100t精炼钢包永久层用耐材的优化

100t精炼钢包永久层用耐材的优化
y姬健营
(安阳钢铁集团股份有限公司)
摘要 本文介绍了安钢一炼轧100t精炼钢包永久层耐火材料的材质选择及砌筑工艺优化,经过生产实践,采用无模具自流浇注料打结钢包永久层,能够提高了钢包永久层寿命,促进钢包整体寿命的提高,降低耐材消耗,减少 穿包事故发生,取得良好的使用效果和经济效益。

关键词 精炼钢包 永久层 自流浇注料
OPTIMIZATION OF REFRACTORY USED ON THE PERMANENT LINE OF100T LADLE
Ji Jianying
(Anyang Iron&Steel Co.,Ltd)
ABSTRACT It i ntroduces the choices of material q uali ty and the op timize of masonry building craft of refractory uesd in100t la dles,Through practical application,Uses this Material of flows au tomatically pours to building the permafrost line,It can i mprove the service life,Reduces material consumption of refractory,Reduces the accident of goes through the adle,Obtains the good ef fect and economic efficiency.
KEY WORDS ladle permafrost line flows au tomatically pours the material
0 前言
现代电炉炼钢把冶金的大部分功能都转移到钢包,具有节省冶炼时间、提高生产效率、降低成本、提高钢水质量等优点,安钢一炼轧的精炼设备有钢包炉(LF)和真空脱气装置(VD),精炼手段包括电弧加热、氩气搅拌、包内造碱性渣、真空脱气等,在钢包内强化钢渣反应的热力学和动力学条件,短时间内能够进行升温、成分调整、脱氧、脱硫、脱气、去除夹杂和夹杂物变性等一系列处理,得到纯净度高和成份均匀的钢水,但LF+VD精炼钢水使钢包耐材工作条件苛刻,LF、VD日趋向高功率、大型化发展,钢水冶炼强度大,对钢包耐火材料性能及砌筑工艺提出了更高要求,钢包永久层材质及砌筑工艺对钢包整体寿命起着至关重要的作用。

笔者就安钢第一炼轧厂100t精炼钢包永久层用耐材的优化做一介绍:
1 安钢100t精炼钢包的结构
图1为安钢100t精炼钢包结构示意图。

其中钢包永久层内侧与高温工作层接触,外侧紧贴高铝喷吹毡(隔热层)及钢质包壁,永久层耐材厚度一般为70mm~110mm,在线使用过程中,两侧存在1000!~1650!温差。

2 100t精炼钢包永久层原采用的耐材工艺
安钢100t
精炼钢包永久层耐材及砌筑工艺经
图1 100t精炼钢包结构图
历了3种模式:高铝T-3砖砌筑,轻质浇注料模具整体打结,自流浇注料无模具打结模式。

2.1 高铝T-3砖砌筑
高铝T-3砖砌筑钢包永久层:在隔热层(高铝喷吹毡)外平砌或侧砌一层高铝砖,其工艺烦琐、维护频繁、存在砖缝、容易渗钢、寿命低、成本高等缺点,已逐步被不定型耐火材料所取代。

2.2 轻质浇注料模具整体打结
轻质浇注料模具整体打结过程分为三步:
1)包底打结。

将座砖模具安装好,在包底、包壁紧贴钢壳铺一层高铝喷吹毡,使用搅拌均匀的轻质浇注料打结包底永久层;
2)包壁打结。

包底浇注料凝固后,将包壁打结模具逐次放入包内并固定好(要求模具与周围间隙均匀),搅拌好的轻质浇注料注入模具与钢外壳的间
2006年 8月 河 南 冶 金 Aug. 2006第14卷 第4期 HENAN ME TALLURGY Vol.14 No.4 y联系人:姬健营,工程师,河南.安阳(455004),安阳钢铁股份有限公司第一炼轧厂; 收稿日期:2006∀5∀31
隙内(注意:不要将高铝喷吹毡剥落或卷进浇注料中),振动棒将浇注料振动均匀、密实;
3)干燥。

