包钢炼钢用耐火材料概述

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第 36卷增刊 2010年 3月
包 钢 科 技 ScienceandTechnologyofBaotouSteel
Vol.36, Supplement March, 2010
包钢炼钢用耐火材料概述*
侯 谨 1 , 张铁军 2 , 杨恩松3
(1.包钢 (集团 )公司总工室 , 内蒙古 包头 014010; 2.内蒙古包钢钢联股份有限公司炼钢厂 , 内蒙古 包头 014010; 3.内蒙古包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧厂 , 内蒙古 包头 014010)
≥75
炉衬镁碳砖
≥74
永久层镁砖 (GB2275 -87[ 1] )
大面补炉料
≥75
源自文库转炉喷补料
≥80
整体出钢口砖
≥72
转炉出钢口填料
≥85
转炉接缝料
≥82
渣线镁碳砖
≥74
刚玉质无碳砖
≥90
铝镁碳砖 再生镁碳砖
≥80
≥70
透气砖 透气座砖
w(Al2O3 +Cr2 O3 )≥ 90 ≥90
钢包上水口
≥70
滑板
≥70
钢包下水口
≥70
钢包水口座砖
≥74
钢包永久层浇注料
≥50
刚玉自流浇注料
≥90
钢包渣线喷补料
≥75
磷酸捣打料
≥75
8
≥ 2.6
≤8
≥ 2.0
≥ 2.2
≥ 2.8
≥ 14
≥ 2.9
≤5
≥ 15
≥7 ≥ 14
≥6 ≥ 12
≥6 ≥7
≥ 2.4 ≥ 2.4 ≥ 2.9 ≥ 2.4 ≥ 2.0 ≥ 2.9 ≥ 3.0 ≥ 2.85 ≥ 2.8 ≥ 3.2 ≥ 3.0 ≥ 2.8
* 收稿日期 :2009 -02 -26 作者简介 :侯谨 (1960 -), 男 , 内蒙 古凉城县人 , 博士 , 正高级工程师 , 长期从事耐火材料生产技术 管理工作 。
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名称 铁水包 鱼雷罐
转炉
钢包
包钢科技
项目 公称容量 /t 盛铁时间 /min 铁水预处理 使用寿命 /炉 公称容量 /t 盛铁时间 /h 铁水预处理 使用寿命 /炉 数量 /座 公称容量 /t 每炉冶炼时间 /min 出钢温度 /℃ 维护形式 2008 年最高炉龄 /炉 公称容量 /t 盛钢量 /t 盛钢时间 /min 浇注时间 /(min· 炉 -1) 使用寿命 /炉 精炼形式 精炼时间 /min 精炼温度 /℃
部位 鱼雷罐
转炉
钢包
品种
表 2 主要耐材理化指标
理化指标
w(Al2O3) w(MgO)
/%
/%
w(C) 体积密度 显气孔 /% /(g· cm-3 ) 率 /%
常温耐压 常温抗折 /MPa /MPa
线变化 /%
铝碳化硅碳砖
≥53
SiC8
普通高铝喷补料
≥50
高铝可塑捣打料
≥70
高铝钢纤维浇注料
第 36卷
薄板厂 210 25 ~ 50 部分铁水预脱硫 ≥650
2 210 约 38 1 620 ~ 1 650 喷补 、投补 、翻料 9 000 210 215 90 38 100 ~ 110 LF、RH 38 1 560 ~ 1 580
1.1 铁水包耐火材料 包钢铁水包按区域分有三类 , 分别归炼铁厂 、炼
钢厂和薄板厂所有 。 炼铁厂铁水包为 100 t, 内衬为 铝碳化硅碳砖 , 使用寿命 500 ~ 700次 , 承担从高炉 到钢厂大部分铁水的输送任务 , 其中有部分供炼钢 厂的铁水包需进行铁水预脱硫处理 。
炼钢厂 100 t铁水包的使用分两种 :一是在制钢 一部只承担从混铁炉到转炉铁水的输送任务 , 内衬包 壁为铝碳化硅碳 砖 , 包底为整体浇 注 , 使用寿命 约 1 500次 ;另一种是制钢二部需进行铁水纯镁脱硫处 理 , 内衬全部为铝碳化硅碳砖 ,使用寿命约 1 000次 。
增刊
包钢炼钢用耐火材料概述
3
引流砂 , 钢包维护采用镁质喷补料和刚玉质热修补 料。
210 t钢包 与 100 t钢包不 同的是包 底也采用 MgO-C砖 , 而包沿采用浇注料 。 1.5 滑动水口
上 、下水口为 Al2 O3 -C质 , 滑板为 Al2 O3 -C质
