用于大型转炉钢包内壁的等端差耐火砖及其砌筑方法

摘要

本发明涉及外半径2000mm以上转炉钢包内壁耐火砖及砌筑方法。其解决目前存在的“楔直”混合砌砖常出现直形砖的抽沉、断落或残砖脱落，或者需用品种多导致模具多而使成本加大等不足。措施：用于大型转炉钢包内壁的等端差耐火砖及其砌筑方法，其在于耐火砖的端面形状全部为楔形，每块楔形砖的相对大端a

说明书

技术领域

本发明涉及耐火砖及砌筑方法，更属于用于大型(一般外半径2000mm以上)转炉钢包内壁沿高度方向直径变化的耐火砖及其砌筑方法。也可用于大型回转窑内壁耐火砖及其砌筑方法。

背景技术

我国炼钢钢包内衬上口外半径小于2000mm中小吨位钢包工作衬，其包壁工作衬厚度150mm-190mm(表1中尺寸b)，砌砖都可采用砖号15/20和砖号15/10、或砖号17/20和砖号17/10、或砖号19/20和砖号19/10两种楔形砖配砌的双楔形砖砌砖设计(不用直形砖)。目前，大吨位钢包(其包壁工作衬厚度达210mm以上(表1中尺寸b)，包衬上口半径达2350mm(包壁工作衬中间半径Rp为2160mm)以上，而表1中21/10砖号极限应用中间半径为1938mm，因而目前的双楔形砖无法满足大吨位钢包的砌筑，只有采用楔形砖与直形砖的“楔直”混合砌砖。日本、欧美等国家目前也仍采用此种“楔直”混合砌砖的方法；如果像半径较小的中小吨位钢包那样大吨位钢包也采用双楔形砖砌砖，不用直形砖，因目前仅有侧厚楔形砖17/10、19/10、21/10、23/10的砖型，其实施于大型转炉钢包内壁是不够的，必须再增设一种砖形，即要大小端尺寸差(a_d—a_x)很小的如在等中间尺寸100mm系列下仅差5mm的砖号(如表1设想的17/5^*)的侧厚微楔形砖，其不仅增加了砖的品种及所需模具，增加生产成本，还会导致因为很难区分与识别侧厚微楔形砖的大小端，在砌筑操作中出现违反砌筑规范规定的“大端朝内”(正常情况下应“大端朝外”)的恶劣现象、包龄降低等问题。

表1 目前钢包壁用等中间尺寸侧厚楔形砖尺寸及尺寸特征

目前，国内大型转炉钢包内衬，如250吨钢包，工作衬厚210mm，钢包壁一环用砖采用侧厚楔形砖(砖号21/10)与直形砖(砖号21/0)的“楔直”混合砌砖，这是因为锥台形包壁工作衬中间半径R_p从2000～2350mm变化，全部用砖号21/10单楔形砖砌砖的最大中间半径只能达2142mm(见表1砖号21/10)，所以需配砌直形砖(砖号21/0)以增大砌砖半径至2350mm。正是由于包壁砌砖中配砌了大小端尺寸差a_d-a_x＝0的砖号21/0直形砖，在钢包使用中受到间断操作的冷缩热胀及翻倾转动，常常出现直形砖的抽沉，断落或残砖脱落，导致使用寿命短，甚至出现钢液穿漏事故。这是目前国内外大吨位钢包壁普遍采用的“楔直”混合砌砖设计的致命缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过实施大吨位钢包内壁用“等端差”双楔形砖使钢包内衬牢固、使用周期长、所用模具减少的用于大型转炉钢包内壁的耐火砖及其砌筑方法。

实现目的的技术措施：

用于大型转炉钢包内壁的等端差耐火砖，其在于：耐火砖的端面形状全部为楔形，每块楔形砖的相对大端a_d与相对小端a_x两端之差均为10mm。

其在于：每块两端之差均为10mm的楔形耐火砖用于转炉钢包沿高度方向直径不断变化的钢包形状。

权利要求1所述的用于大型转炉钢包内壁的等端差耐火砖的砌筑方法，其在于：砌筑钢包内壁的每一环或层用相对小半径楔形砖及相对大半径楔形砖二种不同的楔形耐火砖交错砌筑。

如果像半径较小的中小吨位钢包那样大吨位钢包也采用双楔形砖砌砖，不用直形砖，因目前仅有侧厚楔形砖17/10、19/10、21/10、23/10的砖型，其实施于大型转炉钢包内壁是不够的，必须再设计一种砖形，即要大小端尺寸差(a_d—a_x)很小的如在等中间尺寸100mm系列下仅差5mm的砖号(如表1设想的17/5^*)的侧厚微楔形砖。其不仅增加了砖的品种及所需模具，还会存在以下缺点(以大小端尺寸差仅为5mm的侧厚微楔形砖为例)：

