梯度气幕挡墙及其制造方法

摘要

本发明涉及钢铁冶炼设备领域，提供了一种梯度气幕挡墙，包括气室，所述气室包括第一气室和设置于第一气室上方的第二气室，所述第一气室和第二气室的外表面均覆盖有隔热层，所述隔热层的外部浇注设置有工作层，第一气室设置有第一出气管，第二气室设有第二出气管，工作层上设有第一出气缝和第二出气缝，第二出气缝为条形且从工作层表面延伸至第二出气管的管口，第一出气缝为竖直设置的条形气缝且从工作层表面延伸至第一出气管的管口。通过在气室的外部设置隔热层，避免气室温度过高，从而提高气室的使用寿命。还提供了制造方法，包括以下步骤：焊接气室、进气管和出气管；浇注隔热层；浇注工作层。本方法能够保证气幕挡墙的质量，确保使用寿命。

权利要求

1.梯度气幕挡墙，包括气室，其特征在于：所述气室包括第一气室(10)和设置于第一气室(10)上方的第二气室(20)，所述第一气室(10)和第二气室(20)的外表面浇注设置有隔热层(30)，所述隔热层(30)的外部浇注设置有工作层(40)；

所述第一气室(10)设置有第一进气管(11)，所述第二气室(20)设置有第二进气管(21)，所述第一进气管(11)和第二进气管(21)的进气端延伸至工作层(40)外部；

所述第一气室(10)的出气面设置有一组第一出气管(12)，所述第二气室(20)的出气面设置有一组第二出气管(22)，所述工作层(40)上设置有一组第一出气缝(41)和一组第二出气缝(42)，所述第二出气缝(42)为水平设置的条形气缝且从工作层(40)表面延伸至第二出气管(22)的管口，所述第一出气缝(41)为竖直设置的条形气缝且从工作层(40)表面延伸至第一出气管(12)的管口。

2.如权利要求1所述的梯度气幕挡墙，其特征在于：所述隔热层(30)由氧化铝空心球、氧化铝粉末和磷酸二氢铝组成。

3.如权利要求2所述的梯度气幕挡墙，其特征在于：所述隔热层(30)各成分的质量百分比为：粒径为1～3mm的氧化铝空心球50～80％，粒径为0.074～1mm的氧化铝粉末5～20％，粒径小于0.074mm的氧化铝粉末5～20％，其余为结合剂磷酸二氢铝。

4.如权利要求1所述的梯度气幕挡墙，其特征在于：所述工作层(40)各组分的质量百分比为：粒径8～5mm的氧化铝12～15％，粒径5～3mm的氧化铝15～20％，粒径3～1mm氧化铝15～20％，粒径1～0.074mm的氧化铝20～25％，粒径小于0.074mm的氧化铝20～25％，粒径20～50nm的二氧化锆5～8％，活性氧化铝粉末4～6％，硅微粉3～5％。

5.如权利要求1所述的梯度气幕挡墙，其特征在于：相邻两所述第一出气管(12)之间的间距为40～50mm；相邻两所述第二出气管(22)之间的间距为40～50mm。

6.如权利要求1所述的梯度气幕挡墙，其特征在于：所述第二出气缝(42)的高度为0.5～1mm，宽度为10～15mm；所述第一出气缝(41)的高度为15～20mm，宽度为0.5～1mm。

7.如权利要求6所述的梯度气幕挡墙，其特征在于：所述第一进气管(11)和第二进气管(21)的内径为8～10mm，所述第一出气管(12)和第二出气管(22)的内径为3～4mm。

8.如权利要求1所述的梯度气幕挡墙，其特征在于：所述第一气室(10)和第二气室(20)之间的距离为150～200mm。

9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的梯度气幕挡墙，其特征在于：所述第一气室(10)相对应的两个侧面均设置有第一出气管(12)，工作层(40)的两侧均设置有从表面延伸至第一出气管(12)的第一出气缝(41)；

所述第二气室(20)相对应的两个相对应的侧面均设置有第二出气管(22)，所述工作层(40)的两侧均设置有从表面延伸至第二出气管(22)的第二出气缝(42)。

10.如权利要求9所述的梯度气幕挡墙的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、采用耐热钢板焊接第一气室(10)和第二气室(20)；

