鋼包也叫盛鋼桶是冶金工業(yè)的重要容器件， 起著儲存、 轉運鋼水的作用， 同時還要進行爐外精煉的雙重任務， 隨著煉鋼技術的發(fā)展， 我國的鋼包用耐火材料也得到了很好的發(fā)展。 鋼包使用壽命的長短， 不僅關系到耐火材料的消耗， 而且直接影響煉鋼的正常生產(chǎn)。 特別是隨著轉爐壽命的提高， 連鑄比的增加和爐外精煉技術的進步， 鋼包處于容量大、 鋼種多、 溫度高、 時間長等日益苛刻的使用條件， 對鋼包用耐火材料的要求也不斷提高， 所以世界各國都在積極研究開發(fā)各種新材質(zhì)耐火材料， 以提高現(xiàn)有耐火材料的質(zhì)量， 延長耐火材料的使用壽命， 降低耐火材料的噸耗。
1、澆注鋼包的使用情況介紹
在我國一般其公稱容量在50噸以下的不帶精煉的轉爐普通鋼包，其工作襯一般采用澆注料整體澆灌成型。工作襯一次性使用壽命一般在50-60次左右，最高在70-80次左右，甚至個別鋼廠有在100次以上的。為降低噸鋼耐材消耗，許多鋼廠鋼包工作襯在使用一定次數(shù)后，將殘襯表面的殘鋼、殘渣清理掉，俗稱剝皮，然后再坐上胎模澆灌一定厚度的澆注料，待烘烤后繼續(xù)投入使用，可大大降低成本，該過程也叫套澆，其第1次留下的殘襯相當于永久襯，能維持2-3個包役。鋼包工作襯的材質(zhì)有鋁鎂質(zhì)、高鋁尖晶石質(zhì)等，按結合劑可分為低水泥、超低水泥和無水泥耐火澆注料。
1.1高鋁尖晶石澆注料
鋼包內(nèi)襯不定形耐火材料自80年代推廣應用以來，已由原來的普通鋁鎂澆注料發(fā)展到鋁鎂尖晶石澆注料，澆注料性能明顯提高。鋁鎂尖晶石澆注料具有密度大、強度高、耐侵蝕、抗剝落、磨損率低等優(yōu)點，能顯著提高包齡，因而被眾多廠家采用。筑襯工藝由搗打、投射、振動發(fā)展到胎模振動，胎模振動降低了鋼包耐火材料消耗。取得良好效果，鋼包包齡平均可達70-80次。具有振動均勻、操作簡便、勞動效率高等優(yōu)點，并且可實現(xiàn)鋼包內(nèi)襯連續(xù)套澆，其理化指標如表1所示。
表1高鋁尖晶石澆注料理化指標
1.2低水泥耐火澆注料
低水泥耐火澆注料是在粘土結合耐火澆注料的基礎上開發(fā)的，也是在20世紀80年代得到蓬勃發(fā)展的新一代耐火澆注料。其主要品種有低水泥、超低水泥和無水泥耐火澆注料，它集多種耐火澆注料的優(yōu)點于一身，具有高密度、低氣孔、高強度、低磨損、耐熱震和抗侵蝕等特點，同時還具有體積穩(wěn)定性強和施工用水量低等特性因此應用廣泛，使用效果較好和社會經(jīng)濟效益顯著。表2是低水泥、超低水泥、無水泥澆注料的使用性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
表2低水泥、超低水泥、無水泥澆注料的使用性能2、鋼包的用耐火磚介紹
2.1硅酸鋁質(zhì)材料
2.1.1粘土磚
粘土磚是我國最早使用的鋼包耐火材料，20世紀50~60年代，我國鋼包使用的耐火材料主要是各種粘土磚，由于使用費用低，直到80年代還有一些鋼廠的鋼包仍使用粘土磚。某鋼廠鋼包用粘土磚的理化指標為：Al2O3 44.10%，SiO2 52.10%，F(xiàn)e2O3 1.72%，顯氣孔率16%～18%，常溫耐壓強度54.9～96.0MPa。粘土質(zhì)鋼包襯磚的使用壽命因各鋼廠的使用條件不同而異。盡管現(xiàn)在我國的鋼包已經(jīng)不再使用粘土磚，但粘土磚對我國建國初期煉鋼工業(yè)的恢復和以后的發(fā)展做出了重大貢獻。
2.1.2高鋁磚
隨著煉鋼技術的不斷發(fā)展和鋼產(chǎn)量及質(zhì)量的不斷提高，粘土質(zhì)鋼包襯磚因使用壽命短，自20世紀60年代末，我國有些鋼廠的鋼包開始使用各種高鋁質(zhì)襯磚，使鋼包壽命大幅度提高。
