真空循環(huán)脫氣爐用插入管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種真空循環(huán)脫氣爐用插入管及其制備方法，屬于冶金生產(chǎn)的爐外精煉領域。本發(fā)明提供一種真空循環(huán)脫氣爐用插入管，插入管包括筒狀鋼結構、砌筑在所述鋼結構內壁上的耐火磚以及形成在鋼結構外壁上的澆注層，所述澆注層包括彼此接觸的下澆注層和上澆注層，澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與熔渣接觸，下澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與鋼水接觸，下澆注層外徑小于上澆注層，從而形成T型結構。本發(fā)明T型結構插入管消除與鋼水接觸澆注料的粘渣，減少清渣量，大大縮短清渣時間，減少溫降，提高噴補效果，提高使用壽命(插入管的使用壽命達90次以上)。
【專利說明】真空循環(huán)脫氣爐用插入管及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種真空循環(huán)脫氣爐用插入管及其制備方法，屬于冶金生產(chǎn)的爐外精煉領域。
【背景技術】
[0002]1957年德國蒂森鋼鐵公司發(fā)明真空循環(huán)脫氣一 RH法，隨后的七十年代和八十年代，日本先后開發(fā)了 RH-OB法、RH-KTB法以及RH-PB法，不斷完善RH的精煉功能。隨著市場對鋼的潔凈度要求越來越高，同時對高品質鋼需求的的增加，國內外多數(shù)鋼廠均配置了RH精煉裝置。精煉過程中RH插入管的外層澆注料由于承受高溫鋼水的沖刷、熔渣的侵蝕以及急冷急熱的熱沖擊，容易導致澆注料發(fā)生熔損和剝落。而且RH處理結束后，熔渣沿著澆注料從上向下滴落，隨著溫度降低，一部分熔渣就粘附在澆注料表面，必須進行清渣才能噴補。這樣以來，一方面增加清渣時間，更重要的是插入管溫度損失大，直接影響噴補效果，導致RH插入管的使用壽命和生產(chǎn)效率偏低。
[0003]專利CN102503449A為了解決現(xiàn)有澆注料抗渣侵蝕性能及抗熱震性差，耐材掛渣嚴重的問題，提出一種包括骨料及基質材料組成的混合料、以及添加劑，所述基質材料中含有重量百分比為7.5-23.5% SiC0專利CN101475385與目前使用的剛玉質澆注料不同，提供了一種電熔鋯剛玉質的澆注料用于插入管，有效地提高了抗渣侵和滲透，但存在成本偏高的問題。專利CN201110441219.1引入致密剛玉，開發(fā)了一種無水泥結合的RH真空爐用插入管剛玉質澆注料，使用壽命在80次左右，成本比現(xiàn)有澆注料有所增加。 [0004]另外，在RH處理過程中，與熔渣接觸的澆注料容易發(fā)生侵蝕或者粘渣，目前減少粘渣的方法主要有1、涂層處理(專利CN200610018622)，具體是采用涂層使熔渣不與澆注料直接接觸，達到減少粘渣的目的，但是在處理過程中，由于熔渣對涂層的侵蝕限制了其抑制粘渣的能力。2、調渣處理(專利CN101307375)，是在RH處理后期進行熔渣改性，降低熔渣的粘度，從而使熔渣不易粘附在插入管上，但會使?jié)沧⒘虾弯摪鼉纫r的侵蝕加劇。對插入管上粘渣的清渣方法主要采用機械刮刀(專利CN200620098887.3、專利CN200820076256.0等)，但是由于粘渣中存在冷鋼，機械清除很容易使?jié)沧⒘蠐p壞，且處理時間長，溫降大，影響噴補效果，大大降低使用壽命。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對上述缺陷，提供一種真空循環(huán)脫氣爐用插入管，所得插入管為T型結構，T型結構基本消除與鋼水接觸澆注料(下澆注層)的粘渣，粘渣少，抗侵蝕，大大縮短清渣時間，減少溫降，提高噴補效果且使用壽命長。
[0006]本發(fā)明的技術方案:
