炉外精炼炉用耐火材料提高寿命xx0801

炉外精炼炉用耐火材料提高寿命炉外精炼炉用耐火材料提高寿命xx0801xx0801 炉外精炼用耐火材料提高寿命的途径及其发展动向 一 概述xx年 我国钢产量4 188亿吨 其中不锈钢530万吨 特殊钢1300万吨 出口钢材4300万吨 进口高 档钢材1851万吨 炉外精炼的主要任务是除去钢中杂质与夹杂物 脱气 调整化学成 分和均匀化等 采用的手段有吹氧 吹Ar脱碳 电加热或化学加热 调温 真空脱 气 喷入脱硫粉剂 吹Ar或电磁搅拌使夹杂物上浮排除 加合金调 整钢液成分与成分均匀化等 炉外精炼的种类与方法甚多 主要有VAD或VHD AOD VOD DH RH RH OB ASEA SKF LF LF VD CAS等 随着对钢质量 品种与成本的要求 炉外精炼设备也在不断改进与 变化 例如RH过去只是钢液循环流动真空脱气 减少钢中杂质与夹杂物 现在RH真空室顶部及下部炉墙装置有氧枪 吹Ar喷嘴等 可以吹O2 进行钢液真空脱碳 吹Ar搅拌 喷脱硫粉剂等 于是有了RH OB或RH TOB RH KTB RH MFB与RH PB等 上世纪八十年代中期以前发展较多的是AOD VOD VAD等 90年代以 后发展最快的是能吹O 2 吹Ar 喷粉剂的RH以及LF与LF VD 由于LF投资少 操作简便 而RH对钢水质量有保证 因此LF与RH发 展甚快 我国大部分钢厂都有LF精炼钢包 宝钢 武钢 鞍钢 本钢与攀钢 等都建了有吹O2的RH精炼设备 1 VOD由于精炼钢条件对耐火材料十分严酷 耐火材料的使用寿命一般 不高 其中 VOD炉衬寿命至今仍然是最低的 低的只有几炉 一般 为十几炉至二十几炉 因此 在炉外精炼生产各种优质钢的成本中 耐火材料的费用占有 不小的份额 主要用来生产超低碳不锈钢 RH OB等可生产超低碳薄板钢 无间隙原子IF钢 氧含量在0 001 以 下的超洁净轴承钢 以及输送天然气 石油的耐侵蚀管道钢等高端 钢种 一般不锈钢则大部分是由AOD炉精炼出的 碳素优质或低碳合金钢多由LF或LF VD精炼出 炉外精炼的种类与方法甚多 在此主要以生产高端产品 精炼条件 对耐火材料严酷的VOD与RH TOB为代表来介绍提高炉外精炼用耐火材料寿命的途径以及耐火材料 的发展动向 二 VOD与RH TOB精炼过程造成蚀损严重部位的原因 1 VODVOD精炼过程如图16 2 所示 从图16可知在超低碳不锈钢精炼过程中 真空度可达0 5 1torr 66 133Pa 精炼温度在1650 1750 精炼时间在1小时以上 VOD侵蚀最严重部位是渣线区域 通常砌筑的是直接结合镁铬砖 在脱碳期渣中含有大量Cr2O3 粘度大 对耐火材料蚀损不大 但在脱碳期末与还原期初 在 1750 高温下加入Si以还原渣中Cr2O 3 使渣中Cr2O3含量降低 SiO2含量增加 变为低碱度CaO SiO2 Al2O3 MgO渣 渣的流动性大增 这种渣对耐火材料侵蚀性与渗透性甚强 再由于加入CaO CaF2 Al2O3渣脱硫和真空度高 因此在此时期 耐火衬蚀损最大 3 AOD炉则是吹Ar的风口与风口区域及渣线 LF VD蚀损最严重部位也是渣线区域 2 RH TOBRH TOB精炼过程的真空度达到0 5torr 66Pa 精炼温度在1560 1650 较VOD低 精炼一炉时间半小时左右 RH TOB一炉役后的侵蚀情况如图17所示 RH精炼容器蚀损严重的部位是浸渍管 Snorkel orImmersion tube 中的上升管 Up leg 的吹Ar孔 上升管与下降管 Down leg 同真空室底部 Bottom ofvacuum chamber 交接处的喉口 Throat 这些部位蚀损严重的原因是 1 浸渍管内外同时浸泡在高温钢液中 2 浸渍管内孔受到每分钟达30 80t钢液循环流动的冲刷 3 精炼一炉后 保温不容易 下一炉次浸渍管又再次突然浸入盛 有1600 左右钢液的盛钢桶中 经受剧烈温度变化的冲击 RH真空室下部与钢液接触的容器壁 由于顶吹O2提高钢液温度但也 使钢液表面的上部区域发生二次燃烧 