一种铁水包用耐火砖及其制备方法和铁水包与流程

1.本发明属于冶金行业熔融金属容器技术领域，尤其涉及一种铁水包用耐火砖及其制备方法和铁水包。


背景技术：

2.在钢铁冶炼行业中，铁水包是盛接、运输铁水的大型工具，随着“一包到底全三脱”工艺的推行，铁水包内衬工作层耐火砖不但要与高温铁水、高炉渣长时间接触，同时也要受到流注冲刷和脱硫渣的侵蚀，尤其是用于kr铁水预处理的铁水包受到铁水机械冲刷、炉渣的侵蚀更为严重。目前对铁水包工作层残厚的检查，主要还是靠热态人工观察法检查，无法对铁水包工作层残厚进行准确预测，存在铁水包穿包、漏铁等重大安全隐患。因此，如何准确掌握铁水包残厚，保证运行铁水包包衬厚度在安全范围内是铁水包安全周转的重要指标。


技术实现要素：

3.为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种铁水包用耐火砖及其制备方法和铁水包，该方法可以非常容易的获知内衬残厚是否达到安全下限，从而准确的接触铁水包穿包和漏铁的安全隐患。
4.一方面，本发明提供了一种铁水包用耐火砖，所述耐火砖包括，
5.铁水包砖，所述铁水包砖一个表面上设置有嵌入孔；
6.嵌入棒，所述嵌入棒所用原料包括如下中的任意一种：莫来石、碳；所述嵌入棒嵌入所述嵌入孔中。
7.进一步地，所述嵌入棒的直径为15
‑
20mm。
8.进一步地，所述嵌入棒的轴线与所述铁水包砖的一个表面呈90
°
，所述嵌入棒的轴线与所述铁水包砖远离铁水的一端距离为65
‑
75mm。
9.进一步地，所述铁水包砖为如下任意一种：铝碳化硅碳砖、红柱石碳化硅碳砖和莫来石碳化硅碳砖。
10.进一步地，所述嵌入棒与所述嵌入孔之间的负公差为0.5
‑
1mm。
11.进一步地，所述嵌入孔贯穿于所述铁水包砖。
12.进一步地，所述耐火砖的长度≥150mm，所述耐火砖的宽度≥100mm，所述耐火砖的高度≥100mm。
13.第二方面，本发明实施例提供了上述的一种铁水包用耐火砖的制备方法，所述方法包括，
14.获得具有所述嵌入孔的铁水包砖；
15.用莫来石或者碳制成嵌入棒；
16.将所述嵌入棒嵌入所述嵌入孔中，制得铁水包用耐火砖。
17.进一步地，获得具有所述嵌入孔的铁水包砖，包括，
18.将铁水包砖用原料混合后置于模具中浇注，获得具有所述嵌入孔的铁水包砖。
19.再一方面，本发明实施例还提供了一种铁水包，所述铁水包的工作层由上述的耐火砖砌筑而成，所述嵌入棒竖直设置。
20.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
21.本发明提供了一种铁水包用耐火砖及其制备方法和铁水包，耐火砖包括铁水包砖和嵌入棒，嵌入棒所用原料包括如下中的任意一种：莫来石、碳，嵌入棒嵌入到铁水包砖的嵌入孔中。使用上述结构的耐火砖砌筑铁水包的工作层，当铁水包工作时，耐火砖会受到铁水以及脱硫渣的侵蚀，耐火砖会逐渐被侵蚀掉，从而漏出嵌入棒；由于嵌入棒由莫来石或者碳制成，这种嵌入棒在铁水1000
‑
1550℃的温度条件下呈现出与铁水包砖不同的亮度，其中莫来石制成的嵌入棒的颜色比铁水包砖的颜色暗，碳制成的嵌入棒的颜色比铁水包砖的颜色更明亮，因此，按照铁水包内衬残厚的安全下限数据来设计嵌入棒的具体位置，当在热态下查看到铁水包的工作层呈现出明暗不同的区域，表示铁水包内衬以不宜继续使用，应重新砌筑，从而可以简单的获知铁水包内衬使用结束时间，避免人工观察法检查不准确，导致内衬残厚过小造成的铁水包穿包和漏铁等重大安全隐患。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
