為您詳解耐火材料如何挑選檔渣耐火材料

鋼水質(zhì)量直接影響鋼材的性能。減少轉(zhuǎn)爐出鋼過程中的下渣量是提高鋼水質(zhì)量的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中如何降低下渣量是長(zhǎng)期困擾鋼鐵企業(yè)的技術(shù)難題，已成為轉(zhuǎn)爐冶煉特殊鋼、優(yōu)質(zhì)鋼的制約因素。在轉(zhuǎn)爐出鋼后需要在鋼包內(nèi)進(jìn)行脫氧和合金化，通過加入與氧具有強(qiáng)的親和力的元素，來降低鋼液的氧含量。如果出鋼結(jié)束時(shí)，不采取擋渣措施，爐內(nèi)的含有(P2O5)的高氧化性渣就會(huì)進(jìn)入鋼包中。

由于脫氧合金化操作，降低了鋼液的氧化性，破壞了揸、金屬間的反應(yīng)平衡，使渣中的磷和氧向鋼液轉(zhuǎn)移，造成回磷和過多消耗脫氧元素；同時(shí)下渣量過大，將會(huì)增加鋼液中的非金屬夾雜物，增加后續(xù)精煉工序的合成渣用量和后續(xù)工序的難度和處理時(shí)間，也會(huì)影響到鋼包耐火材料的使用壽命。因此為了防止鋼液回磷和提高合金的收得率，需要采用擋渣機(jī)構(gòu)在即將出完鋼前把擋渣球送入爐內(nèi)，防止?fàn)t內(nèi)的爐渣進(jìn)入鋼包中。

在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中，由于轉(zhuǎn)爐渣的密度小于鋼水而浮于鋼面上，因此轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的下渣包括三部分：前期渣，當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)至平均38°~ 50°時(shí)，由于渣路過出鋼口，造成轉(zhuǎn)爐內(nèi)的鋼渣流出，即前期渣，如圖1所示。過程渣，前期渣之后開始出鋼，可觀察到鋼水的 渦旋效應(yīng)而將鋼渣卷入流出，造成卷渣，即過程渣。后期渣，出鋼后期至出鋼結(jié)束階段，由于擋渣或搖爐不及時(shí)，造成鋼渣流出，即后期渣，如圖2所示。轉(zhuǎn)爐從出鋼到鋼包的下渣量中，前期渣量大體占30 %，渦旋效應(yīng)從鋼水表面帶下的渣量約為30 %，后期渣約40% ，如圖3所示。

擋渣出鋼是在轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束時(shí)，向鋼包內(nèi)放入鋼水而把氧化性渣留在爐內(nèi)的操作。出鋼時(shí)隨著鋼水液面的下降，當(dāng)鋼水深度低于某一臨界值時(shí)，在出鋼口上方會(huì)形成漏斗狀的漩渦，部分爐渣在鋼水出完以前就由出鋼口流出，造成渣、鋼分離不清。擋渣出鋼技術(shù)主 要是針對(duì)匯流漩渦開發(fā)的。有擋渣球、擋渣塞、高壓氣擋渣、擋漁閥門、下渣信號(hào)檢測(cè)和 滑板法擋渣等各種方法。

擋渣球：由耐火材料包裹在鐵芯外面制成，其密度在4.3~4.4g/cm3之間，大于爐渣的密度而小于鋼水的密度，因而能浮在渣鋼的界面處。出鋼時(shí)當(dāng)鋼水已傾出3/4~4/5時(shí)， 用特定的工具伸入爐內(nèi)將擋渣球放置在出鋼口的上方。出鋼臨近結(jié)束時(shí)，游渦將其推向出 鋼口，將出鋼口堵住而阻止?fàn)t渣流出。為了提高擋渣球的抗熱震性能，提高擋渣效率，研制有石灰質(zhì)擋渣球，制作過程為首先在鐵芯的外面包一層耐火纖維起緩沖作用，球的外殼 以白云石、石灰等作原料，用合成樹脂或?yàn)r青等作黏結(jié)劑。圖4為現(xiàn)場(chǎng)使用的擋渣球圖片，圖5為轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)擋渣球的使用示意圖。

擋渣塞(鏢)：是將擋渣物制成上為倒錐體，下為塞棒的塞。由于形狀接近于漏斗形， 可配合出鋼時(shí)的鋼水流，故效率比擋渣球高。有的上部錐體增加小圓槽而下部改為六角錐形，以增加抑制鋼流漩渦的能力。出鋼時(shí)用專用的機(jī)械裝置將金屬掛鉤掛住金屬吊桿1， 伸進(jìn)轉(zhuǎn)爐，對(duì)準(zhǔn)出鋼口，把尾桿2插向出鋼口，在出鋼的抽力的作用下，擋渣塞就不會(huì)游 離出鋼口，浮標(biāo)3起到不被鋼水抽走和擋渣的作用，這樣就顯著提高了擋漁效率。圖6 為擋渣塞的實(shí)物圖和結(jié)構(gòu)示意圖。

由于上述兩種擋渣方法費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)便，因而目前被各鋼廠廣泛采用。表1為我國(guó)某企業(yè)生產(chǎn)的擋渣球和擋渣塞的典型理化指標(biāo)。

