炼钢转炉系统用耐火材料

第十一章,转炉系统用耐火材料,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,目录,一、转炉的工作原理二、转炉的结构组成图三、转炉冶炼工艺,四、转炉使用耐材理化指标及生产工艺五、转炉的砌筑、损毁与维护六、转炉的应用与发展,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,一、转炉工作原理,转炉炼钢法是将主要原料铁水、废钢等装入炉内，加上生石灰、石灰石、萤石以及氧化铁皮等辅助,原料，从炉口用氧枪吹入高压、高纯度（含O2为,99.5以上）氧气进行冶炼。,转炉炼钢法使用的氧化剂为氧气（另外还有：铁矿石、氧化铁皮），把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200），可使炉内达到足够高的温度，因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,1.1、冶炼过程,开始转炉处于水平状态，向炉内注入1300的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入氧气并转动转炉使其直立起来。这时液态生铁表面表面剧烈的,反应，使铁、硅、锰氧化（FeO，SiO2，MnO）生成,炉渣，利用熔化的钢铁和熔渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液里只剩下少量的硅与锰时，碳（C）开始氧化，生成CO（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的CO的燃烧而出现巨大的火焰，最后磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁,(Fe3(PO4)2)，磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷,酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰减小，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢包内，再加脱氧剂进行脱氧。,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,二、转炉结构图,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,2、转炉用原料,金属料：铁水、废钢、合金钢,非金属料:造渣剂（石灰石、萤石、铁矿石）；冷却剂（废钢、铁矿石、氧化铁、烧结矿、球团矿）；增碳剂和燃料（焦炭、石墨籽、煤块）,氧化剂：氧气、氧化铁皮、铁矿石,萤石又可作为促进熔解的助溶剂，石灰石,又可以作为冷却剂,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,3、转炉的分类,氧气顶吹转炉：氧气从炉顶吹入，也叫LD炉、,BOF炉、BOP炉。,底吹转炉：氧气从炉底吹入，也叫OBM、Q-,BOP。,顶底复吹转炉：氧气从炉顶吹入的同时从炉底吹,入惰性气体，比如氩气、氮气等。也叫LD-Q-BOP。,侧吹转炉,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,（1）氧气顶吹转炉,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,LD/BOF/BOP,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,（2）底吹转炉,OBM/Q-BOP,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,（3）顶底复合吹转炉,LD-Q-BOP,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,（4）侧吹转炉,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,三、转炉冶炼工艺,1、装料2、供氧3、造渣,4、温度及终点控制5、脱氧及合金化,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,1、装料制度,1、对使用废钢的转炉，一般先装入废钢再兑入铁水。,先加入洁净的轻废钢再加入中型和重型废钢。为保护炉衬不被废钢撞伤，过重的废钢可以等铁水兑入后再加入。为防止炉衬受急冷急热在加入废钢后应立即兑入铁水，,2、装入量是指炼一炉钢是铁水和废钢的加入量，铁水和废钢的比例是根据热平衡计算决定的，通常铁水比例为70-90%，它取决于铁水温度与成分、炉容比、钢种。,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,2、供氧制度,供氧主要是保证杂质去除速度、熔池升温速度、造渣制度、控制喷溅去除钢水中气体与夹杂物的操作。,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,供氧设备氧枪,1、喷头,拉瓦耳型（P出/P进,0.528时形成超音速射流）、直筒型、螺旋型,2、枪身,3、尾部结构,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,3、造渣制度,1、前期（早期铁水中Si，Mn，Fe的氧化产物）2、中期（中期炉温升高，石灰进一步融化，脱碳反应使渣中FeO含量降低容易出现“返干”现象）,3、末期（后期脱碳速率下降FeO含量增加乳,化和泡沫现象减弱）,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,四、转炉使用耐材理化指标及生,产工艺,转炉使用的耐火材料有：1、永久层：高纯镁砖；2、工作层：镁碳砖；,3、挡渣球、挡渣杆、挡渣锥；4、整体出钢口；,5、转炉用透气砖；6、镁质喷补料；,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,（1）,镁碳砖采用高纯、高致密或大结晶镁砂和高纯石墨为主要原料，添加适量的抗氧化剂，以酚醛树脂为结合剂，经高压成型工艺生产。