23.图1为本发明实施例提供的一种铁水包用耐火砖结构示意图；
24.图2为图1中的剖面图；
25.图3为图1中的嵌入棒结构示意图。
26.图4为本发明实施例提供的又一种铁水包用耐火砖结构示意图。
具体实施方式
27.下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
28.在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
29.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
30.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
31.本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
32.一方面，本发明提供了一种铁水包用耐火砖，结合图1，所述耐火砖包括铁水包砖1
和嵌入棒2。
33.其中，铁水包砖1的一个表面上设置有嵌入孔；嵌入棒所用原料包括如下中的任意一种：莫来石、碳，且嵌入棒2嵌入上述的嵌入孔中。
34.使用上述结构的耐火砖砌筑铁水包的工作层，当铁水包工作时，耐火砖会受到铁水以及脱硫渣的侵蚀，耐火砖会逐渐被侵蚀掉，从而漏出嵌入棒；由于嵌入棒由莫来石或者碳制成，这种嵌入棒在铁水1000
‑
1550℃的温度条件下呈现出与铁水包砖不同的亮度，其中莫来石制成的嵌入棒的颜色比铁水包砖的颜色暗，碳制成的嵌入棒的颜色比铁水包砖的颜色更明亮，因此，查看到铁水包的工作层呈现出明暗不同的区域，表面此处已经被侵蚀至嵌入棒，根据耐火砖砌筑时测得的嵌入棒至工作层边部的距离以及保护层的厚度，就可以获知铁水包包衬残厚的具体数据，可根据铁水包残厚的临界安全厚度，来设计嵌入棒轴线至铁水包铁皮之间的距离，这样只要观察到铁水包的工作层出现明暗不同的区域，表示铁水包内衬以不宜继续使用，应重新砌筑，从而可以简单的获知铁水包内衬使用结束时间，避免由于内衬残厚过小造成的铁水包穿包和漏铁等重大安全隐患。
35.嵌入棒2采用黏土莫来石砖或者碳棒作为嵌入材料，其与铁水包砖在高温下明暗区别明显。
36.作为本发明实施例的一种实施方式，所述嵌入棒2的直径为15
‑
20mm。
37.嵌入棒2可以是圆柱形也可以是长方体形、正方体形，在此不做具体限定。当嵌入棒2为圆柱形的时候，其直径可以为15
‑
20mm，嵌入棒为其他形状时可根据实际需要灵活调整尺寸，在此亦不做具体限定。
38.作为本发明实施例的一种实施方式，所述嵌入棒2的轴线与所述铁水包砖1的一个表面呈90
°
，嵌入棒2的轴线与铁水包砖1远离铁水的一端距离为65
‑
75mm。当嵌入棒2为圆柱形的时候，可以轴线竖直放置，也可以水平放置，也可以是其他角度，以方便耐火砖生产和内衬残厚观察为宜。本发明中65
‑
75mm的距离设置是基于残厚临界值进行设计，不同的企业可根据需要自行调整，在此不做具体限定。
39.作为本发明实施例的一种实施方式，所述铁水包砖1包括但不限于如下任意一种：铝碳化硅碳砖、红柱石碳化硅碳砖和莫来石碳化硅碳砖。铁水包砖一般为上述的三种，这三种与本发明提供的嵌入棒的材料，在高温条件下，亮度差异最大。
40.在本发明中，铝碳化硅碳砖中可以包括al2o3、sic和c，具有良好的抗冲刷、抗熔渣蚀性，荷重软化温度高和热震稳定性好等特点，适用于铁水包、鱼雷罐等。红柱石碳化硅碳砖可以包括如下质量分数的原料：红柱石15
