專利名稱：一種增加容器耐火襯使用壽命的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過傾斜地鋪設耐火磚增加容器耐火襯使用壽命的方法。
在冶金材料的工藝中，裝盛熔化金屬的容器常裝有耐火襯以防其鋼結構受高溫破壞。耐火襯包括一層或多層質(zhì)地相同或不同的耐火磚，位于反應爐中，運輸容器中和后處理設備中。將要做為例子的煉鋼轉(zhuǎn)爐包括使用各種L.D.處理工藝的煉鋼轉(zhuǎn)爐，平爐，鑄鐵的和鋼的運輸鐵水包，還包括二次冶金盛鋼桶、煤氣反應器及各種用于熔化處理工藝的容器。
通常在軸對稱容器中，安裝在內(nèi)的襯由磚層圈輔成。個體磚的形狀為在一方向是楔形，因而被稱為“橫楔磚”或“全楔形磚”(full wedge bridks)。它們厚度一致，在圓柱形容器中，成環(huán)形排列安裝是沒有問題的。
當容器呈截錐形，或有傾斜壁且磚也按上述方法排列成環(huán)形時，按照容器壁的傾斜角度，磚排列時會出現(xiàn)階梯，隨階梯寬度增加引起磚的磨損程度也會增加，例如，由于平行于耐火磚受熱側的裂紋，磚的頭部可能從磚與磚的粘接處脫落。
這種傾斜和截錐形容器襯的缺點是本技術領域的公知的，并有各種建議措施以減小環(huán)與環(huán)間的階梯寬度，例如在容器壁上隨其傾斜度而傾斜地鋪設磚。在此情況下較適合使用的磚是有夾持措施的，通常是各種金屬卡夾。美國專利3，274，742描述了一個這樣的系統(tǒng);而出版物“Radex-Rundschan”(1960年第4期)的第239頁上描述了一種所謂“鐵卡磚”，掛裝于平爐的弧形壁上。
出版物“Transaction ISIJ”(1986年第26卷13-361)描述了一個使用球面楔形磚(spherical wedge brick formats)鋪設的轉(zhuǎn)爐的底面角部的襯。球面楔形磚不宜用于鋪設環(huán)形，它還有一個明顯大于5°的傾斜角，它們也沒有通過傾斜方式安裝。本發(fā)明通過傾斜地鋪設工業(yè)用磚增加了容器耐火爐襯的使用壽命，而上述文章給出的技術不能取得這種效果。
德國專利局公開文件(2607598號)詳細地描述了截頭墻結構的容器襯，建議采用具有5°-30°斜面角的楔形磚，將它們沿相對于水平面呈一定斜度的面鋪設一圈，使上述面的相鄰的側表面垂直布置，該出版物的內(nèi)容將馬上提及。
在實踐中，上述出版物中所述的襯被采用主要是因為楔形磚被傾斜地安置而不考慮明顯的垂直方向上存在的接縫間隙或用膠泥將其充填。這種容器襯技術比之使用特殊形狀諸如有夾子或球面楔形磚的技術，即優(yōu)越又經(jīng)濟。
然而在實施時，上述的容器襯技術也明顯地暴露出缺點，例如，得國專利局的公開文件第2607598號中提到的主要表現(xiàn)為在鋪設有所希望傾斜角度的磚環(huán)時，用于水平鋪設中的加工成所需角度的成形磚，也稱“托架磚”(console bricks)的薄弱之處。隨著使用時間增加，這些磚出現(xiàn)過早的磨損。而更換它們則涉及到多達5層的適當切削或予先成形磚量，并且每只磚有至少10°的斜面，因此這種更換不能稱為是對解決過早磨損問題的一個明顯改進措施。
