本申请涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种转炉炉底接缝耐火材料充填方法及装置。
背景技术：
国内钢材绝大部分是由转炉生产的，为了获得更大的产量，国内转炉在很长一段时间内追求更长的炉龄，但是绝大多数转炉炉龄达到一定炉次以后，底吹效果变差，甚至直接放弃底吹。主要原因是在炉龄前期，底吹区域或者炉底的侵蚀威胁炉龄，补炉后底吹枪不通，难以保证全炉龄的底吹效果。由于底吹效果难以保证，脱磷效果不稳定、吹炼终点碳氧积和钢水氧含量较高、炉渣feo含量高，脱氧剂消耗增加，影响后道工序操作以及最终产品质量。
为了转炉底吹效果与炉龄同步的目标，目前都在尝试底吹枪快换的工艺。该技术存在的主要问题是，底吹枪快换后，由于炉底本身厚度较薄，即使快换了底吹枪，底吹枪高度高于炉底高度，很快就会被侵蚀至炉底厚度，因此难以达到与新砌转炉时的底吹枪相近的效果，且存在安全隐患。
采用固定炉身加活动炉底的方式，即采用转炉炉底快换技术，能够实现转炉全炉役内良好的底吹效果，可以解决目前底吹效果难以与炉龄同步的问题。
然而，转炉炉底快换工艺技术是一项全新的技术，很多技术细节尚未可知，工业推广尚有一段距离，主要原因在于此项技术的理论研究较少，实验模拟研究不易。该技术主要的难点又在于活动炉底与固定炉身接缝处耐火材料填充的密实性与寿命，而国内可查文献资料极少。因此，适用于转炉炉底快换工艺的接缝耐火材料充填实验研究是影响转炉炉底快换工艺推行的关键因素。
技术实现要素：
本发明提供了一种转炉炉底接缝耐火材料充填方法及装置，能够完全模拟出现场转炉炉底快换工艺过程中接缝耐火材料的充填情况，为转炉炉底快换工艺技术推行提供技术保障，有效帮助解决转炉底吹效果与炉龄同步的技术难题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种转炉炉底接缝耐火材料充填装置，包括：
多边形固定支撑架、双环缝模具和喂料装置；
其中，所述的双环缝模具固定在所述多边形固定支撑架上；
所述双环缝模具包括：外环缝，环形燃烧室，内环缝，所述外环缝上设置有n个外环缝入料口和至少两个外环缝出料口，n为正整数且n≥2；所述内环缝上设置有m个内环缝入料口和至少两个内环缝出料口，m为正整数且m≥2；所述环形燃烧室中设置有多个圆形鼓风口；
所述喂料装置用于接收控制装置的控制信号，然后利用所述n个外环缝入料口向所述外环缝进行喂料；或者利用所述m个内环缝入料口向所述内环缝进行喂料，并记录所述外环缝或者所述内环缝的填充完全所用时间。
优选的，所述喂料装置包括：第一泵机、第一搅拌罐、第一物料分配器以及若干第一连接管道；
其中，所述第一物料分配器的入料口连接所述第一泵机，所述第一泵机与所述第一搅拌罐相连；所述第一物料分配器的出料口连接所述第一连接管道的一端，所述第一连接管道的另一端采用交叉布管方式连接所述n个外环缝入料口或者连接所述m个内环缝入料口。
优选的，所述第一物料分配器配有在线压力检测仪表，用于检测所述第一连接管道的运排料是否顺畅，以及填充物料和所述喂料装置是否匹配；如果所述在线压力检测仪表检测的压力值处于正常值范围，则表示所述第一连接管道的运排料正常，或者填充物料和所述喂料装置匹配。
优选的，所述喂料装置包括：
第二泵机、第二搅拌罐、第二物料分配器以及若干第二连接管道；
