我國鋼包用耐火材料的技術進步措施-行業要聞-澆注料,耐火澆注料,高鋁磚,剛玉磚,耐火磚-{宏泰耐材}-河南宏泰窯爐耐火材料有限公司

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        我國鋼包用耐火材料的技術進步措施

        發布日期:2022-08-11 14:26:49

          鋼包是鋼鐵行業的重要熱工設備,由錠模澆鋼時期的單純盛裝鋼水設備,發展到連續鑄鋼,爐外精煉的冶煉設備,使用條件十分苛刻,對耐火材料的要求越來越高。

          我國鋼包用耐火材料在不斷地發展和進步。從黏土磚、高鋁磚、蠟石磚、鋁鎂磚、鎂碳磚、鎂鈣磚、鋁鎂碳磚、鎂白云石質磚、鎂白云石碳磚等,鋼包內襯耐火材料的使用壽命也從當年黏土磚使用壽命10次左右,發展到現在用堿性耐火材料的使用壽命普遍在150~200次。

          1、澆注料套澆、噴補與減排降耗,提高鋼包壽命鋼包采用澆注料的整體內襯比磚砌內襯消除磚縫,施工便于機械化,施工速度快,省工省力,降低筑襯成本,提高了使用壽命,減少耐火材料消耗。

          從20世紀80年代初的水玻璃結合鋁鎂澆注料到95攻關成功的局錯帆土基尖晶石燒注料,以及大型鋼包用的剛玉—尖晶石澆注料都比磚棚內襯使用壽命高,耐火材料消耗降低。特別是采用套澆,即當內襯侵蝕超過原厚度一半時,清除包襯上的殘渣殘鋼,先補澆包底,再上胎模補澆包壁,補澆后的內襯尺寸和新包內襯相同,經烘烤即可重新投入使用,使用次數與新包相仿。由于補澆用料只相當新內襯用料量的1/3~1/2,節約大量耐火材料消耗。在鋼包沒有嚴重冷鋼凍結事故的情況下,套澆可以不斷循環下去,這樣就基本實現了殘存耐火材料的零排放。

          例如萊鋼130t鋼包采用剝皮套澆修砌工藝,并用噴補續襯焊接技術進行小修,經3次小修的4次包齡達190次以上,工作襯耐火材料消耗同比套澆工藝降低0.61kg/t鋼。然后再對工作襯進行剝皮套澆中修,再續襯3次小修,依此循環8~9個周期,可使鋼包澆注工作襯壽命達1500次以上。將澆注料進一步優化,套澆及噴補技術進一步提高,不但鋼包壽命大大提高,而且基本做到殘存耐火材料的零排放。我國小型鋼包基本上都采用套澆工藝,大型鋼包也做過套澆試驗,效果很好,但沒有在生產上全面推廣。

          還可用火焰噴補技術對鋼包內襯進行修補,使噴補料與鋼包壁表面達到高附著率,噴補料與附著的內襯壁之間,很快形成強度較高的陶瓷結合新的內襯。例如,用鎂碳磚或鋁鎂碳磚砌筑的連鑄精煉鋼包,采用MgO45%~55%,CaO20%~30%,FeO18%~24%,SiO24%~8%。引入FeO、SiO2是為了使火焰噴補過程中形成液相,提高噴補料的附著率和燒結性。鋼包火焰噴補屬于先進技術,由機械化、自動化程度高的設備,將被侵蝕、損壞、耗損的內襯及時修復,大幅度提高鋼包內襯壽命,使耐火材料內襯物盡其用,向鋼包永久內襯,用后耐火材料零排放邁進。

          降低精煉鋼包耐火材料單耗試驗'某鋼廠電爐60tLF鋼包渣線為再生MgO-C料66%的再生MgO-C磚,熔池為再生料88%的再生MgO-C磚。為了降低對內襯的侵蝕,采取控制電爐末期量和渣中FeO含量,采用鎂鈣碳質改質劑,改善維護制度,用二等高鋁磚對熔池貼補,使鋼包壽命由40~50次提高到88次,耐火材料消耗由9.3kg/t鋼下降到5.6kg/t鋼。

