钢包粘渣的原因分析

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表３
钢包渣的化学成分
但其它物质均是高熔点相。镁铝尖晶石熔点为
（％） ２１３０℃、ＣＡ６熔点为１８５０℃、ＣＡ２熔点为 １７５０℃。根据粘渣物的化学分析和岩相分析结果 可以知道钢包粘渣主要是熔渣在高温下与耐火 材料反应生成的一系列反应物。这些反应物中 既有高熔点的物质。如镁铝尖晶石、六铝酸钙、
的含量非常高。Ｓｉ０２含量为６０．７２％。Ｓｉ０２含量 升高液相粘度显著上升，灿２０，增加也会使粘度 上升，而Ｃ８０增加粘度显著下降。因此，保温 剂在高温下会形成高粘度的液相，随连铸时钢 液面的下降容易粘附在包壁上。现场观察到。 连铸结束后，保温剂容易在渣线以上部位结
圈，
共有４１炉。涉及１６个钢种，其中，硅镇静钢
３．２Байду номын сангаас包渣的影响
这是因为ＣａＦ２比ＣａＯ引入静电势较小，丽数量 较多的使Ｓｉｐ乒解体的ｒ离子；另一方面，ＣａＦ２
又能与高熔点氧化物ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａ１２０。形成低
熔点共晶体。提高熔渣的过热度及均匀性，也 使粘度得以降低。 酸性氧化物能使粘滞流动单元尺寸变大， 所以能提高粘度。Ａ１２０，是两性氧化物，在碱度
（精炼渣化学分析平均值）
统称为粘渣物。粘渣物试样除去铁后进行分
析，
二铝酸钙等，也有一些高粘度的硅酸盐。这样 的粘渣物加上冷钢的存在，熔点高又坚硬，会
牢牢地粘在包壁上，任凭钢水的浸泡下也不能
粘结物化学成分见表４。从表４可以看出．
与钢包渣（见表３）相比，粘渣物的Ａｌ：Ｏ，、 ＭｇＯ、Ｃａｏ、Ｓｉ０２等成分均发生了变化。铝镁碳
３粘渣因素分析
影响钢包粘渣的因素主要有耐火材料材质、 转炉渣的成分、钢包保温剂、冶炼钢种、钢包 周转速度、钢包维护及保温方法等。 ３．１耐火材料材质 铝镁碳砖钢包和无碳砖钢包使用过程中都
纹，使渣和冷钢极易粘附、渗透，如此循环和
长期堆积，使内衬表面状况更差，粘渣越来越
严重。但粘渣的情形和原因有所不同。无碳预
有１０炉，占２４．４％，铝镇静钢有３ｌ炉，占 ７５．６％。钢包粘罐与正常炉次的浇完至翻罐间隔
有未熔化的保温剂颗粒粘在包壁上。 另外现场观察到，钢包保温剂的铺展性差。
时间对比数据见表６。
表６钢包粘渣与浇完至翻罐的间隔时间
保温剂加入钢包后．往往出现堆状．不能迅速 地铺展开，因此导致钢水表面经常有局部裸露 在空气中，提高了热传导速度，使保温剂的保 温作用未能得到很好的发挥。同时由于其铺展 性不好，致使钢水液面的覆盖效果不佳，局部 钢水甚至与空气直接接触．钢水的二次氧化比 较严重， 二次氧化物Ａ１２０，既严重影响了钢水 从表６中的数据可见．钢包粘渣严重炉次
ＭｇＯ的增加而增大，随ＣａＦ２、ＣａＯ的增加而减 小。 ３．３钢包保温剂的影响 武钢采用了钢包颗粒保温剂。对其中厂家Ａ
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柳钢科技
２００７年泛珠三角ｌｌ省（区） 炼钢连铸学会论文专辑
成分抽查检验结果见表５。
