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钢包用耐火材料

作者:admin 发布日期: 2020-11-16 二维码分享

钢包的作用是承接上游炼钢炉的钢水,把钢水运送到炉外精炼设备或浇钢现场。钢包还有模铸钢包和连铸钢包。模铸钢包的使用条件就更好一些,因为它承接了钢水以后,基本上就马上去浇铸成钢锭。因此它盛钢水时间短,钢水温度也较低,并且周转也较快。而连铸钢包情况就不一样,为满足连铸的需要和等待前一个钢包浇铸,因此它盛钢水时间较长,温度也较高,使用条件也就更恶劣。不过随着炉外精炼的发展,不少钢水精炼处理是在钢包里进行的,如吹氩和加一些合金元素、合成渣等冶金辅料。这样就使得钢包使用条件变得更加恶劣,对炉衬耐火材料的要求就更高。因此钢包的使用条件不同,它们所使用的耐火材料不一样,使用寿命也不一样。

因为钢水在普通钢包内没有什么精炼,并且每次盛钢水时间比较短,尤其是转炉炼钢时,钢水供应充足,钢包周转比较快,因此使用条件 比较好。但是对于普通钢包来讲,又有连铸钢包和模铸钢包。模铸的钢包的比例已经减少到8%以下,而连铸已经提高到92%以上。因为连铸钢包的钢水温度高,盛钢水时间也比较长,因此相对模铸钢包来讲使用寿命就下降不少,但是为了解决这方面的问题,对连铸钢包用耐火材料的要求就比模铸高。在我国的一些小钢包中,往往连铸和模铸是通用的,因此比较难分开。钢包不但有模铸钢包和连铸钢包之分,还有电炉钢包和转炉钢包之分。因为它们的使用条件不同,所用耐火材料以及施工方法也不一样。

(1)模铸钢包用耐火材料

模铸钢包是指盛接从炼钢炉出来的钢水,然后直接到铸造车间而浇铸成钢锭的运送钢水的容器。对于这样的钢包,以前主要用黏土砖和高铝砖衬,随着冶炼钢品种和质量的提高,黏土砖衬的使用寿命由10~20次下降到10次以下。高铝砖衬的使用寿命也就是一二十次。经过耐火材料技术的发展,目前高铝砖和黏土砖砌的钢包基本上已经淘汰。取而代之的是铝镁浇注的整体包和铝镁碳砖砌钢包。现在就电炉钢包和转炉钢包用耐火材料分别介绍如下。

A电炉钢包用耐火材料

一般电炉炼钢速度比较慢,特别是我国小电炉钢厂,钢的产量很低。钢包周转速度较慢,这造成钢包总是用用停停。包衬温度波动较大,对包衬抗热震所产生的裂纹和剥落提出了更高的要求。一般用抗热震性好的铝镁炭砖作钢包衬。它的使用寿命一般在60次以上,就是低档次的铝镁炭砖使用寿命也能达到40次以上。因为含炭砖热导率高,容易散热而造成钢包降温,因此应用保温效果好的耐火材料,并且钢包要加盖保温。值得指出的是有些钢厂铝镁不烧砖,以降低热导率,但使用寿命有些降低。

B转炉钢包用耐火材料

一般转炉炼钢速度比较快,特别是生产普通建筑钢材的小转炉钢厂,钢水供应充足,钢包周转速度较快,这导致钢包总是红包接钢。包衬温度下降较少。这种情况下对包衬热震较缓和。采用浇注的整体钢包就不易出现裂纹或剥落。再加上这种长流程钢铁厂煤气富裕,烘包方便。因此转炉钢包用浇注料进行整体浇铸的发展速度较快。目前我国绝大多数转炉钢包用浇注料。自从我国在20世纪80年代发展整体浇注钢包以来,起初使用水玻璃结合的铝镁质浇注料,所用的高铝料等档次也较低,因此使用寿命也只有40~60次。而经过长期的发展,目前多使用高质量的特级矾土熟料、优质镁砂和矾土尖晶石料等为主要原料,采用硅灰等微粉结合剂,而不是水玻璃和水泥结合剂,因此现在的小钢包用铝镁质浇注料的性能比以前大大提高。它的使用寿命一般在60次以上,随着使用技术和耐火材料制造技术的发展,该种浇注料的使用寿命越来越高,有的已经达到100次以上。矾土镁质浇注料应该是针对中国的原料资源发展起来的,它的性价比应该适合我国的国情。它对降低了吨钢成本起到了重要的作用。

