刚玉质浇注料，将透气砖砌筑在包内相应位置。

2.4，开始施工灌注浇注料⑦，本实施例中灌注浇注料⑦用量约95Kg，一次性搅拌完成，搅拌机主轴转速为35r/min，加水4.3wt％，环境温度为20℃，施工灌注浇注料⑦前将所施工部位用压缩空气吹干净里面的杂物、灰尘，然后加加入总量60wt％的灌注浇注料⑦，用φ40振动棒振动密实，然后加入剩余的灌注浇注料⑦并振动密实。

2.5，钢包静置6h后开始烘烤，烘烤制度如下：开启顶燃式烘烤器，保证透气砖热面温度不能超过150℃，可通过火焰大小来调整或烘烤器与钢包之间的间隙来调整，保温4h；然后逐步升温，保证透气砖热面温度不超过200℃，保温3h，再次升温时保证透气砖热面温度不超过300℃，保温1h，之后按照钢包其它耐火材料烘烤要求进行烘烤，烘烤共2天后，钢包具备上线条件。