權(quán)利要求
1、冶金爐底部供氣元件，由耐火材料和不銹鋼管組成，不銹鋼管鑲嵌在耐火材料中，并有氣室和通氣管，其特征在于：
A.供氣元件由帶有相同形狀槽的耐火材料片磚(1)、不銹鋼管(2)、多孔金屬板(7)、氣室(6)、氣室蓋板(8)、包殼(5)、耐火泥組成；耐火材料片磚數(shù)≥2，耐火材料片磚中的槽數(shù)≥1；
B.不銹鋼管(2)嵌入耐火材料片磚(1)槽中后，余下的縫隙中填滿耐火泥；
C.數(shù)片嵌入不銹鋼管(2)的耐火材料片磚(1)用粘結(jié)劑粘結(jié)為一體；
D.多孔金屬板(7)處于氣室(6)上方，板上的孔的數(shù)量、大小及位置與嵌入耐火材料片磚(1)中不銹鋼管(2)的數(shù)量、大小和位置相對應，并通過焊接將多孔金屬板(7)與不銹鋼管(2)管口固定在一起。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氣元件，其特征在于不銹鋼管（2）的截面尺寸如下：圓形φ0.1～3.0mm;方形（0.1～3）mm×（0.1～3）mm;矩形（0.2～2）mm×[0.3～（磚寬（mm-30）mm]。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氣元件，其特征在于耐火材料的化學成分為：MgO65～85%，C10～30%，CaO0.5～2.0%，F(xiàn)e2O30.1～1%，SiO20.3～3.0%，M或B中任一種或兩者兼有;M為Al或Mg-Al中任一種為其含量為1～4%，B為硼化物，即B4C、BN或ZrB中任一種或兩種以上其含量之和為0.005～2.5%（以上均為重量%）。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氣元件，其特征在于供氣元件四周有薄鋼板包殼（5），多孔金屬板（7）和氣室蓋板（8）與包殼（5）固定在一起。
5、權(quán)利要求1所述的冶金爐底部供氣元件的制造方法，其特征在于：
（1）將耐火材料機壓成片磚，且兩面磨平;
（2）在磨平的耐火材料片磚（1）的一個面上開槽;
（3）不銹鋼管（2）嵌入耐火材料片磚（1）槽中后，用耐火泥將縫隙填滿;
（4）嵌入不銹鋼管（2）的耐火材料片磚（1）之間采用粘結(jié)劑粘結(jié)一起;
（5）將根據(jù)不銹鋼管（2）的位置、數(shù)量和大小尺寸所準備好的、且與不銹鋼管（2）相對應的金屬多孔板（7），套在氣室（6）上部不銹鋼管（2）管口上，用焊接將不銹鋼管（2）管口與多孔金屬板（7）連接固定。
（6）用薄鋼板將組裝的供氣元件包復，形成包殼（5），將多孔金屬板（7）、氣室蓋板（8）分別與包殼（5）焊在一起，形成整體供氣元件。
說明書
本發(fā)明屬于煉鋼用輔助裝置。主要適用于各種煉鋼爐、精煉爐和鋼水包等底吹供氣系統(tǒng)。
在現(xiàn)代的煉鋼領域中，頂?shù)讖秃洗禑捯殉蔀樘岣咪摬馁|(zhì)量和提高生產(chǎn)率的一項重要技術(shù)。在復合吹煉中，底部供氣元件（供氣磚）是個關鍵。
在現(xiàn)有的冶金爐底部供氣元件中有一種狹縫式供氣元件（《轉(zhuǎn)爐復合吹煉技術(shù)》，1986年出版，P156～164）。它是由多塊耐火材料片磚組裝成帶縫隙的大磚而成，兩片磚之間形成一定寬度的縫隙，作為氣體通道;片磚采用不燒鎂碳質(zhì)耐火材料制成。這種供氣元件雖然也能滿足底部供氣的一般要求，但仍存在較大的缺陷，主要缺點是氣體直接與縫隙的耐火材料直接接觸，在高溫狀態(tài)下，加速了氣道耐火材料的磨損，使供氣縫隙（氣道）尺寸不斷變化;同時，隨著溫度的升降，耐火材料片磚也發(fā)生膨脹或收縮，導致縫隙尺寸也隨之變化?？傊?，難于控制縫隙的尺寸，隨著存在供氣不穩(wěn)定的問題，影響煉鋼質(zhì)量。
