彌散式和狹縫式透氣磚在首鋼京唐鋼包中的試驗(yàn)對(duì)比

盧家凱 崔慶陽(yáng)

(1. 首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司； 2. 洛陽(yáng)利爾耐火材料有限公司)

0 前言

狹縫式透氣磚在使用的過(guò)程中容易產(chǎn)生斷磚、狹縫夾鋼等現(xiàn)象，造成鋼包吹開(kāi)率低，為保證透氣磚下次使用過(guò)程中的透氣性，需要每次對(duì)透氣磚進(jìn)行燒氧，將其工作面的殘鋼和殘?jiān)M(jìn)行清理，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

彌散式透氣磚在使用過(guò)程中，其透氣通道中不會(huì)產(chǎn)生夾鋼或透氣磚產(chǎn)生斷磚等現(xiàn)象；可在不需要進(jìn)行燒氧的前提下，具有優(yōu)良透氣性；彌散式透氣磚在精煉吹氬過(guò)程中，相對(duì)于狹縫式透氣磚所吹出的氣泡具有直徑小、數(shù)量多的特點(diǎn)，具有優(yōu)良的去夾雜效果[1]。

開(kāi)發(fā)研究質(zhì)量穩(wěn)定，透氣性能優(yōu)良，長(zhǎng)壽命的彌散式透氣磚，是鋼包用透氣磚的發(fā)展趨勢(shì)。

1 首鋼京唐現(xiàn)場(chǎng)工況條件及試驗(yàn)準(zhǔn)備

首鋼京唐鋼包容量為300 t，主要冶煉鋼種產(chǎn)品為碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、造船用鋼、橋梁用鋼、管線用鋼、汽車結(jié)構(gòu)用鋼、超微細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼等。轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1 550 ℃～1 650 ℃左右，精煉設(shè)備有LF、RH和CAS精煉爐，鋼包精煉過(guò)程中吹氬氣時(shí)間為20 min ～60 min；狹縫式透氣磚的使用次數(shù)為24～26次，殘磚高度為200 mm左右。

將彌散式透氣磚制作成為整體式透氣磚，在首鋼京唐鋼包上進(jìn)行試驗(yàn)，以正常工藝砌筑。

2 狹縫式和彌散式透氣磚的對(duì)比

2.1 狹縫式和彌散式透氣磚的設(shè)計(jì)

狹縫式透氣磚和彌散式透氣磚的設(shè)計(jì)分別如圖1、圖2所示。狹縫式透氣磚以其中的狹縫為透氣通道；彌散式透氣磚以彌散透氣塊中的顯氣孔為透氣通道。

圖1狹縫式透氣磚

圖2彌散式透氣磚

2.2 狹縫式和彌散式透氣磚的生產(chǎn)

所采用的狹縫式透氣磚和彌散式透氣磚均為鉻剛玉尖晶石質(zhì)，生產(chǎn)所需主要原料和生產(chǎn)過(guò)程式分別見(jiàn)表1、表2。

表1 狹縫式、彌散式透氣磚的生產(chǎn)原料

表2 狹縫式、彌散式透氣磚的生產(chǎn)過(guò)程

注：×—在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)此工藝過(guò)程；√—在生產(chǎn)過(guò)程中含此工藝過(guò)程。

2.3 狹縫式和彌散式透氣磚的性能對(duì)比

對(duì)狹縫式和彌散式透氣磚的性能進(jìn)行了對(duì)比，具體結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 狹縫式、彌散式透氣磚的理化指標(biāo)

注：狹縫式透氣磚為36條狹縫。

從表3可以看出，彌散式透氣磚相對(duì)于狹縫式透氣磚，其理化指標(biāo)具有以下特點(diǎn)：(1)體積密度較小，顯氣孔率較大；(2)常溫耐壓強(qiáng)度較低；(3)在同等使用條件下，透氣量相對(duì)較小。

3 試驗(yàn)應(yīng)用

3.1 透氣磚在精煉過(guò)程中的試驗(yàn)應(yīng)用

狹縫式和彌散式透氣磚所砌筑鋼包經(jīng)烘烤后進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比狹縫式和彌散式透氣磚的使用情況，具體結(jié)果分別見(jiàn)表4、表5。

