爐襯損毀機(jī)理

1、【本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)】本章學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)爐爐襯結(jié)構(gòu)及損毀機(jī)理，轉(zhuǎn)爐爐襯耐火材料及爐襯的修補(bǔ)，濺渣護(hù)爐的技術(shù)特點(diǎn)及其操作等。 從氧氣轉(zhuǎn)爐誕生之日起，轉(zhuǎn)爐爐襯的耐火材料及其壽命，就是工程技術(shù)人員研究的重要課題之一。最初的爐襯壽命只有一百多次，甚至幾十次，是妨礙氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展的主要障礙。經(jīng)過幾十年的開發(fā)研究，現(xiàn)在的爐襯壽命已經(jīng)達(dá)到了成千上萬次，爐襯耐火材料的單位消耗降到了2038kgt鋼，應(yīng)該說已經(jīng)達(dá)到了一種技術(shù)水平高、應(yīng)用效果穩(wěn)定的狀態(tài)。這主要受益于耐火材料新品種的開發(fā)，冶煉技術(shù)、造渣技術(shù)的進(jìn)步，煉鋼過程的穩(wěn)定操作，濺渣護(hù)爐技術(shù)等。 第一節(jié) 爐襯耐火材料損毀機(jī)理 爐襯耐火材料

2、的損毀機(jī)理與耐火材料的化學(xué)成分、礦物結(jié)構(gòu)，煉鋼工藝過程等一些十分復(fù)雜的因素有密切關(guān)系，因此要在理論上完全說清楚幾乎是不可能的。幾十年來，人們對(duì)煉鋼熔體與耐火材料之間的高溫物理化學(xué)反應(yīng)做過大量的研究，但是現(xiàn)在所能作出的結(jié)論，也還只是宏觀的或是經(jīng)驗(yàn)性的。歸納起來爐襯損毀的原因大致分成四類：機(jī)械沖擊和磨損；耐火材料高溫溶解；高溫溶液滲透；高溫下氣相揮發(fā)；其中以，兩項(xiàng)被認(rèn)為是最基本的損毀原因，所做的研究工作也最多。轉(zhuǎn)爐渣的成分主要為CaO，SiO2，F(xiàn)eO等，當(dāng)爐渣堿度偏低時(shí)，對(duì)以CaO，MgO為主要成分的爐襯耐火材料侵蝕嚴(yán)重，爐襯壽命降低；相反，當(dāng)爐渣堿度較高時(shí)，對(duì)爐襯的侵蝕則較輕微，爐襯壽命也相對(duì)

3、有所提高。這導(dǎo)致煉鋼工藝中造渣技術(shù)的變革，采用輕燒白云石造渣，結(jié)果爐襯壽命有較大幅度的提高。爐渣中含有氟離子、金屬錳離子等時(shí)，或者熔池溫度升高到l700以上，溶液的粘度會(huì)急驟下降，爐襯的損毀速度加快，壽命大幅度降低。所以轉(zhuǎn)爐鋼水溫度偏高，會(huì)使?fàn)t襯壽命相應(yīng)降低。溶液滲入耐火材料內(nèi)部的成分包括：渣中的CaO、SiO2、FeO；鋼液中的Fe、Si、Al、Mn、C，甚至還包括金屬蒸氣、CO氣體等。這些滲入成分沉集在耐火材料的毛細(xì)孔道中，造成耐火材料工作面的物理化學(xué)性能與原耐火材料基體的不連續(xù)性，在轉(zhuǎn)爐操作的溫度急變下，出現(xiàn)裂紋、剝落和結(jié)構(gòu)疏松，嚴(yán)格地說這個(gè)損毀過程要比溶解損毀過程嚴(yán)重得多。因此，要降低

4、溶液對(duì)耐火材料的滲透，措施有：a.應(yīng)降低爐襯耐火材料的氣孔率和氣孔的孔徑；b.在耐火材料中加入與溶液不易潤(rùn)濕的材料，如石墨、碳素等；c.嚴(yán)格控制溶液的粘度，即控制冶煉強(qiáng)度、控制出鋼溫度等。由爐襯材料的抗渣侵蝕性試驗(yàn)，可得出鎂碳磚的渣浸蝕過程為：石墨氧化方鎂石相被渣中SiO2、Fe2O3侵蝕反應(yīng)生成的低熔物被熔失。在含碳爐襯的耐火材料中，隨著碳含量的增加抗渣侵蝕性會(huì)有提高，但不是碳含量越高越好，因?yàn)樘己吭礁撸趸己鬆t襯耐火材料的結(jié)構(gòu)越疏松，使用效果會(huì)變差。通過從大量的抗渣試驗(yàn)研究和轉(zhuǎn)爐實(shí)際操作可以得出一些爐襯耐火材料抗侵蝕性的認(rèn)識(shí)：(1)鐵水成分對(duì)爐襯耐火材料壽命有顯著影響，特別是硅、磷、

5、硫的含量。(2)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度過高將導(dǎo)致爐襯壽命降低，特別是當(dāng)終點(diǎn)溫度在1700以上，每提高10，爐襯耐火材料的侵蝕速率都會(huì)有顯著增加。    (3)提高爐渣堿度有利于降低爐渣對(duì)堿性耐火材料的侵蝕。    (4)提高渣中MgO含量，可以降低爐渣對(duì)爐襯耐火材料的侵蝕。    (5)提高渣中FeO含量會(huì)導(dǎo)致爐襯耐火材料侵蝕加劇。    (6)轉(zhuǎn)爐吹煉初期，渣堿度比較低，對(duì)爐襯侵蝕嚴(yán)重，應(yīng)采用白云石造渣，使渣中MgO含量接近飽和狀態(tài)。    (7)螢石對(duì)

