年產(chǎn)200萬噸鋼的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計——鋼包設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）年產(chǎn)200萬噸鋼的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計鋼包設(shè)計摘 要根據(jù)年產(chǎn)200萬噸鋼轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計的要求和國家相關(guān)政策的規(guī)定，確定轉(zhuǎn)爐的大小為220噸，進一步得到了符合實際生產(chǎn)的與之匹配的鋼包容量大小為250噸，通過計算確定鋼包上部內(nèi)徑和高度均為4289mm，生產(chǎn)過程中所需要的鋼包的數(shù)量為11個。對鋼包用耐火材料進行了設(shè)計，分為2套鋼包即澆注鋼包和砌筑鋼包。分別對其進行分析確定了他們的絕熱層和工作層的設(shè)計方法，對于澆注鋼包采用整體澆注和或剝皮澆注，對砌筑鋼包采用綜合砌筑的方案；通過對鋼包透氣磚和滑動水口系統(tǒng)耐火材料的外形設(shè)計，確定了透氣磚系統(tǒng)耐火材料的尺寸和滑動水口系統(tǒng)耐火材料的尺

2、寸；最后根據(jù)鋼包用耐火材料的使用要求，針對不同鋼種和不同部位的不同要求以及耐火材料的理化性能指標，對鋼包所用的耐火材料進行了優(yōu)化選擇。關(guān)鍵詞 煉鋼，鋼包，砌筑，澆注，耐火材料abstractaccording to the annual output of 2 million tons of steel converter workshop design requirements and relevant national policies and regulations, determine the size of the converter is 220 tons, has been fu

3、rther conform to the actual production of matching the ladle size capacity of 250 tons, through the calculate and determine the ladle upper inner diameter and height is 4289 mm, the production process required the number of ladles for 11. ladle refractory materials used for the design, divided into

4、2 sets of ladle pouring ladle and laying the ladle. respectively to analyze it to determine their thermal barrier and layer, the design method of the work for adopts the integral casting and or peeling pouring ladle cover in casting, for the composite masonry methods in laying the ladle; through the

5、 vent brick of ladle refractory and slide gate system design, determine the size of the system of gas supply brick and refractory materials and refractory materials the size of the slide gate system; finally according to the requirements of the ladle refractory material used, according to different

6、steel grade and the different requirements of different parts and the rational index of the refractory, the ladle refractory material used in the optimized choice.key words steelmaking, ladle, laying, casting, refractory material目 錄摘 要iabstractii1 緒論12 轉(zhuǎn)爐的座數(shù)、公稱容量及生產(chǎn)能力的確定32.1 轉(zhuǎn)爐的容量和座數(shù)的確定32.2 計算年出鋼爐數(shù)3

7、2.3 車間的年產(chǎn)鋼量的計算43 鋼包尺寸及數(shù)量的確定53.1 鋼包尺寸的計算53.2 鋼包質(zhì)量的計算83.3 鋼包重心計算93.4鋼包數(shù)量的計算114 鋼包用耐火材料的設(shè)計124.1澆注鋼包的設(shè)計方法124.1.1包壁絕熱層的設(shè)計方法124.1.2鋼包工作層的設(shè)計方法124.1.2.1普通不精煉鋼包124.1.2.2簡單爐后處理的精煉鋼包144.1.3鋼包澆注的工作方案164.1.3.1整體澆注鋼包的方法164.1.3.2采用剝皮套澆的澆注鋼包施工方法164.2磚砌鋼包的設(shè)計174.2.1磚砌鋼包的結(jié)構(gòu)設(shè)計174.2.1.1絕熱層的設(shè)計174.2.1.2永久層的設(shè)計174.2.1.3工作層的

8、設(shè)計174.3鋼包透氣磚和滑動水口系統(tǒng)耐火材料的外形設(shè)計184.3.1透氣磚系統(tǒng)耐火材料的尺寸設(shè)計184.3.2滑動水口系統(tǒng)耐火材料的尺寸設(shè)計195 鋼包用耐火材料的選擇235.1鋼包用耐火材料的要求235.2鋼包耐火材料的選用255.2.1鋼包隔熱層和永久層255.2.2鋼包工作層255.2.3滑動水口用耐火材料26結(jié) 論28參考文獻29致 謝301 緒論鋼包是連接轉(zhuǎn)爐和連鑄中間的容器,而且?guī)缀跛袖撍臓t外精煉過程都是在鋼包中進行；鋼包的工作狀態(tài)好壞不僅影響煉鋼過程鋼液質(zhì)量、生產(chǎn)節(jié)奏、爐襯壽命；也會影響后序精煉和連鑄過程中的包襯壽命、鋼水質(zhì)量和生產(chǎn)節(jié)奏,特別是影響最終的鋼鐵產(chǎn)品的制造成本和

9、內(nèi)在質(zhì)量。鋼包是煉鋼生產(chǎn)重要的生產(chǎn)設(shè)備，爐外精煉對鋼包的結(jié)構(gòu)和使用又提出了更高更新的要求。鋼包工作條件非?？量獭０r受高溫、鋼液的靜壓和出鋼時的巨大影響,同時受到強烈的機械侵蝕、化學(xué)侵蝕和溫度的急冷急熱的影響1。隨著轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的不斷改進和發(fā)展,也對各種二次精煉鋼包精煉技術(shù)的應(yīng)用提出了更高的要求,如各種鋼(包)水的攪拌，鋼水真空處理(精煉),加熱功能的二次精煉方法,高堿度渣在鋼包的精煉過程中的各種應(yīng)用等,使鋼包內(nèi)襯與劇烈運動的高溫鋼液長時間接觸、互相作用,此時，鋼包所處的工作條件也相應(yīng)的變得相當?shù)膹?fù)雜和苛刻。伴隨我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,鋼包耐火材料在我國也得到了很好的發(fā)展。鋼包的使用壽命不僅與耐火

