發(fā)布時(shí)間：2022/2/21 16:34:37

鋼包內(nèi)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(yōu)質(zhì)鋁土礦、剛玉、優(yōu)質(zhì)鎂砂為主要材料，采用復(fù)合微粉和部分添加劑制成。鋼包耐火澆注料的主要特點(diǎn)是防爆性能好，高溫強(qiáng)度高，耐渣蝕沖刷能力強(qiáng)。根據(jù)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、渣線及包裝復(fù)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(chǎn)工藝的要求，連鑄和爐外精煉的發(fā)展，鋼水在鋼包中的停留時(shí)間相對延長，加速了鋼水對包襯的損壞，導(dǎo)致鋼包使用壽命低，包裝年齡縮短，需要高檔高強(qiáng)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(zhì)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(wěn)定性高、強(qiáng)度高、燒結(jié)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。有效提高包裝年齡和使用壽命，傳統(tǒng)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(shè)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，然后運(yùn)輸?shù)街虚g包進(jìn)行連鑄。

鋼包的工作襯磚按砌筑部分分為包磚、包底沖擊區(qū)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(xué)侵蝕和熱沖刷。這部分磚是整個(gè)鋼包裝中檔次高的產(chǎn)品；其次是底部沖擊區(qū)，主要承受出鋼時(shí)鋼水的機(jī)械作用；熔池磚和底磚的熱力學(xué)作用相對較小，腐蝕機(jī)理也不同。根據(jù)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(diǎn)：

良好的常溫、高溫強(qiáng)度和高溫下的防渣侵蝕和滲透性，在澆鋼過程中，鋼水表面逐漸降低，包墻耐火材料被鋼液和鋼渣沖刷侵蝕，鋼渣線耐火材料特別嚴(yán)重，精煉過程損壞包墻耐火材料，鋼包底耐火材料在使用過程中受到鋼液的沖擊和侵蝕。

鋼包內(nèi)襯耐火材料組合設(shè)計(jì)

鋼包內(nèi)襯可分為工作層和層，根據(jù)包底與包壁腐蝕機(jī)理的差異，采用不同的材料體系和施工方法。

在選擇層材料時(shí)，應(yīng)考慮保溫和耐鋼水滲透兩個(gè)因素。高鋁澆筑材料為層，高溫強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好，耐鋼水滲透性強(qiáng)，保溫性適中。為了提高其保溫性能，在高鋁澆筑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(gè)鋼水精煉，澆筑過程中熱損失小，有利于低溫出鋼，降低能耗。

底部工作層各部分的耐火材料有不同的損壞機(jī)制。底部承受鋼水沖擊和較大的靜壓，需要高柔軟、低蠕變、熱穩(wěn)定性好的耐火材料，選用剛玉澆筑材料。為提高抗沖刷性能，在沖擊區(qū)放置大型預(yù)制塊；為方便拆除和維修，預(yù)留一定的膨脹縫，在透氣磚和出口磚周圍建造鎂碳磚。

包墻工作層在精煉過程中受到鋼水的吸碳作用、滾動(dòng)沖刷和爐渣的侵蝕。該部分耐火材料應(yīng)具有良好的耐沖刷、耐腐蝕和抗氧化性能，熱膨脹率低，以保持包墻無裂縫。選用剛玉澆注料(整體澆注鋼包)或預(yù)制塊(磚砌鋼包)。渣線部分砌筑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(qiáng)的抗氧化和耐腐蝕性。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn):結(jié)構(gòu)形式為塞桿式和滑動(dòng)水口式，龍門架為軸承式，其中塞桿式鋼包的升降機(jī)構(gòu)設(shè)有滑桿奸細(xì)消除機(jī)構(gòu)，保證塞桿中心與水口中心的一致性鋼包多次使用后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(diǎn):

(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)材料耐熱沖擊，能反復(fù)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(nèi)襯的侵蝕；

