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耐火磚知識與新聞

鋼包壁工作層熔池部位耐火材料

  鋼包壁工作層熔池通常使用的鋁鎂澆注料,使用過程中,澆注料內部反應形成尖晶石,反應式如下:
  Al2O3+MgO→MgAl2O4(尖晶石)
  加熱后,澆注料中存在未反應的MgO,鋁鎂澆注料的使用性能受MgO比例的影響較大,隨著MgO比例的增加,澆注料的抗侵蝕性提高,但其抗渣滲透性卻降低,當MgO含量超過某一定值時抗渣滲透性迅速減弱,在實際應用中,由于鋼渣侵蝕引起的損毀,故在應用中應該控制MgO比例。在實際使用中含有5.5%MgO、1.36%CaO和0.5%硅微粉的鋁鎂澆注料實際使用效果較佳。
  鋁鎂澆注料在加熱過程中形成的極細二次尖晶石均勻分散在基質中,同時由于二次尖晶石化體積發生膨脹,提高了制品的致密度。鋁鎂澆注料在加熱過程中生成的尖晶石數量多并且顆粒尺寸小而均勻,因而具有較高的抗渣侵蝕性和抗渣滲透性,并且價格較低,鋁鎂澆注料熱應力容易釋放,所以鋁鎂澆注料破壞爐殼的能力更低。
  鋁鎂澆注料具有良好的抗渣性,作用機理是在加熱過程中形成原位尖晶石,同時在基質中形成微氣孔。尖晶石(基質的大部分)能有效地抵抗渣的侵蝕作用,而剛玉(基質的小部分)可與渣中的CaO反應,生成CA6,填充了微氣孔,進一步提高了鋁鎂澆注料的性能。
  (1)鋁鎂澆注料整體澆注技術的工藝優化
  盡管鋁鎂澆注料在實際應用中以其極好的耐高溫性能在關鍵部位發揮著重要的作用,但是鋁鎂澆注料本身由于MgO的存在而極易發生水化,造成結構松散而引發剝落,因此其品質受環境的影響較大。同時由于在施工中采用的機械振動的方式作業,會使鋁鎂澆注料中不同級別的骨料以及基料發生偏析,破壞了顆粒間的緊密堆積,從而產生空隙,影響了澆注料的質量。由此可見,鋁鎂澆注料除本身的原料比例外,作業工序也是影響鋁鎂澆注料性能的另一大因素。目前主要運用以下措施來提高鋁鎂澆注料的施工質量。
  (2)應用鋼包模芯先進定位技術
  在澆注鋼包包壁工作層時,工作層襯胎能否對中定位,將會影響到包壁工作層厚度的均勻性,在一定程度上決定著鋼包內襯使用壽命的長短,因此襯胎對中定位是生產工藝中一個重要的環節。
  寶鋼整體澆注采用的模芯定位裝置,在保證鋼包外殼口部圓整的情況下,在鋼包口部包沿上任意選擇3個基準點,基準點之間的角度為120°左右,由絲桿定位器底座將3個絲桿定位器固定在3個基準點上,運用3點成一平面的原理,通過調整絲桿的長度將鋼包工作層襯胎對中定位,鋼包模芯先進定位技術的應用,控制鋼包內襯徑向偏差<10mm,保證了包壁工作層厚度的均勻性,降低了因包壁工作層襯胎不對中造成提前下包的次數,提高了鋼包內襯的使用壽命。
  (3)優化布料方式
  目前采用的鋼包混料裝置,是在澆注料加入攪拌機后,先干料攪拌1分鐘,再加潔凈水均勻攪拌,第一批料按要求加水量的下限設定,根據攪拌后澆注料的流動性、稠度等特性適當增加水量,充分混合4~8min。加水量的限定一方面避免了過多的水分在澆注料內停留,在烘烤后形成孔隙;另一方面避免與澆注料中的MgO過多的接觸造成水化。工序要求盡可能縮短相鄰兩批澆注料的澆注間隔時間,原則上間隔時間不得超過30min,這樣做充分考慮到了澆注料易水化的特性,采取快速攪拌混合的方法,在一定程度上減緩了鋁鎂澆注料的水化。在攪拌完成進行放料過程中,中子內部上中下三部位的震動裝置開始工作,使澆注層各部位震動均勻,避免出現死角引起孔隙;同時嚴格控制震動時間,原則上一次振動時間≤120s,防止過度震動使澆注料產生偏析。
  鋼包壁工作層熔池部位預制塊砌筑