10、材料消耗相關(guān),而且還直接影響到轉(zhuǎn)爐的正常生產(chǎn)。尤其是提高轉(zhuǎn)爐使用壽命,連鑄比增加和鋼液爐外精煉技術(shù)的廣泛應(yīng)用,鋼包必須經(jīng)歷高溫、多鋼種、時間長等日益嚴格的使用條件,因此對鋼包耐火材料的要求也在不斷提高,世界各國都正在積極研究和開發(fā)各種新型耐火材料，為了提高耐火材料的質(zhì)量，延長其使用壽命,降低耐火材料消耗2。1950年代以來,鋼包耐火材料在我們國家也在不斷地向前發(fā)展,新產(chǎn)品不斷增加,產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高,使用效果更好,滿足不斷發(fā)展的需要。根據(jù)我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展趨勢,預(yù)計未來鋼包耐火材料的發(fā)展將主要從以下幾個方面開展工作：(1)開發(fā)壽命提高鋼包耐火材料,滿足高效連鑄和爐外精煉；(2)開發(fā)更好的耐腐蝕性

11、和抗剝離性能的低碳和無碳鈣和鎂系列鋼包耐火材料,以滿足冶煉潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼的需要；(3)開發(fā)節(jié)能鋼材合成耐火材料,如無定型耐火材料和綠色磚。(4)發(fā)展資源節(jié)約型和環(huán)境友好的鋼合成耐火材料，(5)開展各種用后殘留耐火料的再次利用與研究3。2 轉(zhuǎn)爐座數(shù)、公稱容量及生產(chǎn)能力的確定2.1 轉(zhuǎn)爐的容量和座數(shù)的確定轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，由于爐襯受到侵蝕而逐漸減薄，在一個爐役期內(nèi)，爐容量隨之增大，因此需要一個統(tǒng)一的衡量標準，即公稱容量4。氧氣轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力與作業(yè)指標的關(guān)系如下： 式中q車間生產(chǎn)能力，200萬噸鋼/年；n車間經(jīng)常吹煉座數(shù)；t每座爐平均每爐產(chǎn)鋼量，噸；t每爐鋼的冶煉周期，在3848min，這里

12、根據(jù)煉鋼廠設(shè)計原理，取45min；轉(zhuǎn)爐車間有效作業(yè)率，與全連鑄配合取=65%80% 5，根據(jù)煉鋼廠設(shè)計原理，這里取75%。根據(jù)國家工信部2010年07月12日發(fā)布的鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)范條件，新建轉(zhuǎn)爐容量應(yīng)在120t以上，依據(jù)上述關(guān)系，本設(shè)計車間轉(zhuǎn)爐數(shù)為1座；每爐鋼的平均出鋼量為220噸。2.2 計算年出鋼爐數(shù)國內(nèi)轉(zhuǎn)爐的平均冶煉時間如表2.1。表2.1 氧氣轉(zhuǎn)爐平均冶煉時間4公稱容量/t平均供氧時間/min平均冶煉時間/min15121425283014152830501516303310012016183336150181936382001920384025020214042300212242

13、45每一座吹煉轉(zhuǎn)爐的出鋼爐數(shù)n為：式中 t1每爐鋼的平均冶煉時間，min，參照表2.1，取40 min；t2 一年內(nèi)有效作用的天數(shù)，d=365=273 d；1440一天的日歷時間，min；365一年的日歷天數(shù)，天； 轉(zhuǎn)爐車間的有效作用率，取75%。故每天出鋼爐數(shù)為：n/273=9855/273=36爐；2.3 車間的年產(chǎn)鋼量的計算在選定轉(zhuǎn)爐公稱容量和轉(zhuǎn)爐工作制后，即可計算出車間的年產(chǎn)鋼水量w:式中 w 車間年產(chǎn)鋼水量，t；n 車間經(jīng)常吹煉爐座數(shù)；這里取1n 每一座吹煉爐的年出鋼爐數(shù)；q 轉(zhuǎn)爐公稱容量，t；得出年產(chǎn)鋼量為2027520t3 鋼包尺寸及數(shù)量的確定3.1 鋼包尺寸的計算(1) 鋼包容

14、量的計算。轉(zhuǎn)爐的出鋼量與鋼包的容量應(yīng)當匹配，如表3.1。表3.1 與轉(zhuǎn)爐配套的鋼包容量的配合表6公稱容量/t最大出鋼量/t平均冶煉時間/min506060100120120120150150150180180200220220250275275300320320我們假設(shè)鋼包的額定容量為。設(shè)計時一般需要考慮到鋼包10%的凈空量，因此鋼包內(nèi)鋼水實際容量可以表示為p+0.1p=1.1250=275t(2)鋼包內(nèi)渣量的計算。一般情況下，渣量只是金屬量的一小部分，約為356，我們這里在設(shè)計時應(yīng)取較大比例15。故渣量可以計算為：(3)鋼包容積的計算。根據(jù)實際鋼包所能夠的容納金屬液與熔渣量計算進行。鋼液比容

15、一般為0.14m3/t4，熔渣的比容一般為0.28m3/t6。因此，鋼渣的總體積即鋼包容積應(yīng)該是：=0.141.1+0.280.15=0.20(m3)，如果使用d/h1，錐度用15，則鋼包底部直徑(鋼包空間尺寸如圖3.1所示)：=0.85圖3.1 鋼包內(nèi)空間尺寸若鋼包容積根據(jù)圓錐臺來計算，即：把和帶入上式得到：又鋼和渣體積為=0.20，因此有=0.20p可得到鋼包的基本尺寸同容量的關(guān)系: ； ；以上三個計算公式是基于一致條件下的襯砌厚度得出。各部分設(shè)計過程參考文獻6得到各部分參數(shù)。如圖3.2所示： 圖3.2 鋼包各部分尺寸1)h1=h +jd=d+0.1d=1.1d2)3)4)5)6)說明：(