和 Al2 O3 -ZrO2 -C质 , 100 t钢包采用的是邯郸天 正泰盛的滑动水口机构 , 210 t钢包采用的是维苏威 的滑动水口机构 。 100 t钢包上水口使用寿命 15次 以上 , 滑板和下水口 5 ~ 6次 ;210 t钢包上水口使用 寿命 12次以上 , 滑板和下水口 3 ~ 4次 。
发达国家相比 , 单耗仍高两倍以上 , 即使我国最先进 的现代化钢铁公司 , 耐火材料单耗也在 10 kg/t钢左 右[ 2] , 与日本的平均水平仍有较大差距 。包钢耐火 材料单耗与先进钢厂的差距更为明显 。
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包钢科技
第 36卷
3 耐火材料损毁形式
3.1 MgO-C砖 20世纪 70年代末日本首先在转炉上采用 MgO
-C砖作为炉衬 , 因具有良好的使用效果而迅速推 广 , 到目前为止仍居其它材料难以替代的主导位置 。 MgO-C砖是由抗碱炉渣强的 MgO和难以被炉渣 侵蚀与润湿的石墨为主要原料制成的复合材料 , 具 有优良的抗侵蚀性和热震稳定性 。以下对其损毁主 要形式进行讨论 。 3.1.1 炉渣的侵蚀
炉渣的侵蚀是通过镁砂向炉渣的熔解 、熔出和 石墨 的 氧 化 进 行 的 。 纯 度 高 、 w(CaO)/w(SiO2 ) 高 、的镁砂耐侵蚀性好 , 石墨纯度高 、杂质含量低 、抗 侵蚀性好 。 镁砂中方镁石晶粒大时耐侵蚀性好 , 方 镁石晶粒小时 , 由于矿渣从大量的晶界侵润 , 易于破 损 , 镁砂向炉渣中熔出 , 耐侵蚀性差 ;另外 , 加入金属 添加物可提高抗侵蚀性 。 对镁砂的方镁石粒径和金 属添加物对 MgO-C砖抗炉渣侵蚀 性影响研究显 示 , 加入少量金属添加物能显著提高 MgO-C砖的 抗侵蚀性 , 控制镁砂细粉粒度有助于提高抗渣性 。 3.1.2 氧化损毁
Overview ofRefractoryUsedforSteel-makinginBaotouSteel
HOUJin1 , ZHANGTie-jun2 , YANGEn-song3
(1.ChiefEngineerOfficeofBaotouSteel(Group)Corp., Baotou014010, NeiMonggol, China; 2.Steel-meltingPlantofSteelUnionCo.Ltd.ofBaotouSteel(Group)Corp., Baotou014010, NeiMonggol, China;
表 1 主要工艺参数 炼钢厂 100 25 ~ 50 部分铁水预脱硫 ≥1 000 260 3~ 6 无 ≥800 7 120 ×2、 100 ×5 约 35 1 620 ~ 1 670 喷补 、投补、翻料 14 000 100 98 120 35 ~ 40 90 ~ 100 LF、VD 35 1 570 ~ 1 620
摘 要 :文章概述了目前包钢转炉 、钢包 、中间包及铁水 包和鱼 雷罐等 炼钢系 统耐火材 料的品 种及使 用性能 , 并对 其损毁形式作了简单介 绍 。 关键词 :炼钢 ;耐火材料 ;使用性能 中图分类号 :TF065.1 文献标识码 :B 文章编号 :1009 -5438(2010)SO-0001 -05
石墨难以被熔渣浸润 , 阻止渣向砖内浸润 , 能提 高抗侵蚀性 , 但易氧化是其重大缺陷 。 石墨的氧化 主要体现为 :与 O2 和 CO2 的气体 氧化 、与熔渣中的 铁氧化物等的液体氧化和与 MgO的反应 。
气相反应主要是由于出钢后冷却或待机修衬维 护等过程中卷入空气 , 使氧气分压较高而发生碳的 氧化 。 在砖表面附有炉渣 , 有助于保护石墨被氧化 , 有人研究在 1 000 ℃以上砖表面挂有炉渣对石墨的 防氧化效果明显 , 低于 1 000 ℃且随着温度的降低 保护石墨不被氧化的 效果迅速下降 。 而加入金属 (Al、Si、Mg-Al、SiC、B4C)等的添加剂后 , 高温下由 热力学反应自由能分析 , 金属添加剂首先与 O2 反应 形成氧化物 , 防止了石墨被氧化 [ 3] 。