6、爐襯也有侵蝕，因此應(yīng)盡量降低螢石的加入量。    (8)白云石、鎂白云石耐火材料中，MgO的抗渣侵蝕性要優(yōu)于CaO，但是有CaO存在可以提高耐火材料的高溫?zé)崴苄院涂乖鼭B透性。(9)要求爐襯耐火材料的原料有較高的純度，如鎂白云石砂要求雜質(zhì)總量SiO2+A12O3+FeO小于3；其他如電熔鎂砂、石墨等也有類似要求。 第二節(jié)轉(zhuǎn)爐爐襯結(jié)構(gòu)     轉(zhuǎn)爐耐火材料爐襯結(jié)構(gòu)可以分成爐底、熔池、爐壁、爐帽、渣線、耳軸、爐口、出鋼口、底吹供氣磚幾部分。    1永久層   

7、 永久層是從安全角度考慮設(shè)置的，很少出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，在砌筑新的爐襯時(shí)，這一層是不需要拆除的。永久層厚度一般為230mm左右，用燒結(jié)鎂磚砌筑，需要指出的是，砌筑時(shí)應(yīng)使用有較好粘接性的鎂質(zhì)火泥；砌筑后永久層有非常好的整體性，在以后反復(fù)拆除工作層時(shí)，永久層會(huì)保持較為完整。2綜合砌爐 在拆除使用后的爐襯時(shí)發(fā)現(xiàn)，損壞是由個(gè)別侵蝕嚴(yán)重的部位不能使用造成的，而其余相當(dāng)多的部位雖然仍可以使用，可是為了砌筑新的爐襯而不得不廢棄。這就使人們提出一個(gè)綜合砌爐、均衡爐襯的概念。針對(duì)爐襯不同部位的侵蝕狀態(tài)選擇不同質(zhì)量的爐襯磚。渣線、耳軸區(qū)是轉(zhuǎn)爐爐襯中使用條件最苛刻的部位，受到鋼液、爐渣的沖刷、侵蝕以及爐內(nèi)氣體的沖刷作用，

8、要求使用抗侵蝕性最好的磚砌筑。    爐帽區(qū)主要受爐內(nèi)氣體的沖刷作用，以及吹煉時(shí)爐渣的噴濺作用，這部分襯磚的主要問題是剝落和掉磚。爐帽區(qū)的襯磚大都處于一種懸臂狀態(tài)，加之爐體的經(jīng)常搖動(dòng)，反復(fù)的加料、出鋼時(shí)的機(jī)械碰撞等原因造成了掉磚現(xiàn)象。解決掉磚的方法有幾種：將這部分襯磚的外面包裝鐵皮，高溫下鐵皮熔結(jié)在一起，使?fàn)t帽區(qū)的襯磚整體性更好；在鐵皮的外側(cè)焊接絞鏈并將絞鏈同爐殼連接在一起；在砌筑爐帽區(qū)襯磚時(shí)，背部使用以樹脂為結(jié)合劑的粘接泥料，使?fàn)t襯有更好的整體性。爐壁區(qū)的襯磚，特別是裝料側(cè)的爐襯磚，受到鋼水、爐渣的沖刷作用，要求具有較高的高溫強(qiáng)度。  

9、60; 熔池和爐底的襯磚主要受到鋼液的侵蝕，應(yīng)具有很好的抗侵蝕性。    爐襯磚的長(zhǎng)度為500800mm，個(gè)別部位的磚長(zhǎng)度在lm以上，這種磚有很大的生產(chǎn)難度，一般要用高噸位真空壓磚機(jī)成型。    轉(zhuǎn)爐爐襯磚都采用干砌法，不希望砌得過分緊密，甚至還在磚縫中夾一些紙板。目前的襯磚大多是鎂碳磚，或者泥砌一些含碳的鎂白云石磚。這些磚在高溫下均有不同程度的膨脹，砌筑過分緊密會(huì)因?yàn)榕蛎洰a(chǎn)生剪切應(yīng)力，容易造成襯磚斷裂，破壞爐襯的整體性。    綜合砌爐，應(yīng)根據(jù)不同廠家的具體情況，選擇36個(gè)不同檔次的磚種，分別砌筑在渣線

10、、耳軸、爐壁、熔池等部位，以求獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益。3底吹供氣磚在轉(zhuǎn)爐爐襯中底吹供氣磚是一個(gè)具有特殊地位的磚種。在頂?shù)讖?fù)合吹煉中，底吹A(chǔ)r，CO2，N2   就是通過這塊磚吹入爐內(nèi)的，嚴(yán)格地講，底吹供氣磚已經(jīng)脫離了原有耐火磚的概念，而具有一定的功能特征。因此，一般定義這類耐火材料為功能性耐火材料。    最初的底吹供氣磚是單管式或狹縫式的，由于難于滿足頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝的要求，現(xiàn)在都已棄用，而改用技術(shù)更先進(jìn)的直通孔式供氣磚。    直通孔式供氣磚是由不銹鋼管埋設(shè)在鎂碳質(zhì)耐火材料中構(gòu)成的，不銹鋼管焊接在均壓氣室上。不銹鋼

11、管內(nèi)經(jīng)12mm，外徑2.02.5mm，一支供氣磚需要埋設(shè)幾十根不銹鋼管。    直通孔式供氣磚生產(chǎn)技術(shù)難度較大，以高純電熔鎂砂、高純石墨、酚酣樹脂結(jié)合劑為原料，添加高效抗氧化劑，用等靜壓機(jī)成型。    通過供氣磚向爐內(nèi)吹入CO2、N2、Ar，在鋼水中形成大量氣泡、攪動(dòng)鋼水，使供氣磚及其周邊的爐底襯磚受到嚴(yán)重沖刷和侵蝕。盡管采用的是優(yōu)質(zhì)鎂碳質(zhì)耐火材料，但還是難以達(dá)到與整個(gè)爐襯同步損毀的目的。因此，如果爐襯壽命在幾千上萬次時(shí)，中途則要更換供氣磚。    技術(shù)水平要求高的供氣磚則裝有預(yù)警裝置，當(dāng)損耗達(dá)到一定程度