B、在第一气室(10)的两侧和顶面钻孔，并焊接第一进气管(11)和第一出气管(12)；在第二气室(20)的两侧和顶面钻孔，并焊接第二进气管(21)和第二出气管(22)；

C、依次将第一气室(10)和第二气室(20)装入模具，并在第一出气管(12)的管口与模具内壁之间水平放置钢片，在第二出气管(22)的管口与模具内壁之间竖直放置钢片；

D、浇注隔热层(30)和工作层(40)，确保第一进气管(11)和第二进气管(21)的管口位于工作层(40)的外部；

E、震动成型，养护24小时后脱模；

F、在110～130℃的环境中干燥24～30小时，再在1200℃以上的环境中烘烤15～20小时。

说明书

梯度气幕挡墙及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢铁冶炼-连铸设备领域，尤其是一种梯度气幕挡墙及其制造方法。

背景技术

[0002] 近二十年来,连铸技术在全球范围内得到迅速发展。伴随着连铸技术的迅速发展,钢液的质量尤其是钢液中非金属夹杂物的含量,已经引起众多研究者的关注。钢冶炼过程中，中间包是可调整成分的最后一个冶炼环节，此后的连铸连轧阶段便无法再调整成分。中包冶金过程中，采用气幕挡墙砖向中间包内吹入氩气以去除钢液中非金属夹杂物和微小夹杂,是洁净钢水提高钢水质量较有效的途径。

[0003] 现有的气幕挡墙有多种，专利CN200720151456.3开发了一种分别环绕在中间包各个水口周围环体形气幕挡墙，对注入的钢水完全气洗。专利CN200820004820.8、CN201120222103.4发明一种气幕挡墙，包括透气本体和部分包裹于所述透气本体外的保护体，所述透气本体的透气表面暴露于所述保护体外。专利CN200820004824.6发明一种间断布缝的气幕挡墙，在所述气幕挡墙工作表面上，位于同一条直线上的气缝之间是间断的。专利CN200910097748.7开发了一种气幕挡墙，包括浇注体以及固定在浇注体上的透气板，所述浇注体与透气板之间成型有气室，所述气室通过通气管与外界连通，气体进入气室后穿过透气板，净化钢水。

[0004] 上述气幕挡墙均为单气室，在使用时气室压力无法进行梯度调节，对钢水的净化效果不够好。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种对钢水的净化效果更好的梯度气幕挡墙。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：梯度气幕挡墙，包括气室，所述气室包括第一气室和设置于第一气室上方的第二气室，

[0007] 所述第一气室和第二气室的外表面浇注设置有隔热层，所述隔热层的外部浇注设置有工作层；

[0008] 所述第一气室设置有第一进气管，所述第二气室设置有第二进气管，所述第一进气管和第二进气管的进气端延伸至工作层外部；

[0009] 所述第一气室的出气面设置有一组第一出气管，所述第二气室的出气面设置有一组第二出气管，所述工作层上设置有一组第一出气缝和一组第二出气缝，所述第二出气缝为水平设置的条形气缝且从工作层表面延伸至第二出气管的管口，所述第一出气缝为竖直设置的条形气缝且从工作层表面延伸至第一出气管的管口。

[0010] 进一步地，所述隔热层由氧化铝空心球、氧化铝粉末和磷酸二氢铝组成。

[0011] 进一步地，所述隔热层各成分的质量百分比为：粒径为1～3mm的氧化铝空心球50～80％，粒径为0.074～1mm的氧化铝粉末5～20％，粒径小于0.074mm的氧化铝粉末5～20％，其余为结合剂磷酸二氢铝。

[0012] 进一步地，所述工作层各组分的质量百分比为：粒径8～5mm的氧化铝12～15％，粒径5～3mm的氧化铝15～20％，粒径3～1mm氧化铝15～20％，粒径1～0.074mm的氧化铝20～25％，粒径小于0.074mm的氧化铝20～25％，粒径20～50nm的二氧化锆5～8％，活性氧化铝粉末4～6％，硅微粉末3～5％。

