LF使用初期,由于渣線部位侵蝕嚴重,鋼包使用壽命低,操作成本中耐火材料占了60.2%。1974年,大同特殊鋼廠渣線部位采用MgO-C磚后,提高了鋼包壽命。
鋼包包襯損毀主要有以下幾方面原因:
?。?)熔蝕作用。高溫下,鋼液與熔渣向包襯中擴散,發(fā)生熔蝕作用。當熔渣與磚面接觸時渣中的CaO、SiO2及CaF2與磚發(fā)生化學反應,磚面形成熔渣滲透層,而基質(zhì)被硅酸鹽充填。
?。?)熔渣的侵蝕。高溫下,爐渣中液相的CaO與SiO2沿著磚基質(zhì)部分貫通氣孔、裂隙遷移,至凝固點時,形成了以硅酸鹽為主的低熔點礦相,改變了磚的組織結構,產(chǎn)生了變質(zhì)層,當溫度急變時,形成結構剝落。
?。?)熱沖擊和機械沖刷。長時間的吹氬攪拌以及三相電極加熱時電極至包壁距離小,使包壁遭受強烈的機械沖刷和熱沖擊,造成包襯的損壞。
下面就爐蓋、LF渣線、包壁及包底材質(zhì)加以討論。
1) LF爐蓋部位用耐火材料
一般用澆注料打結而成,LF爐蓋的澆注料應滿足以下條件:
?。?)具有良好的高溫性能,這是因為LF精煉操作過程高溫及爐渣噴濺會引起爐蓋耐火材料的侵蝕;
?。?)具有良好的抗熱震性和耐剝落性,這是因為LF精煉是在間歇操作及不斷的溫度變化過程條件下完成的。
一般選用電熔剛玉和特級礬土為主要原料,純鋁酸鈣水泥(4%~8%)作結合劑,加入8%~12%的二氧化硅和氧化鋁超微粉及少量添加物和高效減水劑。
2) 渣線部位用耐火材料
LF精煉渣屬于CaO-SiO2-Al2O3渣系,CaO/SiO2值大(即堿度較高),渣中含有Al2O3,且渣線部位受電弧加熱時的弧光輻射,所以渣線部位要選用耐侵蝕和抗熱震性的堿性或者復合耐火材料,主要有MgO-Cr2O3磚、MgO-CaO磚、MgO-CaO-C磚及MgO-C磚。目前一般用MgO-C磚,其毀損的原因為:
?。?)氧化引起碳的消失;
?。?)熔渣侵入脫碳層;
?。?)熔渣成分與MgO-C磚中的MgO進行反應生成低熔點物質(zhì),造成反應層的蝕損;
(4)防氧化金屬添加物的氧化或膨脹,造成組織劣化以及間歇操作(熱循環(huán))條件而導致結構疏松;
?。?)高溫下MgO-C磚強度不足而引起的破裂與脫落。
由于渣線的侵蝕,造成渣線磚部位壽命低于包襯磚壽命。為提高渣線部位磚壽命,采用鋼包渣線噴補技術,即選用電熔鎂和鎂白云石砂為噴補主原料,以復合鹽、水泥和超細粉作結合劑,配以促凝劑、增塑劑、燒結劑等。
3) 包壁用耐火材料
包壁一般采用高鋁磚,傳統(tǒng)的高鋁磚雖然耐蝕性好,但爐渣滲透嚴重,引起結構剝落,耐用性不穩(wěn)定,加之爐渣滲透部位收縮產(chǎn)生裂紋,導致?lián)p壞。新日鐵八幡鋼鐵廠包壁用加SiC的MgO-2MgO•SiO2-C磚代替高鋁磚,這種磚在LF精煉操作中的蝕損狀況是表面非常光滑,轉縫幾乎不受氧化熔損。與高鋁磚相比,采用MgO-2MgO•SiO2-C磚包襯的蝕損速度平均降低30%。
國內(nèi)研究單位及鋼廠聯(lián)合開發(fā)的無碳MgO-CaO (不燒)磚用于包壁,平均蝕損速率為3.17min/爐,同時對生產(chǎn)潔凈鋼極為有利。
包壁全部采用MgO-C磚,壽命比用其他磚大幅度提高。Al2O3-MgO-C磚及Al2O3-C磚用于包壁也取得 了較好的效果。
目前鋼包壁耐火材料從定形制品向不定形發(fā)展,從材質(zhì)上看有鎂碳、鋁鎂碳、鋁—尖晶石澆注料,鎂鈣系材料也是發(fā)展方向。首鋼90t鋼包非渣線部位高約2m全部用高純鋁鎂澆注料,包齡達90~98次,澆注料在使用過程中沒有出現(xiàn)結構剝落和粘鋼現(xiàn)象。工作襯使用無碳剛玉尖晶石質(zhì)預制塊替代Al2O3-MgO-C磚,使鋼包壽命由原平均65次提高到平均121次。
4) 包底用耐火材料
LF包底,特別是迎鋼面受鋼液沖擊部位的耐火材料,由于反復熱循環(huán)產(chǎn)生裂紋、爐渣滲透造成結構的剝落以及鋼液侵入沖擊磚與包底磚之間接縫處,造成包底的損壞。
底部一般用鋯英石磚或高鋁磚砌筑或用含CaO16%的高鈣鎂質(zhì)干式搗打料。
—本文摘自文獻綜述