一种防氧化的高温管式炉炉口结构的制作方法

本发明涉及一种防氧化的高温管式炉炉口结构，用于竖式高温管式炉炼钢时防止钢液被空气二次污染。

背景技术：

现有的竖式高温管式炉的炉口通常为通循环冷却水的法兰，法兰所接导管为炉膛内氩气的出口。在高温冶金实验中涉及到脱氧、合金化、加精炼渣、取样、搅拌等操作，需要将法兰打开，但这个过程炉口完全敞开在空气中。对于冶炼过程需严格控制氧含量、氮含量的钢种来说，此过程导致实验结果出现偏差或无法分析。

技术实现要素：

为了减少竖式高温管式炉冶炼过程中脱氧、合金化、加精炼渣、取样、搅拌等操作时炉口敞开带来的钢液大幅增氧增氮问题，本发明提供一种防氧化的炉口结构设计，该设计在原管式炉炉口设置双层耐火砖，既能避免在实验操作时炉口完全敞开，又能对钢液进行脱氧、合金化、加精炼渣、取样、搅拌等操作，可大幅减轻钢液的二次氧化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，炉口采用双层耐火砖覆盖，分为上层砖和下层砖，上层砖和下层砖的长度和宽度可根据竖式高温炉的炉口而定，长、宽可在60～120mm范围内，高20～40mm。上层砖在底部中间位置开有缝隙，该缝隙与砖等长，宽度可在3～7mm范围内，高度为2.5～3.5mm，作为氩气的出口。其中下层砖的中心开有直径为15～35mm圆孔，作为加料口；在竖式高温管式炉升温时，采用双层砖覆盖炉口，当在高温下要进行脱氧、合金化、加精炼渣、搅拌、取样等操作时，将保护气体的流量增加一倍，打开上层砖，通过下层耐火砖的圆孔向钢液中加入所需要的材料或进行冶金操作，操作完毕后，用上层耐火砖覆盖下层砖。下层耐火砖中心的圆孔可很大程度解决实验操作中炉口完全敞开的问题，设计后的炉口敞开面积可降低93.75～97.87％。

本发明的有益效果是，本发明在不进行实验操作时，双层砖覆盖炉口，上层砖设有氩气出口；在进行实验操作时打开上层砖，下层耐火砖可减小炉口敞开面积，有效减少钢液的增氧增氮现象，提高实验的精度和准确性。以炉管直径为90mm的竖式硅钼电阻加热炉冶炼55sicr弹簧钢为例，采用双层90mm×90mm×30mm氧化铝质耐火砖覆盖，耐火砖取缔了法兰，给加料带来便捷，并可耐高温，可取消循环水。其中下层砖的中心开有直径为20mm圆孔作为加料口，该加料口可很大程度解决实验操作中炉口完全敞开的问题，炉口暴露在空气中的接触面积由最初63.6cm²减少至3.14cm²，炉口敞开面积减少率达95％。设计后加料操作使钢中t.o.仅增加3ppm，较设计前大为减小。

附图说明

下面结合附图和实施案例对本发明进一步说明。

图1为本发明上层耐火砖结构示意图，

图1.上层耐火砖结构，单位mm(a)主视图，(b)左视图，(c)俯视图

根据竖式炉的炉管直径，上层耐火砖的长可为60～120mm,宽为60～120mm，高为20～40mm。氩气出口的狭缝长为60～120mm，宽3～7mm,高为2.5mm。

图2为本发明下层耐火砖结构示意图，

图2.下层耐火砖结构，单位mm(a)主视图，(b)左视图，(c)俯视图

根据竖式炉的炉管直径，下层耐火砖的长可为60～120mm,宽为60～120mm,高为20～40mm。根据加料的多少，加料圆孔直径可为15～35mm。

图1中，1为氩气出口；图2中，2为实验过程加料圆孔。

图3为本发明整体结构示意图，(a)主视图，(b)左视图，(c)俯视图

其中1为氩气出口，2为实验过程加料圆孔，3为上层砖，4为下层砖。

具体实施方式

【实施案例1】

该防氧化的管式炉炉口结构设计为设置上下两层耐火砖，其中上层耐火砖在底部设有氩气出口1，下层耐火砖设有加料用的圆孔2。当硅钼电阻加热炉升温时，采用双层砖覆盖炉口，此时炉膛内的氩气通过氩气出口1排入大气中；当炉温升至炼钢温度下进行脱氧、合金化、加渣等操作时，打开上层砖，透过下层砖的圆孔向钢液添加冶金原料；待操作完毕时，用上层砖覆盖下层砖。

【实施案例2】

由于竖式管式炉未带搅拌功能，在进行冶炼操作时，为了使钢液成分和温度均匀，需要进行搅拌操作。具体操作为首先将氩气流量增大一倍，用夹子将上层砖打开，利用钼棒穿过下层耐火砖的圆孔插入钢液熔池搅拌，待搅拌完毕，用夹子将上层砖覆盖，氩气流量恢复初始值，可以起到搅拌过程钢液不被增氧增氮的效果。

【实施案例3】

在竖式高温炉冶炼钢铁时，涉及取过程样操作，为了在取样过程中防止钢液的氧化，亦可利用该炉口设计。具体操作为首先将氩气流量增大一倍，石英管与针管之间利用软管相连作为取样器。取样时，用夹子将上层砖打开，将石英管穿过下层耐火砖的圆孔插入钢液熔池，根据实验需要，抽取一定量的钢液，然后将石英管取出。用夹子将上层砖覆盖，完成取样。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种防氧化的高温管式炉炉口结构设计，包括上下两层不同结构的耐火砖，上层砖开有狭缝，用作氩气出口，下层砖开有圆孔，用于脱氧、合金化、加渣操作；上层砖与下层砖可分离；利用耐火砖封住炉口，耐火砖可耐炉口高温，采用双层砖理念，上层砖满足氩气出口需要，下层砖可减少钢液与空气的接触面积。本防氧化的高温管式炉炉口结构设计可在进行实验操作时维持炉膛内良好的保护气氛，减少钢液氧化。

技术研发人员：唐海燕;郭路召;张家泉;刘锦文;张硕
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2018.08.09
技术公布日：2018.12.21