不僅“托架磚”的磨損是一個缺點，從水平鋪設過度到傾斜鋪設時，容器襯角度驟然變化也是一個缺點，僅鋪設一層磚來適配容器的輪廓是很難的。
基于要改善或避免傾斜的或錐形的容器襯的上述缺點，即耐火磚鋪設層從水平轉(zhuǎn)到傾斜時其過渡區(qū)過早磨損的問題，本發(fā)明提供了一種更好的鋪設方法，能產(chǎn)生和容器輪廓更加適配的耐火襯及更平緩的鋪設層過渡區(qū)域，從而可增加耐火爐襯的使用壽命。
上述問題是通過本發(fā)明的創(chuàng)造性的方法得到解決的，根據(jù)本發(fā)明的方法，多層可用機器壓制的具有均勻的和商用普通磚相同密度的轉(zhuǎn)折處(或由水平鋪設向傾斜鋪設過渡的)專用磚被用來逐步形成磚層表面的傾斜度。
根據(jù)本發(fā)明的一種提高容器耐火襯使用壽命的方法將商用形狀的磚，通常是用作環(huán)狀鋪設的楔形磚或矩形磚傾斜地在容器內(nèi)鋪設，其特征是磚層表面傾斜度是通過多層可用機器壓制的具有均勻的和商用普通磚相同密度的轉(zhuǎn)折處專用磚逐步形成的，每層磚的表面的傾斜角小于5°。
根據(jù)本發(fā)明的方法，將具有商用基本規(guī)格的機壓磚傾斜地鋪設，其特征是每一塊轉(zhuǎn)折處專用磚的一個表面相對于其背面的夾角是0.5°～5°，最好是2°～3°。
本發(fā)明方法適用于任何熔化金屬反應容器的耐火襯，特別是熔化鐵水容器、煉鋼轉(zhuǎn)爐、平爐、運輸容器、煤氣發(fā)生爐及熔化工藝中使用的容器。
按本發(fā)明方法將耐火磚傾斜地鋪設在冶金容器中可產(chǎn)生奇特的效果-使耐火襯套的壽命超過想象的程度。最初的打算是將磚鋪設在容器的斜壁上(例如轉(zhuǎn)爐的錐形上部護罩(converter hood)以減小階梯狀磚層層與層之間階梯寬度，從而防止剝落、避免早磨損。結果，這種安裝方法使磨損小到出乎意料的程度。平面鋪設時除出現(xiàn)早損外，損率為約每批1.8毫米，而傾斜至19°鋪設時，損率降至每批1.3毫米，降低28%。
使用本發(fā)明方法取得如此效果的一個可能的解釋是傾斜安置磚就受熱側而言其受力狀態(tài)更合理。當磚按本發(fā)明方法被傾斜地鋪設在冶金器的熔解區(qū)，例如錐形煉鋼轉(zhuǎn)爐的下部時，效果一樣令人驚奇。在此情況下使用壽命增加約25%。
本發(fā)明進一步的基本特征是通過使每層轉(zhuǎn)折處專用磚產(chǎn)生一個小角度變化從而逐步鋪設出襯的斜度。事實證明每層變化的角度小于5°時更好。例如容器襯20°角度變化的斜面可以通過6-10層轉(zhuǎn)折處專用的鋪設取得。
傾斜鋪設的斜面通常與水平面交角25°-40°，有些場合是5°-25°，。而普通商用規(guī)格磚通常是橫楔磚，半楔形磚、全楔形磚以及矩形磚。
