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为您详解耐火材料如何挑选档渣耐火材料

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为您详解耐火材料如何挑选档渣耐火材料

发布日期:2023-02-13 作者: 点击:

钢水质量直接影响钢材的性能。减少转炉出钢过程中的下渣量是提高钢水质量的一项重要环节。在转炉出钢过程中如何降低下渣量是长期困扰钢铁企业的技术难题,已成为转炉冶炼特殊钢、优质钢的制约因素。在转炉出钢后需要在钢包内进行脱氧和合金化,通过加入与氧具有强的亲和力的元素,来降低钢液的氧含量。如果出钢结束时,不采取挡渣措施,炉内的含有(P2O5)的高氧化性渣就会进入钢包中。


由于脱氧合金化操作,降低了钢液的氧化性,破坏了揸、金属间的反应平衡,使渣中的磷和氧向钢液转移,造成回磷和过多消耗脱氧元素;同时下渣量过大,将会增加钢液中的非金属夹杂物,增加后续精炼工序的合成渣用量和后续工序的难度和处理时间,也会影响到钢包耐火材料的使用寿命。因此为了防止钢液回磷和提高合金的收得率,需要采用挡渣机构在即将出完钢前把挡渣球快盈lll送入炉内,防止炉内的炉渣进入钢包中。


快盈lll在转炉出钢过程中,由于转炉渣的密度小于钢水而浮于钢面上,因此转炉出钢时的下渣包括三部分:前期渣,当转炉倾动至平均38°~ 50°时,由于渣路过出钢口,造成转炉内的钢渣流出,即前期渣,如图1所示。过程渣,前期渣之后开始出钢,可观察到钢水的 涡旋效应而将钢渣卷入流出,造成卷渣,即过程渣。后期渣,出钢后期至出钢结束阶段,由于挡渣或摇炉不及时,造成钢渣流出,即后期渣,如图2所示。转炉从出钢到钢包的下渣量中,前期渣量大体占30 %,涡旋效应从钢水表面带下的渣量约为30 %,后期渣约40% ,如图3所示。



挡渣出钢是在转炉吹炼结束时,向钢包内放入钢水而把氧化性渣留在炉内的操作。出钢时随着钢水液面的下降,当钢水深度低于某一临界值时,在出钢口上方会形成漏斗状的漩涡,部分炉渣在钢水出完以前就由出钢口流出,造成渣、钢分离不清。挡渣出钢技术主 要是针对汇流漩涡开发的。有挡渣球、挡渣塞、高压气挡渣、挡渔阀门、下渣信号检测和 滑板法挡渣等各种方法。


挡渣球:由耐火材料包裹在铁芯外面制成,其密度在4.3~4.4g/cm3之间,大于炉渣的密度而小于钢水的密度,因而能浮在渣钢的界面处。出钢时当钢水已倾出3/4~4/5时, 用特定的工具伸入炉内将挡渣球放置在出钢口的上方。出钢临近结束时,游涡将其推向出 钢口,将出钢口堵住而阻止炉渣流出。为了提高挡渣球的抗热震性能,提高挡渣效率,研制有石灰质挡渣球,制作过程为首先在铁芯的外面包一层耐火纤维起缓冲作用,球的外壳 以白云石、石灰等作原料,用合成树脂或沥青等作黏结剂。图4为现场使用的挡渣球图片,图5为转炉出钢时挡渣球的使用示意图。



挡渣塞(镖):是将挡渣物制成上为倒锥体,下为塞棒的塞。由于形状接近于漏斗形, 可配合出钢时的钢水流,故效率比挡渣球高。有的上部锥体增加小圆槽而下部改为六角锥形,以增加抑制钢流漩涡的能力。出钢时用专用的机械装置将金属挂钩挂住金属吊杆1, 伸进转炉,对准出钢口,把尾杆2插向出钢口,在出钢的抽力的作用下,挡渣塞就不会游 离出钢口,浮标3起到不被钢水抽走和挡渣的作用,这样就显著提高了挡渔效率。图6 为挡渣塞的实物图和结构示意图。


