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1、 攀枝花学院本科毕业设计（论文）炼钢用脱硫喷枪制备工艺设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 材 料 工 程 学 院 年级专业： 材料科学与工程 指导教师： 副教授 助理指导教师： 二一一年六月摘 要脱硫喷枪是炼钢过程中不可少的一部分，它运用于铁水预处理过程中的脱硫工序，以降低铁水中的硫而减轻炼钢的负担，进而提高钢材铁的质量。脱硫喷枪的使用寿命受多种因素的影响，脱硫条件、脱硫喷枪枪芯结构和脱硫喷枪浇注料质量好坏是影响其脱硫喷枪使用寿命的主要因素。铁水喷吹脱硫预处理是提高钢铁产品质量、扩大钢材品种与降低钢铁生产成本的重要工艺手段，而喷枪是铁水喷吹预处理设备的重要组成部分，其使用性能的优劣将直接影
2、响到脱硫预处理生产的技术经济指标。本文通过对脱硫喷枪损毁形式进行了详细分析，并根据脱硫喷枪的损毁机理以及过去喷枪生产的不足，设计了合理的浇注料生产配方，喷枪结构以及对生产工艺控制制度进行了优化设计。浇注料配方改进设计主要通过添加蓝晶石来抵消烘烤中的收缩，骨料设计选择硬度更高的刚玉作为主原料。结构改进主要是调整枪体 V 形铆固件的布置和枪芯材质的改善。通过以上改进设计，提高了脱硫喷枪的使用性能，本次设计研究取得了较好的效果。关键词 脱硫喷枪，损毁机理，浇注料，使用寿命ABSTRACTSpray gun is in steelmaking process desulfurization, part
3、 of no less than its application to the desulfurization process iron pretreatment process, in order to reduce the molten steel and reduce the burden of sulfur and improve the quality of steel iron. The service life of desulphurization gun is influenced by many factors, desulfurization conditions, de
4、sulfurization gun gun core structure and desulfurization gun castable is of good quality affecting its desulfurization gun the main factors of service life. Injection desulphurization pretreatment of molten steel is to improve the quality of products, expand the steel varieties and reduce the cost o
5、f steel production craft means, and an important molten iron injection spray gun is an important part of the preconditioning equipment, its use of performance pros will directly affect the desulphurization pretreatment production technical and economic indexes. This design through to desulfurizing g
6、un analyses detailed damaging form, and according to the damage mechanism and desulfurization gun past the inadequacy, spray gun production design reasonable pouring material production formula, gun structure and on production process control system were optimized. Castable formula design improvemen
7、t mainly through adding blue SPAR to offset the contraction, aggregate baking design choices of corundum as the main hardness higher raw material. The structure improvement mainly is the adjustment of gun v-shaped riveting firmware decorate and improve the core material gun. Through the above improv
8、ement design, improve the desulphurization gun, this design using performance achieved better effect.Keywords Desulfurization gun, Damage mechanism, Castable, Service life目 录摘摘 要要 IABSTRACT .II1 绪论绪论11.1 前言前言11.2 不定形耐火材料不定形耐火材料11.3 脱硫喷枪国内外研究进展和研究方向脱硫喷枪国内外研究进展和研究方向.31.3.1 国外研究进展31.3.2 国内研究进展31.3.3 提高
