年产200万吨钢的转炉炼钢车间设计——钢包设计 毕业设计.doc

攀枝花学院本科毕业设计（论文）年产200万吨钢的转炉炼钢车间设计钢包设计学生姓名： 学生学号： 200911103045 院（系）： 资源与环境工程学院 年级专业： 2009级冶金工程1班 指导教师： 二一三年五月 摘 要根据年产200万吨钢转炉车间设计的要求和国家相关政策的规定，确定转炉的大小为220吨，进一步得到了符合实际生产的与之匹配的钢包容量大小为250吨，通过计算确定钢包上部内径和高度均为4289mm，生产过程中所需要的钢包的数量为11个。对钢包用耐火材料进行了设计，分为2套钢包即浇注钢包和砌筑钢包。分别对其进行分析确定了他们的绝热层和工作层的设计方法，对于浇注钢包采用整体浇注和或剥皮浇注，对砌筑钢包采用综合砌筑的方案；通过对钢包透气砖和滑动水口系统耐火材料的外形设计，确定了透气砖系统耐火材料的尺寸和滑动水口系统耐火材料的尺寸；最后根据钢包用耐火材料的使用要求，针对不同钢种和不同部位的不同要求以及耐火材料的理化性能指标，对钢包所用的耐火材料进行了优化选择。关键词 炼钢，钢包，砌筑，浇注，耐火材料攀枝花学院本科毕业设计（论文） abstractabstractaccording 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 further 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 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 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 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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目 录目 录摘 要iabstractii1 绪论12 转炉的座数、公称容量及生产能力的确定32.1 转炉的容量和座数的确定32.2 计算年出钢炉数32.3 车间的年产钢量的计算43 钢包尺寸及数量的确定53.1 钢包尺寸的计算53.2 钢包质量的计算83.3 钢包重心计算93.4钢包数量的计算114 钢包用耐火材料的设计124.1浇注钢包的设计方法124.1.1包壁绝热层的设计方法124.1.2钢包工作层的设计方法124.1.2.1普通不精炼钢包124.1.2.2简单炉后处理的精炼钢包144.1.3钢包浇注的工作方案164.1.3.1整体浇注钢包的方法164.1.3.2采用剥皮套浇的浇注钢包施工方法164.2砖砌钢包的设计174.2.1砖砌钢包的结构设计174.2.1.1绝热层的设计174.2.1.2永久层的设计174.2.1.3工作层的设计174.3钢包透气砖和滑动水口系统耐火材料的外形设计184.3.1透气砖系统耐火材料的尺寸设计184.3.2滑动水口系统耐火材料的尺寸设计195 钢包用耐火材料的选择235.1钢包用耐火材料的要求235.2钢包耐火材料的选用255.2.1钢包隔热层和永久层255.2.2钢包工作层255.2.3滑动水口用耐火材料26结 论28参考文献29致 谢30攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪 论1 绪论钢包是连接转炉和连铸中间的容器,而且几乎所有钢水的炉外精炼过程都是在钢包中进行；钢包的工作状态好坏不仅影响炼钢过程钢液质量、生产节奏、炉衬寿命；也会影响后序精炼和连铸过程中的包衬寿命、钢水质量和生产节奏,特别是影响最终的钢铁产品的制造成本和内在质量。钢包是炼钢生产重要的生产设备，炉外精炼对钢包的结构和使用又提出了更高更新的要求。钢包工作条件非常苛刻。包衬受高温、钢液的静压和出钢时的巨大影响,同时受到强烈的机械侵蚀、化学侵蚀和温度的急冷急热的影响1。随着转炉炼钢技术的不断改进和发展,也对各种二次精炼钢包精炼技术的应用提出了更高的要求,如各种钢(包)水的搅拌，钢水真空处理(精炼),加热功能的二次精炼方法,高碱度渣在钢包的精炼过程中的各种应用等,使钢包内衬与剧烈运动的高温钢液长时间接触、互相作用,此时，钢包所处的工作条件也相应的变得相当的复杂和苛刻。