[0007]本發(fā)明提供一種真空循環(huán)脫氣爐用插入管，所述插入管包括筒狀鋼結構、砌筑在所述鋼結構內壁上的耐火磚以及形成在鋼結構外壁上的澆注層，所述澆注層包括彼此接觸的下澆注層和上澆注層，其中，所述上澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與熔渣接觸，所述下澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與鋼水接觸，下澆注層外徑小于上澆注層的外徑，從而形成T型結構。
[0008]優(yōu)選的，下澆注層外徑小于上澆注層外徑5-20cm，優(yōu)選的，下澆注層外徑小于上澆注層外徑5-10cm。
[0009]優(yōu)選的，上述真空循環(huán)脫氣爐用插入管中，所述上澆注層澆注料成分中包含ZrB2和鋯英石，其中，ZrB2的加入量占上澆注層澆注料總重量的2-5%，鋯英石的加入量占上澆注層澆注料總重量的3-8%。
[0010]優(yōu)選的，ZrB2的粒徑為20 μ m~90 μ m,錯英石粉粒徑為20 μ m~90 μ m。
[0011]進一步，所述下燒注層成分及其重量份數(shù)為:5mm~1mm白剛玉16~20份,3mm~5mm白剛玉20~25份,Omm~3_白剛玉23~28份，小于0.074mm白剛玉細粉20~25份，α -氧化鋁微粉4~8份，硅微粉2~4份，粘合劑1.0~2.0份，減水劑0.1-0.4份(優(yōu)選為0.2)，不銹鋼纖維1.0~1.5份。
[0012]進一步，所述上燒注層成分為:5mm~8mm白剛玉17~20份，3mm~5mm白剛玉20~25份,0_~3_白剛玉20~28份，小于0.074mm白剛玉細粉18~25份，ct -氧化鋁微粉4~8份，硅微粉2.0~4.0份，粘合劑1.5~2.0份，ZrB22.0~5.0份，鋯英石3.0~8.0份，減水劑0.2份，不銹鋼纖維1.0~1.5份。
[0013]本發(fā)明中，減水劑為聚磷酸鹽、聚羧酸或分散氧化鋁系高效減水劑中的至少一種；粘合劑為鋁酸鈣水泥或水合氧化鋁微粉。
[0014]本發(fā)明還提供了上 述真空循環(huán)脫氣爐用插入管的制備方法，包括步驟:
[0015]形成筒狀鋼結構、在所述鋼結構內壁上砌筑耐火磚、在鋼結構外壁上澆注形成彼此接觸的上澆注層和下澆注層；其中，所述上澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與熔渣接觸，所述下澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與鋼水接觸，下澆注層外徑小于上澆注層，從而形成T型結構。
[0016]進一步，上述真空循環(huán)脫氣爐用插入管的制備方法中，所述形成彼此接觸的下澆注層和上澆注層的步驟為:
[0017]I)按照上澆注層和下澆注層的成分進行配料，形成用于下澆注層的第一混合料和用于上澆注層的第二混合料；
[0018]2)對第一混合料進行第一次混煉，然后加入占第一混合料重量的6~7%的水后進行第二次混煉；對第二混合料進行第一次混煉，然后加入占第二混合料重量的6~7%的水后進行第二次混煉；
[0019]3)使用T型模具澆注形成下澆注層和上澆注層，且澆注的同時振動。
[0020]優(yōu)選的，第一次混煉和第二次混煉的時間為5~lOmin。
[0021]一種真空精煉爐，包括用于鋼水冶金反應的真空槽、用于向所述真空槽提供動力的真空系統(tǒng)，以及設置在所述真空槽下方的真空循環(huán)脫氣爐用插入管，所述真空循環(huán)脫氣爐用插入管為本發(fā)明所得的T型插入管。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023]現(xiàn)有技術中真空脫氣爐用插入管中的澆注料中添加劑基本相近，且形狀均為圓柱形。