其中，所述第二物料分配器的入料口连接所述第二泵机，所述第二泵机与所述第二搅拌罐相连；所述第二物料分配器的出料口连接所述第二连接管道的一端，所述第二连接管道的另一端采用交叉布管方式连接所述n个外环缝入料口或所述m个内环缝入料口。
优选的，所述双环缝模具由镁碳砖制成；
所述多边形固定支撑架由钢材制成。
优选的，所述n个外环缝入料口均匀布置在所述外环缝的底部外缘上；
所述至少两个外环缝出料口对称布置在所述外环缝底部外缘上；
所述外环缝缝隙宽度为20～100mm；
所述m个内环缝入料口均匀布置在所述内环缝底部内缘上；
所述至少两个内环缝出料口对称布置在所述内环缝底部内缘上；
所述内环缝缝隙宽度为20～100mm。
优选的，所述至少两个外环缝出料口的对称连线和所述外环缝的直径重叠；
所述至少两个内环缝出料口的对称连线和所述内环缝的直径重叠。
优选的，所述环形燃烧室的圆形鼓风口均匀布置在所述双环缝模具的底面，用于为所述环形燃烧室鼓风助燃；所述环形燃烧室内可添加焦炭或布置天然气管道，用于加热所述双环缝模具。
本发明还公开了一种转炉炉底接缝耐火材料充填方法，所述方法包括：
控制所述环形燃烧室的温度为20℃～800℃；
基于所述控制装置的设定速度，将预先搅拌好的接缝耐火材料通过所述喂料装置经n个外环缝的入料口泵压注入外环缝内，并以所述设定速度充填接缝耐火材料直至将缝隙填充满；或者通过所述喂料装置经m个内环缝的入料口泵压注入内环缝内，并以所述设定速度充填接缝耐火材料直至将缝隙填充满；
实时监测所述接缝耐火材料在所述外环缝内的充填情况以及均匀性，并记录填满所述外环缝的充填完全时间；或实时监测所述接缝耐火材料在所述内环缝内的充填情况以及均匀性，并记录填满所述内环缝的充填完全时间。
优选的，所述记录填满所述外环缝的充填完全时间之后，所述方法还包括：
利用至少两个外环缝出料口排放回收所述接缝耐火材料；
所述记录填满所述内环缝的充填完全时间之后，所述方法还包括：
利用至少两个内环缝出料口排放回收所述接缝耐火材料。
通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：
本发明公开了一种转炉炉底接缝耐火材料充填方法及装置，该装置包括：多边形固定支撑架、双环缝模具和喂料装置；其中，所述的双环缝模具固定在所述多边形固定支撑架上；所述双环缝模具包括：外环缝，环形燃烧室，内环缝。所述外环缝上设置有n个外环缝入料口和至少两个外环缝出料口，且n≥2；所述内环缝上设置有m个内环缝入料口和至少两个内环缝出料口，且m≥2；所述环形燃烧室中设置有多个圆形鼓风口；所述喂料装置用于接收控制装置的控制信号，然后利用所述n个外环缝入料口向所述外环缝进行喂料；或者利用m个内环缝入料口向所述内环缝进行喂料，并记录所述外环缝或者所述内环缝的填充完全所用时间。上述装置能够完全模拟出实际转炉炉底快换工艺过程中接缝耐火材料的充填情况，配合使用特定配方的接缝耐火材料，可保证转炉正常生产的同时，提高炉龄与全炉役碳氧积。该实验装置测量准确，成本较低，可为转炉炉底快换工艺的顺行提供有力的技术保障，有效帮助解决转炉底吹效果与炉龄同步的技术难题。
附图说明
图1为本发明实施例中一种转炉炉底接缝耐火材料充填装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中双环缝模具的结构示意图。
附图标记说明：1多边形固定支撑架，2外环缝，3环形燃烧室，4内环缝，5外环缝入料口，6外环缝出料口，7内环缝入料口，8内环缝出料口，9圆形鼓风口，10泵机，11搅拌罐，12物料分配器，13连接管道。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
