CN106735146B - 一种中间包预应力施加机构的装配方法及防下挠中间包的制备工艺 - Google Patents
一种中间包预应力施加机构的装配方法及防下挠中间包的制备工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种中间包预应力施加机构的装配方法及防下挠中间包的制备工艺，属于钢铁冶金连铸技术领域。本发明的步骤为：(1)制备混凝土，将混凝土组分混合、搅拌得到耐热混凝土浆料；(2)浇筑预应力施加机构，将耐热混凝土浆料浇筑到定型箱体内，再将预应力钢筋安装于钢筋套管内，预应力施加机构发生弯曲而产生挠度；(3)安装配合施加预应力，将预应力施加机构安装于中间包主体的下部，预应力施加机的弧形顶部与中间包底板相接触，完成安装；中间包装配预应力施加机构后制备得到防下挠中间包。本发明预应力施加机构对中间包底板施加的预应力与钢水的重力相抵消，控制了中间包下挠变形，提高了中间包的使用寿命和连浇炉次。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金连铸技术领域，更具体的说，涉及一种中间包预应力施加机构的装配方法及防下挠中间包的制备工艺。
背景技术
中间包是钢铁冶金生产流程中使用的耐火材料容器，中间包接受从钢包浇下来的钢水，再由中间包水口分配到各个结晶器中去。中间包是连铸机浇注系统中承上启下的关键环节，它位于钢包和结晶器之间，用于接收钢包钢水及向结晶器内注入钢水，使用中间包的目的是减少钢水的静压力、使钢流平稳，减少钢流对结晶器内钢液的冲击和搅动，中间包可通过多个水口对钢液进行分流，实现一机多流的连续浇铸。中间包作为连铸生产过程中的重要反应器，无论是对于连铸操作的顺利进行，还是对于保证钢液连铸品质，都具有不可忽视的作用。
中间包两端分别有两个支撑位，除支撑位中间包的其他部位皆处于悬空状态；当连铸机的流数较多时中间包的长度往往较长，此时承载钢水的中间包就容易出现下挠现象，特别是多流连铸机的中间包(此处所指的多流连铸机中间包为7-10流的中间包)。中间包的下挠会导致中间包整体变形，使中间包水口与结晶器水口不能有效对中，并影响钢液注入结晶器时的位置，使得结晶器液面波动大，并对结晶器内铜管冲刷磨损不均匀，进而影响连铸坯质量和结晶器设备使用寿命，并降低生产效率；严重时中间包下挠导致钢板开裂、钢水外泄，造成重大安全生产事故。
特别是在生产优质的钢种时(如合金钢、轴承钢、弹簧钢等)，通常采用特殊材质的耐火材料做成的长套管，套在中间包水口上，长套管下口插入结晶器内部，使钢水不与外部空气接触，避免二次氧化；此时若中间包下挠引起的误差将被长套管放大数倍，使长套管下口可能与结晶器内壁发生碰撞，易烧损设备，并产生漏钢现象。
现有的技术人员往往通过增加中间包内衬的方法解决上述问题，但是增加中间包内衬只是扬汤止沸，只能在原有基础上暂时延缓整体中间包下挠的时间，不能从根本上来解决这一难题，并且造成耐火材料需用量大，增加企业的生产成本。
此外，现有技术中也有通过支撑中间包来解决上述问题，如发明创造的名称为：一种控制中间罐下挠装置(申请号：201110165307.3，公告日：2014.02.05)，该装置采用工字型横梁与立柱结合结构，横梁的两端分别焊接在中间罐车两端高腿的上部，从而与中间罐车成为一体，利用该装置的两端作支撑，中间受集中载荷方法，将力传递到中间罐车两端的轨道梁上，另一方面，将中间罐的称量装置安装在中间罐车的高腿轨道梁上；该装置延长了中间罐的在线工作时间，从而节约中间罐内衬的耐火材料使用，提高在线连续浇注的时间。但该方法使得设备及维护费用增加。因此，为了防止中间包下挠变形，保证连铸生产的连续性，提高生产效率，迫切的需要开发一种具有防止下挠变形的中间包。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中连铸中间包容易出现下挠变形的不足，提供一种中间包预应力施加机构的装配方法，通过装配预应力施加机构，可以控制中间包下挠变形，进一步的可以提高中间包的使用寿命；提供的一种防下挠中间包的制备工艺，通过在制备的中间包下部装配预应力施加机构，可以控制中间包下挠变形。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种中间包预应力施加机构的装配方法，具体步骤如下：
