呂永貴（天津天鐵冶金集團有限公司煉鋼廠，河北涉縣056404）

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彌散式透氣磚在精煉鋼包中的應(yīng)用

呂永貴
（天津天鐵冶金集團有限公司煉鋼廠，河北涉縣056404）

［摘要］針對狹縫式透氣磚在精煉鋼包中引起的夾鋼問題，將彌散式透氣磚應(yīng)用于精煉鋼包中，解決了狹縫夾鋼問題，改善了圓坯內(nèi)部及表面質(zhì)量，透氣性良好，保證了精煉鋼包底吹效果，能夠滿足生產(chǎn)工藝要求。

［關(guān)鍵詞］精煉鋼包；彌散式；透氣磚；底吹

1　引言

天鐵集團煉鋼廠精煉鋼包原使用狹縫式透氣磚，因其狹縫結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力作用，導(dǎo)致鋼液容易侵入狹縫中，造成夾鋼?？焖訇P(guān)閉底吹閥門時，鋼水會以正壓進(jìn)入狹縫造成夾鋼；狹縫式透氣磚磚芯表面熱應(yīng)力作用造成表面橫斷，狹縫移位；以上情況都易造成狹縫式透氣磚底吹不透或不良現(xiàn)象，無法保證狹縫式透氣磚底吹攪拌效果。精煉過程中鋼水夾雜物排除不凈，易聚集到圓坯中包上水口碗部結(jié)砣，使上水口碗部承接的塞棒棒頭被頂高，即塞棒棒位上漲，使圓坯產(chǎn)生內(nèi)部及表面質(zhì)量問題。而彌散式透氣磚因彌散塊的特殊結(jié)構(gòu)，避免了狹縫式透氣磚的狹縫夾鋼問題，能保證絕對透氣性；同時產(chǎn)生氣泡小而多且均勻，底吹攪拌效果好。

2　彌散式透氣磚特點

2.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)

如圖1所示，彌散式透氣磚需要先制作底部圓臺及彌散塊，再像普通狹縫式透氣磚一樣成型磚芯，制作過程比較復(fù)雜。

2.2理化指標(biāo)

彌散式透氣磚為了保證彌散塊的高壽命，選用高強度、高耐火度和抗侵蝕性優(yōu)良的高檔合成原料，采用透氣內(nèi)芯和致密高強材料組合結(jié)構(gòu)，其理化指標(biāo)如表1所示。

2.3顯微結(jié)構(gòu)

透氣內(nèi)芯的顯微結(jié)構(gòu)及吹氣水模擬現(xiàn)象如圖2所示。新型彌散式透氣磚因其顯微結(jié)構(gòu)特點，不會發(fā)生原狹縫式透氣磚最常出現(xiàn)的狹縫夾鋼，造成底吹不透或不良現(xiàn)象。狹縫式透氣磚在工作透氣時，冷氣在狹縫中流動產(chǎn)生較大的溫度梯度，產(chǎn)生的局部熱應(yīng)力集中在狹縫附近，尤其狹縫出氣口處熱應(yīng)力更大，使狹縫在使用過程中尺寸發(fā)生變化，導(dǎo)致鋼液容易侵入狹縫中造成底吹不透或不良現(xiàn)象。精煉結(jié)束若快速關(guān)閉底吹閥門，鋼水會以正壓進(jìn)入狹縫，故需在吹氬管路上安裝反滲透單向截止閥。故狹縫式透氣磚必須有合適穩(wěn)定的狹縫氣道尺寸和熱穩(wěn)定性較好的原材料，才能減少狹縫夾鋼。彌散式透氣磚的透氣通道為彌散在磚體內(nèi)部的大量連通顯氣孔（如圖2所示），這些微米級的彎曲通道造成了鋼水滲透的較大阻力，在實際使用時基本不滲鋼。如圖3所示，該彌散式透氣磚吹氣產(chǎn)生的氣泡小、均勻而密集，更容易攪拌鋼液均勻溫度，更容易促成夾雜物上浮，而達(dá)到較好的精煉效果。