按本發(fā)明將磚傾斜地一步步鋪成的斜面耐火襯明顯地增加了耐火襯早損處的使用壽命。使用傳統(tǒng)的方法得到傾斜面時常使耐火襯產(chǎn)生急劇角度變化，而本發(fā)明卻能使過渡區(qū)域平緩。例如傳統(tǒng)方法，可通過8層磚、在800毫米高的范圍內(nèi)使斜面產(chǎn)生0-20°的變化。例如，將一層磚水平地鋪設直接過渡到另一傾斜的磚層上，突然的角度變化會產(chǎn)生不平緩過渡區(qū)。因為冶金容器的過渡區(qū)域經(jīng)常產(chǎn)生渦流和高速度廢氣流，耐火襯的早損也發(fā)生在此區(qū)域。一般認為，不利的流動形式，例如渦流，將在此處使耐火材料早損。上述傳統(tǒng)耐火襯套技術的缺點被本發(fā)明克服了。通過可多達20層的磚層角度的變化，本發(fā)明方法可以得到平緩的過渡區(qū)，從而使冶金容器中的氣流流動狀態(tài)得到改善，而使耐火襯該部分的使用壽命增加。
此外值得奇怪的是本發(fā)明可避免有時以洞的形式出現(xiàn)的早損，它們經(jīng)常在傳統(tǒng)的托架磚層面出現(xiàn)。精確的實驗證明，手工夯的磚不如機制磚一方面，前者的密度及冷壓縮強度的絕對值低，另一方面，這些數(shù)據(jù)在磚的不同斷面上也不一樣，例如磚的窄面(即楔形細的部分)的值經(jīng)常大于寬面(即楔形寬面)?？梢哉J為，這些技術特性不同都會產(chǎn)生楔形磚的早損。
本發(fā)明是使用轉(zhuǎn)折處專用磚，傾斜角小于5°，1°～4°更好，2°～3°最好。這種磚可象一般磚一樣通過機器制造，即使壓模有必要變化也因為斜角小而不會有麻煩、所以制造費用很低。
通過將機制轉(zhuǎn)折處專用磚與普通商用磚比較的實驗證明，機壓磚各個斷面上的技術數(shù)據(jù)一致，這可能是機壓轉(zhuǎn)折處專用磚用作容器時襯不再出現(xiàn)破裂早損的原因。
上述磚的密度變化少于±10%，更好是少于±5%，最好少于±3%。
按照本發(fā)明的方法，鋪設耐火襯時可以使用相應層數(shù)的轉(zhuǎn)折處專用磚，例如，根據(jù)斜面高度可使用2-25層。也可以在轉(zhuǎn)折處專用磚層中夾鋪一層或多層普通磚，例如橫楔形磚。這種結合鋪設能產(chǎn)生從水平至一定斜角的平緩過渡區(qū)。此兩種磚結合鋪設的發(fā)明可有選擇地改變設斜度，例如，兩層轉(zhuǎn)折處專用磚可產(chǎn)生5°的傾斜，而要加大傾斜角則可增加相應層數(shù)的轉(zhuǎn)折處專用磚。
本發(fā)明的方法還包括用本發(fā)明的具有小于5°傾角的轉(zhuǎn)折處專用磚反方向鋪設而逐步消除用商用普通磚傾斜安裝的耐火襯的傾斜角。這種傾斜安裝的耐火磚的斜度當然也可以用幾層普通商用磚夾在幾層轉(zhuǎn)折處專用磚中間而同樣達到消除的目的。
按照本發(fā)明方法，通過使用多層機壓轉(zhuǎn)折處專用磚，在某種程度上可以使鋪設的耐火襯更適合于容器的鋼板殼體的外形。從一個斜度到另一個斜度，或例如從平面安裝位置到一個傾斜安裝位置的平緩的過渡，和鋪設面角度的突變相比已被證明可以增加耐火襯的使用壽命。例如在一個轉(zhuǎn)爐中，從下部錐形壁到圓柱形壁的過渡區(qū)，磨損的形式被極大地改善了。在現(xiàn)有的具有水平磚環(huán)和通常橫楔磚環(huán)的襯中，從錐形壁過渡到圓柱形壁的角度變化為約30°，這個變化相當急劇。在此磚襯中，典型的磨損形式是過渡區(qū)域磚的早損?？瓷先ニ坪跏菆A柱形部分延伸到下方圓錐形部分，但是圓柱形部分第一層磚以下的6至10層磚將出現(xiàn)最大的磨損現(xiàn)象，這種磨損將導致整個容器停止運行。從該轉(zhuǎn)爐底部開始，鋪設8層轉(zhuǎn)折處專用磚，可獲得20°角的斜面以便在容器下方的截錐面鋪設普通橫楔磚，然后再鋪設8層具有相反傾角的轉(zhuǎn)折處專用磚以消除最上層橫楔磚的斜度，第8層所形成的水平面可繼續(xù)鋪設圓柱部分的磚，通過上述措施可以立即改變原有的磨損形式。按本發(fā)明方法鋪設的耐火襯在原有的過渡區(qū)域顯示出均勻的磨損，其結果是使耐火襯壽命增加約25%。
