一种耐火保护箱及其制备方法
阅读说明：本技术 一种耐火保护箱及其制备方法 (Fire-resistant protection box and preparation method thereof ) 是由 田长宝 李凯 胡小刚 陈福元 孙庆波 李治平 巫恩伟 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电弧炉领域,具体涉及一种耐火保护箱及其制备方法,箱体、定位组件和安装组件,箱体由特级矾土、棕刚玉、白刚玉、AL-(2)O-(3)微粉、纯铝酸钙水泥、防爆纤维、不锈钢纤维制成。箱体的耐火骨料采用特级矾土、棕刚玉和白刚玉,基质中加入一定量的AL-(2)O-(3)微粉可增加材料的流动性,使浇注体更加密致,加入氧化络微粉可提高材料的高温性能及抗渣侵蚀性能,用纯铝酸钙水泥做结合剂。加入的适量防爆纤维在250左右的低温下烧尽,浇注体中留下纵横交错的微孔,利于烘烤过程中水汽的排出。加入适量的不锈钢纤维对浇注体中温强度性能有明显的增强作用,从而可以很好地代替现有的铜保护箱对集束氧枪进行保护。(The invention relates to the field of electric arc furnaces, in particular to a fire-resistant protection box and a preparation method thereof 2 O 3 Micro powder, pure calcium aluminate cement, explosion-proof fiber and stainless steel fiber. The refractory aggregate of the box body is made of special-grade alumina, brown corundum and white corundum, and a certain amount of AL is added into the matrix 2 O 3 The micro powder can increase the fluidity of the material, so that the casting body is more compact, the high-temperature performance and the slag corrosion resistance of the material can be improved by adding the oxide network micro powder, and the pure calcium aluminate cement is used as a bonding agent. The added proper amount of the explosion-proof fiber is burnt out at the low temperature of about 250 ℃, and criss-cross micropores are left in the casting body, so that the water vapor is favorably discharged in the baking process. The addition of a proper amount of stainless steel fibers has an obvious enhancement effect on the medium-temperature strength performance of a casting body, thereby well replacing the existing copper protection box to protect the coherent oxygen lance.)
技术领域
本发明涉及电弧炉领域，尤其涉及一种耐火保护箱及其制备方法。
背景技术
自电弧炉采用模块式供氧技术以来，一直延用铜水箱来保护集束氧枪。铜水箱以铜材料加工焊接制作、双层水循环结构，通过水循环对铜水箱进行冷却。铜水箱安装在电弧炉水冷壁内侧，距钢液面约500-600mm，铜水箱底部座在镁碳砖上，集束氧枪安装在铜水箱内部，用铜水箱来保护集束氧枪，通过集束氧枪为电弧炉内提供化学能，以加快电炉冶炼节奏。