(1)制备混凝土
将水泥、耐火骨料、填充剂、添加剂、防锈剂、减水剂和水混合，搅拌均匀后得到耐热混凝土浆料；
(2)浇筑预应力施加机构
将耐热混凝土浆料浇筑到定型箱体内，浇筑完成后在15-25℃的环境中养护，再将预应力钢筋安装于钢筋套管内，使得预应力施加机构发生弯曲而产生挠度；
(3)安装配合施加预应力
将预应力施加机构安装于中间包主体的下部，且预应力施加机构弧形弯曲的弧形顶部与中间包底板相接触，并向中间包底板施加向上的预应力，而后完成安装。
更进一步地，所述的步骤(1)制备混凝土的具体步骤为：将水泥40-45份，耐火骨料25-35份，填充剂5-10份，添加剂8-15份，防锈剂1份，减水剂1份，水5份混合得到混合料，并将混合料加入到搅拌机中搅拌10～20min，搅拌均匀后得到耐热混凝土浆料。
更进一步地，所述的步骤(2)浇筑预应力施加机构的具体步骤为：
A、关闭定型箱体的浆料进口端，将排气口与真空泵相连，并对定型箱体进行抽真空；
B、关闭排气口，将耐热混凝土浆料的管道与浆料进口端相连，耐热混凝土浆料浇筑到定型箱体内，压实之后保持20-30min；
C、浇筑完成后在15-25℃的环境中养护，在养护的过程中当耐热混凝土强度达到485±5MPa时，将预应力钢筋安装于钢筋套管内，并安装预应力锚具，使得预应力施加机构发生弯曲而产生挠度；而后在钢筋套管中注入孔道压浆剂，再继续养护2-3天。
更进一步地，步骤(3)安装配合施加预应力的具体步骤为：
A、在成品中间包的中间包侧板的下部安装连接凸板，所述的连接凸板沿着中间包侧板的倾斜方向倾斜设置；
B、在预应力施加机构的定位加强构件上切割定位槽，且定位槽与连接凸板相配合；
C、将连接凸板与定位加强构件上的定位槽相配合，将预应力施加机构安装于中间包主体的下部，且预应力施加机构弧形弯曲的弧形顶部与中间包底板相接触，并向中间包底板施加向上的预应力。
更进一步地，所述的添加剂包括氟硅酸钠和水玻璃。
本发明的一种防下挠中间包的制备工艺，其步骤为：
步骤一：制备中间包
将胎膜放入浇筑外壳内，并保持胎膜水平；向胎膜与中间包外壳之间的间隙中注入中间包耐火材料；采用振动机将中间包耐火材料振动捣实，捣实完成后进行干燥、烘烤；烘烤完成后制备得到中间包；
步骤二：装配预应力施加机构
更进一步地，采用上述的装配方法在中间包上装配预应力施加机构，制备得到防下挠中间包。
更进一步地，制备得到的防下挠中间包包括：中间包主体，该中间包主体包括中间包底板和中间包侧板，中间包底板水平设置，中间包底板四周安装有中间包侧板；预应力施加机构，该预应力施加机构中部呈弧形向上弯曲；所述的预应力施加机构安装于中间包底板下部，预应力施加机构中部与中间包底板接触，并向中间包底板施加预应力。
更进一步地，预应力施加机构的弧形顶部与中间包底板相接触，弧形顶部向中间包底板施加向上的预应力。
更进一步地，预应力施加机构包括混凝土填充单元和预应力钢筋，所述的混凝土填充单元内填充有耐热混凝土层，所述的混凝土填充单元上设有钢筋套管，预应力钢筋安装于钢筋套管内。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种中间包预应力施加机构的装配方法，通过在在中间包底板的底部装配预应力施加机构，且预应力施加机构的弧形顶部与中间包底板接触，预应力施加机构向中间包底板施加预应力，当向中间包中加入钢水后，在钢水重力作用下，会向中间包底板施加向下的压力，预应力施加机构对中间包底板施加的预应力与钢水的重力相抵消，控制了中间包下挠变形，保持生产过程中中间包水口与结晶器水口不发生偏移，保证了中间包水口与结晶器水口有效对中，提高了中间包的使用寿命和连浇炉次，进而提高了连铸生产的生产效率；
(2)本发明的一种防下挠中间包的制备工艺，制备的中间包的预应力施加机构的弧形顶部与中间包底板相接触，弧形顶部向中间包底板施加预应力，弧形臂与中间包底板之间设置有间隙，即弧形臂不与中间包底板接触，间隙限制了热量在中间包底板与预应力施加机构之间的传热过程，防止热量直接由中间包底板传递至预应力施加机构，从而避免预应力施加机构温度过高；
