钢包用含碳耐火材料侵蚀机理分析

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1、第2页武汉科技大学硕士学位论文1．1钢包发展概况第一章文献综述钢包是储存、运输和处理钢水的容器。由于连铸钢种的扩大，并要求提高铸坯的纯净度，很多钢种都要求在钢包中进行精炼处理，使钢包由传统的承接钢水的功能扩大为兼有冶金的功能。与此同时，转炉溅渣补炉技术的采用，大量使用镁质修补料，使得钢包中渣的组分更加复杂化。而随着洁净钢、品种钢需求的不断增长，钢包冶炼条件同趋苛刻，钢包用耐火材料的使用寿命日趋降低。为了提高钢包的使用寿命，满足连铸生产和钢铁工业节能降耗的需要，各国一直致力于研制开发新型的优质钢包用耐火材料【1．3l。1．1．1国外钢包国外钢包70年代以前主要采用高铝砖作为

2、主要衬砖【4】。70--80年代国外钢包主要采用中、低档的铝镁碳砖【％】。近年来，一种可称之为系统工程的方法在国外许多钢厂被重视起来。为了降低消耗和降低成本，一些厂家在怎样提高钢包寿命方面和耐火材料生产厂家密切结合，采取了从材质，维护到改善操作条件等诸多方面系统进行改进提高，效果很明显。比如日本的普通钢包使用价格低廉的蜡石砖，锆英石砖和二氧化硅为85％的高硅酸质砖等。90年代后期日本氧气转炉用钢包整体浇注法的使用比率已达到95％【1卜引。目前，日本主要使用的是A1203含量为94％的尖晶石浇注料，这种材料既有良好的抗侵蚀性，又有良好的抗渣渗透性。加拿大的Dofasco公司

3、⋯I】新建的EAF．LMF电流板坯连铸机生产线，钢包寿命最初仅6炉，经几个阶段的改进，提高到当前的160炉以上，钢包耐火材料费用也降低了40％。第一阶段以铝镁碳砖取代原高铝砖，以解决后者不耐高碱度EAF渣侵蚀，不耐高度脱硫和吹氢处理，不耐高出钢温度的问题，使包衬寿命提高到50炉：第二阶段比较了不同厂家的铝镁碳砖，发现耐火材料的原料品质和防氧化剂加入量对应用结果有直接影响，故改用高质量铝镁碳砖，使炉龄提高到109炉；进而是在包壁其他薄弱部位的改进，炼钢用熔剂的成分控制，优化钢包砖尺寸，适当加厚渣线和包底冲击区之厚度，稳定渣线位置，采用高质量渣线镁碳砖等，使炉龄达到160炉次

4、以上。1．1．2国内钢包20世纪50．70年代，我国钢包包衬主要使用的是硅酸铝质耐火材料，包括各种粘土砖和高铝砖等。从80年代起，我国陆续开发出了铝镁(碳)质、镁碳质和镁钙(碳)质等多个系列的新型钢包用耐火材料[12-14】。其中铝镁(碳)质耐火材料品种多、规格全，是我国主要的钢包用耐火材料。我国钢包用耐火材料的类别和品种见表1．1。武汉科技大学硕士学位论文第3页表1．1我国钢包用耐火材料类别和品种ThbIe1．1Thesortsofrefractoriesforladlesinoureoulltl了类别品种硅酸铝质铝镁(碳)砖镁碳质镁钙(碳)质锆质粘土砖、高铝砖、高铝捣

5、打料、蜡石砖铝镁捣打料、铝镁浇注料、铝镁不烧砖、铝镁尖晶石浇注料铝镁碳砖、铝镁尖晶石碳砖、高档铝镁不烧砖、高档铝镁(尖晶石)浇注料镁碳砖、低碳镁碳砖白云石捣打料、不烧镁钙砖、不烧镁钙碳砖锆质砖随着含碳耐火材料、合成镁铝尖晶石原料的开发应用和低水泥、无水泥浇注料技术的发展，新一代基于氧化铝／氧化镁／石墨系耐火材料产品已经成功地应用在许多炼钢用耐火材料容器上，主要是用在钢包上【121。我国钢包材料中铝镁碳(铝．尖晶石碳)砖，不含水玻璃的铝镁(矾土一尖晶石)浇注料和不烧砖及铝尖晶石浇注料这三类新产品迅速发展逐渐取代高铝砖，水玻璃结合铝镁浇注料和不烧砖，使我国钢包寿命显著提高。1

6、．1．3攀钢钢包攀钢160t连铸钢包一直采用“隔热层+永久层+工作层”的基本结构形式，工作层采用镁碳砖和铝镁碳砖综合砌筑技术。现行钢包周转过程如下：转炉出钢_炉后吹氩一钢包底吹氩一RH真空处理叶LF电加热_连铸一返回炼钢等待。正常周转时间根据钢种的不同，大约需要100-．-150min。钢包有效容量135t，出钢温度168肛1700℃，盛钢时间10肚150min，连铸比约60％，典型钢包渣成分(％)为：A120317~26，Si028～10，CaO42~47，MgO虬1l，FeO18～22。最初设计的钢包内衬结构见图1．1，由于包壁工作层材质分布不尽合理。实际使用过程中，

7、下渣线的镁碳砖和铝镁碳砖蚀损不同步，钢包使用到中期，下渣线镁碳砖残衬比铝镁碳砖残衬厚，形成了台阶。在浇注时，随着钢液面的下降，炉渣受到阻碍而粘挂在台阶上部的衬砖表面，从而加速了对铝镁碳砖的侵蚀，破坏了包衬蚀损均衡性。因此对钢包的材质及结构进行调整。改进后钢包内衬砌筑示意图1．2。改进工作层用砖的质量。针对工作层材质档次较低，耐侵蚀性差的问题，采取了强化基质、改进生产工艺(提高砖的致密度)、加强生产管理(减小性能波动)等措施，提高了实物质量，使钢包内衬寿命得以稳定和提高。改进前后钢包衬砖的理化指标见表1．2。第4页武汉科技大学硕