鄭州市永升耐火材料有限公司
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鋼包也叫盛鋼桶是冶金工業(yè)的重要容器件, 起著儲(chǔ)存、 轉(zhuǎn)運(yùn)鋼水的作用, 同時(shí)還要進(jìn)行爐外精煉的雙重任務(wù), 隨著煉鋼技術(shù)的發(fā)展, 我國(guó)的鋼包用耐火材料也得到了很好的發(fā)展。 鋼包使用壽命的長(zhǎng)短, 不僅關(guān)系到耐火材料的消耗, 而且直接影響煉鋼的正常生產(chǎn)。 特別是隨著轉(zhuǎn)爐壽命的提高, 連鑄比的增加和爐外精煉技術(shù)的進(jìn)步, 鋼包處于容量大、 鋼種多、 溫度高、 時(shí)間長(zhǎng)等日益苛刻的使用條件, 對(duì)鋼包用耐火材料的要求也不斷提高, 所以世界各國(guó)都在積極研究開發(fā)各種新材質(zhì)耐火材料, 以提高現(xiàn)有耐火材料的質(zhì)量, 延長(zhǎng)耐火材料的使用壽命, 降低耐火材料的噸耗。
1、澆注鋼包的使用情況介紹
在我國(guó)一般其公稱容量在50噸以下的不帶精煉的轉(zhuǎn)爐普通鋼包,其工作襯一般采用澆注料整體澆灌成型。工作襯一次性使用壽命一般在50-60次左右,最高在70-80次左右,甚至個(gè)別鋼廠有在100次以上的。為降低噸鋼耐材消耗,許多鋼廠鋼包工作襯在使用一定次數(shù)后,將殘襯表面的殘鋼、殘?jiān)謇淼簦追Q剝皮,然后再坐上胎模澆灌一定厚度的澆注料,待烘烤后繼續(xù)投入使用,可大大降低成本,該過(guò)程也叫套澆,其第1次留下的殘襯相當(dāng)于永久襯,能維持2-3個(gè)包役。鋼包工作襯的材質(zhì)有鋁鎂質(zhì)、高鋁尖晶石質(zhì)等,按結(jié)合劑可分為低水泥、超低水泥和無(wú)水泥耐火澆注料。
1.1高鋁尖晶石澆注料
鋼包內(nèi)襯不定形耐火材料自80年代推廣應(yīng)用以來(lái),已由原來(lái)的普通鋁鎂澆注料發(fā)展到鋁鎂尖晶石澆注料,澆注料性能明顯提高。鋁鎂尖晶石澆注料具有密度大、強(qiáng)度高、耐侵蝕、抗剝落、磨損率低等優(yōu)點(diǎn),能顯著提高包齡,因而被眾多廠家采用。筑襯工藝由搗打、投射、振動(dòng)發(fā)展到胎模振動(dòng),胎模振動(dòng)降低了鋼包耐火材料消耗。取得良好效果,鋼包包齡平均可達(dá)70-80次。具有振動(dòng)均勻、操作簡(jiǎn)便、勞動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn),并且可實(shí)現(xiàn)鋼包內(nèi)襯連續(xù)套澆,其理化指標(biāo)如表1所示。
1.2低水泥耐火澆注料
低水泥耐火澆注料是在粘土結(jié)合耐火澆注料的基礎(chǔ)上開發(fā)的,也是在20世紀(jì)80年代得到蓬勃發(fā)展的新一代耐火澆注料。其主要品種有低水泥、超低水泥和無(wú)水泥耐火澆注料,它集多種耐火澆注料的優(yōu)點(diǎn)于一身,具有高密度、低氣孔、高強(qiáng)度、低磨損、耐熱震和抗侵蝕等特點(diǎn),同時(shí)還具有體積穩(wěn)定性強(qiáng)和施工用水量低等特性因此應(yīng)用廣泛,使用效果較好和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。表2是低水泥、超低水泥、無(wú)水泥澆注料的使用性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。
