薄層鋼包長壽技術開發(fā)及應用

1、薄層鋼包長壽技術開發(fā)及應用摘 要：通過提高永久層材質(zhì)，對其適當減薄，能夠增加盛裝鋼水量同時滿足LF爐處理所必須的自由空間。同時采用復合剛玉磚、配套改進砌筑方法和其它材質(zhì)，應用好鋼包熱態(tài)維護手段，同時優(yōu)化LF爐渣系，重鋼鋼包壽命顯著提高，達到120次以上，并且采用保溫涂料和纖維板雙層保溫材料，減薄鋼包的保溫性能得到提高。關鍵詞：煉鋼 鋼包 壽命 保溫Development and application of long life technology on thickness reduction ladleXIONG Yin-cheng,HU Bing,HE Wei-xiang,TAN Jian

2、,CHEN Jian,HE Hong-xia,WANG Liu-wu（Steel-making plant of chongqing Iron & Steel Co.,Ltd.Chongqing ）ZHOU Qing-bao,LI Hai-pei(Leshan mining industry co.ltd of Chongqing Iron&Steel Crop. )Abstract：The present paper,analyzes inproving permanent blankets meterials of ladle, and decreasing permanent blank

3、ets thickness of ladle, results show that the ladle capacity is picked up, and the free-space of LF needed is satisfied. The ladles life is obviously increased , more than to 120 times, using composite corundum brick, improving reline methods and others meterials, using ladle heating depenting motho

4、d and optimizing slag charge of LF. The heat insulating property of thickness reduction ladle is improved, using double heat insulating substance of insulation coating and fibrous material.Key words：steel-making, ladle, life, insulation 1 前言重鋼煉鋼廠主要裝備有4座80噸轉爐，3座多功能吹氬站，2座80噸LF爐，5臺方、板坯連鑄機。LF爐精煉比為50%左右，

5、連鑄比100%，鋼包數(shù)量36個。2006年，由于公司新建一座1350m3高爐，煉鋼廠產(chǎn)鋼規(guī)模由以前250萬噸提高到330萬噸水平，在生產(chǎn)場地狹小，鋼包數(shù)量不能增加的情況下，需要完成如此規(guī)模的產(chǎn)量十分困難。為了解決這一突出問題，在2005年煉鋼廠成立了相應的攻關組，在目前轉爐作業(yè)率無法再提高的情況下必須增加裝入量，要求對鋼包擴容；同時提高鋼包包齡且加強其保溫性能，經(jīng)過一年多的技術攻關，產(chǎn)生了良好的效果。2 薄層鋼包長壽技術的開發(fā)思路2.1傳統(tǒng)鋼包的材質(zhì)及砌筑基本情況2005年以前，重鋼煉鋼廠鋼包耐材選用及砌筑工藝見圖1，從內(nèi)往外依次是工作層（渣線部位采用150mm厚鎂碳磚，其它部位采用采用150

6、mm尖晶石磚）、120mm厚的永久層和20mm厚的纖維板。傳統(tǒng)鋼包的砌筑方式為:搗打包底后在鋼殼上粘貼隔熱板,然后利用永久層搗打胎模進行永久層澆注料的澆注, 澆注后自然養(yǎng)護24小時,脫模烘烤18小時,再進行工作層磚的砌筑。采用上述的耐材及砌筑工藝，主要存在以下幾方面不足： 鋼包容積有限，不能滿足轉爐進一步增加出鋼量和LF精煉自由空間的要求經(jīng)過計算，傳統(tǒng)鋼包只能盛鋼78噸，無法滿足在轉爐增加2噸出鋼量同時保證LF爐自由空間大于400mm的工藝要求。 壽命較低鋼包包齡僅有6570次，現(xiàn)有的鋼包個數(shù)無法保證產(chǎn)量增加后鋼包的正常周轉。 傳統(tǒng)的鋼包保溫效果不理想傳統(tǒng)鋼包正常周轉時,鋼殼平均溫度為271，

