包钢炼钢用耐火材料概述

第36卷增刊2010年3月包　钢　科　技

S c i e n c ea n d T e c h n o l o g y o f B a o t o u S t e e l V o l . 36, S u p p l e m e n t

M a r c h , 2010

包钢炼钢用耐火材料概述

侯　谨, 张铁军, 杨恩松

＊

(1. 包钢(集团) 公司总工室, 内蒙古包头　014010; 2. 内蒙古包钢钢联股份有限公司炼钢厂, 内蒙古包头　014010; 3. 内蒙古包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧厂, 内蒙古包头　014010)

摘　要:文章概述了目前包钢转炉、钢包、中间包及铁水包和鱼雷罐等炼钢系统耐火材料的品种及使用性能, 并对其损毁形式作了简单介绍。关键词:炼钢; 耐火材料; 使用性能

中图分类号:T F 065. 1　　　　　文献标识码:B 　　　　　文章编号:1009-5438(2010) S O-0001-05

O v e r v i e wo f R e f r a c t o r y U s e df o r S t e e l -m a k i n g i nB a o t o u S t e e l

H O UJ i n , Z H A N GT i e -j u n , Y A N GE n -s o n g

(1. C h i e f E n g i n e e r O f f i c e o f B a o t o u S t e e l (G r o u p ) C o r p . , B a o t o u 014010, N e i M o n g g o l , C h i n a ;

2. S t e e l -m e l t i n g P l a n t o f S t e e l U n i o n C o . L t d . o f B a o t o u S t e e l (G r o u p ) C o r p . , B a o t o u 014010, N e i M o n g g o l , C h i n a ;

3. C S PP l a n t o f S t e e l U n i o n C o . L t d . o f B a o t o u S t e e l (G r o u p )C o r p . ,

B a o t o u 014010, N e i M o n g g o l , C h i n a )

　　Ab s t r a c t :I nt h i s a r t i c l e , i t i s s u m m a r i z e dt h e v a r i e t i e s a n d p e r f o r m a n c e s o f r e f r a c t o r i e s u s e d i n s t e e l -m a k i n g s y s t e m s o f c o n v e r t e r s , s t e e l l a d l e s , t u n d i s h e s , h o t m e t a l l a d l e s , a n d t o r p e d o c a r s , e t c . i nB a o t o u S t e e l . M o r e o v e r , t h e f o r m s o f d a m a g e f o r t h e m a r e i n t r o d u c e db r i e f l y .

　　Ke yw o r d s :s t e e l -m a k i n g ; r e f r a c t o r y ;p e r f o r m a n c e s

　　随着炼钢技术的发展, 对耐火材料提出了更高

的要求。宝钢投产及其所用耐火材料的国产化, 使我国十几年来炼钢用耐火材料品种结构发生了根本性的变化。包钢随着平炉炼钢和模注工艺的淘汰, 全连铸的逐步实现, 转炉内衬由焦油白云石砖发展到目前的优质M g O -C 衬, 钢包内衬由普通的S i O A l l A 砖、2-2O 3系耐火材料发展到A 2O 3-M M g O-C 砖及A l M g O-C 系耐火材料。滑动水2O 3-口由普通高铝质和镁铝质发展为刚玉质和A l 2O 3-C 系耐火材料。耐火材料品种结构发生了很大变