1)假设大小端尺寸差仅5mm的砖号17/5*侧厚微楔形砖，其大小端差距比仅为△a’＝(a_d—a_x)/b＝0.0294，根据《炉窑衬砖尺寸设计与辐射形砌砖计算手册》残砖可能脱落的计算长度b’＝2/△a’＝2/0.0294＝68.0mm。而大小端尺寸差10mm的砖号17/10侧厚楔形砖的大小端差距比为0.0588，残砖可能脱落的计算长度b’＝2/0.0588＝34.0mm。两者残砖脱落长度相差一倍。如果按蚀损速率1mm/包次计算，采用大小端差仅5mm砖号17/5^*的侧厚微楔形砖时，包龄减少34次。

2)大小端差仅5mm的侧厚微楔形砖，很难区分识别大端与小端，加上±1mm的尺寸允许偏差，可能出现大小端差仅有3mm，几乎无异于直形砖了。正因为很难区分与识别侧厚微楔形砖的大小端，在砌筑操作中往往出现违反砌筑规范规定的“大端朝内”(正常情况下应“大端朝外”)的恶劣现象，这比配加直形砖出现的问题还严重。

如果相对大端a_d与相对小端a_x两端之差大于10mm，则只适用于外半径小于1800mm的钢包。

综上所述，对于相对大端a_d与相对小端a_x两端之差取值在10mm的楔形砖，用于外半径为1800mm以上大吨位且沿高度方向直径不断变化钢包的砌筑最为合理。

本发明的特点：

1)本发明的不同侧面厚度的“等端差”双楔形砖的制造是非常容易的，与现有端差为10mm的楔形砖可以模具共用，只是压制厚度不同，因此生产成本由于节省模具而大为降低。

2)由于取消了直形砖，在砌筑操作中砌体半径方向的辐射竖缝很容易与半径放射线吻合，不易产生错台，砌体表面光滑；不会产生抽沉、断落或残砖脱落的现象。

3)砖的大小端容易识别及区分。

4)取消了直形砖，采用“等端差”的两种侧厚楔形砖，不会出现配直形砖时出现的抽沉，断落或残砖脱落，予期使用寿命长并不会产生漏钢现象。

5)完全满足不同壁厚即170～230mm、不同外半径即1800mm以上大吨位且沿高度方向直径不断变化钢包的砌筑要求。也可用于外半径1800mm以上大型回转窑内壁耐火砖及其砌筑方法。

附图说明

图1为用于大型转炉钢包内壁的等端差耐火砖的端面结构示意图

图2为采用图1所示耐火砖的侧向结构示意图

图3为采用图1所示“等端差”双楔形耐火砖砌筑的钢包内壁俯视图

图4为现有技术采用“楔直”混合配砌的钢包内壁俯视图

具体实施方式

下面结合附图作进一步描述：

实施例1

为适应大半径钢包采用双楔形砖砌砖要求，以表1中的楔形砖作为一组相对小半径楔形砖1，另增加一组相对大半径楔形砖2与其配成双楔形砖环，每块砖的相对大端a_d与相对小端a_x两端之差均为10mm。相对大半径楔形砖2尺寸特征由下述方法选择：

由每环或层用砖量简易计算公式《炉窑衬砖尺寸设计与辐射形砌砖计算手册》：

K_x＝0.314(R_pd-R_p)    (相对小半径楔形砖1)

K_d＝0.314(R_p-R_px)    (相对大半径楔形砖2)

R_px及R_pd——分别为所计算双楔形砖砌砖内相对小半径楔形砖1及相对大半径楔形砖2的中间半径；

R_p——所计算双楔形砖砌砖的中间半径。

中间半径R_p的计算公式：

R_p＝b(a_d+a_x)/[2(a_d-a_x)]