查！二窒全竺竺璺堡兰型竺兰竺墨！竺３矗１钢笔器暑篱黼即钢包周转越慢，
越易生产粘渣。使用钢包盖。如不用钢包盖， 钢水温降大，易引起粘渣，钢包周转速度慢，
在包壁的附着力增大．最终导致钢包表面渣层
越积越厚，重量也越来越重。
（％）
Ｍ９０ Ｃａｏ Ｓｉ０２
粘渣物的化学和岩相分析结果
Ａ１２０３
７肌
２．６８
铝镁碳砖钢包粘渣物化学分析平均值 铝镁碳砖钢包粘渣物岩相分析
２６．４０
７．６５
３３．２０
２１．２４
试样中主要有Ｍ Ａ（镁铝尖晶石）、Ｃ２ＡＳ（黄长石）、少
量ＣＡ２
附，造成热修清理透气砖困难，严重影响了钢
包透气砖底吹效果，对生产造成威胁； （２）造
成钢包容积减小，钢液面上升，并且精炼时钢 渣会上浮至包口，使包口结渣、结冷钢，严重 影响钢包铸余渣的翻净；
（３）造成钢包重量增 （４）由于
２钢包粘渣的现状和机理分析
武钢３００ｔ钢包包壁工作层采用两种材质的 砖铝镁碳砖和刚玉尖晶石质无碳预制块砖。钢 包主要参数见表１。
由此可见，钢包粘渣程度与冶炼钢种是密 切相关的。
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不 骡守：稍鬯柏碹列爆囚万优 米源等：钢包粘渣的原因分析 减少开裂。
６１．５６ ３．２３ １７．４８ ６．９６ ５．１９
无碳预制块钢包粘渣物化学分析平均值 无碳预制块钢包粘渣物岩相分析
试样中主要有ｃＡ６、ＭＡ（镁铝尖晶石）、Ｃ２Ａｓ黄长 石、尖晶石固溶体（固溶Ｍｎ、Ｆｅ）等 会产生粘渣现象。从使用过程中可以看出，新 的钢包一般粘渣不严重．但是随着使用次数的
增加，包衬表面变得凹凸不平， 冷热交替使用中． 在钢包频繁的 钢包内衬出现较多的微细裂
减小。能使炼钢渣粘度显著增大的组分是ＭｇＯ
和Ｃｒ２０，。当它们的含量超过在熔渣的溶解度 （ｗ（ＭｇＯ）＞１０％～２０％，ｗ（Ｃｒ２０３）＞５％～６％时， 渣中就有难溶解的固相物，如方镁石、铬铁矿、
不同。钢包渣的成分在很大范围内变化，不同 成分的钢包渣对粘渣的影响会有所不同，下文 从渣粘度的角度进行分析。钢包粘渣与渣的粘
度会有一定的关系．渣粘度越大越容易粘渣。
尖晶石（ＦｅＯ・Ｃｒ２０３，ＭｇＯ・Ｃｒ２０３）出现。如加入 的石灰过量．例如ＣａＯ的质量分数高达４０％～
４５％以上时，就有石灰粒子存于熔渣中，使渣粘 度增大。 根据上述分析，渣粘度随Ａｌ：０３、ＳｉＯ：、
对于均匀性熔渣的粘度服从牛顿黏滞液体的规
律：
１１＝Ｂ鹋两椰） 式中，Ｂ０＿常数，Ｎ・ｓ／ｍ２； Ｅｍ一粘流活化能，Ｊ／ｍｏｌ。 粘度决定于移动质点的活化能。在相同温 度条件下，不同成分含量熔渣的Ｅｑ不同，粘度
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不 骡寻：硼色釉ｉ！苣【削脲四万影Ｉ 米源等：钢包粘渣的原因分析