9、喷枪使用寿命的发展方向41.41.4 课题设计内容课题设计内容.52 配方设计配方设计62.1 主原料设计主原料设计.62.2 辅助原料设计辅助原料设计72.3 外加剂的选择设计外加剂的选择设计.72.3.1 结合剂的选择设计.72.3.2 膨胀剂的选择设计.82.3.3 减水剂的选择设计.102.4 配方设计结果配方设计结果113 脱硫喷枪结构设计脱硫喷枪结构设计123.1 早期喷枪枪体结构分析早期喷枪枪体结构分析123.2 改进枪体设计改进枪体设计124 混碾制度设计混碾制度设计154.1 原混碾制度原混碾制度.154.2 混碾制度改进设计混碾制度改进设计.155 脱硫喷枪成型设计脱硫喷枪
10、成型设计165.1 脱硫喷枪的分节成型脱硫喷枪的分节成型.165.2 成型方式设计成型方式设计166 烘烤制度设计烘烤制度设计17结论结论18参考文献参考文献19致谢致谢201 绪论1.1 前言在铁水脱硫过程中，脱硫枪被反复、间歇地使用，使之不得不承受高温、铁水和溶渣的冲刷、化学侵蚀以及热震破坏，因此脱硫枪很容易由于下述原因而造成破坏：一是反复冷热交替处理而引起浇注料的龟裂和热剥落，从使用过程中可以看出：在浸入铁水部分每隔一定的距离就会产生横向裂纹和纵向裂纹，随着使用的进行，裂纹越来越大，最终导致剥落、掉块，其原因是浇注料热震稳定性不佳，在间歇地使用时易遭受热震破坏产生裂纹或在烘烤时产生裂纹，
11、当裂纹产生后，炉渣的侵入、铁水的冲刷会使裂纹增大而引起更严重的剥落、掉块。二是因浇注料与熔剂之间的化学反应而被腐蚀破坏，浇注料在使用过程中易与熔渣中的 Fe203等反应生成低熔物，造成浇注料在使用中的熔损，从现场观察可知浇注料的熔损量越靠近渣线越大。三是浇注料在产生裂纹或生成低熔物之后，容易遭受铁水的冲刷而损毁。四是因金属管的膨胀，使浇注料产生裂纹及裂纹的扩散而破坏，这是使用过程中所产生的一个最重要的破坏因素。使用过程中，浇注料的热面温度将被加热到约 1300，而内层的金属管的温度却仅仅上升到约 500，然而，在使用之后，当耐火材料的热面温度下降到约500时，金属管的温度却没有下降甚至还有上升
12、的趋势。这种现象引起金属管和锚固钉与浇注料之间的膨胀性产生偏移；由此将导致浇注料产生裂纹，引起损毁，最终限制了脱硫枪的使用寿命1。随着市场对钢材质量要求的不断提高，对钢材的高强度、低温韧性、冷加工成型性和焊接性能的要求愈来愈苛刻。为了满足市场的这一要求，世界各国的钢铁工业都在努力地通过降低钢中杂质，特别是降低钢中硫含量的途径来提高钢材的质量。铁水喷吹脱硫预处理是提高钢铁产品质量、扩大钢材品种与降低钢铁生产成本的重要工艺手段，而喷枪是铁水喷吹预处理设备的重要组成部分。其使用性能的优劣将直接影响到脱硫预处理生产的技术经济指标2。铁水炉外喷吹脱硫技术自 50 年代发展至今，得到了极为广泛的应用，并能
13、较好的适应各种不同的脱硫剂，充分发挥脱硫剂的脱硫能力，达到优良的脱硫效果。然而，喷吹脱硫技术长期以来一直存在着脱硫喷枪寿命短、成本高等缺点，很多冶金工作者都在致力于这方面的研究，从而使喷吹脱硫技术在越来越高效的生产节奏中更有效的发挥作用，同时降低生产运行成本3。 1.2 不定形耐火材料Al2O3-SiO2-SiC-C 质不定形耐火材料已经成为炼铁工业标准耐火材料，主要用作出铁沟、铁水包、铁水预处理鱼雷车和冲天炉炉缸等里衬耐火材料。根据筑衬方法分为捣打料、干振料(振动成型料)、浇注料和修补喷补料以及出铁口炮泥等许多品种。归纳起来主要有以下两大类型：(1)含碳结合剂(如焦油、沥青、树脂)结合的或者
14、磷酸或者酞土结合的捣打料。(2)铝酸钙水泥结合剂(CA-70C/CA-80C)或者锰土或者磷酸盐结合的耐火浇注料。而上面提到的振动料、修补/喷补料等则是由这两类不定形耐火材料派生(改性)的产品。Al2O3-SiO2-SiC-C 质耐火材料具有抗渣性好，热震稳定性高，体积变化小和抗冲刷能力强等优点，因而其使用寿命较高，经济效益显著4。不过，在过去的二、三十年里，由于低水泥(LCC)和超低水泥(ULCC)耐火浇注料的开发和在高炉特别是大型高炉上推广应用，并获得巨大成功，因而这些耐火浇注料便取代了 Al2O3-SiO2-SiC-C 质捣打料。LCC 和 ULCC 耐火浇注料的主要缺点是施工体干燥速度
15、慢，干燥时间长，尽管添加了塑性纤维和金属粉等添加剂，使其性能有所改进，但施工时仍有可能出现爆裂和剥落等现象。LCC 和 ULCC 耐火浇注料另一个缺点是高温强度低，耐热震性差。现在，在有些国家里除了一些小高炉因出铁场设备所限之外，高炉出铁沟均采用 ULCC 或凝胶结合的耐火浇注料。在世界各地，铁沟耐火浇注料或泵送料一般都采用电熔刚玉或板状氧化铝作骨料，加入 SiC，石墨和金属添加剂，以铝酸钙水泥(CA-70C/CA-80C)或凝胶作结合剂。ULCC 和凝胶结合耐火浇注料的性能见表 1.1。表 1.1 浇注料性能比较性能温度低水泥浇注料凝胶结合浇注料体积密度/g.cm-31102.82.91气孔
16、率/%11015.614.3常温耐压强度/MPa1108.921.8常温抗折强度/MPa1102.14.0高温抗折强度（N2）/MPa10902.23.5高温抗折强度（N2）/MPa14001.52.5从使用性能和经济效益的角度来看，认为电熔刚玉、烧结刚玉、板状氧化铝、棕刚玉和烧结铝矾土等这些瘠性原料都会在Al2O3-SiO2-SiC-C质不定形耐火材料中具有广泛的应用前景。一般说来，作为Al2O3-SiO2 -SiC-C质不定形耐火材料所选择的铝质原料来说，当Al2O3SiO22.55时即具有很高的耐火性能(其液相出现的温度高达1840)，因而它们是Al2O3-SiO2-SiC-C质不定形耐火材料首选的重要原料5。1.3 脱硫喷枪国内外研究进展和研究方向 1.3.1 国外研究进展高炉铁水炉外脱硫技术于20世纪30年代开始
