專利名稱：提高真空循環(huán)脫氣爐插入管壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金生產(chǎn)爐外精煉技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種真空循環(huán)脫氣爐插入管壽
命提高的方法。
背景技術(shù)：
在連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，真空處理是一種在深真空條件下脫碳、脫氧、脫氣、合金化的 一種處理工藝，對(duì)插入管的要求極為苛刻。目前，現(xiàn)有的插入管一般是由鎂鉻磚、鋼結(jié)構(gòu)、澆 注料等材料構(gòu)成，存在的主要問(wèn)題是使用壽命低，平均壽命僅為38爐/次，由此造成真空室 提前下線維修。主要原因有一是插入管結(jié)構(gòu)不合理，鎂鉻磚、鋼結(jié)構(gòu)、澆注料等之間膨脹 系數(shù)差異大，澆注料內(nèi)部設(shè)置的錨爪布置方向相對(duì)單一，局部方向應(yīng)力集中，得不到有效釋 放，不能很好消除它們之間各個(gè)方向的應(yīng)力。在鋼水條件下連續(xù)化生產(chǎn)，導(dǎo)致剛玉澆注料產(chǎn) 生裂紋后脫落，托磚環(huán)處鎂鉻磚脫落。二是由于鋼水頂渣中富集大量的FeO、MnO，氧化性非 常強(qiáng)，強(qiáng)氧化性的頂渣與真空室插入管接觸，造成插入管耐火材料被逐漸侵蝕；加上高溫鋼 水對(duì)相對(duì)低溫的插入管強(qiáng)烈的熱鎮(zhèn)作用，導(dǎo)致真空室插入管壽命長(zhǎng)期以來(lái)一直是生產(chǎn)的限 制性環(huán)節(jié)。尤其是生產(chǎn)超低碳鋼，由于鋼水頂渣中FeO、MnO含量較高，對(duì)剛玉質(zhì)澆注料以及 鎂鉻磚侵蝕非常嚴(yán)重，現(xiàn)有技術(shù)的剛玉質(zhì)澆注料中A1203成分含量為85% ，鎂鉻磚中鉻含量 為20%，已不能滿足要求。三是插入管在連續(xù)化生產(chǎn)過(guò)程中的維護(hù)方法不科學(xué)。插入管使 用幾次后必須要對(duì)內(nèi)、外管耐材部分進(jìn)行修補(bǔ)維護(hù)?，F(xiàn)有技術(shù)修補(bǔ)插入管的方法是通過(guò)噴 補(bǔ)機(jī)將噴補(bǔ)料和水的混合物噴到插入管內(nèi)外表面，但由于機(jī)器噴補(bǔ)自身的缺點(diǎn)，插入管下 口等重點(diǎn)侵蝕部位無(wú)法進(jìn)行噴補(bǔ)。因此，利用機(jī)械噴補(bǔ)后的插入管實(shí)際效果不好，修補(bǔ)層起 不到保護(hù)作用。經(jīng)過(guò)鋼水沖涮后，從插入管下口為產(chǎn)生缺陷的起始點(diǎn)，不斷進(jìn)行擴(kuò)展，隨之 帶來(lái)了插入管壽命低下的問(wèn)題曝露，成為影響超低碳鋼生產(chǎn)的主要因素，嚴(yán)重影響正常生 產(chǎn)。 另外，從下線的真空室插入管的缺陷機(jī)理分析，還有一個(gè)原因就是由于插入管與 底部槽結(jié)合面對(duì)接不合理，造成鋼水進(jìn)入結(jié)合部，形成起始缺陷點(diǎn)。 為了解決真空室插入管生產(chǎn)超低碳鋼壽命低的問(wèn)題，需要對(duì)插入管本體質(zhì)量、生 產(chǎn)工藝過(guò)程控制、插入管使用后的噴補(bǔ)維護(hù)等方面進(jìn)行細(xì)致有效的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供了一種提高真空循環(huán)脫氣爐插 入管壽命的方法，根據(jù)超低碳鋼頂渣中氧化性強(qiáng)的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)真空循環(huán)脫氣爐插入管的 設(shè)計(jì)、選材與制作，確保插入管具有高強(qiáng)的抗熱鎮(zhèn)性能與抗沖刷性能；通過(guò)對(duì)在線插入管的 維護(hù)與真空處理工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)插入管壽命的提高；通過(guò)結(jié)合耐火材料與鋼水間抗熱鎮(zhèn)與 抗侵蝕的工藝研究，解決了生產(chǎn)超低碳鋼插入管壽命低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)超低碳鋼連續(xù)化生產(chǎn)。 本發(fā)明適用于真空處理生產(chǎn)的所有品種，尤其對(duì)生產(chǎn)100%超低碳鋼品種效果更為顯著。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括插入管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材以及維護(hù)方法等部分內(nèi)容