12、后，會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒更換供氣磚。更換供氣磚是連同一小塊爐底襯磚一起更換。在轉(zhuǎn)爐鋼殼外裝置成一小塊活動(dòng)爐底，更換時(shí)拆下爐底，將損壞的供氣磚連同周邊的爐襯磚一起取下來，再將預(yù)先砌好的帶有供氣磚的小爐底裝上去。接縫處壓入鎂碳質(zhì)壓人料，更換即完成，更換約需78h。一個(gè)新的爐襯當(dāng)使用到l0001200爐時(shí)，則需要更換供氣磚了，新更換的供氣磚可以使用500700次：    4出鋼口在轉(zhuǎn)爐爐襯中，出鋼口磚是另一個(gè)具有特殊意義的磚種。大型轉(zhuǎn)爐出鋼口由于通鋼量大，受到鋼液的沖刷，使用條件十分苛刻，一般壽命都比較短，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與爐襯同步使用，只有100 次左右。所以要經(jīng)常更換出鋼口磚，

13、每換一次約需24h。出鋼口磚從樣式上分，可以分成整體式和分段組裝式；從材質(zhì)上分，可以分成鎂碳質(zhì)和燒成鎂質(zhì)。目前認(rèn)為鎂碳質(zhì)整體出鋼口使用效果比較好，壽命長(zhǎng)，更換方便。這種磚是以高純?cè)系褥o壓機(jī)成型的。 第三節(jié)轉(zhuǎn)爐爐襯耐火材料 50年代氧氣轉(zhuǎn)爐初創(chuàng)時(shí)期，爐襯沿用了平爐、電爐使用的鎂磚、瀝青白云石磚；經(jīng)過幾次更新?lián)Q代，爐襯壽命有了大幅度提高。以下是幾十年來曾經(jīng)使用過以及目前正在使用的轉(zhuǎn)爐爐襯耐火材料。1焦油白云石磚焦油白云石磚是我國(guó)應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)，使用量最大的一種爐襯耐火材料。將天然白云石和焦油混合配料，投入煅燒白云石砂，其理化指標(biāo)為：Ca0 5560，MgO 3236、雜質(zhì)總量(

14、Si02+Fe203+A12O3)47，體積密度295305gcm3。白云石砂預(yù)熱300600，加入結(jié)合劑焦油瀝青混料，振動(dòng)成型或機(jī)壓成型，生產(chǎn)出焦油白云石爐襯磚。這種磚的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低，但爐襯壽命也比較低，現(xiàn)在已很少使用。 2二步料白云石磚用二步煅燒法生產(chǎn)白云石砂或鎂白云石砂。將天然白云石在900下輕燒，加水消化，細(xì)磨，同時(shí)加入輕燒MgO粉，調(diào)節(jié)MgO含量，壓球或機(jī)壓成坯，在1650以上煅燒成二步白云石砂或鎂白云石砂。同豎窯煅燒的白云石砂相比，雜質(zhì)含量低,燒結(jié)程度好，抗水化性能優(yōu)，制磚后爐襯壽命也較高。3鎂白云石碳磚以優(yōu)質(zhì)白云石砂、鎂白云石砂為基本原料，添加優(yōu)質(zhì)石墨，以焦油瀝青或

15、樹脂為結(jié)合劑，機(jī)壓成型生產(chǎn)爐襯磚。由于添加石墨，這種磚的抗侵蝕性有大幅度提高。4鎂碳磚以優(yōu)質(zhì)燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂為基本原料，添加優(yōu)質(zhì)石墨，以焦油瀝青或樹脂為結(jié)合劑混料，高噸位壓磚機(jī)成型。這是目前使用效果很好的爐襯磚。    5抗氧化鎂碳磚    在生產(chǎn)鎂碳磚的配料中，加入金屬Al、Mg、Si粉，或MgAl、AlSi合金粉，可以提高鎂碳磚的抗氧化性和高溫強(qiáng)度，它是價(jià)格最昂貴的爐襯磚。    6油浸磚將成型后的爐襯磚，包裹在焦炭粉中或在還原氣氛下，在600900輕燒；輕燒后置于真空加壓罐內(nèi)浸漬焦油瀝青。經(jīng)油浸處

16、理的爐襯磚，氣孔率降低、透氣性降低，殘?zhí)剂吭黾?，高溫?qiáng)度提高。相應(yīng)抗侵蝕性提高，爐襯壽命也有所提高。 第四節(jié)轉(zhuǎn)爐爐襯的修補(bǔ)     轉(zhuǎn)爐爐襯的修補(bǔ)是延長(zhǎng)爐襯壽命、均衡爐襯損毀、降低生產(chǎn)成本的有力措施。由于轉(zhuǎn)爐操作的不穩(wěn)定因素，爐襯某些部位會(huì)出現(xiàn)過早地?fù)p毀，這時(shí)修補(bǔ)就應(yīng)該開始，而且這種修補(bǔ)要維持到爐襯壽命中止。到爐襯使用的后期，修補(bǔ)量會(huì)不斷增加，修補(bǔ)所用的時(shí)間也不斷延長(zhǎng)，已經(jīng)影響到轉(zhuǎn)爐的穩(wěn)定操作，這時(shí)爐襯壽命就應(yīng)該中止了。在整個(gè)爐襯耐火材料消耗量中，修補(bǔ)耐火材料的用料量占l312被認(rèn)為是比較合理的修補(bǔ)量。    1投