伴随我国经济的飞速发展,钢包耐火材料在我国也得到了很好的发展。钢包的使用寿命不仅与耐火材料消耗相关,而且还直接影响到转炉的正常生产。尤其是提高转炉使用寿命,连铸比增加和钢液炉外精炼技术的广泛应用,钢包必须经历高温、多钢种、时间长等日益严格的使用条件,因此对钢包耐火材料的要求也在不断提高,世界各国都正在积极研究和开发各种新型耐火材料，为了提高耐火材料的质量，延长其使用寿命,降低耐火材料消耗2。1950年代以来,钢包耐火材料在我们国家也在不断地向前发展,新产品不断增加,产品质量不断提高,使用效果更好,满足不断发展的需要。根据我国钢铁行业的发展趋势,预计未来钢包耐火材料的发展将主要从以下几个方面开展工作：(1)开发寿命提高钢包耐火材料,满足高效连铸和炉外精炼；(2)开发更好的耐腐蚀性和抗剥离性能的低碳和无碳钙和镁系列钢包耐火材料,以满足冶炼洁净钢、低碳钢和超低碳钢的需要；(3)开发节能钢材合成耐火材料,如无定型耐火材料和绿色砖。(4)发展资源节约型和环境友好的钢合成耐火材料，(5)开展各种用后残留耐火料的再次利用与研究3。27攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 转炉座数、公称容量及生产能力的确定2 转炉座数、公称容量及生产能力的确定2.1 转炉的容量和座数的确定转炉炼钢过程中，由于炉衬受到侵蚀而逐渐减薄，在一个炉役期内，炉容量随之增大，因此需要一个统一的衡量标准，即公称容量4。氧气转炉的生产能力与作业指标的关系如下： 式中q车间生产能力，200万吨钢/年；n车间经常吹炼座数；t每座炉平均每炉产钢量，吨；t每炉钢的冶炼周期，在3848min，这里根据炼钢厂设计原理，取45min；转炉车间有效作业率，与全连铸配合取=65%80% 5，根据炼钢厂设计原理，这里取75%。根据国家工信部2010年07月12日发布的钢铁行业生产经营规范条件，新建转炉容量应在120t以上，依据上述关系，本设计车间转炉数为1座；每炉钢的平均出钢量为220吨。2.2 计算年出钢炉数国内转炉的平均冶炼时间如表2.1。表2.1 氧气转炉平均冶炼时间4公称容量/t平均供氧时间/min平均冶炼时间/min1512142528301415283050151630331001201618333615018193638200192038402502021404230021224245每一座吹炼转炉的出钢炉数n为：式中 t1每炉钢的平均冶炼时间，min，参照表2.1，取40 min；t2 一年内有效作用的天数，d=365=273 d；1440一天的日历时间，min；365一年的日历天数，天； 转炉车间的有效作用率，取75%。故每天出钢炉数为：n/273=9855/273=36炉；2.3 车间的年产钢量的计算在选定转炉公称容量和转炉工作制后，即可计算出车间的年产钢水量w:式中 w 车间年产钢水量，t；n 车间经常吹炼炉座数；这里取1n 每一座吹炼炉的年出钢炉数；q 转炉公称容量，t；得出年产钢量为2027520t攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 钢包尺寸数量的确定3 钢包尺寸及数量的确定3.1 钢包尺寸的计算(1) 钢包容量的计算。转炉的出钢量与钢包的容量应当匹配，如表3.1。表3.1 与转炉配套的钢包容量的配合表6公称容量/t最大出钢量/t平均冶炼时间/min506060100120120120150150150180180200220220250275275300320320我们假设钢包的额定容量为。设计时一般需要考虑到钢包10%的净空量，因此钢包内钢水实际容量可以表示为p+0.1p=1.1250=275t(2)钢包内渣量的计算。一般情况下，渣量只是金属量的一小部分，约为356，我们这里在设计时应取较大比例15。故渣量可以计算为：(3)钢包容积的计算。根据实际钢包所能够的容纳金属液与熔渣量计算进行。钢液比容一般为0.14m3/t4，熔渣的比容一般为0.28m3/t6。