在本发明的实施例中，参看图1公开了一种转炉炉底接缝耐火材料充填装置，包括：多边形固定支撑架1、双环缝模具和喂料装置。
所述多边形固定支撑架1可以是任意多边形，例如四边形、六边形、八边形等等，在本发明实施例中以八边形固定支撑架进行举例，其他类似，故而不再赘述。所述多边形固定支撑架1由钢材制成。
所述的双环缝模具固定在所述多边形固定支撑架1上。固定的方式有多种，例如焊接、螺接、一体化成形等等。
图2为本发明实施例中双环缝模具的结构示意图，所述双环缝模具包括：外环缝2，环形燃烧室3，内环缝4。
所述外环缝2上设置有n个外环缝入料口5和至少两个外环缝出料口6，所述至少两个外环缝出料口的对称连线和所述外环缝2的直径重叠。n为正整数且n≥2；为了保证外环缝2入料的均匀性，所述n个外环缝入料口5均匀布置在所述外环缝2的底部外缘上；所述至少两个外环缝出料口6对称布置在所述外环缝2底部外缘上；所述外环缝2缝隙宽度为20～100mm。参看图2，在外环缝2上均匀布置有8个外环缝入料口5，当然，这8个外环缝入料口5为了均匀入料，也可以沿外环缝2的直径对称设置，也就是说，两个对称的外环缝入料口5的连接线刚好和外环缝2的某条直径重叠。而在外环缝2的直径上还对称布置有两个外环缝出料口6。也就是说，两个外环缝出料口6的连接线刚好和外环缝2的某条直径重叠。当利用喂料装置向外环缝2填充接缝耐火材料之前，需要将两个外环缝出料口6封闭，然后喂料装置利用8个外环缝入料口5向外环缝2按照设定速度填充接缝耐火材料，并记录填充满使用的填充完全时间。测量完毕之后需要排出外环缝2中的接缝耐火材料，则封闭8个外环缝入料口5，然后开启两个外环缝出料口6排出接缝耐火材料。
而在具体的实施过程中，接缝耐火材料分为冷态和热态，内环缝出料口8或外环缝出料口6仅能排放回收冷态接缝耐火材料；如果是热态的，温度超过200℃左右，就固化了，内环缝出料口8或外环缝出料口6则无法排放回收热态接缝耐火材料。
而外环缝2的宽度在20～100mm内可调，用以适用不同的接缝耐火材料。由于所述双环缝模具由镁碳砖制成。故而外环缝2是镁碳砖砌制而成。在需要改变外环缝2的环缝宽度时，可以将镁碳砖拆除，重新按照需要的宽度砌制。例如，上次填充的是接缝耐火材料a，外环缝2的环缝宽度为40mm。当前需要填充接缝耐火材料b，外环缝2的环缝宽度为80mm。则可以将镁碳砖拆除，重新按照80mm的要求砌制。
以上便是外环缝2的介绍，下面介绍内环缝4。
所述内环缝4上设置有m个内环缝入料口7和至少两个内环缝出料口8，所述至少两个内环缝4出料口的对称连线和所述内环缝4的直径重叠。m为正整数且m≥2。内环缝4的设置和外环缝2的设置类似，为了保证内环缝4入料的均匀性，所述m个内环缝入料口7均匀布置在所述内环缝4底部内缘上；所述至少两个内环缝出料口8对称布置在所述内环缝4底部内缘上；所述内环缝4缝隙宽度为20～100mm。参看图2，在内环缝4上均匀布置有4个内环缝入料口7，当然，这4个内环缝入料口7为了均匀入料，也可以沿内环缝4的直径对称设置，也就是说，两个对称的内环缝入料口7的连接线刚好和内环缝4的某条直径重叠。而在内环缝4的直径上还对称布置有至少两个内环缝出料口8。也就是说，两个内环缝出料口8的连接线刚好和内环缝4的某条直径重叠。