[0013] 进一步地，相邻两所述第一出气管之间的间距为40～50mm；相邻两所述第二出气管之间的间距为40～50mm。

[0014] 进一步地，所述第二出气缝的高度为0.5～1mm，宽度为10～15mm；所述第一出气缝的高度为15～20mm，宽度为0.5～1mm。

[0015] 进一步地，所述第一进气管和第二进气管的内径为8～10mm，所述第一出气管和第二出气管的内径为3～4mm。

[0016] 进一步地，所述第一气室和第二气室之间的距离为150～200mm。

[0017] 进一步地，所述第一气室相对应的两个侧面均设置有第一出气管，工作层的两侧均设置有从表面延伸至第一出气管的第一出气缝；

[0018] 所述第二气室相对应的两个相对应的侧面均设置有第二出气管，所述工作层的两侧均设置有从表面延伸至第二出气管的第二出气缝。

[0019] 还提供了一种上述梯度气幕挡墙的制造方法，包括以下步骤：

[0020] A、采用耐热钢板焊接第一气室和第二气室；

[0021] B、在第一气室的两侧和顶面钻孔，并焊接第一进气管和第一出气管；在第二气室的两侧和顶面钻孔，并焊接第二进气管和第二出气管；

[0022] C、依次将第一气室和第二气室装入模具，并在第一出气管的管口与模具内壁之间水平放置钢片，在第二出气管的管口与模具内壁之间竖直放置钢片；

[0023] D、浇注隔热层和工作层，确保第一进气管和第二进气管的管口位于工作层的外部；

[0024] E、震动成型，养护24小时后脱模；

[0025] F、在110～130℃的环境中干燥24～30小时，再在1200℃以上的环境中烘烤15～20小时。

[0026] 本发明的有益效果是：梯度气幕挡墙，通过在气室的外部设置隔热层，避免在使用时气室直接接触中间包，降低了传递至气室的热量，有利于防止气室吸热过多而软化，从而提高气室的使用寿命。采用两个气室，气缝双层交错布置，可以独立调节每个气室的流量和压力，从而实现钢水中气幕的灵活控制，对钢水的净化效果更好。

[0027] 梯度气幕挡墙的制造方法，能够保证气幕挡墙使用效果。

附图说明

[0028] 图1是本发明梯度气幕挡墙主视剖视图；

[0029] 图2是本发明梯度气幕挡墙侧视图；

[0030] 附图标记：10—第一气室；11—第一进气管；12—第一出气管；20—第二气室；21—第二进气管；22—第二出气管；30—隔热层；40—工作层；41—第一出气缝；42—第二出气缝。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0032] 如图1、图2所示，本发明的梯度气幕挡墙，包括气室，所述气室包括第一气室10和设置于第一气室10上方的第二气室20，

[0033] 所述第一气室10和第二气室20的外表面浇注设置有隔热层30，所述隔热层30的外部浇注设置有工作层40；

[0034] 所述第一气室10设置有第一进气管11，所述第二气室20设置有第二进气管21，所述第一进气管11和第二进气管21的进气端延伸至工作层40外部；

[0035] 所述第一气室10的出气面设置有一组第一出气管12，所述第二气室20的出气面设置有一组第二出气管22，所述工作层40上设置有一组第一出气缝41和一组第二出气缝42，所述第二出气缝42为水平设置的条形气缝且从工作层40表面延伸至第二出气管22的管口，所述第一出气缝41为竖直设置的条形气缝且从工作层40表面延伸至第一出气管12的管口。

[0036] 第一气室10和第二气室20采用长方体形，其尺寸根据中间包的型号和规格确定。第一进气管11和第二进气管21用于向气室中通入氩气等惰性气体；第一出气管12和第二出气管22用于将气体引出并通入气缝。第二出气缝42水平设置，第一出气缝41竖直设置，用于改变气幕形态；钢水先后通过第二出气缝42和第一出气缝41进行两次气洗，保证净化更加彻底，对钢水的净化效果更好。隔热层30具有隔热的作用，避免了气室与中间包直接接触，减少了传递至气室的热量，防止气室吸热过多而软化，从而提高气室的使用寿命。采用两个气室，每个气室内的流量和压强可以分别调节，从而实现钢水中气幕的灵活控制，对钢水的净化效果更好。

