钢包内衬耐火材料的选择及砌筑

1、第十一届伞国炼钢学术会议论文 钢包内衬耐火材料的选择及砌筑 陈林权 （马鞍山钢铁设计研究院） 摘要本文从钢水温度、钢渣成份、炉外精炼方法等九个方面，提出了对钢包内衬耐火材料的要求，并 从耐火材料的安全性、经济性、配砌耐火材料的相互作用、耐火材料的热学性能等十个方面，论述了如何 选择钢包耐火材料。文章还以梅山钢厂钢包为例，详细介绍了耐火材料的选择及砌筑。 关键词钢包耐火材料 （ ） ， ， ， ， ， ， ， ， 概述 近年来，随着对清洁钢的需求增长、炉外精炼技术和连铸机多炉连浇的发展，钢包功能不断扩大，对钢包内衬耐火材料的要求也十分苛刻。钢包内衬应适应以下要求： （）钢水温度提高：由于采用了炉

2、外精炼和连铸技术，使得炼钢炉的出钢温度比以前提高了”。（）炉渣对钢包内衬侵蚀：由于冶炼合金钢、硅钢以及钢包喷粉的粉剂中常含有等多种成份，使渣中的碱度达到以上：含量也大为提高，有的甚至达到，使得炉渣成份更加复杂，渣量增加，碱度波动范围大，炉渣对钢包内衬侵蚀严重。（）剧烈的搅拌和冲刷：由于采用真空处理、喷粉、吹氩等技术，使得钢水在钢包内的流动加剧，衬砖受到强烈的冲刷作用。（）周期性作业：热循环频繁，砖缝开裂、散落。（）钢水滞留时间长：由于连铸、吹氩调温及炉外精炼等，使得钢包的盛钢时间比以前延长了一倍左右。（）钢包由传统意义上的承接和运输钢液的功能扩大为兼有冶金功能。为此要求钢包内衬在恶烈的工作条件

3、下，有较长的使用寿命，以减少耐火材料消耗和钢包数量。（）钢包内衬耐火材料的导热系数低，减少了钢水温降，从而减少“包底”残钢和减少钢包变形，提高钢包本体寿命。（）方便施工，降低工人劳动强度。（）钢包内衬材质杂质少，以减少对钢水的污染。表：国内部分炼钢厂钢包内衬的使用情况钢包内衬耐火材料的选择 选择钢包内衬耐火材料，需要考虑技术和经济两方面的因素，笔者认为具体应考虑使用寿命、蚀损速 第十一届伞国炼钢学术会议论文度、耐火材料单耗、吨钢成本、安全性能、精炼工艺、浇铸工艺、配砌的耐火砖、冶炼的钢种、使用的部位和吊车吨位等因素。 使用寿命：即使用次数，使用寿命越高越好，表为国内部分钢厂的包衬耐火材料的使用

4、情况。 蚀损速度：蚀损速度越小越好。 武钢二炼钢在使用铝镁碳砖时的蚀损为”次，马钢一钢在使用二等轻烧高铝砖时蚀损为次，在使用高铝尖晶石浇注料时蚀损为 次。 耐火材料单耗：耐火材料的单耗越低越好。 通常粘土砖的单耗为一钢，高铝砖的单耗为钢，铝镁碳砖和镁碳砖的单耗为钢。 吨钢成本：耐火材料的吨钢成本越低越好。 安全可靠性能： 年代以后，由于转炉及连铸的普及，特别是生产纯净钢的呼声不断高涨，炉外精炼技术的发展，钢包内衬耐火材料向高寿命、耐熔损方向发展。 精炼工艺对耐火材料的要求：在精炼过程中，钢包内衬的工作条件是：（）高温，一般精炼温度在，甚至高达”：（）在高的真空，真空度可达，促使衬砖与钢水反应，

5、影响内衬的稳定性；（）当采用电弧加热时，距电弧最近处的包衬将局部过热；（）精炼炉渣成份和碱度范围波动大（碱度从”波动到）；（）钢液（包括炉渣）在钢包内停留时间长，有些精炼方法长达”；（）钢液、炉渣、气流的强烈冲刷以及电弧辐射。使得衬砖受到严重的热震作用和间歇式工作的温度剧变等。因此精炼钢包，特别是重要部位的内衬，要选用耐高温、抗侵蚀、高密度、低气孔率、耐剥落、抗热震的高级优质耐火材料。表为各种精炼炉钢包内衬耐火材料的使用情况。表精炼钢包内衬材质及使用状况 连铸对耐火材料的要求：连铸用钢包的特点是：钢水的温度高且停留时间长，使用条件苛刻，通常采用高铝砖、锆英石砖、白云石砖、镁铬砖、镁碳砖、铝镁碳

