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河南耐火砖厂家炉外精炼钢包内衬、透气砖、喷枪,三个部位用耐火材料的选择有哪些?

文章编辑:耐火材料 发表时间:2021-03-30 浏览次数:96次

2021.03.30日消息炉外精炼钢包内衬三个部位用耐火材料的选择,炉外精炼是近年来发展起来的一种新的冶金工艺。所谓炉外精炼就是把一般熔炼炉中要完成的脱气、排除杂质、调整成分和温度等项精炼任务,几乎全部地或部分地移至炉外进行。

钢水炉外精炼又称二次炼钢,因钢水多数在钢包内进行精炼,所以也叫钢包冶金。
在炉外精炼过程中,钢包、透气砖和喷枪这三个部位用耐火材料的工况环境非常恶劣,粘土砖对耐火材料的冲刷或者侵蚀严重。因此,在耐火材料的选材上尤为重要。

 

1、钢包内衬耐火材料

传统上,钢包是炼钢炉与铸锭之间的储运容器,可是炉外精炼就是在钢包中进一步精炼。因此钢包内衬的使用条件大大恶化,钢液温度升高,在钢包中停留时间延长,钢液和熔渣对耐火材料的冲刷、侵蚀等更加严重,以往的耐火材料不能满足炉外精炼的需要,为此,我国开发了多种钢包内衬耐火材料,满足钢厂需要。主要有以下几种:
 

(1)铝镁碳砖。

1990年宝钢300t钢包试用铝镁碳砖后,迅速推广到许多钢厂,河南耐火砖厂家成为我国大中型钢包内衬的主要耐火材料。当时宝钢300t钢包壁使用铝镁碳砖,渣线使用镁碳砖,出钢温度1660~1670℃,在钢包内对钢液进行RH真空脱气,KIP和CAS法炉外精炼处理,铝镁碳砖表面仅粘有薄的熔渣层,抗侵蚀性好,无炉渣渗透,无热震损毁现象,侵蚀均匀,平均使用寿命80次,126次。铝镁碳砖系由高铝熟料+镁砂+石墨+抗氧化剂+酚醛树脂结合剂的混合料成型的不烧耐火制品,工艺比较简单,成本不高,容易被用户接受。

(铝镁碳砖)

(2)铝镁尖晶石浇注料。

20世纪90年代中期,为了适应炉外精炼,一些大、中型钢包内衬采用高档铝镁尖晶石浇注料,其原料是电熔刚玉、烧结刚玉、高纯电熔镁砂、高纯铝镁尖晶石等,用纯铝酸钙水泥、高纯SiO2、Al2O3微粉结合的浇注料。宝钢300t钢包使用到2000年,平均寿命为258次;首钢90tLF精炼钢包寿命达138次,侵蚀率0.62mm/次;本钢使用的预制件寿命为118次,达126次。

(3)镁钙质耐火材料。

太钢以普通白云石为原料,中温沥青结合的白云石捣打料,在70t钢包上使用,平均寿命76次,112次;洛耐院曾以合成镁钙砂和电熔镁砂为原料,以固体无机盐和无机盐溶液为结合剂,开发的不烧镁钙砖,在40t的LF-VD精炼包上使用,寿命40次以上,钢中的氧含量从12.2×10-6下降到11.13×10-6;21世纪初,首钢以合成镁钙砂、电熔镁砂、高纯石墨为原料,以无水树脂为结合剂,开发出不烧镁钙碳砖,在225t钢包非渣线部位(渣线部位为镁碳砖)使用,平均寿命116.8次,与原铝镁碳砖相比,在包壁减薄20mm的情况下,平均寿命提高35.57次,且钢中的氧含量和非金属夹杂物都降低。还有些钢厂在SKF和LF-VD等多种钢包渣线部位用镁钙碳砖,也取得良好的使用效果。

(4)降低精炼钢包耐火材料消耗。

我国精炼钢包达70%以上,钢包用耐火材料消耗占钢铁冶金耐火材料总消耗的30%以上,随着精炼比例增加,钢包用耐火材料单耗在增加。我国耐火材料消耗量一般认为在20kg/t钢,而国外先进国家在6~8kg/t钢,降低钢包耐火材料消耗,起着降低成本、节能减排的重要作用。田守信等人在精炼比例100%的60tLF钢包上做降低耐火材料消耗的研究:渣线采用再生料66%的镁碳砖,熔池采用再生料88%的铝镁碳砖。降低单耗的措施是:根据钢包操作条件设计镁碳砖;提高渣中钙含量,降低侵蚀速率,包的前期渣有较高FeO含量,使砖中碳易被氧化,要提高镁碳砖的抗氧化性,采用提高萤石渣粘度添加剂。为了降低成本,选用用后镁碳砖;改善操作条件,采用出钢留渣操作,通过改善泡沫渣等方法,减少炉渣FeO含量,钢包寿命提高20%;不用SiC脱氧剂,改用碳含量15%(w)的镁钙碳质钢包改质剂,渣线镁碳砖寿命提高15%;改善维护制度,用厚40mm的二级高铝砖对熔池贴补,寿命提高45%以上。这样一来,钢包寿命由40~50次,提高到88次,再扣除使用再生料,吨钢耐火材料资源性消耗由9.3kg下降到1.4kg,下降85%。

2、吹氩透气砖

钢包底吹氩工艺在炉外精炼中广泛应用,透气砖是这一工艺的关键功能耐火材料。目前钢包底透气砖成为限制钢包寿命提高的瓶颈因素。透气砖的使用过程为间歇式重复使用。影响透气砖使用寿命的诸多因素中,热剥落和氧气清洗是导致透气砖损毁的重要原因。透气砖的材质主要是铬刚玉质和刚玉-尖晶石质,通常采用浇注成型,高温烧成工艺。由于铬刚玉在高温烧成过程中形成六价铬,污染环境,逐渐被刚玉-尖晶石质取代。为了提高透气砖使用寿命,优化配料组成,改变水泥加入量来调整浇注料中基质CaO含量,使基质中形成较多CA6,提高抗热震性及强化结构作用,调整尖晶石粒度及加入量,添加适量ZrO2或锆刚玉,优化烧成温度等措施,优化透气砖的性能。

还有的是非氧化物(Si3N4;Sialon)结合的刚玉质透气砖,现场使用表明:抗热震优异,与钢液不润湿等特点,在使用过程中吹通率高,吹氧清洗容易,蚀损率低,使用寿命明星提高。

3、喷枪用耐火材料

通过喷枪向钢液中喷吹粉状处理剂,对钢液进行精炼处理。如SL法的粉状精炼剂CaSi,用氩气通过插入钢包深处的喷枪吹入钢液中,经过气体搅拌,精炼剂与钢液充分混合与反应。喷射冶金喷枪耐火材料使用条件苛刻,钢液温度高,炉渣侵蚀和热震损毁严重。洛耐院研制的整体喷枪结构,渣线部位采用刚玉质浇注料,渣线以上和以下采用Al2O3含量70%~80%的浇注料,在40tSL喷射冶金装置中使用,喷枪的使用寿命15~19次,总喷吹时间95min。宝钢的喷枪采用Al2O3含量不低于99%的电熔刚玉,添加耐热钢纤维增强的耐火浇注料,使用寿命10~20次,总吹炼时间100min/支,188min/支。

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