当利用喂料装置向内环缝4填充接缝耐火材料之前，需要将两个内环缝出料口8封闭，然后喂料装置利用4个内环缝入料口7向内环缝4按照设定速度填充接缝耐火材料，并记录填充满使用的填充完全时间。测量完毕之后需要排出内环缝4中的接缝耐火材料，则封闭4个内环缝入料口7，然后开启两个内环缝出料口8排出接缝耐火材料。
而内环缝4的宽度在20～100mm内可调，用以适用不同的接缝耐火材料。由于所述双环缝模具由镁碳砖制成。故而内环缝4是镁碳砖砌制而成。在需要改变内环缝4的环缝宽度时，可以将镁碳砖拆除，重新按照需要的宽度砌制。例如，上次填充的是接缝耐火材料a，内环缝4的环缝宽度为20mm。当前需要填充接缝耐火材料b，内环缝4的环缝宽度为40mm。则可以将镁碳砖拆除，重新按照40mm的要求砌制。
外环缝2和内环缝4可以同时填充使用，也可以单独分别填充使用。而在同时填充时，可以填充不同的接缝耐火材料，例如外环缝2填充接缝耐火材料a，内环缝4填充接缝耐火材料b。
所述环形燃烧室3中设置有多个圆形鼓风口9。在具体的实施过程中，所述环形燃烧室3的圆形鼓风口9均匀布置在所述双环缝模具的底面，也就是设置在外环缝2和内环缝4之间的底面。圆形鼓风口9用于为所述环形燃烧室3鼓风助燃；所述环形燃烧室3内可添加焦炭或布置天然气管道，用于加热所述双环缝模具，加入之后，则可以利用圆形鼓风口9鼓风助燃。
下面介绍喂料装置。
所述喂料装置用于接收控制装置的控制信号，然后利用所述n个外环缝入料口5向所述外环缝2进行喂料；或者利用所述m个内环缝入料口7向所述内环缝4进行喂料，并记录所述外环缝2或者所述内环缝4的填充完全所用时间。
喂料装置包括：第一泵机10、第一搅拌罐11、第一物料分配器12以及若干第一连接管道13。
其中，所述第一物料分配器12的入料口连接所述第一泵机10，所述第一泵机10与所述第一搅拌罐11相连；所述第一物料分配器12的出料口连接所述第一连接管道13的一端，所述第一连接管道13的另一端采用交叉布管方式连接所述n个外环缝入料口5或者连接所述m个内环缝入料口7。
作为一种可选的实施例，所述物料分配器12采用一进四出方式，所述第一物料分配器12配有在线压力检测仪表，能在线测量管道出口压力；具体来说，物料分配器12用于检测所述第一连接管道13的运排料是否顺畅，以及填充物料和所述喂料装置是否匹配；如果所述在线压力检测仪表检测的压力值处于正常值范围，则表示所述第一连接管道13的运排料正常，或者填充物料和所述喂料装置匹配。
所述控制装置确定出具体的填充环缝，所述填充环缝是所述外环缝或者所述内环缝；
控制装置能够预先基于接缝耐火材料设置喂料装置的喂料速度，以及喂料装置的个数等等。具体来说，所述控制装置确定出物料分配器、泵机、搅拌罐、连接管道的数量；所述控制装置用于确定物料分配器的运料速度。
在具体的实施过程中，由于物料分配器采用一进四出方式，故而如果外环缝2或者内环缝4的入料口太多，或者一个物料分配器无法均匀的供应外环缝2或者内环缝4。因此第一物料分配器12无法供应外环缝2或者内环缝4。故而在采用了在具有第一物料分配器12的基础上还增加了第二物料分配器的技术方案。
因此作为一种可选的实施例，该喂料装置包括：第二泵机、第二搅拌罐、第二物料分配器以及若干第二连接管道。其中，所述第二物料分配器的入料口连接所述第二泵机，所述第二泵机与所述第二搅拌罐相连；所述第二物料分配器的出料口连接所述第二连接管道的一端，所述第二连接管道的另一端采用交叉布管方式连接所述n个外环缝入料口5或所述m个内环缝入料口7。
