煉鋼廠經(jīng)濟耐火材料的選用

王尖銳

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司， 山東　萊蕪　271126）

煉鋼廠經(jīng)濟耐火材料的選用

王尖銳

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司， 山東萊蕪271126）

萊鋼煉鋼廠通過對影響煉鋼工序各類耐火材料消耗的因素進行全面分析，采取應(yīng)用轉(zhuǎn)爐本體經(jīng)濟耐火材料控制技術(shù)、低成本鋼水精煉盛裝和鋼包水口控流技術(shù)、連鑄耐火材料分鋼種經(jīng)濟選用等措施，實現(xiàn)了煉鋼工序耐火材料經(jīng)濟選用、合理使用的目標。

煉鋼經(jīng)濟耐材選用

煉鋼工序耐火材料的消耗是鋼鐵企業(yè)一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指標，研究經(jīng)濟耐火材料的消耗指標對提高鋼材質(zhì)量、減少噸鋼耐火材料的消耗、降低噸鋼成本和實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展有著重大經(jīng)濟效益和社會效益。萊鋼煉鋼廠針對小噸位轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏緊張、盛裝鋼水容器種類多樣的特點，應(yīng)用轉(zhuǎn)爐本體經(jīng)濟耐火材料控制技術(shù)、低成本鋼水精煉盛裝和鋼包水口控流技術(shù)、連鑄耐火材料分鋼種經(jīng)濟選用等措施，達到經(jīng)濟選用耐火材料的目標。

1　生產(chǎn)中存在的問題

萊鋼煉鋼廠小噸位轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹改造爐底結(jié)構(gòu)主要采用活爐底結(jié)構(gòu)，弊端較多，增加底吹后，爐底接縫處正好處于受鋼水沖刷嚴重區(qū)域，不利于爐體維護，一旦控制不當，可能發(fā)生爐底接縫穿鋼事故。小噸位轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝設(shè)備流程較長，鐵水、鋼水周轉(zhuǎn)運送距離較遠，占用盛裝鐵水高溫容器多，同比較先進的短流程煉鋼工藝流程相比噸鋼耐火材料消耗高。

2　技術(shù)開發(fā)思路

研究分析影響煉鋼工序各類耐火材料消耗的因素，找出其中影響消耗和成本的關(guān)鍵點并進行相應(yīng)的機理及技術(shù)方面的分析，實施轉(zhuǎn)爐本體經(jīng)濟耐火材料控制技術(shù)、低成本鋼水精煉盛裝和鋼包水口控流技術(shù)、連鑄耐火材料分鋼種經(jīng)濟選用等措施，實現(xiàn)煉鋼工序耐火材料經(jīng)濟選用、合理使用的目標。

2.1轉(zhuǎn)爐本體經(jīng)濟耐火材料控制技術(shù)

改造轉(zhuǎn)爐爐襯砌筑結(jié)構(gòu)，選用補爐護爐耐火材料，以適應(yīng)底吹改造需求；重新設(shè)計轉(zhuǎn)爐爐襯砌筑結(jié)構(gòu)，優(yōu)選倒茶壺式爐底砌筑方式、嵌入式砌筑活爐底轉(zhuǎn)爐爐襯、出鋼口套磚整體設(shè)計，以提高爐襯薄弱部位使用壽命；選用高壽補爐料和大面補爐料，提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)作業(yè)率。

2.1.1嵌入式爐底結(jié)構(gòu)

為使接縫部位安全，設(shè)計開發(fā)了“嵌入式爐底”結(jié)構(gòu)，將爐底接縫降低300 mm，爐底接縫由水平改為橫豎組合，設(shè)計圖如圖1所示。

