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电弧炉出钢口用耐材的要求与发展趋势

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电弧炉出钢口用耐材的要求与发展趋势

发布日期:2018-05-23 09:04 来源:http://www.copy-light.com 点击:

普通的电弧炉出钢方式是槽式出钢。这种出钢由于电弧炉倾斜角度大,对耐火材料的侵蚀快,使电弧炉衬寿命短,影响了炼钢效率;对钢包的冲刷严重,也影响了钢包的寿命;容易导致钢水散流而被氧化,严重影响了钢的质量;难以做到留钢渣出钢。因留钢渣出钢可更充分利用热量使电耗下降,无渣进入钢包,可减少渣对耐火材料的侵蚀,而槽式出钢不利于减少耐火材料的损耗和降低电耗

  为克服槽式出钢的这些缺点,20世纪70年代末偏心炉底出钢技术被开发出来。中国在20世纪80年代开始使用电弧炉偏心底出钢技术。偏心炉底出钢有下列特点:一、水冷壁面积可加大,从而降低耐火材料消耗和费用;二、出钢快,不散流,减少空气氧化,可提高钢的质量;三、易做到留钢无渣出钢,减少热损失和对耐火材料的侵蚀,可降低电耗、延长炉衬寿命。

  这种出钢方式,当闸板关上时,从上边向出钢口里加满填料,然后可以装炉料炼钢。当闸板打开时,填料和钢水从出钢口流下来。闸板是机械机构,填料一般是镁质、硅质和橄榄石质耐火材料。尾砖是镁质、碳化硅质,刚玉-碳化硅-碳质和镁碳质耐火材料。袖砖多采用镁质和镁碳质耐火材料。座砖一般是油浸再结合镁砖。在袖砖和座砖之间的缝隙一般用镁质填缝料。在使用过程中,影响其使用寿命的主要是尾砖和袖砖的损坏,它们的寿命也代表着出钢口的寿命或更换次数。

  分析出钢口用耐材损耗机理

  从偏心底出钢口的袖砖和尾砖损耗过程可以看出,对烧成镁质袖砖和尾砖,热震剥落和钢水冲刷是主要的损耗原因。而对于MgO-C质袖砖和座砖,主要是因镁碳砖内碳的氧化形成较松散的脱碳层。然后,钢水冲刷掉脱碳层。由于某种原因,如供给功率低,未配精炼炉和某部分设备部件出故障,延误了操作,使钢在电弧炉里停留时间较长,或炼钢温度较高,或填料性能不好。在这种情况下,会使填料烧结,打开出钢口闸板时,出钢口被堵住而无法出钢。这时,就要用吹氧管吹氧烧开出钢口,但这会产生局部高温和过热,使烧成镁质袖砖热震剥落和机械磨蚀,使镁碳质袖砖产生高温化学腐蚀和机械磨损。这局部损坏是严重的,因此应选择优质碱性填料,采用尽量低的出钢温度和较短的炼钢时间。

  由于出钢槽暴露在炉子外边,因此受到更强的抗热震的冲击和氧化。同时,在出钢时出渣,导致出钢槽被渣的侵蚀更严重。这就说明在炼钢过程中,出钢槽既受到了空气的氧化而形成松散的脱碳层,同时也受到冷空气的急冷造成出钢槽内部热应力,严重时产生裂纹。在出钢过程中,受到钢水的冲刷和炉渣的熔蚀,同时也受到钢水的急热造成出钢槽内部热应力,严重时产生裂纹和剥落。

  出钢口用耐材的性能对比

  出钢槽的制造形式分为砖砌筑、现场捣打或浇注成预制件。在材质方面,有用镁碳质、铝碳质捣打料、铝碳化硅碳质、沥青镁砖、高铝砖和高铝浇注料。部分出钢口用耐材的性能见下表。

  经对比可知,在使用效果方面,含碳耐材的寿命较长。而通过提升性能,镁碳砖的寿命可超过150次。从国外有关信息了解到,欧洲使用镁质捣打料、镁铬质捣打料、沥青油浸镁砖、Al2O3-SiC预制件,而在出钢口部分多提供沥青浸渍镁砖或镁碳砖。由此看来,出钢槽使用含碳材料效果更佳。由于含碳材料易修补,则用Al2O3-SiC-C质浇主料会取得良好的使用效果。

  偏心炉底出钢口最初是用一般镁砖砌筑,也有中间用一钢管浇注成的,有时也用厚25mm的薄壁陶瓷管或用2块~3块电熔砖组成。不过,其通常每经过50炉次~70炉次之后,放一个钢管在中心,并在周围用高MgO含量捣打料或浇注料制成新的出钢口。这种材料的使用寿命较短,并且维护也较麻烦。

  随着耐火材料技术的发展,管砖使用镁碳砖较普遍,管砖之外主要使用出钢口座砖,这样使用寿命一般为140次~250次。当管砖损耗完毕后,可很快安上新的袖砖,并在周围缝隙填充接缝料。接缝料一般使用镁质捣打料或浇注料,有化学结合的,也有沥青结合的。在正常的情况下,出钢口座砖是不容易损坏的,主要使用的材质有沥青镁砂砖、烧成镁砖和镁碳砖。需要指出的是,因尾砖受到的热震和氧化较强烈,有钢厂选用抗热震性更好的铝碳化硅碳砖。笔者建议,在延长尾砖使用寿命方面,应更重视抗氧化性的增强。

  为了延长出钢口的使用寿命,应对出钢口进行维护和修补。修补方法是:当出钢口侵蚀扩径大到一定程度时,在出钢口中间穿入镁碳砖管(比钢管好)或钢管,然后放入热沸腾浇注料,以填入插入管和残余出钢口砖面之间的间隙。这样修补的出钢口用时约1小时,寿命可达30~60次(镁碳管)或5次~15次(钢管)。

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