因此，钢渣的总体积即钢包容积应该是：=0.141.1+0.280.15=0.20(m3)，如果使用d/h1，锥度用15，则钢包底部直径(钢包空间尺寸如图3.1所示)：=0.85图3.1 钢包内空间尺寸若钢包容积根据圆锥台来计算，即：把和带入上式得到：又钢和渣体积为=0.20，因此有=0.20p可得到钢包的基本尺寸同容量的关系: ； ；以上三个计算公式是基于一致条件下的衬砌厚度得出。各部分设计过程参考文献6得到各部分参数。如图3.2所示： 图3.2 钢包各部分尺寸1)h1=h +jd=d+0.1d=1.1d2)3)4)5)6)说明：(1)钢包砖衬厚度。钢包砖衬包含保温层(外层)与耐火材料工作层(外层)，一般砌筑总厚度100250mm。工作层砖的型式有多种，列入标准的钢包的衬砖砖型外，根据锥度、直径、高度等参数设计专用衬砖，针对专用钢包，使得其砌筑工作变得更加方便流利，砌筑质量变得相当高。 钢桶桶壁厚度约等于0.07d ；：包壁的厚度（上下应一致），mmd：钢包上部内径，mmjb:钢包底衬厚度，mm（jb=0.10d）b：钢包壳壁厚，mm(b=0.01d)d：钢包壳底厚，mm(d=0.012d)对砖衬部分的厚度需要进行扩大或者修正，我们为了保证实际容积为0.20p需要扩大值表示为: k0.367d3=0.20p。k为在0930.96之间的一个系数。目的是使加厚砖衬部分而减小了47的容积，同是为修正容积之不足因此在式字中需要乘以系数k从而可以得到下部内径:（一般情况下为3060mm，这里取为45mm）。=4.289m=3.466m表3.2 钢包各部分尺寸值参数名称数值/mm参数名称数值/mm钢包上部内径d4289深度h4289外壳上部内径d14889外壳内高h14718外壳上部外径d24975外壳全高h24769外壳下部内径d34246包壁的厚度jd429外壳下部外径d44332钢包底衬厚度jb300钢包壳底厚d51钢包壳壁厚b43以上设计钢包的净空高度为300400mm,但为了与现代真空冶炼相适应需要相应的增加其净空高度，本设计净空度取800，从而得到钢包的各部分尺寸如下表3.3所示表3.3 改进后钢包各部分的值参数名称数值(mm)参数名称数值(mm)钢包上部内径d4289+120深度h4289+800外壳上部内径d14889+137外壳内高h14718+800外壳上部外径d24975+139外壳全高h24769+800外壳下部内径d34246+119包壁的厚度jd429外壳下部外径d44332+121钢包底衬厚度jb300钢包壳底厚d51钢包壳壁厚b433.2 钢包质量的计算在完成钢包的外壳、支撑腿、滑动水口、吊挂耳抽等部件的计算后，再对钢包的质量进行精确的计算，根据以上以上选定的材料和确定的尺寸可以大概的计算得出钢包的质量。(1)包衬质量的计算。砖衬总体积与总质量为：钢包壁砖衬体积计算为:钢包底砖衬体积计算为：钢包砖衬总体积计算为:钢包砖衬总质量计算为(这里取平均密度大约1.80)（2）钢包外壳钢板质量的计算钢包底钢板体积计算为：钢包壁钢板体积计算为: 钢包外壳钢板质量计算为:（3）空钢包质量的计算，将式代入得： 则空钢包的质量大约为钢包额定容量值的2728之间。但是在考虑到其它未计入的钢结构件与耐火砖质量的前提下，应在这基础上增加10左右，则空钢包的质量应该为额定钢包容量值的3031之间。 （这里取为30%）w1=0.3250=75（t）（4）盛满熔渣与钢水后的总质量的计算。钢包的渣量一般为金属量的15%，容量则按过装量10%的进行计算，则装满渣和钢水后的质量计算为：=1.538250=384.5t因此,在选择铸造起重机,其承载能力应大于添加门形状钩的质量。门户钩固定在钢包(与耳铀饺接)和分离型两种,应包括在总起重之内。3.3 钢包重心计算钢包的重心计算是为了确定钢包耳轴位置,钢水和渣包的起重和浇注工艺稳定,没有倾翻的危险,让它在倾销出钢不需要太费力。重心是通过传统的力学方法计算的。对钢包来说,如简化无论铸造操作机构(塞杆或滑动浇道)的质量,这是忽略它们造成重心偏移，视钢包、钢水、内衬和熔渣是绕铅垂轴线完全对称。所以计算重心只考虑一个正直的方向是好的距离。(1)钢包包壁砖衬的重心点的确定经计算包壁砖衬重心与上口的距离为：(2)钢包包底砖衬的重心点的确定经计算包底砖衬重心与上口的距离为：(3)钢包外壳侧壁的重心点的确定经计算包底外壳侧壁重心与上口的距离为：(4)包底底壳的重心点的确定经计算底壳重心与上口的距离为：(5)钢包渣层的重心点的确定经计算渣层重心与上口的距离为：(6)钢包内金属的重心点的确定经计算钢包内金属重心与上口的距离为：(7)总重心的计算。