專利名稱：冶金爐底吹用復(fù)合式供氣元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于煉鋼用輔助裝置。主要適用于各種煉鋼爐、精煉爐和鋼水包等底吹供氣系統(tǒng)。
目前正在轉(zhuǎn)爐、電爐和鋼包等底吹供氣系統(tǒng)中采用的供氣元件耐火材料部分大多數(shù)均由一種單一材質(zhì)組成，如單種鎂質(zhì)、鎂白云石質(zhì)、高鋁質(zhì)或鎂碳質(zhì)組成(如中國(guó)專利申請(qǐng)92104500.X)。
上述材質(zhì)中，鎂碳質(zhì)具有很高的熔點(diǎn)，優(yōu)良的耐高溫性能、抗熱震性能和抗渣性能，從而作為供氣元件，已在轉(zhuǎn)爐、電爐底吹供氣系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。但鎂碳質(zhì)又具有抗氧化性能差的弱點(diǎn)。由于煉鋼溫度較高，一般可達(dá)1650～1750℃，在采用電弧爐冶煉某些特殊鋼種時(shí)，甚至可高達(dá)1900℃。在高溫下，氧化鎂與石墨中的C發(fā)生氧化還原反應(yīng)MgO＋C＝Mg＋CO(1)當(dāng)溫度高于1400℃時(shí)，上述反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，并隨著溫度的上升，反應(yīng)速度加快。由于鎂碳質(zhì)供氣元件直接與鋼水接觸，使供氣元件工作面溫度很高，接近鋼水溫度，這就導(dǎo)致鎂碳質(zhì)氧化還原反應(yīng)加劇，降低了鎂碳質(zhì)供氣元件的使用壽命。往往由于這種氧化還原反應(yīng)加速了供氣元件的損壞。
另一方面，由于供氣元件工作面直接與高溫鋼渣液相接觸，鋼、渣液中的FeO與鎂碳質(zhì)中的碳發(fā)生反應(yīng)FeO＋C＝Fe＋CO(2)
上述反應(yīng)(2)也是導(dǎo)致鎂碳質(zhì)耐火材料損壞的原因之一。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種能抗氧化還原反應(yīng)，又能減少熱量向爐底方向傳遞的冶金爐底吹用復(fù)合式供氣元件。
針對(duì)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該供氣元件除了氣道、氣室、導(dǎo)氣管和包殼外，其耐火材料的主體采用復(fù)合式結(jié)構(gòu)，即由頂部、本體和底層組成，三部分采用不同的耐火材料制成頂部采用鎂質(zhì)透氣性打結(jié)料；本體采用鎂碳質(zhì)耐火材料，底層采用全鎂砂料(燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂)。而且鎂質(zhì)透氣性打結(jié)料為顆粒狀。
頂部直接與鋼水、熔渣接觸，采用抗氧化性能優(yōu)異的鎂質(zhì)透氣性打結(jié)料。這一層打結(jié)料在供氣元件頂部，形成具有良好透氣性能的燒結(jié)層，這一層使供氣元件脫離與鋼水、熔渣的直接接觸，它既可以透氣，又可以消除由于攪拌氣體所產(chǎn)生的剪切力、沖擊力以及上升的氣泡對(duì)供氣元件表面的反擊力的直接作用。根據(jù)對(duì)供氣元件吹氣條件下溫度場(chǎng)的研究表面，供氣元件出氣口四周溫度梯度較大。當(dāng)在供氣元件出氣口一方加上一定厚度的打結(jié)層時(shí)，該層的熱導(dǎo)性比鎂碳質(zhì)差得多(因不含碳)，這樣就大大降低了供氣元件鎂碳質(zhì)最上方的溫度。供氣元件頂部的高度為30～100mm。
供氣元件本體采用鎂碳質(zhì)耐火材料。由于鎂碳質(zhì)耐火材料具有熔點(diǎn)高，耐高溫性能、抗熱震性能和抗渣性能優(yōu)良，能夠滿足供氣元件必須具備的良好的抗高溫性能和熱傳導(dǎo)性能和要求。