17、補(bǔ)    將投補(bǔ)料從爐口投入爐內(nèi)，搖動(dòng)爐體。投補(bǔ)料在爐內(nèi)余熱的作用下，出現(xiàn)流動(dòng)性并鋪展在爐襯的蝕損部位。投補(bǔ)料應(yīng)具有以下工藝性能：    1)投補(bǔ)料在轉(zhuǎn)爐爐襯的余熱溫度下(8001200)有很好的鋪展性；    2)投補(bǔ)料在鋪展后能很快固化；    3)固體后的投補(bǔ)料與原爐襯材料有較好的粘結(jié)性；    4)投補(bǔ)料自身應(yīng)有很好的抗侵蝕性。    投補(bǔ)料以鎂砂、鎂白云石砂為基本原料，工藝性能則主要決定于結(jié)合劑。常用的結(jié)合

18、劑是瀝青、樹脂，或兩者的混合物。由于價(jià)格便宜，應(yīng)用方便，我國(guó)鋼廠實(shí)際使用的投補(bǔ)料是以瀝青為結(jié)合劑的。  2半干法噴補(bǔ)  半干法噴補(bǔ)實(shí)施噴補(bǔ)作業(yè)的噴補(bǔ)機(jī)包括貯料罐、壓縮空氣輸運(yùn)機(jī)構(gòu)、噴嘴；貯料罐中的噴補(bǔ)料經(jīng)壓縮空氣送到噴嘴，混入適量水分(10l8)，在空氣壓力下以一定速度噴射到爐襯工作面上，噴補(bǔ)料最后粘結(jié)固化。影響噴補(bǔ)效果的工藝因素有：    (1)爐襯噴補(bǔ)是在熱態(tài)下進(jìn)行的，工作面的殘余溫度對(duì)噴補(bǔ)效果有明顯影響，一般認(rèn)為8001000比較好；    (2)噴補(bǔ)料的顆料組成、結(jié)合劑、加水量、空氣壓力等對(duì)噴補(bǔ)料的附著率有

19、重要影響。    噴補(bǔ)料的基本原料是鎂砂和鎂白云石砂，結(jié)合劑則主要是粉狀硅酸鈉、磷酸鈉，及鈣、鉀的磷酸鹽、鉻酸鹽等。結(jié)合劑的作用是使噴補(bǔ)料有粘附性，能有效地附著在爐襯工作面上；另一個(gè)作用是在高溫下能形成高溫礦物相，使噴補(bǔ)料不但能與爐襯工作面牢固地?zé)Y(jié)成一個(gè)整體，而且使自身有很好的抗侵蝕性。形成的高錳礦物相為Mg2Ca4(P04)SiO4，熔點(diǎn)1735?？梢钥闯?，在噴補(bǔ)料組分中，含有一定量CaO是必要的。噴補(bǔ)料的有效性用附著率和使用次數(shù)來衡量，一般附著率要求大于85。使用次數(shù)為35次。3火焰噴補(bǔ)火焰噴補(bǔ)最先應(yīng)用于焦?fàn)t的修補(bǔ)，后來擴(kuò)展到轉(zhuǎn)爐爐襯上，是一項(xiàng)技術(shù)難度較大的

20、新技術(shù)。對(duì)于轉(zhuǎn)爐爐襯，半干法噴補(bǔ)是既簡(jiǎn)單又方便的方法。但是它有致命的弱點(diǎn)，即在噴補(bǔ)過程中加入水分，這些水分在接觸到修補(bǔ)工作面時(shí)，由于殘余熱量的作用，會(huì)產(chǎn)生大量蒸汽并會(huì)蓄集一定的蒸汽壓，給噴補(bǔ)料和工作面的粘結(jié)以及噴補(bǔ)料的使用留下隱患。但火焰噴補(bǔ)不添加水分，而是配入可燃性物料，可燃性氣體和氧氣，噴補(bǔ)料在噴射過程中燃燒發(fā)熱，一部分物料成熔融態(tài)，接觸到有相當(dāng)高溫度的工作面時(shí)，會(huì)馬上熔融燒結(jié)成一個(gè)整體。    配入的可燃性物料和可燃性氣體包括焦炭粉、煤粉、丙烷、甲烷、氧氣等。    火焰噴補(bǔ)多在轉(zhuǎn)爐出鋼后的作業(yè)間隙中進(jìn)行，噴補(bǔ)時(shí)間很短，爐襯殘余

21、溫度比較高，粘附效果好，因此使用壽命比較長(zhǎng)，一般l020次。由于火焰噴補(bǔ)技術(shù)比較復(fù)雜，目前在國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐廠采用的較少。4轉(zhuǎn)爐爐襯的濺渣維護(hù)采用激光測(cè)厚技術(shù)精確地測(cè)定出爐襯的殘余厚度，運(yùn)用濺渣技術(shù)維護(hù)爐襯，使轉(zhuǎn)爐爐襯延長(zhǎng)使用長(zhǎng)壽，這是轉(zhuǎn)爐護(hù)爐技術(shù)的重大進(jìn)步。 第五節(jié)鎂碳磚     鎂碳磚是70年代初出現(xiàn)的，先是在超高功率電爐，接著在轉(zhuǎn)爐、爐外精煉爐上使用，獲得了非常好的效果。由此，人們才認(rèn)識(shí)到石墨、碳素材料和高溫耐火氧化物之間結(jié)合所產(chǎn)生的作用。斷裂韌性差、高溫剝落、抗渣滲透性差，這是高溫?zé)赡突鹬破返闹旅秉c(diǎn)，含碳耐火制品的出現(xiàn)突破了這些弱點(diǎn)。在鎂