＊收稿日期:2009-02-26

化, 基本淘汰了传统耐火材料。各品种的选择除考

虑对钢水污染外, 更重要的是耐火材料的使用寿命与抗侵蚀性和热震稳定性等性能。现就转炉、钢包、中间包及铁水包、鱼雷罐用耐火材料概述如下。

1　包钢炼钢用耐火材料现状

包钢炼钢系统共有两个厂, 分别是炼钢厂和薄板坯连铸连轧厂, 其主要冶炼工艺参数见表1, 主要耐火材料性能见表2。

-男, 内蒙, , 。

包钢科技表1　主要工艺参数

名称

项目公称容量/t盛铁时间/mi n

铁水包

铁水预处理使用寿命/炉公称容量/t盛铁时间/h

鱼雷罐

铁水预处理使用寿命/炉数量/座公称容量/t每炉冶炼时间/mi n

转炉

出钢温度/℃维护形式

2008年最高炉龄/炉公称容量/t盛钢量/t盛钢时间/mi n

钢包

浇注时间/(m i n ·炉-1) 使用寿命/炉精炼形式精炼时间/mi n 精炼温度/℃

1620～1670喷补、投补、翻料[**************]～4090～100L F、VD 35

1570～1620

1620～1650喷补、投补、翻料[**************]00～110L F 、RH 38

1560～1580

无≥8007

120×2、100×5约35

2210约38

部分铁水预脱硫≥10002603～6

部分铁水预脱硫≥650

炼钢厂10025～50

薄板厂21025～50

第36卷

1. 1　铁水包耐火材料

包钢铁水包按区域分有三类, 分别归炼铁厂、炼钢厂和薄板厂所有。炼铁厂铁水包为100t , 内衬为

铝碳化硅碳砖, 使用寿命500～700次, 承担从高炉到钢厂大部分铁水的输送任务, 其中有部分供炼钢厂的铁水包需进行铁水预脱硫处理。

炼钢厂100t 铁水包的使用分两种:一是在制钢一部只承担从混铁炉到转炉铁水的输送任务, 内衬包壁为铝碳化硅碳砖, 包底为整体浇注, 使用寿命约1500次; 另一种是制钢二部需进行铁水纯镁脱硫处理, 内衬全部为铝碳化硅碳砖, 使用寿命约1000次。薄板厂210t 铁水包需进行铁水预脱硫处理, 铁水包内衬为铝碳化硅碳砖和铝镁碳砖, 使用寿命约650次。

1. 2　鱼雷罐耐火材料

包钢260t 鱼雷罐于2006年投入使用, 共有14个。保温层采用复合绝热板; 永久层采用普通高, 碳化硅碳砖, 上半圆工作层与永久层之间采用高铝可塑捣打料; 罐口采用高铝钢纤维浇注料。鱼雷罐在运行过程中需进行2～3次冷检, 目前使用寿命为

800次。

1. 3　转炉用耐火材料

包钢所有转炉均采用锆质纤维板为保温层, 镁砖为永久层, M g O-C 砖为内衬, 并填充少量镁砂填充料, 出钢口采用等静压成型的M g O-C 质的材料, 吹氩采用M g O-C 质供气砖。维护采用镁质喷补料、Mg O-C 质溅渣护炉料及镁质大面补炉料, 同时使用高铝质挡渣棒或挡渣球。

1. 4　钢包用耐火材料

100t 钢包隔热层采用硅质保温板, 永久层采用高铝浇注料, 内衬渣线采用M g O-C 砖, 包壁采用A l A 砖, 渣线下部过渡砖采用M g O -2O 3-M A l C 砖, 包底采用A l M g O-C 砖, 包底永2O 3-2O 3-久层采用高铝质捣打料, 渣线上部包沿砖采用再生g ,

增刊包钢炼钢用耐火材料概述

引流砂, 钢包维护采用镁质喷补料和刚玉质热修补料。

210t 钢包与100t 钢包不同的是包底也采用M g O-C 砖, 而包沿采用浇注料。1. 5　滑动水口

上、下水口为A l C 质, 滑板为A l C 质2O 3-2O 3-

和A l Z r O C 质, 100t 钢包采用的是邯郸天2O 3-2-正泰盛的滑动水口机构, 210t 钢包采用的是维苏威的滑动水口机构。100t 钢包上水口使用寿命15次

以上, 滑板和下水口5～6次; 210t 钢包上水口使用寿命12次以上, 滑板和下水口3～4次。

表2　主要耐材理化指标

理化指标

部位

品种　　　

w (A l (Mg O ) 2O 3) w

/%/%≥53≥50≥70≥75

≥74

≥14

S i C 8

w (C ) 体积密度显气孔

/%/(g ·c m -3) 率/%8

≥2. 6≥2. 0≥2. 2≥2. 8≥2. 9

≤5≤8

常温耐压常温抗折

/MP a /MP a ≥40≥12≥15≥30≥35

≥10≥3≥3≥3

+0. 1+0. 5线变化

铝碳化硅碳砖普通高铝喷补料

鱼雷罐

高铝可塑捣打料高铝钢纤维浇注料炉衬镁碳砖

永久层镁砖(G B 2275-87[1]) 大面补炉料

转炉

转炉喷补料整体出钢口砖转炉出钢口填料转炉接缝料渣线镁碳砖刚玉质无碳砖铝镁碳砖再生镁碳砖透气砖透气座砖钢包上水口

钢包

滑板钢包下水口钢包水口座砖钢包永久层浇注料刚玉自流浇注料钢包渣线喷补料磷酸捣打料

≥75≥80≥72≥85≥82≥74

≥90≥80

≥70

w (A l r ≥902O 3+C2O 3)

