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耐材行业资讯

钢包透气砖的材质、损毁因素及安装施工介绍

编辑:耐火砖???浏览:???时间:2020-10-19

 
钢包透气砖的损毁因素
1、冲刷和磨损作用。钢包吹炼时气流和钢液混在一起后形成的紊流对透气砖有强烈的剪切、冲刷、磨损作用和加剧钢液对透气砖侵蚀的作用,是透气砖损毁的主要原因。透气砖的损毁程度取决于吹氩压力,总时间,气体流量。钢包容量大时,钢水静压力大,吹气所须气体压力大,钢包运送距离远时,周转时间长,钢水温度下降,钢水黏度加大,吹气压力也须加大,也影响透气砖寿命。2、热应力作用。在透气砖工作面,尤其是出气狭缝四周的耐火砖,一方面与高达1600~1700℃的钢水接触;另一方面,又有不断吹出的冷气流影响,会在透气塞内产生很高的热应力,导致裂纹。透气砖又属于多次使用的耐火砖,周期性急冷急热,容易在近工作面部位产生裂纹和剥落。3、烧氧吹洗。钢包浇注完毕和翻包倒渣后要对透气砖进行吹氧清洗,以清理工作面上的残钢和残渣,保证工作面的清洁和气体通道畅通。但吹氧时的过头清扫会烧到透气砖,超高温(2000℃以上)和强氧化对透气砖有极大的破坏力。这种破坏和操作条件有很大关系。4、侵蚀作用。主要是钢液侵蚀造成的透气塞蚀损和钢液渣液的渗透在透气塞工作面形成反应变质层,进而结构剥落。渗透严重时会堵塞气道,降低吹开率和使用寿命。提高和保证吹成率的措施:一是要依使用条件精心设计透气通道,优化气道结构,改进砌筑方式,如安装两块透气砖;二是精心操作和维护,如每次浇注完后渣和残钢应倾倒干净,并立即用氧气或其他气体清扫透气砖表面冷钢,吹通透气通道。整个操作:出钢,精炼,浇注,透气塞清扫应连续平稳,尽量缩短相互间的间隔时间。此外,在现场实际操作过程中,有采用透气砖蘑菇头技术的,也取得了提高吹成率、减缓透气砖蚀损速度和延长透气砖使用寿命的效果,即透气砖表面清烧后,将透气砖喷补料直接用喷枪喷到透气砖表面,利用透气砖残余热量烧结,所形成的烧结层似蜂窝状蘑菇头,既保证了透气砖的透气性,又防止了钢液的渗透。
 
钢包透气砖的材质
目前,由于钢包趋于大型化的发展,熔炼温度和熔炼时间都相继有所提高,使耐火材料在使用过程中所承受的环境越来越苛刻,因此需要进一步改善透气砖的性能,以满足当代炼钢工艺和炼钢技术对透气砖的要求。
为适应炉外精炼工艺的发展,李远兵和梁向荣研究了MgO细粉的质量分数对刚玉-尖晶石透气砖(砖芯)的热震稳定性、重烧线变化、常温抗折耐压强度、侵蚀指数、渗透指数的影响。通过对性能的检测分析表明,当MgO的质量分数增加时,由于MgO和Al2O3形成镁铝尖晶石相增加,使热处理后的透气砖的抗折强度增大。并且刚玉-尖晶石的热震稳定性优于传统的铬钢玉透气砖,但是还存在一些不足,其体积稳定性不及铬钢玉砖。
通过在透气砖中加入相应的添加剂,添加剂在热处理的过程中发生相变,形成高温固溶相,具有高温强度高、难以被金属熔体和熔渣润湿等优点,使透气砖的抗热震性以及抗渣性等性能得到提高。
 