静放8~12h,模具脱出,烘烤器烘烤12h 后砌筑工作层。

工艺特点:采用轻质浇注料打结钢包永久层,工艺简单、维护方便、寿命高、成本低,是现阶段国内钢厂较为广泛的方法之一,但该工艺仍存在座模、振动、脱模、烘烤等繁琐工序,实践中:永久层若不单独烘烤,等包砌筑好整体烘烤,干燥过程中,永久层与工作层的形变不一致,易产生缝隙,永久层必需设单独烘烤。

所以砌筑工艺及材料的选择仍须优化,其轻质浇注料的理化指标见表1:
表1 轻质浇注料与新型自流浇注料物化指标比较[1]
材料
轻质浇注料自流浇注料
化学组成 %
Al 2O 3>30
92.0 MgO 6.0 SiO 2
<300.3
显气孔率 % 110!,24h 17.3
1500!,3h 23.6线变化率 % 1500!,3h 0~-0.6+1.54体积密度 g cm 3 110!,24h #1.3 3.01 1500!,3h 2.91耐压强度 MPa 110!,24h ∃337.1 1500!,3h ∃554.0附着强度 MPa 1200!,3h 3.2高温抗折强度 MPa 1400!∃0.97.0
导热系数 w m.k
700!
<0.353 新型不定型耐火材料整体打结工艺
在几年应用研究基础上,针对存在的座模、振动模具、脱模、烘烤等问题,安钢一炼轧厂借鉴国内外同类型企业的经验,总结出一套适合我厂生产特点的钢包永久层整体打结工艺,采用无模具自流料打结钢包永久层,选用的自流浇注料的理化指标见表1。

3.1 新型不定型耐材自流浇注料的打结工艺
1)安装座砖模具,在包底钢壳上平铺一层高铝喷吹毡;
2)使用搅拌机将自流浇注料搅拌至自流状态,打结包底永久层;
3)待其凝固后砌筑包底工作层;
4)在包壁钢壳上平铺一层高铝喷吹毡;
5)砌筑的工作层与高铝喷吹毡之间的宽度即为永久层打结厚度(一般为70mm~110mm),当包壁工作层砌筑3~5层时(即300~500mm 高),将自流态的浇注料注入包壁工作层与高铝喷吹毡之间空隙中,用泥刀插实,重复步骤(5),直至钢包砌筑完毕;
6)按照优化后的钢包烘烤制度,烘烤24h 即可上线使用。

3.2 特点
继承其整体打结永久层方法的优点,其特点为:1)永久层与工作层结合紧密无间隙,钢液无法渗入,提高了钢包的安全系数;
2)永久层无缝隙钻钢,拆包过程中不易损坏永久层,拆包、翻包时,永久层不易被倒出或损坏,提高了永久层寿命;
3)取消了座模、脱模等繁琐工作;
4)无需振动,避免了振动棒将钢包砖振动变形;5)永久层与工作层一块砌筑,结合紧密,在同时烘烤下,不同的材形变被分解,永久层不会出现裂缝;优化了钢包烘烤曲线,烘烤时间24h 仍能够保证烘烤效果。

