一种提高炉窑寿命的耐火砖的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种提高炉窑寿命的耐火砖。采用的技术方案是：耐火砖由六个面组成，其中，上、下面为相互平行且面积相等或不等的四边形；向钢水面为前面，向钢壳面为后面，前、后面为面积不等的四边形；沿水平砌筑方向为左右两侧面，左右两侧面为相互不平行且面积相等的四边形。本实用新型通过使用特殊形状的耐火砖及其砌筑方法，可以有效抑制采用传统耐火砖和砌筑方法时液态金属和熔渣对耐火砖接缝处的冲刷和侵蚀，显著提高炉窑的使用寿命。
【专利说明】一种提高炉窑寿命的耐火砖
【技术领域】
[0001]本实用新型属于耐火砖领域，特别涉及一种具有特殊形状，可提高炉窑使用寿命的耐火砖。
【背景技术】
[0002]目前，转炉及钢包等冶金炉窑，其结构如图1所示，外层为钢壳(I)，其内用耐火砖
[2]砌筑，耐火砖内为钢水(3)。现有技术中，耐火砖多被压制成平楔形，并垂直于炉窑外壁的圆周切线砌筑于炉窑内。图2为现有技术中典型的砌筑结构示意图，其中，耐火砖(2-1)和耐火砖(2-2)为两块砌筑于同一平面、且与炉窑底面平行的耐火砖，耐火砖(2-3)压砌在耐火砖(2-1)和耐火砖(2-2)接缝处，耐火砖(2-1)和耐火砖(2-2)所形成的砖缝垂直于炉窑底面(如图2-1所示)。
[0003]由于炉窑存在通过耐火砖向炉窑外侧的热传导，因此，与炉窑内侧耐火砖工作面接触的液态金属(如钢水)和熔渣温度要低于其在炉窑中部的温度，即，液态金属和熔渣在耐火砖工作面和炉窑内部存在温度差。由于上述温度差所形成的密度差使液态金属和熔渣产生沿耐火砖工作面自上而下的流动，因此，加速了侵蚀组分向耐火砖工作面的扩散和液态金属及熔渣对耐火砖工作面的冲刷。由于耐火砖接缝处是炉窑耐火砖工作面的最薄弱环节，因此，其侵蚀速度要明显高于其他部位。由于在炉窑使用过程中，耐火砖接缝位置相对不变，因此，随着耐火砖接缝处侵蚀量的不断增加、缝隙不断加大，在耐火砖之间即出现业界所称的“拉沟”现象，并使砌筑在接缝上部的耐火砖也受到严重侵蚀，如图3所示。
[0004]由于“拉沟”现象使耐火砖局部侵蚀量显著增加，加之目前对“拉沟”部位尚无有效的修补方法，因此，一旦出现“拉沟”现象，即使其他部位的耐火砖完好，也不得不拆包重砌，极大地影响了炉窑耐火材料的使用寿命。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本实用新型提供一种可以有效抑制炉窑内衬的“拉沟”现象，从而显著提高炉窑使用寿命的耐火砖。
[0006]本实用新型采用的技术方案是:一种提高炉窑寿命的耐火砖:耐火砖由六个面组成，其中，上、下面为相互平行且面积相等或不等的四边形；向钢水面为前面，向钢壳面为后面，前、后面为面积不等的四边形；沿水平砌筑方向为左右两侧面，左右两侧面为相互不平行且面积相等的四边形。
[0007]上述的提高炉窑寿命的耐火砖:上、下面为相互平行且面积相等的梯形，上、下面的梯形沿水平砌筑方向，左右错开排布；前、后面为相互平行且面积不等的平行四边形；两个侧面为相互不平行且面积相等的平行四边形。
[0008]上述的提高炉窑寿命的耐火砖，优选的，前、后面的平行四边形的锐角α为30-85。。
[0009]上述的提高炉窑寿命的耐火砖:上、下面为相互平行且面积相等的梯形，且上、下面的梯形对应排布；前、后面为相互平行且面积不等的矩形；左右两侧面为相互不平行且面积相等的矩形。
[0010]上述的提高炉窑寿命的耐火砖:上、下面为相互平行且面积不等的梯形；前、后面为相互平行且面积不等的梯形；左右两侧面为相互不平行且面积相等的平行四边形。
[0011]上述的提高炉窑寿命的耐火砖，优选的，前、后面的梯形，其底面锐角β为30-85。。
[0012]上述的提高炉窑寿命的耐火砖:上、下面为相互平行且全等的四边形，所述的上、下面的四边形沿水平砌筑方向的左、右相对边长近似相等，偏差< 5_，且相对于钢水面的边长小于相对于钢壳面的边长，且四边形相对锐角近似相等，偏差< 2。，相对钝角不相等；前、后面为长方形或平行四边形，面积不相等；左右两侧面为长方形或平行四边形，面积近似相等。