  由于鋁鎂尖晶石質不定型澆注料,其熱穩定性、抗氧化性都優于其它耐材,因此一直都被各鋼廠選用為鋼包的首選耐材,其施工方法是先在鋼包內安放整體澆注模芯,再向內澆灌鋁鎂尖晶石質不定型澆注料,由于鋼包鐵殼在長期的熱脹冷縮的過程中易發生形變,導致整體澆注料的厚度不均勻,為保留鋁鎂尖晶石質不定型澆注料的良好使用性能,保證澆注料的厚度均勻,我們將將鋁鎂尖晶石質澆注料預先制作成定型磚的模型(預制塊),采用砌筑的方法施工。
  通過對整體澆注鋼包使用情況的跟蹤統計分析,發現包壁工作層底部向上1400mm以內及渣線磚(006鎂碳磚)以下500mm以內這兩個區間耐材的熔損、沖刷較其它部位嚴重,且預制塊磚高度是230mm,因此在包壁工作層第1環~6環及11環~12環采用170mm壁厚的預制塊,7環~10環使用150mm壁厚的預制塊,包壁工作層起步磚由于被包底工作層埋在里面不接觸鋼水,也采用150mm壁厚的的預制塊,包壁工作層局部加厚后使預制塊各部位壽命周期同步,確保鋼包周轉使用安全。
  預制塊是提前將澆注料預制成型,所以預制塊砌筑的鋼包大修烘烤時間相比整體澆注鋼包烘烤時間可大幅度縮短。
  (1)預制塊鋼包修理維護技術應用
 、俨捎娩摪诠ぷ鲗油谘a技術
  鋼包在第一次小修下線冷卻過程中,由于耐材材質原因,有時包壁工作層預制塊第1環~4環部位會產生10mm以上的收縮縫或者異常熔損(如圖3所示),為了確保使用安全,通常需要從包壁工作層最上方一直拆到收縮縫產生部位或者異常熔損部位,其中會有大量可用耐材被拆除,造成很大的浪費,而且需要投入大量的人力和物力。
  通過對現場使用鋼包的耐材進行分析,在鋼包耐材整體情況良好的前提下,通過局部挖修的方法,只拆除收縮縫或異常熔損部位的包壁預制塊,然后測量挖修部位實際尺寸,在現場放大樣圖,把耐材進行相應加工后,砌筑到拆除部位,最后用方磚合門(如圖4所示)。采用挖補技術,可避免大面積拆除預制塊造成耐材的浪費,節約砌筑工作量。
 、诓扇《ㄐ湍突鸫u與不定型耐材結合的修補技術鋼包使用過程中,鋼水中的一些雜質對鋼包內襯耐火材料的侵蝕,由于侵蝕的程度不同,在使用過程中,會出現凹凸不平的現象及包壁工作層預制塊出現熔損及粘渣現象,而且生產工藝要求300t鋼包重量在128t~140t之間才能煉品種鋼,對鋼包維修造成一定的難度。
  對使用過程中鋼包空包重量少于128t,太輕的鋼包必須進行修補,否則影響鋼包使用安全,之前都是全部采用包壁剛玉的修補料進行大面積的貼補,鋼包的壽命和空包重量均維持在正常水平,但由于剛玉修補料價格高且用料較多,包壁工作層平均壽命較低,殘厚較薄效果不佳。
  對局部的熔損,經試驗,認為使用專用修補料效果較好,而修補料要滿足鋼包修補使用要求,必須具有如下幾個方面的性能:
 、帕己玫耐磕ㄊ┕ば阅,即材料必須對基底料有良好的粘附性,首先要使所研制的修補料易于涂抹粘附在修補面上,其次是在涂抹修補料層較厚時不發生散落或塌落;⑵兼有氣硬性和熱硬性,在鋼包涂抹的施工溫度下(約50~60℃),涂抹料應能夠較快硬化,以便進行后續的噴補,在烘烤溫度下,能夠產生足夠的中、低溫強度,與修補面形成牢固的結合;⑶良好的抗快速烘烤爆裂的性能;
 、攘己玫母邷伢w積穩定性,基本要與包底或包壁料的體積穩定性一致,這樣才能保證鋼包在冷熱交替的使用過程中,修補料不會因與基底料體積變化差別太大而產生裂紋甚至剝落,使修補料失去作用;(5)優良的抗渣性能。