现有的铜水箱在使用时漂移的电弧也会击穿铜水箱，造成铜水箱漏水，废钢入炉时，如：大型废钢、或者渣钢下落在集束氧枪出口处，集束氧枪工作时，在熔化期，大型废钢、渣钢没有熔化，当氧枪高流量的情况下，氧气射流遇到大型废钢、或者渣钢，引起氧气射流反弹及反溅、烧损铜水箱。在电炉冶炼后期，随着冶炼炉数的增加、钢水对熔池的冲刷，熔池扩大，铜水箱下镁碳砖因侵蚀、冲刷长度缩短了150-200mm,让铜水箱下部直接暴露，炉内钢渣、高温、高速气流对铜水箱下部的裸露危害更大，造成电炉铜水箱(电炉一般配置铜水箱4-5只)漏水频繁发生，严重影响电炉生产节奏，给安全生产带来重大隐患,引发安全事故。铜水箱的制造工艺较为复杂，原料为30mm厚度的铜板(T2)，采用深孔加工工艺，氩气保护、组合焊接制造，并进行水压、保压、水流量试验。成本高、一个铜水箱的重量基本在340-420公斤，以目前的铜价计算,加制作费用、制造好的铜水箱出厂价在6万左右。通过上述分析，研发新的集氧枪保护箱取代铜水箱，是电弧炉炼钢-燃烧系统作为保护集束氧枪的必然趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐火保护箱及其制备方法，旨在提供一种新的耐火保护箱以以满足电炉冶炼要求，保护集束氧枪，同时降低生产成本。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种耐火保护箱，包括箱体、定位组件和安装组件，所述箱体由组分按重量计的特级矾土15～16％、棕刚玉35～40％、白刚玉30～35％、AL2O3微粉3～5％、纯铝酸钙水泥1～2％、防爆纤维0.01～0.04％和不锈钢纤维1～2％制成。
其中，所述定位组件设置在所述箱体的一侧，所述安装组件包括第一预制板、定位扣、拉线、卷线器和固定座，所述第一预制板与所述箱体固定连接，并位于所述箱体远离所述定位组件的一侧，所述定位扣与所述第一预制板固定连接，并位于所述第一预制板的一侧，所述固定座包括座体和滑动板，所述座体设置在所述第一预制板的一侧，所述滑动板与所述座体滑动连接，并位于所述座体的一侧，所述卷线器与所述滑动板固定连接，并位于所述滑动板的一侧，所述拉线与所述定位扣和所述卷线器连接，并位于所述定位扣和所述卷线器之间。
其中，所述定位扣和所述拉线的数量有多个，多个所述定位扣设置在所述第一预制板上，多个所述拉线的一端与所述卷线器连接，多个所述拉线的另一端分别与多个所述定位扣连接。
其中，所述卷线器包括基座、转动轴和把手，所述基座与所述滑动板固定连接，所述转动轴与所述基座转动连接，所述拉线与所述转动轴连接，所述把手与所述转动轴固定连接，并位于所述转动轴的一侧。
其中，所述卷线器还包括转动电机，所述转动电机的输出轴与所述转动轴固定连接，并位于所述转动轴的一侧。
其中，所述卷线器还包括制动钳，所述制动钳与所述基座滑动连接，并位于所述转动轴的一侧。
其中，所述固定座还包括锁杆，所述锁杆与所述滑动板螺纹连接，并接触所述座体。
第二方面，本发明还提供一种耐火保护箱的制备方法，包括：各原材料按配比混合，并加入钢模内；
将钢膜置于振动台上振动，直至表面无气泡冒出；
在室温下静置24h后脱模；
在室温下养护24h，然后放入300℃的恒温干燥箱干燥。
本发明的一种耐火保护箱及其制备方法，所述箱体的外形尺寸与铜水箱的外形基本一致，箱体内部有足够空间，方便集束氧枪安装及更换，集束氧枪的安装角度，一般为38-45度，所述箱体的安装孔和集束氧枪射流角度一致。所述箱体的耐火骨料采用特级矾土、棕刚玉和白刚玉，基质中加入一定量的AL2O3微粉可增加材料的流动性，使浇注体更加密致，加入氧化络微粉可提高材料的高温性能及抗渣侵蚀性能，用纯铝酸钙水泥做结合剂。加入的适量防爆纤维在250左右的低温下烧尽，浇注体中留下纵横交错的微孔，利于烘烤过程中水汽的排出。加入适量的不锈钢纤维对浇注体中温强度性能有明显的增强作用，从而可以很好地代替现有的铜保护箱对集束氧枪进行保护。具体来说，有以下有益效果：
预制耐火保护箱采用耐材预制培烧成型，以耐火箱来保护集束氧枪。
由于箱体采用耐火材料，不存在导电现象，集束氧枪安装在箱体内部，可以避免电极放电时出现的电弧漂移，击伤集束氧枪。
预制耐火保护箱体的抗压强度，可以抵御废钢加入时的撞击，从而保护集束氧枪不被砸伤。