(3)本发明的一种防下挠中间包的制备工艺，制备的中间包的预应力施加机构的四周端部设置定位加强构件，定位加强构件上设置有定位槽，该定位槽与连接凸板相适配，中间包侧板底部设置有连接凸板，连接凸板与上述的定位槽相配合，将预应力施加机构固定安装于连接凸板上，通过定位槽与连接凸板的配合加强了预应力施加机构的固定效果，将连接凸板安装于定位槽，定位槽对连接凸板具有挤压限位作用，防止高温条件下连接凸板与预应力施加机构连接处发生变形；
(4)本发明的一种防下挠中间包的制备工艺，耐热混凝土层创造性的组分配比，提高了预应力施加机构的耐高温效果，又使其具有良好的韧性，其中C60硅酸盐水泥增强了其与预应力钢筋的握紧力，保证整个预应力施加机构有良好的刚度和强度；填充剂是粒度为3～10mm连续级配颗粒料，填充剂与C60硅酸盐水泥、耐火骨料、添加剂配合使用可获得密实的混凝土，减少孔隙率，提高混凝土的强度，并提高了混凝土的韧性，特别是使混凝土在上挠变形的过程中不会粉碎，添加剂中的水玻璃和氟硅酸钠通过恰当的配合，增强了预应力施加机构中各组分的粘结力，预应力施加机构具有较好蓄纳应力的能力。
附图说明
图1为本发明的中间包的横切面示意图；
图2为本发明的中间包的主视图；
图3为本发明的预应力施加机构横切面结构示意图；
图4为本发明的预应力施加机构与中间包主体的配合结构示意图；
图5为本发明的一种中间包预应力施加机构的装配方法的流程图。
示意图中的标号说明：
100、中间包主体；110、中间包底板；111、中间包水口；120、中间包侧板；121、连接凸板；
200、预应力施加机构；201、弧形顶部；202、弧形臂；210、混凝土填充单元；211、水口对应开口；212、钢筋套管；213、耐热混凝土层；214、定位加强构件；220、预应力钢筋；221、预应力锚具。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。
实施例1
如图5所示，本实施例的一种中间包预应力施加机构的装配方法：
(1)制备混凝土
各组分质量如下：水泥45kg，耐火骨料35kg，填充剂10kg，添加剂13kg，防锈剂1kg，减水剂1kg，水5kg得到混合料，并将混合料加入到搅拌机中搅拌10～20min，搅拌均匀后得到耐火混凝土浆料；
其中上述的水泥为C60硅酸盐水泥，填充剂为由铜粉和碎石组成，且铜粉和碎石的比例为1:1，所述的铜粉为脱氧铜粉，填充剂粒度为3～10mm连续级配的颗粒料，所述的添加剂由水玻璃和氟硅酸钠组成，质量分别为水玻璃8kg，氟硅酸钠5kg。耐火骨料由锆质耐火材料和高铝质耐火材料组合而成，比例为1:1。其中高铝质耐火材料为：宜兴市凯悦锆质耐火材料有限公司的高铝浇注料；所述的锆质耐火材料为宜兴市凯悦锆质耐火材料有限公司的锆英石捣打料。
其中脱氧铜粉的主要成分为Cu-Ag合金，脱氧铜粉可以大大提高了在高温状态下的热稳定性，并使得耐热混凝土具有良好的抗蠕变性能和热韧性，避免预应力施加机构200损坏。
(2)浇筑预应力施加机构
A、关闭定型箱体的浆料进口端，将排气口与真空泵相连，并对定型箱体进行抽真空；
B、关闭排气口，将耐热混凝土浆料的管道与浆料进口端相连，耐热混凝土浆料浇筑到定型箱体内，压实之后保持20-30min；
C、浇筑完成后在15-25℃的环境中养护2天；在养护的过程中当耐热混凝土的强度达到485±5MPa时，将预应力钢筋220安装于钢筋套管212内，并安装预应力锚具221，采用千斤顶张拉预应力钢筋220，并使得预应力施加机构200发生弯曲而产生挠度，且使得变形量为D＝65mm，并采用预应力锚具221将预应力钢筋220予以固定；并在钢筋套管212中注入孔道压浆剂，所述的压浆剂为弗克科技苏州有限公司生产的压浆剂；而后再继续养护2-3天；
(3)安装配合施加预应力
A、在成品中间包的中间包侧板120的下部安装连接凸板121，所述的连接凸板121沿着中间包侧板120的倾斜方向而倾斜设置，即连接凸板121与中间包侧板120在同一倾斜平面上；
B、在预应力施加机构200的定位加强构件214上切割定位槽，且定位槽与连接凸板121相配合，即定位槽同样倾斜设置，且倾斜角度与连接凸板121倾斜角度相同；
C、将连接凸板121与定位加强构件214上的定位槽相配合，从而将预应力施加机构200安装于中间包主体100的下部，且预应力施加机构200弧形弯曲的弧形顶部201与中间包底板110相接触，并向中间包底板110施加向上的预应力，再将连接凸板121与定位加强构件214焊接固定，并完成安装。