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制块钢包使用的前期开始逐渐粘渣，中期粘渣 达到高峰，后期钢包重量有所回落；铝镁碳砖 一般在使用中期以后开始粘渣。分析原因，这 与包衬材料的材质及其抗侵蚀性不同有关。无 碳砖钢包砖缝比铝镁碳砖的大。砖缝首先受到 侵蚀，砖缝处凹陷，渣容易粘附。无碳砖钢包 大修时，发现工作层背面常常夹着冷钢，说明 无碳砖的砖缝抗渗透性较差。铝镁碳砖钢包在 使用过程中基本没有缝隙。抗渗透性明显好于 无碳砖钢包。Ａ１２０，一Ｍｇｏ—Ｃ砖虽然具有整体性 和耐侵蚀性好的特点，但由于含有高导热的石 墨，钢包散热多，使钢水温度下降，也会造成 粘渣；铝镁碳砖的石墨发生氧化后，砖体出现 松散和空隙，熔渣和熔钢回沿空隙渗入很深。 就耐火材料本身而言，引趋粘渣的主要原
ｃｏｕｎｔｅｎｎｅ鹊ｕｒｅｓ Ｓｌａｇ Ｓｔｉｃｋｅｒ
ｗｅｒｅ
１前言
近年来，武钢３００ｔ钢包普遍出现包壁、包 底粘渣现象。钢包粘渣后，会引起以下问题：
（１）钢包包底粘渣后，钢包透气砖表面被渣粘
分困难．拆除时间长。造成钢包修理周期长， 造成钢包周转紧张。因此，有必要对钢包粘渣 的原因和机理进行研究。以便采取对策减轻粘 渣。武钢通过分析钢包粘渣机理，通过优化钢 包热周转制度，加强钢包保温，提高耐火材料 质量，较好地解决了钢包的粘渣问题，为生产 的顺行打下坚实的基础。
引入的Ｆ和０２－同样，能起到使硅氧络离子解体
的作用。实践证明，ＣａＦ２调整低碱度熔渣的粘 度的作用比Ｃａ０、Ｎａ２０等碱性氧化物的作用强。
应，形成一些高熔点的物质粘附在包衬表面， 在粘附层与耐火材料之间易渗入钢水，加速钢 包的粘渣。根据以上的分析，钢包粘渣与耐火 材料的抗渣侵蚀性和渗透性有很大的关系。包 衬材料的抗侵蚀性好，抗渗透性好，裂纹少， 就不容易粘渣。
高时，Ａｌ的配位数为４，形成与Ｓｉ０２相同的四
武钢三炼钢的二次精炼设备钢包吹氩站、
ＲＨ和ＬＦ。需要在钢包中进行脱氧、脱硫、脱
面体结构，流动单元变大，粘度增加；碱度低
时。Ａｌ的配位数为６，形成八面体结构，粘度
碳、脱气、合金成分微调、去除非金属夹杂及 夹杂物变性处理、钢水的温度控制等。因此，
钢种不同，精炼方式不同，钢包渣的成分也就
点较高，很容易粘结在钢包壁上。同时根据渣 粘度的规律推断，铝镇静钢和超低碳钢渣的粘
净．促使粘渣日益加重。
４减少钢包粘渣的对策
为改善钢包粘渣严重的状况，目前主要采
取了以下措施： （１）要严格控制周转钢包的个数，提高红 热钢包周转速度。 （２）加强钢包的维护操作及时清理钢包包
度较大，容易粘渣；硅镇静钢渣的粘度较小， 不容易粘渣。现场观察，铝镇静钢粘渣较严重， 这与渣成分和粘度的分析结果是一致的。
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例 柳钢科技 谰 料 致
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钢包粘渣的原因分析
米源杨新泉卢凯 （武汉钢铁（集团）公司第三炼钢厂） 摘要介绍了武钢３００ｔ钢包在使用中粘渣的情况，分析了钢包粘渣的原因，提出了相应的措
施和对策。
关键词钢包
耐火材料
粘渣
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３．５钢包周转工艺的影响
包壁温度低，则使用中包壁要吸收大量的热量， 导致包壁四周的钢水可能形成一层凝固膜，浇 钢时随液面下降冷钢和渣都容易在包壁上粘附， 红包出钢率不高也是造成粘渣的原因之一。 ３点２钢包从浇完至翻罐间隔时间的影响
