转炉底吹透气砖、专用钻孔机及透气砖的快速热更换方法

摘要

一种转炉底吹透气砖、专用钻孔机及透气砖的快速热更换方法，属于转炉顶底复合吹炼设备及方法技术领域，用于对转炉底吹透气砖进行快速热更换，其技术方案是：采用的透气芯砖由上段、中段、下段三段连接组成；保护套砖由上套砖和下套砖连接组成，上套砖为镁碳砖，下套砖为刚玉浇注料，保护套砖套装在透气芯砖外；炉底法兰焊接在炉底开口处，炉底法兰与专用钻孔机相连接；其方法是：制备透气芯砖、保护套砖、炉底法兰、圆筒法兰、钻孔机；拆下旧透气砖，清理保护套砖的下套砖圆锥台部分；用钻孔机钻孔；安装透气砖，接好尾管。本发明能够将损坏的底吹透气砖在热态下用较短的时间进行更换，保护套砖可多次更换而不坏，从而实现转炉在全炉役中复吹。

说明书

技术领域

本发明涉及一种炼钢转炉底吹透气砖、透气砖的专用钻孔机及快速热更换这种透气砖的方法，属于转炉炼钢顶底复合吹炼设备及方法技术领域。

背景技术

转炉顶底复合吹炼技术综合了氧气顶吹转炉技术和氧气底吹转炉技术的许多优点，在降低渣中氧化铁含量、提高金属收得率、降低铁合金消耗等方面具有优越性，已被国内外炼钢企业广泛应用。在这种技术的应用中发现，由于透气砖的使用条件非常恶劣，损坏很快，所以不能与炉龄同步，其原因是：1、透气砖通入熔池内的搅拌气体迅速膨胀数倍，为钢水带来巨大的搅拌动力，钢水的快速流动对透气砖产生强烈的机械冲击。2、钢水中含有大量的对耐火材料有害杂质，这些杂质在高温下对耐火材料有严重的化学侵蚀性。3、搅拌气体未出透气砖前温度较低，对耐火材料有一定的冷却作用，而透气砖的端面是1700℃左右的钢水，这种急剧的温度变化耐火材料极易爆裂和剥落。在上述条件下工作的透气砖，再好的维护制度其寿命也难超过6000炉，有时才2000炉左右。4、另外，由于渣层的覆盖或由于各种事故突然断气也可使底吹停止。

目前，转炉炼钢已普遍采用溅渣护炉技术，加上炼钢工艺的优化炉龄一般都超过万炉，有的甚至超过3万炉，也就是说一座转炉在整个炉役中平均有70%以上的炉龄不能复吹，因而复吹应有的效益在大多数的炉龄内不能得到。

一座转炉工艺先进与否复吹率是重要标致之一，而要实现全程复吹就必须在热态下将损坏的透气砖快速换上新的透气砖，全国众多冶金企业都有全程复吹的需求。目前，国内仅有极少数企业能够在热态下进行更换，但是每更换一次需要4～7小时，稍不顺利用时更多，很影响生产，而且更换1-2次芯砖后保护套砖基本就破损了，不能保证更换4次以上，依然不能实现一座转炉全炉役正常复吹。出现上述情况的原因是多方面的，目前，透气砖芯砖结构、保护套砖结构与材质、炉底法兰结构、钻孔机性能等都满足不了快速更换的要求。因此对炼钢转炉底吹透气砖快速热更换方法进行改进，并提供实现这种方法的部件和器具将为转炉炼钢全程复吹提供可靠的技术条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种转炉底吹透气砖、专用钻孔机及透气砖的快速热更换方法，这种透气砖、专用钻孔机及透气砖的快速热更换方法能够将损坏的底吹透气砖在热态下用较短的时间进行更换，并且使保护套砖禁得起多次更换而不坏，从而使一座转炉在全炉役中复吹。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种炼钢转炉底吹透气砖，它包括透气芯砖、保护套砖、炉底法兰；

所述透气芯砖由上段、中段、下段三段连接组成，上段的前端与炉体内壁表面齐平，下段的后端与炉壳钢板内侧齐平；

所述保护套砖由上套砖和下套砖连接组成，上套砖和下套砖的内孔与透气芯砖的外周相配合，上套砖为镁碳砖，下套砖为刚玉浇注料，上套砖的前端与炉体内壁表面齐平，下套砖的后端与炉底座砖相连接；