所述插入管的結(jié)構(gòu)，包括鎂鉻磚、剛玉澆注料、鋼結(jié)構(gòu)、錨爪、托磚環(huán)、填充料、聯(lián)接 法蘭、提升氣體管等，其特征在于 1.錨爪采用材質(zhì)為20g的鋼筋制作，長(zhǎng)度為50 70mm，角度為50 70。，在澆注 剛玉料前將其焊接在鋼結(jié)構(gòu)件表面，分布在鋼結(jié)構(gòu)各個(gè)方向，以便消除不同方向產(chǎn)生的應(yīng) 力，防止剛玉澆注料形成裂紋。 2.鋼結(jié)構(gòu)采用材質(zhì)為20g的耐熱、耐壓合金鋼，厚度規(guī)格為^ 25mm，即能保證鋼結(jié) 構(gòu)框架的穩(wěn)定性，又有很好的耐壓性能。選取合適的厚度，能夠保證與內(nèi)部鎂鉻磚、外部剛 玉澆注料間膨脹系數(shù)相匹配，防止產(chǎn)生裂紋、掉磚。 3.插入管內(nèi)管采用鎂鉻磚襯于鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部，將鎂鉻磚中的鉻含量控制在20 30%，以確保插入管內(nèi)部的鎂鉻磚具有足夠的抗擊鋼水沖刷的能力。4.剛玉澆注料成分含量重量百分比為Al203 ^95%，Si02《0. 6%，F(xiàn)eO《0. 5%，
Ti02《0. 3% ， K20《0. 1 % ，其中A1203成分比現(xiàn)有剛玉澆注料提高了 10% ，增強(qiáng)剛玉澆注料
的熱穩(wěn)定性。由于剛玉澆注料分布在鋼結(jié)構(gòu)外側(cè)，與錨爪澆注在一起，在真空處理?xiàng)l件下，
必須具有良好的熱穩(wěn)定性，才能夠有效防止插入管出現(xiàn)裂紋、掉料、掉磚。 在插入管與真空室底部槽對(duì)接時(shí)，首先必須保證真空室底部槽法蘭水平度，防止
法蘭存在偏差造成縫隙大鉆鋼；其次，必須保證真空室底部槽鎂鉻磚與插入管上表面鎂鉻
磚的平面度，實(shí)現(xiàn)對(duì)接后間隙低于鋼水表面張力，防止鉆鋼。 所述真空循環(huán)脫氣爐插入管維護(hù)方法包括在線熱噴補(bǔ)與鋼水頂渣熱補(bǔ)技術(shù)，其特 征在于 1.插入管在線熱噴補(bǔ)技術(shù)，是采用機(jī)械與人工雙重噴補(bǔ)，機(jī)器噴補(bǔ)可以將插入管 大面積進(jìn)行修補(bǔ)，而對(duì)于受鋼水沖刷最為嚴(yán)重的下口噴補(bǔ)效果很差，為此再采用人工進(jìn)行 輔助噴補(bǔ)，可對(duì)機(jī)器所不能噴到的位置進(jìn)行重點(diǎn)維護(hù)，有效地解決了插入管下口侵蝕嚴(yán)重 的問(wèn)題。 2.插入管鋼水頂渣熱補(bǔ)技術(shù)，是在生產(chǎn)超低碳鋼間隙時(shí)間，利用低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼進(jìn) 行往復(fù)蘸插入管，使插入管內(nèi)外表面粘有大量的低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼頂渣，此頂渣中含有約40% 以上的A1203成分，該頂渣中的各種組元對(duì)剛玉質(zhì)澆注料起到很好的保護(hù)作用，另外熱渣補(bǔ) 中的熱量將噴補(bǔ)料與低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼頂渣燒結(jié)在一起，形成一個(gè)復(fù)合保護(hù)層，進(jìn)一步降低了 插入管的侵蝕速度。 本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn) 1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，由于錨爪分布在鋼結(jié)構(gòu)各個(gè)方向，有利于消除不同方向產(chǎn)生的
應(yīng)力，防止剛玉澆注料形成裂紋，確保插入管具有高強(qiáng)的抗熱鎮(zhèn)性能與抗沖刷性能。 2.材質(zhì)選配得當(dāng)，鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)選用耐熱、耐壓合金鋼，具有良好的穩(wěn)定性能及耐壓
