用于工業(yè)生產(chǎn)的爐外精煉方法,其精煉操作如脫氣、排除雜質(zhì)、調(diào)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(tài)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(guān)技術(shù),對保證精煉過程的正常進行和精煉鋼的質(zhì)量十分重要。盡管精煉方法多樣、操作各異,但鋼包內(nèi)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(yīng),并經(jīng)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(wěn)定的優(yōu)質(zhì)耐火磚,對延長爐襯壽命、冶煉潔凈鋼,降低成本是至關(guān)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(jù)
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(jīng)受最高精煉溫度和局部過熱的沖擊,且在該溫度下出現(xiàn)的液相量較少,能抵抗低粘度爐渣的侵蝕。因此,應(yīng)選擇純度和直接結(jié)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(yōu)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(cè)壁用MgO—CaO系或MgO—Cr20。砌筑,底部一般采用優(yōu)質(zhì)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(yīng)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(qū)應(yīng)采用高溫強度大的優(yōu)質(zhì)耐火磚如鎂鉻質(zhì)、高純鎂質(zhì)、鉻剛玉質(zhì)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(yīng)采用抗渣性好、高溫蠕變小的耐火磚。
D真空
耐火磚的揮發(fā)速度隨溫度和真空度的提高而加大,爐渣滲透速度和數(shù)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(wěn)定度與其蒸氣壓解離能、結(jié)合相活化能有關(guān)。在常用耐火磚的幾種氧化物中,以Alz03和CaO最穩(wěn)定。設(shè)若在MgO磚中或鎂鉻磚中加入Al2O3可顯著降低磚的揮發(fā)速度。在1700℃,10-1Pa,Al2O3揮發(fā)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(fā)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(qū),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(zhì)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(zhì)磚襯,而應(yīng)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(yīng)用鎂鉻質(zhì)磚或鎂白云石磚為好。
G渣的性質(zhì)
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(xué)組分不一樣,單獨處理的方法也不一樣。
a堿度
耐火磚應(yīng)盡可能與爐渣相適應(yīng),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(wěn)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(yīng)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??刂迫蹌┤?/SPAN>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(nèi)外精煉爐高侵蝕區(qū)實爐效果,歐美等以鎂鉻質(zhì)磚為主,日本則以鎂白云石磚最為普遍。結(jié)合我國資源條件,鎂鈣質(zhì)及其含碳制品和鎂碳磚是我國爐外精煉爐高侵蝕區(qū)用磚的研究重點。
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