[0013]上述的提高炉窑寿命的耐火砖:上、下面为相互平行且全等的四边形，所述的上、下面的四边形是沿水平砌筑方向的左、右相对边长相等，且相对于钢水面的边长小于相对于钢壳面的边长，且四边形相对锐角相等，相对钝角不相等；前、后面为长方形或平行四边形，面积不相等；左右两侧面为长方形或平行四边形，面积相等。
[0014]上述的提高炉窑寿命的耐火砖，优选的，所述的上、下面的四边形两个锐角角度分别为30-85°、两个钝角角度分别为95-150°。
[0015]本实用新型的有益效果是:在采用本实用新型的耐火砖及砌筑方法条件下，砌筑耐火砖时，所形成的接缝与液态金属和熔渣的流动方向形成一定角度，因此，在耐火砖之间不会产生“拉沟”现象，整个耐火砖工作面侵蚀均匀。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是冶金炉窑的结构示意图。
[0017]图2是现有技术中典型的砌筑结构示意图。
[0018]图2-1是砌筑结构的主视图示意图。
[0019]图3是炉窑内衬“拉沟”的形成过程示意图。
[0020]图4是实施例1制备的耐火砖的立体结构示意图。
[0021]图4-1是图4的主视图。
[0022]图4-2是图4的俯视图。
[0023]图4-3是图4的右视图。
[0024]图4-4是采用实施例1制备的耐火砖砌筑的结构示意图。
[0025]图5是实施例2制备的耐火砖的立体结构示意图。
[0026]图5-1是图5的主视图。
[0027]图5-2是图5的俯视图。
[0028]图5-3是图5的右视图。
[0029]图5-4是采用实施例2制备的耐火砖砌筑的结构示意图。
[0030]图6是实施例3制备的耐火砖的立体结构示意图。
[0031]图6-1是图6的主视图。
[0032]图6-2是图6的俯视图。
[0033]图6-3是图6的右视图。
[0034]图6-4是采用实施例3制备的耐火砖砌筑的结构示意图。
[0035]图7是实施例4制备的耐火砖的立体结构示意图。
[0036]图7-1是图7的主视图。
[0037]图7-2是图7的俯视图。
[0038]图7-3是图7的右视图。
[0039]图7-4是采用实施例4制备的耐火砖砌筑的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040]以下实施例，耐火砖的六面定义如下:
[0041]上、下面:沿炉窑的轴向方向，相对于炉窑顶端的面，为上面(图中显示ABCD面)；相对于炉窑的底部的面，为下面(图中显示EFGH面)。
[0042]前、后面:沿炉窑的径向方向，相对于炉窑中钢水的面(即与钢水接触的面)，为前面(图中显示CDHG面)；相对于钢壳的面(即与炉窑外层的钢壳接触的面)，为后面(图中显示ABFE)。
[0043]两个侧面:沿水平砌筑方向，为左、右两个侧面，图中显示BCGF面为右侧面；ADHE面为左侧面。
[0044]实施例1 一种提高炉窑寿命的耐火砖
[0045](一 )具体形状如下
[0046]图4为其立体结构示意图，图4-1为主视图，图4-2为俯视图，图4_3为右视图。
[0047]上、下面为相互平行且全等的等腰梯形，上、下面的梯形沿水平砌筑方向，左右错开排布；
[0048]前、后面为相互平行且为面积不等的平行四边形；前、后面的平行四边形底面锐角α为30-85°。当平行四边形底边夹角小于30°时，由于模具及耐火砖压制工艺的原因，耐火砖的强度及形状难以保证。当平行四边形底边夹角大于85°时，对提高炉窑耐火材料使用寿命效果不显著。
[0049]左、右两侧面为相互不平行且面积相等的平行四边形。
[0050](二)砌筑方法
[0051]砌筑同一平面耐火砖时，相邻两块耐火砖采用左右两侧面的平行四边形斜面接触形式砌筑，使所形成的耐火砖接缝与炉窑水平方向形成30-85°的夹角，不同平面接缝处相互交错。