2、鋼包的用耐火磚介紹
2.1硅酸鋁質(zhì)材料
2.1.1粘土磚
粘土磚是我國(guó)最早使用的鋼包耐火材料,20世紀(jì)50~60年代,我國(guó)鋼包使用的耐火材料主要是各種粘土磚,由于使用費(fèi)用低,直到80年代還有一些鋼廠的鋼包仍使用粘土磚。某鋼廠鋼包用粘土磚的理化指標(biāo)為:Al2O3 44.10%,SiO2 52.10%,F(xiàn)e2O3 1.72%,顯氣孔率16%~18%,常溫耐壓強(qiáng)度54.9~96.0MPa。粘土質(zhì)鋼包襯磚的使用壽命因各鋼廠的使用條件不同而異。盡管現(xiàn)在我國(guó)的鋼包已經(jīng)不再使用粘土磚,但粘土磚對(duì)我國(guó)建國(guó)初期煉鋼工業(yè)的恢復(fù)和以后的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。
2.1.2高鋁磚
隨著煉鋼技術(shù)的不斷發(fā)展和鋼產(chǎn)量及質(zhì)量的不斷提高,粘土質(zhì)鋼包襯磚因使用壽命短,自20世紀(jì)60年代末,我國(guó)有些鋼廠的鋼包開始使用各種高鋁質(zhì)襯磚,使鋼包壽命大幅度提高。
武鋼平爐用270t鋼包從1968年開始使用二等高鋁磚,到1970年包齡達(dá)到25.7次,是粘土質(zhì)襯磚的2.5倍。1974年包齡達(dá)到31.5次。武鋼二煉鋼轉(zhuǎn)爐用70t鋼包從1980年開始使用Al2O3含量大于72%的高鋁磚,包齡為34次,最高達(dá)到50次。
寶鋼300t鋼包從1986年6月起,全包壁使用某耐火材料廠生產(chǎn)的一等高鋁磚,平均包齡50次左右。連鑄機(jī)投產(chǎn)后,鋼包使用條件惡化,包襯使用壽命減短。寶鋼與某些耐火材料生產(chǎn)企業(yè)合作,開發(fā)出了使用性能優(yōu)良的微膨脹高鋁磚,1992年4月正式使用A廠生產(chǎn)的產(chǎn)品,平均使用壽命為81.5次,最高壽命達(dá)到100次。使用B廠的產(chǎn)品平均使用壽命為78.6次,最高達(dá)到122次(連鑄比55.73%)。
太鋼70t鋼包使用高鋁質(zhì)襯磚,使用壽命為64.3次。
總之,我國(guó)鋼包使用高鋁質(zhì)襯磚后,使鋼包的使用壽命顯著提高,保證了煉鋼生產(chǎn)的順利進(jìn)行,促進(jìn)了煉鋼工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
2.1.3蠟石磚
蠟石磚是以葉蠟石為主要原料生產(chǎn)的一種燒成制品。20世紀(jì)70年代初,福建某耐火材料廠生產(chǎn)的蠟石鋼包磚在馬鋼、鞍鋼、上鋼三廠、三明鋼廠等鋼鐵企業(yè)不同類型的鋼包上進(jìn)行了試用。結(jié)果表明,蠟石磚的使用性能優(yōu)于當(dāng)時(shí)使用的粘土磚和三等高鋁磚。在馬鋼15t鋼包上使用,壽命達(dá)到66次。武鋼二煉鋼廠70t鋼包也試用過(guò)該廠生產(chǎn)的SiO2含量72%的蠟石磚,但效果不太理想,使用壽命僅14次。