不存在单独烘烤永久层的工序,同时也因取消了模具、震动棒而降低了劳动强度,省时、省力,降低了成本。

3.3 永久层采用不同材质及砌筑工艺的对比
钢包永久层采用不同材质及砌筑工艺的对比如表2:
表2 精炼钢包永久层采用不同材质及砌筑工艺的对比
项目 高铝T-3砖砌筑 轻质浇注料打结 自流浇注料无模具打结 施工方法 砌筑 模具浇注 无模具浇注 砌筑工艺 复杂 比较简单 简单 耐材维护 部分修砌 局部修补 局部修补
烘烤方法 单独烘烤 脱模后单独烘烤 与工作层一起烘烤,无需单独烘烤 耐材寿命(炉) 200~500 1000~1200 1500 耐材成本(元 吨钢) 0.175 0.106 0.088 允许使用温度 !
1300~1400
1650~1700
1650~1700
4 钢包永久层使用不同耐材及砌筑工艺的效果对比
4.1 原永久层砌筑工艺的使用效果
安钢100t 精炼钢包曾使用的耐火砖砌筑(高铝T-3砖)、轻质浇注料模具打结等模式,永久层使用
过程中损坏严重,使用效果都不甚理想:
4.1.1 耐火砖砌筑
钢包永久层砖缝有渗钢迹象,拆包过程极易与渗钢一同拆除,寿命较短;钢包包沿改造为竖式压板后,无法起到压紧钢包永久层砖的作用,在拆包、翻
%32% 河 南 冶 金 2006年第4期
包时,永久层砖易部分被倒出。

4.1.2 轻质浇注料使用模具打结
轻质注料配以模具整体打结钢包永久层,虽解决了耐火砖砌筑造成的永久层易损坏、寿命短、成本高等环节,却又产生许多新问题,从而影响其使用效果和推广价值,其中:钢包大,脱模困难,采用整体模具,易造成模具损坏;采用分段式模具,安装及脱模繁琐;浇注过程中,需要用振动棒不停的振动浇注料,防止出现气孔等缺陷;脱模后的永久层需要单独烘烤,费时、费力、成本高;钢包从永久层打结&永久层烘烤&工作层砌筑&工作层烘烤&上线使用周期较长。

4.2 新型永久层工艺的使用效果
钢包永久层改为自流浇注料整体打结,经过实际应用,效果良好:钢包永久层由改造前的平均寿命260炉提高至现在的平均寿命1500炉;钢包整体寿命由改造前的平均59次(9117.5min)提高至现在的平均75次(11885min);钢包永久层耐材成本节省8.7万元 年;钢包渣线 穿钢 事故基本杜绝;职工的劳动量大大降低。

经过实践检验:选用的自流浇注料的保温效果、材料强度能够满足使用,未发现钢包有变形情况;优化后的烘烤曲线也能够保证烘烤质量满足生产使用;但要加强砌筑管理,砌筑时要检查永久层的厚度,避免钢包容积逐渐变小。

通过表2的耐材消耗统计数据对此可以看出,经济效益明显。

5 结语
选择经济且性能合适的永久层耐火材料,选择合理的砌筑工艺,提高了钢包永久层寿命,促进钢包整体寿命的提高,降低耐材消耗,减少了 穿包 事故发生,取得了良好的使用效果和经济效益。

6 参考文献
[1] 许晓海,冯改山.耐火材料技术手册.北京:冶金工业出版社,
2000.40~50.
(上接第10页) 过大时,渣中CaO 过饱和而析出固相粒子稠化熔渣,恶化脱硫条件有关,因此,为了满足深脱硫的要求,LF 精炼渣系既要有较高的光学碱度,
又要有一定的流动性。

图4 光学碱度对脱硫率的影响为了分析熔渣流动性对脱硫的影响,许多学者常用渣指数(曼内斯曼指数)MI 来衡量,并指出渣指数达到0.25~0.35为宜。

根据光学碱度、硫分配比的计算结果,结合渣指数绘制了CaO-SiO 2-Al 2O 3-MgO(5%)渣系的等硫分配比曲线(如图5所示)
:
图5 1600!时CaO-SiO 2-Al 2O 3-MgO(5%)
渣系的等硫分配比曲线
由图5可知,既有较高硫分配比又有合适流动性的LF 精炼渣成分(标准化后)为CaO:55%~65%,Al 2O 3:25%~40%,SiO 2:7%~10%。

3 结论
1)优化炉渣成分,提高光学碱度,强化钢水及炉渣脱氧,选择合适的渣量是提高LF 脱硫效率的有效手段;
2)武钢管线钢生产中LF 平均脱硫率达55%;3)CaO-SiO 2-Al 2O 3-MgO(5%)等硫分配比曲线可指导现场生产选择合适的炉渣成分。

4 参考文献
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