经过一段时间调查，钢包粘渣异常的炉次
保温剂以眦０３和Ｓｉ０２为主，特别是ｓｉ０２
钢，由于下渣线部位熔损较快，因此，较多的 情况是，在上渣线以下至下渣线以上部位形成 厚厚的粘渣层。冷钢对粘渣层起了锚固作用，
渣粘在钢包壁上，应该说这与渣和钢包（包
括钢包耐材质量和钢包的热状态）都有关系。其 实粘在钢包衬表面的物质不仅仅是渣，还有渣 冷凝后的析出产物和冷钢，因此，把这些物质
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柳钢科技
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加，直接影响起吊行车的运行安全；
粘渣物非常坚硬且与钢包衬结合牢固，去除十
表１
新砌钢包主要参数
钢包的使用条件见表２。
钢包渣的化学成分见表３。
冷钢的存在使含有高熔点相的粘渣物更加坚固。
钢包壁粘上一层渣后再继续使用很容易形成渣
和冷钢的复合结构，复合层厚度达１５０～２７０ｍｍ。
钢包包壁粘渣的状况，超重的钢包不仅粘 渣层厚，包口也严重结渣。粘渣层往往夹杂冷
因是铝镁碳砖、刚玉尖晶石质预制块砖中的 Ａ１２０３和ＳｉＯ：极易与渣中的Ｃａｏ、Ｍｇｏ等成分反
也就不同。温度升高熔渣的粘度降低。 在硅酸盐渣系中。硅氧络离子的尺寸远比 阳离子的尺寸大。移动时，需要的粘流活化能
也最大，因此，ＳｉＡ｝成为熔渣中主要的黏滞流
动单元。当熔渣的组成改变，引起ｓｉ。Ｏ产解体或 聚合．从而结构改变时，熔渣的粘度会相应地 降低或提高。
从浇完至翻罐的间隔时间明显大于正常炉次。 质量，又对增加了渣的粘度。 ３．４钢种的影响
间隔时间越大钢包散失热量越多。导致钢包底 部的铸余渣容易形成一层凝固壳，翻罐时渣已
经在包底上粘附， 渣的原因之一。 ３．５．３包口结渣的影响 粘渣严重的钢包，包口的结渣也很严重。 一方面，包口的结渣给钢包增加了重量；另一 方面，包口结渣由于阻挡了倒渣，使渣倒不干
钢种对钢包粘渣的影响很大，据现场观察， 铝镇静钢容易粘渣．而硅镇静钢粘渣程度较轻 微。铝镇静钢渣的Ａ１２０，含量较高，ＣａＯ含量较 低，而硅镇静钢渣的ｍ２０，含量较低，ＣａＯ含量 较高，超低碳钢渣的Ａ１２０，含量最高，说明了以
Ａｌ脱氧的钢种，其脱氧产物Ａ１２０，对渣的成分改
铸余渣翻不净，也是造成粘
变是非常明显的。高氧化铝含量的熔渣，其熔
在调整低碱度熔渣的粘度时，ＣａＯ、Ｍｇｏ、
Ｎａ２０、ＦｅＯ等碱性氧化物均有较大的作用，其 中二价金属的氧化物比一价金属氧化物的作用
大。因为在离子摩尔数相同的基础上，一价金 属如Ｋ＋、Ｎａ＋带人的０２。比二价金属，如Ｃａ２＋带入
的０２‘的作用（离子数少ｌ／２）较小。
ＣａＦ２在调整粘度上的显著的作用，因为它
熔化和掉落。特别是钢包到了使用后期，内衬
的变质层增厚．材料本体产生裂纹。加速了渣
砖钢包形成了ＭＡ（镁铝尖晶石）、Ｃ２ＡＳ（黄长 石）、少量ＣＡ２；无碳预制块钢包形成了ＣＡ６、 ＭＡ（镁铝尖晶石）、尖晶石固溶体、Ｃ２ＡＳ（黄长
石），尽管黄长石的熔点（１５９０℃）不是很高。 表４ 项目
和冷钢的渗入，同时包壁表面也不平坦，使渣