通过已知钢包各部分重心计算所得的数据，求出总重心。因钢包是对称的，故其重心都在其对称袖上面，则有以下方程式：=盛满钢水的钢包质量：钢水容量有:经化简得：=0.544.289=2.316m同时，钢包的上缘与耳轴中心线的距离应小于0.54d才能够使钢包保持稳定。通过相同的方法，计算得到空钢包的重心位置，即空钢包比盛满熔渣、钢水时重心时低，更加稳定，没有倾覆的危险。表3.4 钢包各部分参数参数名称数值/mm参数名称数值/mm钢包上部内径d4409深度h5089外壳上部内径d15026外壳内高h15518外壳上部外径d25114外壳全高h25569外壳下部内径d34365包壁的厚度jd429外壳下部外径d44453钢包底衬厚度jb300钢包壳底厚d51钢包壳壁厚b43总重心y02.3163.4钢包数量的计算车间需要钢包的数量q10的计算：上式中：q11车间每昼夜生产周转使用的钢包个数，q11=at1/(2460）；q12车间每昼夜冷修的钢包数量，q12=at/24f;q13车间备用的钢包数量，去钢包的总数的1020%，这里取10%；a车间每昼夜的出钢炉数；t1每炉钢使用钢包作业时间，即周转时间（min），取260min；t每个冷修钢包周转时间（h），这里取44h；f使用寿命，视钢包容量、包衬材质及砌筑方式等而不同，取20。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 钢包用耐火材料的设计4 钢包用耐火材料的设计随着炼钢工业的不断发展，钢包的使用寿命也在不断的提高，但是提高钢包的使用寿命不能只靠单纯的提高材质的质量，还要根据钢包的使用环境和损毁部位合理的砌筑钢包内衬，从而达到提高钢包使用寿命。以下分别从浇注钢包和砖砌钢包的设计方法来进行探讨。4.1浇注钢包的设计4.1.1包壁绝热层的设计采用硅酸铝纤维作为国内大中型钢钢包纤维隔热保温板,产品的导热系数低,可以承受一定的压力,能加强钢静态钢包保温,减少热损失,降低钢液的温度,减少流动率钢包包覆过程中钢包温度下降,从而降低出钢温度,节能降耗的目的,高质量和高产量5。材料性能指标见表4.1。表4.1 硅酸铝纤维的性能指标项目指标al2o3+sio298.30体积密度710 kg/m3加热线变化率,11006h-1.86导热率(热面1000)0.136 w/（mk）压缩强度(厚度方向压缩20)1.92 mpa耐火度1800保温层用硅酸铝纤维,通常为10 mm厚。砌筑时粘结剂和火泥混合成浆，它与泥浆一并考虑和关节压实。材料与材料之间必须联合纸浆，没有空隙。保证钢包均匀应力,避免局部应力集中而开裂包衬。保温板粘贴牢固和一定强度的永久衬或工作衬后再进行浇注5。4.1.2钢包工作层的设计浇注钢包根据使用时的环境，从普通不精炼钢包和精炼钢包来分别阐述在设计时钢包内壁厚度以及材料的体积重量等计算方法。浇注钢包根据使用环境,分别从普通和精炼钢包阐述包衬厚度的设计和材料体积重量的计算方法6。4.1.2.1普通不精炼钢包图4.1是普通不精炼的设计图，由图中所给的数据根据下面的计算公式(4-2、4-3、4-4)可以推出：包壁的体积、包底的体积和保温层的面积，从而根据选用的材质体积密度依据计算式(4-1)计算出各种材料的数量和重量。d:钢包壳上部内壁的直径 b:钢包绝热层得厚度d: 钢包壳底部内壁的直径 h:钢包的高度d1:钢包口的工作层的内径 h:钢包底工作层的厚度 d2: 钢包熔池底的内径 l:钢包母线的长度:材料密度 a:钢包水平面与母线的夹角图4.1 普通不精炼钢包设计图将钢包内壁工作层看作是圆台，根据圆台的体积计算方法来计算包壁工作层所用的耐材的体积。工作层所用材料的质量： (4-1)包壁的体积： (4-2)包底的体积： (4-3)保温层面积： (4-4)4.1.2.2简单炉后处理的精炼钢包精炼钢包使用条件苛刻,因此使钢包内部造成不同程度的损伤,为了使钢包内衬损坏达到一个平衡状态,通过加厚损毁部位工作层或使用高档材料以满足需求。图4.2是一个精炼钢包。在精炼钢包耐火纤维外面铺设一层黏土砖作为一个永久层,大部分的浇注包通常不是一个永久层,在使用的过程中,使用剥皮套浇注技术。