[0052]如图4-4所示，在使用本实施例的耐火砖及砌筑方法条件下，砌筑耐火砖时，所形成的接缝与液态金属和熔渣的流动方向形成一定角度，因此，在耐火砖之间不会产生“拉沟”现象，整个耐火砖工作面侵蚀均匀。
[0053](三)对比试验
[0054]以MgO 81%, C 14%的MgO-C砖为试验用耐火砖，以120t的钢包为试验用炉窑。
[0055]对比例1:耐火砖制成现有技术的平楔形，采用如图2和图2-1所示的传统砌筑方法。在使用过程中，钢包内衬耐火材料出现明显的“拉沟”现象，钢包内衬寿命为76炉次。
[0056]实验例1:耐火砖制成如(一)形状，前、后面的平行四边形底面锐角α为30°。采用(二)的方法进行砌筑，耐火砖接缝与炉窑水平方向形成30°夹角，耐火砖成型和砌筑过程顺利，使用过程中钢包内衬耐火材料无“拉沟”现象产生，钢包内衬寿命为115炉次。
[0057]实验例2:耐火砖制成如(一)形状，前、后面的平行四边形底面锐角α为85°。采用(二)的方法进行砌筑，耐火砖接缝与炉窑水平方向形成85°，耐火砖成型和砌筑过程顺利，使用过程中钢包内衬耐火材料有轻微“拉沟”现象产生，钢包内衬寿命为85炉次。
[0058]实验例3:耐火砖制成如(一)形状，前、后面的平行四边形底面锐角α为55°。采用(二)的方法进行砌筑，耐火砖接缝与炉窑水平方向形成55°，耐火砖成型和砌筑过程顺利，使用过程中钢包内衬耐火材料无“拉沟”现象产生，钢包内衬寿命为95炉次。
[0059]实验例4:耐火砖制成如(一)形状，前、后面的平行四边形底面锐角α为25°。采用(二)的方法进行砌筑，耐火砖接缝与炉窑水平方向形成25°，耐火砖砌筑时困难，使用过程中钢包内衬耐火材料无“拉沟”现象产生，钢包内衬寿命为100炉次。
[0060]实施例2 —种提高炉窑寿命的耐火砖
[0061](一)具体形状如下
[0062]图5为其立体结构示意图，图5-1为主视图，图5-2为俯视图，图5_3为右视图。
[0063]上、下面为相互平行且为面积不等的等腰梯形，上小下大；
[0064]前、后面为相互平行且为面积不等的等腰梯形；前、后面的梯形底面锐角β为30-85°。当梯形底边夹角小于30°时，由于模具及耐火砖压制工艺的原因，耐火砖的强度及形状难以保证。当梯形底边夹角大于85°时，对提高炉窑耐火材料使用寿命效果不显著。
[0065]左、右两侧面为相互不平行且面积相等的平行四边形。
[0066]( 二)砌筑方法
[0067]砌筑同一平面耐火砖时，相邻两块耐火砖采用上下两梯形面相互交替颠倒形式砌筑，使所形成的耐火砖接缝炉窑水平方向形成30-85°的夹角，不同平面接缝处相互交错。
[0068]如图5-4所示，在使用本实施例的耐火砖及砌筑方法条件下，砌筑耐火砖时，所形成的接缝与液态金属和熔渣的流动方向形成一定角度，因此，在耐火砖之间不会产生“拉沟”现象，整个耐火砖工作面侵蚀均匀。
[0069](三)对比试验
[0070]以MgO 81%, C 14%的MgO-C砖为试验用耐火砖，以120t的钢包为试验用炉窑。
[0071]对比例1:耐火砖制成现有技术的平楔形，采用如图2和图2-1所示的传统砌筑方法。在使用过程中，钢包内衬耐火材料出现明显的“拉沟”现象，钢包内衬寿命为76炉次。
[0072]实验例1:耐火砖制成如(一)形状，前、后面的梯形底面锐角β为30°。采用(二)的方法进行砌筑，耐火砖接缝与炉窑水平方向形成30°，耐火砖成型和砌筑过程顺利，使用过程中钢包内衬耐火材料无“拉沟”现象产生，钢包内衬寿命为105炉次。
[0073]实验例2:耐火砖制成如(一)形状，前、后面的梯形底面锐角β为85°。采用(二)的方法进行砌筑，耐火砖接缝与炉窑水平方向形成85°，耐火砖成型和砌筑过程顺利，使用过程中钢包内衬耐火材料有轻微“拉沟”现象产生，钢包内衬寿命为85炉次。
[0074]实验例3:耐火砖制成如(一)形状，前、后面的梯形底面锐角β为50°。采用(二)的方法进行砌筑，耐火砖接缝与炉窑水平方向形成50°，耐火砖成型和砌筑过程顺利，使用过程中钢包内衬耐火材料无“拉沟”现象产生，钢包内衬寿命为97炉次。