性能，能夠保證與內(nèi)部鎂鉻磚、外部剛玉澆注料間膨脹系數(shù)相匹配，防止產(chǎn)生裂紋、掉磚。 3.維護(hù)技術(shù)先進(jìn)，工藝控制優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)插入管壽命的提高，平均壽命由現(xiàn)有技術(shù)的
38次提高到93次，其中最長(zhǎng)壽命達(dá)到115次以上，即節(jié)約了成本，又降低了維修費(fèi)用，為企
業(yè)贏得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。


附圖為真空循環(huán)脫氣爐插入管縱向剖面圖
圖中1鎂鉻磚，2剛玉澆注料，3鋼結(jié)構(gòu)，4錨爪，5托磚環(huán)，6填充料，7聯(lián)接法蘭，8 提升氣體管。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明提供的技術(shù)方案并結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)描述
插入管包括鎂鉻磚1、剛玉澆注料2、鋼結(jié)構(gòu)3、錨爪4、托磚環(huán)5、填充料6、聯(lián)接法 蘭7、提升氣體管8等部件，其中錨爪4采用20g材質(zhì)鋼筋制成，長(zhǎng)度為60mm，角度為60。， 分布在鋼結(jié)構(gòu)3表面各個(gè)方向；鋼結(jié)構(gòu)3材質(zhì)采用20g，厚度規(guī)格為25mm ;插入管內(nèi)管采用 鎂鉻磚1襯于鋼結(jié)構(gòu)3內(nèi)部，內(nèi)襯鎂鉻磚1當(dāng)中的鉻含量為26% ;剛玉澆注料2成分含量 (按重量百分比)為A120398. 7%， Si020 . 5%， FeO 0. 4%， Ti020 . 3%， K20 0.1%，尺寸設(shè)計(jì) 高度為850mm、厚度為135mm，分布在鋼結(jié)構(gòu)3外側(cè)，與錨爪4澆注在一起；提升氣體管8分 兩排共10個(gè)、直徑為3mm、材質(zhì)為1Crl8Ni9Ti的不銹鋼管，它分布在鎂鉻磚1內(nèi)部環(huán)形位 置，經(jīng)過(guò)鋼結(jié)構(gòu)3在剛玉澆注料2內(nèi)部從上方引出，匯總成一個(gè)氬氣總管，由此吹入氬氣，實(shí) 現(xiàn)鋼水循環(huán)，進(jìn)入真空室底部槽。 插入管制作工藝，先將托磚環(huán)5焊接在鋼結(jié)構(gòu)3下部，錨爪4焊接在鋼結(jié)構(gòu)3外 側(cè)，焊接時(shí)要保證錨爪4不同方向；然后將鋼結(jié)構(gòu)件3牢固放置水平，鎂鉻磚1按照各部分 位置砌于鋼結(jié)構(gòu)3內(nèi)部，要求磚縫小于0. 5mm，砌筑鎂鉻磚1前與結(jié)構(gòu)件3之間要添加填充 料6，自然干燥24小時(shí)，將提升氣體管8沿著鋼結(jié)構(gòu)3安裝好，放入插入管澆注模具中澆注 剛玉澆注料2，剛玉澆注料2將錨爪4、提升氣體管8埋入其中，自然干燥72小時(shí)以上，放入 干燥爐內(nèi)進(jìn)行烘干120小時(shí)，澆注料內(nèi)水分充分排出，使鎂鉻磚1、剛玉澆注料2、鋼結(jié)構(gòu)件 3、錨爪4等各部件充分接合。出爐降溫后，對(duì)插入管與底部環(huán)流管結(jié)合面進(jìn)行修磨，保證平 整度；再將聯(lián)接法蘭7與真空室底部槽法蘭對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)接后間隙小于0. 5mm。
插入管的維修是采用在線熱噴補(bǔ)與鋼水頂渣熱補(bǔ)相結(jié)合的方法，在真空室生產(chǎn)結(jié) 束后，立即對(duì)插入管進(jìn)行在線熱噴補(bǔ)，選擇材質(zhì)為MgO的復(fù)合物對(duì)內(nèi)、外管進(jìn)行機(jī)械加人工 噴補(bǔ)，噴補(bǔ)上的料經(jīng)過(guò)3小時(shí)燒結(jié)，形成噴補(bǔ)料涂層。然后再根據(jù)實(shí)際插入管的狀態(tài)采用鋼 水頂渣熱補(bǔ)，利用低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼進(jìn)行往復(fù)蘸插入管，使插入管內(nèi)外表面粘有大量的低硅鋁 鎮(zhèn)靜鋼頂渣，此頂渣中含有50%的A1203成分，對(duì)剛玉質(zhì)澆注料起到很好的保護(hù)作用。