采用本实施例的中间包进行连铸时，连浇炉次达到了62炉。待中间包冷却后对其外形特别是底部箱形钢板结构进行测量分析后发现，本实施例的中间包并未出现不良的塑性变形，整体结构也没有出现严重的下挠变形现象。
对某钢铁有限公司第二炼钢厂1#8机8流小方坯连铸机进行改造，中间包底板110长度为11300mm，因此根据表1和表2可知，选择钢筋套管212中心间距为120mm、钢筋套管212的直径为预应力钢筋220直径为设计预应力施加机构200的变形量为D＝65mm，设计预应力施加机构200的预应力为450MPa。
预应力钢筋220的外表面为定型箱体，该定型箱体为四周封闭的箱体结构，该定型箱体上设置有钢筋套管212，定型箱体还设有浆料进口端和排气口，排气口用于排出空气。
对比例1
原始设计8流中间包底板110长度为11300mm，连浇炉次为35炉，中间包整体结构出现了严重的变形，不得不对中间包进行进行下线整修。而后剥除耐材，对变形严重的钢板进行切割，重新焊接新钢板，修复共耗时18小时。
相比对比例1原始设计的中间包，连浇炉次为35炉增大为62炉，采用本发明的中间包有效地克服了中间包下挠变形的问题，从而延长了中间包服役时间，保证连铸生产的连续性，提高生产效率，具有显著综合经济效益。其原因在于：
通过预应力施加机构200向中间包底板110施加向上的预应力，预应力施加机构200对中间包底板110施加的预应力与钢水的重力相抵消，减小了形变量，减弱了中间包的下挠变形；另外，将预应力施加机构200与中间包底板110，中间包底板110独立的发挥承载作用，预应力施加机构200发挥施加预应力的作用，从而避免了中间包底板110既要承受钢水重力压迫，又要承受着高温钢水的热力侵蚀，减弱了机械力对中间包底板110的剪切，从防止钢水重力使中间包底板110下挠变形；此外，也避免了预应力施加机构200在高温状态下提供预应力，改善了预应力施加机构200的工作环境，提高了预应力施加机构200的使用寿命。
此外，耐热混凝土层213创造性的组分配比，既提高了预应力施加机构200的耐高温效果，又使其具有良好的韧性，其中C60硅酸盐水泥增强了其与预应力钢筋220的握紧力，保证整个预应力施加机构200有良好的刚度和强度，填充剂为粒度为3～10mm连续级配，与C60硅酸盐水泥、耐火骨料、添加剂配合使用可获得密实的混凝土，可以减少孔隙率，提高混凝土的强度，并提高了混凝土的韧性，特别是使预应力施加机构200在上挠变形的过程中不会粉碎。添加剂中的水玻璃和氟硅酸钠通过恰当的配合，增强了预应力施加机构200中各组分的粘结力，使得其在应力作用下不至于破碎分裂，且在水玻璃和氟硅酸钠共同作用下预应力施加机构200具有较好蓄纳应力的能力。
本发明的一种防下挠中间包的制备工艺：其步骤为：
步骤一：制备中间包
焊接中间包外壳，所述的浇筑外壳为中间包钢结构，而后将胎膜表面清洗干净，再将胎膜放入浇筑外壳内，保持胎膜水平；并保证胎模四周与浇筑外壳的间隙宽度对称相同，向胎膜与中间包外壳之间的间隙中注入中间包耐火材料，其中所述的耐火材料由锆质耐火材料和高铝质耐火材料组合而成；采用振动机将中间包耐火材料振动捣实，捣实完成后自然干燥48-72h，其中本实施例自然干燥60h；自然干燥后将胎膜取出，进行线下干燥，其干燥温度为800-900℃，干燥18-28h，其中本实施例干燥24h；而后进行线上烘烤，烘烤温度1100-1150℃，烘烤时间5-8h，其中本实施例烘烤7h，烘烤完成制备得到中间包；
步骤二：装配预应力施加机构
采用上述的装配方法在中间包上装配预应力施加机构，制备得到防下挠中间包。
结合图1-4所示，本发明的中间包包括中间包主体100和预应力施加机构200，中间包主体100包括中间包底板110和中间包侧板120，中间包底板110水平设置，中间包底板110四周安装有中间包侧板120，中间包底板110与中间包侧板120构成上部开口的钢水容器(如图1所示)。中间包底板110上开设有中间包水口111，预应力施加机构200上也开设有水口对应开口211，该水口对应开口211与中间包水口111对应设置。