上渣线采用高铝镁浇注料、下渣线用加厚的方法,从而加强了渣线的耐蚀性7。图4.2 浇注精炼钢包设计图4.1.3 钢包浇注的工作方案4.1.3.1 整体浇注钢包的方法(1)包底完成后浆料固化有足够的强度来浇注包壁。(2)开始在胎模均匀刷上一层黄油或废油,然后安装胎模具、胎模具稳定平躺放置,并要求包壁得钢板和周围的间距保持一致，尽可能确保浇注工作层厚度相同。(3)胎模型放置到位后,必须牢固,必要时可以焊接。（4）在浇注工作层之前，要做好必要的准备(搅拌机、振动棒等),然后根据要求施工,包括控制加水量、加料方式,要求尽量从钢包周围均衡分布的加料,尽量防止轮胎模位移、振动,直到完全泛浆,以确保施工工作层没有更多坑和孔隙度。(5)钢包工作层施工要求一次性完成。(6)通常在8-16小时后完成(取决于环境温度)可以脱模,但之前必须检查分型面,浇注料的强度，如果仍然没有凝固,需要延长脱模进行的时间,必须等到有足够的强度来脱模浆料。(7)在脱模自然干燥24小时后,才可以烘烤7。4.1.3.2采用剥皮套浇的浇注钢包施工方法精炼钢包在新包使用一段时间后，可以使用剥皮套胶来降低耐火材料消耗每吨的钢铁及其施工方法如下:(1)清除工作表面和夹在漏在外面的剩余钢残渣,不可以有任何残钢。(2)观察薄皮钢包壁浇注料,如没有大问题可以决定不去皮,衬套浇注钢包浇注料工作。(3)下胎模具测试,如胎模具可以设置,平均差距大约超过30毫米,准备提起胎模具进行直接套浇注。(4)如壁厚的胎模不能放置到位,可以采取措施修复、更换渣线继续使用一定次数后,再决定是否套浇注。(5)决定剥皮钢包,清除浇注料和渣中的凸块,同周围浇注料厚度保持相当。(6)清理干净包底灰渣,砌筑好的喷嘴等领域,底部浇注与钢包浇注料平整。(7)将工作衬里表面剥皮,再倒在端面浇注。(8)放置夹具:根据壁厚在底部位置的膜,定位出一个圆圈,将胎模放到规定的位置,测量胎模顶部和包壁永久层间距调整后,尺寸公差要求间距小于10 mm,空气砖边大于约20毫米。(9)使用一个振动器振动铸造,降低振动器不能插入的地方,浇灌水分布比例可适当增加流动性为了提高浇注料。其余的根据正常铸造操作,应特别注意振动密实,可以为一个振动器的地方不能有松偏析现象,删除一个振动器时必须缓慢,以防形成孔。(10)浇注后24小时内固化脱模,检查效果,使用钢包浇注修复材料和修复缺角松弛部分。(11)使用过程加强检查,如发现超过50毫米或更多的部分损失应立即停止进行冷包修理。(12)中途停止当冷包修理检查全套的浇层,用修补料修补好发现的裂缝或者脱落。4.2砖砌钢包的设计钢包砖在设计时考虑多一点浇注钢包,首先从钢种和冶炼钢种进行考量,其次根据钢包容量,净空高度满足施工需要的钢铁厂,最后根据预期的渣线使用寿命,钢包寿命来确定衬砌厚度及材质的选择7。4.2.1砖砌钢包的结构设计4.2.1.1绝热层的设计砖砌钢包和浇注钢包的绝热层的施工方法及设计思路差不多，可参照前面浇注钢包的绝热层的设计。4.2.1.2永久层的设计根据包衬和衬里残渣的特征,要求永久层设计要适中。永久层太厚,而工作层厚度变薄,使用寿命会受到影响;太薄,施工强度很低。考虑到使用的施工性和安全性,从而确定永久层厚度。如果当永久层施工用浇注料,根据整体浇注包浇注施工方法。如果使用重力浇注材料,可以使用永久层和工作层一起施工砌筑,保留良好的工作层厚度，然后在砖砌几层工作层后,在耐火纤维毡与包壁工作层之间的空隙中注入自流状态的教主材料,反复用泥刀插实,直到完成包衬,这种方法没有振动,取消座位模具、脱模等乏味的工作,降低劳动强度,节约时间,节约能源,降低成本。但缺点是首次中修永久层表面不是很光滑,需进行两次调整再工作层的砌筑8。4.2.1.3工作层的设计工作层耐火材料设计最主要的进行工作层厚度和类型砖耐火材料设计,钢包工作层厚度是根据冶炼环境和流程,然后选择能满足要求的使用寿命的耐火材料,这就需根据耐火材料计算侵蚀率。根据钢液面高度来确定渣线的厚度和渣层。4.3 钢包透气砖和滑动水口系统耐火材料的外形设计4.3.1 透气砖系统耐火材料的尺寸设计现在钢铁工业对于钢的纯净度提出了更高的要求，透气砖已经成为炉后处理和炉外精炼核心部分。透气砖通常安装在钢包的底部,特殊情况下可以安装在包的外侧(侧吹),通过金属软管与钢包透气砖与快速接头固定在钢管连接,氩源和快速连接器金属软管连接,易于使用9。