圖1　嵌入式爐底結(jié)構(gòu)圖

2.1.2底吹爐底及爐身下部砌筑方案

在砌筑爐底的過程中，首先固定好底吹座磚，在底層砌筑一層永久層65 mm鎂磚，向上平砌一層100 mm鎂碳磚，對接砌筑上塊底吹座磚，在圖2（見下頁）中直徑為2 040 mm的圓形區(qū)域豎砌長度為550 mm的鎂碳磚，從直徑為2 040 mm處至爐底外沿豎砌長度為200 mm的鎂碳磚，該磚砌筑平面高度需高出爐底法蘭20 mm，在底吹上護磚周圍砌筑650 mm的長鎂碳磚保護，砌筑總高度高于爐底砌筑平面100 mm。

圖2　底吹爐底及爐身下部砌筑示意圖（單位：mm）

2.1.3出鋼口大磚磚型設(shè)計改進

在座磚外側(cè)增加配合子母口，使座磚與套磚結(jié)合更緊密。

出鋼口大座磚四塊組合，每一塊獨立機壓成型，相比澆注成型的座磚具有更高的耐壓強度，然后將四塊座磚牢固粘接在一起。

改進前后大磚結(jié)構(gòu)對比如圖3、圖4所示。

圖3　原大磚結(jié)構(gòu)（單位：mm）

圖4　改進后大磚結(jié)構(gòu)（單位：mm）

把原澆注成型的整體式圓柱形出鋼口套磚改為分節(jié)式多棱機壓鎂碳磚，提高出鋼口套磚結(jié)構(gòu)的耐壓強度、致密度以及耐侵蝕性能。改進后的多棱出鋼口套磚可以被固定在出鋼口法蘭上，其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，避免了在更換出鋼口鉆眼時造成的套磚松動現(xiàn)象。

2.1.4高壽補爐料和大面補爐料的配合使用

結(jié)合停爐時間長短，配合使用大面補爐料和高壽補爐材料，實現(xiàn)高爐齡、低耐火材料消耗和低成本，詳見表1。

補爐料使用壽命≥48 h，無因為補爐料質(zhì)量原因造成補爐后大面積脫落的情況，詳見表2。

表1　補爐料技術(shù)指標

表2　鎂質(zhì)噴補料理化指標

鎂質(zhì)噴補料質(zhì)量要求：噴補料粒度配比合理（要求在0～3 mm之間），質(zhì)量穩(wěn)定，方便使用。鎂質(zhì)噴補料使用壽命要求：使用壽命≥48 h，與補爐磚壽命同步。

2.2低成本鋼水精煉盛裝和鋼包水口控流技術(shù)

2.2.1優(yōu)化包襯澆注料材質(zhì)

優(yōu)化鋼包澆注料配方配比（見表3），提高鋼包使用壽命，適應(yīng)轉(zhuǎn)爐高效快節(jié)奏生產(chǎn)、降低放鋼溫度的需求，經(jīng)濟選用鋼包滑動水口耐火材料及整體機構(gòu)，滿足鋼包鋼水控流和后續(xù)保護澆注需求，實現(xiàn)低成本鋼水精煉盛裝和鋼包水口控流。

表3　新的澆注料質(zhì)量配比　%

鋼包澆注料具有優(yōu)良性能，但在使用過程中受渣侵蝕和鋼水沖刷大。從澆注料基質(zhì)的蝕損開始，爐渣沿裂紋滲透到澆注料內(nèi)部，加快了澆注料的侵蝕速度，降低了包襯使用壽命。

在現(xiàn)場打包底的時候，在一批澆注料里加30～40 mm的高鋁礬土大顆粒50 kg，以增強鋼水對包底的耐沖刷性。

增加4個蓄熱式烘烤位，延長鋼包烘烤燒結(jié)時間，提高鋼包使用壽命。

2.2.2精選鋼包水口控流

鋼包滑動機構(gòu)作為煉鋼廠被直接用于控制鋼水流量、使?jié)茶T易于實現(xiàn)自動化的關(guān)鍵部件，其使用壽命的高低、使用效果的好壞，不僅對噸鋼成本有影響，而且對鋼包周轉(zhuǎn)、生產(chǎn)調(diào)度、連鑄以及操作人員勞動強度等都有非常重要的影響。