在給一個用于熔化還原試驗的鐵制反應容器鋪設耐火襯時，如果僅在襯內(nèi)做改動而不考慮容器的外部形狀，本發(fā)明方法顯得特別靈活且適應性很強。一個水平筒形轉(zhuǎn)爐內(nèi)部形狀的變化可通過內(nèi)襯的變化取得。例如，本發(fā)明中磚的傾斜鋪設方法可以使襯內(nèi)部成錐形，例如在要減少轉(zhuǎn)爐熔煉鐵水的部分的容積，容器內(nèi)部截面的改變總是可以通過鋪設幾層本發(fā)明的轉(zhuǎn)折處專用磚層和普通商用磚層逐步實現(xiàn)。
用于實施本發(fā)明方法的轉(zhuǎn)折處專用磚只應當在一個面上有相對于其相反的面的0.5-小于5°的傾角。1°-4°更好，2°-3°最好。象已經(jīng)敘述過的，由于角度小，轉(zhuǎn)折處專用磚可以通過公知的壓制技術生產(chǎn)，這樣的磚在各截面上具有一致的技術參數(shù)。在這方面，轉(zhuǎn)折處專用磚具有與普通工業(yè)用磚的相同的化學和技術數(shù)據(jù)。一個典型的轉(zhuǎn)折處專用磚的基本形狀是橫楔形磚，其相對的窄面與寬面尺寸差為約25毫米，傾斜角為約2.8°，磚長約500毫米。當具有約2.5°傾斜角和磚長90毫米時，尺寸差為40毫米。
在實施本發(fā)明時，重要的是是否能通過增減斜面磚兩個基本面的尺寸差獲得適當?shù)膬A斜角。例如，一個橫楔形磚厚100毫米，長500毫米，如果要得到25毫米的厚度差可將一端面加厚至125毫米或減至75毫米。實際應用中，磚中心厚度為100毫米較為方便，此時厚度差可通過兩端增減取得。在使用中心厚度為100毫米的斜面磚鋪設磚襯時，將同一磚環(huán)的傾斜角改變或在用轉(zhuǎn)折處專用磚鋪設的磚環(huán)中夾鋪普通磚都無不良結果。本發(fā)明包括以這種方式將襯的某部分鋪設成一定傾斜度，例如，可以采用更好的鋪設形狀，以適合襯易被滲透的吹風口處。
用普通磚傾斜鋪設時，一層磚中，磚與磚的連接縫成楔形。例如一圈水平鋪設的磚，磚與磚間的垂直連接處為一楔形開口。當橫楔磚的厚度為100毫米并且被傾斜20°時，此聯(lián)結處楔形開口的寬為3毫米。奇怪的是這些開口并不產(chǎn)生任何問題，無論鋪磚時使用膠泥或干的聯(lián)接縫填料或不使用填充料都不產(chǎn)生不利結果。本發(fā)明還包括傾斜地鋪設普通工業(yè)磚而不需采用現(xiàn)有技術之外的任何特別措施，可使用也可不使用接縫填充物。
本發(fā)明方法的應用當然不取決于使用磚的質(zhì)地，而是可以使用所有已知的磚，這種磚可以包括任何所希望的化學混合物、粘合物及密度。例如，可使用耐火粘土磚或者強耐火磚，例如硅線石或麻來石或剛玉等材料制做的磚。按本發(fā)明，特別有利的是在制磚材料中加入高熱膨脹物質(zhì)，諸如大理石和/或鎂磚，鎂磚可含有多多少少成份的陶土、樹脂粘合料。大理石和鎂磚被加之至22%的余碳含量，能按本發(fā)明砌出很好的煉鋼轉(zhuǎn)爐耐火襯。