由《炉窑衬砖尺寸设计与辐射形砌砖计算手册》对砖尺寸的研究成果，R_pd/R_px必须为相邻的简单整数比。例如5：4，6：5等。R_pd/R_px＝a_pd/a_px(a_px及a_pd——分别为所计算双楔形砖砌砖内相对小半径楔形砖1及相对大半径楔形砖2的中间尺寸/mm)。本发明中R_pd/R_px取6/5。R_pd及R_px的定义式知，R_pd/R_px＝apd/100(相对小半径楔形砖1中间尺寸100不含2mm砖缝)，则相对大半径楔形砖2的中间尺寸a_pd＝100×6/5＝120.0mm。即增加相对大半径楔形砖2的中间半径增大120.0—100＝20.0mm。

根据a_p＝120.0mm、a_p＝(a_d+a_x)/2及(a_d—a_x)＝10mm，计算得相对大半径楔形砖2的大小端尺寸a_d/a_x为125/115。

按上述方法，结合不同钢包壁厚编制了大吨位钢包壁用“等端差”侧厚楔形砖尺寸及尺寸特征表(见表2)

表2.砌筑大型转炉钢包内衬用“等端差”侧厚楔形砖尺寸及尺寸特征表

表中

b：为楔形耐火砖的长度；

a_d：为相对大端的厚度；

a_x：为相对小端的厚度；

c：为楔形耐火砖的宽度

实施例1

外半径2000mm，工作衬厚170mm的钢包壁一环或层，计算双楔形砖砌砖的中间半径R_p为1915mm，在表2中的中间半径R_p1734.0mm～2074.0mm应用范围，采用本发明的“等端差”双楔形砖砌砖时，运用上述公式计算相对小半径(R_p为1734.0mm)楔形砖1即17/10数量K_17/10及相对大半径(R_p为2074.0mm)楔形砖2即17/10d数量K_17/10d。

K_17/10＝0.314(2074-1915)＝49.45块       (相对小半径楔形砖1)

K_17/10 d＝0.314(1915-1734.0)＝56.83块    (相对大半径楔形砖2)

所以该外半径钢包壁一环或层可由50块砖号17/10相对小半径楔形砖1及57块17/10d相对大半径楔形砖2相互交错砌成“等端差”双楔形砖环(见附图3)。其余环或层依次根据砖量计算公式计算出相对小半径楔形砖1及相对大半径楔形砖2的数量而交错配砌，直至结束。

实施例2

例2外半径2400mm，工作衬厚210mm的钢包壁一环或层，计算双楔形砖砌砖的中间半径R_p为2295mm，在表2中的中间半径R_p2142.0mm～2562.0mm应用范围，采用本发明的“等端差”双楔形砖砌砖时，运用上述公式计算相对小半径(R_p为2142.0mm)楔形砖1即21/10数量K_21/10及相对大半径(R_p为2562.0mm)楔形砖21/10d数量K_21/10d。

K_21/10＝0.314(2562-2295)＝83.838块      (相对小半径楔形砖1)

K_21/10d＝0.314(2295-2142.0)＝48.042块   (相对大半径楔形砖2)

所以该外半径钢包壁一环或层可由84块砖号21/10相对小半径楔形砖1及48块21/10d相对大半径楔形砖2交错砌筑成“等端差”双楔形砖环。其余环或层依次根据砖量计算公式计算出相对小半径楔形砖1及相对大半径楔形砖2的数量而交错配砌，直至结束。

实施例3

例3外半径2600mm，工作衬厚230mm的钢包壁一环或层，计算双楔形砖砌砖的中间半径R_p为2485mm，在表2中的中间半径R_p2346.0mm～2806.0mm应用范围，采用本发明的“等端差”双楔形砖砌砖时，运用上述公式计算相对小半径(R_p为2346.0mm)楔形砖1即23/10数量K_23/10及相对大半径(R_p为2806.0mm)楔形砖2即23/10d数量K_23/10d。

K_23/10＝0.314(2806-2485)＝100.794块      (相对小半径楔形砖1)

K_23/10 d＝0.314(2485-2346.0)＝43.646块   (相对大半径楔形砖2)

所以该外半径钢包壁一环或层可由101块砖号23/10相对小半径楔形砖1及44块23/10d相对大半径楔形砖2交错砌筑成“等端差”双楔形砖环。其余环或层依次根据砖量计算公式计算出相对小半径楔形砖1及相对大半径楔形砖2的数量而交错配砌，直至结束。

经试验及检测，实施本发明的钢包内衬砌体半径方向的辐射竖缝与半径放射线吻合，无错台产生，并且砌体表面光滑、牢靠、稳固，完全符合标准要求。