7、處于一較高水平，鋼水從大包到中間包溫降大且波動大，不利于品種鋼控制過熱度。2.2 鋼包永久層減薄和砌筑工藝的優(yōu)化思路根據(jù)測算,要完成330萬噸/年的生產(chǎn)規(guī)模,必須提高轉爐出鋼量達到802噸,兼顧進LF鋼包的合理自由空間應確保在400毫米以上,因此必須對傳統(tǒng)鋼包進行擴容,鋼包擴容的措施有兩個方面:第一減薄永久層，其二是加高鋼包，在2000年建LF精煉爐時鋼包已經(jīng)加高了200毫米,現(xiàn)場測量已經(jīng)無法再次加高,故鋼包擴容只能依靠永久層減薄來實現(xiàn)。經(jīng)計算,永久層減薄30毫米后,出鋼量在82噸時,鋼包的自由空間為600毫米,能夠滿足鋼包擴容的要求。永久層減薄30毫米后以前的胎模無法使用,若使用增大60毫米

8、直徑的胎模澆注永久層,會導致永久層太薄而無法脫模。通過考察后采用邊砌筑工作層邊搗打永久層的方式：先搗打包底，在鋼殼上粘貼好隔熱板，再平砌工作層，并均勻預留出永久層間隙，然后在工作層與隔熱板之間澆注相應的永久層，依次砌筑至鋼包頂部。減薄鋼包的壽命，保溫效果，鋼包運行成本等是我們必須要關注的問題。3 鋼包包齡提高的實踐3.1 鋼包永久層的改進由于鋼包永久層減薄后對其材質(zhì)的要求更高，因此對永久層材質(zhì)進行了改進：調(diào)整永久層澆注料的臨界顆粒；永久層澆注料的基質(zhì)采用更高檔次的高純原材料；調(diào)整永久層澆注料的結合劑，使其中溫條件下有足夠的強度，改進后永久層澆注料的理化指標見表1。表1 改進后永久層澆注料的理化

9、指標指 標厚度/mmAl2O3/%MgO/%耐壓強度/MPa (13003h)抗折強度/MPa (13003h)線變化率/% (13003h)體積密度/g.cm-3 (13003h)改進前永久層1206072040.12.75改進后永久層906553060.52.85永久層經(jīng)改進后其澆注性能、強度均優(yōu)于原永久層，且使用壽命達到1000爐,比以前永久層使用壽命提高440爐。3.2 鋼包包身磚的改進3.2.1 包身磚磚型的優(yōu)化由于永久層減薄30毫米,因此必須對包身磚的弧度進行改進,并且為防止沖擊區(qū)侵蝕速度快影響鋼包壽命,增加了包身15層襯30磚的厚度。3.2.2 包身磚材質(zhì)的優(yōu)化包身磚材質(zhì)上主要試

10、驗了以下兩種：無碳預制塊包身磚2005年上半年包身試驗了無碳預制塊磚，其理化指標見表2。表2 無碳預制塊磚的理化指標項目Al2O3+MgO/%體密/g.cm-3 (16003h)線變化率/%抗折強度/ MPa (16003h)耐壓強度/MPa (16003h)平均使用壽命/爐指標852.85120.060101.6從該表可以看出，無碳包身磚平均使用壽命較尖晶石磚使用壽命（平均65次）提高36.6爐，提高幅度較大，但其挖修時剝落較明顯，裂紋較多，有漏鋼危險，且使用壽命未達到要求，鋼包周轉仍然困難，2005年下半年未再使用。 復合剛玉碳磚鋼包包襯應具有高的抗高溫、抗侵蝕、抗沖刷、抗剝落的性能，致密