(4)安全系數(shù)高，要求鋼包在使用過程中不紅包，不漏鋼，保證安全作業(yè)；

（5）鋼包材料內(nèi)襯具有一定的膨脹性，在高溫鋼水的作用下，內(nèi)襯緊密接觸，形成一個(gè)整體；

(6)具有足夠的高溫機(jī)械強(qiáng)度，能承受鋼水的攪動(dòng)和沖刷作用。

(7)耐火材料成本及其他要求。

鋼袋的整體修復(fù)技術(shù)是先用澆注料澆注鋼袋底部，然后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(dòng)器完成，有的通過專用振動(dòng)工具完成。鋼袋澆注料通過專用機(jī)械裝置均勻攪拌，通過專用設(shè)施實(shí)現(xiàn)。鋼袋容易被侵蝕的部分仍采用鎂炭磚。澆筑結(jié)束后，自燃養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間（一般在28小時(shí)左右），然后按照烘烤曲線烘烤，投入使用。對于采用整體修復(fù)技術(shù)的鋼袋，保養(yǎng)和烘烤非常重要，其中烘烤時(shí)襯里開裂的機(jī)理（見圖）。如果襯里加熱干燥時(shí)加熱溫度突然升高，產(chǎn)生的水蒸氣壓力大于襯里中能容納的水蒸氣壓力和襯里材料強(qiáng)度，襯里開裂�？刂茰囟鹊暮线m方法一般為：前1~5h，加熱速度小于90℃/h，后3~8h，加熱速度小于200℃/h，加熱耐火材料表面溫度達(dá)到800~900℃，6h后，殼體溫度大于60℃，加熱表面溫度，即烘烤溫度提高虱j1040~1300℃。在北方的冬季，鋼袋整體修復(fù)后，先對襯里進(jìn)行低溫預(yù)熱重要。

整體澆筑鋼包，澆筑材料不同，效果也不同，主要表現(xiàn)在：

（1）用氧化鎂澆注料澆注的鋼袋可用于冶煉清潔度高的鋼種，但耐渣滲透性和耐渣性差，導(dǎo)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(yuǎn)優(yōu)于氧化鎂澆注料澆注的鋼包。高鋁澆注料澆注的整體鋼包導(dǎo)熱系數(shù)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(shí)，在高三氧化二鋁澆注料中加入尖晶石，可降低侵蝕指數(shù)。據(jù)文獻(xiàn)介紹，大型連鑄鋼袋采用Al2O3-MgO澆注料，當(dāng)尖晶石含量為10%~30%時(shí)，爐渣的滲透指數(shù)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(dāng)氧化鎂含量為5%~12%時(shí)，使用Al2O3-MgO澆注料具有良好的抗渣性。

（4）鋯石澆注料具有優(yōu)異的耐渣滲透性和耐掛渣性，導(dǎo)熱率低，熱損失小，適用于鋼包的渣線和底部。鋯石澆注料澆注整個(gè)鋼包裝，氧化鋯含量越高，侵蝕指數(shù)越低。

整體砌筑鋼包的侵蝕機(jī)制見前一章的內(nèi)容。像大多數(shù)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(shí)鋼流的沖擊時(shí)間、出鋼口與包底的距離、鋼流角度以及包內(nèi)熔池的形成時(shí)間有關(guān)，要求包底澆注料膨脹系數(shù)低，抗斷裂強(qiáng)度高。

（2）爐渣沿裂縫滲入底部。滲透程度與澆注料的巖相結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分有關(guān)。

(3)形成水平裂紋。這主要是由于溫度變化引起的晶型變化引起的熱應(yīng)力，已經(jīng)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(qū)域內(nèi)的澆注料成為孤島狀態(tài)，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(gè)鋼包被侵蝕的主要原因。

使用技術(shù)中的套筒澆筑。澆筑鋼襯使用一定次數(shù)后，停止清理附著的渣和滲透層，然后放入模具，再澆筑成新襯，烘烤后投入使用，與新鋼襯相同。這種反復(fù)澆筑充分發(fā)揮了耐火材料的作用，避免了大量使用后放棄耐火材料造成的環(huán)境污染問題，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(jīng)過幾年的實(shí)際運(yùn)行，鋼包層的整體澆筑工藝取得了良好的效果。遏制了鋼包漏鋼事故，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℃；層的平均使用壽命也從65次提高到400次。根據(jù)年產(chǎn)330萬噸鋼的計(jì)算，鋼包層耐用材料的年成本節(jié)約（0.53-0.25）*330=92.4萬元；同時(shí)，采用機(jī)械化設(shè)備代替人工施工，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。