形成高温 吹氧也使钢液中 一些元素氧化形成了CaO SiO2比低的FeO x SiO2 MnO酸性渣 因此真空室下部侵蚀也较大 7 8 但比浸渍管与真空室底部要轻 一般浸渍管耐火衬的寿命只是 真空窒下部衬砖寿命的20 30 9 真空室下部与浸渍管通常砌筑的都是优质直接结合镁铬砖 RH TOB真空室上部炉衬蚀损较轻 真空室中部炉衬蚀损也不厉害 可用 稍次的直接结合镁铬砖或一般镁铬砖 三 提高炉外精炼用耐火材料寿命的途径1 选择合适的耐火材质 进行综合砌炉 对易蚀损部位即时进行喷补根据精炼钢种 精炼条 件与蚀损原因来选择合适的耐火材质 选择耐火材质时 钢的质量是第一位的 选用的材质不能对钢的质量产生负面影响 1 抗精炼渣实验及镁铬与镁钙材料的组成设计我们曾用旋转圆柱体 试样法 测定过镁铬样 M K 和镁钙 MgO CaO 试样 MD8 在不同碱度的炉外精炼渣 CaO SiO2 Al2O3 MgO渣系 中的侵蚀速度 以及它们在CaO SiO2比为1的同一种渣中 于不同转速 n 时的侵蚀速度 试验装置 试样性能与精炼渣组成 及试验结果示于图19与表1 表2 表1MgO CaO与镁铬试样的化学组成与物理性质细粉粗颗粒3 128 559 9432 1345 061 21513 24141 553 003 6510 3680 660 90半再结合 镁铬S M K563 09191 365 545 9920 2465 821 06Co 共烧结镁铬M K 872 9416 170 470 430 3793 125 61MD9592 95150 350 310 3082 0 317 01MD8902 9215 160 220 520 2064 9134 15MD6412 87160 100 140 0340 2959 43白云石D常温耐压强度 MPa密度 g cm3显气孔率 SiO2Al2O3Fe2O3Cr2O3MgO CaO化学组成 试样表2炉渣的化学组成与矿物相C2S 主要 C2AS 少 2 68361721 1452 86S 2 68C2AS 主要 C2S 少 1 8361727 6146 3 9S 1 8Ca2 Al Mg Si Si2O71 0361738 2735 73S 1 0CAS2 CS0 6361 747 4326 57S 0 6CaO SiO2 摩尔比 Fe2O3MgO Al2O3SiO2CaO主要矿物相 化学组成 炉渣 C CaO A Al2O3 S SiO2 为何我们选择旋转圆柱体法 而不采用其他如回转1 要有理论 基础2 要与精炼过程条件相近3 要能对不同试样进行定量比较4 测 定的温度要可靠5 试验用的精炼渣化学组成要与实际精炼渣相近6 试样要成分均匀 气孔接近 抗渣法等从图 20 图21可以明显看出镁铬试样 M K 抗酸性渣侵蚀大大优于镁钙 MD8 试样 抗冲蚀性也优于镁钙 试样 这些研究结果很好地解释了为什么直接结合镁铬砖砌于VOD渣 线或RH真空室下部 底部与浸渍管等要求抗酸性渣侵蚀 抗炉渣渗 透与抗冲刷的部位 使用效果好的原因 此外 在炼超低碳不锈钢时采用直接结合镁铬砖 由于发生下面反 应还有利于钢液的降碳增铬 MgO Cr2O3 s 4 C 2 Cr Mg g 4CO g 因此 炼超低碳不锈钢 时采用直接结合镁铬砖做炉衬是合适的 图23示出了当镁铬耐火材料中Al2O3过高时 在碱度为1 2的精炼渣 中的侵蚀速度远大于通常含6 Al2O3的镁铬耐火材料 13 图23也说明MgO Al2O3尖晶石在抗精炼渣侵蚀上是不好的 图24是我根据有关相图数据与计算后绘出的 在图24中示出了MgO Cr2O 3 Al2O 3 MgO Cr2O3 MK MgO Al2O3 MA 于1700 在CaO SiO2渣中的饱和浓度 即在CaO SiO2渣中的溶解度 从图24可看出 Cr2O3与MgO Cr2O3比MgO MgO Al2O3与Al2O3更抗 酸性渣的侵蚀 Al2O3与MgO Al2O3在抗CaO SiO2碱性渣的侵蚀也是不好的 Y Sasajima等