16、1)鋼包磚襯厚度。鋼包磚襯包含保溫層(外層)與耐火材料工作層(外層)，一般砌筑總厚度100250mm。工作層磚的型式有多種，列入標準的鋼包的襯磚磚型外，根據(jù)錐度、直徑、高度等參數(shù)設(shè)計專用襯磚，針對專用鋼包，使得其砌筑工作變得更加方便流利，砌筑質(zhì)量變得相當高。 鋼桶桶壁厚度約等于0.07d ；：包壁的厚度（上下應(yīng)一致），mmd：鋼包上部內(nèi)徑，mmjb:鋼包底襯厚度，mm（jb=0.10d）b：鋼包殼壁厚，mm(b=0.01d)d：鋼包殼底厚，mm(d=0.012d)對磚襯部分的厚度需要進行擴大或者修正，我們?yōu)榱吮ＷC實際容積為0.20p需要擴大值表示為: k0.367d3=0.20p。k為在093

17、0.96之間的一個系數(shù)。目的是使加厚磚襯部分而減小了47的容積，同是為修正容積之不足因此在式字中需要乘以系數(shù)k從而可以得到下部內(nèi)徑:（一般情況下為3060mm，這里取為45mm）。=4.289m=3.466m表3.2 鋼包各部分尺寸值參數(shù)名稱數(shù)值/mm參數(shù)名稱數(shù)值/mm鋼包上部內(nèi)徑d4289深度h4289外殼上部內(nèi)徑d14889外殼內(nèi)高h14718外殼上部外徑d24975外殼全高h24769外殼下部內(nèi)徑d34246包壁的厚度jd429外殼下部外徑d44332鋼包底襯厚度jb300鋼包殼底厚d51鋼包殼壁厚b43以上設(shè)計鋼包的凈空高度為300400mm,但為了與現(xiàn)代真空冶煉相適應(yīng)需要相應(yīng)的增加其

18、凈空高度，本設(shè)計凈空度取800，從而得到鋼包的各部分尺寸如下表3.3所示表3.3 改進后鋼包各部分的值參數(shù)名稱數(shù)值(mm)參數(shù)名稱數(shù)值(mm)鋼包上部內(nèi)徑d4289+120深度h4289+800外殼上部內(nèi)徑d14889+137外殼內(nèi)高h14718+800外殼上部外徑d24975+139外殼全高h24769+800外殼下部內(nèi)徑d34246+119包壁的厚度jd429外殼下部外徑d44332+121鋼包底襯厚度jb300鋼包殼底厚d51鋼包殼壁厚b433.2 鋼包質(zhì)量的計算在完成鋼包的外殼、支撐腿、滑動水口、吊掛耳抽等部件的計算后，再對鋼包的質(zhì)量進行精確的計算，根據(jù)以上以上選定的材料和確定的尺寸可

19、以大概的計算得出鋼包的質(zhì)量。(1)包襯質(zhì)量的計算。磚襯總體積與總質(zhì)量為：鋼包壁磚襯體積計算為:鋼包底磚襯體積計算為：鋼包磚襯總體積計算為:鋼包磚襯總質(zhì)量計算為(這里取平均密度大約1.80)（2）鋼包外殼鋼板質(zhì)量的計算鋼包底鋼板體積計算為：鋼包壁鋼板體積計算為: 鋼包外殼鋼板質(zhì)量計算為:（3）空鋼包質(zhì)量的計算，將式代入得： 則空鋼包的質(zhì)量大約為鋼包額定容量值的2728之間。但是在考慮到其它未計入的鋼結(jié)構(gòu)件與耐火磚質(zhì)量的前提下，應(yīng)在這基礎(chǔ)上增加10左右，則空鋼包的質(zhì)量應(yīng)該為額定鋼包容量值的3031之間。 （這里取為30%）w1=0.3250=75（t）（4）盛滿熔渣與鋼水后的總質(zhì)量的計算。鋼包的渣

20、量一般為金屬量的15%，容量則按過裝量10%的進行計算，則裝滿渣和鋼水后的質(zhì)量計算為：=1.538250=384.5t因此,在選擇鑄造起重機,其承載能力應(yīng)大于添加門形狀鉤的質(zhì)量。門戶鉤固定在鋼包(與耳鈾餃接)和分離型兩種,應(yīng)包括在總起重之內(nèi)。3.3 鋼包重心計算鋼包的重心計算是為了確定鋼包耳軸位置,鋼水和渣包的起重和澆注工藝穩(wěn)定,沒有傾翻的危險,讓它在傾銷出鋼不需要太費力。重心是通過傳統(tǒng)的力學(xué)方法計算的。對鋼包來說,如簡化無論鑄造操作機構(gòu)(塞桿或滑動澆道)的質(zhì)量,這是忽略它們造成重心偏移，視鋼包、鋼水、內(nèi)襯和熔渣是繞鉛垂軸線完全對稱。所以計算重心只考慮一個正直的方向是好的距離。(1)鋼包包壁磚

21、襯的重心點的確定經(jīng)計算包壁磚襯重心與上口的距離為：(2)鋼包包底磚襯的重心點的確定經(jīng)計算包底磚襯重心與上口的距離為：(3)鋼包外殼側(cè)壁的重心點的確定經(jīng)計算包底外殼側(cè)壁重心與上口的距離為：(4)包底底殼的重心點的確定經(jīng)計算底殼重心與上口的距離為：(5)鋼包渣層的重心點的確定經(jīng)計算渣層重心與上口的距離為：(6)鋼包內(nèi)金屬的重心點的確定經(jīng)計算鋼包內(nèi)金屬重心與上口的距離為：(7)總重心的計算。通過已知鋼包各部分重心計算所得的數(shù)據(jù)，求出總重心。因鋼包是對稱的，故其重心都在其對稱袖上面，則有以下方程式：=盛滿鋼水的鋼包質(zhì)量：鋼水容量有:經(jīng)化簡得：=0.544.289=2.316m同時，鋼包的上緣與耳軸中心