本發(fā)明方法特別地有利于給用于熔化還原和煤氣發(fā)生的容器制做耐火襯。可以結合上述的磚的質(zhì)地使用各種燒結的陶土鎂鉻磚，熔鑄耐熱建筑材料和鎂鉻礦制成的磚。金屬包磚也適用。
按本發(fā)明方法，通過傾斜地鋪設耐火磚和通過一層層地鋪設轉(zhuǎn)折處專用磚可以大幅度地提高容器耐熱襯的使用壽命。轉(zhuǎn)折處專用磚由于傾斜角(小于5°)較小因而使用通常的制磚機制造不成問題。本方法避免了轉(zhuǎn)折處磚層里的局部早損，而傾斜地一步步鋪設可得到平緩的過渡區(qū)，并使該區(qū)域的使用壽命長于用傳統(tǒng)技術鋪設。本發(fā)明進一步的優(yōu)點為更易為已有的容器配置襯及可配置出所希望的內(nèi)部形狀。
本發(fā)明將通過非限止性的實施例及附圖進行一步說明。


圖1 出示了按本發(fā)明方法制成的具有襯層的容器的局部斷面圖。
圖2 示出了轉(zhuǎn)折處的一塊磚。
圖1 中的容器是軸對稱的，它出示外示殼1及耐熱襯的兩層結構，絕熱層為2，磨損層為3。容器的半側視圖包括一個圓柱形部分具有一個大的內(nèi)徑4，直徑大小是3米，在圖中4所述斷面處，第二個圓柱形部分具有一個小的內(nèi)徑5，直徑大小為2.2m，兩圓柱形筒形之間的連接段為截錐形過渡區(qū)6，其傾斜角為20°。
大直徑段的磚7是橫楔磚，長500毫米，環(huán)形層混用50/36和50/60兩種規(guī)格的磚。它們上方被安置8層轉(zhuǎn)折處專用磚，其不僅有橫楔磚的規(guī)格，且沿容器軸向還有約3°的斜傾楔面。其上安置4層常用規(guī)格的橫楔磚9，這些磚和磚7的規(guī)格是完全一樣的但混用兩種規(guī)格磚的比例隨直徑減小而不同。上面是8層轉(zhuǎn)折處用磚10，規(guī)格同于8，在容器軸向上的楔面的傾角也是3°但與磚8反方向鋪設。其上方的小直徑圓柱形部分所鋪橫楔磚層11的磚和磚7處所用磚的規(guī)格相同，但混用兩種規(guī)格的磚的比例作了適當?shù)男薷摹?br> 通過圖1可見，耐火襯和容器的輪廓線非常適配截錐部分和圓柱部分之間過渡平緩，不像傳統(tǒng)方法那樣層與層之間出現(xiàn)階梯。
圖2示出了一只轉(zhuǎn)折處用磚做為例子。它以橫楔磚規(guī)格為基礎，例如一個轉(zhuǎn)爐的常用規(guī)格50/36的磚。按圖2所示尺寸標準13＝132毫米，14和15＝100毫米，16＝168毫米，17＝500毫米。尺寸13、14、16與17與上述例子中的轉(zhuǎn)折處用磚的尺寸一樣，將尺寸15再增加26毫米，即增加尺寸19，于是尺寸18為126毫米，其結果是傾斜角21為3°。
將這樣的轉(zhuǎn)折處用磚鋪一圈(一層)，每圈磚就獲得3°的傾斜度。
圖2所示轉(zhuǎn)折處用磚中，被加工成斜的部分即尺寸19被加到橫楔磚的原始厚度14和15上，也可以通過在14或15部分上減少19的量得到傾斜角。