,均质挡渣球外形为带沟槽球形结构。产品选用优质高铝为主要原料，低水泥+微粉为结合剂，添加铁屑预混合从而达到挡渣球所需要的体积密度，再将安装好的模具置于振动台上，从预先留出的加料口灌入混合好的浇注料，边振动边加料直至振动密实。,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,转炉出钢口采用高纯电熔镁砂或大结晶镁砂，配以高纯石墨，添加独特的抗氧化剂，以酚醛树脂为结合剂，通过等静压（整体出钢口）或机压（分体出钢口）成型。具有良好的抗氧化性、强度高、抗侵蚀性好、易更换、寿命高等特点。,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,整体出钢口,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,整体出钢口生产工艺,配料预混造粒流动均混过筛困料干燥成型加工检查包装,加料顺序为先加镁砂骨料，再加树脂，均匀,混,合后，加石墨，最后加入细粉。,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,对挡渣球的要求,1、挡渣球的密度要介于钢液与熔渣之间，一般在4.2-5.0kg/cm3之间，浸入钢液的深度为球的1/3左右，保证钢水流尽而又能挡住炉渣。2、投球的位置:出钢口的正上方。,3、投球的时间:在出钢1/2-3/4时将球翻入熔池（大概出钢结束前1min左右），这时出钢口内侧应形成一定的喇叭状，才便于在出钢口上方形成旋涡，而把球吸引到位。过早，会使挡渣球在炉内等待时间过长而损坏，或表面变形而影响挡渣效果。过晚，挡渣球来不及到达挡渣位置钢液就流完了。,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,出钢带渣的原因,1、出钢过程中，渣由出钢口涌出；,2、出钢快结束时，钢流紊动将渣吸入；,3、炉子出完钢以后，尚未摇回原位之前渣子,流出；,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,挡渣球、挡渣杆生产工艺流程,领料与配料烘干包装,搅料成型,模具的领用与安装脱模入库,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,（2）转炉用各种耐火材料指标,镁碳砖主要理化指标：,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,挡渣球系列理化指标,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,挡渣塞主要理化指标,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,挡渣杆主要理化指标,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,出钢口理化指标,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,镁质喷补料理化指标,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,五、转炉的砌筑,（1）准备工作,（2）炉底砌筑,（3）炉身砌筑,（4）炉帽,（5）出钢口,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,六、转炉的损毁及维护,炉衬的损毁,炉帽的损毁,出钢口的损毁,挡渣球的损毁,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,化学腐蚀,热应力,机械力1,2,3,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,1、炉衬的损毁机理,兑入铁水、加入废钢时对炉衬的冲刷及机械磨损。冶炼过程中，钢水、炉渣以及炉气对炉衬的机械冲刷。炉衬的脱碳,FeO+C=CO+Fe炉渣O2+2C=2COPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,2、炉帽的损毁,高温炉气冲刷,喷溅物,外力撞击,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,3、出钢口的损毁,吹炼时，碳化反应C+O2,CO,出钢时，高温铁水冲刷在交替的出钢和吹炼过程中，温度剧烈变化，对耐火材料进行热冲击。周围填缝料对出钢口的影响PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,4、转炉的维护,炉帽维护：焊接伞状挡渣板，水冷设备；向镁碳砖中添加Al粉、Mg粉、Si粉、Al-Si、Al-Mg合金以及氮化物、硼化物、碳化物等易氧化物质。它们能优先与O发生反应，生成碳化物或氧化物，填充或堵塞气孔并随之产生体积膨胀，使砖体致密化，从而提高了镁碳砖的抗氧化性。,炉衬维护：溅渣护炉，热喷补；,出钢口维护：出钢挡渣，热修补；,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,溅渣护炉,所谓转炉溅渣护炉技术，就是在出钢后留下部分终渣，将粘度和成分调整到合适范围，通过喷吹高速、高压氮气，把炉渣吹溅到炉膛内壁的耐火材料上，炉渣盖住耐火材料，经过冷却、凝固形成一定厚度的固态炉渣保护层，从而达到保护炉衬并延长炉衬寿命的目的。,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,溅渣/N2,冲刷挂渣,喷溅挂渣,PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建,热喷补,PDF文件使用