≥90≥70≥70≥70

≥74

≥50≥90

≥75

≥14≥6≥7≥6≥12≥7≥14≥15

≥2. 4≥2. 4≥2. 9≥2. 4≥2. 0≥2. 9≥3. 0≥2. 85≥2. 8≥3. 2≥3. 0≥2. 8

≤10≤12≤7≤4≤5

≥35≥45≥40≥30≥80≥50≥30≥70≥30

≥2. 9≥2. 0≥2. 9≥2. 2

≥15

≥3≥3

≤5

≥35≥30

≥10≥10≥5≥10≥10

≤3

≥30

≥8

2　耐火材料消耗

我国钢铁冶金用耐火材料的单耗近几年有较大的降低, 发达国家钢铁工业用耐火材料的单耗一般为6～12k g /t钢, 日本为6～8k g /t钢, 甚至小于

5k g /t钢。而我国的耐火材料消耗尽管由15年前的

60k g /t钢下降到目前的20～25k g /t钢, 但与工业发达国家相比, 单耗仍高两倍以上, 即使我国最先进的现代化钢铁公司, 耐火材料单耗也在10k g /t钢左右, 与日本的平均水平仍有较大差距。包钢耐火[2]

包钢科技第36卷

3　耐火材料损毁形式

3. 1　Mg O-C 砖

20世纪70年代末日本首先在转炉上采用M g O -C 砖作为炉衬, 因具有良好的使用效果而迅速推广, 到目前为止仍居其它材料难以替代的主导位置。M g O-C 砖是由抗碱炉渣强的M g O 和难以被炉渣侵蚀与润湿的石墨为主要原料制成的复合材料, 具有优良的抗侵蚀性和热震稳定性。以下对其损毁主要形式进行讨论。3. 1. 1　炉渣的侵蚀

炉渣的侵蚀是通过镁砂向炉渣的熔解、熔出和石墨的氧化进行的。纯度高、w (C a O ) /w(S i O 2) 高、的镁砂耐侵蚀性好, 石墨纯度高、杂质含量低、抗侵蚀性好。镁砂中方镁石晶粒大时耐侵蚀性好, 方镁石晶粒小时, 由于矿渣从大量的晶界侵润, 易于破损, 镁砂向炉渣中熔出, 耐侵蚀性差; 另外, 加入金属添加物可提高抗侵蚀性。对镁砂的方镁石粒径和金属添加物对M g O-C 砖抗炉渣侵蚀性影响研究显示, 加入少量金属添加物能显著提高M g O-C 砖的抗侵蚀性, 控制镁砂细粉粒度有助于提高抗渣性。3. 1. 2　氧化损毁

石墨难以被熔渣浸润, 阻止渣向砖内浸润, 能提高抗侵蚀性, 但易氧化是其重大缺陷。石墨的氧化主要体现为:与O O 与熔渣中的2和C 2的气体氧化、铁氧化物等的液体氧化和与M g O 的反应。气相反应主要是由于出钢后冷却或待机修衬维护等过程中卷入空气, 使氧气分压较高而发生碳的氧化。在砖表面附有炉渣, 有助于保护石墨被氧化, 有人研究在1000℃以上砖表面挂有炉渣对石墨的防氧化效果明显, 低于1000℃且随着温度的降低保护石墨不被氧化的效果迅速下降。而加入金属(A l 、Si 、Mg -A l 、Si C 、B) 等的添加剂后, 高温下由4C

热力学反应自由能分析, 金属添加剂首先与O 2反应形成氧化物, 防止了石墨被氧化

[3]

