鋼包透氣磚損毀原因分析及改進(jìn)

蘇有權(quán)， 劉少芹， 張 波， 朱長(zhǎng)栓

（1.河鋼集團(tuán)唐鋼公司， 河北 唐山 063016；2.鄭州振東科技有限公司， 河南 鄭州 452370）

唐鋼一鋼軋廠精煉鋼包采用整體式透氣磚，使用過(guò)程中存在剝落、狹縫夾鋼、吹不開(kāi)等現(xiàn)象，測(cè)量殘磚磚芯的長(zhǎng)度基本在180 mm左右，每月的透氣率在99.2%。通過(guò)對(duì)透氣磚損毀原因進(jìn)行分析，制定相應(yīng)措施，從而提高透氣磚的磚芯長(zhǎng)度，提高透氣率。

1 透氣磚損毀原因分析

1.1 透氣磚磚芯剝層

鋼包熱修后給轉(zhuǎn)爐擺包時(shí)包內(nèi)溫度大約900℃，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度基本在1630℃，溫度差造成的激冷激熱使透氣磚的磚芯剝層，一般剝層的厚度在10～20 mm。而且磚芯剝層后由于有錐度剝層的部分不會(huì)掉落，影響本包鋼水的透氣性。

1.2 透氣磚座磚斷裂

溫度差造成的激冷激熱還能造成透氣磚座磚斷裂，斷層的高度在100～200 mm。磚芯因?yàn)闆](méi)有座磚的保護(hù)受鋼水的侵蝕也會(huì)斷裂。這種斷層的危害極大，尤其在透氣磚使用的后期由于殘磚較短，易發(fā)生包底漏鋼的事故。

1.3 強(qiáng)度低抗侵蝕性差

熱修用氧槍清理透氣磚時(shí)，正常的速率在9～12 mm/爐，如果強(qiáng)度不夠每次清理時(shí)磚芯高度明顯下降，透氣磚使用不到規(guī)定正常的壽命提前下線，影響鋼包的正常周轉(zhuǎn)，造成生產(chǎn)的不穩(wěn)定性。

1.4 鋼液沖刷侵蝕損毀

通過(guò)透氣磚噴吹惰性氣體時(shí)，氣流回?fù)魧?duì)裸露的透氣磚四周產(chǎn)生一定的沖擊力，高速流動(dòng)的鋼水和氣流相互作用形成卷流，透氣磚高于透氣座磚時(shí)，其突出部位受到卷流的沖刷和剪切，形成環(huán)狀帶溝。

1.5 過(guò)度燒氧損毀

連鑄澆注結(jié)束鋼包回澆余不及時(shí)，包底結(jié)冷鋼，需要用氧槍頂著透氣磚磚芯部位進(jìn)行燒氧清理，頂著燒氧對(duì)透氣磚芯的燒損較快。

1.6 透氣磚磚芯燒偏

清理透氣磚時(shí)用氧槍頂著磚芯，此時(shí)燒氧集中在一點(diǎn)，容易磚芯燒偏，造成磚芯表面不是平面而是斜面，高度差在50mm以上。燒偏時(shí)透氣磚透氣不好，而且每次清理時(shí)會(huì)加劇偏的程度，造成提前下線。

1.7 反吹氣體壓力低

反吹氣體為氮?dú)?，壓?.5 MPa，燒氧槍氧壓0.8 MPa，燒氧清理時(shí)融化的鋼液會(huì)吹入透氣磚狹縫，冷卻后堵塞狹縫造成透氣不好。再次熱修清理時(shí)會(huì)加劇透氣磚芯的燒損。

1.8 透氣磚周?chē)鷦傆窳虾桶状u脫落

包底砌筑時(shí)，透氣磚座磚周?chē)鷿沧挾?0～100 mm的剛玉自流料，用于保護(hù)透氣座磚。由于剛玉自流料的強(qiáng)度不夠或施工的問(wèn)題，透氣磚座磚周?chē)膭傆窳厦撀?，鋼水滲入造成透氣座磚斷裂；又或透氣座磚周?chē)陌状u斷裂，鋼水的滲入造成周?chē)鷦傆窳虾屯笟庾u斷裂。

2 提高透氣磚質(zhì)量的措施

2.1 加入鋯基材料和板狀剛玉提高透氣磚的耐剝落性

向透氣磚中加入預(yù)合成鋯基材料，對(duì)鋁鉻質(zhì)透氣磚可以起到改性作用。利用ZrO2的增韌作用，可以顯著提高透氣磚的熱震穩(wěn)定性。板狀剛玉強(qiáng)度較高，使透氣磚具有極好的熱體積穩(wěn)定性和良好的抗熱震能力[1]。