为了钢包保温,一般钢包都有一层保温层,所用耐火材料有黏土砖,叶蜡石砖和保温板,如硅酸钙保温板等。近年来浇注料在发展,它不但起到保温的作用,而且由于没有砖缝而对防止钢包漏钢和提高安全性是非常有意义的。

在钢包浇注料有两方面的发展值得注意:(1)使用技术中的套浇。当浇注钢包衬使用到一定次数后,停下来并清理粘附的渣和渗透层,然后放上模具在补浇成新的衬,烘烤后投入使用,这和新的钢包衬是一样的。这样反复套浇进行下去,充分发挥了耐火材料的作用,避免了大量的用后耐火材料的放弃和所造成的的环境污染问题,同时也大大降低了吨钢耐火材料的消耗。这是我国在小型钢包做得非常好的地方,值得大钢包借鉴;(2)湿式喷射料技术。这方面我国还没有应用,但日本和美国已经普遍使用。该技术应该是使用技术和耐火材料制造的工艺技术的结合。用机器把喷射浇注料混合成自流的浇注料并泵送出去,在喷枪口与促凝剂混合而变稠。经喷枪喷出到要施工的壁上并粘附在上面。这种方法不用模具,并可以很方便地进行修补钢包等热工设备,因此应该得到发展。

(2)连铸钢包用耐火材料

连铸钢包的使用条件虽然比较恶劣,但是一般钢厂的模铸钢包和连铸钢包是没有特别分开的,往往是共用的。只不过连铸比例的增加会导致钢包使用寿命的下降,在选材时,以连铸钢包为中心去选择耐火材料炉衬。

A电炉连铸钢包耐火材料

它的周转速度比较慢,温度波动较大容易造成包衬裂纹和剥落。再加上连铸和精炼,电炉连铸钢包的使用条件更加苛刻。因此对选用耐火材料提出了更高的要求。一般选用砖砌包衬。渣线用镁炭砖几乎是共性,而熔池(包括壁和底)一般用铝镁炭砖或镁炭砖。欧洲等一些钢厂用碳结合的不烧镁钙质砖。对于个别的用不烧率镁砖或高铝砖,以改善导热和增碳的问题。值得指出的是,现在有些钢包在火泥、修补料等方面还是用不同氧化铬含量的材料。由于六价铬的环境问题,这些材料的使用前景会越来越暗淡。关于电炉连铸钢包耐火材料的选择,一般是随着钢包的增大和使用条件恶劣程度以及钢种而选择合适的耐火材料。

B转炉连铸钢包用耐火材料

转炉钢包的周转速度比较快,烘烤条件比较好,温度波动较小。只是与模铸相比较,盛钢时间较长和钢水的温度较高。因此对选用耐火材料提出了更高的要求。

对于小转炉钢包,一般选用矾土镁质浇注的整体衬,有的并进行修补。不过为了提高使用寿命,浇注料的性能在提高,原料也向高质量发展,使用寿命达到了70次以上,有的超过了100次。我国的小钢包做得很好的是套浇。当浇注包衬用到一定程度时,停下来,清除表面的炉渣,再套浇新的浇注料。这样反复进行下去,一年都不用换一套包衬。使钢包耐火材料的消耗大大减少,废气很少,每1t钢成本消耗也低到4元左右,甚至优于某些大钢包的消耗。

对于中性和大型钢包,一般不用矾土镁质浇注料,而用刚玉镁质浇注料或刚玉铝镁尖晶石质浇注料作为包壁和底工作层的耐火材料,渣线通用镁炭砖砌筑,已经成为大型钢包衬的主流。这种包衬的使用寿命达到了200次以上,有的达到了300次。国外有些大型钢包进行套浇,每1t钢耐火材料消耗降低到1kg以下。我国中性和大型钢包套浇做得很少。这方面以后应该发展,以减少耐火材料的消耗和放弃量。同时也降低了炼钢成本。在不定形包衬发展方面,还有一个重要的发展就是喷射浇注技术在钢包上的应用。经过长期浇注料技术的发展,已经出现了能够泵送喷射施工的浇注料,即喷射浇注施工技术。这方面技术国外已经较普遍使用,并取得了非常好的结果。国内还处于开发阶段,应该跟上世界发展的步伐,加快这种技术的发展和应用工作。我国也有一些钢厂使用浇注料浇铸成预制件而直接砌筑的。这样可以避免钢厂投资施工设备和减少施工场地,同时也减少了长时间烘烤浇铸衬所带来的的麻烦,因此对于结构紧凑的钢厂是有一定意义的。

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