耐火澆注料
鋼包內襯用耐火澆注料和耐火磚哪個耐用?
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鋼包內襯用耐火澆注料和耐火磚哪個耐用?

發布時間:2022/2/21 16:34:37
鋼包內襯用耐火材料目前逐漸采用耐火澆注料來替代耐火磚,可以有效的提升使用壽命。



鋼包耐火澆注料是一種不定形耐火材料,以優質鋁土礦、剛玉、優質鎂砂為主要材料,采用複合微粉和部分添加劑製成。鋼包耐火澆注料的主要特點是防爆性能好,高溫強度高,耐渣蝕衝刷能力強。根據不同的使用條件,不同類型的鋼包澆注料分為:一般鋁鎂澆注料、渣線及包裝複合鋁鎂澆注料、高檔鋁鎂澆注料、鋁鎂尖晶石澆注料等。

隨著煉鋼廠生產工藝的要求,連鑄和爐外精煉的發展,鋼水在鋼包中的停留時間相對延長,加速了鋼水對包襯的損壞,導致鋼包使用壽命低,包裝年齡縮短,需要高檔高強度耐火澆注料。鋼包耐火澆注料以高純度電熔鋼玉為主要材料,在基質中加入高純度尖晶石,加入適量的粘合劑、外加劑(分散劑、減水劑)等。具有耐渣性好、抗剝離性好、體積穩定性高、強度高、燒結時間短等優點。有效提高包裝年齡和使用壽命,傳統80多爐可提高到134爐。

鋼包是煉鋼連鑄過程中的重要配套設備。其工藝位置在煉鋼爐與中間包之間。它從煉鋼爐接受鋼水,然後運輸到中間包進行連鑄。
鋼包的工作襯磚按砌築部分分為包磚、包底衝擊區磚、熔池磚和渣線磚。渣線是鋼包裝中重要的部分,受堿性熔融的化學侵蝕和熱衝刷。這部分磚是整個鋼包裝中檔次高的產品;其次是底部衝擊區,主要承受出鋼時鋼水的機械作用;熔池磚和底磚的熱力學作用相對較小,腐蝕機理也不同。根據使用部位的不同,采用不同的配料工藝,鋼包裝耐火材料必須具備以下特點:
良好的常溫、高溫強度和高溫下的防渣侵蝕和滲透性,在澆鋼過程中,鋼水表麵逐漸降低,包牆耐火材料被鋼液和鋼渣衝刷侵蝕,鋼渣線耐火材料特別嚴重,精煉過程損壞包牆耐火材料,鋼包底耐火材料在使用過程中受到鋼液的衝擊和侵蝕。

鋼包內襯耐火材料組合設計
鋼包內襯可分為工作層和永久層,根據包底與包壁腐蝕機理的差異,采用不同的材料體係和施工方法。
在選擇永久層材料時,應考慮保溫和耐鋼水滲透兩個因素。高鋁澆築材料為永久層,高溫強度高,熱穩定性好,耐鋼水滲透性強,保溫性適中。為了提高其保溫性能,在高鋁澆築材料和鋼殼之間建造一層18mm的莫來石輕磚,外殼溫度在220~400℃之間。這不僅降低了漏鋼的概率,而且整個鋼水精煉,澆築過程中熱損失小,有利於低溫出鋼,降低能耗。
底部工作層各部分的耐火材料有不同的損壞機製。底部承受鋼水衝擊和較大的靜壓,需要高柔軟、低蠕變、熱穩定性好的耐火材料,選用剛玉澆築材料。為提高抗衝刷性能,在衝擊區放置大型預製塊;為方便拆除和維修,預留一定的膨脹縫,在透氣磚和出口磚周圍建造鎂碳磚。
包牆工作層在精煉過程中受到鋼水的吸碳作用、滾動衝刷和爐渣的侵蝕。該部分耐火材料應具有良好的耐衝刷、耐腐蝕和抗氧化性能,熱膨脹率低,以保持包牆無裂縫。選用剛玉澆注料(整體澆注鋼包)或預製塊(磚砌鋼包)。渣線部分砌築鎂碳磚渣線部分受爐渣侵蝕和電弧燃燒脫碳,要求耐火材料具有較強的抗氧化和耐腐蝕性。
結構特點:結構形式為塞杆式和滑動水口式,龍門架為軸承式,其中塞杆式鋼包的升降機構設有滑杆奸細消除機構,保證塞杆中心與水口中心的一致性鋼包多次使用後一般采用多種耐火材料。無論采用哪種耐火耐高溫材料,都必須具備以下特點:
(1)材料耐高溫,能承受高溫鋼水的長期作用而不熔融軟化;
(2)材料耐熱衝擊,能反複承受鋼水的安裝,不開裂剝落;
(3)材料耐熔渣侵蝕,能承受熔渣對鋼包內襯的侵蝕;
(4)安全係數高,要求鋼包在使用過程中不紅包,不漏鋼,保證安全作業;
(5)鋼包材料內襯具有一定的膨脹性,在高溫鋼水的作用下,內襯緊密接觸,形成一個整體;
(6)具有足夠的高溫機械強度,能承受鋼水的攪動和衝刷作用。
(7)耐火材料成本及其他要求。