  通過大量使用證明,此修補材料耐高溫、耐侵蝕的性能均良好,局部使用具有流動性好、施工方便、與原磚層的粘附性好、使用壽命長等優點,在鋁鎂碳鋼包包壁工作層上試驗結果表明這種鋁鎂質修補料使用15爐后仍有大部分殘留在修補部位,使鋼包使用壽命比較穩定,但對大面積的熔損修補就存在施工難度較大的缺點,因其屬不定型材料,在垂直面上大量使用使相互間支撐力不夠,特別是要修補一定高度的鋼包熔損面,往往要一段修補好后等到硬化后才可往上繼續修補,很費時費力,修理時間長,影響鋼包的周轉速度,因此該修補方式存在使用的局限性。
  蠟石磚貼補的方法是探索鋼包修補的另一種方法,雖然蠟石磚體積密度較低,不會引起鋼包超重問題,但是蠟石磚在高溫鋼水的沖刷作用下,達不到保證鋼包一個周期的使用要求,鋼包修補方法中此法不理想,后期貼補高鋁磚,鋼包使用至包壁殘厚90~100mm左右,進入最后一次小修時,用高鋁磚對熔損嚴重部位進行貼補,因包壁本身過薄已無相互支撐力,產生裂紋,作為補充手段的這一方法,實際的意義不大,從采用這一修補方法用后拆包的情況看大面積的冷鋼已滲入至永久層,且貼補后,裝包作業者在判斷過程中易被表象蒙敝,潛在危險很大,此修補方法不足取也被淘汰。中期貼補高鋁:試用了高鋁磚在包壁殘厚120~130mm左右,鋼包進行中修時,貼補包壁工作層的方法,經過半年的實踐,認為比較適合在250t鋼包上應用,高鋁貼補磚具有耐高溫鋼水沖刷,耐侵蝕的性能,且包壁鋁鎂碳磚經50爐左右的使用本身已熔損一部分,份量減輕,此時貼補不會引起鋼包超重問題,鋼包使用50爐左右時,鋼包內襯耐火材料表面熔損尚均勻,此時貼補,操作時較方便,貼補的質量也較好,試驗期間用此貼補方法修理鋼包10余個,取得較理想的使用效果,并進行全面推廣。
  確定合適的修補材料和模式,不僅提高了鋼包的使用壽命,而且間接地減輕了工人的勞動強度,方便了操作工對鋼包內襯耐火材料的正確判斷,鋼包的安全使用性,鋼包在煉鋼生產過程中得以正常周轉,達到較理想效果,采用合理正確的鋼包修理方法,對鋼包耐火材料在實際生產應用中的作用、對降本增效,減少事故的作用都是明顯的,應進一步探索,加以合理應用。
  寶鋼300t鋼包采取高鋁磚與不定型耐材結合的修補技術,具體操作方法是先將包壁凹凸不平的表面殘渣及冷鋼清除,對熔損較大的部位進行修補,再用包壁修補材料在凹坑的表面抹厚度10~20mm,然后在修補的表面再貼補一層高鋁磚,50mm厚度,最后用包壁修補料在高鋁磚的表面和兩頭接頭處修補一層(如圖6所示)。在選用包壁修補料和高鋁磚時,考慮到耐火材料之間的匹配以及是否會引入其他的雜質影響到鋼產品的質量,選用的包壁修補料和高鋁磚的主要成分是Al2O3和MgO,不會影響到鋼產品的質量,所以選用包壁修補料和高鋁磚。
  這種修補料和高鋁磚結合修補方法不僅能使工作層裂縫和缺口等部位得到及時修補,而且還能使一些不容易修補的部位得到修補,這樣既能及時有效的阻止薄弱的包壁繼續熔損,避免鋼水薄弱之處繼續侵蝕,提高鋼包的安全系數,每次鋼包小修都能夠達到穩定的使用周期下線。
 、劬_判定下線鋼包預制塊殘厚,確定合理修理模式鋼包下線之后,首先要確定修理模式,以往判斷預制塊殘厚,主要依靠作業人員依據工作經驗判定殘厚,存在著較大的不確定因素,可能有誤判、錯判的情況,按照誤判、錯判之后的數據確定修理方案,存在鋼包修理不到位產生質量隱患或者修理過于保守,導致浪費耐材的現象。
  通過對下線鋼包的仔細觀察,發現包壁工作層殘厚的變化有較明顯的規律可尋,既殘面越寬,殘厚越薄,殘面寬度和殘磚厚度存在一定的比例關系,根據這種固定的比例關系,測定整個預制塊最薄處耐火磚的寬度之后,就可以準確的判定該處殘磚的厚度,以此方法,就可為確定鋼包修理模式提供準確的參考數據,消除人為誤判、錯判而帶來的鋼包使用質量安全隱患,同時也可避免耐材砌筑浪費。
 


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