22、碳磚中氧化鎂和石墨之間彼此相互包裹，不存在傳統(tǒng)概念中的所謂燒結(jié)；石墨具有熱傳導(dǎo)系數(shù)高，彈性模量低，熱膨脹系數(shù)小，不容易被熔渣浸潤(rùn)等優(yōu)點(diǎn)，因此，由于石黑的引入，使?fàn)t襯耐火制品的斷裂韌性和抗渣滲透性有本質(zhì)的改善。鎂碳磚的主要特征是在微觀結(jié)構(gòu)上形成碳的結(jié)合物，這種結(jié)合是由有機(jī)結(jié)合劑在高溫下結(jié)焦碳化形成的。    鎂碳磚是一種不燒制品，其理化指標(biāo)為：MgO7085，C l020，顯氣孔率3，體積密度2.87gcm3，耐壓強(qiáng)度4050MPa，1400抗折強(qiáng)度l015MPa。    影響鎂碳磚性能的工藝因素主要有原料、結(jié)合劑、添加劑等。 

23、;   1鎂砂    國(guó)外最初生產(chǎn)鎂碳磚時(shí)采用的是高純燒結(jié)鎂砂，隨著對(duì)鎂碳磚使用過程的深入研究發(fā)現(xiàn)，高溫下有如下反應(yīng)：    MgO+CMg+CO這個(gè)反應(yīng)一般在1650開始，到l750時(shí)反應(yīng)加劇，這是鎂碳磚使用過程中損耗的重要原因之一，也是鎂碳磚在1700以上使用損耗明顯加劇的原因。鎂砂中的雜質(zhì)SiO2，F(xiàn)e2O3 等對(duì)上述反應(yīng)有促進(jìn)作用，因此，希望鎂砂有較高的純度。電熔鎂砂相對(duì)燒結(jié)鎂砂來說，結(jié)晶結(jié)構(gòu)更完整，對(duì)碳的還原作用也更穩(wěn)定，特別是大結(jié)晶電熔鎂砂這些特征表現(xiàn)得更為突出，所以鎂碳磚的生產(chǎn)開始轉(zhuǎn)向使用電熔鎂砂?？?/p>

24、慮到碳的結(jié)合狀態(tài)和結(jié)合劑的浸潤(rùn)性，也可以電熔鎂砂燒結(jié)鎂砂混合使用。我國(guó)的鎂碳磚基本上是使用電熔鎂砂。 鎂碳磚的使用結(jié)果表明，用MgO含量高、方鎂石相結(jié)晶顆粒大、鈣硅比大于2的鎂砂，生產(chǎn)鎂碳磚效果最好。    2石墨    石墨是鎂碳磚中另一個(gè)基本組分。石墨具有很好的耐火材料基本特性，主要理化指標(biāo)：固定碳8598，灰分132(主要成分SiO2，Al2O3等)，相對(duì)密度209223，熔點(diǎn)3640K(揮發(fā))。由于石墨非常容易被氧化，所以長(zhǎng)期以來沒有引起人們的重視。    鎂碳磚使用過程中，石墨的氧化有

25、三種原因：    (1)空氣中氧對(duì)石墨的氧化；    (2)渣中氧化物對(duì)石墨的氧化；    (3)石墨本身所含雜質(zhì)氧化物對(duì)石墨的氧化。    這些氧化物主要指SiO2和Fe2O3。    鎂碳磚中雜質(zhì)氧化物和石墨反應(yīng)后，造成磚體結(jié)構(gòu)疏松，透氣性增大、強(qiáng)度下降，這是鎂碳磚損毀的內(nèi)因。因此，生產(chǎn)鎂碳磚大都選用純度高、磷片結(jié)晶大的石墨。    3結(jié)合劑    結(jié)合劑對(duì)鎂碳磚及其他含碳耐火制品來

26、說，作用至關(guān)重要。石墨和耐火氧化物之間沒有互溶關(guān)系，也不可能相互燒結(jié)，常溫下他們要靠結(jié)合劑粘接固化。高溫下，結(jié)合劑則要結(jié)焦碳化，和石墨形成碳結(jié)合，一般這種結(jié)合劑是指樹脂類、瀝青類等有機(jī)物。結(jié)合劑高溫結(jié)焦碳化后形成約3左右的碳，這個(gè)量雖然不多，但在鎂碳磚或其他含碳制品中卻是最具有活力的組成部分，對(duì)制品的高溫性能有重要影響。我國(guó)鎂碳磚或其他含碳制品生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，其中一個(gè)重要原因是結(jié)合劑不穩(wěn)定造成的。    鎂碳磚結(jié)合劑大體可以分三種類型：酚醛樹脂類、改性瀝青類、石油裂解副產(chǎn)品類，其中使用效果最好、用量最多的是酚醛樹脂類。   

27、; 4添加物    在鎂碳磚的損毀過程中，石墨的氧化是最主要的原因之一。由于氧化失碳，致使磚體結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度下降。損毀過程遵循氧化失碳結(jié)構(gòu)疏松侵蝕沖刷溶損的路途。為了提高鎂碳磚的抗氧化性，可以加入一定量的添加物，包括硅粉、鋁粉、FeSi合金、CaSi合金、SiC，Si3N4，B4C等。添加物的另一個(gè)作用是在耐火氧化物和石墨之間“搭橋”，使石墨和耐火氧化物形成牢固的結(jié)合，這種作用是由于添加物在一定溫度下形成新的礦物相促成的。    我國(guó)生產(chǎn)鎂碳磚及其他含磷耐火制品，最常用的添加物是鋁粉、硅粉和SiC粉。   第六節(jié)&