          鋼包耐火材料的理想配置為%包壁保溫層厚30mm,永久層整體澆注厚80~100mm,工作層澆注厚180~210mm,渣線采用低碳鎂碳磚厚180~230mm,包底整體澆注,根據包大小選擇合適厚度。參考國外經驗,制訂修理模式(見表1),開發接續澆注修補技術,在不廢棄原襯的情況下連續施工筑襯。

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          2、鋼包加蓋,永久層隔熱保溫,回收余熱,節能環保我國鋼鐵冶金能耗比日本50%,大型鋼鐵企業也高30%左右。其中鋼包散熱損失占很大比例,首先是敞開的鋼包通過包口熱輻射散熱量占鋼包散熱的30%。到目前為止,我國個別鋼廠實現鋼包全程蓋保溫蓋,鋼包蓋用含鋯纖維折疊毯,保溫效果明顯。山鋼在120t鋼包全程加蓋,經數據統計分析,運輸過程溫度損失約減少13℃,全程溫度損失減少25t,出鋼溫度在原來基礎上下調25t,提高了合金收得率,減輕鋼水對內襯的侵蝕,轉爐出鋼口壽命提高10爐以上,延長鋼包使用周期,減少煉鋼爐料的使用量等。而大部分鋼廠的一些鋼包只是在烘烤、LF處理和澆鑄等固定地方加蓋,其他地方都是敞開的,應該引起重視。其次就是鋼水通過包壁傳熱占鋼包散熱的30%~40%,在鋼包壁內襯永久層選用熱導率小的材料,在不增加,甚至減小包壁厚度的情況下,如何提高保溫效果是多年來研究的課題。

          永久層從黏土磚到高鋁磚,再到低水泥高鋁澆注料,隔熱保溫效果都不太理想。后來一些鋼廠在鋼殼與永久層之間砌筑隔熱材料,有的用泡沬輕質磚,有的用纖維氈或加絕熱板等,但仍需砌一層安全襯,這樣不但增加了砌筑工序,而且由于永久層與保溫磚結合不好,增加了維修次數。因此有人研制出輕重質復合保溫磚'在大冶鋼廠60t鋼包上試驗,與黏土磚永久層相比,鋼包外殼溫度下降80℃以上,可降低出鋼溫度12℃左右。田守信運用內襯四層砌筑方法,即在鋼殼內表面涂層節能涂料,向內接著是10mm厚納采絕熱板,再向內是75mm厚的高強納微采隔熱澆注料,接著是工作襯,渣線工作襯為低熱導率的鎂碳磚,熔池為剛玉一尖晶石質不燒磚。其結果是渣線包殼溫度225℃,熔池包殼200℃,包底殼170℃。而高強納微采隔熱澆注料和低熱導率工作襯有效保護了納采絕熱板。

          永久層采用粒狀纖維澆注料的熱導率為一般澆注料的一半左右,永久層的實際溫度在1000~1100℃,不會超過1350℃,不會造成纖維燒結,其強度也完全沒有問題,見表2。某鋼廠200t鋼包原外壁溫度260~280℃(有含鋯纖維硬質板隔熱),永久層用粒狀纖維澆注料后,鋼包外壁溫度180~230℃。鋼包覆蓋劑的作用不可忽視,本鋼研制的添加膨脹珍珠巖和膨脹石墨的鋼包覆蓋劑,比傳統的稻殼覆蓋劑的鋼水平均降溫低0.4℃。