[0075]实验例4:耐火砖制成如(一)形状，前、后面的梯形底面锐角β为25°。采用(二)的方法进行砌筑，耐火砖接缝与炉窑水平方向形成25°，耐火砖砌筑时困难，使用过程中钢包内衬耐火材料无“拉沟”现象产生，钢包内衬寿命为115炉次。
[0076]实施例3 —种提高炉窑寿命的耐火砖
[0077](一 )具体形状如下
[0078]图6为其立体结构示意图，图6-1为主视图，图6-2为俯视图，图6_3为右视图。
[0079]上、下面为相互平行且为全等的四边形；其中，上、下面的四边形的左右(水平砌筑方向，相对于左、右面)相对边长AD和BC相等,前(相对于钢水)后(相对于钢壳)相对边长不等，前(DC边)小后(AB边)大，相对锐角(Z I和Z 2)相等、Z I和Z 2的取值范围分别为30-85°，相对钝角(Z 3和Z 4)不相等，Z 3和Z 4取值范围分别为95-150°。当四边形的Z I和Z 2小于30°，S卩，Z 3和Z 4之和大于300°时，由于模具及耐火砖压制工艺的原因，耐火砖的强度及形状难以保证。当四边形的Z I和Z 2大于85°，S卩，Z 3和Z 4之和小于190°时，对提高炉窑耐火材料使用寿命效果不显著。
[0080]前、后面为面积不相等的平行四边形；
[0081]左、右面为面积相等的平行四边形；
[0082]( 二)砌筑方法
[0083]砌筑同一平面耐火砖时，耐火砖与炉窑底面平行，两块耐火砖所形成的接缝与炉窑外壁圆周切线呈一定角度(锐角:30-85°，钝角:95-150° )。上一层耐火砖压砌在下一层耐火砖接缝处，与其他耐火砖形成的接缝亦与炉窑外壁圆周切线呈相同角度。
[0084]如图6-4所示，在使用本实施例的耐火砖及砌筑方法条件下，砌筑耐火砖时所形成的接缝在耐火砖的使用过程中是移动的。由于随着耐火砖的不断侵蚀，耐火砖接缝位置随之产生移动，因此，在耐火砖之间不会产生“拉沟”现象，整个耐火砖工作面侵蚀均匀。
[0085](三)对比试验
[0086]以MgO 81%, C 14%的MgO-C砖为试验用耐火砖，以120t的钢包为试验用炉窑。
[0087]对比例1:耐火砖制成现有技术的平楔形，采用如图2和图2-1所示的传统砌筑方法。在使用过程中，钢包内衬耐火材料出现明显的“拉沟”现象，钢包内衬寿命为76炉次。
[0088]实验例1:耐火砖制成如(一)形状，上面四边形的锐角Z I和Z 2分别为54°，Z 3和Z 4之和为252°。采用(二)的方法进行砌筑，耐火砖成型和砌筑过程顺利，使用过程中钢包内衬耐火材料无“拉沟”现象产生,钢包内衬寿命为102炉次。
[0089]实验例2:耐火砖制成如(一)形状，上面四边形的锐角Z I和Z 2分别为85°，Z 3和Z 4之和为190°。采用(二)的方法进行砌筑，耐火砖成型和砌筑过程顺利，使用过程中钢包内衬耐火材料有轻微“拉沟”现象产生,钢包内衬寿命为92炉次。
[0090]实验例3:耐火砖制成如(一)形状，上面四边形的锐角Z I和Z 2分别为30°，Z 3和Z 4之和为300°，耐火砖砌筑顺利，使用过程中钢包内衬耐火材料无“拉沟”现象产生，钢包内衬寿命为115炉次。
[0091]实施例4 一种提高炉窑寿命的耐火砖
[0092](一 )具体形状如下
[0093]图7为其立体结构示意图，图7-1为主视图，图7-2为俯视图，图7_3为右视图。
[0094]上、下面为相互平行且为全等的四边形；其中，上、下面四边形的左右(水平砌筑方向，相对于左、右面)相对边长AD和BC相等,前(相对于钢水)后(相对于钢壳)相对边长不等，前(DC边)小于后(AB边)，相对锐角(Z I和Z 2)相等、Z I和Z 2的取值范围分别为30-85°，相对钝角(Z 3和Z 4)不相等，Z 3和Z 4取值范围分别为95-150°。当四边形的Z I和Z 2小于30°，S卩，Z 3和Z 4之和大于300°时，由于模具及耐火砖压制工艺的原因，耐火砖的强度及形状难以保证。当四边形的Z I和Z 2大于85°，S卩，Z 3和Z 4之和小于190°时，对提高炉窑耐火材料使用寿命效果不显著。