2.3連鑄耐火材料的分鋼種經(jīng)濟選用

長壽中間包、滑塊控流中間包和高壽命塞棒中間包分鋼種選用，配套經(jīng)濟選用不同檔次大包長水口和侵入式水口，滿足鋼水保護澆注的需要。

中間包的使用壽命是連鑄系統(tǒng)的一項重要指標，萊鋼煉鋼廠自2012年開始，對中間包壽命展開攻關(guān)。分析出了制約中間包壽命的幾個關(guān)鍵原因：水口壽命低，沖擊區(qū)穿包幾率高，工作襯耐沖刷性和耐侵蝕性差。圍繞這幾個關(guān)鍵原因，對中間包壽命進行了攻關(guān)。

對于連鑄中間包穩(wěn)流器選用功能性耐火材料，在降低沖擊區(qū)耐火材料侵蝕、提高中包壽命方面有著極為重要的作用。因此，先后對穩(wěn)流器耐火材料成分進行調(diào)整優(yōu)化，設(shè)計了不同的穩(wěn)流器，并改進了烘烤工藝，規(guī)定了嚴格的操作規(guī)程，從而提高了穩(wěn)流器耐沖刷性能。

2.4混鐵爐爐襯和鐵水包襯材料的經(jīng)濟選用

混鐵爐及盛裝混鐵爐出鐵用鐵水包在短流程冶金布置中已被淘汰，但在煉鋼廠擴容改造生產(chǎn)設(shè)施中起著儲存鐵水、均勻鐵水成分和溫度的作用。由于在整體澆注混鐵爐時根據(jù)不同部位的使用條件靈活選配材料，因此混鐵爐整體性好，施工時間較短，使用成本較低，配合應(yīng)用混鐵爐套澆修復(fù)技術(shù)、受鐵口整體更換技術(shù)和混鐵爐調(diào)渣護爐技術(shù)，可使其壽命達到32個月以上，其爐襯單爐役通鐵量達到400萬t以上。另外，優(yōu)選黏土質(zhì)工作層和高鋁質(zhì)永久層鐵水包，能夠很好地滿足盛裝鐵水的需求，應(yīng)用鐵水包在線修補技術(shù)和離線小修技術(shù)，提高鐵水包使用壽命，鐵水包使用壽命可穩(wěn)定在1 000次以上。

3　結(jié)語

通過研究分析影響煉鋼工序各類耐火材料消耗的因素，找出其中影響消耗和成本的關(guān)鍵點并進行相應(yīng)的機理及技術(shù)方面的分析，應(yīng)用轉(zhuǎn)爐本體經(jīng)濟耐火材料控制技術(shù)、低成本鋼水精煉盛裝和鋼包水口控流技術(shù)、連鑄耐火材料分鋼種經(jīng)濟選用等措施，實現(xiàn)煉鋼工序耐火材料經(jīng)濟合理使用的目標，對控制耐火材料消耗和耐火材料成本取得了良好效果。

（編輯：胡玉香）

Selection of Refractory Steelmaking Plant Economy

WANG Jianrui
（Shandong Iron and Steel Co Ltd of Laiwu Branch Steel Plant，Laiwu Shandong 271126）

This paper analyzes the influence factors on all kinds of refractory consumption，adopts low cost molten steel refining costumes and ladle nozzle control technology，continuous casting refractory steel grades economic choice and other measures to realize the steelmaking process refractory economical and rational use of the target.

steelmaking，economic refractory，selection

TF065.1

A

1672-1152（2016）04-0109-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.37

2016-06-28

王尖銳（1981—），男，于萊蕪分公司煉鋼廠技術(shù)科從事煉鋼技術(shù)管理工作，工程師。