圖1　新型彌散式透氣磚內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

表1　彌散式透氣磚理化指標(biāo)

圖2　彌散塊顯微結(jié)構(gòu)及吹氣水模擬試驗圖

圖3　49#精煉鋼包彌散式透氣磚現(xiàn)場跟蹤圖

2.4熱穩(wěn)定性

新型彌散式透氣磚不易發(fā)生磚芯表面橫斷。普通的狹縫式透氣磚在吹氬時狹縫出氣口處因與高溫鋼水直接接觸，同時冷氣流不斷流出，產(chǎn)生很大的溫度梯度，造成狹縫出氣口處熱應(yīng)力尤其大，再加上使用過程中急冷急熱作用，靠近狹縫出氣口處容易發(fā)生橫斷，使狹縫移位，底吹不透。降溫體積收縮，其它部位升溫體積膨脹造成的熱應(yīng)力，易造成狹縫式透氣磚發(fā)生橫斷，對耐材的抗熱震穩(wěn)定性提出了比較高的要求。而彌散式透氣磚整個彌散塊工作面上都存在微米級氣體通道，工作面溫度梯度較小，從而新型彌散式透氣磚不易發(fā)生磚芯表面橫斷。

2.5安全顯示

如圖1產(chǎn)品的外形圖所示，該透氣磚的安全顯示為狹縫設(shè)計，這種設(shè)計在使用后期出現(xiàn)狹縫現(xiàn)象比較明顯容易觀察，露出狹縫可以立即考慮鋼包下線，安全性高。在連續(xù)使用過程中不需要進(jìn)行燒氧維護，可降低熱修工人的勞動強度及氧氣氧管的消耗。

3　現(xiàn)場應(yīng)用

3.1初期應(yīng)用情況

彌散式透氣磚安裝在49#精煉鋼包上，于2月3日白班上線使用，整體壽命38次，精煉37次。過程中，第10、19次根據(jù)周轉(zhuǎn)情況備烤，第21次包口掉磚甩包進(jìn)行修補。燒氧情況，除備烤前及后期為測量透氣磚殘長進(jìn)行輕燒，其它次數(shù)基本未燒氧。透氣情況，除第38次前3 min出現(xiàn)透氣不良高壓強頂10 min外（后透氣正常，棒位未上漲），其它次數(shù)透氣均良好，在精煉站實際流量接近設(shè)定流量，且從鋼水翻開效果看，完全能滿足精煉需要。

在不影響精煉站操作工人的正常操作情況下，本次試驗對透氣流量、透氣壓力進(jìn)行跟蹤。流量大小與精煉站設(shè)定壓力和設(shè)定流量有關(guān)，當(dāng)實際流量與設(shè)定流量相接近，即透氣正常。

3.2初期應(yīng)用跟蹤

熱修處對試驗磚基本未燒氧，第34次測量侵蝕深度，第38次甩包進(jìn)行了輕微燒氧吹掃。49#精煉鋼包彌散式透氣磚中修殘磚如圖4所示。

注：2月12日拆包，殘磚殘厚130 mm圖4　49#精煉鋼包彌散式透氣磚殘磚圖

3.3應(yīng)用中出現(xiàn)的問題

3.3.1安裝情況

新型彌散式透氣磚在運輸安裝過程中要確保尾部鋼管螺紋不得損壞，以免造成管道連接不嚴(yán)、漏氣，影響吹氬流量和吹成率。透氣磚在安裝過程中要確保尾部鋼管等不進(jìn)入灰塵雜物等，透氣磚工作面不被火泥或其它材料覆蓋，以免造成底吹不成功。透氣磚在安裝或使用過程中要確保管道連接嚴(yán)密、不漏氣，要經(jīng)常檢查。如果存在氣體泄漏現(xiàn)象，氣體由泄漏處以較大的分壓逸出，而通過透氣磚吹向鋼水內(nèi)部的氬氣壓力不足以將鋼水吹起，影響攪拌效果，導(dǎo)致吹通率下降。

