涟钢精炼钢包底吹氩透气砖不透气原因分析及对策

444　　 NAIHUO CAILIAO /耐火材料 2004 /6 5个用户的实际应用结果显示 ,透气砖系统完全达到了指 标 ,取得了良好的除气效果。具体现在如下几个方面 : 1)缩短精炼时间 ,提高热效率。 因为取消了人工操作 ,可以保证炉门一直处于关闭状态 , 而且除气过程可以在生产过程的任何阶段开始或结束 ,这样 既缩短了精炼时间 ,又减少了炉子的热损失。 2)减少炉渣的形成。 炉渣的形成受许多因素的影响 ,如废铝的成分和形状、装 料方式、炉膛气氛、炉内温度、烧咀设置和熔炼时间等。铝液 暴露于气体中的时间以及熔池的温度是影响氧化过程和炉渣 形成的两个关键因素。使用人工除气时产生较多的炉渣主要 有两个原因 :一是在不进行操作时熔池表面温度过高 ,导致较 高的氧化速率 ,二是在人工除气时无法保证吹气强度而使熔 池表面产生强烈的湍流 ,使大量铝熔滴卷入渣层内。另外 ,由 于人工除气的不可控性 ,搅拌过程中有可能增加熔池表面与 炉膛气氛的接触面积 ,从而导致氧化渣的增加。而使用透气 砖系统时 ,由于对铝液的搅拌作用能够降低铝液的表面温度 , 提高熔体温度的均匀性 ,增加熔池和炉膛顶部的温差 ,因此能 够改善从炉膛向熔池的传热效果 ,降低炉子的热负荷 ,从而减 少熔池表面过热和氧化渣的形成。 3)温度和成分均匀。 在某些情况下 ,未搅拌熔池的表面和底部的温差可超过 100 ℃,因此通常所测的铝液温度无法反映整个熔池的温度。 除气的另一个功能是在不破坏熔体表面保护膜的前提下提高 熔体的搅拌效果 ,其直接结果是保证了熔体温度和成分的均 匀性 ,有效提高产品性能。 4)操作可靠 ,劳动强度降低。 人工通气操纵繁重而危险。而透气系统的使用 ,一方面 减少了通气设备对炉衬和炉门的损坏 ,另一方面也降低了人 工成本和劳动强度。 3　透气系统今后的发展 实践 ,透气砖系统的利用有效地提高了铝保温炉的 节能效果和铝产品的质量。除了在铝保温炉上的应用外 ,同 样产品还分别可以应用在铝熔炼炉、流槽和在线除气装置上。 根据使用 ,采用的气体分别有 Cl2、A r和 N2。目前 ,我们 仅在保温炉上试验了该系统。国内现有的在线处理装置都是 采用石墨转子形式进行处理的。石墨转子的使用寿命很低 , 作为消耗品增加了生产成本 ,也给操作造成困难。我们已经 做好研发的准备工作 ,用户也已选定 ,计划在 2005年投入到 研发、试生产和使用试验中。 贵广臣 :男 , 1963年生 ,高级工程师。 编辑 :黄卫国 涟钢精炼钢包底吹氩透气砖不透气原因分析及对策 □　金 广 湘 涟源钢铁集团公司技术质量部 　娄底 417009 　　涟钢薄板坯连铸连轧 (CSP)生产线于 2004年 2月正式投 产 ,设计生产的主要钢种为普通碳素结构钢、优质碳素结构 钢、低合金高强度结构钢、汽车结构钢、高耐候结构钢等。投 产初期 ,精炼钢包频繁发生不透气现象 ,透气率只有 60% ,影 响生产。为提高透气砖的透气率 ,针对透气砖不透气的原因 进行了分析 ,并提出了相应的对策。 1　由材质原因引起的不透气及对策 涟钢 CSP钢包采用的透气砖为铬刚玉质狭缝式整体透气 砖 ,透气砖砖芯采用浇注成型 , 1500 ℃高温烧成 ,砖芯包铁皮 后再与座砖整体浇注、养护、烘烤。