钢包耐火材料现状及对攀钢钢包耐火材料的建议.doc

钢包耐火材料现状及对攀钢钢包耐火材料的建议钢镰钒赣?B31?综合评述?钢包耐火材料现状及对攀钢钢包耐火材料的建议赵克文曾建华(攀枝花钢铁研究院)前言随着现代炼钢技术,特别是连铸技术的迅速发展和广泛应用,国内外许多厂家的电炉,转炉的任务已仅仅是熔化钢铁或氧化某些杂质,面主要的冶金任务如脱气,合金化,均质化,脱硫和调温等均转移到转炉,电炉以外的钢包中去完成.所以,大部分的钢包不再是担负从炼钢到铸锭之间单一的运输任务,人们对于钢包作用的传统认识也随之发生着迅速的变化,即不再简单地将钢包视为盛钢桶一,它更主要的功能是完成钢水精炼的任务.采甩连铸技术以后,钢水不仅具有较高的出锕温度,而且在包内滞留时间成倍延长,钢水在钢包内运动加剧等原因,迫使广大冶金工作者在注重钢水精炼的同时,还要开发综合性能更加优越的钢包耐火材料,以提高内衬使用寿命,合理使用耐火材料.伴随着对钢包内衬蚀损机理研究的深入1】,各种耐火材料品种近年来不断涌现,并且在实际应用中出现了大量的复合钢包内衬结构.l砌砖钢包内村砌砖钢包是实现二次精炼的必要条件,主要材质有锆石英砖,高铝砖,镁砖,镁碳砖,镁铬砖和各种白云石砖等.也有用添加Cr0的莫来石刚玉耐火材料1z).几种主要的耐火材料性能比较见表I(13).钢包渣线处内衬的工作条件最为恶劣,因而常常使用抗渣性能很好的材质,如镁砖,镁锆砖(5),高级镁铬砖(H),锫荚石砖(6?is),镁白云石砖c5.14),镁铝砖c5),镁碳砖(13tI5,AIO.一SiCC砖(1a)等,也有用ZrO一C质材料的(16).耐火材料的抗渣蚀能力主要随内衬中MgO的增加而增加,如图1(13所示.侧壁的蚀损速度较慢,但是当进行二次精炼时,损毁则较为严重.在侧壁上用的砖主要有高铝砖,铝碳砖,叶蜡石砖,烧成白云石砖,含碳白云石砖等c5.l4).包底的损毁机理主要有:出钢时钢流猛烈冲击包底,产生巨大的冲击力,如图2所示(I),砖缝结构松散不耐蚀以及安装座砖时钢包底受到剧烈的热冲击.包底座砖多为高铝砖,锆英石砖,其余部位使用铝镁砖,镁碳砖,高铝预浇大块,蜡石质砖1T等.也有研究表明:高铝砖用于包底耐机械冲刷能力较差,因而采用镁铬砖).鞍钢二炼钢在Ii0吨钢包底使用镁碳砖取得了很好的效果(1B).总之,由于钢包不同位置的蚀损机理不同而采用同时火讨抖,便出现了复合?64?1990年第儿卷第3期盛钢桶用各种耐火材料优缺点的比较寰1耐火材料对钢水的情性环境污染抗水化能力抗热震性抗碱性炉渣价格硅砂差良优优差优话英石差良优皖羞优高铝砖良优倪优差优不烧镁砖优良优差优差镁碳砖良良优优优差镁铬砖良差优良差差台成白云石优优差良优忧*-MsO增加固l1650温度下,盛钢桶衬砖对渣的抗侵蚀能力1一粘土砖-2-2柱石砖:3一高铝砖4一剐玉聘;5镁树榄石砖;6一白云石砂.镁砂白云石碳砖;T一镁碳砖:8一电培镁砂制谍碳砖砌砖包衬,见袁2和图3.图4为全碱性包衬.国内汉阳钢厂在钢包上成功地试用了铝镁碳砖2I.首钢在2St钢包上使用铝镁不烧砖取得了明显的效果【22)2整体钢包内衬自70年代末出现了整体钢包内衬后,苫R出国2出钢对钢水划包底的冲击力(计算值)许多厂家采用了这一新技术.整体钢包内衬不仅施工方便,成本低,而且可以解决砌砖钢包砖缝易被蚀损的特殊困难23).成型工艺主要有浇注,捣打和振动三大类.对整体包衬蚀损机理的研究非常活跃232g含水泥的浇注钢包内衬越来越少,涌现了以A1.O.为主的中性浇注料,同时,MgO,ZrO为主的碱性不定形耐火材料也夫量出现34).不定形耐火材料的应用受到各地区资钢镶钒钛?65?