修補(bǔ) 后重新組織下一爐次生產(chǎn)，按此種方法循環(huán)。 真空室經(jīng)過(guò)一個(gè)爐役期的周轉(zhuǎn)運(yùn)行，插入管壽命達(dá)到102次，考慮真空室底部槽 及循環(huán)管壽命，進(jìn)行下線大修更換。 在生產(chǎn)超低碳鋼過(guò)程中，由于各種合金及脫氧產(chǎn)物所呈現(xiàn)的酸堿性不同，可以在 保證不影響真空處理效果的基礎(chǔ)上優(yōu)化各種合金的加入順序及循環(huán)時(shí)間，以減少對(duì)插入管 耐火材料的影響。 試驗(yàn)表明，本發(fā)明提供的真空循環(huán)脫氣爐插入管設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)及工藝優(yōu)化方式 是可行的，使用壽命的提高已超過(guò)了預(yù)期目標(biāo)，應(yīng)用效果良好。
權(quán)利要求
一種提高真空循環(huán)脫氣爐插入管壽命的方法，包括插入管的結(jié)構(gòu)、選材與維護(hù)，插入管是由鎂鉻磚(1)、剛玉澆注料(2)、鋼結(jié)構(gòu)(3)、錨爪(4)、托磚環(huán)(5)、填充料(6)、聯(lián)接法蘭(7)、提升氣體管(8)構(gòu)成，其特征在于a.錨爪(4)采用20g材質(zhì)鋼筋制作，長(zhǎng)度為50～70mm，角度為50～70°，分布在鋼結(jié)構(gòu)(3)表面各個(gè)不同方向；b.鋼結(jié)構(gòu)(3)采用材質(zhì)為20g合金鋼，厚度規(guī)格為≥25mm；c.鎂鉻磚(1)中的鉻含量按重量百分比控制在20～30％；d.剛玉澆注料(2)成分含量按重量百分比為Al2O3≥95％，SiO2≤0.6％，F(xiàn)eO≤0.5％，TiO2≤0.3％，K2O≤0.1％；e.插入管的維護(hù)方法是在線熱噴補(bǔ)的同時(shí)采用鋼水頂渣熱補(bǔ)技術(shù)，選擇材質(zhì)為MgO的復(fù)合物，先用機(jī)械將插入管進(jìn)行大面積噴補(bǔ)后再由人工進(jìn)行輔助噴補(bǔ)；鋼水頂渣熱補(bǔ)是利用低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼進(jìn)行往復(fù)蘸插入管，使插入管內(nèi)外表面粘有大量的低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼頂渣，熱渣補(bǔ)中的熱量將噴補(bǔ)料與低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼頂渣燒結(jié)在一起，形成一個(gè)復(fù)合保護(hù)層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高真空循環(huán)脫氣爐插入管壽命的方法，通過(guò)對(duì)真空循環(huán)脫氣插入管的設(shè)計(jì)與制作，改變錨爪的分布形式，消除插入管不同方向產(chǎn)生的應(yīng)力，防止剛玉澆注料形成裂紋；通過(guò)對(duì)插入管實(shí)施在線熱噴補(bǔ)與鋼水頂渣熱補(bǔ)相結(jié)合的修補(bǔ)方法，實(shí)現(xiàn)插入管壽命的提高；通過(guò)結(jié)合耐火材料與鋼水間抗熱鎮(zhèn)與抗侵蝕的工藝研究，解決了生產(chǎn)超低碳鋼插入管壽命低的問(wèn)題。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，材質(zhì)選配得當(dāng)，維修方法科學(xué)，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用它即節(jié)約了成本，又降低了維修費(fèi)用，為企業(yè)贏得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明適用于真空循環(huán)脫氣生產(chǎn)的所有品種，尤其對(duì)生產(chǎn)100％超低碳鋼品種效果更為顯著。
文檔編號(hào)C21C7/10GK101748246SQ200810229738
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者劉振中, 姚偉智, 張文, 張洪峰, 許海亮, 趙愛(ài)英 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司