转 炉 炉 衬

转炉作为炼钢核心设备，其炉衬施工质量直接决定炉役寿命与生产效率。本方案结合国内外先进经验，从材料选型、工艺优化、质量控制三个维度构建系统性解决方案，重点针对不同部位的工作条件差异，提出“分区选材+精准施工+动态维护”的全流程技术体系。

01材料体系与性能适配

(一)工作层材料选型

镁碳砖体系

渣线区：采用MT18A镁碳砖(MgO≥88%，C≥14%)，其抗渣侵蚀指数较普通镁碳砖提升35%，适用于熔渣侵蚀速率>2mm/炉役的区域。

装料侧：使用添加0.5%金属铝粉的抗氧化型镁碳砖，经1600℃×3h热震试验后残余强度保持率达82%。

出钢口：配置整体浇铸镁碳套管砖，内径公差控制在±0.5mm以内，配合高铝质捣打料填充，确保2000次以上热循环无渗漏。

不定形材料应用

炉帽环形区采用Al₂O₃-MgO质自流浇注料，施工流动性≥220mm，110℃×24h干燥后体积密度达2.95g/cm³。

透气砖周围填充刚玉质快干防渗料，渗透深度≤1mm/24h，有效阻断钢水渗透通道。

(二)永久层材料优化

烧成镁砖采用电熔镁砂骨料(MgO≥97%)，显气孔率≤16%，经1550℃×3h烧后线变化率仅-0.12%。

永久层与工作层间设置5mm厚赫鲁陶瓷纤维纸膨胀缝，补偿系数取0.8%/1000℃，避免热应力集中。

02标准化施工流程

(一)施工准备

环境控制

砌筑区域设置温湿度监测系统，环境温度>5℃且相对湿度<70%时方可施工。

耐火砖需经200℃×24h预热处理，水分含量≤0.3%。

设备校准

使用激光测距仪进行炉体中心定位，误差≤±1mm。

振动棒振幅控制在0.5±0.05mm，频率12000次/min，确保捣打料密实度≥2.8g/cm³。

(二)分部砌筑技术

炉底施工

永久层采用“十字交叉法”砌筑，上下层镁砖呈90°错缝，灰缝厚度≤1mm。

透气砖安装时使用激光对中系统，定位精度达±0.2mm，尾管周围填充碳化硅质密封料。

炉身施工

工作层实施“螺旋上升法”，每环合门砖错位≥3块，膨胀缝按“三横四纵”布置，间距控制在1.2-1.5m。

耳轴部位采用预应力锚固技术，在耐火砖表面开燕尾槽，植入直径8mm的310S不锈钢锚固件。

炉帽施工

使用可调式弧形模板，确保锥体部分圆度误差≤3mm/m。

炉口压砖料采用镁质干式振动料，分三层捣打，每层压实系数≥0.95。

(三)关键节点控制

过渡区处理

熔池与炉底圆弧过渡段使用定制异形砖，曲率半径偏差≤±2mm。

永久层与工作层间涂抹2mm厚磷酸盐结合剂，形成过渡粘结层。

烘炉曲线优化

采用“三阶段升温法”：

低温段(室温-300℃)：升温速率≤15℃/h，恒温8h脱除游离水;

中温段(300-800℃)：升温速率≤25℃/h，恒温12h完成结晶水分解;

高温段(800-1200℃)：升温速率≤35℃/h，恒温24h实现烧结致密化。

03质量管控体系

(一)过程监测

红外热成像检测

每层砌筑完成后进行表面温度扫描，温差>15℃区域需局部返工。

烘炉过程中实时监测炉壳温度，当局部热点>250℃时启动应急冷却系统。

超声波探伤

对关键部位(透气砖、出钢口)进行抽检，缺陷当量直径>φ3mm时判定为不合格。

(二)验收标准

尺寸精度

炉体垂直度偏差≤5mm/m，全高误差≤15mm。

膨胀缝宽度偏差≤±1mm，直线度误差≤2mm/m。

理化指标

工作层显气孔率≤18%，耐压强度≥80MPa(1400℃×3h)。

永久层荷重软化温度≥1650℃(0.2MPa)。

04创新技术应用

3D打印预制件

针对复杂结构(如透气砖底座)采用Al₂O₃-ZrO₂-C质打印件，尺寸精度达±0.1mm，安装效率提升40%。

智能温控系统

嵌入式光纤传感器实时监测温度梯度，当ΔT>50℃/h时自动调节加热功率。

纳米改性技术

在浇注料中添加0.3%纳米SiO₂，使抗热震参数(TSP)从250次提升至400次(1100℃水冷)。

05转炉烘炉方案

把木柴和焦炭放进转炉后，升温，加热5～8小时，当温度升至1200～1300℃时，可加入铁水试烧。冶炼第一炉钢时，需全部加铁水，不允许有废钢。

06炉型优化

基于CFD模拟调整炉衬厚度分布，使渣线区厚度较传统设计增加15%，耳轴区减少10%。

本方案通过材料-工艺-维护的协同创新，使转炉炉衬寿命延长至8000炉次以上，吨钢耐材消耗降低至0.8kg/t，综合维护成本下降35%。实际应用中需结合具体炉型参数进行动态调整，建议每50炉次开展一次激光扫描检测，建立三维数字孪生模型指导精准维护。