部分国家的钢包炉内衬结构及其寿命裹2包龄钢包客景包底侧壁馇线国别次110含碳白云石砖台碳白云石砖古碳砖(10l2C)455060直接结合兢成自云石砖含碳自云石砖含碳镁砖5055西德118铬镁砖直接结合烧威自云石砖含碳镁砖283160含碳白云石砖含碳白云石砖镁白云石砖(10c)4550q0铝罅(AlzOt)直接结合烧成白云石砖台碳镁砖2890铝砖铝砖镁碳砖(TC)26英国80铝砖(80AI20s)铝砖(帅A1=03)镁碳砖(5弦nj25131直接结台兢成白云石砖直接结台烧成白云石砖直接结台烧成白云石砖2030100铝砖含碳白云石砖直接结台烧成白云石砖8l030直接结合烧成白云石砖台碳白云石砖直接结台烧成白云石砖8l5法国_1惦台碳白云石砖含碳白云石砖蠖砖303580含碳白云石砖直接结台烧成白云石砖直接结台烧成白云石砖2535西班牙100直接结台烧成白云石砖直接结台烷成白去石砖直接结台兢成白云石砖3O60古破白云石砖台碳白云石砖直接结台娆成白云石砖4245意太利g0白云石碳砖(加笳C)含碳白云石砖自云石碳砗(10笳C)4045130直接结合烧或白云石砖直接结台烧成白云石砖直接结合烧成白云石砖3l瑞典60含碳自云石砖含碳自云石砖含碳白云石砖45丹麦120含硪白云石砖含碳白云石砖台硪白云石砖3035一匈牙利80台碳白云石砖含碳白云石砖镆白云石砖2533巴西120铝砖台碳白云石砖直接结台兢成自云石砖4060美国T0含碳白云石砖含碳白云石砖台碳自云石砖l5新西兰50不明直接结台烧成白云石砖含碳镁砖马来西亚60直接结台兢成自舌石砖直接结台烧成白云石砖镁碳砖(I2C)40朝鲜.I兰砖cc)1_翌e?66?199o第11卷第3期厚度fjJ图3复合砌砖图480吨垒碱性复合包衬源条件的制约.日本以锆英石,蜡石为主欧洲以优质粘土为主,并进口优质矾土和红柱石作为补充材料北美开发本地的矾土,配以进口的矾土熟料j苏联则较注重硅石粘土和刚玉材料我国有丰富的耵0吨1一高铝砖2一蜣碱砖渣纨为链碳砖3-nr腊百砖图5复合整体包衬结构钢铵钒铽?67?03注.土#图6砌砖同浇注料蛆成的复合包衬3钢包耐火材料的发展趋势纵观耐火材料的发展和目前的状况,可以认为,今后钢包耐火材料的发展趋势是:(1)注重本地区资源的开发利用,特别是充分利用废旧资源.开发中性,碱性耐火材料.(2)国内钢包寿命偏低,因此,碱性包衬,尖晶石类包衬,高铝质包衬及其相应的复合包衬结构将大量出现.(3)国内不定形耐火材料在钢包上应用所占比例仍将增加,这对于小型模铸厂家效益显着,但对于采用连铸工艺的厂家来说,优质复合砌砖钢包将占有相当大的比重.(4)含碳制品应用范围继续扩大.4关于攀钢钢包耐火材料的几点建议攀钢转炉炼钢的特点是半钢中的物理热少,化学热不足,硫含量又高达0.07%以上,而且波动范围大,所以,炼钢操作困难较大.出钢温度平均为15901620,沸腾钢比为3O%左右.出钢时,钢水的落差为7米,钢水和钢渣在包内停留时间大约为50分钟.采用AlzO.一MgO料浇注整体包衬技术后,平均包龄上升到7O次左右.正常情况下,钢包日周转79次.由于挡渣措施不力,出钢时下渣量往往在1吨以上,造成渣线部位的内衬蚀损过快,钢包在使用30次左右小修时,渣线部位较侧壁薄4070mm,严重时曾生漏钢事故.钢包寿命偏低的另一个主要原因是包底蚀损太快.为了进一步提高攀钢钢包的寿命,降低生产成本,适应转炉冶炼操作,应当特别重视如下几个方面的工作:(1)攀钢转炉采取球形炉底砌筑方法后,必须相应地增加装入量.目前攀钢公称容量为135吨的钢包浇注内衬太厚,不能适应球形炉底的冶炼工艺要求.因此,应当适当减薄浇注钢包内衬,为转炉充分发挥作用创造一个良好的条件,而不宜采用增加内衬厚度以达到提高钢包寿命的目的.(2)通过对攀钢包衬蚀损机理的深入研究,改善包衬浇注工艺,开发优质耐火材料,采用复合包衬技术,合理使用耐火材料,改变同一钢包同一内衬材质或同一内衬材质盛装不同钢种钢水的不合理现象.(3)改变钢包内村结构,选用适宜j整体包村的绝热材料.栗取浇注包村永久层技术,降低钢包耐火材料消耗,减轻维一IT,0_,.?68?1990年第11卷第3期修工人的劳动强度.(4)作者认为,改变包衬耐火材料品种较为困难,但选择与包衬耐火材料相匹配的熔渣系却容易得多.当选择合适的熔渣系时,可以降低熔渣对包衬的化学蚀损速度,这在攀钢钢渣较稀的情况下更为重要.