22、線的距離應(yīng)小于0.54d才能夠使鋼包保持穩(wěn)定。通過相同的方法，計算得到空鋼包的重心位置，即空鋼包比盛滿熔渣、鋼水時重心時低，更加穩(wěn)定，沒有傾覆的危險。表3.4 鋼包各部分參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值/mm參數(shù)名稱數(shù)值/mm鋼包上部內(nèi)徑d4409深度h5089外殼上部內(nèi)徑d15026外殼內(nèi)高h15518外殼上部外徑d25114外殼全高h25569外殼下部內(nèi)徑d34365包壁的厚度jd429外殼下部外徑d44453鋼包底襯厚度jb300鋼包殼底厚d51鋼包殼壁厚b43總重心y02.3163.4鋼包數(shù)量的計算車間需要鋼包的數(shù)量q10的計算：上式中：q11車間每晝夜生產(chǎn)周轉(zhuǎn)使用的鋼包個數(shù)，q11=at1/(246

23、0）；q12車間每晝夜冷修的鋼包數(shù)量，q12=at/24f;q13車間備用的鋼包數(shù)量，去鋼包的總數(shù)的1020%，這里取10%；a車間每晝夜的出鋼爐數(shù)；t1每爐鋼使用鋼包作業(yè)時間，即周轉(zhuǎn)時間（min），取260min；t每個冷修鋼包周轉(zhuǎn)時間（h），這里取44h；f使用壽命，視鋼包容量、包襯材質(zhì)及砌筑方式等而不同，取20。4 鋼包用耐火材料的設(shè)計隨著煉鋼工業(yè)的不斷發(fā)展，鋼包的使用壽命也在不斷的提高，但是提高鋼包的使用壽命不能只靠單純的提高材質(zhì)的質(zhì)量，還要根據(jù)鋼包的使用環(huán)境和損毀部位合理的砌筑鋼包內(nèi)襯，從而達到提高鋼包使用壽命。以下分別從澆注鋼包和磚砌鋼包的設(shè)計方法來進行探討。4.1澆注鋼包的設(shè)計4

24、.1.1包壁絕熱層的設(shè)計采用硅酸鋁纖維作為國內(nèi)大中型鋼鋼包纖維隔熱保溫板,產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)低,可以承受一定的壓力,能加強鋼靜態(tài)鋼包保溫,減少熱損失,降低鋼液的溫度,減少流動率鋼包包覆過程中鋼包溫度下降,從而降低出鋼溫度,節(jié)能降耗的目的,高質(zhì)量和高產(chǎn)量5。材料性能指標見表4.1。表4.1 硅酸鋁纖維的性能指標項目指標al2o3+sio298.30體積密度710 kg/m3加熱線變化率,11006h-1.86導(dǎo)熱率(熱面1000)0.136 w/（mk）壓縮強度(厚度方向壓縮20)1.92 mpa耐火度1800保溫層用硅酸鋁纖維,通常為10 mm厚。砌筑時粘結(jié)劑和火泥混合成漿，它與泥漿一并考慮和關(guān)節(jié)

25、壓實。材料與材料之間必須聯(lián)合紙漿，沒有空隙。保證鋼包均勻應(yīng)力,避免局部應(yīng)力集中而開裂包襯。保溫板粘貼牢固和一定強度的永久襯或工作襯后再進行澆注5。4.1.2鋼包工作層的設(shè)計澆注鋼包根據(jù)使用時的環(huán)境，從普通不精煉鋼包和精煉鋼包來分別闡述在設(shè)計時鋼包內(nèi)壁厚度以及材料的體積重量等計算方法。澆注鋼包根據(jù)使用環(huán)境,分別從普通和精煉鋼包闡述包襯厚度的設(shè)計和材料體積重量的計算方法6。4.1.2.1普通不精煉鋼包圖4.1是普通不精煉的設(shè)計圖，由圖中所給的數(shù)據(jù)根據(jù)下面的計算公式(4-2、4-3、4-4)可以推出：包壁的體積、包底的體積和保溫層的面積，從而根據(jù)選用的材質(zhì)體積密度依據(jù)計算式(4-1)計算出各種材料的

26、數(shù)量和重量。d:鋼包殼上部內(nèi)壁的直徑 b:鋼包絕熱層得厚度d: 鋼包殼底部內(nèi)壁的直徑 h:鋼包的高度d1:鋼包口的工作層的內(nèi)徑 h:鋼包底工作層的厚度 d2: 鋼包熔池底的內(nèi)徑 l:鋼包母線的長度:材料密度 a:鋼包水平面與母線的夾角圖4.1 普通不精煉鋼包設(shè)計圖將鋼包內(nèi)壁工作層看作是圓臺，根據(jù)圓臺的體積計算方法來計算包壁工作層所用的耐材的體積。工作層所用材料的質(zhì)量： (4-1)包壁的體積： (4-2)包底的體積： (4-3)保溫層面積： (4-4)4.1.2.2簡單爐后處理的精煉鋼包精煉鋼包使用條件苛刻,因此使鋼包內(nèi)部造成不同程度的損傷,為了使鋼包內(nèi)襯損壞達到一個平衡狀態(tài),通過加厚損毀部位工

