钢包用耐火材料的设计及优化

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1、第一章文献综述1.1钢包的作用钢包也叫盛钢桶是冶金工业的重要容器件起着储存、转运钢水的作用，同时还要进行炉外精炼的双重任务，随着炼钢技术的发展，我国的钢包用耐火材料也得到了很好的发展。因此，钢包使用寿命的长短，不仅关系到耐火材料的消耗，而且直接影响炼钢的正常生产。特别是随着转炉的发展，连铸比的增加和炉外精炼技术的进步，钢包处于容量大、钢种多、温度高、时间长等日益苛刻的使用条件之下，对于钢包用耐火材料的要求也越来越严格，所以世界各国都在积极研究开发各种新材质耐火材料，提高现有耐火材料的质量，延长耐火材料的使用

2、寿命，降低耐火材料的吨耗[1]。1.2对钢包的使用要求1.2.1对钢包用耐火材料的要求(1)耐高温。能经受高温钢水长时间作用而不熔融软化。(2)耐热冲击。能反复承受钢水的装、出而不开裂剥落。(3)耐熔渣的侵蚀。能承受熔渣对钢包内衬的侵蚀作用。(4)安全。要求钢包在使用过程中间不红包、不漏钢，安全工作。(5)内衬具有一定的膨胀性，在高温钢水作用下，内衬之间紧密接触而成为一个整体。(6)具有足够的高温机械强度，能承受钢水的搅动和冲刷作用。(7)成本和其它要求。1.2.2钢包盛钢量的要求1.2.3钢包净空高度的要

3、求VD处理时带渣操作会发泡，因此要求钢包要有一定的净空，以防止钢水溢出。RH处理时要求真空槽能进入钢包内，使得RH浸渍管插入钢水中，由于真空槽不能无限度的下降，综合这些要求，一般在将净空控制在300mm左右即可。1.2.4钢壳表面温度的要求钢包在使用时，钢壳温度不能过高，以防止钢壳变形及保证在钢包周围工作的人和设备的安全，通常要求小于等于200℃。资料介绍，对于钢包包壳的温度要小于包壳材质的蠕变温度，一般应小于300-350℃(碳钢的蠕变温度300-350℃，合金钢的蠕变温度350-400℃)[2]。所以通

4、常在设计钢包内衬时要根据耐火材料的导热系数合理计算出钢壳表面温度，从而达到预期目的。1.3钢包用耐火材料的使用现状根据目前常见的钢包可以将钢包分为以下几种：a.根据钢厂冶炼工艺不同可以分为：转炉钢包、电炉钢包；b.根据冶金作用可以分为：普通钢包、精炼钢包；c.根据材料及施工方法不同可以分为：浇注钢包、砖砌钢包；d.根据容量大小不同可以分为：50t以上的为大钢包、50t以下的为小钢包；下面就依据施工方法的分类不同从浇注钢包和砖砌钢包分别叙述：1.3.1浇注钢包的使用现状在我国一般其公称容量在50吨以下的不带精

5、炼的转炉普通钢包，其工作衬一般采用浇注料整体浇灌成型。工作衬一次性使用寿命一般在50-60次左右，最高在70-80次左右，甚至个别钢厂有在100次以上的。为降低吨钢耐材消耗，许多钢厂钢包工作衬在使用一定次数后，将残衬表面的残钢、残渣清理掉，俗称剥皮，然后再坐上胎模浇灌一定厚度的浇注料，待烘烤后继续投入使用，可大大降低成本。该过程也叫套浇，其第1次留下的残衬相当于永久衬，能维持2-3个包役。钢包工作衬的材质有铝镁质、高铝尖晶石质等，按结合剂可分为低水泥、超低水泥和无水泥耐火浇注料。1.3.1.1高铝尖晶石浇注

6、料钢包内衬不定形耐火材料自80年代推广应用以来，已由原来的普通铝镁浇注料发展到铝镁尖晶石浇注料，浇注料性能明显提高。铝镁尖晶石浇注料具有密度大、强度高、耐侵蚀、抗剥落、磨损率低等优点,能显著提高包龄,因而被众多厂家采用。筑衬工艺由捣打、投射、振动发展到胎模振动,胎模振动降低了钢包耐火材料消耗。取得良好效果，钢包包龄平均可达70-80次。具有振动均匀、操作简便、劳动效率高等优点，并且可实现钢包内衬连续套浇[3]，其理化指标如表1-1所示。表1-1高铝尖晶石浇注料理化指标项目内容指标化学成分,%MgO+Al2O

7、380-90体积密度,g/cm3110℃×16h2.851550℃×3h2.80抗折强度,MPa110℃×16h81550℃×3h10线变化率,%110℃×16h±0.11550℃×3h±1.01.3.1.2低水泥耐火浇注料低水泥耐火浇注料是在粘土结合耐火浇注料的基础上开发的，也是在20世纪80年代得到蓬勃发展的新一代耐火浇注料。其主要品种有低水泥、超低水泥和无水泥耐火浇注料，它集多种耐火浇注料的优点于一身，具有高密度、低气孔、高强度、低磨损、耐热震和抗侵蚀等特点，同时还具有体积稳定性强和施工用水量低等特性

8、因此应用广泛，使用效果较好和社会经济效益显著[4]。表1-2是低水泥、超低水泥、无水泥浇注料的使用性能数据统计[5]。表1-2低水泥、超低水泥、无水泥浇注料成分ABCLCALCBULCCFACFM氧化铝,%94949698959910092氧化硅,%---4---8氧化钙,%55322<1--加水量,%9986764-54-5体积密度,g/cm3110℃-2.812.962.952.873.23.231000℃-