[0037] 所述隔热层30由氧化铝空心球、氧化铝粉末和磷酸二氢铝组成。氧化铝和磷酸二氢铝不仅耐热性好，且部分氧化铝采用空心结构，能够有效地减少热传递，提高隔热效果，增加使用寿命。

[0038] 为了进一步地保证隔热效果，所述隔热层30各成分的质量百分比为：粒径为1～3mm的氧化铝空心球50～80％，粒径为0.074～1mm的氧化铝粉末5～20％，粒径小于0.074mm的氧化铝粉末5～20％，其余为结合剂磷酸二氢铝。

[0039] 所述工作层40各组分的质量百分比为：粒径8～5mm的氧化铝12～15％，粒径5～3mm的氧化铝15～20％，粒径3～1mm氧化铝15～20％，粒径1～0.074mm的氧化铝20～25％，粒径小于0.074mm的氧化铝20～25％，粒径20～50nm的二氧化锆5～8％，活性氧化铝粉末4～6％，硅微粉末3～5％。制造时，将不同粒径的的氧化铝颗粒、二氧化锆、活性氧化铝以及硅微粉加水混合均匀，浇注性能好，在浇注完成后，第一出气缝41和第二出气缝42的成型模具容易取出，且能够保证第一出气缝41和第二出气缝42的尺寸精度。此外，本工作层40在耐高温的同时还具有较高的强度，有利于保证使用效果。

[0040] 各个结构的尺寸根据实际的中间包大小、规格、安装方式等具体设置，作为优选的技术方案，相邻两所述第一出气管12之间的间距为40～50mm；相邻两所述第二出气管22之间的间距为40～50mm。所述第二出气缝42的高度为0.5～1mm，宽度为10～15mm；所述第一出气缝41的高度为15～20mm，宽度为0.5～1mm。所述第一进气管11和第二进气管21的内径为8～10mm，所述第一出气管12和第二出气管22的内径为3～4mm。所述第一气室10和第二气室20之间的距离为150～200mm。

[0041] 所述第一气室10相对应的两个侧面均设置有第一出气管12，工作层40的两侧均设置有从表面延伸至第一出气管12的第一出气缝41；所述第二气室20相对应的两个相对应的侧面均设置有第二出气管22，所述工作层40的两侧均设置有从表面延伸至第二出气管22的第二出气缝42。能够提高钢水洁净程度。

[0042] 上述梯度气幕挡墙的制造方法，包括以下步骤：

[0043] A、采用耐热钢板焊接第一气室10和第二气室20；

[0044] B、在第一气室10的两侧和顶面钻孔，并焊接第一进气管11和第一出气管12；在第二气室20的两侧和顶面钻孔，并焊接第二进气管21和第二出气管22；

[0045] C、依次将第一气室10和第二气室20装入模具，并在第一出气管12的管口与模具内壁之间水平放置钢片，在第二出气管22的管口与模具内壁之间竖直放置钢片；

[0046] D、浇注隔热层30和工作层40，确保第一进气管11和第二进气管21的管口位于工作层40的外部；

[0047] E、震动成型，养护24小时后脱模；

[0048] F、在110～130℃的环境中干燥24～30小时，再在1200℃以上的环境中烘烤15～20小时。

[0049] 耐热钢板具有良好的耐热性能，在高温时也能够保证较高的强度，适应高温工作环境。第一气室10和第二气室20焊接成型，连接强度高，密封性好。步骤C中，水平钢片用于第二出气缝42的成型，竖直钢片用于第一出气缝41的成型。步骤D中，隔热层30由粒径为1～3mm的氧化铝空心球50～80％，粒径为0.074～1mm的氧化铝粉末5～20％，粒径小于0.074mm的氧化铝粉末5～20％以及结合剂磷酸二氢铝组成，耐热性、隔热性都较好。浇注完后利用震动砼浆，使砼浆颗粒结合更加紧密，工作层40更加牢固。最后经过干燥处理和热处理，使气幕挡墙的性能稳定可靠。