而本發(fā)明采用與鋼水接觸澆注層(下澆注層)外徑小于與熔渣接觸澆注層(上澆注層)，從而形成T型結構插入管，T型結構基本消除與鋼水接觸澆注料的粘渣，減少清渣量，大大縮短清渣時間，減少溫降，提高噴補效果，提高使用壽命(插入管的使用壽命達90次以上)。此外，本發(fā)明在上澆注層的澆注料中添加ZrB2和鋯英石細粉，利用ZrB2 (硼化鋯)和鋯英石細粉提高渣線部位澆注料的高溫強度以及抗渣性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實施例真空脫氣爐用插入管的結構示意圖。其中，I 一法蘭，2 —鋼結構，3 —貓爪，4 一貓爪，5 — Mg-Cr磚，6 —與熔渣接觸澆注層，7 —與鋼水接觸澆注層。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明提供一種真空循環(huán)脫氣爐用插入管，所述插入管包括筒狀鋼結構、砌筑在所述鋼結構內壁上的耐火磚以及形成在鋼結構外壁上的澆注層，所述澆注層包括彼此接觸的下澆注層和上澆注層，其中，所述上澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與熔渣接觸，所述下澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與鋼水接觸，下澆注層外徑小于上澆注層，從而形成T型結構。
[0026]本發(fā)明形成的T型結構基本消除與鋼水接觸澆注料的粘渣，減少清渣量，大大縮短清渣時間，減少溫降，提高噴補效果。
[0027]優(yōu)選的，上述真空循環(huán)脫氣爐用插入管中，所述上澆注層澆注料成分中包含ZrB2和鋯英石。利用ZrB2 (硼化鋯)促進澆注料基質的燒結，從而提高高溫強度；鋯英石細粉與熔渣中的CaO反應形成高熔點相CaZr03抑制熔渣的滲透及熔損，與此同時ZrB2具有良好的抗渣性，兩者結合提高澆注料的抗渣性能。
[0028]本發(fā)明中，上澆注層澆注料、下澆注層澆注料均可使用其他現(xiàn)有技術中采用的澆注料，而并不僅限于實施例中的上下澆注層所使用的澆注料。
[0029]優(yōu)選的，ZrB2的粒徑為20 μ m~90 μ m，鋯英石粉粒徑為20 μ m~90 μ m ;粒度過
細粉體難以經(jīng)濟獲得，粒度過大其對強度和抗侵蝕的提高有限。
[0030]進一步，所述下燒注層成分及其重量份數(shù)為:5mm~1mm白剛玉16~20份,3mm~5mm白剛玉20~25份,Omm~3_白剛玉23~28份，小于0.074mm白剛玉細粉20~25份，α -氧化鋁微粉4~8份，硅微粉2~4份，鋁酸鈣水泥1.0~2.0份，減水劑0.2份，不銹鋼纖維1.0~1.5份。
[0031]進一步，所述上燒注層成分為:5mm~8mm白剛玉17~20份，3mm~5mm白剛玉20~25份,0_~3_白剛玉20~28份，小于0.074mm白剛玉細粉18~25份，α -氧化鋁微粉4~8份，硅微粉2.0~4.0份，鋁酸鈣水泥1.5~2.0份，ZrB22.0~5.0份，鋯英石3.0~8.0份，減水劑0.2份，不銹鋼纖維1.0~1.5份。
[0032]本發(fā)明還提供了上述真空循環(huán)脫氣爐用插入管的制備方法，包括步驟:
[0033]形成筒狀鋼結構、在所述鋼結構內壁上砌筑耐火磚、在鋼結構外壁上澆注形成彼此接觸的上澆注層和下澆注層；其中，步驟，所述上澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時不與鋼水接觸(與熔渣接觸)，所述下澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與鋼水接觸，下澆注層外徑小于上澆注層，從而形成T型結構。
[0034]進一步，上述真空循環(huán)脫氣爐用插入管的制備方法中，所述形成彼此接觸的下澆注層和上澆注層的步驟為:[0035]I)按照上澆注層和下澆注層的成分進行配料，形成用于下澆注層的第一混合料和用于上澆注層的第二混合料；