28、#160; 鎂鈣碳磚 我國(guó)鎂白云石、白云石資源相當(dāng)豐富，幾乎每個(gè)省都發(fā)現(xiàn)有白云石資源，是一種大量存在的耐火原料。特別是在缺乏菱鎂礦資源的我國(guó)東南、西南地區(qū)，也都蘊(yùn)藏有質(zhì)地優(yōu)良的鎂白云石、白云石資源。合理開發(fā)利用這些資源，緩解對(duì)鎂砂資源的依賴性，是一件非常有意義的事。    含CaO的爐襯耐火材料，高溫?zé)釞C(jī)械性能、高溫塑性都比較穩(wěn)定。CaO對(duì)改善鋼中夾雜物性質(zhì)，以及對(duì)脫硅、脫硫、脫磷都有利。因此，鎂自云石、白云石質(zhì)耐火材料在冶煉純凈鋼方面將有很好的應(yīng)用前景。我國(guó)在開發(fā)應(yīng)用鎂白云石、白云石質(zhì)耐火材料方面有很好的基礎(chǔ)，豎窯煅燒白云石砂、焦油瀝青振動(dòng)大磚、燒成油

29、浸白云石磚等在我國(guó)鋼鐵發(fā)展過程中都起到過非常重要的作用。近年來由于大量使用MgO-C磚，才使這些已有的工藝生產(chǎn)線閑置起來。不少學(xué)者呼吁，一味追求鎂碳磚的做法并不見得合理，我國(guó)煉鋼爐襯材料應(yīng)走一條鎂質(zhì)、鎂鈣質(zhì)并舉的技術(shù)路線。1鎂鈣砂優(yōu)質(zhì)鎂鈣砂是生產(chǎn)含CaO爐襯耐火材料的基礎(chǔ)。在開發(fā)MgO-CaO系耐火材料過程中，主要工作有兩個(gè)方面：第一，提高鎂鈣砂的燒砂質(zhì)量，包括化學(xué)純度、體積密度。第二，提高M(jìn)gO-CaO系耐火制品的抗水化性能。2鎂鈣磚、鎂鈣碳磚在鎂鈣磚、鎂鈣碳磚生產(chǎn)過程中，水化問題是一個(gè)關(guān)鍵。一般要采用無水結(jié)合劑，成品還要進(jìn)行防水處理。處理的方法有涂層、浸清焦油瀝青、真空鋁箔包裝等，保存期為

30、6個(gè)月到一年，在這個(gè)期間磚的理化指標(biāo)不應(yīng)有明顯的下降。 第七節(jié)濺渣護(hù)爐 一、濺渣護(hù)爐技術(shù)的發(fā)展和特點(diǎn)    1發(fā)展概況    爐齡是轉(zhuǎn)爐煉鋼一項(xiàng)綜合性技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。提高爐齡不僅可以降低耐火材料消耗，提高作業(yè)率、降低生產(chǎn)成本，而且有利于均衡組織生產(chǎn)，促進(jìn)生產(chǎn)的良性循環(huán)。所以，大幅度提高轉(zhuǎn)爐爐齡是煉鋼工作者多年追求的目標(biāo)。    轉(zhuǎn)爐爐襯工作在高溫、高氧化性條件下，通常以0208mm爐的速度被侵蝕。為保證轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)和提高爐襯壽命，我國(guó)冶金工作者做了許多工作，如采用焦油白云石磚、輕燒油浸白

31、云石磚，貼補(bǔ)、噴補(bǔ)、搖爐掛渣等措施，使?fàn)t齡逐步提高到1000爐以上；進(jìn)入80年代，轉(zhuǎn)爐普遍采用鎂碳磚，綜合砌爐，使用活性石灰造渣，改進(jìn)操作，采用掛渣、噴補(bǔ)相結(jié)合的護(hù)爐方法，使轉(zhuǎn)爐爐齡又有明顯提高。    濺渣護(hù)爐是近年來開發(fā)的一項(xiàng)提高爐齡的新技術(shù)。該技術(shù)最先是在美國(guó)共和鋼公司的大湖分廠，由普萊克斯氣體有限公司開發(fā)的，在大湖分廠和格棱那也特市分廠實(shí)施后，并沒有得到推廣。l991年，美國(guó)LTV公司的印地安那哈鮑廠(1ndianaHabor)用濺渣作為全面護(hù)爐的一部分。1994年9月該廠232t頂吹轉(zhuǎn)爐的爐襯壽命達(dá)到15658爐，噴補(bǔ)料消耗降到038kgt 鋼，噴補(bǔ)料成

32、本節(jié)省66，轉(zhuǎn)爐作業(yè)率由l984年的78提高到l994年的97。之后，美國(guó)有15家以上鋼廠采用該技術(shù)，美國(guó)內(nèi)陸鋼公司爐齡已超過20000爐。加拿大、英國(guó)、日本等也已相繼投入試驗(yàn)和應(yīng)用。   我國(guó)從l994年開始轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐試驗(yàn)，采用和發(fā)展的速度很快。鞍鋼、首鋼、寶鋼、武鋼、太鋼等一些轉(zhuǎn)爐廠采用濺渣護(hù)護(hù)技術(shù)，爐齡大幅度提高，取得了明顯效果。其中，寶鋼、武鋼、首鋼爐齡已逾萬爐。2003年武鋼二煉鋼創(chuàng)造了30368爐的轉(zhuǎn)爐爐齡記錄。    濺渣護(hù)爐是轉(zhuǎn)爐護(hù)爐技術(shù)的重大進(jìn)步，這項(xiàng)能夠大幅度提高轉(zhuǎn)爐爐齡、降低耐火材料消耗的技術(shù)，在我國(guó)展示了廣闊的推廣應(yīng)用