所述炉底法兰为平法兰，炉底法兰焊接在炉底开口处，炉底法兰外侧通过螺栓与钻孔机相连接。

上述转炉底吹透气砖，所述透气芯砖的上段和下段是圆柱体，中段是圆锥台体，上段圆柱体的直径与中段圆锥台体的上部小直径圆台相匹配，下段圆柱体的直径与中段圆锥台体的下部大直径圆台相匹配，在下段的后部依次连接气室和尾管，尾管后端侧壁与芯砖法兰相连接，尾管后端通过硬性快速接头与炉底气管相连接，在芯砖内有贯穿上段、中段、下段的多个平行的不锈钢毛细管，不锈钢毛细管在芯砖断面上呈矩形或圆形均布，每层或每圈的管等距焊接在不锈钢锚固件成为一体。

上述转炉底吹透气砖，所述透气芯砖的上段圆柱体的直径与中段圆锥台体的上部小直径圆台的直径为80～150mm，下段圆柱体的直径与中段圆锥台体的下部大直径圆台的直径为120～180mm，上段圆柱体的长度为400～700mm，中段圆锥台体的长度为150～300mm，下段的长度与炉底永久层厚度相同。

上述转炉底吹透气砖，所述保护套砖的上套砖的内孔与透气芯砖上段的外周相匹配，下套砖的内孔与透气芯砖中段圆锥台体的外周相匹配，配合间隙为1～2mm，上套砖的高度为400-700mm，下套砖的高度为150-300mm。

上述转炉底吹透气砖，所述炉底法兰和钻孔机之间还连接有圆筒法兰，圆筒法兰的的两端分别有法兰盘，中间是套筒，圆筒法兰一端的法兰盘与炉底法兰相连接，圆筒法兰另一端的法兰盘与钻孔机的前端法兰相连接。

一种转炉底吹透气砖的专用钻孔机，它由立柱、前端法兰、后端法兰、定位装置、钻头、钻头电机、电机支架、给进电机、给进丝杠、丝母组成，立柱为三条，平行沿圆周布设，前端法兰和后端法兰与立柱的前后端相连接，定位装置安装在前端法兰上，钻头套装在定位装置中，钻头与钻头电机相连接，钻头电机固定在电机支架中，给进丝杠与立柱平行，电机支架的一侧与丝母相连接，丝母与给进丝杠相啮合，给进丝杠的一端连接给进电机，给进电机安装在后端法兰的外侧，钻孔机的前端法兰与炉底法兰相连接。

上述转炉底吹透气砖的专用钻孔机，所述钻头为金刚石水冷套筒式，钻孔直径为80～180mm，转速500～600转/min；所述丝母为对合螺母，对合螺母打开时与给进丝杠脱离接触，对合螺母闭合时与给进丝杠相啮合；所述给进电机与减速机、变频器相连接，进给量为0-180 mm/min。

一种转炉底吹透气砖的快速热更换方法，它采用以下步骤完成：

（1） 根据需要更换透气砖的转炉的炉型，按照上述透气芯砖、保护套砖、炉底法兰、圆筒法兰、钻孔机的方案，制备上述部件及器具；

（2） 将更换前的一炉钢水及残渣出净，将炉底摇向出渣侧，并将要更换的那个砖孔位置停放在适合人体操作的高度；

（3） 操作人员将操作平台放置到炉前，调整好位置并固定，快速拆下旧透气砖，将保护套砖的下套砖圆锥台部分的残渣及砌泥清理干净；

（4） 装上钻孔机，用手动方法将钻头推至需要钻孔的位置，通水、通电、调整好进给速度，开始自动钻孔；

（5） 钻透后拆下钻孔机，用预制好的与芯砖形状、尺寸相同的试棒插入砖孔，如合适即迅速装上新的透气砖，否则人工或机具继续修正，直至试棒能插到位；

（6） 在芯砖上涂抹好镁质泥浆并迅速将其装进透气砖孔中，用螺栓将法兰紧固，接好尾管，撤走平台，通气检验漏气否；

（7） 从炉口观察透气砖安装情况，如无误则可兌铁水炼钢，如配合间隙较大或有孤岛现象，由炼钢工人进行修补。

本发明的有益之处在于：

1．本发明的透气芯砖将原有一段式或两段式的透气砖增设快换段，改为三段式，呈矩形或圆形均布的不锈钢毛细管每排或每圈用锚固件等距分开并与之焊接，这些结构都使得损坏的透气砖在热态下比较容易拉出，最大限度地减少了留在炉内的残砖，缩短了更换时间，使改进的透气芯砖更适合快速热更换。