气份时, 在1650℃以上就会出现这些问题。山口等人也研究认为砖内部生成的M g (g ) 在工作面附近发生再凝聚氧化, 形成致密的氧化镁, 但如何才能

形成这种氧化镁致密层, 以提高M g O-C 砖的耐蚀性还有待于进一步研究3. 1. 3　剥落损毁

含碳材料一般抗剥落性能好, 对于间歇操作出现的剥落损毁主要是由于急冷急热造成的热冲击而发生的热应力和来自结构上的不均衡产生龟裂和扩展的机械应力所致。而膨胀性石墨比鳞片石墨对M g O-C 砖而言具有更好的抗剥落性能。3. 1. 4　钢水的冲刷与磨损

M g O-C 砖强度特别是高温强度越高, 受钢水冲刷与磨损量越小, 金属铝粉的加入在提高石墨防氧化性能的同时, 可显著提高砖的高温强度。

另外, 对于转炉炉口、炉帽主要是由于熔池部位和炉身部位的砖热膨胀所产生的应力造成剥落和在清除挂钢挂渣时的机械冲击造成的脱落。砌筑时留适当的膨胀缝, 用包铁皮砖和抗拉砖实现砖的一体化或在砖缝中夹入铝质膨胀金属, 形成熔融结合及采用树脂压入料施工来实现包括部分炉帽在内的全部炉口一体化结构等的形式, 可得到改善。对于出钢口用含碳较低的M g O -C 砖的损毁主要是高温钢水流的磨损, 而间歇过程中石墨的气相氧化会助长磨损。添加防氧化剂金属粉生产抗氧化性和耐磨性好的低碳M g O-C 砖能提高使用效果, 对于炉侧主要是废钢和铁水加入时造成的机械磨损、切削和剥落, 提高砖的高温强度, 并通过溅渣护炉与火焰喷补技术能保持其耐用性。对于炉底砖主要是由于底吹气体产生的冷却作用和由风口周围发生的熔损造成的背面侵蚀现象, 处于剧烈的钢水流中形成的热剥落和钢水磨损, 资料介绍使用碳化物其特殊添加物生产的热震性和抗氧化性好的砖或添加20%～25%膨胀性石墨的M g O -C 砖有较好的效果。3. 2　Al C 质滑板2O 3-滑板因使用条件不同, 其材料的选择与损坏形式不同。A l C 质滑板是以刚玉为主要原料, 在2O 3-基质中引入少量磷片石墨或炭墨, 在还原气氛下烧结形成陶瓷-碳结合的耐火材料。由于碳的引入使滑板热导率增大, 热膨胀系数降低, 抗热震性能提高, 但由于经真空浸油气孔微细化, 使材料抗侵蚀较强, 但其组织致密, 耐热冲击性有所下降, 因高温下, , 。

[3]

。

液体氧化主要是炉渣中铁氧化物(F e O ) 被还原, 而使石墨被氧化形成脱碳层易发生炉渣浸润, 与镁砂发生反应, 从M g O 向炉渣中的熔解度增高和蚀损增大, 而造成砖的蚀损严重。

M g O 和石墨熔点高, 并能在约1800℃以内较稳定地共存(氧化镁-一氧化碳的平衡关系, 图略) 。如在砖内部发生M g O 与石墨的反应, 砖组织

增刊包钢炼钢用耐火材料概述

其损坏形式主要体现为化学侵蚀和机械损毁。3. 2. 1　化学侵蚀

与高温钢水和炉渣接触, 发生化学反应, 造成化学侵蚀。在浇钢过程中碳的氧化, 造成组织破坏, 降低耐磨性出现“拉毛”现象, 如上下滑板吻合性差, 缝隙偏大, 有钢水渗入, 滑动面则更易出现严重“拉毛”现象, 使滑板摩擦阻力增大, 严重时甚至出现漏钢现象, 添加B 、Si 、Al 、Si C 等防氧化剂可提高改4C 善其抗侵蚀性能, 但适当A l 的添加还可显著提高高温强度。