武鋼平爐用270t鋼包從1968年開始使用二等高鋁磚，到1970年包齡達到25.7次，是粘土質(zhì)襯磚的2.5倍。1974年包齡達到31.5次。武鋼二煉鋼轉爐用70t鋼包從1980年開始使用Al2O3含量大于72%的高鋁磚，包齡為34次，最高達到50次。
寶鋼300t鋼包從1986年6月起，全包壁使用某耐火材料廠生產(chǎn)的一等高鋁磚，平均包齡50次左右。連鑄機投產(chǎn)后，鋼包使用條件惡化，包襯使用壽命減短。寶鋼與某些耐火材料生產(chǎn)企業(yè)合作，開發(fā)出了使用性能優(yōu)良的微膨脹高鋁磚，1992年4月正式使用A廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，平均使用壽命為81.5次，最高壽命達到100次。使用B廠的產(chǎn)品平均使用壽命為78.6次，最高達到122次(連鑄比55.73%)。
太鋼70t鋼包使用高鋁質(zhì)襯磚，使用壽命為64.3次。
總之，我國鋼包使用高鋁質(zhì)襯磚后，使鋼包的使用壽命顯著提高，保證了煉鋼生產(chǎn)的順利進行，促進了煉鋼工業(yè)的進一步發(fā)展。
2.1.3蠟石磚
蠟石磚是以葉蠟石為主要原料生產(chǎn)的一種燒成制品。20世紀70年代初，福建某耐火材料廠生產(chǎn)的蠟石鋼包磚在馬鋼、鞍鋼、上鋼三廠、三明鋼廠等鋼鐵企業(yè)不同類型的鋼包上進行了試用。結果表明，蠟石磚的使用性能優(yōu)于當時使用的粘土磚和三等高鋁磚。在馬鋼15t鋼包上使用，壽命達到66次。武鋼二煉鋼廠70t鋼包也試用過該廠生產(chǎn)的SiO2含量72%的蠟石磚，但效果不太理想，使用壽命僅14次。寶鋼300t鋼包在1985年9月至1988年間曾使用過日本進口的蠟石磚，平均壽命38次。某廠生產(chǎn)的鋼包用蠟石磚的理化指標為：SiO2 78.95%，Al2O3 18.85%～19.51%，F(xiàn)e2O3 0.44%～0.52%，顯氣孔率14%～18%，常溫耐壓強度32.9～62.9MPa。由于多方面的原因，蠟石磚在我國鋼包上沒有得到推廣應用。
2.2鋁鎂(碳)質(zhì)材料
2.2.1鋁鎂不燒磚
除鋁鎂搗打料、鋁鎂澆注料之外，我國還開發(fā)了水玻璃結合的鋁鎂不燒磚，在鋼包上使用，壽命比傳統(tǒng)的硅酸鋁質(zhì)鋼包磚長。本鋼160t鋼包使用鋁鎂不燒磚，平均壽命40.56次,比使用三等高鋁磚(壽命18.5次)提高1倍多。天津三煉鋼廠20t鋼包使用鋁鎂不燒磚平均壽命38.8次，最高達到55次，是粘土質(zhì)襯磚使用壽命(9次)的4倍多。
2.2.2鋁鎂碳磚
20世紀90年代，是我國連鑄技術快速發(fā)展時期，高效連鑄技術成為其發(fā)展的重心。為了提高連鑄鋼包使用壽命，適應高效連鑄技術發(fā)展的需要，我國又開發(fā)了鋼包用鋁鎂碳磚，用于各類連鑄鋼包，使鋼包使用壽命大幅度提高。洛耐院、寶鋼和焦作某耐火材料廠合作開發(fā)的鋁鎂碳鋼包磚在寶鋼300t連鑄鋼包上使用，包齡從使用一等高鋁磚的20多次，提高到80次以上，最高達到126次。鞍鋼三煉鋼200t全連鑄并進行爐外精煉的鋼包，使用鋁鎂碳磚，平均壽命64次，最高達到73次。1993年鋼包用優(yōu)質(zhì)鋁鎂碳磚的推廣使用在我國全面展開，全國許多煉鋼廠，根據(jù)本企業(yè)的實際情況，陸續(xù)使用鋁鎂碳鋼包襯磚，使鋼包的壽命顯著提高，如攀鋼160t鋼包使用鋁鎂碳襯磚后，平均壽命提高到90次，最高達到115次。鋁鎂碳磚是以特級高鋁礬土熟料，電熔鎂砂或燒結鎂砂和石墨為原料，以液體酚醛樹脂做結合劑制成的不燒制品。
2.2.3高檔鋁鎂不燒磚
