彌散式和狹縫式透氣磚在首鋼京唐鋼包中的試驗對比

盧家凱 崔慶陽

(1. 首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司； 2. 洛陽利爾耐火材料有限公司)

0 前言

狹縫式透氣磚在使用的過程中容易產生斷磚、狹縫夾鋼等現象，造成鋼包吹開率低，為保證透氣磚下次使用過程中的透氣性，需要每次對透氣磚進行燒氧，將其工作面的殘鋼和殘渣進行清理，工人勞動強度大。

彌散式透氣磚在使用過程中，其透氣通道中不會產生夾鋼或透氣磚產生斷磚等現象；可在不需要進行燒氧的前提下，具有優良透氣性；彌散式透氣磚在精煉吹氬過程中，相對于狹縫式透氣磚所吹出的氣泡具有直徑小、數量多的特點，具有優良的去夾雜效果[1]。

開發研究質量穩定，透氣性能優良，長壽命的彌散式透氣磚，是鋼包用透氣磚的發展趨勢。

1 首鋼京唐現場工況條件及試驗準備

首鋼京唐鋼包容量為300 t，主要冶煉鋼種產品為碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、低合金結構鋼、造船用鋼、橋梁用鋼、管線用鋼、汽車結構用鋼、超微細晶粒高強鋼等。轉爐出鋼溫度為1 550 ℃～1 650 ℃左右，精煉設備有LF、RH和CAS精煉爐，鋼包精煉過程中吹氬氣時間為20 min ～60 min；狹縫式透氣磚的使用次數為24～26次，殘磚高度為200 mm左右。

將彌散式透氣磚制作成為整體式透氣磚，在首鋼京唐鋼包上進行試驗，以正常工藝砌筑。

2 狹縫式和彌散式透氣磚的對比

2.1 狹縫式和彌散式透氣磚的設計

狹縫式透氣磚和彌散式透氣磚的設計分別如圖1、圖2所示。狹縫式透氣磚以其中的狹縫為透氣通道；彌散式透氣磚以彌散透氣塊中的顯氣孔為透氣通道。

圖1狹縫式透氣磚

圖2彌散式透氣磚

2.2 狹縫式和彌散式透氣磚的生產

所采用的狹縫式透氣磚和彌散式透氣磚均為鉻剛玉尖晶石質，生產所需主要原料和生產過程式分別見表1、表2。

表1 狹縫式、彌散式透氣磚的生產原料

表2 狹縫式、彌散式透氣磚的生產過程

注：×—在生產過程中無此工藝過程；√—在生產過程中含此工藝過程。

2.3 狹縫式和彌散式透氣磚的性能對比

對狹縫式和彌散式透氣磚的性能進行了對比，具體結果見表3。

表3 狹縫式、彌散式透氣磚的理化指標

注：狹縫式透氣磚為36條狹縫。

從表3可以看出，彌散式透氣磚相對于狹縫式透氣磚，其理化指標具有以下特點：(1)體積密度較小，顯氣孔率較大；(2)常溫耐壓強度較低；(3)在同等使用條件下，透氣量相對較小。

3 試驗應用

3.1 透氣磚在精煉過程中的試驗應用

狹縫式和彌散式透氣磚所砌筑鋼包經烘烤后進行試驗，通過現場試驗對比狹縫式和彌散式透氣磚的使用情況，具體結果分別見表4、表5。

表4 CAS精煉過程中狹縫式和彌散式透氣磚的透氣情況對比

表5 LF精煉過程中狹縫式和彌散式透氣磚的透氣情況對比

從表4、表5可以看出，在正常精煉過程中，彌散式透氣磚在底吹壓力相對于狹縫式透氣磚較低的情況下，流量相對較大，說明彌散式透氣磚在精煉過程中透氣性優良。此外，彌散式透氣磚透氣通道中沒有夾鋼，而狹縫式透氣磚狹縫中有較多夾鋼且容易斷磚，這也可能是造成部分狹縫透氣磚透氣性差，流量相對較小的主要原因。

從試驗效果整體來看，彌散式透氣磚在使用過程中無任何不良現象，在接鋼、精煉過程中透氣性能良好。

3.2 鋼包熱修過程中的操作方法

因狹縫式透氣磚在使用過程中，工作面容易產生斷層、透氣磚通道產生夾鋼等問題，為了保證透氣磚在下一周期使用過程中的透氣量，需對透氣磚進行燒氧操作。而彌散式透氣磚在熱修過程中不需要燒氧操作，主要原因有以下兩點：(1)透氣通道不會產生夾鋼，只是在透氣磚工作面覆蓋有殘鋼、殘渣；(2)首鋼京唐現場鋼包有鋼包蓋，鋼包內保溫性能較好，當鋼包接鋼時，透氣磚工作面未完全凝固的殘鋼、殘渣碰觸到鋼液 迅速熔化，從而保證彌散式透氣磚的透氣性。

彌散式透氣磚在試驗期間，鋼包接鋼過程中采取以下方式進行操作：彌散式透氣磚試驗鋼包在轉爐接鋼前，需要鋼水進入到鋼包內部后，鋼水將透氣磚工作面上的殘鋼熔化后，再打開透氣磚底吹氬氣，才能保證透氣磚盡快吹通，避免了提前打開透氣磚底吹氬氣，會將透氣磚表面殘鋼、殘渣冷凝，從而影響彌散式透氣磚的吹開率。

3.3 透氣磚使用后殘磚分析

透氣磚均使用25次后下線，狹縫式透氣磚殘磚高度為分別為190 mm、210 mm；而同期彌散式透氣磚殘磚高度為240 mm～260 mm，根據其侵蝕速率，若使用至200 mm時，相對于狹縫式透氣磚，彌散式透氣磚使用壽命可以提高4～7次，拆包后透氣磚殘磚對比見表6。

表6 狹縫式和彌散式透氣磚殘磚高度對比

使用后狹縫式透氣磚工作面有斷層，且狹縫中有夾鋼(如圖3所示)，在透氣磚使用過程中，會影響透氣性。

彌散透氣塊略低于透氣磚周圍保護澆注料，澆注料對彌散透氣塊有一定的保護作用；彌散透氣塊中沒有夾鋼，侵蝕層小于3 mm，能夠保證彌散式透氣磚的正常使用，具體如圖4、圖5所示。

4 結論

(1)彌散式透氣磚能夠適應首鋼京唐現場使用條件，具有優良的透氣量，能夠代替狹縫式透氣磚在首鋼京唐現場的使用；

(2)彌散式透氣磚因其透氣通道中不會產生夾鋼現象，及優良的抗侵蝕性能，保證了在使用過程中具有較好的透氣量；

(3)與狹縫式透氣磚相比較，彌散式透氣磚的透氣性能優良；通過透氣磚殘磚高度及其侵蝕速率可知，彌散式透氣磚能提高透氣磚的使用壽命4～7次。

(a) 俯視

(b) 側視圖3 用后狹縫式透氣磚殘磚工作面

圖4用后彌散式透氣磚殘磚工作面

圖5 用后彌散磚拆下彌散透氣塊

5 參考資料

[1] koohiH, TsuchunariA. Porous plugs made of spherical particals for bubbing from the bottom of ladle [J].Taikabutsu Overseas, 1998,50(3):536-549.