化 , 基本淘汰了传统耐火材料 。 各品种的选择除考 虑对钢水污染外 , 更重要的是耐火材料的使用寿命 与抗侵蚀性和热震稳定性等性能 。现就转炉 、钢包 、 中间包及铁水包 、鱼雷罐用耐火材料概述如下 。
1 包钢炼钢用耐火材料现状
包钢炼钢系统共有两个厂 , 分别是炼钢厂和薄 板坯连铸连轧厂 , 其主要冶炼工艺参数见表 1, 主要 耐火材料性能见表 2。
≤3
≤5 ≤7 ≤4
≤10 ≤12
≥ 14
≥ 2.9
≤5
≥ 2.0
≥ 2.9
≥ 2.2
≥40 ≥12 ≥15 ≥30 ≥35
≥30
≥35 ≥45 ≥40 ≥30 ≥80 ≥50 ≥30 ≥70 ≥30 ≥35 ≥30
≥15
≥3 ≥3 ≥3 ≥10
≥8
≥10
≥5 ≥10
≥10 ≥10
≥3 ≥3
+0.1 +0.5
2 耐火材料消耗
我国钢铁冶金用耐火材料的单耗近几年有较大 的降低 , 发达国家钢铁工业用耐火材料的单耗一般 为 6 ~ 12 kg/t钢 , 日 本为 6 ~ 8 kg/t钢 , 甚 至小于
5 kg/t钢 。 而我国的耐火材料消耗尽管由 15年前的 60 kg/t钢下降到目前的 20 ~ 25 kg/t钢 , 但与工业
薄板厂 210 t铁水包需进行铁水预脱硫处理 , 铁 水包内衬为铝碳化硅碳砖和铝镁碳砖 , 使用寿命约 650次 。 1.2 鱼雷罐耐火材料
包钢 260 t鱼雷 罐于 2006 年投 入使 用 , 共有 14个 。保温层采用复合绝热板 ;永久层采用普通高 铝喷补料 , 两个端面采用粘土砖 ;工作层全部采用铝
3.CSPPlantofSteelUnionCo.Ltd.ofBaotouSteel(Group)Corp., Baotou014010, NeiMonggol, China)
Abstract:Inthisarticle, itissummarizedthevarietiesandperformancesofrefractoriesusedinsteel-makingsystems ofconverters, steelladles, tundishes, hotmetalladles, andtorpedocars, etc.inBaotouSteel.Moreover, theformsofdamage forthem areintroducedbriefly. Keywords:steel-making;refractory;performances
碳化硅碳砖 , 上半圆工作层与永久层之间采用高铝 可塑捣打料 ;罐口采用高铝钢纤维浇注料 。 鱼雷罐 在运行过程中需进行 2 ~ 3次冷检 , 目前使用寿命为 800次 。 1.3 转炉用耐火材料
包钢所有转炉均采用锆质纤维板为保温层 , 镁 砖为永久层 , MgO-C砖为内衬 , 并填充少量镁砂填 充料 , 出钢口采用等静压成型的 MgO-C质的材料 , 吹氩采用 MgO-C质供气砖 。维 护采用镁质喷补 料 、MgO-C质溅渣护炉料及镁质大面补炉料 , 同时 使用高铝质挡渣棒或挡渣球 。 1.4 钢包用耐火材料
100 t钢包隔热层采用硅质保温板 , 永久层采用 高铝浇注料 , 内衬 渣线采用 MgO-C砖 , 包壁采用 Al2 O3 -MA砖 , 渣 线 下 部 过 渡 砖 采 用 MgO Al2 O3 -C砖 , 包底采用 Al2 O3 -MgO-C砖 , 包底永 久层采用高铝质捣打料 , 渣线上部包沿砖采用再生 MgO-C砖 , 水口座砖采用 MgO-C质 , 并采用铬质
随着炼钢技术的发展 , 对耐火材料提出了更高 的要求 。宝钢投产及其所用耐火材料的国产化 , 使 我国十几年来炼钢用耐火材料品种结构发生了根本 性的变化 。 包钢随着平炉炼钢和模注工艺的淘汰 , 全连铸的逐步实现 , 转炉内衬由焦油白云石砖发展 到目前 的 优 质 MgO -C衬 , 钢 包 内 衬 由 普 通 的 SiO2 -Al2 O3 系 耐 火 材 料 发 展 到 Al2 O3 -MA砖 、 MgO-C砖及 Al2O3 -MgO-C系耐火材料 。 滑动水 口由普通高铝质和镁铝质发展为刚玉质和 Al2 O3 C系耐火材料 。 耐火材料品种 结构发生 了很大变
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