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耐火材料行业知识

改进或提高钢包浇注料的使用寿命

浇注料钢包因其具有保温效果好,能够有效减少钢水生产过程中的温降等优点,被广泛应用于钢铁厂的低合金、普碳钢等非精炼钢种的生产。转炉冶炼合格后的钢水,须经钢水包承载到连铸机上进行浇注,因为钢水温度高达1600~1700℃,并且钢水倒入钢水包时对包底有较大的冲击。所以钢水包内衬(尤其是包底部位)的耐材质量和修砌标准必须满足现场转炉和钢包工艺要求。如果钢水包的抗侵蚀性、抗冲击性不能满足要求,极易造成钢水包漏包等安全事故。因此,针对钢水包在使用过程中存在的包底抗侵蚀性差,透气砖与钢水包耐材不同步等问题进行了分析,提出了相应的改进措施,提高了钢水包的使用寿命及安全性,取得了很好的效果。
生产条件
1.1 转炉工艺参数
唐钢长材部现有两座65t转炉,周转用钢水包6个,转炉铁水装入量平均70t,每班生产炉数26炉,采用钢水包转运钢水的方式,转炉岀钢口与钢水包包底高度差5m。生产钢种主要有HRB400系列。
1.2 钢水包技术参数
钢水包公称容量为65t,设计包龄为120炉,钢水包的高度为3000mm,钢水包内径为3440mm。钢包包底、包壁耐材均为三层结构,包底总厚度为600mm,包壁总厚度为300mm。
1.3浇注料理化指标
通过与钢包浇注料耐材使用厂家共同分析现场工艺要求,制定了适应现场转炉工艺要求、钢包砌筑工艺的钢包浇注料理化指标标准。
钢包使用过程中存在的问题
2.1铁水包包底抗侵蚀性差
耐材侵蚀分为物理侵蚀和化学侵蚀,物理侵蚀是指耐材受到冲击和其他机械作用的侵蚀;而化学侵蚀是指耐材在高温载荷的作用下,其温度场及应力场的变化对耐材的侵蚀。钢水包包底主要是物理侵蚀⑴。钢水包在使用过程中,包底工作层抗侵蚀性、抗冲击性较差,在高温钢水冲击与侵蚀下,出现较大面积的耐材脱落现象,脱层厚度为100mm~150mm.脱层部位多集中于钢水冲击位置(如图2所示),给钢水包安全使用带来极大隐患。
2.2钢水包透气砖与包龄不同步
狭缝式透气砖因供气可调范围大,抗侵蚀性能好等优点,被广范应用为炼钢工序的底吹元件。但是,底吹透气砖性能的优劣直接影响钢包底吹效果及使用情况,钢包在线全程
底吹过程中,时常有底吹不开、透气量小、透气性差的现象发生,导致钢包被迫下线,影响钢包包龄,造成透气砖与钢包寿命不同步。
2.3钢包下线停用不及时
由于没有专门用于测量包底的设备,包况(包底、包壁、透气砖、水口座砖)的侵蚀全部由热修滑板工凭经验和空包重量(带包盖)进行判断。由于热修工之间的水平存在差异,每个钢包的状况也不尽相同,且钢包在热态下,热修工处于钢包的炙烤之中,也不易观察,时常导致判断失误,从而出现钢包停用时间过早或过晚的现象。钢包停用过早,影响钢包寿命;钢包停用过晚,会存在钢包事故隐患。
改进措施
3.1钢水包包底修砌工艺的改进
改进前,浇注料包包底冲击区采用浇注料(高铝料)振捣或浇注后比包底高出100mm,呈坡状形态。在使用过程中,由于长期受到钢水的冲刷、侵蚀,非常容易在冲击区部位出现凹坑,造成包底薄,埋下事故隐患。
改进后,采用包底冲击区部位预埋机压预制冲击块的修砌形式,代替原有坡状高铝料,预制块成分为镁碳质,冲压强度为1700℃施工方案:在包底浇注完300mm的浇注料后,将预制冲击块固定好后,镶嵌在包底冲击区,然后再浇注300mm厚的浇注料,周边用振动棒振实。施工完毕后,冲击区预制块高岀包底150mm。
3.2 对透气砖的改进
针对透气砖透气性差、使用寿命与钢包包底不同步的情况,主要采取以下措施:
(1)增加透气砖狭缝数量,由原来的20条增加到36条;
(2)将透气砖狭缝的宽度由0.13mm增大到0.20mm;
(3)将原有透气砖砖芯的材质由刚玉质改为倍刚玉质。
通过改进透气砖狭缝和材质工艺,提高透气砖透气性和使用寿命,经过与透气砖厂家共同研究,制定出透气砖砖芯理化指标作为定期检验的依据
3.3 浇注料包停用不及时的改善
增加测量尺对包底、透气砖厚度的测量,减少凭经验判断的误差。针对浇注料包停用不及时的现象,设立一个合理测量包底的设备(挡火板和测量标尺),以减少甚至杜绝钢包停用过早或过晚的现象,消除对生产的影响,使钢包的停用做到安全、合理,达到钢包停用的最佳状态。技术方案:对包龄≥70炉的或者有特殊情况的浇注料包,必须组织当班人员对包底和两个透气砖的最低点进行最少一次的测量。测量前,必须用大氧管将包底和两个透气砖处粘附的废钢渣吹扫干净(禁止点火),吹扫透气砖的同时接好氮气反吹。
参照标准:包底≥300mm,透气砖≥250mm,包壁≥130mm,带包盖(无包沿)≥46.5t。
测量尺尺寸:测量包底按照2700mm长度设计,测量透气砖按照2750mm长度设计。
改进效果
(1)通过釆取在包底镶嵌冲击块的措施,使得浇注料钢包在使用过程中耐钢水冲刷、侵蚀程度加大,冲击区出现凹坑现象减缓。
(2)透气砖耐侵蚀程度有了很大提高,并且透气量达到转炉底吹要求,使用寿命能够达到与包龄同步。
(3)通过对使用测量设备前、后下线钢包的残厚测量数据进行对比,可以看出:使用测量设备后,下线钢包的残厚更加符合浇注料包的下线标准要求(包底厚度280±20mm,透气砖厚度160±20mm),有效降低了钢包停用过早或过晚的出现频率,消除了对生产的影响,使得钢包停用更为安全、合理,达到一个最佳的经济包龄,并且通过对拆包后残厚数据的测量发现,利用测量尺测量的数据与规定残厚数据更加吻合。
(4)浇注料钢包整体包龄从原有平均80炉左右的较低水平提高到现在的平均100炉以上的较高水平,最高包龄达到了125炉。
结语
(1)通过进行包底砌筑增加钢水冲刷的冲击块、改进透气砖砖芯制作工艺要求两方面工作,减少浇注料包包底局部侵蚀过快现象,提高了浇注料钢包的使用寿命。
(2)通过设计浇注料钢包判包标准和工具设备,减少了因为经验判包带来的不准确性,降低了因判包失误提前下线对钢包寿命的影响,提高了钢包使用寿命的同时,也提高了钢包使用的安全性能。
(3)通过对浇注料钢包现场使用过程的了解和研究,并积极与耐材供应商进行交流和分析,共同制定了改进耐材的措施,设计了与之配套的设备,编制了相应的操作标准,有效地提高了耐材使用寿命,降低了钢包耐材成本。


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