(1)透气砖砖芯的设计方法。透气砖的选择应该根据钢包容量的大小决定。通常大容量的钢包需要大透气量的通风透气砖，在选择时,大小头直径都应该稍大些。反之,则应该较小。 一个大小头直径,增加铁泥缝:5毫米。钢包底板适用的厚度:大头直径:180毫米,通常使用:5毫米板大头直径:180毫米,通常使用:3毫米板 安全显示的一些参数和设计原则原则上,所有透气砖应该添加安显,安显必须确保透气砖得使用安全。安显设计综合考虑钢包容量、精炼方法、持续时间、温度、铸钢时间等因素。一般钢包容量大,lf+vd精炼时间长,温度高,铸造钢钢长透气砖安显极限应设置高些,一般在135-135 mm。如果钢包容量小，精炼和铸造钢时间不长,安显示高度略低,但它不应少于120毫米10。第一个显示显示块是低和安,安显示原理:当透气砖使用安全限制,在后面浇注钢完成作业透气砖、透气砖显示在面对一个曲率半径和安显示块面明亮的模式,即在这个时候空气砖已经到了一个安全的极限。常用的规格安全块是:2080,25120,3040x150年和150年,根据客户的需求来设计。安显示块加入和配合参数见表4.3。表4.3 安显加入及配合参数透气砖大头直径安显块规格15020120或25120150-1853015018540150第二种安显示是在顶部的金属杆,其安全显示原则是:当浇钢完成作业反吹透气气砖，透气砖端面的第一束光线黑暗后曲率半径和结束的金属杆点。当点不再存在,即透气砖已经到了一个安全的极限。一般不使用,透气砖平均直径太小不能加安显示使用块和金属杆。安显示规格一般用于6 - 6.5 mmq235钢筋。预留孔9-9.5毫米略带锥度。很显然,上部添加安显金属棒条显示了有效高度,而下部加安显示块显示了安全透气砖安全预留高度,一定要清楚这一点。(2)整体透气砖的设计方法。 形状参数：通常首先考虑满足用户需求。如果没有特殊要求,应尽量用现有的生产模具。 砖芯外套底面与大头底面相平,砖芯钢壳焊接至少三个锚爪,以防止砖芯损失;如果大头砖芯的外套一定高度,没有焊接锚爪。但是砖芯进入到外套的高应不小于20毫米。 整个砖耳的放置：整个砖超过30公斤要加吊耳。吊耳都应该对角放置。如果有任何用户的特殊需求可以焊接在砖芯钢壳。(3)分体砖的设计方法。基于最初的砖核心设计主要考虑到座砖的设计。座砖与透气砖匹配参数。小头+ 4毫米泥缝 大头+3毫米泥缝底部大头一般都平装,不过可以高于15 - 25毫米。座砖:可以将座砖做成整体的。同时也可以将其做为分体的（上下座砖）。假如是做成分体的话,下座砖不应太高,通常不应高于钢包永久层的厚度;也能将它做成复合式的。假如是做成复合式的话，降低高度的低级材料不应高于钢包永久层厚度。通常在对角的地方加吊耳。垫砖:如果砖底部和顶部的锁紧装置(上)间隙较大,需要垫砖。垫砖的直径小于透气砖大头的直径大约10毫米。4.3.2滑动水口系统耐火材料的尺寸设计(1)滑板的设计。板图的变化很大,类型繁多,即使是相同厂家不同的相同的型号的产品图纸都不一定是全相同的。滑板外观是由其组成一个完整的机构,因此,我们只有在详细了解相关信息的滑动机制,才能对其图纸做更优化的设计9。结合当前市场情况,滑板图纸分类可根据滑动机制的配套:flocon系列、interstop系列、黑崎-苏嘉系列、正泰系列、手动机构(b50、b60等)系列、濮耐系列、维苏威系列、特殊系列。滑板分为两类:不带钢壳滑板，带钢壳滑板。滑板具体设计如下:第一:确定滑块轮廓外观;第二:确定滑板尺寸部分;第三:确定滑板公差(表4.4);第四:严格区分成品检测图纸与生产图纸。生产图纸必须详细,以便引导生产,同时必须有一些附件的大小:距离面板的距离、钢壳厚度、钢带模型(宽厚度)、石棉垫、打箍部位(即非工作面与钢箍的距离)、马口铁的厚度等;成品检修图纸要简明扼要。重要的是标注外部的尺寸:滑板的长度、厚度、宽度、铸孔、中心距、子母台外部的尺寸等;第五:同一类型(滑动)的产品,旨在保持一致,在使用无问题的前提下,倒角应该尽可能放大,方便在成型时脱模。表4.4 滑板设计过程中公差各部位名称带钢壳,mm不带钢壳,mm长度400长度400长度400长度400长度11.5+1.5/-2+2/-2.5宽度11.5+1.5/-2+2/-2.5中心距1.51.51.51.5铸孔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子母台厚度1111子母台外径1111马口铁石棉垫-+2/-3+3/-4 (2)水口的设计10。