一種特別有優(yōu)越性的取得斜角的方式是將橫楔磚中部(20)的高度維持到14和15部分的高度不變，將19的量分成相等的兩部分，分別在兩端14和15增加和減少。在所示的橫楔規(guī)格上，這意味著將14的量減少13毫米、而在15處增加13毫米。
具有這種尺寸的磚的優(yōu)選性是可以在一層封閉的磚環(huán)中將上述轉(zhuǎn)折處專用磚與商用的橫楔磚混合使用，使磚環(huán)的僅僅部分具有傾斜的角度。
權利要求
1.一種通過將商用規(guī)格的用于環(huán)狀鋪設容器耐火襯的磚或矩形磚傾斜地在容器內(nèi)鋪設以增加容器耐火襯耐用度的方法，其特征在于磚層表面的傾斜度是通過鋪設多層可用機器壓制的斜面傾角小于5°的轉(zhuǎn)折處專用磚逐步形成的，轉(zhuǎn)折處專用磚具有均勻的與普通商用規(guī)格的磚相等的密度。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于轉(zhuǎn)折處專用磚被用來形成容器磚襯的傾斜度和/或改變磚層斜面的傾斜度和/或再消除磚層的傾斜度。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特征在于將普通商用規(guī)格的磚層夾砌在兩層或多層轉(zhuǎn)折處專用磚之間，還在于在同一磚層中將普通商用規(guī)格的磚夾砌在轉(zhuǎn)折處專用磚之間。
4.按權利要求1-3中一項或多項所述的方法，其特征在于多層轉(zhuǎn)折處專用磚和/或轉(zhuǎn)折處專用磚的磚層與普通商業(yè)規(guī)格磚的磚層結合被用來鋪設容器襯以適配由鋼板殼體限定的容器形狀。
5.按權利要求1-3中一項或多項所述的方法，其特征在于多層轉(zhuǎn)折處專用磚的磚層和/或轉(zhuǎn)折處專用磚的磚層與普通商業(yè)規(guī)格磚的磚層的結合被用來產(chǎn)生一個獨立于容器的鋼板殼體的，具有所希望內(nèi)腔形狀的磚襯。
6.按權利要求1-5中一項或多項所述的方法，其特征在于如果容器是錐形或圓形、或者通過其直徑變化形成的任何形式的弧的旋轉(zhuǎn)對稱體，則可使用一層或多層轉(zhuǎn)折處專用磚的環(huán)狀磚層鋪設，層間可以夾砌也可以不夾砌普通商業(yè)規(guī)格磚的環(huán)狀磚層。
7.一種轉(zhuǎn)折處專用磚，用于產(chǎn)生上述提高容器耐火襯的耐用度的方法中的磚層表面斜度，其可用機器壓制并具有商用磚的基本規(guī)格，其特征在于所述轉(zhuǎn)折處專用磚的一個表面相對于其背面的傾斜角為0.5°～5°，最好是2°～3°。
全文摘要
一種提高具有傾斜的或錐形內(nèi)表面部分的容器的耐火襯的耐用度的方法，包括隨著容器的內(nèi)部輪廓傾斜地鋪設耐火磚。磚層表面斜度是通過鋪設多層具有與商用磚相同密度的，可用機器壓制的轉(zhuǎn)折處專用磚逐步形成的。本方法可以使水平鋪設的磚層到傾斜鋪設的磚層之間獲得平緩的過渡區(qū)。
文檔編號C21C5/44GK1052270SQ90109960
公開日1991年6月19日 申請日期1990年12月8日 優(yōu)先權日1989年12月8日
發(fā)明者保羅-格哈德·曼蒂 申請人:Cra服務有限公司