上述的预应力施加机构200中部呈弧形向上弯曲，预应力施加机构200的弧形顶部201与中间包底板110相接触，弧形顶部201向中间包底板110施加预应力，弧形臂202与中间包底板110之间设置有间隙，即弧形臂202不与中间包底板110接触(如图4所示)。该间隙限制了热量在中间包底板110与预应力施加机构200之间的传热过程，防止热量直接由中间包底板110传递至预应力施加机构200，从而避免预应力施加机构200温度过高，如果预应力施加机构200温度过高，则会造成预应力施加机构200外部定位箱体软化变形，从而影响预应力施加机构200的作用。
预应力施加机构200安装于中间包底板110下部(如图3所示)，预应力施加机构200中部与中间包底板110底部接触，并向中间包底板110施加预应力。更具体的安装如下：预应力施加机构200端部为定位加强构件214，即在预应力施加机构200的四周端部设置定位加强构件214，定位加强构件214上设置有定位槽(如图4所示)，该定位槽与连接凸板121相适配。中间包侧板120底部设置有连接凸板121，连接凸板121凸出于中间包底板110，连接凸板121与上述的定位槽相配合，并将预应力施加机构200固定安装于连接凸板121上。通过定位槽与连接凸板121的配合加强了预应力施加机构200的固定效果，将连接凸板121安装于定位槽，定位槽对连接凸板121具有挤压限位作用，防止高温条件下连接凸板121与预应力施加机构200连接处发生变形。
预应力施加机构200包括混凝土填充单元210和预应力钢筋220，混凝土填充单元210填充有耐热混凝土层213，所述的混凝土填充单元210上设有钢筋套管212，预应力钢筋220安装于钢筋套管212内(如图2所示)。预应力钢筋220的两端安装有预应力锚具221，预应力锚具221用于拉张预应力钢筋220并保持上挠，并在预应力钢筋220中保持预应力。
其中：钢筋套管212的材质为钢质Q235，预应力钢筋220的材质HRB500。中间包底板110长度与钢筋套管212中心间距、预应力钢筋220直径之间的关系如表1所示。中间包底板110长度和预应力施加机构200形变量之间的关系如表2所示。其中形变量是指预应力施加机构200端部的预应力钢筋220轴线与弧形顶部201的预应力钢筋220轴线之间的距离，即图4中的D。
表1中间包底板长度与套管、钢筋的配制关系
表2中间包底板长度和预应力施加机构形变量之间的关系
中间包的两端分别有两个支撑位，中间包两个支撑位之间悬空，多流连铸机的中间包就会有很大的跨度，在钢水重力的作用下中间包底板110就会表现为下挠现象，特别是在钢水高温作用下，更加加剧了中间包底板110下挠变形状况。
为了克服中间包底板110下挠变形，在现有技术问题的教导下，本领域的技术人员会自然的将中间包底板110设置为上挠形，如专利申请：上挠式中间罐(申请号：201320419273.0，授权公告日为：2013.12.25)，这种技术方案也是在现有的技术问题的启示下，本领域技术人员会做出的常规的选择。该上挠式中间罐将底板、口面法兰和腰箍的中心部位上挠一定量，前、后围板采用扇形结构，中间罐整体呈中心上挠状，其能够暂时防止中间罐的下挠变形。但是，进一步的研究发现，该技术虽然暂时提高了使用寿命，但是中间包底板110仍然易发生损坏，该技术难题一直困扰着技术人员，技术人员百思不得其解。
相比之下，经过长时间本申请案的发明人创造性的将中间包底板110水平设置，即与原有中间包的中间包底板110保持相同，在此基础上在中间包底板110的底部设置预应力施加机构200，该预应力施加机构200中部呈弧形向上弯曲，且预应力施加机构200的弧形顶部201与中间包底板110接触，预应力施加机构200向中间包底板110施加预应力。此时，中间包底板110在预应力施加机构200的作用下会产生上挠变形或者产生上挠变形的趋势，当向中间包中加入钢水后，在钢水重力作用下，会向中间包底板110施加向下的压力，当钢水的压力等于预应力施加机构200向上的预应力时，此时中间包底板110就会处于一个正常的伸展状态，预应力施加机构200对中间包底板110施加的预应力与钢水的重力相抵消，从而使得中间包底板110恰好处于不受力(或者说是受到的合力较小)状态下，减小了形变量，提高了中间包的使用寿命和连浇炉次，并且防止了中间包的下挠会导致中间包整体变形，使中间包水口111与结晶器上口对中度保持良好，避免影响钢液注入结晶器时的位置，防止结晶器液面发生波动。