2．本发明的保护套砖的上套砖为直接工作层，材质为高档镁碳砖，下套砖为间接工作层，材质为高档刚玉浇注料，这种结构和材质具有良好的高温强度和抗热振性能，提高了保护套砖的强度，使保护套砖能够经受钻孔机的钻切及振动，适应芯砖的多次更换，因此可以进行多次热更换，节约成本、提高效率。

3. 本发明的专用钻孔机具有进给速度可进行无级调速、能自动进给、能手动快速进退、可在任意角度下工作的优点。

4. 本发明采用的方法能够将损坏的底吹透气砖在热态下用较短的时间进行更换，并且使保护套砖禁得起多次更换而不坏，从而使一座转炉在全炉役中复吹的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的透气芯砖的连接示意图；

图3是本发明的透气芯砖的结构示意图；

图4是图3的A向视图；

图5是图3的B向视图；

图6是本发明的保护套砖结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是本发明的钻孔机结构示意图。

图中标记如下：透气芯砖1、保护套砖2、炉底座砖3、炉壳钢板4、炉底法兰5、圆筒法兰6、钻孔机7、芯砖法兰8、顶丝孔9、上段10、中段11、下段12、气室13、尾管14、不锈钢毛细管15、锚固件16、上套砖17、下套砖18、立柱19、前端法兰20、后端法兰21、定位装置22、钻头23、钻头电机24、电机支架25、给进电机26、给进丝杠27、丝母28。

具体实施方式

本发明的转炉底吹透气砖包括透气芯砖1、保护套砖2、炉底法兰5、圆筒法兰6。

图中显示，本发明的透气芯砖1是一种适合快速热更换的三段式透气芯砖，该砖的特点是：（1）上段10为蚀损段，该段是直径较小的圆柱体，外形尺寸为：直径*长度=Φ（80～150）*（400～800）mm，圆柱体能与套筒型钻头匹配，直径较小所需要的孔容易钻透。（2）中段11为快换段，该段是锥度较大的圆锥台体，外形尺寸为：上台直径/下台直径*长度=Φ（80～150）/Φ（120～180）*（150～300）mm，热更换时，这种圆锥台体的残砖能轻易被拉出，此处则无需钻削，钻削上段残砖或渣层时对此处破坏性很小，有利于保护下套砖。（3）下段12为基础段，该段是圆柱体，直径与中段11圆锥台体底面直径相同，长度与炉底永久层厚度相同，此段与炉底座砖3为非接触性配合，拆残砖时没有任何障碍。（4）砖内不锈钢毛细管15规格为：外径*壁厚=Φ5*1 mm或Φ4*1，该管在透气芯砖1断面上的布置呈矩形或圆形，每层或每圈的管等距焊接在不锈钢锚固件16上使其成为一体，拉残砖时即可避免单根管被拉断又易将残砖全部拉出，更能避免只将毛细管拉出而留下残砖；（5）芯砖尾管14与炉底气管的连接为硬性快速接头，更换的全过程不用焊接工艺，可缩短20分钟更换时间：（6）用大型机械拉透气芯砖1残砖时拉力线很难与透气芯砖1的中心线对准，极易折断透气芯砖1，为避免这种情况，芯砖法兰8上设计了4-8个M16～M24的顶丝孔9，拆旧砖时先用顶丝9将透气芯砖1松动，然后用手工具将残砖拉出，这种方法比用大型机械简单、安全、可靠、省时。

图中显示，本发明的保护套砖2是一种与透气芯砖1配套的保护套砖2，保护套砖2由上套砖17和下套砖18两层组成，上套砖17为直接工作层，材料为高档镁碳砖，下套砖18为间接工作层，材料为高档刚玉浇注料，此种材料具有良好的高温强度和抗热振性能，能适应芯砖的多次更换。保护套砖2的内孔与透气芯砖1圆锥台部分的配合间隙为1～2m，高度150～300mm，上下端面尺寸是炉底座砖3的倍数。