[0036]2)對第一混合料進行第一次混煉，然后加入占第一混合料重量的6~7%的水后進行第二次混煉；對第二混合料進行第一次混煉，然后加入占第二混合料重量的6~7%的水后進行第二次混煉；
[0037]3)使用T型模具澆注形成下澆注層和上澆注層，且澆注的同時振動。
[0038]下面結合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。
[0039]本發(fā)明中，為了方便連接和維修，筒狀結構的上部可以設置有法蘭I，另外為了能夠使?jié)沧⒘蠈优c筒狀鋼結構牢固地結合，筒狀鋼結構的外壁上可以設置有沿不同方向的貓爪3、4，貓爪材質可以為20g鋼筋，長度可以為60-70mm;如圖1所示。
[0040]該實施例插入管結構如圖1所示，包括:鋼結構2，法蘭1，貓爪3、4，Mg_Cr磚5、上澆注層(與熔渣接觸的澆注層)6、下澆注層(與鋼水接觸的澆注層)7。
[0041]插入管鋼結構I的材質采用20g，厚度25~30mm。與熔渣接觸部位采用貓爪3，材質為20g鋼筋，長60~70mm，按一定角度分布在鋼結構表面；與鋼水接觸部位采用貓爪
3、4，按一定角度混合分布在鋼結構表面；鎂鉻磚5砌筑在鋼結構內部上，鎂鉻磚Cr2O3含量24wt%~30wt% ;鋼結構外壁上為基材為氧化鋁澆的注層。
[0042]澆注層以氧化鋁為基材，具體的，澆注層按以下組分配料:
[0043](1)與鋼水接觸澆注料(下澆注層7)的重量份組成
[0044]5謹~10mm白剛玉占16~20份，3謹~5謹白剛玉占20~25份，Omm~3謹白剛玉占23~28份，小于0.074mm白剛玉細粉占20~25份，α -氧化鋁微粉占4~8份，硅微粉占2~4份，70牌號鋁酸鈣水泥占1.0~2.0份，外加減水劑0.2份，不銹鋼纖維1.0~
1.5 份；
[0045](2)與熔渣接觸的澆注料(上澆注層6)的重量份組成
[0046]5謹~8mm白剛玉占17~20份，3謹~5謹白剛玉占20~25份，Omm~3謹白剛玉占20~28份，小于0.074mm白剛玉細粉占18~25份，α -氧化鋁微粉占4~8份，硅微粉占2.0~4.0份，70牌號鋁酸鈣水泥占1.5~2.0份，ZrB2細粉占2.0~5.0份，鋯英石細粉占3.0~8.0份，外加減水劑0.2份，不銹鋼纖維1.0~1.5份；
[0047]其中白剛玉化學成分滿足(wt% ) =Al2O3≥98，S12 < 0.5，F(xiàn)eO < 0.5 -,ZrB2細粉粒徑在20 μ m~90 μ m之間,錯英石細粉粒徑在20 μ m~90 μ m之間。
[0048]澆注前，分別按上述(I)與和(2)進行配料，然后依次稱取適量的配料(I)和配料
(2),分別混練5~1min,加6~7wt%的水混5~lOmin。燒注時,先將混好的配料⑴倒入T型模具內，振動30s后倒入混好的配料(2)，振動2min~3min成型；24h后脫模，養(yǎng)護24h~48h，干燥后進行在線烘烤24h即得T型結構插入管。這種結構的插入管可以減小澆注料的粘渣量以及渣線部位的渣侵，大大縮短清渣時間，提高噴補效果，插入管的使用壽命達90次以上。
[0049]此外，可對上述實施例中的澆注料成分和粒度級配進行調整。例如，白剛玉也可使用致密剛玉粉代替，鋁酸鈣水泥作為結合劑，也可采用水合氧化鋁微粉替代。
[0050]盡管上面結合實施例描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應該清楚，在不脫離權利要求的精 神和范圍的情況下，可以對上述實施例進行各種修改。
【權利要求】
1.真空循環(huán)脫氣爐用插入管，所述插入管包括筒狀鋼結構、砌筑在所述鋼結構內壁上的耐火磚以及形成在鋼結構外壁上的澆注層，所述澆注層包括彼此接觸的下澆注層和上澆注層，其特征在于，所述上澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與熔渣接觸，所述下澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與鋼水接觸，下澆注層的外徑小于上澆注層的外徑，從而形成T型結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的真空循環(huán)脫氣爐用插入管，其特征在于，下澆注層外徑小于上澆注層外徑5-20cm。