11、剛玉耐侵蝕性能極好，大結晶電熔鎂砂的高溫性能優(yōu)良，熔點高達2800，大磷片石墨能提高產(chǎn)品高溫抗折溫度、耐蝕性能、抗剝落性能2。復合剛玉碳磚是采用致密剛玉，大結晶電熔鎂砂、大磷片石墨為主要原料配加活性- Al2O3微粉和多種添加劑，與樹脂結合而成的定型制品4。2005年下半年共試驗5個鋼包，包齡在115 139次，平均為130.6次。使用殘厚在3072mm，平均為48mm，與尖晶石磚相當。復合剛玉碳磚的理化指標和試驗使用效果見表3。表3 復合剛玉碳磚的理化指標及使用壽命項目Al2O3/%MgO/%C/%顯氣孔率/%體密/g.cm-3耐壓強度/MPa使用爐數(shù)/爐指標4020563.060130.6

12、從表3可以看出，復合剛玉碳磚平均使用130.6爐，比尖晶石磚使用65爐大幅提高，達到國內(nèi)同行業(yè)領先水平。3.3 鋼包渣線鎂碳磚的改進鋼包渣線壽命的提高是本次攻關的重點和難點。由于LF精煉比比較高，LF精煉爐所產(chǎn)生的高溫電弧及精煉渣對鋼包渣線的熔損較大，因此對鋼包渣線鎂碳磚的外形及材質(zhì)的進行了改進。3.3.1 鋼包渣線鎂碳磚外形的改進為減緩渣線磚的侵蝕速度，將原渣線磚厚度由150毫米增加至170毫米,砌筑時采用與之匹配的鎂質(zhì)泥料，使同等材質(zhì)的鎂碳磚使用壽命提高46爐。3.3.2 鋼包渣線鎂碳磚材質(zhì)的提高渣線鎂碳磚要提高抗渣及抗沖刷，首先從原料選擇上入手，必須注意鎂砂的純度及化學成份中的碳硫比，以

13、及組織結構的高密度大結晶。石墨要求固定碳純度高，大磷片石墨選擇適合MgO-C結合成型性能好的粘合劑和添加劑1。2005年3月開始，引入知名耐材廠生產(chǎn)的鎂碳磚進行試驗，共進行了5個鋼包的試驗，在LF爐精煉比維持在大生產(chǎn)50%左右的條件下，渣線使用壽命平均值為47次，較優(yōu)化前的35次提高幅度較大，渣線鎂碳磚的理化指標及使用效果見表4。表4 渣線鎂碳磚的理化指標及使用效果項目厚度/mmMgO/%C/%顯氣孔率/%體密/g.cm-3常溫耐壓強度/MPa高溫耐壓強度/MPa (14002h)平均使用壽命/次優(yōu)化前150701052.8035535優(yōu)化后170721062.85406473.4 鋼包包底砌

14、筑的改進原鋼包包底的砌筑工藝為：先采用“30015075(50.40.30)”的包底磚砌筑完后，再澆注與透氣座磚高度一致的澆注料。該操作工藝砌筑的鋼包在使用58爐后澆注料被侵蝕完，包底壽命低，同時透氣座磚不能得到有效保護，壽命僅45爐左右。改進后鋼包包底的砌筑工藝為：采用“15025075(50.40.30)”的包底磚砌筑，不再采用澆注料，包底壽命大幅提高，同時透氣座磚壽命提高到50爐。3.5 挖修鋼包新舊磚之間臺階的處理挖修鋼包在新舊渣線鎂碳磚接頭處有40-70毫米的臺階，以前不進行處理，該處鋼水在氬氣的攪拌作用下形成渦流，造成鋼包磚機械沖刷，加快了鋼包磚的化學侵蝕5。改進后該接頭處使用1-