表4 CAS精煉過(guò)程中狹縫式和彌散式透氣磚的透氣情況對(duì)比

表5 LF精煉過(guò)程中狹縫式和彌散式透氣磚的透氣情況對(duì)比

從表4、表5可以看出，在正常精煉過(guò)程中，彌散式透氣磚在底吹壓力相對(duì)于狹縫式透氣磚較低的情況下，流量相對(duì)較大，說(shuō)明彌散式透氣磚在精煉過(guò)程中透氣性優(yōu)良。此外，彌散式透氣磚透氣通道中沒(méi)有夾鋼，而狹縫式透氣磚狹縫中有較多夾鋼且容易斷磚，這也可能是造成部分狹縫透氣磚透氣性差，流量相對(duì)較小的主要原因。

從試驗(yàn)效果整體來(lái)看，彌散式透氣磚在使用過(guò)程中無(wú)任何不良現(xiàn)象，在接鋼、精煉過(guò)程中透氣性能良好。

3.2 鋼包熱修過(guò)程中的操作方法

因狹縫式透氣磚在使用過(guò)程中，工作面容易產(chǎn)生斷層、透氣磚通道產(chǎn)生夾鋼等問(wèn)題，為了保證透氣磚在下一周期使用過(guò)程中的透氣量，需對(duì)透氣磚進(jìn)行燒氧操作。而彌散式透氣磚在熱修過(guò)程中不需要燒氧操作，主要原因有以下兩點(diǎn)：(1)透氣通道不會(huì)產(chǎn)生夾鋼，只是在透氣磚工作面覆蓋有殘鋼、殘?jiān)?2)首鋼京唐現(xiàn)場(chǎng)鋼包有鋼包蓋，鋼包內(nèi)保溫性能較好，當(dāng)鋼包接鋼時(shí)，透氣磚工作面未完全凝固的殘鋼、殘?jiān)鲇|到鋼液 迅速熔化，從而保證彌散式透氣磚的透氣性。

彌散式透氣磚在試驗(yàn)期間，鋼包接鋼過(guò)程中采取以下方式進(jìn)行操作：彌散式透氣磚試驗(yàn)鋼包在轉(zhuǎn)爐接鋼前，需要鋼水進(jìn)入到鋼包內(nèi)部后，鋼水將透氣磚工作面上的殘鋼熔化后，再打開(kāi)透氣磚底吹氬氣，才能保證透氣磚盡快吹通，避免了提前打開(kāi)透氣磚底吹氬氣，會(huì)將透氣磚表面殘鋼、殘?jiān)淠瑥亩绊憦浬⑹酵笟獯u的吹開(kāi)率。

3.3 透氣磚使用后殘磚分析

透氣磚均使用25次后下線，狹縫式透氣磚殘磚高度為分別為190 mm、210 mm；而同期彌散式透氣磚殘磚高度為240 mm～260 mm，根據(jù)其侵蝕速率，若使用至200 mm時(shí)，相對(duì)于狹縫式透氣磚，彌散式透氣磚使用壽命可以提高4～7次，拆包后透氣磚殘磚對(duì)比見(jiàn)表6。

表6 狹縫式和彌散式透氣磚殘磚高度對(duì)比

使用后狹縫式透氣磚工作面有斷層，且狹縫中有夾鋼(如圖3所示)，在透氣磚使用過(guò)程中，會(huì)影響透氣性。

彌散透氣塊略低于透氣磚周圍保護(hù)澆注料，澆注料對(duì)彌散透氣塊有一定的保護(hù)作用；彌散透氣塊中沒(méi)有夾鋼，侵蝕層小于3 mm，能夠保證彌散式透氣磚的正常使用，具體如圖4、圖5所示。

4 結(jié)論

(1)彌散式透氣磚能夠適應(yīng)首鋼京唐現(xiàn)場(chǎng)使用條件，具有優(yōu)良的透氣量，能夠代替狹縫式透氣磚在首鋼京唐現(xiàn)場(chǎng)的使用；

(2)彌散式透氣磚因其透氣通道中不會(huì)產(chǎn)生夾鋼現(xiàn)象，及優(yōu)良的抗侵蝕性能，保證了在使用過(guò)程中具有較好的透氣量；

(3)與狹縫式透氣磚相比較，彌散式透氣磚的透氣性能優(yōu)良；通過(guò)透氣磚殘磚高度及其侵蝕速率可知，彌散式透氣磚能提高透氣磚的使用壽命4～7次。

(a) 俯視

(b) 側(cè)視圖3 用后狹縫式透氣磚殘磚工作面

圖4用后彌散式透氣磚殘磚工作面

圖5 用后彌散磚拆下彌散透氣塊

5 參考資料

[1] koohiH, TsuchunariA. Porous plugs made of spherical particals for bubbing from the bottom of ladle [J].Taikabutsu Overseas, 1998,50(3):536-549.