(5)为解决钢包底部因机械冲蚀过快的困难,应研制包底高铝预浇大块,重视迎钢面和水日座砖新型优质耐火材料的开发研究,此外,着力研究出最佳的AI08一MgO浇注工艺.(6)攀钢连铸投产以后,出钢温度增加5O左右,所以钢包寿命将相应缩短亏(36),钢水和钢渣在包内滞留时间将延长达到2小时,加之采取钢水精炼技术,这一切就意味着钢包寿命将大幅度下降(1.6)(图7).针对类似问题,美国雀点钢厂(3)采取了一系列技术措施,使连铸投产后的钢包寿命由原来的08O次提高到102次.目前高铝砖钢包无法承担钢水精炼任务,整体浇注钢包也无疑难以满足这一工艺流程的要求.因此,单纯重视整体浇注包衬的应用而忽视砌砖钢包耐火材料的基础研究是技术指导思想上的失误.应当着力于利用本地优质白云石生产出的白云石耐火材料制品,这是解决攀钢未来钒包,转炉,中间包用耐火材料来源问题的合理途径.(7)特别值得注意的是,应当研究制订出劫砖钢包外壳的l允许使用条件,特别盛钢时田-m【图T盛钢时间与内衬寿命之间的关系是其允许的温度条件.因为钢壳在过高的温度下将产生较大的蠕变和变形,最终会导致钢包内衬寿命的降低(8-9).同时,采用相应的技术措施,减少钢壳变形量,提高钢包内衬寿命.(8)开发钢包内衬喷补技术.结语炼钢技术的巨大进步带动了世界各国钢包耐火材料的速迅展,替代酸性耐火材料的中性和碱性耐火材料不仅品种繁多,而且质量更高.同时,不定形耐火材料的品种和数量日益增多,充分发挥了施工方便,成本低廉,性能优越等特点.攀钢钢包内衬寿命有必要采取措施进一步提高,并且其耐火材料的发展方向也应当是在立足开发本地优质白云石资源的基础上,不断完善整体浇注钢包内衬工艺,吸收国内外先进技术,重视砌砖钢包材质和砌筑工艺的研究,才能摆脱连铸投产后钢包寿命太低不能满足生产需要的被动局面.参考文献(1)pre.dergastID.I&SM.l(1088).P19422(2)PtdergastI.D.I&SM.2(1988).P1822(3)奥岛敢等.耐火物.9(19a8).P5153(4)川上展男等.耐火物.1(1988).P3538(5)吉野战雄.国外耐火材料.(1989).Pll1(6)前田苯造等,喀耐火蜘.1(1口89).PIT2$钢铁钒钛?69?GaenardG.国外耐火材料.10(1989).P1118WeiM.L.eta1.IronandSteelEnglaeer).4(1986).P5869SchachtC.A.eta1.IronandSteelEngineer).日(1994).P3s40LoeffelhoIz.M.cta1.I&SM,6(1989).P3032SchraderD.M.etal,SteelmaingConf.Proc.1988.P45082npaga奶B.B.H五p.0苴eyo姐.7(1989)P48粱训裕.国外耐火材料,.3(1989).PI14Ref.,.7B(1988).P1518加藤久树筹.茸铁钢.1985S229邢守谓等.连铸.1(1999).P94101HisakK.eta1.Traits.ISIJ).1988.vo1.28.B一92金玉林.耐火信息报.3(1990)MckeererK.D.tI&SM.6(1989).P252BWeadawlG.等.国外耐火材料.7(1989).P111B陈望生,t耐火信息报,3(1990)杨超民.首钢科技.5(1989).P89PrendcrgastI.D.tElec.Far.ConfProc.1988.P3614367森淳一郎等.耐火物.T1989).P26山eBeHxoA.agp,0reyop,.8(I989).P49西正明等.耐火物,.12(I985).P47#9昌l岛利行等.t耐火物.1(1986),P31439p0r0B.A.1agp,tOreynopu.3(1989),P14渡边明.t耐火物.3(1986),P29493西正明等.铁钢,.12(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