3. 2. 2　机械损毁

在浇钢时, 滑板内孔突然受到强烈高温钢水的热冲击, 使铸孔周围产生热应力, 而形成以铸孔为中心的辐射状微细裂纹。裂纹的出现使钢水或钢渣渗透式挂渣, 对滑板造成化学侵蚀, 化学侵蚀又促进了裂纹的形成与扩展, 浇钢过程中高温钢水反复循环冲刷磨损, 使滑板铸孔逐步扩大损毁。若滑板抗热震性较差, 多次使用时会出现“渗钢”、“夹钢”现象。3. 3　Al M g O-C 砖2O 3-精炼钢包渣线常用M g O-C 砖砌筑, 而包壁和包底A l M g O -C 砖是常用的材料之一, 以刚玉2O 3-(或90矾土熟料) 、电熔镁砂及石墨制成的A l 2O 3-M g O-C 砖。由于M g O 的适量引入提高了抗渣性, M A 的形成残余膨胀性增大, 有利于整体性。其损毁形式一般来说, 在与渣的接触部位上, 是以化学侵蚀为主, 而在渣的影响较小的其它部位, 以结构性剥落为主。包壁以结构性剥落、化学侵蚀、碳氧化为主, 底部以结构剥落为主。在钢水冲击区, 热态剥落, 磨损更为严重, 浇钢结束后残渣的化学侵蚀较明显。

3. 3. 1　化学侵蚀与剥落

钢水特别是C a O -S i O F e O-A l 2-2O 3系炉渣与砖中A l g O 反应, 形成低熔物而对砖衬蚀损。2O 3、M

使用时M g O 与A l A , 发生体积2O 3反应生成M 膨胀, 使基质部分产生微裂纹, 且在M g O 小颗粒周围, 这种微裂纹在冷却时会产生缝隙, 当这种微裂纹与缝隙连接并扩展到工作面时, 就会使渣侵入到砖的内部, 使砖的成分受到化学侵蚀, 与此同时, 温度的反复变化则发生结构性剥落。3. 3. 2　碳的氧化

在正常使用时, A l M g O-C 砖工作面附近2O 3-由于氧分压低, 碳基本能稳定存在。但在烤包和浇尤其是烘包后形成脱碳层, 就会助长化学侵蚀和磨损。

3. 3. 3　磨损

出钢时钢水流的冲刷和透气砖气体的搅拌作用, 使包底产生热态剥落和磨损而损毁, 在靠近电极附近, 还由于高温钢水的作用, 冲刷磨损及化学侵蚀更为严重, 也更易损毁。3. 3. 4　穿钢损毁

包衬由砌缝或砖产生裂纹, 发生钢水从工作面穿到背面现象。

3. 4　精炼钢包用A l M A 材料2O 3-精炼钢包包壁采用A l M g O-C 砖或M g O 2O 3--A l C 砖显著提高使用寿命, 但由于含碳高2O 3-和导热率较高的特点, 存在钢水温降大, 钢水粘渣严重, 以及砖中的碳在冶炼过程中会渗入钢液, 对冶炼纯净钢、低碳钢和超低碳钢极其不利, 同时由于钢包浇注料受加水量、养护温度、烘烤制度、施工条件及环境温度的影响, 易造成使用性能的波动, 限制了整体浇注料的推广使用。采用A l M A 系预制件2O 3-和不烧砖取得了较好的效果, 其损毁主要是基质中A l g O 在1000℃左右开始形成M A , 发生体2O 3和M

积膨胀, 使砖发生龟裂和剥落及渣的渗透侵蚀。由于钢包内衬是在高温与降温的循环中作用, 高温下砖衬与熔渣反应形成低熔物被侵蚀, 温度变化使砖严重剥落损毁。3. 5　Al S i C -C 砖2O 3-树脂结合不烧A l S i C-C 砖, 具有良好的2O 3-抗化学侵蚀性, 抗热震性、抗机械冲刷性和耐磨损性等, 被广泛应用于铁水包和鱼雷车, 其损毁特点为:在铁水部位反复被高温铁水浸泡, 受铁水的熔损和热冲击冲刷侵蚀, 特别是在冲击区, 受高温钢水强烈的机械冲刷。高温铁水的熔损热冲击和机械冲刷是造成损毁的主要原因, 在渣线部位与熔渣和铁水接触, 熔渣的化学侵蚀是损毁的主要形式, 对于鱼雷车顶部, 使用时一般与铁水及熔渣接触较少, 大部分时间暴露在高温氧化气氛中, 由于砖中的石墨易被氧化, 往往导致砖被氧化发白, 结构疏松, 强度下降而损毁。因此对于顶部用砖需要具备抗冲刷性和侵蚀性, 更重要提高其抗氧化性。

