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時又要求高質(zhì)量。事實上，由于合門磚的選擇和加工，往往會影響砌磚的質(zhì)量和施工周期。為了加快墻體砌筑進度，提高砌磚質(zhì)量，采用了無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:

(1)磚層不再是水平面，磚層基礎向螺旋磚方向傾斜，每個工作面傾斜磚層高度。

(2)根據(jù)需要，在一個環(huán)(360°)內(nèi)可以采用幾個螺旋臺階，每一個臺階都是一個砌筑工作面，可以安排一個筑爐工人。

(3)每個螺旋臺階由幾塊起坡磚組成。

螺旋磚起坡基面的位置與包底-包壁接頭的結構有關，一般有以下幾種

(1)包底和包壁均采用砌磚結構時，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，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。這是一種死底結構，包壁磚可以將包底周圍的工作磚襯里壓住，同時實現(xiàn)螺旋式砌磚，包底、包壁和起坡組合磚的接合部結構牢固。

(2)包底工作襯采用整體澆注，包壁工作襯采用砌磚時，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。整個包底澆注工作襯的施工，可以在包壁工作襯磚高度超過包底工作襯表面標高后的適當時間安排。該結構既有利于包底澆注料與包壁砌磚的結合，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。螺旋基面起坡結構，位于包底安全襯的周圍。本質(zhì)上，這種結構是第二種方案中的起坡組合磚被澆注料層所取代。多年來，采用起坡組合磚的鋼包墻螺旋砌磚實踐表明，雖然這種砌磚方法有許多優(yōu)點，但其突出的缺點是，傾斜的螺旋起坡磚的尾與水平磚的交界處，無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)常不可避免地導致加工砍磚。對于此，砌筑規(guī)范規(guī)定：起坡組合磚的設計應合理(過渡應平緩)；起坡磚的轉折點接合處一般應采用機械加工磚。合理的起坡螺旋基面應滿足以下的條件是：磚高度(螺旋起坡臺階高度)應小(不超過100mm的平砌磚好)，不超過，考慮到包底-包壁接合部的結構、磚襯和整體襯的特點，以及螺旋磚的優(yōu)點，采用整體澆筑活底、螺旋起坡層和螺旋磚墻，應認為是比較合理的包裝結構。該結構的施工質(zhì)量和施工進度易于保證。

鋼包耐火磚可以延長使用壽命。

磚鋼包的特點，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械化外，使用壽命長，因此耐火材料單耗低。同一原料條件下，耐火磚的理化指標一般比耐火澆注料強，但澆注整體襯里的使用壽命要長得多，主要原因是鋼包磚襯里有許多砌縫。前面已經(jīng)說過，高溫鋼水和熔渣通過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重，輻射豎縫的腐蝕比水平縫嚴重。與此同時發(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)工程建設標準化協(xié)會標準《鋼水罐砌筑工程施工及驗收規(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:每個砌體的5m2表面用塞尺檢查10點，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4點，ⅲ類砌體(砌體厚度不大于3mm)不得超過5點。工業(yè)爐砌筑工程及驗收規(guī)范和《筑爐工程手冊》中沒有明確規(guī)定鋼磚砌體的砌體厚度，但對于普通工業(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)熱工設備，采用ⅱ類砌體的熱工業(yè)設備，一般不得超過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1毫米)，RH裝置的工作襯里采用一種砌體(接縫厚度不超過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1毫米)。同時，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2毫米)？此外，與規(guī)定接縫厚度在50%以內(nèi)的接縫相比，實際上已經(jīng)達到3毫米。如此不嚴格的砌體類別(等級)，為什么如此大的砌體厚度會持續(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)停留時間不長。雖然使用壽命不長，但可以旋轉。

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

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

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)鋼水停留時間的延長，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)襯砌體應升格為一級砌體。國外大部分精煉鋼包磚襯都改為一級砌體，比如國外ASEA-SKF鋼包鉻鎂磚工作襯，其砌縫厚度不超過1mm。然而，中國精煉鋼包磚襯的砌縫厚度并沒有降低到不超過1毫米，仍然使用過去普通鋼包不超過2毫米的砌縫。中國精煉鋼包磚襯的砌縫厚度可以從目前的不超過2毫米過渡到不超過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時采取磚尺寸(如選磚、成型)措施：

(1)對于罐底直形磚，耐火磚廠家根據(jù)厚度選擇，分為正、負標記，分批供應。

(2)對于罐壁平砌側長楔形磚(包括萬用磚或半萬用磚)，耐火磚生產(chǎn)廠家應根據(jù)厚度選擇磚塊，分為正、負標記，并分批供應。

(3)對于垂直側厚楔形磚，耐火磚制造商應根據(jù)磚層高度(磚尺寸B)選擇磚，分為正、負標記，并分批供應。

(4)對于平砌豎寬楔形磚，耐火磚制造廠應根據(jù)磚的厚度(磚的尺寸B)選擇磚，分為正、負標記，并分批供應。

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

二是砌縫交錯。

縫隙交錯或縫隙砌筑是工業(yè)窯爐砌體的基本要求�？p隙交錯不僅能提高砌體的整體性和結構強度，而且能減少、阻擋甚至避免高溫熔體對縫隙的穿透，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開，砌筑方向的旋轉角度大于45°，使用外形座磚時可以相互垂直(旋轉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開；兩圈各磚層水平接縫和垂直接縫需要錯開；

(3)罐底工作襯的側砌層和豎砌層，磚砌方向相互垂直，磚排間垂直接縫交錯；

(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程中流動如下:

(1)澆鋼時自上而下流動。

(2)靜止時因溫差而上下流動。

(3)吹氬、真空脫氣和電磁攪拌過程上下(甚至各個方向)。

總而言之，高溫熔體作上下垂直方向的劇烈流動，對罐壁磚襯的輻射豎縫形成劇烈沖蝕，導致輻射豎縫的沖蝕深度大于磚層水平縫。當輻射豎縫的沖蝕深度達到一定程度時，往往會導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度。經(jīng)過計算，每平方米砌體工作表面輻射豎縫的總長度:YB/TW98-2009中半萬用磚BW23/20、縱寬楔形磚SK23/20和側厚楔形磚CH23/20分別為600mm、800mm和13800mm。單獨對單位砌體表面輻射豎縫的總長度進行比較，平砌的半萬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誤的砌筑外，填充砌筑的耐火泥漿應具有良好的砌筑工作性能(如粘結時間、稠度等)。)，砌筑的泥漿飽滿度不應低于95%，耐火泥漿的理化性能(化學成分、耐火性、粘結強度、燒結程度和燒結后線的變化等。)應與襯磚相適應。為了確保這些要求的實現(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含量應比高鋁磚高5%。工作襯里采用鋁鎂碳磚時，使用的耐火泥漿也應該是鋁鎂碳泥，其Al2O3含量應該比鋁鎂碳磚高3%。工作襯里采用鋁鎂碳磚時，使用的耐火泥漿應該是微膨脹泥漿，1500℃和3小時后的線膨脹率應該大于0.5%，不應該收縮，以確保使用過程中微膨脹泥漿的燒結不應該是低熔點液相的產(chǎn)生。高鋁泥漿的燒結應該依靠適量的莫來石化，鋁鎂碳泥漿的燒結應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1mm(國外報道可以保證砌縫厚度不超過0.5mm。國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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