提高炉衬寿命的原理措施

图 1 生产率、成本与炉龄的关系

A 一炉衬费用；

B 一喷补费用； A ＋B 一综合成

本；C 一炉子生产率；D —最佳炉龄

提高转炉炉衬寿命的原理及相应措施

转炉从开新炉到停炉，整个炉役期间炼钢的总炉数称为炉衬寿命，简称炉龄。它是炼钢生产的一项重要技术经济指标。炉龄，特别是平均炉龄在很大程度上反映出炼钢车间的管理水平和技术水平。炉龄延长可以增加钢的产量和降低耐火材料消耗，并有利于提高钢的质量。但对于一定的生产条件和技术水平的车间，存在着一个技术经济效果最好的最佳炉龄，图-1为某厂的一例。因此，应该努力改善生产条件和提高技术水平，将最佳炉龄不断提高到新的水平。同时应该反对不顾技术经济效果而盲目追求最高炉龄的倾向。 1 转炉用耐火材料

1.1 转炉用耐火材料的演变

自氧气转炉问世以来，其炉衬的工作层都是用碱性耐火材料砌筑。曾经用过白云石质耐火材料，制成焦油结合砖，在高温条件下砖内的焦油受热分解，残留在砖体内的碳石墨化，形成碳素骨架。它可以支撑和固定白云石材料的颗粒，增强砖体的强度，

同时还能填充耐火材料颗粒间的空

隙，提高了砖体的抗渣性能。为了进

一步提高炉衬砖的耐化学侵蚀性和

高温强度，也曾使用过高镁白云石砖

和轻烧油浸砖，炉衬寿命均有提高，

炉龄一般在几百炉。直到20世纪70年代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，镁碳砖的抗渣性强，导热性能好，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，再配合适当维护方式，炉衬寿命可达到万炉以上。 1.2 转炉内衬用砖

顶吹转炉的内衬是由绝热层、永久层和工作层组成。绝热层一般用石棉板或耐火纤维砌筑；永久层是用焦油白云石砖或者低档镁碳砖砌筑；工作层都是用镁碳砖砌筑。转炉的工作层与高温钢水和熔渣直接接触，受高温熔渣的化学侵蚀，受钢水、熔渣和炉气的冲刷，还受到加废钢时的机械冲撞等，工作环境十分恶劣。在冶炼过程中由于各个部位工作条件不同，因而工作层各部位的蚀损情况也不一样，针对这一情况，视其损坏程度砌筑不同的耐火砖，容易损坏的部位砌筑高档镁碳砖，损坏较轻的地方可以砌筑中档或低档镁碳砖，这样整个炉衬的蚀损情况较为均匀，这就是所谓的综合砌炉。镁碳砖性能与使用部位如表-1。转炉内衬砌砖情况如下：

气孔率% 体积密度g/cm 3 常温耐压强度MPa 高温抗折强度MPa 使用部位 优质镁碳砖 2 2.82 38 10.5 耳轴、渣线 普通镁碳砖 4 2.76 23 5.6 耳轴部位、炉帽液面以上 复吹供气砖 2 2.85 46 14 复吹供气砖及保

护砖

高强度镁碳

砖 10～15 2.85～3.0 >40 炉底及钢液面以

下

合成高钙镁

砖 10～15 2.85～3.1 >50 装料侧 高纯镁砖

10～15

2.95

>60

装料侧

镁质白云石

烧成砖

2.8 2.8 38.4 装料侧

在加料和清理残钢、残渣时，炉口受到撞击，因此用于炉口的耐火砖必须具有较高的抗热震性和抗渣性，耐熔渣和高温废气的冲刷，且不易粘钢，即便粘钢也易于清理的镁碳砖。

(2) 炉帽部位。这个部位是受熔渣侵蚀最严重的部位，同时还受温度急变的影响和含尘废气的冲刷，故使用抗渣性强和抗热震性好的镁碳砖。此外，若炉帽部位不便砌筑绝热层时，可在永久层与炉壳钢板之间填筑镁砂树脂打结层。

(3) 炉衬的装料侧。这个部位除受吹炼过程熔渣和钢水喷溅的冲刷、化学侵蚀外，还要受到装入废钢和兑入铁水时的直接撞击与冲蚀，给炉衬带来严重的机械性损伤，因此应砌筑具有高抗渣性、高强度、高抗热震性的镁碳砖。

(4) 炉衬出钢侧。此部位基本上不受装料时的机械冲撞损伤，热震影响也小，主要是受出钢时钢水的热冲击和冲刷作用，损坏速度低于装料侧。若与装料侧砌筑同样材质的镁碳砖时，其砌筑厚度可稍薄些。

(5 ) 渣线部位。这个部位是在吹炼过程中，炉衬与熔渣长期接触受到严重侵蚀而形成的。在出钢侧，渣线的位置随出钢时间的长短而变化，大多情况下并不明显，但在排渣侧就不同了，受到熔渣的强烈侵蚀，再加上吹炼过程其他作用的共同影响，衬砖损毁较为严重，需要砌筑抗渣性能良好的镁碳砖。

(6 ) 两侧耳轴部位。这部位炉衬除受吹炼过程的蚀损外，其表面又无保护渣层

覆盖，砖体中的碳素极易被氧化，并难于

修补，因而损坏严重。所以，此部位应砌

筑抗渣性能良好、抗氧化性能强的高级镁

碳砖。

图3 日本大分厂顶底

复合吹炼转炉综合砌砖

1一不烧镁碳砖(ωc =20％，高纯度石墨，烧

结镁砂)；2一不烧镁碳砖(ωc=18％，高纯

(7 ) 熔池和炉底部位。这部位炉衬在吹炼过程中受钢水强烈的冲蚀，但与其他部位相比损坏较轻。可以砌筑含碳量较低的镁碳砖，或者砌筑焦油白云石砖。若是采用顶底复合吹炼工艺时，炉底中心部位容易损毁，可以与装料侧砌筑相同材质的镁碳砖。

综合砌炉可以达到炉衬蚀损均衡，提高转炉内衬整体的使用寿命，有利于改善转炉的技术经济指标。图-3和图-4 是日本两个厂家转炉综合砌筑炉衬的实例。其中图-4是185t 复吹转炉的综合砌炉图。

图4所示转炉的操作温度在1650～1710℃，除了冶炼普通钢外，还冶炼低碳钢和一些特殊钢，每日出钢35～45炉次，装入95％的铁水，钢水全部连铸，炉龄为5113炉次/炉役。

1 2 3 4① 5 供气砖①

化 学 成 分 ω/％

MgO 65.8 70.8 75.5 72.5 74.5 CaO 13.3 0.9 1.0 0.2 1.5 固定碳 19.2 14.2 20.2 20.2 20.5 25 主要添加物

金属粉 金属粉 金属粉 金属粉 BN 体积密度/g ·cm -3

2.82 2.86 2.84 2.87 2.85 2.88 显气孔率/％ 4.7

3.7 3.7 3.0 3.0 1.0 抗折强度(1400℃)/MPa

4.8 4.4 12.9 1

5.2 14.6 17.7 回转抗渣试验蚀损指

数 (1700℃)

100

117

98

59

79

81

图4氧气转炉砌砖图

材

质

编

号

成 分 及

性

能