另有一種直通多孔型供氣元件，它是將一定數(shù)量的不銹鋼鋼管嵌入一定形狀的耐火材料中，采用等靜壓方法或先搗打振動預成型，再等靜壓成型;耐火材料曾用過白云石質(zhì)、鎂白云石質(zhì)、鎂碳質(zhì)和鎂質(zhì)等（《轉(zhuǎn)爐合吹煉技術(shù)》，1986年出版，P74～84，P107～111）。每根不銹鋼管與氣室相連。氣體由氣室經(jīng)不銹鋼管進入熔池。這種供氣元件及制造方法的主要特點是氣道暢通，氣密性好，制造方法簡單，成本低;能滿足底部供氣的要求。其主要缺點是在等靜壓成型時，不銹鋼管的有序排列難于控制，直接影響使用時供氣的均勻性和工作面保護層的形成。同時，在等靜壓工藝過程中，不銹鋼管因受壓會出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，降低了供氣元件的暢通性，從而影響供氣質(zhì)量。
本發(fā)明的目的在于提供一種冶金爐用的底吹供氣元件，該供氣元件不僅供氣暢通、均勻和穩(wěn)定，而且強度高，抗渣浸蝕性好，使用壽命長，其制造方法簡單易行，成本低。
本發(fā)明在技術(shù)方案上，吸取了上述現(xiàn)有技術(shù)中狹縫式和直通多孔式供氣元件的優(yōu)點，克服它們各自的缺點。以帶槽的平坦的耐火材料片磚為基體，槽的尺寸，位置準確，分布均勻，將各種形狀的不銹鋼管（包括異形鋼管）作為氣體通道，嵌入耐火材料片磚的槽中，并用耐火泥料將余下的縫隙填滿，然后將數(shù)片嵌入不銹鋼管的片磚用粘接劑粘結(jié)在一起;不銹鋼管的一頭與氣室相接，氣室上方與鋼管相接處有一金屬板，金屬板上有相應數(shù)量的與不銹鋼管管口相對應孔，且管口與金屬焊接在一起，使鋼管位置準確的固定;這樣由多層耐火材料片磚和不銹鋼管通過粘接組裝在一起，四周用薄鋼板包殼，形成供氣元件。
上述供氣元件所采用的耐火材料片磚以電熔氧化鎂和石墨為主要原料，以酚醛樹脂或瀝青或兩者結(jié)合為粘結(jié)劑，用金屬（Al、Mg-Al）和硼化物（碳化物、氮化硼、硼化鋯）作抗氧化劑。其具體的化學成分（重量%）為：MgO65～85%，C10～30%，CaO0.5～2.0%，F(xiàn)e2O30.1～1%，SiO20.3～3.0%，M或B中任一種或兩者兼有，M為Al或Mg-Al中任一種其含量為1～4%，B為硼化物B4C、BN或ZrB中任一種或兩種以上其含量之和0.005～2.5%。
根據(jù)上述化學成分范圍所制成的耐火材料片磚可達到如下物理性能：顯氣孔率≤4%，體積密度≥2.9g/Cm3，常溫耐壓強度≥40MPa，高溫抗折強度≥14MPa。
本發(fā)明所述的供氣元件的制造方法的具體步驟如下：
1.首先根據(jù)上述耐火材料片磚的化學成分范圍進行配料，并混合均勻;
2.將配備好的和混合均勻的耐火材料片磚原料輸入模壓機中，壓制成型;
3.對壓制好的片磚兩面都磨平，并使其厚度達到設計所需的尺寸要求;
4.在耐火材料片磚上開槽。片磚數(shù)量和槽（或不銹鋼管）的形狀大小和數(shù)量是根據(jù)冶金爐的類型、容量和底部供氣強度和流量而定。在片磚的一個面上開槽，另一方面是平整的，通常，片磚數(shù)≥2，一個片磚上的槽數(shù)（即不銹鋼管數(shù)）≥1，不銹鋼管的尺寸：圓形φ0.1～3.0mm，方形（0.1～3）mm×（0.1～3）mm，矩形（0.2～2）mm×[0.3～（磚寬-30）mm];