由上述分析可以看出，虽然专利：上挠式中间罐与本申请案看似相似，但是其实两者的技术方案、解决技术问题的思路完全不同，并且也达到了不同的技术效果。因此，上挠式中间罐与本申请案完全不同，而且也没有给出申请案技术方案的任何技术启示，因此相对于现有技术本发明具有非显而易见性，并具有突出的实质性特点和显著地进步。
除此之外，由于预应力施加机构200顶部与中间包底板110接触，则预应力施加机构200的弧形臂202与中间包底板110之间存在部分间隙，该间隙限制了热量在中间包底板110与预应力施加机构200之间的传热过程，防止热量直接由中间包底板110传递至预应力施加机构200，从而避免预应力施加机构200温度过高，如果预应力施加机构200温度过高，则会造成其中的预应力钢筋220受热软化而影响预应力施加机构200的预应力施加效果。这也是现有技术所没有关注的技术问题，在没有发现该技术问题的同时，本领域的技术人员更不会去解决该技术问题。
基于本申请案的效果和理论，本申请案的发明人进一步研究专利：上挠式中间罐(申请号：201320419273.0)的技术方案，才查明了采用该技术方案的中间包底板110易发生损坏的原由。具体分析如下：上挠式中间罐是通过中间包底板110自身上挠，形成了适当的反变形量，当受压、受热变形时，预留的反变形可以降低或抵消罐体的下挠，也就是说该技术是通过反变形来克服钢水对中间包底板110的下挠变形，这在使用初期确实具有一定的效果；但是，在不断地使用过程中，当钢水不断对中间包底板110施加压力时，中间包底板110更易损坏。当中间包底板110向上的原始变形量为δ，那么当中间包中的钢水恰好克服中间包底板110的上挠变形并使中间包底板110保持平直时，此时相对于中间包底板110原有的状态，此时中间包底板110的绝对变形量为│δ│，也就是说虽然此时中间包底板110处于水平状态，但此时中间包底板110中仍然存在着迫使中间包底板110变形的应力，这些应力迫使着中间包底板110发生损坏。由于耐火材料在高温状态下韧性变差，在挤压力的作用下，迫使着中间包底板110的耐火材料相互挤压并产生损坏，从而造成了中间包底板110易发生损坏。此外，如果设计时该上挠式中间罐的水口与结晶器水口对中，那么当钢水恰好克服中间包底板110的上挠变形并使中间包底板110保持平直时，中间包底板110的绝对变形量仍为│δ│，此时中间包底板110的水口同样会发生相对的偏移，并且同样会使中间包水口111与结晶器水口不能对中，也就是说，即使该技术方案解决了中间包底板110上挠的技术问题，却仍然难以解决中间包水口111与结晶器水口难以对中的技术问题。
实施例2
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：对某公司第一炼钢厂3#10机10流小方坯连铸机进行改造，中间包底板110长度为12600mm，因此根据表1和表2可知，选择钢筋套管212中心间距为100mm、钢筋套管212的直径为预应力钢筋220直径为设计预应力施加机构200的变形量为D＝70mm，设计预应力施加机构200的预应力为500MPa。
本实施例的一种施加预应力控制中间包下挠的方法：耐热混凝土各组分按照如下质量份组成：水泥43kg，耐火骨料25kg，填充剂5kg，添加剂8kg，防锈剂1kg，减水剂1kg，水5kg；其中上述的水泥为C60硅酸盐水泥，所述的填充剂为由铜粉、转炉风淬渣、钒钛磁铁矿、硼砂和镍矿尾矿组成，填充剂各组分的质量百分比为：铜粉：40％、转炉风淬渣：20％、钒钛磁铁矿：20％、硼砂:10％、镍矿尾矿:10％。所述的铜粉为脱氧铜粉，填充剂粒度为3～10mm连续级配的颗粒料，填充剂进一步提高了预应力施加机构200的高温韧性，避免高温而使得预应力施加机构200发生粉碎，其原因可能是填充剂中的钛、镍等元素提高了高温固溶体的稳定性。
添加剂由水玻璃和氟硅酸钠组成，且水玻璃5kg，氟硅酸钠3kg。耐火骨料由锆质耐火材料、高铝质耐火材料和钢纤维增强浇注料组合而成，比例依次为2:2:1，其中钢纤维增强浇注料是宜兴市凯悦锆质耐火材料有限公司的产品。所述的减水剂为山东华伟银凯建材科技股份有限公司的聚羧酸高性能减水剂。防锈剂为云清牌防锈剂。