4　结束语

随着包钢炼钢工艺技术的发展进步, 对炼钢用

包钢科技第36卷

压力。由旁通阀前馈—反馈控制系统方框图可看出, 当高炉煤气流量V (S ) 发生变化时, 前馈控制器获得此信息后, 既按一定的控制动作来改变阀门的开度, 以补偿高炉煤气流量的变化对被控变量(高炉炉顶压力) 的影响。同时对于前馈未能完全消除的偏差, 以及未被引入前馈的其他干扰作用, 如高炉煤气温度的波动引起的炉顶压力的变化, 在温度控制器获得高炉顶压的变化信息后, 通过温压补偿的流量计算对阀门产生校正作用。这样两个通道的校正作用相叠加, 将使高炉炉顶压力尽快的回到给定值。因此, 实际上它是一个按干扰控制和按偏差控制的结合, 也称之为复合控制系统

。

　　(3) 反馈系统中, 提高反馈控制的精度与提高系统的稳定性有矛盾, 一般控制往往保证系统的稳定性, 而不能实现高精度的控制。对于旁通阀采取前馈—反馈系统控制则能实现高精度的控制, 可以实现稳定性好和控制及时的优点。也正是由于反馈控制的存在, 提高了前馈控制模型的适应性。前馈—反馈控制技术在高炉煤气T R T 系统中的应用实现了经典的控制方法与D C S 、PL C 等先进技术的完美结合, 提高了控制精度, 保障了系统的稳定和安全

[3-4]

。

4　结束语

高炉T R T 技术的广泛运用大大提高了再生能源的利用率, 不仅改善了生产给环境带来的危害, 而且创造了巨大的经济效益, 是一个利国又利民的环保项目。在今后的生产过程中, 要不断总结现有技术经验, 开拓创新, 为环保事业贡献自己的力量, 为经济效益的最大化努力拼搏。本人的知识水平有限, 文中有许多不足之处, 希望给予指正。

图1　旁通阀前馈-反馈控制系统方框图3. 3　采取前馈—反馈系统控制方案的优点

(1) 在前馈控制的基础上设置反馈控制, 可以大大简化前馈控制系统, 只须对影响被控参数最显著的干扰进行补偿, 而对其他许多次要的干扰, 可依靠反馈予以克服, 这样既保证了精度, 又简化了系统。

(2) 由于反馈回路的存在, 降低了前馈控制算式精度的要求。由于对前馈控制精度的要求降低, 为T R T 实现较简单的控制创造了条件。(上接第5页)

耐火材料也提出了更高的要求, 尽管包钢炼钢用耐火材料近几年来取得了较大进步, 耐火材料的性价比在同行业中处于先进水平, 但从目前包钢炼钢用耐火材料使用现状和主要耐火材料的损毁机理来看, 在使用寿命和性价比上还有进一步提高的空间。

参　考　文　献

[1]　朱善君. 可编程控制系统原理、应用、维护

[M ]. 北京:清华大学出版社, 1992. [2]　高钦和. 可编程控制器应用技术与设计实例

[M ]. 北京:人民邮电出版社, 2004. [3]　杨自厚. 自动控制原理[M ]. 北京:冶金工业出版社, 1980. [4]　刘金琨. 先进P I D 控制及M a t l a b 仿真[M ].

北京:电子工业出版社, 2003.

参　考　文　献

[1]　GB 2275—87, 镁砖[S ].

[2]　田守信. 降低我国冶金耐火材料单耗方法探

讨[J ].耐火材料信息, 2008, 17:1-6. [3]　王维邦. 耐火材料工艺学[M ].北京:冶金工

业出版社, 1994.