2.2 提高透氣磚的抗侵蝕能力和強(qiáng)度

要盡可能減少原材料中的雜質(zhì)含量，提高透氣磚的耐高溫性能。添加α-Al2O3微粉，尖晶石以1～0 mm顆粒加入量控制在16%～20%，能夠提高透氣磚強(qiáng)度，有利于增強(qiáng)抗氧氣清吹能力。

3 規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)操作

3.1 及時(shí)回澆余

連鑄澆完鋼若不及時(shí)回澆余，包底會(huì)結(jié)冷鋼，同時(shí)鋼渣會(huì)結(jié)殼，給透氣磚的清理工作造成困難，使透氣性受到影響，而長(zhǎng)時(shí)間的燒氧清理也會(huì)造成透氣磚的加速損毀。所以要規(guī)定連鑄澆完鋼到回澆余的時(shí)間，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)在不超過(guò)10 min的情況下，澆余不會(huì)凝固，但也與精煉出站溫度、鋼種、鋼包狀況有關(guān)系。

3.2 嚴(yán)禁燒氧槍頂著透氣磚操作

用燒氧槍清理透氣磚時(shí)不能用氧管頂著磚芯燒氧操作，這樣會(huì)加速透氣磚的損毀，還易燒偏。因此燒氧槍前端要與磚芯有一定的距離，通常在50 mm左右[2]。

3.3 安裝流量計(jì)

過(guò)度燒氧清理透氣磚還有一個(gè)因素就是操作人員憑經(jīng)驗(yàn)判斷，透氣磚芯發(fā)黑并伴隨有氣體的噪音證明透氣磚透氣良好。為防止過(guò)度燒損，解決憑經(jīng)驗(yàn)操作的問(wèn)題，在鋼包熱修位安裝流量計(jì)，并設(shè)定一定的報(bào)警值，報(bào)警值為透氣磚的透氣量能夠滿足精煉吹氬要求的數(shù)值，采用聲光報(bào)警。這樣操作者在透氣磚達(dá)到流量報(bào)警之后即停止操作，既減少了人為對(duì)透氣磚的燒損，同時(shí)也避免了人為判斷透氣磚的透氣性帶來(lái)的偏差。圖1為流量計(jì)的流量曲線。

圖1 透氣流量曲線

3.4 提高反吹氣體壓力

將反吹氣體低壓氮?dú)飧臑楦邏旱獨(dú)猓瑝毫τ蓧毫?.5 MPa提高到1.2 MPa，避免了鋼水進(jìn)入狹縫的現(xiàn)象。同時(shí)調(diào)整了反吹氣體的反吹時(shí)間，由鋼包放翻包機(jī)就開(kāi)始反吹改為清理完水口即將清理透氣磚時(shí)再反吹，縮短了反吹時(shí)間，避免了反吹時(shí)間長(zhǎng)磚芯溫降大易剝層的危害。

3.5 控渣

鋼包熱修加入引流砂之前，操作翻包機(jī)使包口向下到大約45°，進(jìn)行鋼包控渣操作，避免鋼包豎起后稀渣回流堵塞透氣磚，造成透氣性差影響生產(chǎn)。

3.6 包底砌筑

首先用風(fēng)鎬拆除松散的包底磚，如遇包底各層次之間有夾鋼或包底磚有裂紋時(shí)必須拆除耐材直至無(wú)隱患為止。其次座磚周?chē)挠谰脤右驒C(jī)械振動(dòng)或損傷在拆除作業(yè)中脫落，必須將懸空的包底磚全部拆除，直至見(jiàn)到燒結(jié)完好的永久層為止。最后測(cè)量殘磚厚度，透氣磚和水口座磚周?chē)状u殘厚不低于200 mm，不足200 mm的包底磚用風(fēng)鎬全部拆除。

3.7 剛玉料施工

用攪拌機(jī)和料，剛玉料與水的重量配比為1:0.05～0.08（冬季 1：0.05～0.07），使用專(zhuān)用量桶盛水，濕混時(shí)間5～10 min，用干凈水不能用污水。和好后水、料不分層，有流動(dòng)性。將和好的剛玉自流料倒入包底透氣座磚與包底磚的縫隙，用振動(dòng)棒繞透氣座磚周?chē)駝?dòng)2周，振動(dòng)1.5～2 min。

通過(guò)透氣磚質(zhì)量的提高和現(xiàn)場(chǎng)操作的進(jìn)一步規(guī)范，透氣磚的侵蝕速率顯著下降，壽命、殘磚長(zhǎng)度都有提高。詳見(jiàn)表1。

表1 透氣磚侵蝕速率、殘磚長(zhǎng)度前后對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)各項(xiàng)措施的實(shí)施，使鋼包的透氣率提高到99.9%，確保了鋼水的品質(zhì)和生產(chǎn)的穩(wěn)定。同時(shí)，殘磚的磚芯長(zhǎng)度達(dá)到196 mm，為下一步提高透氣磚的壽命，提高包齡打下基礎(chǔ)。