在冶炼过程中，随着冶炼炉数的增加,熔池的扩大，炉内镁碳砖受到钢水冲刷不断的侵蚀,预制耐火保护箱前段、底部凸显出来,但钢渣、高温、高速气流对预制耐火箱体整体侵蚀,可以满足电炉冶炼要求，保护集束氧枪。
结构简单、成本低，采用耐火材料制作成预制耐火保护箱，在价格上只有铜水箱的十分之一价(约6500-7000元)，降低了电炉炼钢设备成本。
采用预制耐火保护箱保护集束氧枪，替代铜水箱，杜绝了事故的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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他的附图。
图1是本发明的一种耐火保护箱的结构图；
图2是本发明的一种耐火保护箱的侧面结构图；
图3是本发明的一种耐火保护箱的剖面示意图；
图4是图1细节A的局部放大图；
图5是图3细节B的局部放大图；
图6是本发明的箱体的制备方法的流程图。
1-箱体、2-定位组件、3-安装组件、21-第二预制板、22-第一滑块、23-第二滑块、24-膨胀块、25-密封块、31-第一预制板、32-定位扣、33-拉线、34-卷线器、35-固定座、211-凹槽、341-基座、342-转动轴、343-把手、344-转动电机、345-制动钳、351-座体、352-滑动板、353-锁杆。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1～图5，第一方面，本发明提供一种耐火保护箱：包括箱体1、定位组件2和安装组件3，所述箱体1由组分按重量计的特级矾土15～16％、棕刚玉35～40％、白刚玉30～35％、AL2O3微粉3～5％、纯铝酸钙水泥1～2％、防爆纤维0.01～0.04％和不锈钢纤维1～2％制成。
在本实施方式中，所述箱体1的外形尺寸与铜水箱的外形基本一致，箱体1内部有足够空间，方便集束氧枪安装及更换，集束氧枪的安装角度，一般为38-45度，所述箱体1的安装孔和集束氧枪射流角度一致。所述箱体1的耐火骨料采用特级矾土、棕刚玉和白刚玉，基质中加入一定量的AL2O3微粉可增加材料的流动性，使浇注体更加密致，加入氧化络微粉可提高材料的高温性能及抗渣侵蚀性能，用纯铝酸钙水泥做结合剂。加入的适量防爆纤维在250左右的低温下烧尽，浇注体中留下纵横交错的微孔，利于烘烤过程中水汽的排出。加入适量的不锈钢纤维对浇注体中温强度性能有明显的增强作用。
其中各种材料组分含量如下表1、表2、表3和表4所示：
表1耐火骨料成分％
表2超细微粉性能指标
表3纯铝酸钙粉(水泥)性能指标
表4氧化锆性能指标
为了进一步说明本发明选用的材料的有效性，对上述材料采用6种不同的配比进行了实验，具体如表5所示：
表5试样基质配比
试样制造完成后的结果如表6所示：
表6试样、及试用结果
通过上线试样、使用可以得出，各微粉加入量对试样、试用产品中的理化性能影响较大，AL2O3微粉加入量可以提高了烧注料的硬度和强度；氧化锆的微量加入提高了耐高温性、耐腐蚀性；三氧化二铬的加入量可以抵抗钢铁冲刷和气氛的变化；铝铬硅合共磨超细粉,以电熔白刚玉颗粒和红柱石颗粒为骨料,添加电熔白刚玉细粉,具有抗热震性能优异,抗废酸及废碱侵蚀性能。
进一步的，所述定位组件2设置在所述箱体1的一侧，所述安装组件3包括第一预制板31、定位扣32、拉线33、卷线器34和固定座35，所述第一预制板31与所述箱体1固定连接，并位于所述箱体1远离所述定位组件2的一侧，所述定位扣32与所述第一预制板31固定连接，并位于所述第一预制板31的一侧，所述固定座35包括座体351和滑动板352，所述座体351设置在所述第一预制板31的一侧，所述滑动板352与所述座体351滑动连接，并位于所述座体351的一侧，所述卷线器34与所述滑动板352固定连接，并位于所述滑动板352的一侧，所述拉线33与所述定位扣32和所述卷线器34连接，并位于所述定位扣32和所述卷线器34之间。
在本实施方式中，通过所述定位组件2可以和电弧炉底部的凹槽211配合进行底部的定位固定。所述第一预制板31在所述箱体1制造时一起脱模制造，使得可以固定在所述箱体1内部，所述定位扣32设置在所述第一预置板上方便和所述拉线33进行固定，所述座体351用于和电弧炉外部的支撑结构连接，从而可以支撑所述滑动板352在所述座体351上滑动，所述卷线器34可以和所述拉线33连接，从而可以启动所述卷线器34对所述拉线33进行拉动而对所述箱体1的位置进行调整和稳定，在安装所述箱体1时，通过所述拉线33将所述箱体1吊起，移动所述滑动板352使得所述定位组件2进入到所述电弧炉中的凹槽211中，然后启动所述卷线器34将所述箱体1拉紧而完成安装，使得安装过程更加方便，提高了工作效率。