15、2層過渡磚，其外形厚度為120毫米。通過過渡磚的使用,縮小了新舊磚之間的臺階,鋼包挖修后接頭處鋼包磚侵蝕情況明顯好轉。3.6 鋼包雙座磚壽命的提高3.6.1 鋼包雙座磚磚型的改進鋼包水口座磚由原來的上、中、下三塊磚，改為上、中兩塊組合成一塊并加厚50mm，以及下座磚二塊座磚。既減少工作強度，又提高有效使用壽命。鋼包透氣座磚由原來的下座磚公榫和上座磚母榫組合改為下座磚母榫和上座磚公榫組合，座磚四周澆注高鋁質(zhì)自流澆注料，經(jīng)改進后杜絕了漏鋼事故的發(fā)生。3.6.2 鋼包雙座磚的提質(zhì)改進原鋼包雙座抗侵蝕能力較差，易產(chǎn)生裂紋、掉片等現(xiàn)象，為此引進高檔次高純原料的高鋁座磚，在保持殘厚基本一致和LF精煉比的情

16、況下進行對比試驗，雙座磚經(jīng)改進提高后使用壽命平均達49.5爐，比原雙座使用壽命35爐提高14.5爐，壽命大幅度提高，并有效杜絕了漏鋼、滲鋼事故。雙座磚改進前后理化指標及使用壽命見表5。表5 新舊鋼包座磚的理化指標及使用壽命項目Al2O3/%Al2O3+MgO+Cr2O3/%體密/g.cm-3顯氣孔率/%耐壓強度/Mpa荷重軟化溫度/使用壽命/次原座磚80852.91870165035改進型座磚85903.01680168049.53.7 鋼包熱態(tài)維護手段的應用鋼包在使用過程中出現(xiàn)局部（渣線、透氣座磚等）損壞、侵蝕現(xiàn)象，停包維護不利鋼包周轉，因此鋼包熱維護顯得十分重要。3.7.1 鋼包渣線熱噴補

17、技術的采用2005年開始在鋼包渣線進行噴補試驗，該噴補料具有燒結溫度低、附著率高、耐鋼水侵蝕等特點，使用噴補料后鋼包渣線使用壽命可提高3爐。噴補料理化指標見表6。表6 噴補料理化指標項目MgO+Al2O3/%體密/g.cm-3 (110024h)附著率/%臨界粒度/mm指標702.18523.7.2 鋼包透氣磚熱更換及透氣座磚熱投補的使用傳統(tǒng)的透氣磚更換停罐時間長，鋼包急冷急熱容易引起工作層的剝落，從而影響鋼包壽命，而且不利于鋼包的周轉，目前透氣磚熱換已經(jīng)納入正常工藝。在鋼包透氣磚熱更換的同時，對透氣座磚投入高鋁質(zhì)自流澆鑄料進行熱修補，有效提高了座磚及透氣磚的使用壽命。3.8 LF精煉的工藝優(yōu)

18、化3.8.1 渣系的優(yōu)化對傳統(tǒng)LF工藝處理后渣中的MgO進行分析，發(fā)現(xiàn)MgO含量一般在68%，渣系對鋼包渣線磚的侵蝕比較嚴重，且渣子粘度較低，埋弧速度較慢，升溫過程中對渣線的熱侵蝕嚴重。因此對LF渣系進行了優(yōu)化，主要是在升溫前每爐加入6070Kg的菱鎂礦，優(yōu)化后渣系中MgO含量達到10%，明顯減緩了渣系及升溫對渣線磚的侵蝕3。并且分析了優(yōu)化后渣系對LF鋼水處理效果的影響程度，重點比較了鋼水脫硫率和夾雜物含量，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的渣系對LF鋼水處理質(zhì)量無影響。3.8.2 底吹氬流量的優(yōu)化以前LF升溫階段底吹氬流量偏小，發(fā)現(xiàn)鋼包渣線局部熱侵蝕嚴重，經(jīng)分析為渣線局部長時間高溫所致，因此將升溫階段的底吹氬流量