寶鋼300t鋼包在1985年9月至1988年間曾使用過(guò)日本進(jìn)口的蠟石磚,平均壽命38次。某廠生產(chǎn)的鋼包用蠟石磚的理化指標(biāo)為:SiO2 78.95%,Al2O3 18.85%~19.51%,F(xiàn)e2O3 0.44%~0.52%,顯氣孔率14%~18%,常溫耐壓強(qiáng)度32.9~62.9MPa。由于多方面的原因,蠟石磚在我國(guó)鋼包上沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。
2.2鋁鎂(碳)質(zhì)材料
2.2.1鋁鎂不燒磚
除鋁鎂搗打料、鋁鎂澆注料之外,我國(guó)還開發(fā)了水玻璃結(jié)合的鋁鎂不燒磚,在鋼包上使用,壽命比傳統(tǒng)的硅酸鋁質(zhì)鋼包磚長(zhǎng)。本鋼160t鋼包使用鋁鎂不燒磚,平均壽命40.56次,比使用三等高鋁磚(壽命18.5次)提高1倍多。天津三煉鋼廠20t鋼包使用鋁鎂不燒磚平均壽命38.8次,最高達(dá)到55次,是粘土質(zhì)襯磚使用壽命(9次)的4倍多。
2.2.2鋁鎂碳磚
20世紀(jì)90年代,是我國(guó)連鑄技術(shù)快速發(fā)展時(shí)期,高效連鑄技術(shù)成為其發(fā)展的重心。為了提高連鑄鋼包使用壽命,適應(yīng)高效連鑄技術(shù)發(fā)展的需要,我國(guó)又開發(fā)了鋼包用鋁鎂碳磚,用于各類連鑄鋼包,使鋼包使用壽命大幅度提高。洛耐院、寶鋼和焦作某耐火材料廠合作開發(fā)的鋁鎂碳鋼包磚在寶鋼300t連鑄鋼包上使用,包齡從使用一等高鋁磚的20多次,提高到80次以上,最高達(dá)到126次。鞍鋼三煉鋼200t全連鑄并進(jìn)行爐外精煉的鋼包,使用鋁鎂碳磚,平均壽命64次,最高達(dá)到73次。1993年鋼包用優(yōu)質(zhì)鋁鎂碳磚的推廣使用在我國(guó)全面展開,全國(guó)許多煉鋼廠,根據(jù)本企業(yè)的實(shí)際情況,陸續(xù)使用鋁鎂碳鋼包襯磚,使鋼包的壽命顯著提高,如攀鋼160t鋼包使用鋁鎂碳襯磚后,平均壽命提高到90次,最高達(dá)到115次。鋁鎂碳磚是以特級(jí)高鋁礬土熟料,電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂和石墨為原料,以液體酚醛樹脂做結(jié)合劑制成的不燒制品。
2.2.3高檔鋁鎂不燒磚
含碳鋼包襯磚在使用過(guò)程中會(huì)造成鋼水增碳,對(duì)冶煉潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼非常不利。為了滿足潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼冶煉的需要,開發(fā)了高檔鋁鎂不燒磚(無(wú)碳不燒磚)。高檔鋁鎂不燒磚與20世紀(jì)80年代初開發(fā)的水玻璃結(jié)合的鋁鎂不燒磚相比,是一次質(zhì)的飛躍。除采用高純度原料(剛玉、高純電熔鎂砂和高純鋁鎂尖晶石等)外,結(jié)合劑也采用了高性能的復(fù)合結(jié)合劑。