上水口应该主要考虑的是同上滑板与水口座砖之间的配合。所以在设计的过程中要考虑的问题是:第一:水口的定位段。一般情况下，上水口的定位段可以尽量走下线，不要走上线(其尺寸公差见表4.5)；表4.5 水口设计过程的公差确定各部位名称上水口/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铸孔112112定位段1.522.5111外径1.51.51.5111子母台高度111111子母台外径111111注：此表中公差设计只适合于一般的滑板、水口设计，特殊滑动机构的图纸设计还需要根据实际情况确定合适的公差范围。第二:铸孔设计。上水口铸孔应主要考虑同上滑板的啮合面,它的小头大小理论上可以根据模具设计规则控制;必须严格控制上水口铸孔的尺寸,并设计过程中走上公差;特殊产品要特殊标注。第三:滑动水口外径设计。上水口的外径大小,主要取决于水口座砖内的空腔尺寸和制度基础,在理论上设计可以负公差;第四:子母台的尺寸设计。子母台主要配合滑板的字母台,由于上水口需要在钢包热循环过程连续使用,所以子母台被渐进破坏。所以它的形貌尺寸不是很重要。公差可适当放宽,只要和滑板配合不出现问题就行。第五:高度的设计。水口高度的控制是所有尺寸中一个相对来说较为宽泛的一个大小，因此,可以根据成形过程和市场积累的设计相关领域的工作经验设计。下水口是同滑板同步使用的耐火材料,在热修的时候需要同滑板一道替换。因为它需要被安装在水口自旋套内,再同滑板配合对钢液进行控流,因此需要考虑在设计过程之中。第一:下水口外直径和定位段。外径与下水口定位段主要配合下水口旋套;同时长水口是同定位斜段相配合的。下水口外型大小取决于钢壳的直径,因此,只要严格控制钢壳,理论上,可以很好的控制定位部分和外直径。第二:铸孔设计。下水口的孔设计同上水口基本相同。第三:子母平台设计。下水口子母台的设计与上水口也基本相同,可以基于上水口上再严格一点。第四：高度的设计。上门口设计相同。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 钢包用耐火材料的选择5 钢包用耐火材料的选择5.1钢包用耐火材料的要求近年来，随着洁净钢的需求增长,炉外精炼技术和连续铸造机发展,钢包的功能也在不断的扩大,炼钢工艺求对钢包包衬耐火材料的要求也非常严厉，希望钢包使用寿命越高越好，表5.1为国内部分钢厂的包衬耐火材料的使用情况13。钢包内衬应符合下列要求11：(1)钢水温度增加,采用炉外精炼和连铸技术,使高炉钢温度较之前80提高到100。(2)熔渣在包衬侵蚀:由于冶炼合金钢、硅钢和钢包喷粉，通常含有多种成分如caf2、渣碱度为0.34.0以上，也大大提高了feo含量,有的甚至多达20%25%,使渣成分更复杂,渣量增加,碱度范围大,熔渣侵蚀钢包内衬更严重。(3)剧烈的搅拌和冲刷,因为使用真空处理、粉末喷涂、吹氩技术,使得钢液在钢包衬砖流动强烈，受到的冲刷加剧。(4)周期性的任务:砖缝开裂、热循环频繁、散落。(5)钢停留时间长,由于连铸、吹氩温度调节和炉外精炼等,使钢包盛钢时间比之前翻了一倍左右。(6)钢包由传统意义上的运输钢液和承接功能扩展为兼有的冶金功能。因此需要钢包内衬在恶劣的工作的条件下,有较长的使用寿命和降低耐火材料消耗和钢包的数量。(7)钢包内衬耐火材料导热系数低,降低了钢水的温度,从而减少“包底”剩余钢材和减少变形,提高了钢包本体成本12。(8)操作方便,降低了工人劳动强度。(9)钢包内衬的杂质很少，从而可以降低对于钢水的污染。 5.1国内部分炼钢厂钢包内衬的使用情况厂名钢包容量（t）包衬材质平均寿命（次）鞍钢三炼200200高铝镁砖粘土砖3015包钢炼钢厂70一级高铝砖25武钢二炼8080高铝砖铝镁碳砖3850马钢一炼105105二级轻烧高铝砖高铝尖晶石浇注料2265首钢40粘土砖21攀钢135高铝砖20钢包内衬耐火材料，需要考虑技术和经济两方面的因素，具体应考虑使用寿命、蚀损速度、耐火材料单耗、吨钢成本、安全性能、精炼工艺、浇铸工艺、配砌的耐火砖、冶炼的钢种、使用的部位和吊车吨位等因素。