采用本实施例的中间包进行连铸时，连浇炉次达到50炉。待中间包冷却后对其外形特别是底部箱形钢板结构进行测量分析后发现，本实施例的中间包并未出现不良的塑性变形，整体结构也没有出现严重的下挠变形现象。
对比例2
原始设计3#10机10流小方坯连铸机，中间包底板110长度为12600mm，连浇炉次为28炉，中间包整体结构出现了严重的严重的塑性变形，不得不对中间包进行进行下线整修。
相比对比例2原始设计的中间包，连浇炉次为28炉增大为50炉，采用本发明的中间包有效地克服了中间包下挠变形的问题，从而延长了中间包服役时间，保证连铸生产的连续性，提高生产效率。
实施例3
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：耐热混凝土各组分按照如下质量份组成：水泥40kg，耐火骨料30kg，填充剂8kg，添加剂15kg，防锈剂1kg，减水剂1kg，水5kg；其中上述的水泥为C60硅酸盐水泥，所述的填充剂为由铜粉、高炉渣、碎石组成，比例为1:1:1，所述的铜粉为脱氧铜粉，填充剂粒度为3～10mm连续级配的颗粒料，所述的添加剂由水玻璃和氟硅酸钠组成，质量分别为水玻璃9kg，氟硅酸钠6kg。
采用本实施例的中间包进行连铸时，连浇炉次达到58炉。本实施例的中间包并未出现不良的塑性变形，整体结构也没有出现严重的下挠变形现象。
实施例4
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：耐热混凝土各组分按照如下质量份组成：水泥40kg，耐火骨料30kg，填充剂8kg，添加剂15kg，防锈剂1kg，减水剂1kg，水5kg；其中上述的水泥为C60硅酸盐水泥，所述的填充剂为由铜粉、高炉渣、碎石、鲕状赤铁矿、硅藻土、镍矿尾矿组成；填充剂各组分的质量百分比为：铜粉：30％、高炉渣：20％、碎石：20％、鲕状赤铁矿：10％，硅藻土：10％，镍矿尾矿：10％。所述的铜粉为脱氧铜粉，填充剂粒度为3～10mm连续级配的颗粒料，所述的添加剂由水玻璃和氟硅酸钠组成，其质量分别为水玻璃9kg，氟硅酸钠6kg。
采用本实施例的中间包进行连铸时，连浇炉次达到63炉。本实施例的中间包并未出现不良的塑性变形，整体结构也没有出现严重的下挠变形现象。
实施例5
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：耐热混凝土各组分按照如下质量份组成：水泥40kg，耐火骨料30kg，填充剂8kg，添加剂15kg，防锈剂1kg，减水剂1kg，水5kg；其中上述的水泥为C60硅酸盐水泥，所述的填充剂为由铜粉、高炉渣、碎石、鲕状赤铁矿、硅藻土、镍矿尾矿组成，填充剂各组分的质量百分比为：铜粉：30％、高炉渣：20％、碎石：20％、鲕状赤铁矿:10％，硅藻土：10％，镍矿尾矿：10％。所述的铜粉为脱氧铜粉，填充剂粒度为3～10mm连续级配的颗粒料，所述的添加剂由水玻璃和氟硅酸钠组成，其质量分别为水玻璃9kg，氟硅酸钠6kg。
采用本实施例的中间包进行连铸时，连浇炉次达到56炉。本实施例的中间包并未出现不良的塑性变形，整体结构也没有出现严重的下挠变形现象。
实施例6
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：耐热混凝土各组分按照如下质量份组成：水泥43kg，耐火骨料25kg，填充剂5kg，添加剂8kg，防锈剂1kg，减水剂1kg，水5kg；其中上述的水泥为C60硅酸盐水泥，所述的填充剂为由铜粉、高炉渣、钒钛磁铁矿、鲕状赤铁矿、镍矿尾矿组成，填充剂各组分的质量百分比为：铜粉：40％、高炉渣：10％、钒钛磁铁矿：20％、鲕状赤铁矿：20％、镍矿尾矿：10％。所述的铜粉为脱氧铜粉，填充剂粒度为3～10mm连续级配的颗粒料，所述的添加剂由水玻璃和氟硅酸钠组成，质量分别为水玻璃9kg，氟硅酸钠6kg。
采用本实施例的中间包进行连铸时，连浇炉次达到65炉。本实施例的中间包并未出现不良的塑性变形，整体结构也没有出现严重的下挠变形现象。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本发明中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。
Claims (8)
1.一种中间包预应力施加机构的装配方法，具体步骤如下：
