鋼包包壁耐火磚螺旋砌磚法

鋼包環(huán)形砌磚的合門操作既費(fèi)時(shí)又要求高質(zhì)量。事實(shí)上，由于合門磚的選擇和加工，往往會(huì)影響砌磚的質(zhì)量和施工周期。為了加快墻體砌筑進(jìn)度，提高砌磚質(zhì)量，采用了無(wú)合門磚的螺旋砌磚方法，即使用起坡組合磚或不定形耐火材料形成起坡磚層，然后采用螺旋上升砌磚方法。

螺旋磚法的本質(zhì)具有以下特點(diǎn):

(1)磚層不再是水平面，磚層基礎(chǔ)向螺旋磚方向傾斜，每個(gè)工作面傾斜磚層高度。

(2)根據(jù)需要，在一個(gè)環(huán)(360°)內(nèi)可以采用幾個(gè)螺旋臺(tái)階，每一個(gè)臺(tái)階都是一個(gè)砌筑工作面，可以安排一個(gè)筑爐工人。

(3)每個(gè)螺旋臺(tái)階由幾塊起坡磚組成。

螺旋磚起坡基面的位置與包底-包壁接頭的結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般有以下幾種

(1)包底和包壁均采用砌磚結(jié)構(gòu)時(shí)，采用死底砌磚，即先將包底工作襯到包壁安全襯(留有一定間隙并填實(shí)搗打料)，再將包壁工作襯在包底工作襯周圍的砌體基面上。采用螺旋式砌磚法時(shí)，螺旋式起坡組合磚被砌成包底工作襯上表面包壁工作襯的下層。這是一種死底結(jié)構(gòu)，包壁磚可以將包底周圍的工作磚襯里壓住，同時(shí)實(shí)現(xiàn)螺旋式砌磚，包底、包壁和起坡組合磚的接合部結(jié)構(gòu)牢固。

(2)包底工作襯采用整體澆注，包壁工作襯采用砌磚時(shí)，可采用活底，包壁工作襯先從包底安全襯周圍開始，并在包底安全襯周圍直接砌出螺旋基面起坡組合磚和包壁工作襯。整個(gè)包底澆注工作襯的施工，可以在包壁工作襯磚高度超過(guò)包底工作襯表面標(biāo)高后的適當(dāng)時(shí)間安排。該結(jié)構(gòu)既有利于包底澆注料與包壁砌磚的結(jié)合，又將起坡組合磚下移深埋于包底，可避免作為薄弱環(huán)節(jié)的起坡組合磚與高溫熔體直接接觸。

(3)包底工作襯采用整體澆注，包壁工作襯采用砌磚和螺旋砌磚，并用澆注層代替螺旋基面起坡組合磚，這也是一種活底。螺旋基面起坡結(jié)構(gòu)，位于包底安全襯的周圍。本質(zhì)上，這種結(jié)構(gòu)是第二種方案中的起坡組合磚被澆注料層所取代。多年來(lái)，采用起坡組合磚的鋼包墻螺旋砌磚實(shí)踐表明，雖然這種砌磚方法有許多優(yōu)點(diǎn)，但其突出的缺點(diǎn)是，傾斜的螺旋起坡磚的尾與水平磚的交界處，無(wú)論是水平縫還是輻射豎縫，都難以控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，經(jīng)常不可避免地導(dǎo)致加工砍磚。對(duì)于此，砌筑規(guī)范規(guī)定：起坡組合磚的設(shè)計(jì)應(yīng)合理(過(guò)渡應(yīng)平緩)；起坡磚的轉(zhuǎn)折點(diǎn)接合處一般應(yīng)采用機(jī)械加工磚。合理的起坡螺旋基面應(yīng)滿足以下的條件是：磚高度(螺旋起坡臺(tái)階高度)應(yīng)小(不超過(guò)100mm的平砌磚好)，不超過(guò)，考慮到包底-包壁接合部的結(jié)構(gòu)、磚襯和整體襯的特點(diǎn)，以及螺旋磚的優(yōu)點(diǎn)，采用整體澆筑活底、螺旋起坡層和螺旋磚墻，應(yīng)認(rèn)為是比較合理的包裝結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度易于保證。