（1）冶炼的钢种对耐火材料的要求：冶炼的钢种不同，对耐火材料的要求也不同。如冶炼超低碳钢、lf钢、铝镇静钢宜用高铝尖晶石浇注料或高铝砖，不宜采用含碳的镁碳砖和铝镁碳砖。而冶炼含锰量和含氧量较高的钢种，宜用抗侵蚀的镁碳砖和铝镁碳砖，而不宜选用高铝砖。对于浇注含ti和al的不锈钢宜用锆英石砖。对于要求含铬量极低的钢种，不宜用镁铬质砖。对于低p、低s钢种以及要求夹杂少的特殊钢种，宜用白云石质等碱性砖，不宜用粘土砖、叶腊石砖。（2）使用部分要求耐火材料:不同的地方,宜选用不一样的耐火材料。通常钢包耐火材料使用的工作层、永久层、渣线层、隔热层和包底层。钢包的隔热层要求的耐火材料导热系数低,保温性能好：表5.2为部分耐火材料的性能参数，从5.2已知隔热砖的保温性能最好,所以隔热层可以使用轻质隔热砖。表5.2几种常用耐火材料的性能参数耐火60种类体积密度/gcm3导热系数/w（mk）1测定温度/高铝质隅热砖0.41.00.20.50325375莫来石质隔热砖0.26325375粘上质隔热砖0.41.50.200.70325375高强轻质浇注料1.31.70.450.5350粘上质25a12o3（可塑）2.001.21100粘上质26(干的)2.101.401100高铝质6080a12o32.502.91.652.251100锆质6595zro23.74.701.102.351100碳化硅2.608.501100镁质2.964.001100镁铬质3.003.272.43.101100白云石质2.852.301100镁碳砖2.852.9510121000永久层耐火材料的导热系数低,保温性能好,还要求它能在1300到1400长期使用,有足够的常温、高温强度,可以短时间来抵抗钢水的冲击影响,以防止磨损钢包的事故。所以永久层可以使用一种保温性能好的新型的高强度轻质浇注料浇注或黏土砖。墙和底部层耐火材料滥用抗侵蚀,抗剥落、热稳定性好、不粘渣,容易拆包。包底和包壁可以选择耐腐蚀、抗剥落、使用安全、热稳定性好、不粘渣、易拆包铝镁碳砖、高铝尖晶石浇注料作为一个整体内衬。渣线层宜选用耐腐蚀、渣的抗腐蚀性、良好的热稳定性、高温结构的性能稳定的镁碳砖及镁铬砖,它可以克服形态学结构剥落造成钢水和熔渣渗透现象:座砖可以采用耐热抗震的高铝质座砖，水口用耐腐蚀、耐冲刷的玉质门口砖14。5.2钢包耐火材料的选用5.2.1钢包隔热层和永久层本设计钢包永久层和隔热层采用高强的轻质浇注料，施工也比较方便，脱模时间比较短，使用寿命长，粉尘比较少，工人的劳动强度低。其理化性能如下表5.3。表5.3高强轻质浇注料的理化性能牌号q1q2gqj1al2o3/%5055耐火度/17901650耐压强度/mp折强度/mpa3568热导率/wm110.460.5体积密度/gcm31.51.61.71.81.61.75.2.2钢包工作层包底和包壁工作层选用的是铝镁碳砖，渣线部位则选用的是镁碳砖。而铝镁碳砖具有抗剥落、抗侵蚀、不粘包、热稳定性好等优良性能15。铝镁碳砖的理化性能如下表5.4。表5.4铝镁碳砖的理化性能牌号lmtalmtblmtc武钢二炼al2o3 /% 646465636363mgo/%1014101410121115111512c/% 101281056101266气孔率/%5121657108常温耐压强度/mpa504530505050荷重软化温度/170016001450162016201600体积密度/gcm32.92.82.72.92.952.9使用寿命/次40605060镁碳砖对于炉渣的润湿性较小，有比较好的耐剥落、耐侵蚀、高温结构稳定和热稳定性能，适合用于钢包的渣线位置，尤其是在多炉连浇的时候16。镁碳砖使用寿命一般为5060次，其理化性能如下表5.5。表5.5镁碳砖的理化性能指标 自己比照前面改用户名称梅山武钢mgo/%76.576c/%15.514显气孔率/%24常温耐压强度/mpa4225体积密度/gcm332.85荷重软化温度/17505.2.3滑动水口用耐火材料（1）滑板砖。工艺对滑板砖要求如下：(1)寿命与水口砖相同：(2)滑动面平滑：(3)高强度，特别是高温下具备高强度：(4)耐散落性好，钢水注入开始受到急剧加热时，不许有散落、崩裂等现象：(5)对钢流具有较好的耐磨损性和耐蚀性；(6)使用过程中不产生烟尘，改善操作环境。（2）上水口砖