高檔鋁鎂不燒磚在鋼包上使用取得了良好的效果,使用壽命達(dá)到甚至超過(guò)了含碳鋼包襯磚,同時(shí)減少了鋼水增碳。如河南某耐火材料公司開發(fā)的鋁鎂不燒磚,在某鋼廠100t鋼包和LF精煉鋼包上使用,壽命是鋁鎂碳磚的1.5倍。鞍鋼200t鋼包采用鋁鎂不燒磚一次包齡在110次以上,最高達(dá)到128次。170t連鑄鋼包使用壽命達(dá)到119次,超過(guò)了鋁鎂碳磚。寶鋼300t連鑄鋼包從1998年6月停止使用鋁鎂碳磚,開始使用高檔鋁鎂不燒磚。
2.3鎂碳質(zhì)材料
2.3.1鎂碳磚
鎂碳磚具有優(yōu)異的耐侵蝕性能和抗剝落性能。鎂碳磚在鋼包上主要用于渣線部位,而非渣線部位使用其他耐火材料(澆注料、不燒磚等),這樣既可獲得較高的使用壽命,又可降低耐火材料費(fèi)用。某鋼廠鋼包渣線用鎂碳磚的理化指標(biāo)為:MgO77.4%,C16.75%,顯氣孔率3.1%,體積密度2.903g/cm,常溫耐壓強(qiáng)度38.6MPa。1981年9月武鋼二煉鋼廠率先在70t鋼包渣線使用鎂碳磚,使用壽命50次,因非渣線部位高鋁磚損壞嚴(yán)重而停用。寶鋼300t鋼包渣線從1989年7月開始使用MT-14A鎂碳磚,渣線壽命保持在100次以上。某鋼廠90tLF精煉鋼包渣線使用碳含量16%左右的鎂碳磚,渣線壽命為95次。也有的鋼廠的鋼包采用全鎂碳磚包襯,如某鋼廠電爐用60tLF-VD精煉鋼包,全鎂碳磚包襯,平均壽命47次,最高達(dá)到57次。
2.3.2低碳鎂碳磚
鋼包渣線使用鎂碳磚存在著鋼水增碳問(wèn)題,近幾年來(lái),有些鋼廠和耐火材料生產(chǎn)廠家合作,開發(fā)了低碳鋼包渣線鎂碳磚。寶鋼300t鋼包渣線試用過(guò)碳含量小于7%和小于5%的低碳鎂碳磚,使用壽命可達(dá)110次左右,與普通鎂碳磚相當(dāng),可基本滿足300t鋼包的使用要求。鞍鋼鋼包的渣線也使用了碳含量在5%以下的低碳包襯磚,使用效果良好。
2.4鎂鈣(碳)質(zhì)用材料
2.4.1不燒鎂鈣磚
20世紀(jì)90年代初,洛耐院以合成鎂鈣砂和電熔鎂砂為原料,以固體無(wú)機(jī)鹽和無(wú)機(jī)鹽溶液為結(jié)合劑,開發(fā)出了鋼包用不燒鎂鈣磚,在上海某鋼廠40tLF-VD精煉鋼包上使用,壽命在40次以上,并且鋼中的氧含量從12.2×10-6下降到11.13×10-6。1992年該產(chǎn)品通過(guò)了原冶金部鑒定,之后在長(zhǎng)城特鋼廠等鋼廠的精煉鋼包上使用。
近幾年,某耐火材料公司開發(fā)出了無(wú)水樹脂結(jié)合的不燒鎂鈣磚,在某鋼鐵公司100tLF精煉鋼包上使用,壽命80~85次,侵蝕速率1.28~1.37mm/次。
2006年7-8月間,山東鎂礦與某耐火材料廠合作,研制出了不燒鎂鈣磚,在某鋼廠90tLF精煉鋼包(精煉率100%)包壁非渣線部位使用,壽命達(dá)到60次以上。因包底透氣磚嚴(yán)重蝕損而停用,不燒鎂鈣磚殘磚厚度在130mm左右,尚可繼續(xù)使用,預(yù)計(jì)正常包齡可達(dá)80~100次。
2.4.2不燒鎂鈣碳磚
本世紀(jì)初首鋼二煉鋼廠與某耐火材料公司合作,以合成鎂鈣砂、電熔鎂砂和高純石墨為原料,以無(wú)水樹脂做結(jié)合劑,開發(fā)出了不燒鎂鈣碳磚,用于首鋼二煉鋼廠225t鋼包非渣線部位(渣線用鎂碳磚),平均使用壽命為116.8次,與原用鋁鎂碳磚相比,在包壁減薄20mm的情況下,平均壽命提高了37.57次。且鋼中的氧含量和非金屬夾雜都有所降低。
還有一些鋼廠在SKF和LF-VD等多種精煉鋼包的渣線部位使用鎂鈣碳磚,取得了良好的效果。