27、作層或使用高檔材料以滿足需求。圖4.2是一個精煉鋼包。在精煉鋼包耐火纖維外面鋪設(shè)一層黏土磚作為一個永久層,大部分的澆注包通常不是一個永久層,在使用的過程中,使用剝皮套澆注技術(shù)。上渣線采用高鋁鎂澆注料、下渣線用加厚的方法,從而加強了渣線的耐蝕性7。圖4.2 澆注精煉鋼包設(shè)計圖4.1.3 鋼包澆注的工作方案4.1.3.1 整體澆注鋼包的方法(1)包底完成后漿料固化有足夠的強度來澆注包壁。(2)開始在胎模均勻刷上一層黃油或廢油,然后安裝胎模具、胎模具穩(wěn)定平躺放置,并要求包壁得鋼板和周圍的間距保持一致，盡可能確保澆注工作層厚度相同。(3)胎模型放置到位后,必須牢固,必要時可以焊接。（4）在澆注工作層之

28、前，要做好必要的準備(攪拌機、振動棒等),然后根據(jù)要求施工,包括控制加水量、加料方式,要求盡量從鋼包周圍均衡分布的加料,盡量防止輪胎模位移、振動,直到完全泛漿,以確保施工工作層沒有更多坑和孔隙度。(5)鋼包工作層施工要求一次性完成。(6)通常在8-16小時后完成(取決于環(huán)境溫度)可以脫模,但之前必須檢查分型面,澆注料的強度，如果仍然沒有凝固,需要延長脫模進行的時間,必須等到有足夠的強度來脫模漿料。(7)在脫模自然干燥24小時后,才可以烘烤7。4.1.3.2采用剝皮套澆的澆注鋼包施工方法精煉鋼包在新包使用一段時間后，可以使用剝皮套膠來降低耐火材料消耗每噸的鋼鐵及其施工方法如下:(1)清除工作表面

29、和夾在漏在外面的剩余鋼殘渣,不可以有任何殘鋼。(2)觀察薄皮鋼包壁澆注料,如沒有大問題可以決定不去皮,襯套澆注鋼包澆注料工作。(3)下胎模具測試,如胎模具可以設(shè)置,平均差距大約超過30毫米,準備提起胎模具進行直接套澆注。(4)如壁厚的胎模不能放置到位,可以采取措施修復(fù)、更換渣線繼續(xù)使用一定次數(shù)后,再決定是否套澆注。(5)決定剝皮鋼包,清除澆注料和渣中的凸塊,同周圍澆注料厚度保持相當。(6)清理干凈包底灰渣,砌筑好的噴嘴等領(lǐng)域,底部澆注與鋼包澆注料平整。(7)將工作襯里表面剝皮,再倒在端面澆注。(8)放置夾具:根據(jù)壁厚在底部位置的膜,定位出一個圓圈,將胎模放到規(guī)定的位置,測量胎模頂部和包壁永久層

30、間距調(diào)整后,尺寸公差要求間距小于10 mm,空氣磚邊大于約20毫米。(9)使用一個振動器振動鑄造,降低振動器不能插入的地方,澆灌水分布比例可適當增加流動性為了提高澆注料。其余的根據(jù)正常鑄造操作,應(yīng)特別注意振動密實,可以為一個振動器的地方不能有松偏析現(xiàn)象,刪除一個振動器時必須緩慢,以防形成孔。(10)澆注后24小時內(nèi)固化脫模,檢查效果,使用鋼包澆注修復(fù)材料和修復(fù)缺角松弛部分。(11)使用過程加強檢查,如發(fā)現(xiàn)超過50毫米或更多的部分損失應(yīng)立即停止進行冷包修理。(12)中途停止當冷包修理檢查全套的澆層,用修補料修補好發(fā)現(xiàn)的裂縫或者脫落。4.2磚砌鋼包的設(shè)計鋼包磚在設(shè)計時考慮多一點澆注鋼包,首先從鋼種

31、和冶煉鋼種進行考量,其次根據(jù)鋼包容量,凈空高度滿足施工需要的鋼鐵廠,最后根據(jù)預(yù)期的渣線使用壽命,鋼包壽命來確定襯砌厚度及材質(zhì)的選擇7。4.2.1磚砌鋼包的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2.1.1絕熱層的設(shè)計磚砌鋼包和澆注鋼包的絕熱層的施工方法及設(shè)計思路差不多，可參照前面澆注鋼包的絕熱層的設(shè)計。4.2.1.2永久層的設(shè)計根據(jù)包襯和襯里殘渣的特征,要求永久層設(shè)計要適中。永久層太厚,而工作層厚度變薄,使用壽命會受到影響;太薄,施工強度很低?？紤]到使用的施工性和安全性,從而確定永久層厚度。如果當永久層施工用澆注料,根據(jù)整體澆注包澆注施工方法。如果使用重力澆注材料,可以使用永久層和工作層一起施工砌筑,保留良好的工作層厚度

32、，然后在磚砌幾層工作層后,在耐火纖維氈與包壁工作層之間的空隙中注入自流狀態(tài)的教主材料,反復(fù)用泥刀插實,直到完成包襯,這種方法沒有振動,取消座位模具、脫模等乏味的工作,降低勞動強度,節(jié)約時間,節(jié)約能源,降低成本。但缺點是首次中修永久層表面不是很光滑,需進行兩次調(diào)整再工作層的砌筑8。4.2.1.3工作層的設(shè)計工作層耐火材料設(shè)計最主要的進行工作層厚度和類型磚耐火材料設(shè)計,鋼包工作層厚度是根據(jù)冶煉環(huán)境和流程,然后選擇能滿足要求的使用壽命的耐火材料,這就需根據(jù)耐火材料計算侵蝕率。根據(jù)鋼液面高度來確定渣線的厚度和渣層。4.3 鋼包透氣磚和滑動水口系統(tǒng)耐火材料的外形設(shè)計4.3.1 透氣磚系統(tǒng)耐火材料的尺寸設(shè)