含碳鋼包襯磚在使用過程中會造成鋼水增碳，對冶煉潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼非常不利。為了滿足潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼冶煉的需要，開發(fā)了高檔鋁鎂不燒磚(無碳不燒磚)。高檔鋁鎂不燒磚與20世紀80年代初開發(fā)的水玻璃結合的鋁鎂不燒磚相比，是一次質(zhì)的飛躍。除采用高純度原料(剛玉、高純電熔鎂砂和高純鋁鎂尖晶石等)外，結合劑也采用了高性能的復合結合劑。
高檔鋁鎂不燒磚在鋼包上使用取得了良好的效果，使用壽命達到甚至超過了含碳鋼包襯磚，同時減少了鋼水增碳。如河南某耐火材料公司開發(fā)的鋁鎂不燒磚，在某鋼廠100t鋼包和LF精煉鋼包上使用，壽命是鋁鎂碳磚的1.5倍。鞍鋼200t鋼包采用鋁鎂不燒磚一次包齡在110次以上，最高達到128次。170t連鑄鋼包使用壽命達到119次，超過了鋁鎂碳磚。寶鋼300t連鑄鋼包從1998年6月停止使用鋁鎂碳磚，開始使用高檔鋁鎂不燒磚。
2.3鎂碳質(zhì)材料
2.3.1鎂碳磚
鎂碳磚具有優(yōu)異的耐侵蝕性能和抗剝落性能。鎂碳磚在鋼包上主要用于渣線部位，而非渣線部位使用其他耐火材料(澆注料、不燒磚等)，這樣既可獲得較高的使用壽命，又可降低耐火材料費用。某鋼廠鋼包渣線用鎂碳磚的理化指標為:MgO77.4%，C16.75%，顯氣孔率3.1%，體積密度2.903g/cm，常溫耐壓強度38.6MPa。1981年9月武鋼二煉鋼廠率先在70t鋼包渣線使用鎂碳磚，使用壽命50次，因非渣線部位高鋁磚損壞嚴重而停用。寶鋼300t鋼包渣線從1989年7月開始使用MT-14A鎂碳磚，渣線壽命保持在100次以上。某鋼廠90tLF精煉鋼包渣線使用碳含量16%左右的鎂碳磚，渣線壽命為95次。也有的鋼廠的鋼包采用全鎂碳磚包襯，如某鋼廠電爐用60tLF-VD精煉鋼包，全鎂碳磚包襯，平均壽命47次，最高達到57次。
2.3.2低碳鎂碳磚
鋼包渣線使用鎂碳磚存在著鋼水增碳問題，近幾年來，有些鋼廠和耐火材料生產(chǎn)廠家合作，開發(fā)了低碳鋼包渣線鎂碳磚。寶鋼300t鋼包渣線試用過碳含量小于7%和小于5%的低碳鎂碳磚，使用壽命可達110次左右，與普通鎂碳磚相當，可基本滿足300t鋼包的使用要求。鞍鋼鋼包的渣線也使用了碳含量在5%以下的低碳包襯磚，使用效果良好。
2.4鎂鈣(碳)質(zhì)用材料
2.4.1不燒鎂鈣磚
20世紀90年代初，洛耐院以合成鎂鈣砂和電熔鎂砂為原料，以固體無機鹽和無機鹽溶液為結合劑，開發(fā)出了鋼包用不燒鎂鈣磚，在上海某鋼廠40tLF-VD精煉鋼包上使用，壽命在40次以上，并且鋼中的氧含量從12.2×10-6下降到11.13×10-6。1992年該產(chǎn)品通過了原冶金部鑒定，之后在長城特鋼廠等鋼廠的精煉鋼包上使用。
近幾年，某耐火材料公司開發(fā)出了無水樹脂結合的不燒鎂鈣磚，在某鋼鐵公司100tLF精煉鋼包上使用，壽命80～85次，侵蝕速率1.28～1.37mm/次。
2006年7-8月間，山東鎂礦與某耐火材料廠合作，研制出了不燒鎂鈣磚，在某鋼廠90tLF精煉鋼包(精煉率100%)包壁非渣線部位使用，壽命達到60次以上。因包底透氣磚嚴重蝕損而停用，不燒鎂鈣磚殘磚厚度在130mm左右，尚可繼續(xù)使用，預計正常包齡可達80～100次。
2.4.2不燒鎂鈣碳磚
本世紀初首鋼二煉鋼廠與某耐火材料公司合作，以合成鎂鈣砂、電熔鎂砂和高純石墨為原料，以無水樹脂做結合劑，開發(fā)出了不燒鎂鈣碳磚，用于首鋼二煉鋼廠225t鋼包非渣線部位(渣線用鎂碳磚)，平均使用壽命為116.8次，與原用鋁鎂碳磚相比，在包壁減薄20mm的情況下，平均壽命提高了37.57次。且鋼中的氧含量和非金屬夾雜都有所降低。
還有一些鋼廠在SKF和LF-VD等多種精煉鋼包的渣線部位使用鎂鈣碳磚，取得了良好的效果。