6、砖等砌筑，也可以采用锆英石浇注料、镁铝尖晶石浇注料、高铝尖晶石浇注料等进行浇注。内衬寿命为”次，耐火材料单耗，一钢。 配砌的耐火砖：如镁碳砖不宜与含高的砖种相混。否则会加大镁碳砖的局部熔损。其熔损机理： （）”（） （）一酣 （）（）（）（） 锆英石砖不宜与碱性砖配砌，因为锆英石（）在高温下分解反应： ：分解温度在”之间。在高温钢水作用下，锆英石分解出的会使碱性砖严重熔损，有时甚至产生熔塌现象。锆英石砖虽然有优良的性能，但我国锆英石资源短缺，其价格较高。表：列出了不同种类耐火材料制品间的反应。 另外锆质砖、白云石砖、镁碳砖和铝镁碳砖的导热率较大，所以采用这几种砖后，要增砌绝热层或加厚钢包永久层

7、或采用保温性能良好的隔热材料作永久层。 第十一届全国炼钢学术会议论文 冶炼的钢种对耐火材料的要求：冶炼的钢种不同，对耐火材料的要求也不同。如冶炼超低碳钢、钢、 铝镇静钢宜用高铝尖晶石浇注料或高铝砖，不宦采用含碳的镁碳砖和铝镁碳砖。而冶炼含锰量和含氧量较 高的钢种，宜用抗侵蚀的镁碳砖和铝镁碳砖，而不宣选用高铝砖。对于浇注含和的不锈钢宜用锆英 石砖。对于要求含铬量极低的钢种，不宜用镁铬质砖。对于低、低钢种以及要求夹杂少的特殊钢种， 宜用白云石质等碱性砖，不宜用粘土砖、叶腊石砖。 使用部位对耐火材料的要求：不同的部位，宜选用不同的耐火材料。通常钢包用耐火材料由永久层、 工作层、渣线层、包底层和隔热层

8、组成。 钢包隔热层要求耐火材料的导热率低，隔热性能好：表列出了部分耐火材料的热学参数。由可知 轻质隔热砖的隔热性能最好，因此隔热层可采用轻?矢羧茸?永久层即要求耐火材料的导热率低，隔热性能好；还要求它能够在”下长期使用，并具有 足够的常温和高温强度，能够短时间抵抗钢水的冲击，防止穿包事故的发生。因此永久层可采用保温性能 良好的新型高强轻质浇注料浇注或粘土砖。表：不同种类耐火材料制品间的反应注：不一一不起反应 中一一中等反应 严一一严重反应 整一一整个破坏性反应表：几种常用耐火材料的热学参数耐火种类 体积鬻度 ） 导热系数（ ）】 侧：温度）高铝质隅热砖 莫来石质隔热砖 粘上质隔热砖 高强轻质浇

9、注料 粘上质可塑） 粘上质（干的） 高锅质 ， 锆质 碳化硅 镁质 镁铬质 白三石质 镁碳砖 包壁和包底工作层要求耐火材料抗侵侵蚀、抗剥落、热稳定性能要好、不粘渣、拆包容易。因此包壁和包底工作层可选用耐侵蚀、耐剥落、均衡侵蚀、使有安全、热稳定性能好、不粘渣、拆包容易的铝镁碳砖或采用高铝尖晶石浇注料作整体内衬。渣线层宜选用耐侵蚀、耐渣蚀、热稳定性能好、高温结构性能稳定的镁碳砖或镁铬砖，它可以克服因钢水及炉渣渗透引起塌落的结构剥落现象：座砖宣采用耐热震性能好的高铝质座砖，水口可采用耐侵蚀、抗冲刷的刚玉质水口砖。梅山冶金公司吨钢包耐火材料的选用及砌筑设计梅山冶金公司工艺条件 梅山冶金公司炼钢厂建有吨

10、顶底复吹转炉座、钢包吹氩站座、多功能钢包精炼炉座、流扳坯连铸机台，采用全连铸工艺。其中钢包精炼炉具有电弧加热、电磁搅拌、造渣精炼、合金微调、喂丝和喷粉等功能。 冶炼的钢种是：普通结构钢、普通低碳钢、焊接结构钢、耐大气腐蚀钢、普通碳素、钢管钢、低碳冷轧钢等。 因此要求钢包内衬耐高温、耐侵蚀、高密度、低气孔率、抗剥落、耐热震的高级优质耐火材料。 第十一届全国炼钢学术会议论文钢包耐火材料的选用钢包隔热层和永久层 梅山冶金公司吨钢包隔热层和永久层采用高强轻质浇注料，施工方便，脱模时间短，使有寿命长，粉尘少，工人劳动强度低。其理化性能如表：表：高强轻质浇注料的理化性能牌号 一 ）（） 耐火度（） 耐压强