进一步的，所述定位扣32和所述拉线33的数量有多个，多个所述定位扣32设置在所述第一预制板31上，多个所述拉线33的一端与所述卷线器34连接，多个所述拉线33的另一端分别与多个所述定位扣32连接。
在本实施方式中，通过设置多个所述定位扣32和所述拉线33，可以更加均匀稳定地和所述箱体1进行连接和拉动，使得固定更加稳定。
进一步的，所述卷线器34包括基座341、转动轴342和把手343，所述基座341与所述滑动板352固定连接，所述转动轴342与所述基座341转动连接，所述拉线33与所述转动轴342连接，所述把手343与所述转动轴342固定连接，并位于所述转动轴342的一侧。
在本实施方式中，所述基座341用于支撑所述转动轴342，所述拉线33固定连接在所述转轴上，转动所述把手343可以带动所述转动轴342转动，从而可以带动所述拉线33收紧对所述箱体1进行拉动收紧。
进一步的，所述卷线器34还包括转动电机344，所述转动电机344的输出轴与所述转动轴342固定连接，并位于所述转动轴342的一侧。
在本实施方式中，通过所述转动电机344可以更加方便地对所述转动轴342进行转动，提高工作效率。
进一步的，所述卷线器34还包括制动钳345，所述制动钳345与所述基座341滑动连接，并位于所述转动轴342的一侧。
在本实施方式中，所述制动钳345可以由调整螺杆驱动，所述调整螺杆与所述基座341螺纹连接，并与所述制动钳345转动连接，使得转动所述调整螺杆可以带动所述制动钳345靠近所述转动轴342而锁定所述制动钳345，使得可以更加方便地保持所述箱体1稳定。
进一步的，所述固定座35还包括锁杆353，所述锁杆353与所述滑动板352螺纹连接，并接触所述座体351。
在本实施方式中，转动所述锁杆353可以通过摩擦力将所述座体351和所述滑动板352进行固定，使得放置更加稳定。
进一步的，所述定位组件2包括第二预制板21、第一滑块22、第二滑块23和膨胀块24，所述第二预制板21具有凹槽211，所述第二预制板21与所述箱体1连接，所述第一滑块22和所述第二滑块23与所述第二预制板21滑动连接，并位于所述凹槽211内，所述膨胀块24设置在所述第一滑块22与所述第二滑块23之间，所述膨胀块24受热沿所述第一滑块22和所述第二滑块23的滑动方向膨胀。
在本实施方式中，所述第二预制板21插入电弧炉的凹槽211中时，所述第一滑块22和所述第二滑块23进入所述凹槽211中，在所述电弧炉加热过程中，所述膨胀块24受热沿着所述第一滑块22和所述第二滑块23的滑动方向膨胀，从而带动所述第一滑块22和所述第二滑块23卡接在所述凹槽211中以增强连接稳定性，防止所述箱体1因撞击而松动。
进一步的，所述定位组件2还包括密封块25，所述密封块25与所述第二预制板21固定连接，并位于所述凹槽211的一侧。
在本实施方式中，通过所述密封块25可以增加所述第二预制板21和电弧炉之间连接的密封性，避免融化的液体进入到所述凹槽211中，
第二方面，请参阅图6，本发明还提供一种耐火保护箱的制作方法，包括：
S101各原材料按配比混合，并加入钢模内；
S102将钢膜置于振动台上振动，直至表面无气泡冒出；
S103在室温下静置24h后脱模；
S104在室温下养护24h，然后放入300℃的恒温干燥箱干燥。
按以上方案配料，将混合好的料加入100mmx100 mmx100 mm的钢模内，材料的加水量为3、施工性能、体耐火骨料采用6级级配，临界粒度为3mm，置于振动台上振动至表面基本无气泡冒出为止，在室温下静置24h后脱模，再在室温下养护24h；放入300℃的恒温干燥箱，从而可以进行制备。另外可以调整配料配比，并选用不同的钢膜进行制造。然后其他组件按连接关系进行装配就可以得到耐火保护箱。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
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