目前透气砖的材质有刚玉质、铬刚玉质、高铝质和镁铬质等。
1、刚玉-尖晶石体系透气砖单相刚玉质浇注料的抗渣性和抗热震性均不理想,而尖晶石材料具有良好的抗渣侵蚀性。按复相改性改善耐火材料性能的原理,在刚玉烧注料中加人高纯电熔尖晶石,以改善刚玉浇注料的性能。原料方面以板状刚玉为颗粒料,以电熔白刚玉、尖晶石、活性α-Al2O3微粉等为细粉,铝酸钙水泥为结合剂。其优点是抗热震性、抗渣性明显提高;缺点是透气砖在高温处理过程中,尖晶石发生体积变化,造成透气砖体积稳定性差,生产过程中不易控制。
2、刚玉-氧化铬体系透气砖为了进一步提髙透气砖抵抗钢渣的侵蚀能力,制品中加入一定量的氧化铬微粉。,其主要原料以板状刚玉为颗粒料,板状刚玉细粉、氧化铬微粉为细粉,铝酸钙水泥为结合剂。在高温下氧化铬、氧化铝形成高温固溶体,同时与少量的氧化镁形成部分固溶体MgO·Cr2O3-MgO·Al2O3。这种固溶体对Fe2O3或炉渣的侵蚀及抵抗性显著增强,且黏度非常大,从而在高温下能够有效地阻止钢渣的渗透和侵蚀。同时,少量的Cr2O3还能够抑制Al2O3过分增长,也减少了晶体内的应力,提高材料的物理性能。但如果加入量太多,刚玉晶粒生长受到过大的抑制,也将产生内应力,从而降低材料的物理性能。此外,Cr2O3价格比较高,加入量太多会大幅度增加成本;另外,Cr2O3对环境造成严重的污染。
3、刚玉-尖晶石体系透气座砖刚玉-尖晶石体系透气座砖是应用为广泛的材质,主要原料以板状刚玉、α-Al2O3微粉、尖晶石为主,纯铝酸钙水泥结合。其优点是由于尖晶石抵抗酸和碱的能力比较强,并且是高熔点化合物,具有良好的性能。铝镁尖晶石抵抗碱性熔渣的能力强,对铁氧化物的作用也较稳定,在高温下与磁铁矿接触时会发生反应而形成固溶体,透气座砖高温耐侵蚀性得以提高;同时,固溶MgO或Al2O3的尖晶石由于矿物之间膨胀系数的差异,其抗热震性更好。缺点是MgO与Al2O3按理论组成形成尖晶石时,产生约8%的体积膨胀,因而烧成时较难致密化,透气座砖体积变化难以控制。
4、刚玉-氧化铬体系透气座砖刚玉-氧化铬体系透气座砖是在刚玉-尖晶石体系基础上,为了提高透气座砖高温耐剥落性而产生的。主要原料以板状刚玉、a-Al2O3微粉、工业氧化铬、尖晶石为主,纯铝酸钙水泥结合。其优点是在尖晶石提高座砖性能的基础上,通过Al2O3-Cr2O3形成的固溶体对氧化铁炉渣的侵蚀抵抗性显著增加,加入少Cr2O3能抑制氧化铝晶体过分增长,从而减小了晶体内部应力,提高透气座砖的抗热震性、抗冲刷性及耐侵蚀性。缺点是Cr2O3加入过多,刚玉晶粒成长速度受到严重影响,从而降低材料的物理性能;另外,Cr2O3对环境污染严重,违背了可持续发展的要求。
 
钢包透气砖的两种安装方式及施工要求
透气砖的设置由钢包钢水量的大小、搅拌功能对冶炼钢种的质量要求和工艺路线来确定。选择钢所底吹气组件的位置时,应根据钢包处理的目的来决定。透气砖安装在包底中心位置和偏离钢包中心位置(吹气点在距包底中心1/2~1/3半径处)吹气对钢水的搅拌效果不同,钢包中心底吹氩有利于钢包渣金之间的反应,有利于顶渣的脱硫反应;而偏心底吹氩有利于钢包内部的混合和温度的均匀化以及夹杂物上浮。例如:CAS/CAS-OB的透气砖则需要安装在钢包底部的中心位置,因为该工艺要求氩气吹开浸渍罩下方的钢液渣面,满足冶炼时合金化或喷氧的要求。而LF炉工艺要求将透气砖安装在靠近LF炉门下方的位置,以满足冶炼时增碳、合金和脱氧等操作的要求。钢包透气砖安装越多,小气泡产生的数量越多,去除夹杂物的效果越明显,钢水的质量越好。但是安装数量越多,存在的漏钢风险也越大。通常,冶炼普碳钢时,70t以下的钢包,采用1个透气砖即可;大于70t和钢包就需要采用两个透气砖。
透气砖的安装形式可以采用内装式和外装式两种。内装式是指将透气砖与座砖在钢包外预先组装在一起,在砌筑钢包时,清理好包底透气砖的位置,砌筑好帘砖后将带座砖的透气砖吊装至该位置,然后依次砌筑包底和包衬。外装式由座砖、套砖和透气砖组成。在砌筑钢包时,在包底安装好座砖后即可砌筑包底及包壁,后将套砖和透气砖外侧均匀涂上火泥,依次用力装入座中,再在套砖和透气砖的底部封上垫砖,盖上法兰,烘烤。内装式透气砖知县用于钢包衬砖与透气砖寿命同步的情况,而外装式适合用于需经常更换透气砖的情况。由于内装式透气砖的安全性低、可靠性差,更换麻烦,目前,几乎所有的钢包均使用外装式透气砖。
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