‑
30％，锆莫来石5
‑
20％，刚玉10
‑
30％，碳化硅5
‑
18％，石墨5
‑
12％，金属铝粉1
‑
3％，金属硅粉1
‑
3％，高温沥青1
‑
4％，热固树脂2
‑
5％。将上述原料混合后强制搅拌混碾，然后采用摩擦压力机机压成型，然后低温处理自然冷却后制得。莫来石碳化硅碳砖可以包括如下份数的原料：粒度为5
‑
3mm的电熔莫来石35
‑
55，粒度为250
‑
300目的亚白刚玉10
‑
15，粒度为0
‑
2mm的碳化硅精矿10
‑
15，粒度为180
‑
200目的碳化硅精矿25
‑
30，粒度为5
‑
6微米的al2o3微粉3
‑
5，纸浆1
‑
2，金属铝1
‑
2，金属硅1
‑
2。
41.作为本发明实施例的一种实施方式，所述嵌入棒2与所述嵌入孔之间的负公差为0.5
‑
1mm。负公差控制在该范围内，既可保证嵌入棒与铁水包砖之间的连接强度，还可以在出现异常剧烈侵蚀时使嵌入棒脱落，热检时可以在铁水包侧壁上观察到明显的凹痕，便于安全控制。嵌入孔未贯穿，可以有效控制嵌入棒嵌入深度，使嵌入棒上表面与砖体形成负公
差，防止砖面平整度超标。
42.作为本发明实施例的一种实施方式，所述嵌入孔还可以贯穿于所述铁水包砖。
43.作为本发明实施例的一种实施方式，所述耐火砖的长度≥150mm，所述耐火砖的宽度≥100mm，所述耐火砖的高度≥100mm。为了给截面为圆形的铁水包砌筑内衬，耐火砖的形状可以为楔形，详见图4。
44.另一方面，本发明实施例还提供了上述的一种铁水包用耐火砖的制备方法，所述方法包括，
45.s1，获得具有所述嵌入孔的铁水包砖；
46.作为本发明实施例的一种实施方式，获得具有所述嵌入孔的铁水包砖，包括，
47.将铁水包砖用原料混合后置于模具中浇注，获得具有所述嵌入孔的铁水包砖。
48.s2，用莫来石或者碳制成嵌入棒；
49.在制备嵌入棒时，要考虑后续铁水包砖的砌筑要求，当嵌入棒由莫来石制成时，嵌入棒的制备可以采用整体浇筑，钻孔切割取材，当嵌入棒采用碳制成时，可以订购成品，也可以以石墨、冶金焦、无烟煤为原料，树脂作为粘结剂，还可以添加沥青，来进行制备
50.s3，将所述嵌入棒嵌入所述嵌入孔中，制得铁水包用耐火砖。
51.装配中可以采用负公差装配。
52.再一方面，本发明还提供了一种铁水包，该铁水包的工作层由上述的耐火砖砌筑而成，其中嵌入棒竖直设置。
53.下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的一种铁水包用耐火砖及其制备方法和铁水包进行详细说明。
54.实施例1
55.实施例1提供了一种铁水包用楔形耐火砖，该楔形耐火砖的长度为180mm，两个宽度分别为150和177mm，高度为100mm。该耐火砖包括铝碳化硅碳砖和粘土莫来石嵌入棒，其中，铝碳化硅碳砖的上表面设置有一个嵌入孔，嵌入孔轴向与耐火砖厚度方向平行，嵌入孔的轴与长度较长的宽边的距离是70mm，嵌入孔的直径为20mm，深度为75mm，粘土莫来石嵌入棒嵌入至嵌入孔中，嵌入棒的直径为19.5mm，长度为74mm。
56.采用实施例1提供的耐火砖砌筑铁水包的工作层，耐火砖的高度方向与竖直方向平行，耐火砖的长度方向延长线经过铁水包的圆心轴，砌筑时，长度较短的宽边与铁水接触，长度较长的宽边远离铁水。采用该耐火砖砌筑的铁水包在实际工作中，1350℃下热态观察，在铁水包的包壁上出现了较暗的区域，这表示该部位的铁水包残厚＜80mm，接近临界安全厚度70mm，该铁水包停止使用，重新砌筑内衬。