鋼包耐火磚可以延長(zhǎng)使用壽命。

磚鋼包的特點(diǎn)，必然存在砌縫。是否有砌縫，是磚鋼包與整體鋼包的區(qū)別之一。無(wú)砌縫鋼包整體襯里之所以在磚鋼包后開發(fā)并取代后者，主要原因是除了前者可施工機(jī)械化外，使用壽命長(zhǎng)，因此耐火材料單耗低。同一原料條件下，耐火磚的理化指標(biāo)一般比耐火澆注料強(qiáng)，但澆注整體襯里的使用壽命要長(zhǎng)得多，主要原因是鋼包磚襯里有許多砌縫。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，高溫鋼水和熔渣通過(guò)耐火磚或澆注體的晶界、氣孔或(和)裂紋都可以發(fā)生滲透和侵蝕作用，尺寸比晶界、氣孔和裂紋大得多，顯然更是高溫熔體滲透和侵蝕的通道。許多磚砌鋼包每一塊磚的腐蝕形狀都是饅頭，表明砌縫處的腐蝕比磚工作表面嚴(yán)重，輻射豎縫的腐蝕比水平縫嚴(yán)重。與此同時(shí)發(fā)現(xiàn)，以剝落損壞為主要的饅頭，這些環(huán)節(jié)可以從多方面提高其使用壽命。

一是砌縫厚度。

磚鋼包砌體中磚與磚之間的間隙稱為鋼包砌縫。罐底砌體有磚層間的水平縫和與水平縫垂直的垂直豎縫罐壁環(huán)形砌體有磚層水平縫和與其垂直輻射方向的垂直縫-輻射豎縫。

根據(jù)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鋼水罐砌筑工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》，鋼包磚襯砌縫的厚度；

工作襯砌體采用ⅱ類砌體，磚層水平縫、豎縫、輻射豎縫厚度不大于2mm；安全襯砌體的豎縫和水平縫厚度分別不大于2mm和3mm。檢查數(shù)量:罐底砌體應(yīng)逐層檢查，每層檢查2~4處；罐壁砌體每1.25m高檢查一次，每次檢查2-4處。檢查方法:每個(gè)砌體的5m2表面用塞尺檢查10點(diǎn)，比規(guī)定的砌體厚度大50%以上。ⅱ類砌體(砌體厚度不大于2mm)不得超過(guò)4點(diǎn)，ⅲ類砌體(砌體厚度不大于3mm)不得超過(guò)5點(diǎn)。工業(yè)爐砌筑工程及驗(yàn)收規(guī)范和《筑爐工程手冊(cè)》中沒(méi)有明確規(guī)定鋼磚砌體的砌體厚度，但對(duì)于普通工業(yè)爐的高溫或有爐渣作用的底墻砌體厚度不得超過(guò)2mm(采用ⅱ類砌體)。鋼磚砌體的砌體厚度很可能與此規(guī)定相比較。根據(jù)鋼鐵工業(yè)熱工設(shè)備，采用ⅱ類砌體的熱工業(yè)設(shè)備，一般不得超過(guò)1mmm。

例如，直接接觸鐵水的混合鐵爐(mixer)的工作襯里采用I種砌體(接縫厚度不超過(guò)1毫米)，RH裝置的工作襯里采用一種砌體(接縫厚度不超過(guò)1毫米)，電爐底部和爐墻鎂磚的工作襯里采用一種砌體(接縫厚度不超過(guò)1毫米)。同時(shí)，直接接觸高溫熔渣和鋼水的鋼包工作襯里為什么要使用二種砌體(接縫厚度不超過(guò)2毫米)？此外，與規(guī)定接縫厚度在50%以內(nèi)的接縫相比，實(shí)際上已經(jīng)達(dá)到3毫米。如此不嚴(yán)格的砌體類別(等級(jí))，為什么如此大的砌體厚度會(huì)持續(xù)到今天，

可能有以下原因:

(1)襯砌粘土磚和普通高鋁磚的模鑄鋼包，鋼水溫度不高，鋼水在罐內(nèi)停留時(shí)間不長(zhǎng)。雖然使用壽命不長(zhǎng)，但可以旋轉(zhuǎn)。

(2)粘土磚和高鋁磚的尺寸允許偏差本來(lái)就很大(例如YB5020-2002規(guī)定厚度尺寸≤100mm的允許偏差±1.5mm)，不選擇磚時(shí)I類砌體(砌體厚度不超過(guò)1mm)的要求很困難，選擇磚時(shí)的工程量很大。

(3)鋼包SiO2-Al2O3系耐火磚襯采用高強(qiáng)度耐火泥漿后，耐滲透性和耐腐蝕性明顯提高，對(duì)接縫厚度的嚴(yán)格要求更加寬松。

隨著鑄鋼包和精煉鋼包的出現(xiàn)，罐內(nèi)鋼水溫度的提高和罐內(nèi)鋼水停留時(shí)間的延長(zhǎng)，罐內(nèi)襯改為堿性磚和含碳磚。在普通鋼包升格為精煉鋼包的情況下，罐內(nèi)襯砌體應(yīng)升格為一級(jí)砌體。國(guó)外大部分精煉鋼包磚襯都改為一級(jí)砌體，比如國(guó)外ASEA-SKF鋼包鉻鎂磚工作襯，其砌縫厚度不超過(guò)1mm。然而，中國(guó)精煉鋼包磚襯的砌縫厚度并沒(méi)有降低到不超過(guò)1毫米，仍然使用過(guò)去普通鋼包不超過(guò)2毫米的砌縫。中國(guó)精煉鋼包磚襯的砌縫厚度可以從目前的不超過(guò)2毫米過(guò)渡到不超過(guò)1.5毫米，這是完全可以做到的。

煉鋼包工作襯升格為Ⅰ類砌體，砌縫厚度不大于1mm時(shí)采取磚尺寸(如選磚、成型)措施：

(1)對(duì)于罐底直形磚，耐火磚廠家根據(jù)厚度選擇，分為正、負(fù)標(biāo)記，分批供應(yīng)。

(2)對(duì)于罐壁平砌側(cè)長(zhǎng)楔形磚(包括萬(wàn)用磚或半萬(wàn)用磚)，耐火磚生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)厚度選擇磚塊，分為正、負(fù)標(biāo)記，并分批供應(yīng)。

(3)對(duì)于垂直側(cè)厚楔形磚，耐火磚制造商應(yīng)根據(jù)磚層高度(磚尺寸B)選擇磚，分為正、負(fù)標(biāo)記，并分批供應(yīng)。

(4)對(duì)于平砌豎寬楔形磚，耐火磚制造廠應(yīng)根據(jù)磚的厚度(磚的尺寸B)選擇磚，分為正、負(fù)標(biāo)記，并分批供應(yīng)。

(5)對(duì)于垂直寬度楔形磚和側(cè)厚楔形磚，磚層高度方向尺寸的成型錐度不應(yīng)超過(guò)0.5%，并應(yīng)標(biāo)記在受壓磚面或下磚面(相當(dāng)于模具上蓋板或下底板)上，以便在砌筑操作中容易識(shí)別和調(diào)整面前。精煉鋼磚襯磚多為非燒磚，尺寸偏差遠(yuǎn)小于燒磚。通過(guò)選擇磚塊來(lái)滿足上述要求是很容易的。

二是砌縫交錯(cuò)。

縫隙交錯(cuò)或縫隙砌筑是工業(yè)窯爐砌體的基本要求。縫隙交錯(cuò)不僅能提高砌體的整體性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而且能減少、阻擋甚至避免高溫熔體對(duì)縫隙的穿透，直接接觸高溫鋼水和熔渣的鋼包和精煉鋼包磚襯。為此規(guī)定：

(1)罐底平砌上下磚層之間的垂直豎縫需要錯(cuò)開，砌筑方向的旋轉(zhuǎn)角度大于45°，使用外形座磚時(shí)可以相互垂直(旋轉(zhuǎn)90°)。