(1)制备混凝土
将水泥、耐火骨料、填充剂、添加剂、防锈剂、减水剂和水混合，搅拌均匀后得到耐热混凝土浆料；
(2)浇筑预应力施加机构
将耐热混凝土浆料浇筑到定型箱体内，浇筑完成后在15-25℃的环境中养护，再将预应力钢筋(220)安装于钢筋套管(212)内，使得预应力施加机构(200)发生弯曲而产生挠度；所述的步骤(2)浇筑预应力施加机构的具体步骤为：
A、关闭定型箱体的浆料进口端，将排气口与真空泵相连，并对定型箱体进行抽真空；
B、关闭排气口，将耐热混凝土浆料的管道与浆料进口端相连，耐热混凝土浆料浇筑到定型箱体内，压实之后保持20-30min；
C、浇筑完成后在15-25℃的环境中养护，在养护的过程中当耐热混凝土强度达到485±5MPa时，将预应力钢筋(220)安装于钢筋套管(212)内，并安装预应力锚具(221)，使得预应力施加机构(200)发生弯曲而产生挠度；而后在钢筋套管(212)中注入孔道压浆剂，再继续养护2-3天；
(3)安装配合施加预应力
将预应力施加机构(200)安装于中间包主体(100)的下部，且预应力施加机构(200)弧形弯曲的弧形顶部(201)与中间包底板(110)相接触，并向中间包底板(110)施加向上的预应力，而后完成安装。
2.根据权利要求1所述的一种中间包预应力施加机构的装配方法，其特征在于：所述的步骤(1)制备混凝土的具体步骤为：将水泥40-45份，耐火骨料25-35份，填充剂5-10份，添加剂8-15份，防锈剂1份，减水剂1份，水5份混合得到混合料，并将混合料加入到搅拌机中搅拌10～20min，搅拌均匀后得到耐热混凝土浆料。
3.根据权利要求1所述的一种中间包预应力施加机构的装配方法，其特征在于：步骤(3)安装配合施加预应力的具体步骤为：
A、在成品中间包的中间包侧板(120)的下部安装连接凸板(121)，所述的连接凸板(121)沿着中间包侧板(120)的倾斜方向倾斜设置；
B、在预应力施加机构(200)的定位加强构件(214)上切割定位槽，且定位槽与连接凸板(121)相配合；
C、将连接凸板(121)与定位加强构件(214)上的定位槽相配合，将预应力施加机构(200)安装于中间包主体(100)的下部，且预应力施加机构(200)弧形弯曲的弧形顶部(201)与中间包底板(110)相接触，并向中间包底板(110)施加向上的预应力。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种中间包预应力施加机构的装配方法，其特征在于：所述的添加剂包括氟硅酸钠和水玻璃。
5.一种防下挠中间包的制备工艺：其步骤为：
步骤一：制备中间包
将胎膜放入浇筑外壳内，并保持胎膜水平；向胎膜与中间包外壳之间的间隙中注入中间包耐火材料；采用振动机将中间包耐火材料振动捣实，捣实完成后进行干燥、烘烤；烘烤完成后制备得到中间包；
步骤二：装配预应力施加机构
采用权利要求1-4任一项的装配方法在中间包上装配预应力施加机构，制备得到防下挠中间包。
6.根据权利要求5所述的一种防下挠中间包的制备工艺，其特征在于：制备得到的防下挠中间包包括：
中间包主体(100)，该中间包主体(100)包括中间包底板(110)和中间包侧板(120)，中间包底板(110)水平设置，中间包底板(110)四周安装有中间包侧板(120)；
预应力施加机构(200)，该预应力施加机构(200)中部呈弧形向上弯曲；
所述的预应力施加机构(200)安装于中间包底板(110)下部，预应力施加机构(200)中部与中间包底板(110)接触，并向中间包底板(110)施加预应力。
7.根据权利要求6所述的一种防下挠中间包的制备工艺，其特征在于：预应力施加机构(200)的弧形顶部(201)与中间包底板(110)相接触，弧形顶部(201)向中间包底板(110)施加向上的预应力。
8.根据权利要求7所述的一种防下挠中间包的制备工艺，其特征在于：预应力施加机构(200)包括混凝土填充单元(210)和预应力钢筋(220)，所述的混凝土填充单元(210)内填充有耐热混凝土层(213)，所述的混凝土填充单元(210)上设有钢筋套管(212)，预应力钢筋(220)安装于钢筋套管(212)内。
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