[0095]前、后面为面积不相等的矩形；
[0096]左、右面为面积相等的矩形；
[0097]( 二)砌筑方法
[0098]砌筑同一平面耐火砖时，耐火砖与炉窑底面平行，两块耐火砖所形成的接缝与炉窑外壁圆周切线呈一定角度(锐角:30-85°，钝角:95-150° )。上一层耐火砖压砌在下一层耐火砖接缝处，与其他耐火砖形成的接缝亦与炉窑外壁圆周切线呈相同角度。
[0099]如图7-4所示，在使用本实施例的耐火砖及砌筑方法条件下，砌筑耐火砖时所形成的接缝在耐火砖的使用过程中是移动的。由于随着耐火砖的不断侵蚀，耐火砖接缝位置随之产生移动，因此，在耐火砖之间不会产生“拉沟”现象，整个耐火砖工作面侵蚀均匀。
[0100]实施例5—种提高炉窑寿命的耐火砖
[0101](一)具体形状如下
[0102]上、下面为相互平行且为全等的四边形；其中，上、下面的四边形的左右(水平砌筑方向，相对于左、右面)相对边长AD和BC近似相等(偏差彡5mm)，前(相对于钢水)后(相对于钢壳)相对边长不等，前(DC边)小后(AB边)大，相对锐角(Z I和Z 2)近似相等(偏差彡2° )、Z I和Z 2的取值范围为30-85°，相对钝角(Z 3和Z 4)不相等，Z 3和Z 4取值范围为95-150。。
[0103]前、后面为面积不相等的矩形或平行四边形；
[0104]左、右面为面积相等的矩形或平行四边形。
【权利要求】
1.一种提高炉窑寿命的耐火砖，其特征在于:耐火砖由六个面组成，其中，上、下面为相互平行且面积相等或不等的四边形；向钢水面为前面，向钢壳面为后面，前、后面为面积不等的四边形；沿水平砌筑方向为左右两侧面，左右两侧面为相互不平行且面积相等的四边形。
2.如权利要求1所述的提高炉窑寿命的耐火砖，其特征在于:上、下面为相互平行且面积相等的梯形；前、后面为相互平行且面积不等的平行四边形；左右两侧面为相互不平行且面积相等的平行四边形。
3.如权利要求2所述的提高炉窑寿命的耐火砖，其特征在于:前、后面的平行四边形的锐角α为30-85°。
4.如权利要求1所述的提高炉窑寿命的耐火砖，其特征在于:上、下面为相互平行且面积相等的梯形，且上、下面的梯形对应排布；前、后面为相互平行且面积不等的矩形；左右两侧面为相互不平行且面积相等的矩形。
5.如权利要求1所述的提高炉窑寿命的耐火砖，其特征在于:上、下面为相互平行且面积不等的梯形；前、后面为相互平行且为面积不等的梯形；左右两侧面为相互不平行且面积相等的平行四边形。
6.如权利要求5所述的提高炉窑寿命的耐火砖，其特征在于:前、后面的梯形，其底面锐角β为30-85°。
7.如权利要求1所述的提高炉窑寿命的耐火砖，其特征在于:上、下面为相互平行且全等的四边形，所述的上、下面的四边形沿水平砌筑方向的左、右相对边长近似相等，偏差(5mm，且相对于钢水面的边长小于相对于钢壳面的边长，且四边形相对锐角近似相等，偏差< 2°，相对钝角不相等；前、后面为长方形或平行四边形，面积不相等；左右两侧面为长方形或平行四边形，面积近似相等。
8.如权利要求7所述的提高炉窑寿命的耐火砖，其特征在于:上、下面为相互平行且全等的四边形，所述的上、下面的四边形是沿水平砌筑方向的左、右相对边长相等，且相对于钢水面的边长小于相对于钢壳面的边长，且四边形相对锐角相等，相对钝角不相等；前、后面为长方形或平行四边形，面积不相等；左右两侧面为长方形或平行四边形，面积相等。
9.如权利要求7或8所述的提高炉窑寿命的耐火砖，其特征在于:所述的上、下面的四边形两个锐角角度为30-85°、两个钝角对角角度为95-150°。
【文档编号】F27D1/04GK204177202SQ201420582016
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】于莲, 王洪瑛, 段守龙, 于景坤 申请人:中民驰远实业有限公司