33、計現(xiàn)在鋼鐵工業(yè)對于鋼的純凈度提出了更高的要求，透氣磚已經(jīng)成為爐后處理和爐外精煉核心部分。透氣磚通常安裝在鋼包的底部,特殊情況下可以安裝在包的外側(cè)(側(cè)吹),通過金屬軟管與鋼包透氣磚與快速接頭固定在鋼管連接,氬源和快速連接器金屬軟管連接,易于使用9。(1)透氣磚磚芯的設(shè)計方法。透氣磚的選擇應(yīng)該根據(jù)鋼包容量的大小決定。通常大容量的鋼包需要大透氣量的通風(fēng)透氣磚，在選擇時,大小頭直徑都應(yīng)該稍大些。反之,則應(yīng)該較小。 一個大小頭直徑,增加鐵泥縫:5毫米。鋼包底板適用的厚度:大頭直徑:180毫米,通常使用:5毫米板大頭直徑:180毫米,通常使用:3毫米板 安全顯示的一些參數(shù)和設(shè)計原則原則上,所有透氣磚應(yīng)該添

34、加安顯,安顯必須確保透氣磚得使用安全。安顯設(shè)計綜合考慮鋼包容量、精煉方法、持續(xù)時間、溫度、鑄鋼時間等因素。一般鋼包容量大,lf+vd精煉時間長,溫度高,鑄造鋼鋼長透氣磚安顯極限應(yīng)設(shè)置高些,一般在135-135 mm。如果鋼包容量小，精煉和鑄造鋼時間不長,安顯示高度略低,但它不應(yīng)少于120毫米10。第一個顯示顯示塊是低和安,安顯示原理:當透氣磚使用安全限制,在后面澆注鋼完成作業(yè)透氣磚、透氣磚顯示在面對一個曲率半徑和安顯示塊面明亮的模式,即在這個時候空氣磚已經(jīng)到了一個安全的極限。常用的規(guī)格安全塊是:2080,25120,3040x150年和150年,根據(jù)客戶的需求來設(shè)計。安顯示塊加入和配合參數(shù)見表

35、4.3。表4.3 安顯加入及配合參數(shù)透氣磚大頭直徑安顯塊規(guī)格15020120或25120150-1853015018540150第二種安顯示是在頂部的金屬桿,其安全顯示原則是:當澆鋼完成作業(yè)反吹透氣氣磚，透氣磚端面的第一束光線黑暗后曲率半徑和結(jié)束的金屬桿點。當點不再存在,即透氣磚已經(jīng)到了一個安全的極限。一般不使用,透氣磚平均直徑太小不能加安顯示使用塊和金屬桿。安顯示規(guī)格一般用于6 - 6.5 mmq235鋼筋。預(yù)留孔9-9.5毫米略帶錐度。很顯然,上部添加安顯金屬棒條顯示了有效高度,而下部加安顯示塊顯示了安全透氣磚安全預(yù)留高度,一定要清楚這一點。(2)整體透氣磚的設(shè)計方法。 形狀參數(shù)：通常首先

36、考慮滿足用戶需求。如果沒有特殊要求,應(yīng)盡量用現(xiàn)有的生產(chǎn)模具。 磚芯外套底面與大頭底面相平,磚芯鋼殼焊接至少三個錨爪,以防止磚芯損失;如果大頭磚芯的外套一定高度,沒有焊接錨爪。但是磚芯進入到外套的高應(yīng)不小于20毫米。 整個磚耳的放置：整個磚超過30公斤要加吊耳。吊耳都應(yīng)該對角放置。如果有任何用戶的特殊需求可以焊接在磚芯鋼殼。(3)分體磚的設(shè)計方法。基于最初的磚核心設(shè)計主要考慮到座磚的設(shè)計。座磚與透氣磚匹配參數(shù)。小頭+ 4毫米泥縫 大頭+3毫米泥縫底部大頭一般都平裝,不過可以高于15 - 25毫米。座磚:可以將座磚做成整體的。同時也可以將其做為分體的（上下座磚）。假如是做成分體的話,下座磚不應(yīng)太高

37、,通常不應(yīng)高于鋼包永久層的厚度;也能將它做成復(fù)合式的。假如是做成復(fù)合式的話，降低高度的低級材料不應(yīng)高于鋼包永久層厚度。通常在對角的地方加吊耳。墊磚:如果磚底部和頂部的鎖緊裝置(上)間隙較大,需要墊磚。墊磚的直徑小于透氣磚大頭的直徑大約10毫米。4.3.2滑動水口系統(tǒng)耐火材料的尺寸設(shè)計(1)滑板的設(shè)計。板圖的變化很大,類型繁多,即使是相同廠家不同的相同的型號的產(chǎn)品圖紙都不一定是全相同的?；逋庥^是由其組成一個完整的機構(gòu),因此,我們只有在詳細了解相關(guān)信息的滑動機制,才能對其圖紙做更優(yōu)化的設(shè)計9。結(jié)合當前市場情況,滑板圖紙分類可根據(jù)滑動機制的配套:flocon系列、interstop系列、黑崎-蘇嘉

38、系列、正泰系列、手動機構(gòu)(b50、b60等)系列、濮耐系列、維蘇威系列、特殊系列?；宸譃閮深?不帶鋼殼滑板，帶鋼殼滑板。滑板具體設(shè)計如下:第一:確定滑塊輪廓外觀;第二:確定滑板尺寸部分;第三:確定滑板公差(表4.4);表4.4 滑板設(shè)計過程中公差各部位名稱帶鋼殼,mm不帶鋼殼,mm長度400長度400長度400長度400長度11.5+1.5/-2+2/-2.5寬度11.5+1.5/-2+2/-2.5中心距1.51.51.51.5鑄孔1111平行度0.50.50.50.5平面度0.050.050.050.05滑板厚度0.50.50.50.5子母臺厚度1111子母臺外徑1111馬口鐵石棉墊-+2