下面举例进行说明。
控制装置确定出使用接缝耐火材料a填充外环缝2，基于外环缝2的缝隙宽度和外环缝入料口5数量确定出物料分配器、泵机、搅拌罐、连接管道的数量，以及设定速度(即填充速度)。接下来，就是连接物料分配器、泵机、搅拌罐、连接管道和外环缝入料口5，安装完毕，喂料装置以设定速度向外环缝2填充接缝耐火材料a，并记录填充完毕之后所用的填充完全时间即可。
基于同一发明构思，下面的实施例介绍。
本发明公开了一种转炉炉底接缝耐火材料充填方法，该方法包括：
第1步：在所述环形燃烧室3内添加焦炭或布置天然气管道，控制所述环形燃烧室3的温度为20℃～800℃；
第2步：基于所述控制装置的设定速度，将预先搅拌好的接缝耐火材料通过所述喂料装置经n个外环缝2的入料口泵压注入外环缝2内，并以所述设定速度充填接缝耐火材料直至将缝隙填充满；或者通过所述喂料装置经m个内环缝4的入料口泵压注入内环缝4内，并以所述设定速度充填接缝耐火材料直至将缝隙填充满；
第3步：实时监测所述接缝耐火材料在所述外环缝2内的充填情况以及均匀性，并记录填满所述外环缝2的充填完全时间；或实时监测所述接缝耐火材料在所述内环缝4内的充填情况以及均匀性，并记录填满所述内环缝4的充填完全时间；
第4步：利用至少两个外环缝出料口6或者至少两个内环缝出料口8进行排放回收所述接缝耐火材料。具体来说，所述记录填满所述外环缝的充填完全时间之后，利用至少两个外环缝出料口排放回收所述接缝耐火材料；所述记录填满所述内环缝的充填完全时间之后，利用至少两个内环缝出料口排放回收所述接缝耐火材料。
在具体的实施过程中，接缝耐火材料分为冷态和热态，内环缝出料口8或外环缝出料口6仅能排放回收冷态接缝耐火材料；如果是热态的，温度超过200℃左右，就固化了，内环缝出料口8或外环缝出料口6则无法排放回收热态接缝耐火材料。
在转炉炉底快换的工艺中，主要的难点在于活动炉底与固定炉身接缝处耐火材料充填的密实性与寿命。而本发明中提供的一种转炉炉底接缝耐火材料充填方法及装置，只需按照上述方法步骤调整设置好，操作简单且稳定，可以完全模拟出实际转炉炉底快换工艺过程中接缝耐火材料的充填情况，配合使用特定配方的接缝耐火材料，可保证转炉正常生产的同时，提高炉龄与全炉役碳氧积。该实验装置测量准确，成本较低，可为转炉炉底快换工艺的顺行提供有力的技术保障，有效帮助解决转炉底吹效果与炉龄同步的技术难题。
下面举例进行说明。
实施例1
此装置为一套双环缝模具，包括外环缝2、环形燃烧室3、内环缝4、外环缝入料口5、外环缝出料口6、内环缝入料口7、内环缝出料口8以及圆形鼓风口9；双环缝模具焊接在八边形固定支撑架1上。内环缝入料口7数量为4个，均匀对称分布在双环缝模具的内环缝4底部内缘上；内环缝出料口8数量为2个，对称分布在双环缝模具的内环缝4底部内缘圆周直径上；双环缝模具由镁碳砖制成；八边形固定支撑架1材质为钢。内环缝4圆周直径为2100mm，内环缝4的缝隙宽度为100mm，内环缝4的缝隙高度为800mm。
首先，将实验温度设置为室温，即20℃；之后，再将第一泵机10、第一搅拌罐11、第一物料分配器12、内环缝入料口7用第一连接管道13按照图中示意进行连接；将第一搅拌罐11内预先搅拌好的接缝耐火材料通过第一物料分配器12以第一连接管道13连接布管的方式，经内环缝入料口7泵压注入内环缝4内，以设定速度充填接缝耐火材料直至将缝隙填充满；观察接缝耐火材料在实验模具环缝内的充填情况以及均匀性，并记录实验过程中泵机压力的变化以及实验模具环缝的充填完全时间；实验结束后，接缝耐火材料由内环缝出料口8排放回收。