快盈lll由于上述两种挡渣方法费用低,操作简便,因而目前被各钢厂广泛采用。表1为我国某企业生产的挡渣球和挡渣塞的典型理化指标。



快盈lll转炉滑板法挡渣:是将滑动水口耐火元件安装到转炉出钢口部位,以机械或液压方式开启或关闭出钢口,以达到挡渣目的。转炉滑板挡渣自动控制工艺过程是在炼钢结束时,先人工启动液压站,打开滑板;转炉倾动35°角度时发出关闭滑板指令信号,此时滑板状态是由开到闭;当转炉倾动到75°~80°时钢渣已全部上浮。发出打开滑板指令信号,此时滑板再次打开。当转炉倾动到90°~110°时出钢,出钢结束控制系统见渣后向滑板发出关闭滑板指令信号,此时滑板状态由开到闭。出钢结束后转炉反倾动到垂直位置时发出打开滑板指令信号。


转炉滑板装置挡渣效果较好,但其装置设备复杂,成本较高,设备操作复杂。另外,该装置安装在出钢口所在的特定位置上,受吹炼期间喷溅的影响,安装与拆卸均不方便。减少转炉出钢过程中的下渣量是改善钢水质量的一个重要方面。少渣或挡渣出钢是生产纯净钢的必要手段之一。其目的是有利于准确控制钢水成分,有效地减少钢水回磷,提高合金元素吸收率,减少合金消耗。有利于降低钢中夹杂物含量,提高钢包精炼效果,还有利于降低对钢包耐火材料蚀损,延长钢包的使用寿命。同时,也提高了转炉出钢口的寿命。目前,炉外精炼要求钢包渣层厚度小于50m,吨钢渣量小于3kg/t。


自1970年日本发明挡渣球出钢挡渣法以来,挡渣技术不断完善,目前已有十几种挡渣方法,如用挡渣帽快盈lll法阻挡一次下渣;阻挡二次下渣采用挡渣球法、挡渣塞法、挡渣棒法、避渣罩法、电磁挡渣法、气动挡渣器法、气动吹渣法等。如图1所示。


(1)挡渣帽


在出钢口外堵以钢板制成的锥形挡渣帽,挡住开始出钢时的一次熔渣。


(2)挡渣球


挡渣球的密度介于钢水与炉渣之间(一般为4.2~4.5g/cm3),临近出钢结束时投入炉内出钢口附近,随钢水液面的降低,挡渣球下沉而堵住出钢口,避免随之而来的熔渣进入钢包。考虑出钢口受侵蚀变大,挡渣球直径应比出钢口直径稍大,以起到挡渣的作用。


(3)挡渣塞


挡渣塞能有效地阻止熔渣进人钢流。挡渣塞的结构由塞杆和塞头组成,其材质与挡渣球相同,其密度可与挡渣球相同或稍低。塞杆上部是用来夹持定位的钢棒,下部包裹耐火材料。出钢即将结束时,按照转炉出钢角度,严格对位,用机械装量将塞杆插入出钢口。出钢结束时,塞头就封住出钢口。塞头上有沟槽,炉内剩余钢水可通过沟槽流出,钢渣则被挡在炉内。挡渣塞具有挡渣和抑制涡流的双重功能,比挡渣球挡渣效果好,目前得到普遍应用。



(4)避渣罩


是1988年美国阿勒德隆钢铁公司发明的。避渣罩砌筑在出钢口处,出钢时钢水经过耐火材料制成的避渣罩侧孔流入出钢口出钢,由于避渣罩顶部呈封闭形式,阻碍了出钢口上方涡流形成的条件,能够有效地防止涡流卷渣。


(5)气动挡渣器


快盈lll出钢将近结束时,由机械装置从转炉外部用挡渣器喷嘴向出钢口内吹气,阻止炉渣流出。此法对出钢口形状和位置要求严格,并要求喷嘴与出钢口中心线对中。


(6)气动吹渣法


快盈lll挡住出钢后期的涡流下渣最难,涡流一旦产生,容易出现渣钢混出。因此,为防止出钢后期产生涡流,或者即便有涡流产生,在涡流钢液表面能够挡住熔渣的方法,也是最为有效的方法,这就是气动吹渣法。采用高压气体将出钢口上部钢液面上的钢渣吹开挡住,达到除渣的目的。该法能使钢包渣层厚度达到15~55mm。


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