第36卷增刊2010年3月包　钢　科　技

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包钢炼钢用耐火材料概述

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(1. C h i e f E n g i n e e r O f f i c e o f B a o t o u S t e e l (G r o u p ) C o r p . , B a o t o u 014010, N e i M o n g g o l , C h i n a ;

2. S t e e l -m e l t i n g P l a n t o f S t e e l U n i o n C o . L t d . o f B a o t o u S t e e l (G r o u p ) C o r p . , B a o t o u 014010, N e i M o n g g o l , C h i n a ;

3. C S PP l a n t o f S t e e l U n i o n C o . L t d . o f B a o t o u S t e e l (G r o u p )C o r p . ,

B a o t o u 014010, N e i M o n g g o l , C h i n a )

　　Ke yw o r d s :s t e e l -m a k i n g ; r e f r a c t o r y ;p e r f o r m a n c e s

　　随着炼钢技术的发展, 对耐火材料提出了更高

＊收稿日期:2009-02-26

化, 基本淘汰了传统耐火材料。各品种的选择除考

虑对钢水污染外, 更重要的是耐火材料的使用寿命与抗侵蚀性和热震稳定性等性能。现就转炉、钢包、中间包及铁水包、鱼雷罐用耐火材料概述如下。

1　包钢炼钢用耐火材料现状

包钢炼钢系统共有两个厂, 分别是炼钢厂和薄板坯连铸连轧厂, 其主要冶炼工艺参数见表1, 主要耐火材料性能见表2。

-男, 内蒙, , 。

包钢科技表1　主要工艺参数

名称

项目公称容量/t盛铁时间/mi n

铁水包

铁水预处理使用寿命/炉公称容量/t盛铁时间/h

鱼雷罐

铁水预处理使用寿命/炉数量/座公称容量/t每炉冶炼时间/mi n

转炉

出钢温度/℃维护形式

2008年最高炉龄/炉公称容量/t盛钢量/t盛钢时间/mi n

钢包

浇注时间/(m i n ·炉-1) 使用寿命/炉精炼形式精炼时间/mi n 精炼温度/℃

1620～1670喷补、投补、翻料[**************]～4090～100L F、VD 35

1570～1620

1620～1650喷补、投补、翻料[**************]00～110L F 、RH 38

1560～1580

无≥8007

120×2、100×5约35

2210约38

部分铁水预脱硫≥10002603～6

部分铁水预脱硫≥650

炼钢厂10025～50

薄板厂21025～50

第36卷

1. 1　铁水包耐火材料

包钢铁水包按区域分有三类, 分别归炼铁厂、炼钢厂和薄板厂所有。炼铁厂铁水包为100t , 内衬为

铝碳化硅碳砖, 使用寿命500～700次, 承担从高炉到钢厂大部分铁水的输送任务, 其中有部分供炼钢厂的铁水包需进行铁水预脱硫处理。

1. 2　鱼雷罐耐火材料

800次。

1. 3　转炉用耐火材料

1. 4　钢包用耐火材料

增刊包钢炼钢用耐火材料概述

引流砂, 钢包维护采用镁质喷补料和刚玉质热修补料。

210t 钢包与100t 钢包不同的是包底也采用M g O-C 砖, 而包沿采用浇注料。1. 5　滑动水口

上、下水口为A l C 质, 滑板为A l C 质2O 3-2O 3-

和A l Z r O C 质, 100t 钢包采用的是邯郸天2O 3-2-正泰盛的滑动水口机构, 210t 钢包采用的是维苏威的滑动水口机构。100t 钢包上水口使用寿命15次

以上, 滑板和下水口5～6次; 210t 钢包上水口使用寿命12次以上, 滑板和下水口3～4次。

表2　主要耐材理化指标

理化指标

部位

品种　　　

w (A l (Mg O ) 2O 3) w

/%/%≥53≥50≥70≥75

≥74

≥14

S i C 8

w (C ) 体积密度显气孔

/%/(g ·c m -3) 率/%8

≥2. 6≥2. 0≥2. 2≥2. 8≥2. 9

≤5≤8

常温耐压常温抗折

/MP a /MP a ≥40≥12≥15≥30≥35

≥10≥3≥3≥3

+0. 1+0. 5线变化

铝碳化硅碳砖普通高铝喷补料

鱼雷罐

高铝可塑捣打料高铝钢纤维浇注料炉衬镁碳砖

永久层镁砖(G B 2275-87[1]) 大面补炉料

转炉

转炉喷补料整体出钢口砖转炉出钢口填料转炉接缝料渣线镁碳砖刚玉质无碳砖铝镁碳砖再生镁碳砖透气砖透气座砖钢包上水口

钢包

滑板钢包下水口钢包水口座砖钢包永久层浇注料刚玉自流浇注料钢包渣线喷补料磷酸捣打料

≥75≥80≥72≥85≥82≥74

≥90≥80

≥70

w (A l r ≥902O 3+C2O 3)