实施例2
此装置为一套双环缝模具，包括外环缝2、环形燃烧室3、内环缝4、外环缝入料口5、外环缝出料口6、内环缝入料口7、内环缝出料口8以及圆形鼓风口9；双环缝模具焊接在八边形固定支撑架1上。外环缝入料口5数量为8个，均匀对称分布在双环缝模具的外环缝2底部外缘上；外环缝出料口6数量为2个，对称分布在双环缝模具的外环缝2底部外缘圆周直径上；环形燃烧室3的圆形鼓风口9数量为12个，沿双环缝模具的底面圆周均匀布置。双环缝模具由镁碳砖制成；八边形固定支撑架1材质为钢。外环缝2圆周直径为4000mm，外环缝2的缝隙宽度为60mm，外环缝2的缝隙高度为1000mm。
首先，通过由环形燃烧室3的圆形鼓风口9添加焦炭，将实验温度设置为600℃；另外，基于控制装置确定出的物料分配器、泵机、搅拌罐、连接管道的数量为两套，将第一泵机10、第一搅拌罐11、第一物料分配器12、第一连接管道13进行连接，外环缝入料口5和第一连接管道13连接；进一步的，还会将第二泵机、第二搅拌罐、第二物料分配器、第二连接管道进行连接，且第二连接管道也连接外环缝入料口5。
将两个搅拌罐内预先搅拌好的接缝耐火材料通过各自的物料分配器以各自的连接管道交叉布管的方式，经各自连接的外环缝入料口5泵压注入外环缝2内，以设定速度充填接缝耐火材料直至将缝隙填充满；观察接缝耐火材料在实验模具环缝内的充填情况以及均匀性，并记录实验过程中泵机压力的变化以及实验模具环缝的充填完全时间。
本发明中，只需将装置的初始位置和条件调整设置好，不仅能满足冷、热态或者不同温度范围内的活动炉底与固定炉身接缝处的耐火材料充填实验要求，而且能够通过调整内/外环缝的缝隙宽度来实验模拟不同吨位转炉的炉底快换接缝处的耐火材料密实情况。经验证，实验炉底接缝内的充填耐火材料固化粘结后，其各项理化性能与转炉炉底耐火砖的相近或更佳。本发明提供的一种转炉炉底接缝耐火材料充填实验装置和方法，操作简单且稳定，配合使用特定配方的接缝耐火材料，可保证转炉正常生产的同时，提高炉龄与全炉役碳氧积。
通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
本发明公开了一种转炉炉底接缝耐火材料充填方法及装置，该装置包括：多边形固定支撑架、双环缝模具和喂料装置；其中，所述的双环缝模具固定在所述多边形固定支撑架上；所述双环缝模具包括：外环缝，环形燃烧室，内环缝。所述外环缝上设置有n个外环缝入料口和至少两个外环缝出料口，且n≥2；所述内环缝上设置有m个内环缝入料口和至少两个内环缝出料口，且m≥2；所述环形燃烧室中设置有多个圆形鼓风口；所述喂料装置用于接收控制装置的控制信号，然后利用所述n个外环缝入料口向所述外环缝进行喂料；或者利用所述m个内环缝入料口向所述内环缝进行喂料，并记录所述外环缝或者所述内环缝的填充完全所用时间。上述装置能够完全模拟出实际转炉炉底快换工艺过程中接缝耐火材料的充填情况，配合使用特定配方的接缝耐火材料，可保证转炉正常生产的同时，提高炉龄与全炉役碳氧积。该实验装置测量准确，成本较低，可为转炉炉底快换工艺的顺行提供有力的技术保障，有效帮助解决转炉底吹效果与炉龄同步的技术难题。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。