[0050] 实施例一

[0051] 第一气室10的长×宽×高为400×80×120，第二气室20的长×宽×高为420×80×120，均采用2mm厚的耐热钢板焊接成型。第一进气管11和第二进气管21的内径为8mm。第一出气管12的内径为3mm，相邻两第一出气管12之间的间距为40mm；第二出气管22的内径为3mm，相邻两第二出气管22之间的间距为40mm。第二出气缝42的高度为0.8mm，宽度为10mm；
第一出气缝41的高度为15mm，宽度为0.8mm。

[0052] 工作层40各组分的质量百分比为：粒径8～5mm的氧化铝12％，粒径5～3mm的氧化铝15％，粒径3～1mm氧化铝20％，粒径1～0.074mm的氧化铝20％，粒径小于0.074mm的氧化铝20％，粒径20～50nm的二氧化锆5％，活性氧化铝粉末4％，硅微粉末4％。

[0053] 隔热层30各成分的质量百分比为：粒径为1～3mm的氧化铝空心球50％，粒径为0.074～1mm的氧化铝粉末20％，粒径小于0.074mm的氧化铝粉末20％，其余为结合剂磷酸二氢铝。

[0054] 制造时，浇注完成后，养护24小时后脱模；在120℃的环境中干燥24小时，再在1300℃的环境中烘烤15小时。

[0055] 本装置对钢水中非金属夹杂物和微小夹杂的去除率达到90％以上。

[0056] 实施例二

[0057] 第一气室10的长×宽×高为400×80×120，第二气室20的长×宽×高为420×80×120，均采用2mm厚的耐热钢板焊接成型。第一进气管11和第二进气管21的内径为8mm。第一出气管12的内径为3mm，相邻两第一出气管12之间的间距为40mm；第二出气管22的内径为3mm，相邻两第二出气管22之间的间距为40mm。第二出气缝42的高度为0.8mm，宽度为10mm；
第一出气缝41的高度为15mm，宽度为0.8mm。

[0058] 工作层40各组分的质量百分比为：粒径8～5mm的氧化铝12％，粒径5～3mm的氧化铝15％，粒径3～1mm氧化铝20％，粒径1～0.074mm的氧化铝20％，粒径小于0.074mm的氧化铝20％，粒径20～50nm的二氧化锆5％，活性氧化铝粉末4％，硅微粉末4％。

[0059] 隔热层30各成分的质量百分比为：粒径为1～3mm的氧化铝空心球65％，粒径为0.074～1mm的氧化铝粉末12％，粒径小于0.074mm的氧化铝粉末12％，其余为结合剂磷酸二氢铝。

[0060] 制造时，浇注完成后，养护24小时后脱模；在120℃的环境中干燥27小时，再在1300℃的环境中烘烤17小时。

[0061] 本装置对钢水中非金属夹杂物和微小夹杂的去除率达到90％以上。

[0062] 实施例三

[0063] 第一气室10的长×宽×高为400×80×120，第二气室20的长×宽×高为420×80×120，均采用2mm厚的耐热钢板焊接成型。第一进气管11和第二进气管21的内径为8mm。第一出气管12的内径为3mm，相邻两第一出气管12之间的间距为40mm；第二出气管22的内径为3mm，相邻两第二出气管22之间的间距为40mm。第二出气缝42的高度为0.8mm，宽度为10mm；
第一出气缝41的高度为15mm，宽度为0.8mm。

[0064] 工作层40各组分的质量百分比为：粒径8～5mm的氧化铝12％，粒径5～3mm的氧化铝15％，粒径3～1mm氧化铝20％，粒径1～0.074mm的氧化铝20％，粒径小于0.074mm的氧化铝20％，粒径20～50nm的二氧化锆5％，活性氧化铝粉末4％，硅微粉末4％。

[0065] 隔热层30各成分的质量百分比为：粒径为1～3mm的氧化铝空心球80％，粒径为0.074～1mm的氧化铝粉末5％，粒径小于0.074mm的氧化铝粉末5％，其余为结合剂磷酸二氢铝。

[0066] 制造时，浇注完成后，养护24小时后脱模；在120℃的环境中干燥30小时，再在1300℃的环境中烘烤20小时。

[0067] 本装置对钢水中非金属夹杂物和微小夹杂的去除率达到90％以上。