          表2澆注料性能指標對比

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          目前中、小轉爐鋼包,大都采用鋁鎂澆注料的整體內襯,永久層采用輕質澆注料。由于鋼包外表面散熱減少,可節能993.6MJ/h,折合標準煤為33.9kg??傊?,各類大小的鋼包在外殼與工作襯之間都采用了一些保溫措施,但鋼包余熱回收利用也很重要,山東某鋼廠將鋼包烘烤過程中產生的廢煙氣引入鐵合金料倉內烘烤鐵合金或其他煉鋼原材料,從而節能減排,提高鋼水質量。燒完鋼后的鋼包余熱卻很少被關注,其實從包口輻射出大量熱能,特別是澆鋼完成后敞開包口,熱量就白白損失,可以考慮在包口安裝熱交換器,回收余熱,然后將熱空氣送到其他爐窯(如電廠鍋爐)與燃氣混合進行燃燒,節能環保。

          3、不同精煉方法、不同鋼種的鋼包內襯用不同耐火材料不同精煉設備有不同的精煉條件,對鋼包的侵蝕也不同,如普通鋼包渣線用鎂碳磚一次性使用壽命達120次,而一般LF爐鋼包一次性壽命為60次。不同精煉設備鋼包內襯侵蝕速度有差別,普通鋼包:LF:LF-VD:VOD=12:4:8?LF-VD、VOD、RH、DH等有真空處理功能,在高溫真空條件下不宜選擇添加鋁粉、硅粉和碳化硼的耐火材料,這些易與氧化鎂發生氧化還原反應,降低鋼包使用壽命。而CaO不易與碳發生反應,MgO-CaO-C質耐火材料更適合在這些特殊條件下使用。

          隨鋼種采用不同的耐火材料做鋼包內襯,如汽車板鋼等超低碳鋼要用低碳和無碳耐火材料做鋼包內襯、簾線鋼要用無鋁耐火材料,一般選用鎂鈣磚做鋼包工作襯、不銹鋼用鎂鈣磚等。精品鋼包要用精品耐火材料精細打造,還應當采用無渣出鋼技術,即良好的擋渣出鋼,不但降低渣對鋼包內襯的侵蝕,還能減少脫氧劑的用量。

          4、鋼包紅包接鋼,加速周轉,防止粘渣

          鋼包使用高鋁質及一些堿性耐火材料內襯,包壁容易粘渣或結瘤,隨著使用次數增加,粘渣越積越厚,造成有效容積減少,空包重量增加,如果達到或超過行車起吊重量,就給生產帶來安全隱患。粘渣嚴重的只好拆除,這樣使包齡降低,耐火材料消耗增加。采用紅包接鋼,加快鋼包周轉,急冷急熱減少,包襯裂紋減少,粘渣就輕。

          山東某鋼廠為加快鋼包周轉,編制了煉鋼一精煉一連鑄的鋼包路徑計劃,有空包行走路徑和重包行走路徑計劃。鋼包有序調度,加大鋼包利用率,不但減輕鋼包掛渣,還降低了能耗。鋼包掛渣的原因比較復雜,與煉鋼工藝、鋼種、耐火材料的材質和質量、鋼包保溫、鋼包周轉快慢等因素有關。其中加快周轉、紅包接鋼是比較通用的辦法。當然也有的耐火材料對所有鋼種基本上都不粘渣,如蠟石磚。它的侵蝕機理是以熔蝕為主,與鋼水熔渣接觸形成黏度很高的液相層,阻止熔渣滲透,而且受熱后具有微膨脹、內襯整體性好等優點。但其耐火性能差,當連鑄和精煉上馬后,蠟石磚被淘汰。

          其次是鋼包口結渣亦不能忽視,會使包口有效面積減小,造成倒渣不干凈。往往采用燒氧切割或機械拆除,大多會破壞包襯,還消耗大量勞力??梢栽诎r內表面涂抹或噴涂一層涂料,隔絕熔渣與包襯的接觸,達到防止包襯粘渣的目的。方斌祥等人以菱鎂礦、石英、黏土、氧化鉻微粉及磷酸鹽為原料做出的防粘渣涂料,在寶鋼精煉包的鎂碳磚表面上涂覆3~5mm厚,澆鑄完成后,與黏附在鎂碳磚表面的熔渣一起脫落,延長了渣線和包口鎂碳磚的使用壽命。也有采用碳化硅和石墨等不易被熔渣潤濕的物質,但價格較高。


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