一种浇注料钢包砌筑方法与流程

本发明涉及一种浇注料钢包砌筑方法，属于钢铁冶金连铸中间包。

背景技术：

1、炼钢厂钢包内衬主要有全砖砌筑、复合砌筑（上部为砖砌、下部为浇注料）、整体浇注三大类砌筑型式。全砖砌筑、复合砌筑钢包主要应用于lf、rh、vd精炼工艺，浇注料钢包主要应用于cas、吹氩工艺。

2、浇注料钢包与全砖砌筑、复合砌筑钢包相比，具有以下优势：整体性强，整体浇筑形成致密整体，消除砖缝薄弱点；体积稳定性好，不易变形、剥落；以刚玉、铝镁尖晶石、电熔镁砂为骨料，抗钢水、熔渣侵蚀、耐机械冲刷侵蚀能力强；抗热震性优，频繁急冷急热不易炸裂、剥落；施工周期比砖包缩短；维修简便，局部损毁可快速补浇修复，无需大量拆砖重砌；烘烤安全，快速烘烤不易爆裂；综合成本低，较砖包寿命提升1~2倍，全生命周期成本更优。在浇注料材料、生产工艺稳定的前提下，浇注料钢包使用寿命主要受到渣线部位钢水、钢渣冲刷侵蚀的影响。

3、钢包承接转炉、电炉出钢，把钢水运送到精炼、连铸工位，是钢水的移动容器，在精炼工序完成温度调节、脱氧、脱硫、去夹杂、调成分、吹氩均匀化等功能，并缓冲生产节奏，让炼钢、精炼、连铸工序节奏匹配，实现多炉连浇。钢包渣线部位长期与钢水、熔渣接触，承受高温辐射、钢水冲刷及化学侵蚀，是该钢包最薄弱、侵蚀最严重的区域。此外，炉次钢包钢水浇注时间越长，钢包内钢水液面越低，当达到临界液位时，在钢包水口上方形成漏斗漩涡，钢包渣卷入钢水，进入中间包内，恶化了钢水纯净度。

4、现有的浇注料钢包砌筑方法及其胎模设计主要存在以下不足：

5、其一，现有钢包工作层胎模多采用整体锥形设计（如中国专利cn101767197a），胎模为一体式结构，无法针对渣线部位进行局部加厚，导致渣线部位与其它部位工作层厚度相同，渣线部位因侵蚀速率快而成为钢包寿命的瓶颈。

6、其二，现有技术中虽有针对渣线部位进行改进的方案，如中国专利cn205110770u公开了一种可收缩胎模，其通过两段弧形包胎体配合可收缩板实现胎模收缩，以增加渣线部位耐火材料厚度。但该方案结构复杂，需要设置驱动机构i和驱动机构ii分别驱动可收缩板和包胎体动作，且其增厚方式为整体性的收缩增厚，并非针对渣线部位的精准局部增厚，施工操作复杂，胎模复位困难。

7、其三，中国专利cn120885675a公开了一种钢包包身套浇砌筑方法，钢包中间以下部位采用不对称套浇胎模，在出钢侧和倒渣侧对应位置设置钢结构凹入，以增加该两侧的包衬浇注厚度。该方案仅针对出钢侧和倒渣侧两个局部区域进行加厚，并未解决钢包上部渣线部位周向整体侵蚀严重的问题，且其凹面设计原理、保护部位及用途均与本方案不同。

8、此外，现有浇注料钢包砌筑方法均未涉及对钢包浇注后期钢水卷渣问题的改善，钢包水口区域的涡流卷渣问题长期未得到有效解决。

技术实现思路

1、本发明针对现有浇注料钢包存在的渣线部位侵蚀损坏严重、浇注后期卷渣量大的技术问题，提供一种浇注料钢包砌筑方法。本发明通过设计一种三段分体式结构的钢包工作层胎模，实现钢包渣线部位工作层的局部增厚，同时在钢包水口区域设置特殊结构以抑制涡流卷渣，从而延长钢包使用寿命、提高钢水纯净度。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种浇注料钢包砌筑方法，该方法设计一种浇注料钢包工作层胎模，钢包工作层全部采用浇注料砌筑；所述浇注料钢包工作层胎模由钢包上部工作层胎模、钢包中部工作层胎模、钢包下部工作层胎模三部分组成：其中，