33、前景。2技術(shù)特點(diǎn)濺渣護(hù)爐的技術(shù)特點(diǎn)有：(1)操作簡(jiǎn)便  根據(jù)爐渣粘稠程度調(diào)整成分后，利用氧槍和自動(dòng)控制系統(tǒng)，改供氧氣為供氮?dú)猓纯山禈屵M(jìn)行濺渣操作；    (2)成本低  充分利用了轉(zhuǎn)爐高堿度終渣和制氧廠副產(chǎn)品氮?dú)?，加少量調(diào)渣劑(如菱鎂球、終渣改性料、輕燒白云石等)就可實(shí)現(xiàn)濺渣，還可以降低噸鋼石灰消耗；    (3)時(shí)間短  一般只需34min即可完成濺渣護(hù)爐操作，不影響正常生產(chǎn)；    (4)濺渣均勻覆蓋在整個(gè)爐膛內(nèi)壁上，基本上不改變爐膛形狀；  

34、60; (5)工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，無環(huán)境污染；(6)爐膛溫度較穩(wěn)定，爐襯磚無急冷急熱的變化；(7)由于爐齡提高，節(jié)省修砌爐時(shí)間，對(duì)提高鋼產(chǎn)量和平衡、協(xié)調(diào)生產(chǎn)組織有利；(8)由于轉(zhuǎn)爐作業(yè)率和單爐產(chǎn)量提高，為轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)“二吹二”或“一吹一”生產(chǎn)模式創(chuàng)造了條件。二、濺渣護(hù)爐工藝和實(shí)踐1基本原理和操作方法濺渣補(bǔ)爐的基本原理是在轉(zhuǎn)爐出鋼后，調(diào)整終渣成分，并通過噴槍向渣中吹氮?dú)猓範(fàn)t渣濺起并附著在爐襯上，形成對(duì)爐襯的保護(hù)層，減輕煉鋼過程對(duì)爐襯的機(jī)械沖刷和化學(xué)侵蝕，從而達(dá)到保護(hù)爐襯、提高爐齡的目的。圖111為某廠50t轉(zhuǎn)爐濺渣與未濺渣時(shí)殘留爐襯對(duì)比圖，兩者爐齡分別為4409和1196次。按該鋼廠的三段濺渣法(前期

35、不濺，中期間隔濺，后期爐濺)，濺渣時(shí)爐襯最大平均侵蝕速度為0095mm爐，相當(dāng)于不濺渣時(shí)侵蝕速度的13。有些廠侵蝕速度還要小，幾乎趨向“零”侵蝕。濺渣后消除了渣線、耳軸部位的嚴(yán)重侵蝕現(xiàn)象，各部位侵蝕均勻，爐襯殘留厚度基本接近。(a)(b)圖111濺渣(a)與未濺渣(b)時(shí)殘留爐襯比較濺渣護(hù)爐操作步驟如下：  (1)將鋼出盡后留下全部或部分爐渣；  (2)觀察爐渣稀稠、溫度高低，決定是否加入調(diào)渣劑，并觀察爐襯侵蝕情況；  (3)搖動(dòng)爐子使?fàn)t渣涂掛到前后側(cè)大面上；  (4)下槍到預(yù)定高度，開始吹氮、濺渣，使?fàn)t襯全面掛上渣后，將槍停留在某一位置上，對(duì)特殊需要濺

36、渣的地方進(jìn)行濺渣；(5)濺渣到所需時(shí)間后，停止吹氮，移開噴槍；(6)檢查爐襯濺渣情況，是否尚需局部噴補(bǔ)，如已達(dá)到要求，即可將渣出到渣罐中，濺渣操作結(jié)束。    如何有效地利用高速氮?dú)馍淞鲗t渣均勻地噴濺在爐襯表面，是濺渣護(hù)爐的技術(shù)關(guān)鍵，其效果取決于：    熔池內(nèi)留渣量和渣層厚度；    熔渣的物化性質(zhì)，包括成分、熔點(diǎn)、過熱度、表面張力和粘度；    濺渣氣體的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，包括噴吹壓力和流量，槍位及噴槍孔數(shù)和夾角等。    2基本工藝參數(shù)

37、0;   1）熔池內(nèi)的合適渣量    按照國(guó)內(nèi)幾家鋼廠濺渣實(shí)踐和效果表明，渣量在100kgt較為合適。    2）爐渣性質(zhì)    (1)渣成分  目前，轉(zhuǎn)爐大都使用鎂碳磚作為爐襯，減少爐襯侵蝕的重要措施是提高渣中MgO含量。當(dāng)渣中MgO達(dá)到飽和時(shí)，爐襯中MgO溶解量就會(huì)減少，從而提高了爐襯壽命。渣中MgO含量與爐渣堿度有關(guān)，有的廠在終渣堿度(CaOSiO2)為3左右、MgO含量在8左右就可以保證MgO達(dá)到炮和。國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐濺渣的MgO含量一般控制在8l4。  

38、;  渣中FeO含量高低對(duì)爐襯侵蝕和濺渣效果有很大影響。渣中FeO的礦物組成大多為各類低熔點(diǎn)鐵酸鹽，熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于出鋼溫度，而且FeO含量越高，鐵酸鹽就越多，渣流動(dòng)性就越好，對(duì)爐襯侵蝕作用加大且不容易附著在爐襯上。如果渣中FeO含量過低，又會(huì)造成轉(zhuǎn)爐造渣和去除P、S困難。因此操作中必須嚴(yán)格控制渣中FeO含量。    (2)爐渣粘度  若爐渣粘度大，則渣稠不易濺起，濺渣量迅速下降，為了保持濺渣量，需要消耗更多的射流沖擊能。此外，稠渣則在爐襯上的附著力差；粘度小，渣稀，濺渣覆蓋較易，但覆蓋層較薄。搖爐有掛渣流落現(xiàn)象，需加渣料調(diào)整，以保證爐渣粘度適當(dāng)。&