鋼袋的整體修複技術是先用澆注料澆注鋼袋底部,然後將輪胎裝置放入鋼袋中,再將輪胎裝置與鋼袋壁之間的澆注料澆注,有的通過放置在輪胎裝置中的振動器完成,有的通過專用振動工具完成。鋼袋澆注料通過專用機械裝置均勻攪拌,通過專用設施實現。鋼袋容易被侵蝕的部分仍采用鎂炭磚。澆築結束後,自燃養護一段時間(一般在28小時左右),然後按照烘烤曲線烘烤,投入使用。對於采用整體修複技術的鋼袋,保養和烘烤非常重要,其中烘烤時襯裏開裂的機理(見圖)。如果襯裏加熱幹燥時加熱溫度突然升高,產生的水蒸氣壓力大於襯裏中能容納的水蒸氣壓力和襯裏材料強度,襯裏開裂。控製溫度的合適方法一般為:前1~5h,加熱速度小於90℃/h,後3~8h,加熱速度小於200℃/h,加熱耐火材料表麵溫度達到800~900℃,6h後,殼體溫度大於60℃,加熱表麵溫度,即烘烤溫度提高虱j1040~1300℃。在北方的冬季,鋼袋整體修複後,首先對襯裏進行低溫預熱重要。

整體澆築鋼包,澆築材料不同,效果也不同,主要表現在:
(1)用氧化鎂澆注料澆注的鋼袋可用於冶煉清潔度高的鋼種,但耐渣滲透性和耐渣性差,導熱性好,增加了鋼袋的熱損失。
(2)高鋁澆注料澆注的整體鋼包的耐腐蝕性不如氧化鎂澆注料,但耐渣的滲透性和耐掛渣性遠優於氧化鎂澆注料澆注的鋼包。高鋁澆注料澆注的整體鋼包導熱係數小,熱損失減少。
(3)為了解決氧化鎂澆注料的缺陷,主要指爐渣的滲透性和剝落性。使用三氧化二鋁澆注料時,在高三氧化二鋁澆注料中加入尖晶石,可降低侵蝕指數。據文獻介紹,大型連鑄鋼袋采用Al2O3-MgO澆注料,當尖晶石含量為10%~30%時,爐渣的滲透指數低。為了提高防渣的滲透性和膨脹性,添加的尖晶石中三氧化二鋁的含量較高。當氧化鎂含量為5%~12%時,使用Al2O3-MgO澆注料具有良好的抗渣性。
(4)鋯石澆注料具有優異的耐渣滲透性和耐掛渣性,導熱率低,熱損失小,適用於鋼包的渣線和底部。鋯石澆注料澆注整個鋼包裝,氧化鋯含量越高,侵蝕指數越低。
整體砌築鋼包的侵蝕機製見前一章的內容。像大多數磚鋼包一樣,除了渣線外,整體鋼包的底部也容易被侵蝕。侵蝕的原因和過程可分為以下幾類:
(1)形成垂直裂紋。這與出鋼時鋼流的衝擊時間、出鋼口與包底的距離、鋼流角度以及包內熔池的形成時間有關,要求包底澆注料膨脹係數低,抗斷裂強度高。
(2)爐渣沿裂縫滲入底部。滲透程度與澆注料的岩相結構和化學成分有關。
(3)形成水平裂紋。這主要是由於溫度變化引起的晶型變化引起的熱應力,已經滲透到人包底透到人包底的爐渣。
(4)底部澆注料呈片狀脫落,主要是垂直裂紋和水平裂紋相交,相交區域內的澆注料成為孤島狀態,從而從底部呈片狀剝落。在包底侵蝕過程中,垂直裂紋的形成和爐渣沿垂直裂紋滲入人包底是整個鋼包被侵蝕的主要原因。

使用技術中的套筒澆築。澆築鋼襯使用一定次數後,停止清理附著的渣和滲透層,然後放入模具,再澆築成新襯,烘烤後投入使用,與新鋼襯相同。這種反複澆築充分發揮了耐火材料的作用,避免了大量使用後放棄耐火材料造成的環境汙染問題,大大降低了噸鋼耐火材料的消耗。這是我國小鋼包做得很好的地方,值得大鋼包借鑒。
經過幾年的實際運行,鋼包永久層的整體澆築工藝取得了良好的效果。遏製了鋼包漏鋼事故,特別是渣線磚漏鋼事故,大大提高了鋼包的安全性;鋼包保溫性能有所提高。鋼包外殼的平均溫度從原工藝渣線部分約270℃,熔池部分約230℃,降至新工藝渣線部分約240℃,熔池部分約210℃;永久層的平均使用壽命也從65次提高到400次。根據年產330萬噸鋼的計算,鋼包永久層耐用材料的年成本節約(0.53-0.25)*330=92.4萬元;同時,采用機械化設備代替人工施工,降低了勞動強度。
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