57.实施例2
58.实施例2提供了一种铁水包用楔形耐火砖，该楔形耐火砖的长度为220mm，两个宽度分别为135mm和165mm，高度为120mm。该耐火砖包括红柱石碳化硅碳砖和碳棒，其中，红柱石碳化硅碳砖的上表面设置有一个长方体形的嵌入孔，长方体形的厚度方向与耐火砖厚度方向平行，长方体形的垂直于截面的中心线与耐火砖的较长宽边的距离是70mm，长方体的长度为20mm，宽度为20mm，深度为75mm，碳棒嵌入至嵌入孔中，嵌入棒的长度为19.5mm，宽度为19.5mm，厚度为74mm。
59.采用实施例2提供的耐火砖砌筑铁水包的工作层，耐火砖的厚度方向与竖直方向
平行，耐火砖的长度方向延长线经过铁水包的圆心轴，砌筑时，长度较短的宽边与铁水接触，长度较长的宽边远离铁水。采用该耐火砖砌筑的铁水包在实际工作中，1350℃下，热态观察，在铁水包的包底上出现了较亮的区域，这表示该部位的铁水包残厚为80mm以下，接近临界安全厚度70mm，该铁水包停止使用，重新砌筑内衬。
60.实施例3
61.实施例3提供了一种铁水包用楔形耐火砖，该楔形耐火砖的长度为160mm，两个宽度分别为130mm和165mm，高度为100mm。该耐火砖包括莫来石碳化硅碳砖和粘土莫来石嵌入棒，其中，莫来石碳化硅碳砖的上表面设置有一个贯通的嵌入孔，嵌入孔轴向与耐火砖厚度方向平行，嵌入孔的轴与耐火砖的较长的宽边的距离是70mm，嵌入孔的直径为16mm，深度为100mm，粘土莫来石嵌入棒嵌入至嵌入孔中，嵌入棒的直径为15.5mm，长度为100mm。
62.采用实施例3提供的耐火砖砌筑铁水包的工作层，耐火砖的厚度方向与竖直方向平行，耐火砖的长度方向延长线经过铁水包的圆心轴。采用该耐火砖砌筑的铁水包在实际工作中，1350℃下，热态观察，在铁水包的包壁上出现了较暗的区域，这表示该部位的铁水包残厚为78mm以下，接近临界安全厚度70mm，该铁水包停止使用，重新砌筑内衬。
63.本发明的目的在于提供一种铁水包用残厚可标识的耐火砖，通过在铁水包制砖过程中设计与铁水包砖热态下亮度不同的嵌入棒作为特殊标识物，在保证工作衬受铁水、渣铁侵蚀到残厚控制下限时，能很明显的显现；同时该设计要考虑铁水包的砌筑工艺，考虑合理的装配余量，减少对现场铁水包砌筑的影响；通过合理的选材要实现铁水包热态(1150
‑
1350℃)检查时，标识物的清晰识别。
64.本发明还具有如下优点：
65.(1)采用专门设计的模具，可以提高脱膜率；
66.(3)嵌入棒与铁水包砖装配完成后作为整砖包装，确保了产品质量，对现场砌筑质量无影响；
67.(4)通过铁水包砖与嵌入棒材料配合，可以实现热态下两种材料亮度的区分，能够为现场铁水包侵蚀情况进行评判；同时，在使用过程中嵌入棒与砖体相对独立，一旦发生异常剧烈侵蚀，嵌入棒脱落，热检时可以在铁水包侧壁上观察到明显的凹痕，便于安全控制。
68.最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
69.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的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发明范围的所有变更和修改。
70.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。