39、#160;   (3)調(diào)渣劑  濺渣層抗侵蝕能力是影響護(hù)爐效果的重要因素?？骨治g能力差，需要每爐濺渣，不僅增加氮?dú)庥昧慷乙惭娱L(zhǎng)冶煉周期。為此，有必要提高渣的熔化溫度，以利于提高護(hù)護(hù)效果。為此，需加入調(diào)渣劑，使?fàn)t渣改質(zhì)，以滿足提高熔化溫度的需要。    調(diào)渣劑不僅具有提高濺渣熔點(diǎn)的作用，還有使?fàn)t渣更容易濺起而改善濺渣的動(dòng)力學(xué)條件。此外，在渣中能產(chǎn)生彌散固相質(zhì)點(diǎn)，從而提高了渣與爐襯的結(jié)合能力。    3）氮?dú)鈮毫土髁?#160;   高壓氮?dú)馐菫R渣的動(dòng)力，其壓力、流量直接影響濺渣效果。

40、按照各廠濺渣經(jīng)驗(yàn)，氮?dú)鈮毫σ话闩c氧氣壓力接近時(shí)，可取得較好效果。由于轉(zhuǎn)爐公稱容量不同，所以濺渣的氮?dú)鈮毫?、流量存在差異?#160;   4）頂吹噴槍工藝參數(shù)    (1)槍位槍位 對(duì)濺渣高度有明顯影響，最佳槍位應(yīng)根據(jù)自身?xiàng)l件在實(shí)踐中確定。槍位過高或過低都使濺渣量減少。較低槍位有利于轉(zhuǎn)爐下部濺渣；反之對(duì)上部濺渣有利。    (2)噴槍夾角 l2°噴孔夾角噴槍濺渣效果優(yōu)于l45°夾角噴槍。噴孔夾角為12°噴槍射流與熔池接觸面積小，形成沖擊力大，同時(shí)產(chǎn)生的反向射流與水平面的夾角也大，這都有

41、利于增加濺渣的有效覆蓋面積。    5）復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底氣對(duì)濺渣的影響濺渣護(hù)爐存在的問題之一是爐底上漲、底吹噴孔堵塞。這一問題在國(guó)內(nèi)外均未得到很好解決。武鋼、鞍鋼在采用適當(dāng)?shù)牟僮鞴に噮?shù)后較好地解決了爐底上漲問題。使濺渣下復(fù)吹比達(dá)到50以上，說明采用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高復(fù)吹比。6）濺渣時(shí)間濺渣時(shí)間通常是根據(jù)爐子噸位、供氣量、爐內(nèi)渣量、爐渣狀況及生產(chǎn)節(jié)奏等因素綜合考慮，目前我國(guó)各鋼廠一般吹氮時(shí)間為35min。    吹氮的目的是提供濺渣的動(dòng)力，此外它還有冷卻爐渣的作用。一般在吹氮的前2min時(shí)間內(nèi)主要是冷卻爐渣，因?yàn)樵谶@段時(shí)間內(nèi)爐渣還比較稀，即使

42、濺到爐壁上也附掛不好。當(dāng)吹氮到2min以上時(shí)，爐渣才開始大量濺起，可噴濺到爐帽處，倒?fàn)t觀察時(shí)爐襯掛渣情況良好。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，濺渣時(shí)間越長(zhǎng)，爐襯掛渣越多，但時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)造成爐底、熔池爐壁沾掛渣過多，造成爐底上漲，同時(shí)。濺渣時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)影響生產(chǎn)節(jié)奏。因此，濺渣時(shí)間要根據(jù)自身具體條件加以確定。    3濺渣護(hù)爐和冶煉工藝的相互影響    1）濺渣護(hù)爐對(duì)冶煉工藝的影響    (1)對(duì)冶煉操作的影響    實(shí)踐得知，由于濺渣爐底會(huì)有上漲現(xiàn)象，因此槍位控制要比未濺渣爐役相應(yīng)提高，以避免造成噴濺

43、、爐渣返干和增加氧氣消耗量。    (2)對(duì)鋼中氮含量和質(zhì)量的影響    吹氮濺渣后，主要是防止閥門漏氣造成吹煉終點(diǎn)氮含量高。通過對(duì)未裝濺渣護(hù)爐設(shè)備和裝濺渣護(hù)爐設(shè)備爐次的終點(diǎn)鋼樣分析，N分別為21.0×106和21.5×106，兩者氮含量水平相當(dāng)。    通過對(duì)采用濺渣工藝前后軋后廢品分析比較表明，用氮?dú)鉃R渣對(duì)鋼質(zhì)量沒有影響。對(duì)冶煉過程脫硫、脫磷情況抽樣統(tǒng)計(jì)，沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)脫硫、磷有明顯影響。2）冶煉對(duì)濺渣的影響(1)冶煉終點(diǎn)溫度對(duì)濺渣覆蓋層的影響冶煉終點(diǎn)溫度對(duì)濺渣覆蓋層有較大的影響。溫度

44、高對(duì)濺渣不利。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用濺渣護(hù)爐技術(shù)后出鋼溫度每降低l ，轉(zhuǎn)爐爐齡可提高l20爐。    (2)爐渣氧化性的影響    終渣氧化性對(duì)濺渣覆蓋層也有較大的影響。把終渣FeO控制在低限，對(duì)保護(hù)爐襯有利。    (3)爐渣粘度    渣稀侵蝕嚴(yán)重，渣偏稠不侵蝕而且容易掛上爐壁。    (4)爐渣成分    為提高濺渣護(hù)爐效果，應(yīng)在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，盡量提高M(jìn)gO含量及終渣堿度。    3）提高濺渣效果的途徑    目前對(duì)濺渣層與爐襯結(jié)合機(jī)理研究還很不夠，對(duì)兩者間是化學(xué)結(jié)合還是物理結(jié)合，或是兩者都存在的看法不一，但是對(duì)進(jìn)一步提高濺渣效果的途徑，普遍認(rèn)