39、/-3+3/-4 (2)水口的設(shè)計10。上水口應(yīng)該主要考慮的是同上滑板與水口座磚之間的配合。所以在設(shè)計的過程中要考慮的問題是:第一:水口的定位段。一般情況下，上水口的定位段可以盡量走下線，不要走上線(其尺寸公差見表4.5)；表4.5 水口設(shè)計過程的公差確定各部位名稱上水口/mm下水口/mm高度200高度200-300高度300高度200高度200-300高度300高度1.5231.523鑄孔112112定位段1.522.5111外徑1.51.51.5111子母臺高度111111子母臺外徑111111注：此表中公差設(shè)計只適合于一般的滑板、水口設(shè)計，特殊滑動機構(gòu)的圖紙設(shè)計還需要根據(jù)實際情況確定合適

40、的公差范圍。第二:鑄孔設(shè)計。上水口鑄孔應(yīng)主要考慮同上滑板的嚙合面,它的小頭大小理論上可以根據(jù)模具設(shè)計規(guī)則控制;必須嚴格控制上水口鑄孔的尺寸,并設(shè)計過程中走上公差;特殊產(chǎn)品要特殊標注。第三:滑動水口外徑設(shè)計。上水口的外徑大小,主要取決于水口座磚內(nèi)的空腔尺寸和制度基礎(chǔ),在理論上設(shè)計可以負公差;第四:子母臺的尺寸設(shè)計。子母臺主要配合滑板的字母臺,由于上水口需要在鋼包熱循環(huán)過程連續(xù)使用,所以子母臺被漸進破壞。所以它的形貌尺寸不是很重要。公差可適當放寬,只要和滑板配合不出現(xiàn)問題就行。第五:高度的設(shè)計。水口高度的控制是所有尺寸中一個相對來說較為寬泛的一個大小，因此,可以根據(jù)成形過程和市場積累的設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域

41、的工作經(jīng)驗設(shè)計。下水口是同滑板同步使用的耐火材料,在熱修的時候需要同滑板一道替換。因為它需要被安裝在水口自旋套內(nèi),再同滑板配合對鋼液進行控流,因此需要考慮在設(shè)計過程之中。第一:下水口外直徑和定位段。外徑與下水口定位段主要配合下水口旋套;同時長水口是同定位斜段相配合的。下水口外型大小取決于鋼殼的直徑,因此,只要嚴格控制鋼殼,理論上,可以很好的控制定位部分和外直徑。第二:鑄孔設(shè)計。下水口的孔設(shè)計同上水口基本相同。第三:子母平臺設(shè)計。下水口子母臺的設(shè)計與上水口也基本相同,可以基于上水口上再嚴格一點。第四：高度的設(shè)計。上門口設(shè)計相同。5 鋼包用耐火材料的選擇5.1鋼包用耐火材料的要求近年來，隨著潔凈鋼

42、的需求增長,爐外精煉技術(shù)和連續(xù)鑄造機發(fā)展,鋼包的功能也在不斷的擴大,煉鋼工藝求對鋼包包襯耐火材料的要求也非常嚴厲，希望鋼包使用壽命越高越好，表5.1為國內(nèi)部分鋼廠的包襯耐火材料的使用情況13。鋼包內(nèi)襯應(yīng)符合下列要求11：(1)鋼水溫度增加：因為采用爐外精煉和連鑄技術(shù),使轉(zhuǎn)爐的出鋼溫度較之前提高了80100。(2)熔渣對包襯的侵蝕：由于冶煉合金鋼、硅鋼和鋼包噴粉的粉劑中通常含有多種成分如caf2，也大大提高了feo含量,有的甚至多達20%25%,使渣成分更復(fù)雜,渣量增加,堿度范圍變大,熔渣侵蝕鋼包內(nèi)襯更嚴重。(3)劇烈的攪拌和沖刷：因為使用真空處理、粉末噴涂、吹氬技術(shù),使得鋼液在鋼包襯磚流動強烈

43、，受到的沖刷加劇。(4)周期性的任務(wù):磚縫開裂、熱循環(huán)頻繁、散落。(5)鋼水滯留時間長：由于連鑄、吹氬溫度調(diào)節(jié)和爐外精煉等,使鋼包盛鋼時間比之前翻了一倍左右。(6)鋼包由傳統(tǒng)意義上的運輸鋼液和承接功能擴展為兼有的冶金功能。因此需要鋼包內(nèi)襯在惡劣的工作的條件下,有較長的使用壽命和降低耐火材料消耗和鋼包的數(shù)量。(7)鋼包內(nèi)襯耐火材料導(dǎo)熱系數(shù)低,降低了鋼水的溫度,從而減少“包底”剩余鋼材和減少變形,提高了鋼包本體成本12。(8)操作方便,降低了工人勞動強度。(9)鋼包內(nèi)襯的雜質(zhì)很少，從而可以降低對于鋼水的污染。 5.1國內(nèi)部分煉鋼廠鋼包內(nèi)襯的使用情況廠名鋼包容量（t）包襯材質(zhì)平均壽命（次）鞍鋼三煉2

