天鐵180 t鋼包渣線侵蝕原因分析及改進

尹國俊 （天津天鐵冶金集團有限公司熱軋板有限公司，河北省涉縣 056404)

天鐵180 t鋼包渣線侵蝕原因分析及改進

尹國俊 （天津天鐵冶金集團有限公司熱軋板有限公司，河北省涉縣 056404)

從原材料、磚型選配、施工過程、冶煉條件等方面分析了天鐵熱軋180 t鋼包實際使用時渣線斷磚、剝落、漏鋼等異常侵蝕的原因，并對分析出的異常侵蝕的原因采取了3項改進措施。改進后鋼包渣線斷磚、剝落等情況得到了控制，渣線最高使用壽命達到48爐，侵蝕速率控制在2～2.9 mm/爐，收到了良好的效果。

冶煉 鋼包 渣線 侵蝕 原料 砌筑 改進

1 前言

天鐵熱軋板公司配備有1座1 300 t混鐵爐、2座180 t頂底復吹轉爐、3臺連鑄機和1套1 750 mm半連續式熱軋帶鋼生產線。投入使用的鋼包一共32個，其中熱周轉的鋼包6～9個，備用3～4個。投產3年來，多次出現鋼包渣線異常侵蝕情況，造成鋼包提前下線，影響了鋼包的正常周轉和安全使用。因此，從原材料、磚型選配、施工過程、冶煉條件等方面對鋼包渣線異常侵蝕的原因進行了分析，提出了改進措施。

2 天鐵熱軋的工藝和鋼包渣線磚的技術指標

熱軋主要冶煉普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、汽車結構鋼、低合金高強度結構鋼、管線鋼等。熱周轉包的工藝路徑有以下三種：BOF—Ar2/N2Blowing、Feed wire—CCM;BOF—LF—CCM;BOF—LF—RH—CCM。配備的180 t鋼包單次盛鋼時間為70～180min，鋼水精煉比率在70%以上，精煉出站溫度為～1 580℃。工藝要求出鋼到精煉全程吹氬，吹氬時間大約為50 min。

鋼包渣線選擇牌號為MT-14A的鎂碳磚，渣線磚采用鍥形磚環形砌筑，層層合口，合口位于耳軸側遠離透氣磚的位置。一個包役配套兩次渣線，渣線磚厚220 mm ～240 mm。

3 侵蝕原因分析

渣線是鋼包耐材襯體中使用條件最惡劣的部位，也是制約鋼包使用壽命的瓶頸。在實際使用中，鋼包渣線的侵蝕情況受原料綜合質量、砌筑工藝及質量和煉鋼工藝條件等多個因素影響，當這些因素發生變化，鋼包渣線就可能出現異常侵蝕情況。

3.1 渣線磚成分對異常侵蝕的影響

鎂碳磚的抗侵蝕性能、高溫強度、抗熱震性能受原材料的質量、鎂砂和石墨顆粒分布以及添加劑的加入等因素的影響。主原料鎂砂和石墨的純度是渣線磚使用性能得到保證的先決條件。不合格的原材料必然會導致異常侵蝕。

鎂砂和石墨粒度分布不合理，添加劑加入不合適，MgO-C磚在高溫使用時會產生較大的膨脹。在實際使用中，由于受到鋼殼的限制，磚不會發生自由膨脹，過大的膨脹導致過高的熱應力，使MgO-C磚的抗熱震性能降低，導致薄弱處的磚斷裂，渣線斷磚[1]。

鎂砂和石墨顆粒粒度分布不合理會導致堆積不致密，磚基質的氣孔較多。在高溫下，鋼包渣中的CaO和SiO2沿著磚基質部分的貫通氣孔及雜質形成的液相通道滲入，改變了磚的組織結構，產生了變質層。由于變質層與原質層的物理性能差異，溫度急變時會造成結構剝落。結構剝落受滲透深度的限制，極小的滲透深度等于極小的結構剝落[1]，熔渣的滲透深度與磚的氣孔率、氣孔半徑成正比。當結構剝落達到一定程度時，直接影響到鋼包的使用，見圖1。

圖1 渣線磚局部剝落

3.2 砌筑工藝及質量對異常侵蝕的影響

砌筑施工時，工人不遵守施工規范，用手錘直接大力敲擊磚體，對磚造成隱性裂紋，在長時間高溫處理和間歇熱震的影響下，應力在該處集中，造成渣線磚斷裂。這種情況常見于渣線合口處，見圖2。

