用于工業生產的爐外精煉方法,其精煉操作如脫氣、排除雜質、調整成分與溫度等主要在鋼包中完成。按鋼包的功能司分為兩種類型。
(1)鋼包處理型,其特點是精煉時間短(10—30min),僅有鋼水脫氣、脫硫、成型控制和改變夾雜物形態等作用,但無補償鋼水溫度的功能。
(2)鋼包精煉型,具有補償鋼水溫度等多種精煉功能,適宜于高合金鋼和特殊鋼的精煉。精煉爐用耐火磚及相關技術,對保證精煉過程的正常進行和精煉鋼的質量十分重要。盡管精煉方法多樣、操作各異,但鋼包內襯所處條件卻有許多共同之處。如真空高溫范圍大,與堿度變化大的爐渣接觸反應,并經受鋼水一熔渣一氣流的劇烈沖擊,以及電弧輻射熱和激烈的熱震作用。為此,研制能耐高溫、抗侵蝕、耐沖刷、抗熱震、在高溫真空下較穩定的優質耐火磚,對延長爐襯壽命、冶煉潔凈鋼,降低成本是至關重要的。下面河南耐火材料廠介紹下爐外精煉選擇耐火磚的依據
A溫度
一般精煉溫度高達1550—1700℃甚至1800℃。對AOD爐曾進行測定,當最高溫度提高10℃,耐火磚壽命則降低30%。要求耐火磚具有高的耐火性能,能經受最高精煉溫度和局部過熱的沖擊,且在該溫度下出現的液相量較少,能抵抗低粘度爐渣的侵蝕。因此,應選擇純度和直接結合率高的堿性耐火磚。間歇操作又會引起溫度波動,造成爐襯剝落,溫度波動當然越小越好,一般采用中間烘烤和縮短爐次間停歇時間,減小鋼包溫度變化以提高爐襯壽命。在冶煉允許條件下,采用抗熱震性最優的鎂碳磚或用鎂鉻磚為好,若溫度急變雖大,但間歇時間較短,使用鎂白云石磚較好。如LF(V)鋼包,渣線部位用MgO-C或MgO-Cr2O。砌筑,側壁用MgO—CaO系或MgO—Cr20。砌筑,底部一般采用優質高鋁耐火磚。
B攪拌
所有爐外精煉法都裝有鋼水攪拌裝置。VOD、VHD(VAD)、AOD等是氬氣攪拌,一般在爐底吹氬處和距吹氬較近的爐壁損毀較嚴重。電磁感應攪拌(SKF),一般則在攪拌器位置和攪拌器對稱位置爐襯損毀較重。由于攪拌作用造成鋼水及渣的劇烈沸騰,加速爐襯耐火磚的損毀。因此,受沖刷嚴重侵蝕區應采用高溫強度大的優質耐火磚如鎂鉻質、高純鎂質、鉻剛玉質等。
C處理時間
精煉時間可長達1—4h,鋼水在鋼包中處理時間越長,爐襯損毀越嚴重。因此,應采用抗渣性好、高溫蠕變小的耐火磚。
D真空
耐火磚的揮發速度隨溫度和真空度的提高而加大,爐渣滲透速度和數量也隨之加大。如LF(V)在高溫真空下的真空度可達67Pa以上,從而加速爐襯的損毀。耐火氧化物在真空中的穩定度與其蒸氣壓解離能、結合相活化能有關。在常用耐火磚的幾種氧化物中,以Alz03和CaO最穩定。設若在MgO磚中或鎂鉻磚中加入Al2O3可顯著降低磚的揮發速度。在1700℃,10-1Pa,Al2O3揮發速度僅為MgO的1/100,MA尖晶石為MK尖晶石的l/44??梢姡瑑H從真空揮發性考慮,采用高CaO的鎂白云石磚和含Al2O3的鎂鉻磚更好。
E電弧加熱
ASEA-SKF、VHD(VAD)、LF等精煉爐都用電弧加熱,前者用電磁攪拌、后者用氬氣攪拌。接近電弧的熱點區,高溫直接熱輻射甚至高達2000℃,加之渣的噴濺,使爐襯損毀速度急劇增大。工作電壓越大,電弧越長,電極與爐襯之間的距離越小,則爐襯耐火磚損毀越嚴重。因此,盡量使用較低的電壓、大電流、短弧操作,控制電極極心圓越小越好。
F精煉的鋼種
鎂鉻質耐火磚在還原氣氛的堿性爐渣下操作,耐火磚中Cr2O3,容易被還原成Cr。因此,精煉無鉻或低鉻鋼種時,不宜采用鎂鉻質磚襯,而應使用鎂白云石磚或鎂磚。精煉超低碳鋼時,為了避免可能性增碳,不宜采用鎂碳磚,應用鎂鉻質磚或鎂白云石磚為好。
G渣的性質
選擇熔渣的最佳組成,并在處理鋼水的過程中對熔渣進行控制。在精煉過程中,渣的變化范圍大,渣組成取決于多種情況的影響,渣的化學組分不一樣,單獨處理的方法也不一樣。
a堿度
耐火磚應盡可能與爐渣相適應,最大限度降低侵蝕速率,提高爐襯壽命。當C/S>2.0時,尖晶石就不穩定,純鎂磚比鎂鉻磚抗渣蝕性好,選用鎂磚、鎂白云石磚和鎂碳磚。當C/S<2.0時,應采用鎂鉻磚或鎂白云石磚。
b流動性
爐襯的渣蝕取決于渣和耐火磚的接觸面積,接觸面越大渣蝕越嚴重。在耐火磚顯氣孔率一定的條件下,渣的流動性越好,滲透磚中的量越大,渣蝕越嚴重。渣的粘度決定于其組成和溫度,一般酸性渣粘度大于堿性渣。控制熔劑如CaF2的加入量將有利于減輕爐襯的侵蝕。但堿度太小的渣又影響脫硫,還須二者兼顧。渣的溫度越高,粘度越小,流動性越大,渣蝕越嚴重。
從各種耐火磚的高溫特性和國內外精煉爐高侵蝕區實爐效果,歐美等以鎂鉻質磚為主,日本則以鎂白云石磚最為普遍。結合我國資源條件,鎂鈣質及其含碳制品和鎂碳磚是我國爐外精煉爐高侵蝕區用磚的研究重點。
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