3.3.2氣源情況

新型彌散式透氣磚吹氣攪拌所用氬氣純度應(yīng)≥99.99％，其含氧量應(yīng)嚴(yán)格控制在8×10-6以下，一般可控制在3×10-6左右。含氧量嚴(yán)重超標(biāo)的氬氣在通過透氣磚工作面時，由于氧氣在透氣磚工作面助熔將加速透氣磚高溫熔損，輕則造成透氣磚壽命普遍降低，重則將導(dǎo)致透氣磚穿鋼事故。特別是在制氧廠維修期間，氧氣與氬氣管道不準(zhǔn)接錯，使用瓶裝氬氣應(yīng)嚴(yán)格檢查其純度。

3.3.3磚芯維護

新型彌散式透氣磚磚芯是最易侵蝕的部位，磚芯侵蝕后中間呈凹下坑狀，易積鋼凝固底吹不透，在修包位需吹氧處理凝鋼，處理后期易燒氧侵蝕磚芯，降低磚芯壽命，故規(guī)定澆完鋼后在鋼包回轉(zhuǎn)臺立即接通氣源（壓縮空氣），吹出透氣磚中心凹下部位的積鋼，鋼包翻包倒渣后，在熱修區(qū)放倒，接上氮氣檢測透氣磚流量，達(dá)到使用流量要求，則不作處理。若流量不能滿足要求，則采用燒氧反吹措施，具體做法是：接通氣源，在鋼包正面用氧槍清除透氣磚表面凹下部位冷鋼冷渣，燒氧時，氧槍前端與透氣磚工作面保持50 mm，盡量縮短燒氧時間，避免透氣磚磚芯熔損，人為降低透氣磚使用壽命。

3.3.4安全顯示問題

在透氣磚使用中后期，按照鋼包使用次數(shù)（建議到35～40次左右）可以間歇性對彌散式透氣磚輕微燒氧，以觀測透氣磚安全顯示圓臺狹縫有無露出，要求熱修工人有較高的責(zé)任心，露出狹縫可以立即考慮鋼包下線，安全性高。

4　結(jié)束語

結(jié)合新型彌散式透氣磚的實際使用經(jīng)驗，對于連續(xù)在線周轉(zhuǎn)的鋼包35次以前全程免燒。如果有備烤的情況，進(jìn)行輕吹，吹掉彌散塊表面的殘鋼殘渣，但是切忌氧槍離磚面太近及將氧氣開太大。對熱修工人進(jìn)行了新型彌散式透氣磚熱修培訓(xùn)，加強認(rèn)識和理解彌散式透氣磚原理，從而更好地進(jìn)行熱修維護使用。由于新型彌散式透氣磚從使用效果和壽命方面都能滿足我廠的生產(chǎn)工藝要求，已在45 t精煉鋼包新包中修前大規(guī)模推廣使用。

Application of Diffuse Type Purging Plug to Refining Ladle Furnace

LV Yong-gui
（Steel-making Plant，Tianjin Tiantie Metallurgy Group Co.，Ltd.，She County，Heibei Province，China 056404）

AbstractThe problem of steel-entrainment at the gap of slit type purging plug in refining ladle furnace was solved by adopting diffuse type purging plug in refining ladle furnace. The internal and surface quality of round billet was improved and good permeability showed. The bottom blowing effect at refining ladle furnace was ensured and production process requirement met.

Key wordsrefining ladle furnace；diffuse type；purging plug；bottom blowing

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2016.03.005

收稿日期：2016- 02- 08修回日期：2016- 02- 25

作者簡介：呂永貴（1972—），男，工程師，主要從事耐火材料技術(shù)管理工作。