轉(zhuǎn)爐滑板法擋渣：是將滑動(dòng)水口耐火元件安裝到轉(zhuǎn)爐出鋼口部位，以機(jī)械或液壓方式開啟或關(guān)閉出鋼口，以達(dá)到擋渣目的。轉(zhuǎn)爐滑板擋渣自動(dòng)控制工藝過程是在煉鋼結(jié)束時(shí)，先人工啟動(dòng)液壓站，打開滑板；轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)35°角度時(shí)發(fā)出關(guān)閉滑板指令信號(hào)，此時(shí)滑板狀態(tài)是由開到閉；當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)到75°~80°時(shí)鋼渣已全部上浮。發(fā)出打開滑板指令信號(hào)，此時(shí)滑板再次打開。當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)到90°~110°時(shí)出鋼，出鋼結(jié)束控制系統(tǒng)見渣后向滑板發(fā)出關(guān)閉滑板指令信號(hào)，此時(shí)滑板狀態(tài)由開到閉。出鋼結(jié)束后轉(zhuǎn)爐反傾動(dòng)到垂直位置時(shí)發(fā)出打開滑板指令信號(hào)。

轉(zhuǎn)爐滑板裝置擋渣效果較好，但其裝置設(shè)備復(fù)雜，成本較高，設(shè)備操作復(fù)雜。另外，該裝置安裝在出鋼口所在的特定位置上，受吹煉期間噴濺的影響，安裝與拆卸均不方便。減少轉(zhuǎn)爐出鋼過程中的下渣量是改善鋼水質(zhì)量的一個(gè)重要方面。少渣或擋渣出鋼是生產(chǎn)純凈鋼的必要手段之一。其目的是有利于準(zhǔn)確控制鋼水成分，有效地減少鋼水回磷，提高合金元素吸收率，減少合金消耗。有利于降低鋼中夾雜物含量，提高鋼包精煉效果，還有利于降低對(duì)鋼包耐火材料蝕損，延長(zhǎng)鋼包的使用壽命。同時(shí)，也提高了轉(zhuǎn)爐出鋼口的壽命。目前，爐外精煉要求鋼包渣層厚度小于50m，噸鋼渣量小于3kg/t。

自1970年日本發(fā)明擋渣球出鋼擋渣法以來，擋渣技術(shù)不斷完善，目前已有十幾種擋渣方法，如用擋渣帽法阻擋一次下渣;阻擋二次下渣采用擋渣球法、擋渣塞法、擋渣棒法、避渣罩法、電磁擋渣法、氣動(dòng)擋渣器法、氣動(dòng)吹渣法等。如圖1所示。

(1)擋渣帽

在出鋼口外堵以鋼板制成的錐形擋渣帽，擋住開始出鋼時(shí)的一次熔渣。

(2)擋渣球

擋渣球的密度介于鋼水與爐渣之間(一般為4.2~4.5g/cm3)，臨近出鋼結(jié)束時(shí)投入爐內(nèi)出鋼口附近，隨鋼水液面的降低，擋渣球下沉而堵住出鋼口，避免隨之而來的熔渣進(jìn)入鋼包?？紤]出鋼口受侵蝕變大，擋渣球直徑應(yīng)比出鋼口直徑稍大，以起到擋渣的作用。

(3)擋渣塞

擋渣塞能有效地阻止熔渣進(jìn)人鋼流。擋渣塞的結(jié)構(gòu)由塞桿和塞頭組成，其材質(zhì)與擋渣球相同，其密度可與擋渣球相同或稍低。塞桿上部是用來夾持定位的鋼棒，下部包裹耐火材料。出鋼即將結(jié)束時(shí)，按照轉(zhuǎn)爐出鋼角度，嚴(yán)格對(duì)位，用機(jī)械裝量將塞桿插入出鋼口。出鋼結(jié)束時(shí)，塞頭就封住出鋼口。塞頭上有溝槽，爐內(nèi)剩余鋼水可通過溝槽流出，鋼渣則被擋在爐內(nèi)。擋渣塞具有擋渣和抑制渦流的雙重功能，比擋渣球擋渣效果好，目前得到普遍應(yīng)用。

(4)避渣罩

是1988年美國(guó)阿勒德隆鋼鐵公司發(fā)明的。避渣罩砌筑在出鋼口處，出鋼時(shí)鋼水經(jīng)過耐火材料制成的避渣罩側(cè)孔流入出鋼口出鋼，由于避渣罩頂部呈封閉形式，阻礙了出鋼口上方渦流形成的條件，能夠有效地防止渦流卷渣。

(5)氣動(dòng)擋渣器

出鋼將近結(jié)束時(shí)，由機(jī)械裝置從轉(zhuǎn)爐外部用擋渣器噴嘴向出鋼口內(nèi)吹氣，阻止?fàn)t渣流出。此法對(duì)出鋼口形狀和位置要求嚴(yán)格，并要求噴嘴與出鋼口中心線對(duì)中。

(6)氣動(dòng)吹渣法

擋住出鋼后期的渦流下渣最難，渦流一旦產(chǎn)生，容易出現(xiàn)渣鋼混出。因此，為防止出鋼后期產(chǎn)生渦流，或者即便有渦流產(chǎn)生，在渦流鋼液表面能夠擋住熔渣的方法，也是最為有效的方法，這就是氣動(dòng)吹渣法。采用高壓氣體將出鋼口上部鋼液面上的鋼渣吹開擋住，達(dá)到除渣的目的。該法能使鋼包渣層厚度達(dá)到15~55mm。