11、度（） 抗折强度（） 热导率（，） 体积密度（） 钢包工作层 包壁和包底工作层选用铝镁碳砖，渣线部位选用镁碳砖。铝镁碳砖具有抗侵蚀、抗剥落、热稳定性好、不粘包等优良性能。铝镁碳砖的理化性能如下表：表：铝镁碳砖的理化性能 镁碳砖对炉渣润湿性小，具有良好的耐侵蚀、耐剥落、热稳定和高温结构稳定性能，适合于钢包的渣线部位，特别是多炉连浇的场合。镁碳砖的使用寿命为次，其理化性能见表。表：镁碳砖的理化性能指标滑动水口用耐火材料 滑板砖 工艺对滑板砖要求如下：（）寿命与水口砖相同：（）滑动面平滑：（）高强度，特别是高温下具备高强度：（）耐散落性好，钢水注入开始受到急剧加热时，不许有散落、崩裂等现象：（）对钢

12、流具有较好的耐磨损性和耐蚀性；（）使用过程中不产生烟尘，改善操作环境。上水口砖 由于上水口砖安装在座砖内，周围被围住，对其耐散落性能可不必过分要求。但要注意防止浇注铝较高的铝镇静钢时，造成水口堵塞，还必须注意上水口砖的耐磨损性能和耐蚀性能，、因此选用了含为以上的刚玉质砖。必须考虑上水口砖和座砖的寿命?胶猓髦氐匮癫闹省常玻常诚滤谧?通常选用高铝砖或锆质砖。另外浇注要求夹杂少的特殊钢时，也使用高铝质或锆质下水口砖。 下水口砖一般应具备：（）耐散落性好：（）有较好的耐蚀性；（）水口节流时，不粘附钢水。水口填料 滑动水口砖内，要事先放置填料。目的是：（）防止钢水在水口砖内凝固，容易用氧开浇或不经用氧吹

13、刷也开浇；（）保护滑板、座砖，提高寿命：（）防止滑板漏钢和水口锁闭等事故。 根据冶炼的钢种，钢水处理要求和钢水罐容量等因素，选择不同材质的填料，但都必须具备下列条件： （）由于直接与钢水接触，不能污染钢水： （）不能因钢水热量而使填料熔融或浇结： 第十一届全罔炼钢学术会议论文 （）滑板打开，钢水必须很快流出： （）价格要便宜； 般选用经过特殊处理的硅砂作为填料。填料成份如下：耐火材料砌筑设计 钢包内衬耐火材料的砌筑方法有砌砖法、捣打法、浇注法和投射法。砌砖法又有环形砌筑法和螺旋砌筑法。钢包内衬耐火材料的砌筑采用常规的砌砖法。 经考察，考虑到梅山冶金公司的具体情况吨钢包隔热层和永久层采用高强轻质

14、浇注料整体浇注工艺。 包壁和包底工作层选用铝镁碳砖，渣线和包壁底砖选用镁碳砖，采用螺旋砌筑法砌筑，设计上使用块起步砖。渣线和包壁底砖加厚，一方面为了工人分辨镁碳砖和铝镁碳砖，另一方面作到均衡侵蚀。采用螺旋砌筑不仅可以使操作简化，砌筑速度加快，而且还使得拆除时间缩短，有利于抑制钢液渗透。 对于包底工作层，因它与高温钢水接触的时间最长，承受钢液的静压力最大，清理残钢、残渣时受到机械损坏也较严重，工作条件比包壁更恶劣，所以砌砖适当加厚了。包壁工作层砌砖厚，包底工作层砖砖厚。为了减少上水口凝钢，座砖设计时，比周围包底砖低（宝钢钢包为，马钢钢包为）。其他 为了有利于钢包内衬的使用及维护，设计上采用了各种烘烤保温措施，同时还配备有钢包喷补机对局部损坏进行有效地喷补，以避免钢包的急冷急热和局部损坏造成整体包衬寿命的缩短。结论 综上所述，梅山炼钢厂吨钢包内衬所选用的耐火材料及砌筑方式，