影响转炉炉衬寿命的主要因素分析及提高转炉炉龄的措施

延长转炉炉衬寿命的措施和方法

李小平

Converter lining life extension of the measures and methods

Li Xiaoping

Abstract: oxygen top high temperature is the converter Metallurgical

Equipment, often in nearly 2000 degrees C temperature operation, it mustbe refractories wall built in the territory. Lining in extremely complicated, the intensity of physical chemistry response in refining process, it is not only bear high temperature and molten steel slag chemical erosion, but also to bear, molten steel gas furnace slag, soil erosion, and waste steel and machinery collisions. In the industrialized countries, the general refractories 60% to 70% is used in metallurgical industry, which for iron and steel industry accounted for 65% to 75%. The development of the metallurgical industry has been talking about the new fire resisting materials and refractory material achievements and new technology for the metallurgical industry. We must not only understand steel and steel; theconverter refractories nature of the factors affecting lining life, aswell as in furnace is reasonable, and how to strengthen routine

maintenance should be clear.

Key words: converter; furnace; lining; slag splashing; life

摘要:氧气顶吹转炉是高温冶金设备，经常处于近2000℃的温度下作业，所以

内衬必须用耐火材料砌筑。炉衬在极其复杂，激烈的物理化学反应的冶炼过程中，它不仅承受高温钢水与熔渣的化学侵蚀，还要承受钢水、熔渣、炉气的冲刷作用，以及加废钢的机械冲撞等。在工业国家中，一般耐火材料的60％～70％是用于冶金工业，而其中用于钢铁工业约占65％～75％。冶金工业的发展不断对耐火材聊提出新的要求，而耐火材料的新成就又为冶金工业技术进步创造了条件。我们不仅要懂炼钢，会炼钢；还应对转炉耐火材料的性质，影响炉衬寿命的因素，以及炉型是否合理，如何加强日常维护都应该清楚明白。

关键词:转炉；炉龄；炉衬；溅渣护炉；寿命

自1952和1953年氧气顶吹转炉炼钢在奥地利的钢铁股份公司林茨钢厂与砂冶公司多纳维茨钢厂先后建成投产。转炉炼钢以其生产率高、品种多、质量好、热效率高、原材料适应性好、消耗低、成本低、基建投资少、建设速度快等优点，被国内外钢铁冶炼行业、广泛采用，成为现代炼钢的主要方法之一。

在转炉炼钢生产中，提高转炉炉衬的使用寿命对提高生产率、提高炉龄、提高钢产量、提高钢水质量、改善转炉炼钢的品种结构以及降低耐火材料消耗、增加经济效益都具有十分重要的意义。自20世纪80年代以来兴起了以死烧或电熔镁砂和碳素材料为原料，用各种碳质结合剂，制成镁碳砖。镁碳砖兼备了镁质和

碳质耐火材料的优点，克服了传统碱性耐火材料的缺点，其抗渣性强，导热性好，避免了镁砂颗粒产生热裂；同时由于有结合剂固化后形成的碳网络，将氧化镁颗粒紧密牢固地连接在一起。用镁碳砖砌筑转炉内衬，大幅度提高了炉衬使用寿命。

1 影响转炉炉衬寿命的主要因素分析

转炉炉衬用耐火材料砌筑，它由永久层、填充层和上作层组成。转炉在吹炼过程中，炉内进行着极其复杂、激烈的物理化学反应和机械运动。受高温和恶劣条件的影响，转炉炉衬在使用中易于受到损坏，其主要因素有以下几个方面。1.1 兑入铁水、加入废钢时对炉衬的冲刷及机械磨损

氧气转炉炼钢的金属料主要是铁水，一般占转炉金属料的70%左右。为了降低铁水量、造渣材料和氧气的消耗，在装料期和冶炼中期也可适当加入一定数量的废钢。当装料时，炉体倾动到一定角度，用料斗先向炉内加入一定数量的废钢，然后兑入铁水。因此，炉衬要受到炉料以及自重等静载荷的作用;遇到因加入废钢、兑入铁水时产生的动载荷的冲击、冲刷与机械磨损，因而会造成炉衬受损。

1.2 冶炼过程中，钢水、炉渣以及炉气对炉衬的机械冲刷

转炉在吹炼过程中，熔池内进行着极其复杂、激烈的物理化学反应和机械运动。高压氧气(0.9MPa～1.5MPa)在熔池上方经氧枪喷头喷出后形成超音速氧气射流，对熔池产生一定的冲击深度和冲击面积，对熔池起到搅拌作用并引起熔池液体的循环运动。特别是硬吹时，氧流对熔池产生的冲击更大，金属熔池被冲击成一深坑，一部分金属液体形成液滴，从深坑中沿切线方向喷溅逸出熔池上方被大量氧化后又被卷入熔池，使熔池形成循环运动。随着脱碳反应的加剧，熔池中生成大量的CO气体合并长大后从熔池中排出会增加对熔池的搅拌作用。

另外，在熔池上方形成的钢水、炉渣和炉气的三相混合物，增加了炉渣与钢液之间的接触面积，从而加快了钢水与炉渣之间的传质速度，使吹炼反应加速进行。熔池中钢水、炉渣以及炉气的剧烈运动，会造成炉衬受损。

1.3 炉渣、炉气对炉衬的化学侵蚀

研究和分析表明，转炉在吹炼过程中，炉渣中的Fe0穿过炉衬砖反应层到达脱碳层。二者在相会界面发生脱碳反应。随着脱碳反应的不断进行，炉衬砖的原质层不断转化为脱碳层，脱碳层不断转化为反应层，反应层由于受到侵蚀结构发生松弛，在钢液的冲击下脱落进入钢液中。脱碳后的炉衬砖继而又受到熔渣的进一步化学侵蚀。因此，炉衬砖的脱碳与熔渣对炉衬的化学侵蚀，导致炉衬砖的熔损。

1.4 在兑入铁水、停吹、出钢以及装料时炉内温差变化造成炉衬砖受损

炉衬经常在1600℃以上的高温下上作，受热时会产生巨大的膨胀应力。在兑入铁水、停吹、出钢以及装料时由于炉内温度急冷急热变化很大，必将产生温差应力及其它一些外力。造成炉衬砖受损。另外，冶炼过程中的不当操作也会对炉衬造成损坏。

2 转炉炉衬损坏的侵蚀机理

目前国内外广泛应用于转炉炉衬的耐火材料是20世纪80年代开始发展起来的一类较新型的碳复合耐火材料即镁碳砖。镁碳砖中含有相当数量的的碳成分，与熔渣的润湿性较差，阻碍着熔渣向砖体内的渗入，据观察，镁碳砖工作表面比较光滑，只附着一层0～5mm的薄渣层。用肉眼很难看到熔渣的渗透层，只有在显微镜下才观察到脱碳层的存在。在实际生产中，转炉炉衬上作层被侵蚀损均、