≥90≥70≥70≥70

≥74

≥50≥90

≥75

≥14≥6≥7≥6≥12≥7≥14≥15

≥2. 4≥2. 4≥2. 9≥2. 4≥2. 0≥2. 9≥3. 0≥2. 85≥2. 8≥3. 2≥3. 0≥2. 8

≤10≤12≤7≤4≤5

≥35≥45≥40≥30≥80≥50≥30≥70≥30

≥2. 9≥2. 0≥2. 9≥2. 2

≥15

≥3≥3

≤5

≥35≥30

≥10≥10≥5≥10≥10

≤3

≥30

≥8

2　耐火材料消耗

我国钢铁冶金用耐火材料的单耗近几年有较大的降低, 发达国家钢铁工业用耐火材料的单耗一般为6～12k g /t钢, 日本为6～8k g /t钢, 甚至小于

5k g /t钢。而我国的耐火材料消耗尽管由15年前的

包钢科技第36卷

3　耐火材料损毁形式

3. 1　Mg O-C 砖

热力学反应自由能分析, 金属添加剂首先与O 2反应形成氧化物, 防止了石墨被氧化

[3]

气份时, 在1650℃以上就会出现这些问题。山口等人也研究认为砖内部生成的M g (g ) 在工作面附近发生再凝聚氧化, 形成致密的氧化镁, 但如何才能

形成这种氧化镁致密层, 以提高M g O-C 砖的耐蚀性还有待于进一步研究3. 1. 3　剥落损毁

M g O-C 砖强度特别是高温强度越高, 受钢水冲刷与磨损量越小, 金属铝粉的加入在提高石墨防氧化性能的同时, 可显著提高砖的高温强度。

[3]

。

M g O 和石墨熔点高, 并能在约1800℃以内较稳定地共存(氧化镁-一氧化碳的平衡关系, 图略) 。如在砖内部发生M g O 与石墨的反应, 砖组织

增刊包钢炼钢用耐火材料概述

其损坏形式主要体现为化学侵蚀和机械损毁。3. 2. 1　化学侵蚀

3. 2. 2　机械损毁

3. 3. 1　化学侵蚀与剥落

钢水特别是C a O -S i O F e O-A l 2-2O 3系炉渣与砖中A l g O 反应, 形成低熔物而对砖衬蚀损。2O 3、M

在正常使用时, A l M g O-C 砖工作面附近2O 3-由于氧分压低, 碳基本能稳定存在。但在烤包和浇尤其是烘包后形成脱碳层, 就会助长化学侵蚀和磨损。

3. 3. 3　磨损

包衬由砌缝或砖产生裂纹, 发生钢水从工作面穿到背面现象。

4　结束语

随着包钢炼钢工艺技术的发展进步, 对炼钢用

包钢科技第36卷

。

[3-4]

。

4　结束语

图1　旁通阀前馈-反馈控制系统方框图3. 3　采取前馈—反馈系统控制方案的优点

(2) 由于反馈回路的存在, 降低了前馈控制算式精度的要求。由于对前馈控制精度的要求降低, 为T R T 实现较简单的控制创造了条件。(上接第5页)

参　考　文　献

[1]　朱善君. 可编程控制系统原理、应用、维护

[M ]. 北京:清华大学出版社, 1992. [2]　高钦和. 可编程控制器应用技术与设计实例

[M ]. 北京:人民邮电出版社, 2004. [3]　杨自厚. 自动控制原理[M ]. 北京:冶金工业出版社, 1980. [4]　刘金琨. 先进P I D 控制及M a t l a b 仿真[M ].

北京:电子工业出版社, 2003.

参　考　文　献

[1]　GB 2275—87, 镁砖[S ].

[2]　田守信. 降低我国冶金耐火材料单耗方法探

讨[J ].耐火材料信息, 2008, 17:1-6. [3]　王维邦. 耐火材料工艺学[M ].北京:冶金工

业出版社, 1994.

包钢炼钢用耐火材料概述

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