鋼包中修換渣線時，熔池的殘厚一般在140 mm～160 mm，二次渣線厚度為220 mm～240 mm。二次渣線與熔池交界處錯臺太大，達到80 mm～100 mm，鋼水吹氬攪拌過程中，錯臺部位形成渦流，加劇了該部位的侵蝕，因此造成該處形成明顯凹坑，凹坑處底部與磚工作面的深度最多能到達100 mm。見圖3。

圖2 渣線合口處斷磚

圖3 錯臺部位渦流示意圖

3.3 冶煉條件對異常侵蝕的影響

轉爐出鋼量偏小，致使鋼包中鋼液面下移、接近渣線磚和溶池磚的交接處;當鋼水精煉加熱時，由于靠近鋼液面的包壁接近電弧熱點區，溫度偏高，甚至高達2 000℃[2]，熔池磚急劇侵蝕，導致其上方一環的渣線磚與鋼水的接觸面積增大造成侵蝕加劇，在渣線下部形成一道凹環。

在熱軋LF精煉工藝中，仍通過加入螢石來化渣。螢石是非常強效的助熔劑，在降低爐渣粘度的同時，還和渣線磚反應形成低熔點的物質。長時間高溫精煉，加上過量螢石的侵蝕，使得渣線磚侵蝕速率急劇增加。熱軋鋼包渣線漏鋼事故都有一個共同點，見圖4，漏鋼部位及其周圍兩環磚明顯凹陷，渣線其余部位侵蝕比較均勻。圖4中事故鋼包在精煉停留時間長達180 min，遠遠超過正常值38 min;同時，在該爐次的投料記錄中發現螢石加入量超標;渣線磚的侵蝕速率達到8.3mm/爐次（正常渣線磚的侵蝕速率為2.8 mm/爐次)。

4 改進措施

經過上述分析，我們對影響渣線使用的因素做出了如下改進。

圖4 渣線漏鋼

4.1 將鋼包渣線使用出現的質量問題及時向耐材廠家反饋，要求廠家控制主原料如鎂砂、石墨和各種添加劑的質量;選擇最佳的原料配比及粒度配比;降低磚體的氣孔率，做好磚的表面處理，提高磚使用性能。

4.2 控制砌筑過程，嚴禁直接大力敲擊磚體;合口磚尺寸精確，且不得小于原磚的1/ 2;每層合口磚必須錯開一塊磚的位置。針對更換二次渣線時，在過渡區域形成渦流加劇侵蝕的情況，將二次渣線磚的厚度減薄為180 mm，減少了錯臺尺寸，弱化渦流的影響。

4.3 轉爐穩定出鋼量，保持鋼液面在渣線中部。減少轉爐下渣，規范螢石的使用，避免鋼水長時間在精煉加熱;加強對包況的觀察;合理安排鋼包使用，當鋼包必須長時間過精煉時，不得使用包齡到后期的鋼包和包況不好的鋼包。

5 措施實施的效果

通過上述措施的實施，鋼包渣線斷磚、剝落、漏鋼情況得到了有效控制，沒有再出現上述異常侵蝕情況。中修后鋼包熔池與渣線侵蝕基本同步，過渡區域的凹環已被弱化，深度一般在10 mm～30 mm，對使用已無太大影響。渣線的侵蝕速率也控制在2.2～2.9mm/爐，達到了預期的效果。

6 結束語

通過對原材料、磚型選配、施工過程、冶煉條件等方面進行改進，鋼包渣線異常侵蝕情況明顯改善，渣線最高使用壽命達到48爐，侵蝕速率控制在2～2.9mm/爐，滿足了安全生產的需要，達到了預期效果。

[1]王誠訓，孫煒明，張義先，等.鋼包用耐火材料[M].北京：冶金工業出版社，2005：142，76.

[2]胡世平,龔海濤,蔣志良，等.短流程煉鋼用耐火材料[M].北京：冶金工業出版社，2001：126.

Analysis on Causes of TIANTIE 180t Ladle Slag Line Erosion and Improvement

Yin Guojun

From aspects of raw material,brick selection,construction process and melting conditions,the author analyzes the causes for abnormal erosion of brick breakage,spalling and breakout at the slag line of 180t ladle of Hot Rolling Subsidiary,Tiantie,and proposes three improvement measures against the above abnormal erosion.After modification with these measures,good effects were obtained:problems of brick breakage and spalling at slag line were under control;the max service life of slag line reached 48 heats;the erosion rate was kept within 2～2.9mm/heat.

melting,ladle,slag line,erosion,raw material,masonry,improvement

（收稿 2010－11－01 責編 趙實鳴)

尹國俊，2006年畢業于四川大學無機非金屬材料工程專業，助理工程師，現在天鐵冶金集團熱軋板有限公司從事耐材技術工作。