19、工藝參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，提高了鋼水熱傳遞速度，有效防止了鋼包渣線磚的局部高溫侵蝕。3.9 鋼包保溫技術優(yōu)化3.9.1 鋼包保溫涂料的引進永久層減薄后，鋼包散熱加快，鋼水溫降增加，使轉爐出鋼溫度提高，對鋼包耐材熱侵蝕加重，不利于生產(chǎn)順行。對減薄后鋼包包殼溫度進行了跟蹤，與傳統(tǒng)鋼包進行比較，鋼殼平均溫度上升12。引進試驗使用了保溫涂料，與傳統(tǒng)鋼包進行比較，鋼殼平均溫度下降15，說明雙層保溫材料，鋼包保溫效果較傳統(tǒng)更好。不同保溫材料的鋼殼溫度見表7，保溫涂料的理化指標見表8。表7 不同保溫材料的鋼包包殼溫度比較 （單位：）永久層輪次硬質(zhì)纖維板20mm+永久層120mm硬質(zhì)纖維板20mm+永久層90mm20

20、mm纖維板+30mm涂料+永久層60mm126327024322672742463265282248427028725952752892666280295276平均271283256備注:鋼殼溫度是在鋼包準備位測量耳軸附近的溫度表8 保溫涂料理化指標指 標Al2O3/%SiO2+CaO/%耐壓強度/MPa (11002h)抗折強度/MPa (13003h)線變化率/% (11002h)體積密度 /g.cm-1保溫涂料403573-0.21.8保溫涂料使用在永久層與隔熱板（硬質(zhì)纖維板）之間，具體結構見圖1。圖1 傳統(tǒng)鋼包和減薄永久層鋼包耐材結構圖3.9.2 鋼水微碳保溫劑的引進為減少鋼包鋼水的渣

21、面溫降，特引進鋼水微碳保溫劑進行試驗使用，微碳保溫劑的具體參數(shù)見表9。表9 微碳保溫劑的相關參數(shù)指 標C/% SiO2 /%，H2O/%微碳保溫劑3701對微碳保溫劑的使用效果與傳統(tǒng)保溫劑進行比較，具體情況見表10。表10 微碳保溫劑與傳統(tǒng)保溫劑的鋼水渣面溫度比較覆蓋劑種類統(tǒng)計爐數(shù)加入量/kg/爐-1渣面平均溫度/微碳保溫劑5060544.8傳統(tǒng)保溫劑50105665.5從表10可以看出，使用微碳保溫劑后鋼水渣面溫度低120 以上，保溫性能更好。由于鋼包保溫性能提高，鋼水溫降減少，轉爐出鋼溫度降低（目前2401400斷面探傷鋼已明確規(guī)定出鋼溫度降低5），理論上減輕了鋼包耐材的熱侵蝕。3.10

22、鋼包烘烤制度的優(yōu)化要求鋼包快速周轉，務必對烘烤制度進行優(yōu)化，在2005年引進了蓄熱式烘烤器，目前全修鋼包烘烤時間為36小時，比原來烘烤時間縮短6小時，其具體烘烤操作模式為：鋼包砌筑完畢 小火14小時 中火12小時 大火10小時烘烤后鋼包內(nèi)壁溫度達到1100，與以前情況相當，且大幅度降低了煤氣消耗。2005年與2006年煤氣消耗情況見表11。表11 2005年與2006年的煤氣消耗對比時間2005年2006年比較煤氣消耗/m3.t-15.654.19-1.464 薄層鋼包長壽技術開發(fā)取得的主要成果4.1 鋼包包齡大幅度提高2006年17月份鋼包包齡情況見表12。表12 2006年17月份鋼包包齡項目1月2月3月4月5月6月7月包齡/次139.50122.80126.50112.35120.90127.18121.65平均/次126.41表12顯示，經(jīng)過系統(tǒng)攻關后，在LF處理比達50%的情況下，目前鋼包包齡保持在120次左右，比我廠傳統(tǒng)鋼包包齡（