4、钢包上部工作层胎模采用常规圆台形状设计，直径上大下小，便于脱模；

5、钢包中部工作层胎模位于钢包渣线部位，采用凹面设计；

6、钢包下部工作层胎模采用常规圆台形状设计，直径上大下小，便于脱模。

7、进一步，所述钢包中部工作层胎模凹面沿钢包轴向的纵截面为圆弧形或梯形，凹陷最大深度为100~150mm。通过该凹面设计，使钢包渣线部位工作层厚度增加，提高渣线部位抗侵蚀性能。

8、进一步，所述钢包中部工作层胎模由5块小胎模拼凑组成，其中4块为扇形块、1块为圆柱块。

9、更进一步，所述圆柱块位于钢包中部工作层胎模的中心位置，起到支撑作用，防止浇注时扇形小胎模发生移动；所述扇形块采用楔形设计，扇形块之间留有一定间隙，便于浇注料凝固收缩后脱模；所述扇形小胎模与圆柱小胎模为密切配合。

10、更进一步，所述扇形块之间的间隙最大为110mm。

11、进一步，所述钢包下部工作层胎模在钢包水口区域设置2~4梯形凹陷，凹陷高度为100~300mm，用于改变钢包水口上方的钢水流场，减轻钢包内钢水低液面时涡流产生，有效控制钢包浇注后期钢水卷渣。

12、进一步，所述浇注料钢包砌筑方法的具体步骤如下：

13、（1）根据钢包包壳尺寸，优化设计钢包永久层和钢包工作层的尺寸；

14、（2）在钢包永久层砌筑完成后，将钢包底部铺一层浇注料；

15、（3）依次放入钢包下部工作层胎模、钢包中部工作层胎模的圆柱块和扇形块、钢包上部工作层胎模；

16、（4）在钢包工作层胎模与钢包永久层之间填入侧壁浇注料，振动成型；

17、（5）按照工艺要求自然静止凝固72小时以上；

18、（6）依次吊出钢包上部工作层胎模、钢包中部工作层的圆柱块和扇形块、钢包下部工作层胎模，完成浇注料钢包工作层砌筑。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

20、1、本发明通过将钢包工作层胎模设计为上、中、下三段分体式结构，钢包中部工作层胎模采用凹面设计，使钢包渣线部位工作层厚度相比上部和下部增加100~50mm。与整体收缩增厚方案相比，本发明的增厚方式为精准的局部增厚，仅对侵蚀最严重的渣线部位进行加厚，不改变其他部位的工作层厚度，既保证了渣线部位的抗侵蚀性能，又避免了耐材的不必要浪费。同时，本发明钢包中部工作层胎模采用5块拼凑的组合式设计（4块扇形块+1块圆柱块），扇形块采用楔形设计并预留间隙，既保证了浇注时胎模的整体稳定性，又便于脱模操作，结构简单、施工方便，远优于现有技术中复杂的可收缩驱动机构设计。

21、2、本发明在钢包下部工作层胎模的水口区域设置两个梯形凹陷，使钢包水口上方的工作层内壁形成特定形状的凸起结构。当钢包内钢水液面降至低位时，该结构能够改变水口上方的钢水流场，破坏漏斗漩涡的形成条件，从而有效抑制钢水卷渣。这一技术效果是现有浇注料钢包砌筑方法均未实现的。

22、3、本发明通过上、中、下三段分体式胎模设计，将“便于脱模（上段、下段的锥形设计）”、“渣线增厚抗侵蚀（中段的凹面设计）”、“抑制卷渣（下段的梯形凹陷设计）”三种功能集成于同一胎模体系，各段功能明确、协同配合。这一整体设计思路与现有技术中的单一功能改进（如仅针对渣线增厚或仅针对局部区域加厚）存在本质区别。

23、4、本发明胎模采用钢板焊接成型，钢包中部工作层胎模的组合式设计使得脱模过程无需复杂的机械驱动机构，仅需按顺序依次吊出各段及各小块胎模即可完成脱模。与现有技术的复杂方案相比，本发明的施工操作更为简便，降低了工人劳动强度，提高了施工效率。

24、5、经在150吨浇注料钢包上实际应用，采用本发明砌筑方法后，钢包渣线部位工作层厚度增加100mm，渣线部位侵蚀速率明显降低，钢包使用寿命由原来的80~90次提高至100次以上；同时，钢包浇注后期卷渣量显著减少，钢水纯净度得到有效改善。