44、00200高鋁鎂磚粘土磚3015包鋼煉鋼廠70一級高鋁磚25武鋼二煉8080高鋁磚鋁鎂碳磚3850馬鋼一煉105105二級輕燒高鋁磚高鋁尖晶石澆注料2265首鋼40粘土磚21攀鋼135高鋁磚20鋼包內(nèi)襯耐火材料，需要考慮技術(shù)和經(jīng)濟兩方面的因素，具體應(yīng)考慮使用壽命、蝕損速度、耐火材料單耗、噸鋼成本、安全性能、精煉工藝、澆鑄工藝、配砌的耐火磚、冶煉的鋼種、使用的部位和吊車噸位等因素。（1）冶煉的鋼種對耐火材料的要求：冶煉的鋼種不同，對耐火材料的要求也不同。如冶煉超低碳鋼、lf鋼、鋁鎮(zhèn)靜鋼宜用高鋁尖晶石澆注料或高鋁磚，不宜采用含碳的鎂碳磚和鋁鎂碳磚。而冶煉含錳量和含氧量較高的鋼種，宜用抗侵蝕的鎂碳磚

45、和鋁鎂碳磚，而不宜選用高鋁磚。對于澆注含ti和al的不銹鋼宜用鋯英石磚。對于要求含鉻量極低的鋼種，不宜用鎂鉻質(zhì)磚。對于低p、低s鋼種以及要求夾雜少的特殊鋼種，宜用白云石質(zhì)等堿性磚，不宜用粘土磚、葉臘石磚。（2）使用部分要求耐火材料:不同的地方,宜選用不一樣的耐火材料。通常鋼包耐火材料使用的工作層、永久層、渣線層、隔熱層和包底層。鋼包的隔熱層要求的耐火材料導(dǎo)熱系數(shù)低,保溫性能好：表5.2為部分耐火材料的性能參數(shù)，從5.2已知隔熱磚的保溫性能最好,所以隔熱層可以使用輕質(zhì)隔熱磚。表5.2幾種常用耐火材料的性能參數(shù)耐火60種類體積密度/gcm3導(dǎo)熱系數(shù)/w（mk）1測定溫度/高鋁質(zhì)隅熱磚0.41.00

46、.20.50325375莫來石質(zhì)隔熱磚0.26325375粘上質(zhì)隔熱磚0.41.50.200.70325375高強輕質(zhì)澆注料1.31.70.450.5350粘上質(zhì)25a12o3（可塑）2.001.21100粘上質(zhì)26(干的)2.101.401100高鋁質(zhì)6080a12o32.502.91.652.251100鋯質(zhì)6595zro23.74.701.102.351100碳化硅2.608.501100鎂質(zhì)2.964.001100鎂鉻質(zhì)3.003.272.43.101100白云石質(zhì)2.852.301100鎂碳磚2.852.9510121000永久層耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)低,保溫性能好,還要求它能在1300

47、到1400長期使用,有足夠的常溫、高溫強度,可以短時間來抵抗鋼水的沖擊影響,以防止磨損鋼包的事故。所以永久層可以使用一種保溫性能好的新型的高強度輕質(zhì)澆注料澆注或黏土磚。墻和底部層耐火材料濫用抗侵蝕,抗剝落、熱穩(wěn)定性好、不粘渣,容易拆包。包底和包壁可以選擇耐腐蝕、抗剝落、使用安全、熱穩(wěn)定性好、不粘渣、易拆包鋁鎂碳磚、高鋁尖晶石澆注料作為一個整體內(nèi)襯。渣線層宜選用耐腐蝕、渣的抗腐蝕性、良好的熱穩(wěn)定性、高溫結(jié)構(gòu)的性能穩(wěn)定的鎂碳磚及鎂鉻磚,它可以克服形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)剝落造成鋼水和熔渣滲透現(xiàn)象:座磚可以采用耐熱抗震的高鋁質(zhì)座磚，水口用耐腐蝕、耐沖刷的玉質(zhì)門口磚14。5.2鋼包耐火材料的選用5.2.1鋼包隔熱層

48、和永久層本設(shè)計鋼包永久層和隔熱層采用高強的輕質(zhì)澆注料，施工也比較方便，脫模時間比較短，使用壽命長，粉塵比較少，工人的勞動強度低。其理化性能如下表5.3。表5.3高強輕質(zhì)澆注料的理化性能牌號q1q2gqj1al2o3/%5055耐火度/17901650耐壓強度/mp折強度/mpa3568熱導(dǎo)率/wm110.460.5體積密度/gcm31.51.61.71.81.61.75.2.2鋼包工作層包底和包壁工作層選用的是鋁鎂碳磚，渣線部位則選用的是鎂碳磚。而鋁鎂碳磚具有抗剝落、抗侵蝕、不粘包、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能15。鋁鎂碳磚的理化性能如下表5.4。表5.4鋁鎂碳磚的理化性能牌

49、號lmtalmtblmtc武鋼二煉al2o3 /% 646465636363mgo/%1014101410121115111512c/% 101281056101266氣孔率/%5121657108常溫耐壓強度/mpa504530505050荷重軟化溫度/170016001450162016201600體積密度/gcm32.92.82.72.92.952.9使用壽命/次40605060鎂碳磚對于爐渣的潤濕性較小，有比較好的耐剝落、耐侵蝕、高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性能，適合用于鋼包的渣線位置，尤其是在多爐連澆的時候16。鎂碳磚使用壽命一般為5060次，其理化性能如下表5.5。表5.5鎂碳磚的理化性能指標 自己比照前面改用戶名稱梅山武鋼mgo/%76.576c/%15.514顯氣孔率/%24常溫耐壓強度/mpa4225體積密度/gcm332.85荷重軟化溫度/17505.2.3滑動水口用耐火材料（1）滑板磚。工藝對滑板磚要求如下：(1)壽命與水口磚相同：(2)滑動面平滑：(3)高強度，特別是高溫下具備高強度：(4)耐散落性好，鋼水注入開始受到急劇加熱時，不許有散落、崩裂等現(xiàn)象：(5)對鋼流具有較好的耐磨損性和耐蝕性；(6)使用過程中不產(chǎn)生煙塵，改善操作環(huán)境。（2）上水口磚。由于上水口磚安裝在座磚內(nèi)，周圍被圍