铬刚玉质透气砖体积密度 大 ,荷重软化温度高 ,高温强度高 ,抗渣性好 ,但热震稳定性较 差。透气砖砖芯在使用过程中因要承受钢水的快速加热和气 体的冷却作用 ,在透气砖砖芯垂直方向和狭缝之间存在较大 的温度梯度 ,在靠近热面处 ,由于热应力而产生水平方向和垂 直方向的裂纹 ,导致钢水渗透进入狭缝并凝固 ,从而阻碍透气 或者从龟裂处漏气而无法操作。 为减少因透气砖龟裂造成的不透气 ,一方面 ,要提高透气 砖的抗热震性能 ,如 :加入低膨胀性原料 (莫来石、堇青石或尖 晶石等 ) ,或加入部分高铝骨料 ,可达到抗热震与抗侵蚀的最 佳平衡 ,而使用球状氧化铝颗粒代替非球状颗粒制作透气砖 , 也可改进透气砖的抗热震性和耐蚀性 ;另一方面 ,在使用过程 中要尽量避免急冷急热 ,如 :将钢包在接钢之前的通气时间缩 短至 1 m in以下 (以往达 5 m in,甚至更长 ) ,将钢水精炼时间缩 短在 45 m in左右 (以往平均为 118 m in,最长达 480 m in) ,或保 证在线钢包始终处于红包状态。 2　由砖型设计不合理造成的不透气及对策 原用透气砖在座砖与砖芯连接的尾部突出部位的耐火材 料设计厚度只有 40 mm,并且给金属件预留的膨胀空间也不 够 ,金属件膨胀和收缩使透气砖尾部耐火材料产生破裂 ,透气 芯失去了支承 ,与此同时 ,透气芯因同时承受工作面高温钢水 作用和底部吹氩带来的冷气流作用 ,反复多次使用后 ,在应力 集中处 (离工作面 40～80 mm处 )产生断裂 ,下段透气砖砖芯 向下松动 ,因而出现透气砖底部跑气和透气座砖与砖芯之间 渗钢的现象。 解决的办法如下 : (1)将产品尾部耐火材料厚度由 40 mm 增加到 60 mm; (2)给金属件留出合理的膨胀空间 ; (3)在砖芯 表面制作一个锚固件 ,起固定砖芯位置的作用 ,防止砖芯往下 移动 ; (4)在包底顶紧机构下加垫一块厚 8 mm左右的铁垫板 2004 /6 耐火材料 /NAIHUO CAILIAO 445　　 (外径大小与透气砖尾部一致 ,内孔略大于透气砖后管外径 ) , 可避免砖芯的位移。 改进后 ,透气砖尾部炸裂和渗钢的现象没有再发生。 3　钢水和炉渣渗透引起不透气及对策 钢包在盛钢过程中并非一直吹气 ,在停止吹气的时候 ,钢 水会渗透到透气砖的狭缝内。在浇铸末期 ,覆盖在透气砖表 面的炉渣也会发生渗透。首先是钢水渗透到透气砖中 ,直至 深处 ,之后是炉渣渗透。即使烧氧进行洗涤 ,也只能勉强洗掉 工作面上的炉渣 ,而无法洗掉渗透到狭缝内部的炉渣 ,导致透 气砖不能恢复透气。 解决的办法 :最重要的是要提高透气砖的抗钢水渗透性。 可以对气孔孔径、表面张力、透气砖和钢水接触角、钢水落差 等因素加以研究。采用正确的洗涤方法 ,在用氧气进行洗涤 的同时 ,从透气砖背面吹入冷却气体 (N2 ) ,这样 ,既可准确判 断透气砖是否已吹通 ,又可避免长时间烧氧对透气砖造成更 大的损伤 ,提高透气砖的耐用性。 4　生产组织及钢包周转造成的影响及对策 以前的生产组织模式为 1座转炉向 2个精炼钢包供钢 水 ,在开浇之前 , 1个精炼钢包必须要有 3炉以上的钢水做准 备 ,有的钢水停留时间长达 1～2 h,钢水温降大 ,如果是新包 , 极易发生冻包底。如果遇上连铸或轧机设备故障 ,钢水来不 及回炉 ,则易发生几个钢包同时冻结 ,给钢包的使用和周转带 来极大的困难。