图中显示，本发明提供了一种适合快速热更换上述透气砖的炉底法兰结构，该结构包括炉底法兰5、圆筒法兰6。炉底法兰5焊接在炉底开口处，炉底法兰5上安装4-8根M20～M30双头不锈钢螺钉，用来连接圆筒法兰6。圆筒法兰6的的两端分别有法兰盘，中间是套筒，圆筒法兰6一端的法兰盘与炉底法兰5相连接，圆筒法兰6另一端的法兰盘与钻孔机7相连接。圆筒法兰6可在炉底法兰5上任意方向上微调6mm，微调的目的是拟补砌筑炉底砖时与透气砖产生的误差，在两个法兰之间加楔形垫可调整透气砖与炉底的角度误差，透气砖的砌筑精度越高，钻孔机7的中心线与透气砖的中心线对得越准，钻孔时就快而准确。

图中显示，本发明提供了一种适合快速热更换上述透气砖的专用钻孔机7，钻孔机7由立柱19、前端法兰20、后端法兰21、定位装置22、钻头23、钻头电机24、电机支架25、给进电机26、给进丝杠27、丝母28组成。立柱19为三条，平行沿圆周布设，前端法兰20和后端法兰21与立柱19的前后端相连接，定位装置22安装在前端法兰20上，钻头23套装在定位装置22中，钻头23与钻头电机24相连接，钻头电机24固定在电机支架25中，给进丝杠27与立柱19平行，电机支架25的一侧与丝母28相连接，丝母28与给进丝杠27相啮合，给进丝杠27的一端连接给进电机26，给进电机26安装在后端法兰21的外侧，钻孔机7的前端法兰20与圆筒法兰6相连接。丝母28为对合螺母，对合螺母打开时与给进丝杠27脱离接触，对合螺母闭合时与给进丝杠27相啮合。

上述专用钻孔机7的特点是：（1）钻孔机7的前端法兰20与芯砖法兰8相同，前端法兰20与芯砖法兰8共用圆筒法兰6的螺栓孔，钻孔机7三个立柱19的端头代替螺栓能直接快速在圆筒法兰6上安装与拆卸，钻机7能随炉体转动，可在任意角度下工作，具有通用性，适用各种炉型。（2）钻头23为金刚石水冷套筒式，钻孔直径Φ80～180mm，转速500～600转/min。（3）钻孔时钻头23能自动进给，进给量0-180 mm/min可调，自动进给时给进丝杠27上的对合螺母处在闭合状态。（4）对合螺母松开状态时可手动快速进退，手动快速进退可使换一次钻头23时间缩短10～15分钟。（4）钻机前端法兰20上的环形定位装置22可降低钻头23的摆度，减轻钻头23的振动，能提高钻孔的精度和速度。（5）整机重量不超过120Kg，在没有吊装设备的情况下人工即可手动安装与拆卸。（6）正常情况下30～6 0分钟可钻透一个孔。

附图中，图1中显示的是利用芯砖法兰8上设计了4-8个M16～M24的顶丝孔9，已经用手工具将残砖（包括气室13、尾管14）拉出，并拆除了芯砖法兰8，再将钻孔机7的前端法兰20与圆筒法兰6的螺栓孔连接。图2显示的是没有拉出旧砖前，芯砖法兰8与圆筒法兰6连接，这时透气芯砖1和后部的气室13、尾管14没有被拉出。

本发明的转炉底吹透气砖的快速热更换方法，它采用以下步骤完成：

（1）根据需要更换透气砖的转炉的炉型，按照本发明所设计的透气芯砖1、保护套砖2、炉底法兰5、圆筒法兰6、钻孔机7的方案，制备上述部件及器具；

（2）将更换前的一炉钢水及残渣出净，将炉底摇向出渣侧，并将要更换的那个砖孔位置停放在适合人体操作的高度；

（3）操作人员将操作平台放置到炉前，调整好位置并固定，快速拆下旧透气砖，将保护套砖2的下套砖18圆锥台部分的残渣及砌泥清理干净；

（4）装上钻孔机7，用手动方法将钻头23推至需要钻孔的位置，通水、通电、调整好进给速度，开始自动钻孔；

（5）钻透后拆下钻孔机7，用预制好的与芯砖形状、尺寸相同的试棒插入砖孔，如合适即迅速装上新的透气砖，否则人工或机具继续修正，直至试棒能插到位；

（6）在芯砖上涂抹好镁质泥浆并迅速将其装进透气砖孔中，用螺栓将法兰紧固，接好尾管14，撤走平台，通气检验漏气否；

（7）从炉口观察透气砖安装情况，如无误则可兌铁水炼钢，如配合间隙较大或有孤岛现象，由炼钢工人进行修补。