LF使用初期,由于渣线部位侵蚀严重,钢包使用寿命低,操作成本中耐火材料占了60.2%。1974年,大同特殊钢厂渣线部位采用MgO-C砖后,提高了钢包寿命。
钢包包衬损毁主要有以下几方面原因:
(1)熔蚀作用。高温下,钢液与熔渣向包衬中扩散,发生熔蚀作用。当熔渣与砖面接触时渣中的CaO、SiO2及CaF2与砖发生化学反应,砖面形成熔渣渗透层,而基质被硅酸盐充填。
(2)熔渣的侵蚀。高温下,炉渣中液相的CaO与SiO2沿着砖基质部分贯通气孔、裂隙迁移,至凝固点时,形成了以硅酸盐为主的低熔点矿相,改变了砖的组织结构,产生了变质层,当温度急变时,形成结构剥落。
(3)热冲击和机械冲刷。长时间的吹氩搅拌以及三相电极加热时电极至包壁距离小,使包壁遭受强烈的机械冲刷和热冲击,造成包衬的损坏。
下面就炉盖、LF渣线、包壁及包底材质加以讨论。
1) LF炉盖部位用耐火材料
一般用浇注料打结而成,LF炉盖的浇注料应满足以下条件:
(1)具有良好的高温性能,这是因为LF精炼操作过程高温及炉渣喷溅会引起炉盖耐火材料的侵蚀;
(2)具有良好的抗热震性和耐剥落性,这是因为LF精炼是在间歇操作及不断的温度变化过程条件下完成的。
一般选用电熔刚玉和特级矾土为主要原料,纯铝酸钙水泥(4%~8%)作结合剂,加入8%~12%的二氧化硅和氧化铝超微粉及少量添加物和高效减水剂。
2) 渣线部位用耐火材料
LF精炼渣属于CaO-SiO2-Al2O3渣系,CaO/SiO2值大(即碱度较高),渣中含有Al2O3,且渣线部位受电弧加热时的弧光辐射,所以渣线部位要选用耐侵蚀和抗热震性的碱性或者复合耐火材料,主要有MgO-Cr2O3砖、MgO-CaO砖、MgO-CaO-C砖及MgO-C砖。目前一般用MgO-C砖,其毁损的原因为:
(1)氧化引起碳的消失;
(2)熔渣侵入脱碳层;
(3)熔渣成分与MgO-C砖中的MgO进行反应生成低熔点物质,造成反应层的蚀损;
(4)防氧化金属添加物的氧化或膨胀,造成组织劣化以及间歇操作(热循环)条件而导致结构疏松;
(5)高温下MgO-C砖强度不足而引起的破裂与脱落。
由于渣线的侵蚀,造成渣线砖部位寿命低于包衬砖寿命。为提高渣线部位砖寿命,采用钢包渣线喷补技术,即选用电熔镁和镁白云石砂为喷补主原料,以复合盐、水泥和超细粉作结合剂,配以促凝剂、增塑剂、烧结剂等。
3) 包壁用耐火材料
包壁一般采用高铝砖,传统的高铝砖虽然耐蚀性好,但炉渣渗透严重,引起结构剥落,耐用性不稳定,加之炉渣渗透部位收缩产生裂纹,导致损坏。新日铁八幡钢铁厂包壁用加SiC的MgO-2MgO•SiO2-C砖代替高铝砖,这种砖在LF精炼操作中的蚀损状况是表面非常光滑,转缝几乎不受氧化熔损。与高铝砖相比,采用MgO-2MgO•SiO2-C砖包衬的蚀损速度平均降低30%。
国内研究单位及钢厂联合开发的无碳MgO-CaO (不烧)砖用于包壁,平均蚀损速率为3.17min/炉,同时对生产洁净钢极为有利。
包壁全部采用MgO-C砖,寿命比用其他砖大幅度提高。Al2O3-MgO-C砖及Al2O3-C砖用于包壁也取得 了较好的效果。
目前钢包壁耐火材料从定形制品向不定形发展,从材质上看有镁碳、铝镁碳、铝—尖晶石浇注料,镁钙系材料也是发展方向。首钢90t钢包非渣线部位高约2m全部用高纯铝镁浇注料,包龄达90~98次,浇注料在使用过程中没有出现结构剥落和粘钢现象。工作衬使用无碳刚玉尖晶石质预制块替代Al2O3-MgO-C砖,使钢包寿命由原平均65次提高到平均121次。
4) 包底用耐火材料
LF包底,特别是迎钢面受钢液冲击部位的耐火材料,由于反复热循环产生裂纹、炉渣渗透造成结构的剥落以及钢液侵入冲击砖与包底砖之间接缝处,造成包底的损坏。
底部一般用锆英石砖或高铝砖砌筑或用含CaO16%的高钙镁质干式捣打料。
—本文摘自文献综述