3.根據(jù)權利要求1所述的真空循環(huán)脫氣爐用插入管，其特征在于，所述上澆注層澆注料成分中包含ZrB2和鋯英石，其中，ZrB2的加入量占上澆注層澆注料總重量的2_5%，鋯英石的加入量占上澆注層澆注料總重量的3-8%。
4.根據(jù)權利要求3所述的真空循環(huán)脫氣爐用插入管，其特征在于，ZrB2的粒徑為20 μ m~90 μ m,錯英石粉粒徑為20 μ m~90 μ m。
5.根據(jù)權利要求1~3任一項所述的真空循環(huán)脫氣爐用插入管，其特征在于， 所述上燒注層成分為:5mm~8mm白剛玉17~20份，3mm~5mm白剛玉20~25份，Omm~3_白剛玉20~28份,小于0.074mm白剛玉細粉18~25份，α -氧化招微粉4~8份，硅微粉2.0~4.0份，粘合劑1.5~2.0份，ZrB22.0~5.0份，鋯英石3.0~8.0份，減水劑0.1-0.4份，不銹鋼纖維1.0~1.5份； 所述下燒注層成分及其重量份數(shù)為:5mm~1mm白剛玉16~20份，3mm~5mm白剛玉20~25份,Omm~3_白剛玉23~28份，小于0.074mm白剛玉細粉20~25份，α -氧化鋁微粉4~8份，硅微粉2~4份，粘合劑1.0~2.0份，減水劑0.1-0.4份，不銹鋼纖維1.0 ~1.5 份。
6.權利要求1~5任一項所述的真空循環(huán)脫氣爐用插入管的制備方法，包括步驟: 形成筒狀鋼結構； 在所述鋼結構內壁上砌筑耐火磚； 在鋼結構外壁上澆注形成彼此接觸的上澆注層和下澆注層； 其特征在于，所述上澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與熔渣接觸，所述下澆注層在進行真空循環(huán)脫氣精煉時與鋼水接觸，下澆注層外徑小于上澆注層外徑，從而形成T型結構。
7.根據(jù)權利要求6所述的真空循環(huán)脫氣爐用插入管的制備方法，其特征在于，所述形成彼此接觸的下澆注層和上澆注層的步驟為: 1)按照上澆注層和下澆注層的成分進行配料，形成用于下澆注層的第一混合料和用于上澆注層的第二混合料； 2)對第一混合料進行第一次混煉，然后加入占第一混合料重量的6~7%的水后進行第二次混煉；對第二混合料進行第一次混煉，然后加入占第二混合料重量的6~7%的水后進行第二次混煉； 3)使用T型模具澆注形成下澆注層和上澆注層，且澆注的同時振動。
8.根據(jù)權利要求7所述的真空循環(huán)脫氣爐用插入管的制備方法，其特征在于，第一次混煉和第二次混煉的時間為5~lOmin。
9.真空精煉爐，包括用于鋼水冶金反應的真空槽、用于向所述真空槽提供動力的真空系統(tǒng)，以及設置在所述真空槽下方的插入管，其特征在于，所述插入管為權利要求1~5任一項所述的真空循環(huán)脫氣爐用插入管。
10.真空精煉爐，包括用于鋼水冶金反應的真空槽、用于向所述真空槽提供動力的真空系統(tǒng)，以及設置在所述真空槽下方的插入管，其特征在于，所述插入管為權利要求6~8任一項所述的制備方法制得的真空循環(huán)脫氣爐用插入管。
【文檔編號】C21C7/072GK104032098SQ201410312742
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權日:2014年7月2日
【發(fā)明者】李龍, 楊大剛, 陳永, 張強, 冉茂華, 王建, 戈文蓀, 李揚洲, 楊森祥, 童賢強, 李平凡, 杜利華, 王軍 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司