5.將不銹鋼管嵌入耐火材料片磚的槽中，并用耐火泥料將余下的縫隙填滿填平;
6.將多片鑲好不銹鋼管的片磚，經(jīng)位置對應后，用粘結(jié)劑粘結(jié)在一起;
7.將根據(jù)不銹鋼管的位置、數(shù)量和大小尺寸所準備好的、且與不銹鋼管相對應的金屬多孔板，套在氣室上部不銹鋼管管口上，用焊接將不銹鋼管管口與多孔金屬板連接固定;
8.用薄板將組裝的供氣元件包復，形成包殼，將多孔金屬板、氣室蓋板分別與包殼焊在一起，形成整體供氣元件。
本發(fā)明可根據(jù)不同的冶金爐類型及容量大小對底部供氣特性的不同要求，通過調(diào)整不銹鋼管的形狀、內(nèi)徑大小、根數(shù)及分布特征設計成低壓大流量、高壓大流量、常壓小流量及常壓大流量等幾種類型的供氣元件。其氣體流量可控制在5～900m3/h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
<1>由于本發(fā)明耐火材料片磚開槽位置準確、固定、分布均勻，且不銹鋼管在生產(chǎn)過程不變形，因此，能確保供氣的暢通、均勻、穩(wěn)定以及定量準確，即可控性強，能滿足不同冶金爐的需要。
<2>完全消除了狹縫式供氣元件因氣體對耐火材料的沖刷和浸蝕所造成的氣道尺寸變化，供氣不穩(wěn)定，不暢通等毛病。
<3>克服了等靜壓成型的直通多孔式供氣元件在成形過程中鋼管局部（乃至全部）被壓彎，而造成供氣不暢，流量不準確等缺點。
<4>由于本發(fā)明的耐火材料采用了金屬、硼化物的一種或兩種以上復合抗氧化劑，不僅抗渣性和抗熱震性好，而且有更高的常溫、高溫強度及較好的抗氧化性能，使用壽命長，可與爐襯同令，降低了成本。
附圖說明
附圖1為本發(fā)明冶金爐底部供氣元件的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為附圖1中的A-A剖面（橫向剖面）示意圖。
附圖1、2中，1為耐火材料片磚，2為不銹鋼管，3為粘結(jié)縫，4為片磚的槽，5為薄鋼板包殼，6為氣室，7為多孔金屬板，8為氣室蓋板，9為通氣管。不銹鋼管2通過焊接固定在多孔金屬板7上，多孔金屬板7和氣室蓋板8均用焊接與包殼5固定在一起，通氣管9固定在氣室6的蓋板8上，并與氣室6相通。
實施例
根據(jù)本發(fā)明所述的耐火材料的化學成分范圍，制備了4批耐火材料片磚，其具體的化學成分如表1所示。采用批號1和批號2所制備的片磚分別與內(nèi)徑為1.5mm的不銹鋼管和1×7mm矩形鋼管相配匹，按照本發(fā)明所述的制造方法，制成兩種供氣元件。將這兩種供氣元件安裝在轉(zhuǎn)爐底部試用，結(jié)果表明，供氣元件的性能及參數(shù)不僅完全滿足使用要求，而且使用壽命均在600爐次以上。
表1實施例所用耐火材料的化學成分（重量%）
批號 MgO C CaO Fe2O3SiO2Al Mg-Al 硼化物
1 78.13 16 0.82 0.31 0.54 4 B4C
0.2
2 70.41 20 1.81 0.92 2.86 4
3 68.0 22.5 2.00 0.85 2.65 3 BN
1
4 72.0 17 1.90 0.50 2.10 4 ZrB
2.5
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聲明：
“冶金爐底部供氣元件及制造方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院
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2025年03月28日 ~ 30日 