(2)罐壁安全襯里一般采用兩圈(或兩圈以上)的半厚薄磚豎砌，每圈各磚層垂直接縫錯(cuò)開；兩圈各磚層水平接縫和垂直接縫需要錯(cuò)開；

(3)罐底工作襯的側(cè)砌層和豎砌層，磚砌方向相互垂直，磚排間垂直接縫交錯(cuò)；

(4)罐壁工作襯里的輻射豎縫不得有三層重縫。

三是減少輻射豎縫。

如前所述，鋼包中的高溫鋼水和熔渣在工作過(guò)程中流動(dòng)如下:

(1)澆鋼時(shí)自上而下流動(dòng)。

(2)靜止時(shí)因溫差而上下流動(dòng)。

(3)吹氬、真空脫氣和電磁攪拌過(guò)程上下(甚至各個(gè)方向)。

總而言之，高溫熔體作上下垂直方向的劇烈流動(dòng)，對(duì)罐壁磚襯的輻射豎縫形成劇烈沖蝕，導(dǎo)致輻射豎縫的沖蝕深度大于磚層水平縫。當(dāng)輻射豎縫的沖蝕深度達(dá)到一定程度時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致磚的剝落甚至剝落，以減緩輻射豎縫的早期劇烈損壞，希望減少罐襯輻射豎縫的數(shù)量和單位面積輻射豎縫的總長(zhǎng)度。經(jīng)過(guò)計(jì)算，每平方米砌體工作表面輻射豎縫的總長(zhǎng)度:YB/TW98-2009中半萬(wàn)用磚BW23/20、縱寬楔形磚SK23/20和側(cè)厚楔形磚CH23/20分別為600mm、800mm和13800mm。單獨(dú)對(duì)單位砌體表面輻射豎縫的總長(zhǎng)度進(jìn)行比較，平砌的半萬(wàn)用磚和平砌的縱寬楔形磚具有極好的抗損壞能力，而豎砌的單位面積輻射豎縫的總長(zhǎng)度幾乎是平砌磚的1倍。

4.使用特殊耐火泥漿。

為了提高鋼包和精煉鋼包磚的耐滲透性和耐腐蝕性，除了減少砌筑厚度和錯(cuò)誤的砌筑外，填充砌筑的耐火泥漿應(yīng)具有良好的砌筑工作性能(如粘結(jié)時(shí)間、稠度等)。)，砌筑的泥漿飽滿度不應(yīng)低于95%，耐火泥漿的理化性能(化學(xué)成分、耐火性、粘結(jié)強(qiáng)度、燒結(jié)程度和燒結(jié)后線的變化等。)應(yīng)與襯磚相適應(yīng)。為了確保這些要求的實(shí)現(xiàn)，建議使用特殊的成品泥漿。

精煉鋼包的安全襯里一般采用高鋁磚，所用耐火泥漿的Al2O3含量應(yīng)比高鋁磚高5%。工作襯里采用鋁鎂碳磚時(shí)，使用的耐火泥漿也應(yīng)該是鋁鎂碳泥，其Al2O3含量應(yīng)該比鋁鎂碳磚高3%。工作襯里采用鋁鎂碳磚時(shí)，使用的耐火泥漿應(yīng)該是微膨脹泥漿，1500℃和3小時(shí)后的線膨脹率應(yīng)該大于0.5%，不應(yīng)該收縮，以確保使用過(guò)程中微膨脹泥漿的燒結(jié)不應(yīng)該是低熔點(diǎn)液相的產(chǎn)生。高鋁泥漿的燒結(jié)應(yīng)該依靠適量的莫來(lái)石化，鋁鎂碳泥漿的燒結(jié)應(yīng)該依靠適量的尖晶石化渣線MgO-C磚。這種彈性墊板比耐火泥漿方便得多，可以保證砌縫厚度不超過(guò)1mm(國(guó)外報(bào)道可以保證砌縫厚度不超過(guò)0.5mm。國(guó)外真空處理裝置磚襯里采用的彈性墊板已投入工業(yè)生產(chǎn):由熱塑膠墊板制成。

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