因钢包不透气造成了生产节奏慢 →钢包周转 慢 →钢包包底结冻块 →钢包吹扫不干净 →透气性不良 →吹高 压 →透气砖炸裂 →倒包 (回炉 )的恶性循环。 钢包从连铸浇完钢至到达热修场的时间过长 ,有的长达 近 2 h,是造成黑包、包底结冷钢、冷渣、吹扫困难的主要原因。 在精炼钢包发生透气砖吹氩不畅的各种原因所占比例 中 ,透气砖断裂占 41. 7% ,透气砖未吹扫干净占 25% ,黑包占 33. 3%。 采取的措施 : (1)将透气砖高度适当增加 (略高于包底 ) , 因透气砖高度低于包底易造成钢水、钢渣积聚 ,堵塞气道 ,影 响吹开率 ; (2)优化生产组织模式 ,采用 3座转炉向 2个精炼 钢包供应钢水的组织模式 ,加快钢包周转 ; ( 3)将钢包从连铸 浇完钢至到达热修场的时间控制在 20 m in内 ,禁止使用黑包。 5　透气量和吹氩压力造成的影响 透气砖设计透气量为 15～18 m3 ·h - 1 (0. 4 MPa)。在实 际生产使用中 ,工作压力控制在 0. 4～0. 8 MPa较为适宜。透 气砖的吹氩压力最高不能超过 1. 8 MPa,否则会因压力过大将 透气砖气室撑破而引起漏气。涟钢薄板坯生产线投产以来 , 精炼钢包吹 A r压力有时达到 1. 8 MPa,可能是透气砖炸裂的 重要原因。 6　结语 通过研究分析 ,涟钢 CSP钢包透气砖不透气的原因为 :耐 火材料在抗钢水、炉渣的渗透性、抗热震性方面存在缺陷 ;砖 型设计不合理 ;钢厂生产组织模式不合理 ,钢包周转慢等。经 采取相应措施后 ,取得良好的效果 ,目前 ,透气砖的透气率已 达到 98%以上。 金广湘 :女 , 1967年生 ,高级工程师。 编辑 :李光辉 辊 道 窑 新 型 炉 衬 方 案 的 设 计 与 应 用 □　曹小玲 1) 　王方圆 1) 　王玲玲 2) 1)上海交通大学机械与动力工程学院 　上海 200030 2)上海杰蒂玩具有限公司 　　烧成是陶瓷制造过程的关键工序 ,陶瓷产品的产量、质量 及生产成本在很大程度上取决于烧成工序 ,而烧成设备又是 影响烧成工序的关键。 辊道窑占地面积小 ,升温速度快 ,温度分布均匀 ,操作简 便 ,容易控制 ,适于快速烧成 ,能降低成本 ,因此在陶瓷工业生 产中得到普遍的应用。但这种新型窑炉同其他类型的窑炉一 样 ,窑墙和窑顶的热损失影响着能耗和操作环境。如何减少 这部分散热以节约能源 ,将是今后新建和改造窑炉急需解决 的问题。辊道窑耐火材料的合理选择与最佳厚度的正确确 定 ,将使热耗和成本大大降低 ,同时延长窑炉寿命 ,从而在保 证产品质量的同时 ,降低单件产品成本。 本文介绍了国内常用的两种辊道窑炉衬的设计 ,设 计了一种新型辊道窑炉衬的结构方案 ,并采用先进的专业热 能分析软件 Heat flow对这 3种炉衬结构的热工性能进行了分 析和比较 ,同时结合国内耐火材料的价格对它们进行了经济 性分析。 1　新型炉衬设计方案 由于耐火纤维具有良好的隔热保温性能 ,目前国内辊道 窑大多采用全耐火纤维和半耐火纤维的炉衬结构 ,其中使用 较多的有两种 ,在此称为方案 Ⅰ和方案 Ⅱ。这两种方案的炉 衬结构示意图见图 1。 作者根据多年设计经验及工作经验设计了一种新型炉衬 方案 ,其结构示意图见图 2。 这 3种炉衬结构方案的具体情况见表 1。