供氣元件底層在氣室上方，其高度相當(dāng)于供氣元件全高度的1／3～1／5。這一層采用全燒結(jié)鎂砂料制成，其作用有兩個(gè)方面一是起到隔離本體鎂碳質(zhì)耐火材料向爐底方面的傳熱作用，防止導(dǎo)氣管、氣室等軟熔變形；二是采用全鎂砂料比鎂碳質(zhì)耐火材料便宜，可降低供氣元件的成本。由于煉鋼溫度高，以及供氣元件本體的鎂碳質(zhì)耐火材料中碳的存在，使之具有極好的導(dǎo)熱作用，往往容易引起氣室及氣室外導(dǎo)氣管溫度太高，導(dǎo)致導(dǎo)氣管軟熔變形，同時(shí)，當(dāng)采用不銹鋼管做氣道時(shí)，不銹鋼管與氣室底板之間的焊口也會(huì)脫落。本實(shí)用新型采取的全鎂砂底層，則克服了上述弊病。
本實(shí)用新型供氣元件的氣道，可采用不銹鋼管，也可采用開(kāi)槽的耐火材料組合而成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于頂部采用透氣性好的、且耐高溫的鎂質(zhì)透氣性打結(jié)料，降低供氣元件本體上方的溫度，避免了本體直接與高溫的鋼液和熔渣接觸，可延長(zhǎng)整個(gè)供氣元件的壽命。
2、底層采用全鎂砂料，一方面有絕熱作用，防止不銹鋼管氣道軟化等，另一方面全鎂砂料比鎂碳質(zhì)耐火材料便宜，可降低供氣元件的成本。


附圖1和附圖2均為本實(shí)用新型冶金爐底吹復(fù)合式供氣元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1為頂部，2為本體，3為氣道，4為外包鐵殼，5為底層，6為氣室，7為導(dǎo)氣管。底層處于氣室上方(附圖1)或除氣室外，底層包圍整個(gè)氣室(附圖2)。
權(quán)利要求1.一種冶金爐底吹用復(fù)合式供氣元件，包含有耐火材料做成的主體、氣道、氣室和導(dǎo)氣管，其特征在于A、耐火材料的主體采用復(fù)合式結(jié)構(gòu)，即由頂部(1)、本體(2)和底層(5)組成；B、頂部采用鎂質(zhì)透氣性打結(jié)料，主體采用鎂碳質(zhì)耐火材料，底層采用全鎂砂料；C、頂部高度為30～100mm；底層高度為供氣元件全高度的1/3～1/5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氣元件，其特征在于頂部的鎂質(zhì)透氣性打結(jié)料為顆粒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氣元件，其特征在于底層(5)處于氣室(6)的上方，或除氣室底部外，包圍整個(gè)氣室。
專利摘要本實(shí)用新型涉及煉鋼用輔助裝置。提供了一種冶金爐底吹用供氣元件，其特征是該供氣元件為復(fù)合式結(jié)構(gòu)，它由頂部、本體、底層、氣道、氣室和導(dǎo)氣管組成。頂部、本體和底層分別采用鎂質(zhì)透氣性打結(jié)料、鎂碳質(zhì)耐火材料和全鎂砂料組成。且鎂質(zhì)透氣性打結(jié)料為顆粒狀。頂部高度為30～100mm，底部高度為供氣元件全高度的1/3～1/5。氣道可采用不銹鋼管，也可采用開(kāi)槽的耐火材料組合而成。主要優(yōu)點(diǎn)是可延長(zhǎng)供氣元件的壽命，并降低成本。
文檔編號(hào)C21C7/072GK2169633SQ93218398
公開(kāi)日1994年6月22日 申請(qǐng)日期1993年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月14日
發(fā)明者朱德智, 張曉軍, 劉開(kāi)齊 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院